ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОСЛЕСВАРОЧНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СОВМЕСТИМОСТЬ С ВОДОРОДОМ
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-11-35-44Ключевые слова:
трубы большого диаметра, послесварочная термообработка, водородное охрупчивание, растяжение с малой скоростью деформации, коэффициент интенсивности напряжений в среде водорода, Х65, диффузионный водород, ловушки водородаАннотация
В статье рассмотрено влияние послесварочной термообработки (PWHT) на свойства стали для трубопроводов с термомеханической обработкой (ТМО) при взаимодействии с газообразным водородом. Объектом исследования являлись образцы основного металла и продольных сварных соединений труб большого диаметра Х65 в исходном состоянии (после ТМО) и после PWHT. Испытания в среде водорода показали, что проведение PWHT по режимам ASME В 31.12 снижает пластические характеристики трубной стали Х65 при воздействии газообразного водорода, что связано с тем, что PWHT способствует значительному увеличению количества ловушек и концентрации водорода в поверхностном слое. Микроструктура образцов после PWHT характеризуется значительным количеством высокодисперсных выделений, предположительно карбидов, которые могут выступать в качестве низкоэнергетических ловушек водорода, увеличивая количество диффузионно-подвижного водорода и способствуя его перемещению в зоны развития трещин. На образцах с PWHT после испытаний в водороде наблюдается существенное изменение характера разрушения, свидетельствующее об охрупчивающем влиянии водорода: множественные расслоения, трещины, излом состоит преимущественно из фасеток квазискола. Таким образом, проведение послесварочной термической обработки стали Х65 приводит к значительному увеличению негативного влияния водорода на сталь: наблюдается охрупчивание термообработанной стали при воздействии газообразного водорода. Так как проведение послесварочной термообработки негативно влияет на совместимость с газообразным водородом стали Х65, допускается отмена PWHT в соответствии с п. GR-3.7.1 ASME B 31.12.
Библиографические ссылки
Ишков А., Нестеров Н., Романов К. и др. Риски использования газотранспортной системы для водород-ной энергетики // Энергетическая политика. 2024. № 3. С. 56–68. DOI: 10.46920/2409‑5516_2024_2193_56.
ASME B 31.12: 2019. Hydrogen piping and pipelines. — URL: https://www.asme.org/codes-standards/find-codes-standards/b31-12-hydrogen-piping-pipelines (дата обращения: 26.06.2024).
IGC Doc 121: 2014. Hydrogen pipeline systems. — URL: https://eiga.eu›ct_documents/doc121-pdf/ (дата обращения: 26.06.2024).
Пашков Ю. И., Иванов М. А., Губайдулин Р. Г. Остаточные сварочные напряжения и пути снижения стресс-коррозионных разрушений магистральных газопроводов // Вестник Южно-Уральского государ-ственного университета. Серия «Металлургия». 2012. № 15. С. 28–30.
Выбойщик Л. М., Сопин Н. Л., Колосовский М. И. и др. Влияние послесварочной термообработки на трещиностойкость сварных нефтепромысловых труб. — URL: https://vosafety.ru/en/publikatsii/vliyanie-poslesvarochnoj-termicheskoj-obrabotki-na-treshhinostojkost-svarnyh-neftepromyslovyh-trub/?ysclid=m16dx7 rcsw26003160 (дата обращения: 26.06.2024).
Куркин А. С., Королев С. А., Пономарев П. А. Обоснование исключения послесварочной термической обработки кольцевых стыков магистральных газопроводов с толщиной стенки свыше 30 мм из стали К65 // Наука и образование. 2013. № 5. С. 61–74. DOI: 10.7463/0513.0552162.
Худяков А. О. Повышение эксплуатационных свойств сварных соединений высокопрочных толстостен-ных прямошовных труб большого диаметра: дис. … канд. техн. наук. — Екатеринбург, 2020. — 152 с.
Пумпянский Д. А., Пышминцев И. Ю., Хаткевич В. М., Худнев А. А. Водородное охрупчивание трубных сталей // Металлы. 2023. № 3. С. 36–46. DOI: 10.31857/S0869573323030059.
Пышминцев И. Ю., Гизатуллин А. Б., Девятерикова Н. А. и др. Предварительная оценка возможности ис-пользования труб большого диаметра из стали Х52 для транспортировки чистого газообразного водо-рода под давлением // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2023. Т. 66. № 1. С. 35–42. DOI: 10.17073/0368-0797-2023-1-35-42.
Девятерикова Н. А., Лаев К. А., Цветков А. С., Дагаев С. Е. Краткая характеристика методов оценки сов-местимости сталей марок Х52 и Х70 с водородом и результаты испытаний ТБД // Черные металлы. 2024. № 2. С. 32–38. DOI: 10.17580/chm.2024.02.06.
Hydrogen certified pipes. A new era for hydrogen transportation. Athens. 2020. — URL: https://www.cpw.gr/userfiles/35139e87-7c73-4e25-b508-a42500e476ab/H2-CPW-newsletter-final.pdf (дата обращения: 26.06.2024).
ASTM G148-97(2018). Standard Practice for Evaluation of Hydrogen Uptake, Permeation, and Transport in Metals by an Electrochemical Technique. — URL: https://www.astm.org/standards/g148 (дата обращения: 26.06.2024).
ГОСТ Р 9.915–2010. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, покрытия, из-делия. Методы испытаний на водородное охрупчивание. — URL: https://docs.cntd.ru/document/1200082842 (дата обращения: 26.06.2024).
Briottet L., Moro I., Lemoine P. Quantifying the hydrogen embrittlement of pipeline steels forsafety considera-tions // International Journal of Hydrogen Energy. 2012. V. 37. Р. 17611–17623. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.05.143.
Ronevich J. A., Song E. J., Somerday B. P., San Marchi C. W. Hydrogen-assisted fracture resistance of pipelin-ewelds in gaseous hydrogen // International Journal of Hydrogen Energy. 2021. V. 46. Р. 7601–7614. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.11.239.
Olden V., Alvaro A., Akselsen O. M. Hydrogen diffusion and hydrogen influenced critical stress intensity in an API X70 pipeline steel welded joint – Experiments and FE simulations // International Journal of Hydrogen En-ergy. 2012. V. 37. Р. 11474–11486. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.05.005.
Skjellerudsveen M., Akselsen O. M., Olden V. etc. Effect of Microstructure and Temperature on Hydrogen Dif-fusion and Trapping in X70 grade Pipeline Steel and its Weldments. — URL: https://ntnuopen.ntnu.no/ntnu-xmlui/bitstream/handle/11250/241468/506329_FULLTEXT01.pdf?sequence=1&isAllowed=y (дата обраще-ния: 26.06.2024).
Колачев Б. А. Водородная хрупкость металлов. — М.: Металлургия, 1985. — 215 с.
Сергеев Н. Н., Кутепов С. Н. О взаимодействии водорода с дефектами кристаллической решетки в ме-таллах и сплавах // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. № 4. С. 131–141.
Кутепов C. Н., Гвоздев А. Е., Кузовлева О. В., Клементьев Д. С. О поведении водорода в металлических сплавах // Чебышевский сборник. 2022. Т. 23. № 5. C. 241–257. DOI: 10.22405/2226-8383-2022-23-5-241-257.
Haq A. J., Muzaka K., Dunne D. P. etc. Effect of microstructure and composition on hydrogen permeation in X70 pipeline steels // International Journal of Hydrogen Energy. 2013. V. 38. № 5. Р. 2544–2556. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.11.127.
Gaude D. Effect of microstructure and trap typology on hydrogen redistribution in steel // Metal. 2013. V. 5. Р. 15–17.
Фарбер В. М., Хотинов В. А., Беликов С. В. и др. Расщепления в сталях, испытавших контролируемую прокатку и последующее ускоренное охлаждение // Физика металлов и металловедение. 2016. Т. 117. № 4. С. 422–436.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
