Page 85 - Zmist-n4-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 4. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 622.691.4:620.19:620.17
ДІАГНОСТИКА ВОДНЕВОГО МАКРОРОЗШАРУВАННЯ В СТІНЦІ
ГИНУ ТРУБИ СИСТЕМИ МАГІСТРАЛЬНИХ ГАЗОПРОВОДІВ
1 1 2
Л. Є. ХАРЧЕНКО , О. Є. КУНТА , О. І. ЗВІРКО ,
3
Р. С. САВУЛА , З. А. ДУРЯГІНА 1
1
Національний університет “Львівська політехніка”;
2
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів;
3
Управління магістральних газопроводів “Львівтрансгаз”
Досліджено обширне воднем ініційоване розшарування у стінці гину тривало екс-
плуатованої відвідної від газокомпресорної станції труби системи магістральних га-
зопроводів. Проаналізовано чинники, що відіграли вирішальну роль у його утворе-
нні. Встановлено, що його діагностичними ознаками є аномальні покази товщиномі-
ра, різке зниження твердості та пластичності сталі. Виявлено вищий ступінь дегра-
дації сталі гину труби порівняно з її прямою ділянкою, причому незалежно від того,
чи ділянка розтягнута, чи стиснута. Встановлені обмеження у використанні і віднос-
ного видовження, і відносного звуження для характеристики пластичності металу
стінки труби з обширним розшаруванням.
Ключові слова: воднем ініційоване руйнування, розшарування, газопровід, деграда-
ція, діагностика, неруйнівні методи контролю.
Розшарування в сталях може бути і металургійного, і експлуатаційного похо-
дження. У першому випадку вже металургійному продукту властиві такі пошко-
дження, тоді як у другому вони формуються під час експлуатації під дією робо-
чих напружень. Розшарування утворюється по слабших площинах паралельно пло-
щині вальцювання в сталі через різні аспекти, що спричиняють анізотропію мік-
роструктури (відмінності текстури, розташування включень по площині вальцю-
вання, міжзеренне руйнування вздовж первинних меж аустеніту, виділення фосфо-
ру та сірки тощо) [1]. Типовим проявом цього явища є декогезія вздовж ланцюжків
неметалевих включень, витягнутих у напрямі вальцювання листового прокату.
Атомарний водень акумулюється в утворених порожнинах, знижує міцність коге-
зивного зв’язку між атомами металу та рекомбінується до молекулярного стану,
створюючи в них тиски, що полегшує воднем ініційоване руйнування [2, 3]. Розша-
рування може відбуватися і без зовнішнього навантаження, тобто в результаті тіль-
ки наводнювання металу, якщо спричинені воднем напруження сумірні з робочи-
ми. Це явище відоме як воднем ініційоване руйнування (hydrogen induced cracking).
Водневе розшарування типове для нафтогазопроводів, оскільки технологія
виготовлення труб передбачає вальцювання металу і, відповідно, видовження не-
металевих включень з ослабленням когезивного зв’язку з матрицею. З іншого бо-
ку, наводнювання стінки труби, яке можливе від її внутрішньої поверхні [4], при-
зводить до акумулювання молекулярного водню в сформованих міжфазних де-
фектах “включення–матриця” та створення там високих тисків. Це сприяє роз-
витку розсіяної в об’ємі металу мікропошкодженості, погіршенню механічних
властивостей, особливо пластичності та опору крихкому руйнуванню [5–7]. Ха-
рактерним проявом особливо інтенсивної деградації трубних сталей уздовж воло-

Контактна особа: Л. Є. ХАРЧЕНКО, e-mail: lida.kharchenko@gmail.com

84