zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



НОВЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВЛИЯНИИ ЗЕРНОГРАНИЧНОЙ СТРУКТУРЫ НА КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ТРУБ ИЗ ФЕРРИТНО-

АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ

 

Дергач Т.А., Сухомлин Г.Д.

Украина, г. Днепропетровск,

ГВУЗ «Приднепровская государственная

академия строительства и архитектуры»

Панченко С.А.

Украина, г. Никополь,

ЧАО «Сентравис Продакшн Юкрейн»

 

На основании комплексных структурных и коррозионных исследований труб из ферритно-аустенитной хромоникельмолибденовой стали 02Х22Н5АМ3 после термических обработок по различным режимам установлено увеличение (до более 70%) количества специальных низкоэнергетических границ Σ3n в аустенитной составляющей стали после двойной закалки (1150…1200+1050°С) и впервые показана определяющая роль специальных границ в повышении коррозионной стойкости труб.

 

On the basis of comprehensive structural and corrosion studies pipes from ferritic-austenitic Cr-Ni-Mo steel 02H22N5AM3 after various heat treatments set increase (to 70%) the content of special CSL low-energy boundaries Σ3n in austenitic steel component after double heat treatment (1150...1200+1050°С) and first demonstrated the decisive role of high content of special CSL boundaries in improving the corrosion resistance of the pipes.

 

Эффективное развитие экономики Украины невозможно без развития наукоемких технологических отраслей металлургической промышленности, к которым относятся технологии производства труб из коррозионностойких сталей.

C каждым годом все более востребованными на мировом рынке становятся трубы из экономичных особо низкоуглеродистых коррозионностойких хромоникельмолибдено-вых ферритно-аустенитных (дуплексных и супердуплексных) сталей нового поколения, которые были разработаны для замены более дорогих и менее коррозионностойких аустенитных хромоникельмолибденовых сталей. Расширение областей применения и постоянное ужесточение условий эксплуатации труб из ферритно-аустенитных сталей требует поиска новых научных и технологических решений, направленных на повышение их качественных характеристик и удовлетворение растущих требований потребителей.

Целью работы явился поиск и научное обоснование резервных возможностей повышения комплекса коррозионных свойств труб из ферритно-аустенитных сталей путем совершенствования их зернограничной структуры.

Материал и методики исследования.

Исследовали горячепрессованные и холоднокатаные трубы из наиболее распространенной хромоникельмолибденовой ферритно-аустенитной стали нового поколения 02Х22Н5АМ3 (UNS S 31803) после термических обработок (закалок) в диапазоне температур от 1050 до 1200°С с интервалом в 50°С и двойных закалок: 1150…1200+1050°С.

Зернограничную структуру стали изучали с помощью оптической и электронной микроскопии: растровой и дифракции обратно рассеянных электронов (ДОРЭ). В структуре аустенитной составляющей стали особое внимание уделяли количественному содержанию специальных границ (СГ) S3 и S3n по концепции решеток совпадающих узлов (РСУ) [1, 2], так как данные по количественной оценке специальных границ зерен в аустените дуплексных сталей и об их влиянии на коррозионные свойства в литературе практически отсутствуют. При количественной оценке СГ металлографическим методом использовали усовершенствованную методику, разработанную на основе матричных соотношений [2, 3].

Исследуемые шлифы подвергали последовательно электролитическому травлению в 5%-ной азотной, 10%-ной щавелевой кислоте и в 40%-ном растворе щелочи для выявления: зеренной структуры, специальных границ S3 и окрашивания ферритной фазы, соответственно. Содержание СГ определяли как отношение суммы границ S3n  (S3+S9) к общему количеству всех границ в аустенитной фазе при исследовании шлифа в 10 полях зрения. Принадлежность СГ к S9 определяли, используя матричные уравнения [2, 3], показывающие, что при взаимодействии двух границ S3 в тройном стыке образуется граница S9, рис. 1.

 

 

Рис. 1. Пример количественной оценки СГ

в образце горячепрессованной термообработанной трубы

из стали 02Х22Н5АМ3.

 

Использование метода растровой электронной микроскопии позволило оценить изменение структуры, фазового состава стали и химического состава ферритной и аустенитной фаз в зависимости от режима термической обработки труб, а метода ДОРЭ – зеренной структуры и количества специальных границ в аустенитной фазе.

Исследовали: стойкость к межкристаллитной и питтинговой коррозии (МКК и ПК) при испытании в кипящей 65%-ной азотной кислоте (метод ДУ, ГОСТ 6032) и в 6%-ном растворе FeCl3 при температуре испытаний 40 и 45°С (по ASTM G-48), соответственно; к коррозионному растрескиванию (КР) в кипящем 45%-ном растворе MgCl2 (по ASTM G-36); к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением (СКРН) в хлоридной сероводородсодержащей среде по методу NACE ТМ 0177; электрохимические характеристики стали в растворе NACE.

Результаты исследований и их обсуждение

Установлено, что горячее прессование не обеспечивает высокую степень однородности структуры и требуемую коррозионную стойкость горячепрессованных труб из стали 02Х22Н5АМ3. Последующая закалка труб в воду от температур 1050…1200°С способствует по мере повышения температуры закалки гомогенизации стали, увеличению количества специальных границ в ее аустенитной составляющей, умеренному росту ферритных и аустенитных зерен, однако приводит к нарушению требуемого баланса фаз вследствие увеличения содержания ферритной фазы, табл. 1. Последнее отрицательно сказывается на коррозионных и эксплуатационных свойствах труб. Двойная закалка от 1150…1200+1050°С по сравнению с одинарной способствует: более полной коагуляции ферритной и аустенитной фаз; дальнейшему увеличению содержания специальных низкоэнергетических границ зерен S3n в аустенитной составляющей стали (в среднем до более 70 %,) при оптимальном соотношении ферритной и аустенитной фаз (1:1), табл. 1, рис. 2.

 

Таблица 1

Влияние режима закалки на фазовый состав и зернограничную структуру труб

Режим закалки, °С

Содержание феррита, %

Содержание спец. границ, %

от 1050°С

46-51 (ср. 49)

52-56 (ср. 54)

от 1150

59-65 (ср. 62)

67-70 (ср. 69)

от 1150 + 1050

48-54 (ср. 51)

72-76 (ср. 74)

 

Ранее на трубах из аустенитной стали 03Х18Н11 было показано, что специальные низкоэнергетические границы Σ3n, в отличие от высокоэнергетических границ общего типа, не склонны к сегрегации на них вредных поверхностно активных элементов и выделению избыточных фаз и обладают повышенной коррозионной стойкостью. Их повышенное содержание в стали повышает коррозионную стойкость труб [2].

 

а

б

Рис. 2. Результаты исследования методом ДОРЭ структуры труб из стали 02Х22Н5АМ3 после двойной закалки (1150+1050)°С:

а – изображение в фоновом режиме;

б – фазовый состав и СГ в аустените;

      в – выделенные СГ.

в

 

Содержание специальных границ в феррите обычно не превышает 10…15%, поэтому их влияние на свойства стали не рассматривали.

Комплексными коррозионными исследованиями установлено, что образцы труб, подвергнутые двойной закалке, обладают значительно более высокой стойкостью к МКК, ПК, КР, СКРН по сравнению с образцами, закаленными от 1050 и 1150°С, табл.2.

 

Таблица 2

Результаты испытаний горячепрессованных труб на стойкость к МКК, ПК и КР

Режим

закалки, °С

Скорость МКК, мм/год

Удельная потеря массы образцов·

´10-3, г/см2, при температуре, °С

Время до растрескивания

при испытании

на стойкость к КР, ч

30

40

45

1050

0,5-0,8

0,06-0,1

0,6-9,5

0,8-11,2

64-95 (78)

1150

0,6-0,9

0,05-0,1

0,3-4,2

0,4-5,5

58-82 (70)

1150+1050

0,30-0,45

0-0,012

0-0,03

0-0,04

121-144 (133)

 

Скорость их межкристаллитной коррозии была более, чем в 2 раза ниже; скорость питтинговой коррозии при температуре испытаний 40 и 45°С снизилась до 300 раз, кроме того, повысился температурный порог питтингостойкости (с 30 до 45°С); до 1,7 раз увеличилось время до растрескивания при испытании на стойкость к КР (табл. 2). При испытании на стойкость к CКРН в хлоридной сероводородсодержащей среде по методу ТМ 0177 критическое напряжение растрескивания образцов повысилось с 0,9 до 1,1σ02. Также существенно улучшились электрохимические характеристики стали в растворе NACE: в ~ 4,5 раза снизился ток пассивации на анодной поляризационной кривой (АПК) прямого хода и до 8 раз ток реактивации на АПК обратного хода, рис. 3, что свидетельствует о пассивации и стойкости стали к ПК в данной среде.

 

 

Рис. 3. АПК в растворе NACE образцов труб из стали 02Х22Н5АМ3:

  кр. 1 – закалка от 1050ºС;

кр. 2 – закалка от (1150+1050)°С.

 

На деформированных с высокой степенью (ε ~70%) и термообработанных по режимам одинарных и двойных закалок холоднокатаных трубах, были установлены те же закономерности, что и на горячепрессованных трубах.

Данные о кинетике процессов, происходящих при повторной закалке высоколегированных ферритно-аустенитных сталей, в литературе отсутствуют. Анализ диаграмм фазовых превращений Cr-Ni-Mo ферритно-аустенитных сталей показывает, что при нагреве стали до температур выше 800°С начинается превращение аустенита в высокотемпературный d феррит (γ®d) количество которого с повышением температуры увеличивается и сохраняется в структуре при закалке стали. После закалки от 1050 и 1150°С содержание ферритной фазы в трубах из стали 02Х22Н5АМ3 составило в среднем 49 и 62%, соответственно, табл. 1. Одновременно с этим увеличилосья содержание СГ в аустенитной фазе, табл. 1. При повторном нагреве предварительно закаленной от 1150°С стали до более низких температур (1050°С), высокотемпературный феррит становится термодинамически нестойким и претерпевает γ превращение. Содержание ферритной фазы при этом снижается (до 51%), табл. 1.

Возможные рекристаллизационные процессы в аустенитной фазе при повторном нагреве в первую очередь происходят с участием более термодинамически активных высокоэнергетических границ зерен общего типа, что способствует уменьшению их количества и, соответственно, дополнительному увеличению количества специальных низкоэнергетических границ Σ3n, обладающих повышенной коррозионной стойкостью, и повышающих коррозионную стойкость труб.

Микрорентгеноспектральный анализ содержания основных легирующих элементов, определяющих коррозионную стойкость стали: Cr, Mo и Ni, в ферритной и аустенитной фазах, показал, что режим закалки влияет на их перераспределение между фазами. Вместе с тем, после двойной закалки (1150+1050)°С химический состав ферритной и аустенитной фаз примерно соответствовал их составу после закалки от 1050°С (рис. 4).

Эти результаты, в дополнение к приведенным выше, косвенно подтверждают определяющую роль специальных границ Σ3n в повышении коррозионной стойкости труб из ферритно-аустенитных сталей.

 

Рис. 4. Влияние режима закалки на содержание

Cr (кр. 1 и 2) и Ni (кр. 3 и 4) в феррите (кр. 1 и 4) и аустените (кр. 2 и 3).

 

Таким образом, проведенными исследованиями впервые показана определяющая роль специальных низкоэнергетических границ зерен Σ3n в повышении коррозионной стойкости труб из ферритно-аустенитных хромоникельмолибденовых сталей.

На основании анализа полученных результатов разработана на ЧАО «СЕНТРАВИС ПРОДАКШН ЮКРЕЙН», г. Никополь, и запатентована в Украине инновационная технология изготовления труб из коррозионностойких ферритно-аустенитных сталей, основанная на принципах зернограничного конструирования [4]. Она включает деформацию труб с высокой степенью и последующую их двойную закалку (от 1150+1050°С), что обеспечивает создание структуры с максимально возможным содержанием специальных низкоэнергетических границ зерен в аустенитной составляющей стали и оптимальным содержанием ферритной и аустенитной фаз (по ~ 50% каждой) и высокую коррозионную стойкость труб.

Список литературных источников

1.  Watanabe T. An approach to grain-boundary design for strong and ductile polycrystals. // Res Mechanica 1984. Vol. 11.P 47-84.

2.  Г.Д. Сухомлин. Автореферат диссерт. докт. техн. наук. Днепропетровск, 2007, 35 с.

3.  Большаков В.И., Сухомлин Г.Д. Металлографическое определение кристаллографической структуры и матриц поворота решеток специальных границ в ГЦК поликристаллах. // Сборник науч. труд. Строительство, материаловедение, машиностроение. Сер.: «Стародубовские чтения-2004». Дн-вск. – 2004. – С. 174-180.

4.  Т.О. Дергач, Л.С. Сєвєріна, Г.Д. Сухомлин, Г.М. Круцан, С.А. Панченко, А.Є. Балєв та ін. Патент на корисну модель № 68801, Украина, Бюл. № 7, опубл. 10.04.2012.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info