Способ определения склонности сталей к общей коррозии

Изобретение относится к способам оценки подверженности сталей к общей коррозии с использованием деформационных параметров при отсутствии специальной коррозионной среды. Способ включает измерение деформационных параметров, характеризующих сталь. Причем измерение деформационных параметров осуществляют поступенчатым растяжением образцов с остановками процесса погружения на каждом i-ом уровне до момента появления первого пластического деформационного скачка. Затем определяют его величину Δl_п и соответствующую ей упругую деформацию Δl_у на данном уровне нагружений, и по их соотношению с учетом напряжения на первом скачке. При этом определяют деформационный параметр К по формуле

где Δl_п - величина первого пластического скачка деформации последействия, мкм, Δl_у - величина упругой деформации на данном уровне нагружения, мкм, σв - предел прочности стали, МПа, σi - напряжение на участке первого пластического деформационного скачка, МПа, и по деформационному параметру К оценивают склонность стали к общей коррозии. Причем при значении К<0,28 сталь несклонна к общей коррозии, при значении К=0,28-0,63 сталь слабосклонна к общей коррозии, а при К>0,63 сталь склонна к общей коррозии. Техническим результатом изобретения является повышение производительности, сокращение времени определения склонности различных марок сталей к общей коррозии и снижении трудоемкости испытаний. 3 ил.

 

Изобретение относится к способам оценки подверженности сталей к общей коррозии с использованием деформационных параметров при отсутствии специальной коррозионной среды.

Известен способ определения стойкости металла подземных трубопроводов к стресс-коррозии, включающий воздействие на испытуемый образец водородсодержащей коррозионной среды (см. патент РФ №2222000, МПК⁷ G01N 17/00, опубл. 20.01.2004 г.).

Недостатком данного способа является невозможность оценки склонности стали к общей коррозии и наличие коррозионной среды, что повышает трудоемкость испытаний.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ оценки склонности трубных марок сталей к стресс-коррозии, включающий измерение деформационных параметров, характеризующих сталь (см. патент РФ №2299420, МПК⁸ G01N 17/00, опубл. 20.05.2007 г.).

Недостатками прототипа являются низкая производительность и наличие коррозионной среды, трудоемкость измерительных действий, оценка склонности сталей только поверхностных ее слоев по деформационным параметрам, ограниченная определенной группой марок сталей область применения способа.

Задачей технического решения является сокращение времени определения склонности любых марок сталей к общей коррозии (продолжительностью до 1 часа) и снижение трудоемкости испытаний.

Решение технической задачи достигается тем, что в способе определения склонности сталей к общей коррозии, включающем измерение деформационных параметров, характеризующих сталь, согласно изобретению измерение деформационных параметров осуществляют поступенчатым растяжением образцов с остановками процесса нагружения на каждом i-ом уровне до момента появления первого пластического деформационного скачка, определяют его величину Δl_п и соответствующую ей упругую деформацию Δl_у на данном уровне нагружений, и по их соотношению с учетом уровня напряжения на первом скачке, определяют деформационный параметр К по формуле

где Δl_п - величина первого пластического скачка деформации последействия, мкм,

Δl_у - величина упругой деформации на данном уровне нагружения, мкм,

σв - предел прочности стали, МПа,

σi - напряжение на участке первого пластического деформационного скачка, МПа,

и по деформационному параметру К оценивают склонность стали к общей коррозии, причем при значении К<0,28 сталь несклонна к общей коррозии, при значении К=0,28-0,63 сталь слабосклонна к общей коррозии, а при К>0,63 сталь склонна к общей коррозии.

Данный способ позволит повысить производительность, снизить трудоемкость, сократив до 1 часа время испытаний, и определить склонность сталей к общей коррозии в условиях, приближенных к эксплуатационным.

Сущность способа поясняется графиками, где на фиг.1 изображены значения коэффициента К для разных марок сталей, на фиг.2 - изменение пластичности сталей после испытаний в коррозионной среде δ_к/δ_о, на фиг.3 - зависимость деформационного параметра К от степени изменения пластичности δ_к/δ_о.

Способ определения склонности сталей к общей коррозии осуществляют следующим образом.

Образцы цилиндрического типа с диаметром рабочей части ⌀=5,0 мм предварительно термически обрабатывали для снятия внутренних напряжений по режиму «отжиг». Были выбраны 4 марки сталей: железо-Армко, Ст 20, 12Х18Н10Т, Ст 45.

Для испытаний использовали специально разработанную малогабаритную испытательную установку (МИУ), позволяющую исследовать с высокой точностью реологические характеристики материалов. Нагружение образцов происходило медленно при скорости V=0,17 мм/мин по ступенчатому режиму со ступенью Δσ=0,03-0,05σв. Значения V и Δσ выбраны, исходя из удобства регистрации, соответственно, деформаций последействия и минимально возможной величины деформации последействия, фиксируемых индикаторами перемещений с ценой деления 1-2 мкм. На каждом уровне выполняли остановку процесса с выдержкой во времени до 2 мин. Так продолжали до тех пор, пока на одном из i-ом уровне были зафиксированы датчиками-индикаторами перемещения первые пластические деформации упругого последействия - Δl_п. Измерив на этом уровне нагружения величину Δl_у, получали деформационный параметр оценки К с учетом этого уровня

Общее время описываемых измерений в среднем составляло 50-60 минут. Для выбранных марок сталей распределение К выглядело следующим образом (см. фиг.1).

Параллельно с испытаниями на воздухе были проведены коррозионно-механические испытания образцов этих же марок сталей в коррозионной среде (см. фиг.2). Состав коррозионной среды был следующий: 3% NaCl + 0,5% C₂H₅COOH + CO₂ (барботаж). Уровень pH раствора составил 3. Напряжение соответствовало уровню нагружения реальных конструкций σi=0,9σт, (где σт - предел текучести стали), при этом изменение пластических свойств по итогам данных испытаний соответствовало гистограмме (см. фиг.2). Продолжительность коррозионных испытаний составила 2 недели.

Сравнивая фиг.1 и фиг.2, можно отметить, что динамика изменения пластичности δ_к/δ_о (где δ_к - пластичность стали после коррозионных испытаний, а δ_о - исходная пластичность стали) и деформационные параметры К связаны зависимостью, вытекающей из графика фиг.3: чем > δ_к/δ_о, тем <К. При этом при значении К<0,28 стали считаются несклонными к общей коррозии, при значении К в пределах 0,28-0,63 стали считаются слабосклонными к общей коррозии, а при значении К>0,63 стали склонны к общей коррозии.

Использование предлагаемого способа определения склонности сталей к общей коррозии позволит по сравнению с прототипом повысить производительность определения склонности любых марок сталей к общей коррозии, снизить трудоемкость, сократив ее время до 1 часа, и определить склонность сталей к общей коррозии в условиях, приближенных к эксплуатационным, а также проводить испытания на воздухе при отсутствии специальной коррозионной среды.

Способ определения склонности сталей к общей коррозии, включающий измерение деформационных параметров, характеризующих стали, отличающийся тем, что измерение деформационных параметров осуществляют поступенчатым растяжением образцов с остановками процесса нагружения на каждом i-м уровне до момента появления первого пластического деформационного скачка, определяют его величину Δl_п и соответствующую ей упругую деформацию Δl_у на данном уровне нагружений, и по их соотношению с учетом уровня напряжения на первом скачке определяют деформационный параметр К по формуле

где Δl_п - величина первого пластического скачка деформации последействия, мкм,
Δl_у - величина упругой деформации на данном уровне нагружения, мкм,
σв - предел прочности стали, МПа,
σi - напряжение на участке первого пластического деформационного скачка, МПа,
и по деформационному параметру К оценивают склонность стали к общей коррозии, причем при значении К<0,28 сталь несклонна к общей коррозии, при значении К=0,28-0,63 сталь слабосклонна к общей коррозии, а при К>0,63 сталь склонна к общей коррозии.