Определение взаимосвязи фактора разнозернистости и скорости коррозии конструкционной стали
- Авторы: Соколов Р.А.1, Новиков В.Ф.1, Муратов К.Р.1, Венедиктов А.Н.1
-
Учреждения:
- Выпуск: Том 22, № 3 (2020)
- Страницы: 106-125
- Раздел: МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
- URL: https://bakhtiniada.ru/1994-6309/article/view/301999
- DOI: https://doi.org/10.17212/1994-6309-2020-22.3-106-125
- ID: 301999
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Введение. Оборудование, эксплуатирующееся на опасных производственных объектах, в большинстве случаев изготавливается из конструкционных сталей, которые подвержены сильным коррозионным разрушениям при контакте с агрессивными средами. В агрессивных средах процесс коррозионного разрушения материала имеет многосоставную природу. Многосоставность процессов коррозии до сих пор оставляет вопрос: а какие факторы в большей степени оказывают влияние на данные процессы. В литературных источниках в качестве основного коррозионно-определяющего фактора указывают размеры зеренной структуры. Однако кроме размеров зерен на коррозию влияет и соответствующий им фактор разнозернистости, который характеризует дисперсность системы в целом. Поэтому дифференциация факторов, влияющих на протекание коррозионных процессов, остается актуальной проблемой. Цель работы: проанализировать возможность применения фактора разнозернистости в качестве диагностического параметра для определения скорости коррозионного разрушения конструкционной стали. В работе исследованы термообработанные образцы стали 15ХСНД, 09Г2С и Ст3, изготовленные из листового проката. Методы исследования. Для исследования сталей 15ХСНД, 09Г2С и Ст3 в работе применялись: растровый электронный и оптический микроскоп – для изучения зеренной структуры и межзеренных границ; программный пакет SIAMS 700 – для нахождения границ и среднестатистических данных зеренной структуры; портативный рентгенофлюорисцентный химический анализатор – для определения химического состава исследуемых образцов; лабораторные весы с погрешностью измерения 0,001 гр – для измерения массы образцов. Результаты и обсуждения. Установлено, что для скорости коррозии конструкционных сталей и фактора разнозернистости наблюдается единая удовлетворительная линейная корреляционная зависимость, которая может быть использована для предсказания коррозионно-опасных состояний конструкций. Замечено, что выпадение некоторых значений из общей регрессионной кривой могут быть связаны с процессами уменьшения искажений в кристаллические решетки стали при определенной термической обработке. Выраженность этих процессов для рассматриваемых сталей может быть различной из-за наличия в их составе различного количества легирующих элементов.
Об авторах
Р. А. Соколов
Email: falcon.rs@mail.ru
Тюменский индустриальный университет, ул. Володарского, 38, г. Тюмень, 625000, Россия, falcon.rs@mail.ru
В. Ф. Новиков
Email: novikovvf@tyuiu.ru
доктор физ.-мат. наук, профессор, Тюменский индустриальный университет, ул. Володарского, 38, г. Тюмень, 625000, Россия, novikovvf@tyuiu.ru
К. Р. Муратов
Email: muratows@mail.ru
канд. техн.наук, Тюменский индустриальный университет, ул. Володарского, 38, г. Тюмень, 625000, Россия, muratows@mail.ru
А. Н. Венедиктов
Email: annattoliy@gmail.com
канд. техн. наук, Тюменский индустриальный университет, ул. Володарского, 38, г. Тюмень, 625000, Россия, annattoliy@gmail.com
Список литературы
- Малахов А.И., Жуков А.П. Основы материаловедения и теория коррозии. – М.: Высшая школа, 1989. – 516 с.
- Коррозия резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов / Д. Нестеров, М. Сидорчук, В. Миллионщиков, Т. Беликова, Н. Ястребова // ТехНадзор. – 2015. – № 11 (108). – С. 540–541.
- Nalli K. Corrosion and its mitigation in the oil and gas industry. An overview // PetroMin Pipeliner Report. – 2010. – January–March. – P. 10–16.
- Коллакот Р.А. Диагностика повреждений. – М.: Мир,1989. – 512 с.
- Жук Н.П. Курс коррозии и защиты металлов. – М.: Металлургия, 1976. – 472 с.
- Intelligent coatings for corrosion control / ed. by A. Tiwari, L. Hihara, J. Rawlins. – Amsterdam: Butterworth-Heinemann, 2014. – 746 p. – ISBN 9780124114678.
- Polyanchukov V.G. Modern corrosion monitoring of complex systems in acid media – the bridge into the 21st century // Werkstoffe und Korrosion. – 2001. – Vol. 52, N 2. – P. 117–123.
- Application of the multichannel electrode method to monitoring of corrosion of steel in an artificial crevice / A. Naganuma, K. Fushimi, K. Azumi, H. Habazaki, H. Konno // Corrosion Science. – 2010. – Vol. 52, N 4. – P. 1179–1186. – doi: 10.1016/j.corsci.2010.01.005.
- Introduction to corrosion monitoring // Metal Samples: Corrosion Monitoring Systems. – Munford, AL, 2013. – URL: www.alspi.com/introduction.htm (accessed: 18.08.2020).
- Steel bar corrosion monitoring by potentiostatic pulse method / L. Kong, G. Qiao, T. Zhang, G. Song // Advanced Materials Research. – 2011. – Vol. 163–167. – P. 2941–2944. – doi: 10.4028/
- Новиков В.Ф., Нерадовский Д.Ф., Соколов Р.А. Использование квазистатических петель магнитного гистерезиса для контроля структуры стали // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. – 2016. – Т. 18, № 2. – С. 38–49. – DOI: 10/15593/2224-9877/2016.2.03.
- Помазова А.В., Панова Т.В., Геринг Г.И. Роль факторов формы зеренной структуры в электрохимической коррозии котельных труб, изготовленных из углеродистой стали 20 // Практика противокоррозионной защиты. – 2013. – № 3 (69). – С. 68–71.
- A technique for predicting steel corrosion resistance / V.F. Novikov, R.A. Sokolov, D.F. Neradovskiy, K.R. Muratov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 289. – P. 1–6. – doi: 10.1088/1757-899X/289/1/012013.
- Li Y., Wang F.G., Liu G. Grain size effect on the electrochemical corrosion behavior of surface nanocrystallized low-carbon steel // Corrosion. – 2004. – Vol. 60, N 10. – P. 891–896. – doi: 10.5006/1.3287822.
- The effect of the structure-phase state of iron-cementite nanocomposites on local activation processes / A.V. Syugaev, S.F. Lomaeva, S.M. Reshetnikov, A.S. Shuravin, E.V. Sharafeeva, D.V. Surnin // Protection of Metals. – 2008. – Vol. 44, N 4. – P. 395–399. – doi: 10.1134/S0033173208040097.
- ГОСТ 5639–82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна: введ. 1983–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 2003. – 45 с.
- Лезинская Е.Я. Методы оценки структурной неоднородности металла труб оболочек ТВЭЛ и чехлов ТВС из коррозионно-стойких сталей и сплавов // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. –2003. – Вып. 3. – С. 108–112.
- Лезинская Е.Я., Клюев Д.Ю., Николаенко Ю.Н. Новый метод оценки разнозернистости структуры труб из нержавеющих сталей и сплавов // Теория и практика металлургии. – 2012. – № 1. – С. 68–73.
- Гроховский В.И. Возможности цифровой микроскопии в металлографии // Цифровая микроскопия: материалы школы семинара. – Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. – Ч. 1. – С. 18–20.
- ГОСТ 9.008–85. ЕСЗКС. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. – М.: Изд-во стандартов, 2004. – 44 с.
- Influence of surface treatment of construction steels on determination of internal stresses and grain sizes using X-ray diffractometry method / R.A. Sokolov, V.F. Novikov, K.R. Muratov, A.N. Venediktov // Materials Today: Proceedings. – 2019. – Vol. 19, pt. 5. – P. 2584–2585. – doi: 10.1016/j.matpr.2019.09.015.
- Счастливцев В.М., Мирзаев Д.А., Яковлева И.Л. Структура термически обработанной стали. – М.: Металлургия, 1994. – 288 с.
- Callister W.D. Materials science and engineering: an introduction. – 6th ed. – Hoboken, NJ: Wiley, 2020. – 848 p. – ISBN 978-0471135760.
- Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1978. – 568 с.
- Phase and structural transformations in low-carbon martensitic steels / L.M. Kleiner, D.M. Larinin, L.V. Spivak, A.A. Shatsov // The Physics of Metals and Metallography. – 2009. – Vol. 108. – P. 153–160. – doi: 10.1134/S0031918X09080080.
- Влияние зернограничных сегрегаций на температуры мартенситного превращения в бикристаллах NiTi / Р.И. Бабичева, А.С. Семенов, С.В. Дмитриев, К. Жоу // Письма о материалах. – 2019. – Т. 9, № 2. – С. 162–167. – doi: 10.22226/2410-3535-2019-2-162-167.
- Wollenberger H.J. Point defects // Physical Metallurgy. / ed. by R.W. Cahn, P. Haasen. – Amsterdam: Elsevier, 1996. – Vol. 2. – P. 1621–1721. – doi: 10.1016/B978-044489875-3/50023-5.
- Rohrer G.S. Structure and bonding in crystalline materials. – Cambridge; New York: Cambridge University Press, 2004. – 552 p. – doi: 10.1017/CBO9780511816116. – ISBN 9780511816116.
- Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов. – М: Металлургия, 1975. – 208 с.
- Gao F., Heinisch H., Kurtz R.J. Diffusion of He interstitials in grain boundaries in α-Fe // Journal of Nuclear Materials. – 2006. – Vol. 351. – P. 133–140. – doi: 10.1016/j.jnucmat.2006.02.015.
- Hart E.W. On the role of dislocations in bulk diffusion // Acta Metallurgica. – 1957. – Vol. 5, iss. 10. – P. 597. – doi: 10.1016/0001-6160(57)90127-X.
- Courtney Т.Н. Mechanical behavior of materials. – Singapore: McGraw Hill, 2000. – 752 p. – ISBN 978-1577664253.
- Study of defect evolution by TEM with in situ ion irradiation and coordinated modeling / M. Li, M.A. Kirk, P.M. Baldo, D. Xu, B.D. Wirth // Philosophical Magazine. – 2012. – Vol. 92. – P. 2048–2078. – doi: 10.1080/14786435.2012.662601.
- Noyan I.C., Cohen J.B. Residual stress – measurement by diffraction and interpretation. – New York: Springer-Verlag, 1987. – 285 p. – ISBN 978-1-4613-9570-6.
Дополнительные файлы
