Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2018,  том 15,  №2, 176-181

 

Н.В. Абабков1, А.Н. Смирнов1, Н.А. Попова2, Н.А. Конева2, Е.Л. Никоненко2

Исследование структуры и свойств металла разрушенного и не разрушенного паропроводов из стали 20 после одинакового срока эксплуатации

1Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, ул. Весенняя,28, 650000, Кемерово, Россия
2Томский государственный архитектурно-строительный университет, пл. Соляная, 2, 634003, Томск, Россия

Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

В работе проведено исследование металла эксплуатируемых и поврежденных гибов водоопускных труб методом электронной микроскопии. В частности, исследованы образцы, не имеющие повреждений и образец с коррозионно-усталостной трещиной. Все образцы изготовлены из стали 20, но имеют разную наработку. Изучено структурное состояние образцов, выполнена количественная оценка таких параметров, как плотность дислокаций и величина локальных полей внутренних напряжений. Структура металла гибов пароотводящих и водоопускных труб после наработки и без дефектов состоит из феррито-перлитной смеси. В пластинчатом перлите имеется доля дефектного цементита. Феррит, занимающий основную часть объема материала, присутствует как не фрагментированный, так и фрагментированный. Металл образцов гибов водоопускных труб после наработки и без дефектов в среднем по материалу обладает следующими количественными параметрами тонкой структуры: <r> = 2,26×1010 см-2, <r±> = 1,85×1010 см-2, <c> = <cпл> = 460 МПа, <sЛ> = 365 МПа, <sд> = <sдпл> = 270 МПа, т.е. выполняются условия r > r±, c = cпл, sЛ > sд. Таким образом, опасность зарождения микротрещин в образцах металла гибов пароотводящих и водоопускных труб без дефектов отсутствует. В образцах металла гибов водоопускных труб после наработки и с дефектами деформация привела к изменению всех параметров внутри каждой морфологической составляющей структуры стали. Пластины цементита в перлитных зернах стали более дефектными. Вследствие превращения не разрушенного пластинчатого перлита в разрушенный объемная доля пластинчатого не разрушенного перлита уменьшилась до 10 %, а разрушенного, наоборот, увеличилась до 15 %. Аналогичные изменения произошли и с ферритной составляющей структуры стали. Объемная доля не фрагментированного феррита уменьшилась до 15 %, а фрагментированного увеличилась до 60 %.

Ключевые слова: гиб трубы, водоопускные трубы, исследование металла, электронная микроскопия, плотность дислокаций, внутренние напряжения, дислокационная субструктура.

УДК 620.179.14

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2018.02.002


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 15, No.2 (2018) 176-181

 

N.V. Ababkov1, A.N. Smirnov1, N.A. Popova2, N.A. Koneva2, E.L. Nikonenko2

Investigation of the structure and properties of the metal of the destroyed and not destroyed steam pipelines of steel 20 after the same lifetime

1T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, Vesenniaia Str., 28, Kemerovo, 650000, Russia
2Tomsk State University of Architecture and Building, Solyanaya Sq., 2, Tomsk, 634003, Russia

Investigation of the metal of exploited and damaged bends of water pipes by the method of electron microscopy was carried out in the work. In particular, a sample without damages and a specimen with a corrosion-fatigue crack were investigated. All samples are made of steel 20, but have different operating time. The structural state of the samples is studied; a quantitative evaluation of such parameters as the dislocation density, the values of local fields of internal stresses is performed. The structure of the metal of the bends of the steam-guiding and water-supply pipes after the operating time and without defects consists of a ferrite-pearlite mixture. In the lamellar perlite, there is a proportion of defective cementite. Ferrite, which occupies the bulk of the volume of material, is present both unfragmented and fragmented. The metal samples of the bends of the steam-guiding and water-supply pipes after the operating time and without defects in the material average have the following quantitative parameters of the fine structure: <r> = 2.26×1010 cm-2, <r±> = 1.85×1010 cm-2, <c> = <cpl> = 460 MPa, <sL> = 365 MPa, <sd> = <sdpl> = 270 MPa, that is, the conditions r > r±, c = cpl, sL > sd. This means that there is no danger of the emergence of microcracks in the metal samples of the bends of steam and water pipes without defects. Deformation led to a change in all parameters within each morphological component of the steel structure in the metal samples of the bends of the steam-guiding and water-supply pipes after the operating time and with defects. Plates of cementite in pearlite grains have become more defective. Due to the transformation of undisturbed lamellar perlite into the destroyed volume fraction of the lamellar in destructed perlite, it decreased to 10 %, and the destroyed, per side, increased to 15 %. Similar changes occurred with the ferritic constituent of the steel structure. The volume fraction of unfragmented ferrite decreased to 15 %, and the fragmented fraction increased to 60 %.

Keywords: pipe bends, water pipes, metal research, electron microscopy, dislocation density, internal stresses, dislocation substructure.