Page 69 - Zmist-n4-2015

крихкості (сегрегації шкідливих домішок, виділення і коагуляція карбідів, їх де-
когезія від матриці з утворенням пор), але і полегшену дифузію водню вздовж
меж зерен та сприятливі умови для його накопичення в дефектах.
За результатами кількісного мікрофрактографічного аналізу можна знайти
частку міжзеренного руйнування D на зламі як співвідношення його площі, що
припадає на міжзеренне руйнування, до загальної. яке визначатиме схильність ста-
лі до водневої крихкості. Водночас показник D, розрахований за даними експерти-
зи експлуатаційного пошкодження, можна використати для діагностування фак-
тичного технічного стану експлуатованого металу і оцінити, наскільки він близь-
кий до критичного. Для цієї ж мети як характеристику поточного стану експлуа-
тованих теплотривких сталей раніше використовували ефективний пороговий
розмах коефіцієнта інтенсивності напружень ∆K th eff [9]. Через виявлену інверсію
впливу водню на цей показник запропоновано метод оцінювання граничного стану
c
металу і, відповідно, визначено критичне значення ∆K th eff, за досягнення якого по-
дальша експлуатація сталі стає небезпечною [10]. З іншого боку, деградацію тепло-
тривких сталей внаслідок тривалої високотемпературної експлуатації часто пов’я-
зують з розвитком розсіяної пошкодженості, що проявляється у формуванні елемен-
тів міжзеренного руйнування. Використавши встановлену за результатами моде-
лювання деградації в лабораторних умовах кореляційну залежність між механічною
(∆K th eff) та фрактографічною (D) характеристиками стану по-різному деградованого
металу (рис. 1), можна за результатами фрактографічної експертизи після конкрет-
ного часу експлуатації з’ясувати, наскільки він ще придатний до подальшого вико-
c 1/2
ристання. Зокрема, для сталі 15Х1М1Ф критичне значення ∆K th eff = 1,4·MPa×m
c
і йому відповідає критична частка міжзеренного руйнування D , рівна ~30%.
Рис. 1. Зв’язок частки міжзеренного руйнування
D з ефективним пороговим рівнем циклічної
тріщиностійкості ∆K th eff сталі 15Х1М1Ф головного
парогону ТЕС після її деградації за зупинок
енергоблоків (1) та термоциклів у водні
в лабораторних умовах (2).
Fig. 1. Relationships between the ratio of intergranular
fracture D and an effective threshold level of the fatigue
crack growth resistance ∆K th eff of 15Х1М1Ф steel
from the main steam pipeline of HPP degraded due to
a differrent number of shut-downs of power units (1)
or thermocycles in hydrogen in laboratory conditions (2).

Крізьзеренне руйнування. З підвищенням пластичності сталей зростає
роль рухомих дислокацій у транспортуванні водню. Тому руйнування частіше
відбувається за крізьзеренним механізмом. Яскравим прикладом такого особливо
низькоенергоємного руйнування є крізьзеренний відкол, який вказує на зниження
під впливом водню напружень відриву. За подальшого підвищення пластичності
сталей можливість реалізації механізму відриву зменшується. Його змінює вод-
неве розшарування, спричинене тиском рекомбінованого водню.
Крихке крізьзеренне воднево-механічне руйнування не обов’язково зумов-
лене поширенням тріщини строго вздовж площин ковзання. Зокрема, особливіс-
тю руйнування бейнітових сталей є те, що хоча стосовно колишніх аустенітних
зерен тріщина поширюється за крізьзеренним механізмом, але щодо пластин бей-
ніту всередині цих зерен – вздовж їх меж, а отже, за міжзеренним. Ілюструє та-
кож мішане руйнування рис. 2a. Руйнування вздовж меж бейнітних пластин від-
бувається, очевидно, і внаслідок міжкристалітного водневого окрихчення їх меж,
і через дифузію водню вздовж смуг ковзання в зоні передруйнування у вершині
68