ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Щелочное растрескивание из "Диагностика металлов " Полагают [214], что проявление щелочного растрескивания сталей связано с образованием ионов HFeO . Согласно термодинамическим расчетам [215], сульфиды марганца служат очагами инициирования питтингов, а строчечные сульфиды при определенной ориентации относительно растягивающих напряжений играют роль концентраторов напряжений, облегчающих зарождение коррозионной трещины. [c.341] Подкисление воды, происходящее при кислотных промывках котлов ТЭС, плохой их консервации, простоях может оказаться причиной возникновения язв из-за потери пассивности низколегированных сталей. Анализ экспериментальных данных указывает на возможность до 350 С коррозионного растрескивания сталей в результате образования ионов HFeOg на межзеренных границах при общей пассивности кристаллитов. Коррозионное растрескивание углеродистых и низколегированных сталей в воде с высоким pH ограничено областью стабильных ионов HFeOj, существующих наряду с оксидными соединениями. [c.341] Согласно [217], растрескиванию подвергаются разные виды аппаратов и оборудования колонны, хранилища, отстойники, сепараторы, теплообменники, ребойлеры, смесители и т.д., в технологической среде которых (по температурным условиям и давлению) может присутствовать вода. Давление в обследованных аппаратах не оказывает заметного влияния на склонность к растрескиванию. Это растрескивание наблюдается в аппаратах с давлением от 0,1 до 2,5 МПа и более, Срок службы этих аппаратов и оборудования до возникновения трещин варьировался от б мес до 15 лет. Большая часть возникших трещин выявляется в самом сварном шве или околошовной зоне. Последнее предполагает значительную роль внутренних остаточных сварочных напряжений в явлении щелочного растрескивания. [c.341] На рис. 5.94 представлена область растрескивания углеродистых и низколегированных сталей в координатах температура эксплуатации и концентрации щелочи [216]. Растрескивание в определенных условиях среды наблюдается до 150 С. Для выявленных случаев растрескивания характерно отсутствие заметного изменения механических свойств в зоне разрушения. В ряде случаев условия для щелочного растрескивания возникали в результате несоблюдения технологического режима, наличия застойных зон, где скапливалась выделяющаяся из нефтепродуктов водная фаза слабощелочного состава. При повышенных температурах вследствие упаривания воды возникает возможность образования щелочного раствора с концентрацией, при которой развивается щелочное растрескивание (по другому - щелочная хрупкость). [c.342] В литературе [217] имеются противоречивые сведения о природе щелочного растрескивания. Водородный механизм растрескивания связывают с выделением водорода в концентрированных щелочных растворах при повышенных температурах. Действие анодного механизма растрескивания обусловлено разным воздействием щелочи на тело и границы зерен. Результат - избирательное разрушение границ зерен, приводящее к межкристаллитному характеру распространения трещин по стали. [c.342] С целью изучения причины щелочного растрескивания проведено исследование фрагментов конструкций двух декомпозеров ОАО Богословский алюминиевый завод . Декомпозер представляет металлическую сварную емкость, состоящую из цилиндрической и конической частей. Высота декомпозера 34,7 м, внутренний диаметр 9 м. Толщина стенки в зависимости от сечения составляет 8-18 мм. [c.342] Объем декомпозера 1800 м . Рабочая среда раствор алюмината натрия с концентрацией 130-150 г/л (в пересчете на оксид натрия). Температура рабочей среды 45-65 °С. Декомпозеры расположены в неотапливаемом помещении. [c.343] В результате контакта корпуса декомпозера с щелочной средой происходит растрескивание стали, приводящее к течам и серьезным авариям. Результаты статистической обработки отказов декомпозе-ров показали, что подавляющее число трещин (97,4%) возникает в сварных соединениях, преимущественно в кольцевых швах (67,4%). Математическое ожидание времени безотказной работы (время до первого ремонта) составило всего 47 мес при среднем квадратичном отклонении 12,85 мес. После ремонта время до следующего растрескивания резко сокращается 11,6 и 10,7 мес после первого и второго ремонтов соответственно. [c.343] Для исследования были взяты три фрагмента. Два фрагмента (с маркировками А и В) были вырезаны из построенного в 1960-х годах декомпозера, эксплуатировавшегося 10 лет и подвергавшегося систематическому трещинообразованию, ремонту и вследствие не-прекращающихся протечек выведенного из эксплуатации в 1984 г. Третий фрагмент (с маркировкой В) вырезан из декомпозера в месте, отстоящего на 6 м от его верхнего обреза. В этом случае трещины начали развиваться от сварных швов, которыми были приварены скобы для монтажных люлек. [c.343] В фрагментах А и В, содержащих сварные швы, трещины распространялись преимущественно вдоль сварных швов на расстоянии 1-6 мм от линии сплавления. В сечениях, где трещины были сквозными, растрескивание происходило по хрупкому механизму без следов пластической деформации. Все три фрагмента изготовлены из углеродистой стали СтЗсп, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 380-88. Химический состав наплавленного металла идентичен основному металлу. Основной металл оболочек всех трех фрагментов декомпозеров имеет феррито-перлитную структуру, свойственную листовому прокату стали СтЗсп в горячекатаном состоянии. Каких-либо аномалий структуры в околошовной зоне сварных соединений, где предпочтительно располагаются траектории трещин, не обнаружено. [c.343] Сериальные кривые ударной вязкости и доли волокна в зависимости от температуры испытания основного металла трех фрагментов декомпозера приведены на рис. 5.97. Критические температуры хрупкости Г50 для фрагментов А, Б и В составляют -7, -33, -5°С соответственно. Это указывает на высокое сопротивление сталей хрупкому разрушению, используемых на изготовление декомпозеров. При температурах испытания вплоть до -40 С K U 49 Дж/см . Таким образом, для основного металла всех трех фрагментов декомпозера выполняется требование ГОСТ 380-88 (71) к листовому прокату категории 5 качества в соответствующих толш,инах по величине ударной вязкости при температуре испытания -20 С. [c.345] С целью изучения механизма распространения трещины проведен фрактографический анализ хрупких зон изломов. Результаты этих исследований приведены в табл. 5.16. Изломы получены путем разрушения стандартных ударных образцов в среде жидкого азота. Распространение трещины происходит в основном по телу, частично по границам зерен (рис. 5.98). Из табл. 5.16 следует, что существенного ослабления границ зерен феррита в стали на удалении от трещин не происходит ни в основном металле, ни в металле сварного шва. Доля межзеренного разрушения варьируется от 4,1 до 11%. Эти данные указывают на слабое влияние среды на когезивную прочность границ зерен феррита и колоний перлита в щелочной среде за пределами трещин, Появление межзеренного разрушения, по-видимому, связано с наводороживанием стали в результате протекания электрохимического процесса коррозии непосредственно у вершины трещины. [c.346] Более заметное ослабление когезивной прочности границ зерен наблюдается в окрестности вершины трещины (до 14,8%) в пределах зоны хрупкого разрушения шириной 1,5-2 мм. Обнаруженная степень межзеренной хрупкости значительно меньше (в 3-4 раза), чем это следует по данным металлографического анализа. Наиболее вероятная причина этого несовпадения - иной механизм растрескивания стали в условиях эксплуатации. [c.346] Из результатов анализа термодинамических условий газосо-держания в металле и сохранения степени его пластических свойств после длительной эксплуатации, водородное охрупчивание не может быть определяющим в этих средах (его равновесный потенциал Фн+/н = - 880 мВ) [219]. Вследствие электрохимической гетерогенности поверхности и повышенной активности приграничных зон, связанных с концентрацией примесных атомов, концентрацией напряжений и ослаблением защитной пленки, локализованной на границе, процесс электрохимической коррозии вызывает появление микрокор-розионного повреждения. Это повреждение перерастает в трещину в результате совместного влияния электрохимической коррозии и растягивающих напряжений. Адсорбирующиеся в вершине трещины ионы облегчают развитие трещины. [c.347] Вернуться к основной статье