III Всероссийская конференция
"Деформирование и разрушение структурно-
неоднородных сред и конструкций",
посвященная 100-летию со дня рождения
академика Ю.Н. Работнова

Марущак П.О.   Побережный Л.Я.   Панин С.В.   Данилюк И.М.   Власов И.В.  

Влияние предварительного пластического деформирования на механизмы коррозионно-усталостного разрушения стали 09Г2С

Докладчик: Марущак П.О.

ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ НА МЕХАНИЗМЫ КОРРОЗИОННО-УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ СТАЛИ 09Г2С

П.О. Марущак¹, Л.Я. Побережный², С.В. Панин³,
И.М. Данилюк¹, И.В. Власов³

¹Тернопольский национальный технический университет им. Ивана Пулюя
²Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа
³Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

В мировой практике наибольшее распространение получили два способа укладки морских трубопроводов: S - метод для малых глубин и J - метод для глубинной укладки. Циклическая долговечность основного металла трубопровода и сварного шва определяется его химическим составом и структурой, а также технологией укладки. При этом, сопротивление усталости зависит от параметров структуры, таких как степень структурной однородности, долей перлитной составляющей, морфологии перлита. Предэксплуатационное деформационное воздействие (моделирование укладки трубы) проводили по ранее разработанной методике. Усталостную долговечность образцов стали 09Г2С исследовали чистым изгибом в морской воде при амплитудах напряжений: σа = 260 МПа; 320 МПа и 420 МПа и частоте нагружения 0,8 Гц. Установлено, что коррозионная среда влияет на механизмы и кинетику накопления усталостных повреждений. Циклические напряжения интенсифицирует накопление структурно - механических дефектов и адсорбцию поверхностно - активных элементов среды, обуславливая более раннее возникновение сдвиговых деформационных процессов на границах зерен (микроуровень) и их конгломератов (мезоуровень).
В условиях малоцикловой усталости, когда каждый цикл нагружения сопровождается существенной пластической деформацией, усталостные повреждения в виде микротрещин и зарождаются во всем объеме материала, снижая его механические свойства, вследствие чего предельное состояние достигается при меньшей наработке. При этом, структурные повреждения присущие S и J – методам укладки труб оказывают значительное влияние на циклическую долговечность в высокоамплитудном диапазоне нагружения. В изломе образцов идентифицированы два основных участка:
- «сглаженная» зона – приповерхностный участок характерный для усталостного разрушения. Усталостные микротрещины, зародившиеся на поверхности распространяются в глубину, формируя повреждения в виде чешуйчатых микронадрывов;
- участок квазистатического (вязкого) разрушения.
Предложен системный подход для фрактодиагностики усталостного разрушения образцов и предварительного деформационного воздействия. Указанный подход может быть основой инженерного анализа аварий морских газопроводов и регламентирования комплекса лабораторных исследований для установления их причин.