Вплив локальних пластичних деформацій на фізико-механічні властивості матеріалу і напружений стан трубопроводу

Abstract

Наведено результати досліджень фізико-механічних властивостей пластично деформованої трубної сталі 17Г1С після тривалої експлуатації. Вивчено схильність до воднем ініційованого розтріскування, швидкість корозії, вплив сірководневого середовища на механічні характеристики, розподіл мікротвердості по товщині труби. З’ясовано, що за 1% деформації мікротвердість сталі зростає на 0,39...0,56 GPa. За 3% деформації спостерігають менше збільшення мікротвердості. Сірководневе середовище NACE незначно вплинуло на характеристики міцності (σ₀,₂ та σᵦ), але суттєво знизило характеристики пластичності (δ, ψ). Під впливом сірководневого середовища значно скорочується час до руйнування зразків, виготовлених як з деформованої, так і з недеформованої трубної сталі. Показано, що локальні пластичні деформації труби істотно впливають на її напружено-деформований стан, а пластично деформовані зони призводять до концентрації напружень, яка найбільша на контурі вм’ятини.

Приведены результаты исследований физико-механических свойств пластически деформированной трубной стали 17Г1С после длительной эксплуатации. Изучено склонность к водородом инициированному растрескиванию, скорость коррозии, влияние сероводородной среды на механические характеристики, распределение микротвердости по толщине трубы. Выяснено, что при 1% деформации микротвердость стали растет на 0,39...0,56 GPa. При 3% деформации наблюдают меньшее увеличение микротвердости. Сероводородная среда NACE незначительно повлияла на характеристики прочности (σ₀,₂ и σᵦ), но существенно снизила характеристики пластичности (δ, ψ). Под воздействием сероводородной среды значительно сокращается время до разрушения образцов, изготовленных как из деформированной, так и недеформированной трубной стали. Показано, что локальные пластические деформации трубы существенно влияют на ее напряженно-деформированное состояние, а пластически деформированные зоны приводят к концентрации напряжений, которая наибольшая по контуру вмятины.

The results of investigations of physicomechanical properties of plastically deformed 17Г1С pipe steel after long-term operation are shown. The tendency to the hydrogen induced cracking, corrosion rate, the effect of hydrogen sulfide on the mechanical characteristics of pipe steel, the distribution of microhardness over the pipe thickness is studied. It is established that at strain 1% the microhardness of steel increases in 0.39…0.56 GPa times. At 3% strain, there is a smaller increase in microhardness. Hydrogen sulfide environment NACE slightly affects the strength properties σ₀,₂ and σᵦ, but ductility characteristics δ, ψ are significantly reduced. Under the influence of hydrogen sulphide environment the time to specimens fracture decreases significantly in the deformed and undeformed pipe steel specimens. It is shown that the local plastic deformation of a pipe significantly affects its stress-strain state, and plastically deformed areas cause the stress concentration, which is the most pronounced on the dent contour.