Исследование влияния водорода на свойства низколегированной стали 09Г2С и стойкость карбидных фаз

Abstract

Исследовано влияние высокотемпературного воздействия водородсодержащей среды на механические свойства углеродистой низколегированной ферритоперлитной стали 09Г2С, используемой в материальном оформлении реактора получения бензина установки каталитического риформинга. Наработка металла реактора составила 180000 ч при температуре 280°С и давлении водородсодержащей рабочей среды 4,0 МПа. Показано, что длительная эксплуатация материала в условиях взаимодействия с газообразным водородом вызвала его естественное старение. Дополнительное наводороживание образцов при температуре 580°С и давлении 10 МПа в течение 17 ч привело к "водородному наклепу материала”. Изучено влияние газообразного водорода на состояние карбидных фаз в основном металле и сварном шве с помощью рентгеноспектрального анализа и метода ядерного гамма-резонанса. Установлено, что количество карбидной фазы (цементита) в стали увеличивается в результате естественного старения при повышенных температурах. Под действием высокотемпературного наводороживания интенсифицируется процесс распада цементита и его восстановление не происходит даже при нагреве до 580°С.

Досліджено вплив високотемпературної дії водневмісного середовища на механічні властивості вуглецевої низьколегованої феритоперлітної сталі 09Г2С, що використовується у матеріальному оформленні реактора отримання бензину установки каталітичного риформінгу. Напрацювання металу реактора сягало 180000 г за температури 280°С и тиску робочого середовища з вмістом водню 4,0 МПа. Показано, що тривала експлуатація матеріалу в умовах взаємодії з газоподібним воднем зумовила процеси природного старіння. Додаткове насичення воднем зразків за температури 580°С і тиску 10 МПа на протязі 17 г призвело до “водневого наклепу матеріалу”. Вивчено вплив газоподібного водню на стан карбідних фаз в основному металі і зварному шві за допомогою рентгеноспектрального аналізу та методу ядерного гамма-резонансу. Установлено, що кількість карбідної фази (цементиту) в сталі збільшується внаслідок природного старіння за підвищених температур. Під дією водню високих параметрів інтенсифікується процес розпаду цементиту і його відновлення не відбувається навіть при нагріванні до 580°С.

The paper addresses the action of a high-temperature hydrogen-containing fluid on mechanical properties of a low-alloy carbon ferritepearlitic steel 09G2S which is used for the manufacture of a gasoline-producing reactor vessel for a catalytic reformer unit. The vessel metal had 180,000 running hours at a hydrogen-containing fluid temperature 280°C and pressure 4.0 MPa. It is demonstrated that a long-term operation of the material in contact with gaseous hydrogen has caused its natural ageing. Further hydrogen saturation o f test specimens at 580°C and 10 MPa for 17 h has resulted in a so-called hydrogen-induced strain hardening of the material. The influence of gaseous hydrogen on the state of carbide phases in the base metal and weld is studied by the x-ray spectrum analysis and nuclear gamma resonance method. The amount of a carbide phase (cementite) in steel has been found to grow due to natural ageing at elevated temperatures. The high-temperature hydrogen saturation makes the cementite decomposition process more intensive, and no cementite recovery occurs even when the material is heated up to 580°C.