ЛАБОРАТОРНІ ТА ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВИПРОБУВАННЯ ТРУБ  ІЗ ВИСОКОЛЕГОВАНИХ СТАЛЕЙ,  ВИГОТОВЛЕНИХ ЗА НОВІТНІМИ ТЕХНОЛОГІЯМИ

Т. О. ДЕРГАЧ; Г.Д. СУХОМЛИН; Л. М.  ДЕЙНЕКО; А. Є. БАЛЕВ; А. В. KРАСЮК

doi:10.30838/J.BPSACEA.2312.250822.46.877

Автор(и)

Т. О. ДЕРГАЧ Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Україна
Г.Д. СУХОМЛИН Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Україна
Л. М. ДЕЙНЕКО Український державний університет науки і технологій, Україна
А. Є. БАЛЕВ ПрАТ «СЕНТРАВІС ПРОДАКШН ЮКРЕЙН», Україна
А. В. KРАСЮК ПрАТ «СЕНТРАВІС ПРОДАКШН ЮКРЕЙН», Україна

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.250822.46.877

Ключові слова:

високолеговані сталі; труби; мікроструктура; спеціальні границі зерен РСВ; зернограничне конструювання; корозійна стійкість; механічні властивості

Анотація

Мета роботи: оцінення якості та довговічності труб із високолегованих аустенітних і феритно-аустенітних сталей, які виготовлені на ПрАТ «СЕНТРАВІС ПРОДАКШН ЮКРЕЙН» за новітніми технологіями, шляхом проведення їх комплексних лабораторних досліджень і тривалих експлуатаційних випробувань на підприємствах хімічної промисловості. Матеріали і методики: матеріалами досліджень були експериментальні труби з високолегованих аустенітних і феритно-аустенітних хромонікельмолібденових сталей нового покоління, виготовлені за новітніми технологіями. Мікроструктуру труб досліджували методами металографії та електронної мікроскопії із застосуванням розроблених і вдосконалених методик. Корозійні дослідження в лабораторних умовах включали випробування на стійкість проти локальних видів корозії, притаманних високолегованим сталям: міжкристалітної (МКК), пітингової (ПК), корозійного розтріскування (КР) і сульфідного корозійного розтріскування під напруженням (СКРН). Механічні властивості труб визначали шляхом випробувань на розтягування і на ударний вигин. Тривалі експлуатаційні випробування труб проводили в умовах промислового виробництва на підприємствах хімічної промисловості в апаратах із виробництва карбаміду і каустичної соди. Результати досліджень. Установлено високий вміст спеціальних низькоенергетичних границь зерен у теорії решіток співпадаючих вузлів (СГ РСВ) у структурі труб, виготовлених за новітніми технологіями (≥ 75 %); високу стійкість труб проти різних видів найбільш небезпечної локальної корозії порівняно з існуючими аналогами, високий рівень механічних властивостей, а також високу корозійну стійкість за тривалих експлуатаційних випробувань підприємствах хімічної промисловості. Впровадження отриманих результатів сприятиме підвищенню ефективності виробництва й експлуатації затребуваних на світовому ринку труб із високолегованих сталей та посиленню конкурентоспроможності труб вітчизняного виробництва на Європейському і світовому ринках.

Посилання

Besshovnye truby “Dal'mine” iz nerzhaveyushchej stali dlya teploobmennikov na ustanovkah sinteza karbamida [Seamless pipes “Dalmine” made of stainless steel for heat exchangers at urea synthesis plants]. 1977, 117 p. (in Russian).

Nerzhaveyushchie truby dlya himicheskoj i neftekhimicheskoj [Stainless pipes for the chemical and petrochemical industries. Proceedings of the symposium on seamless stainless steel pipes]. Promyshlennosti Materialy simpoziuma po besshovnym trubam iz nerzhaveyushchej stali [Proceedings of the Symposium on Seamless Stainless Steel Pipes]. “Kobe Stil LTD”, Japan,1985, pp. 19–28. (in Russian).

Stainless Steel Pipe and Tubing. Mannesmannröhren – worke. 1987, 143 p.

Pumpyanskij D.A. Sostoyanie i perspektivy razvitiya trubnogo proizvodstva v Rossii. Dostizheniya v teorii i praktike trubnogo proizvodstva [Status and prospects for the development of pipe production in Russia. Achievements in the theory and practice of pipe production]. Truby Rossii-2004 : sb. nauch. tr. konf. [Pipes of Russia-2004 : coll. scient. Papers of the conf.]. Under the scientific editorship of A.A. Bogatov. Ekaterinburg, 2004, pp. 15–19. (in Russian).

Walden B. and Nicholls J.M. The Sandvik duplex family of stainless steels. Summary of data. Proc. of the VI Korrosyon Sempozyumu Bildiriler Kitabi (4−7 Kasim 1998, Izmir, Turkey). 1998, pp. 100–122.

Bol'shakov V.І., Dergach T.O. and Sukhomlin D.A. Gladkі ta narіznі trubi naftogazovogo sortamentu pіdvishchenoї korozіjnoї stіjkostі [Smooth and threaded pipes of the oil and gas assortment with increased corrosion resistance]. Metaloznavstvo ta termіchna obrobka metalіv [Metallurgy and Heat Treatment of Metals]. 2021, no. 3,

pp. 7–18. (in Ukrainian).

Dergach T.A. and Dejneko L.N. Vliyanie tekhnologicheskih faktorov na strukturu i stojkost' protiv MKK trub iz nizkouglerodistoj austenitnoj stali [Influence of technological factors on the structure and resistance to ICC of pipes made of low-carbon austenitic steel]. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost' [Metallurgical and Mining Industry]. 2003, no. 6, pp. 57–61. (in Russian).

Dergach T.A., Suhomlin G.D. and Dejneko L.N. Issledovanie processov strukturoobrazovaniya pri termicheskoj obrabotke trub iz austenitnyh korrozionnostojkih stalej s cel'yu povysheniya stojkosti protiv mezhkristallitnoj korrozii [Study of structure formation processes during heat treatment of pipes made of austenitic corrosion-resistant steels in order to increase resistance to intergranular corrosion]. Metaloznavstvo ta termіchna obrobka metalіv [Metallurgy and Heat Treatment of Metals]. 2003, no. 2, pp. 99–109. (in Russian).

Watanabe T. Grain boundary engineering: historical perspective and future prospects. J. Mat. Sci. 2011, no. 12, pp. 4095–4115.

Dergach T.O. Teoretichnі ta tekhnologіchnі osnovi pіdvishchennya korozіjnoї stіjkostі trub z niz'kolegovanih і visokolegovanih stalej : avtoreferat dis. dokt. tekhn. nauk [Theoretical and technological bases of increasing the corrosion resistance of pipes made of low-alloy and high-alloy steels : abstract of the dissertation. Dr. Tech. of Sc.]. Dnіpro, 2018, 36 p. (in Ukrainian).

Bol'shakov V.I., Panchenko S.A. and Dergach T.A. Nauchnye i tekhnologicheskie metody povysheniya korrozionnoj stojkosti trub iz dupleksnyh stalej : monografiya [Scientific and technological methods for improving the corrosion resistance of pipes made of duplex steels : a monograph]. Dnipro : Litograf Publ., 2016, 135 p. (in Russian).

Dergach T.O. and Suhomlin G.D. Teoretichnі ta tekhnologіchnі osnovi rozrobki іnnovacіjnih tekhnologіj virobnictva trub z visokolegovanih stalej [Theoretical and technological foundations of the development of innovative technologies for the production of pipes from high-alloy steels]. Fіziko-hіmіchna mekhanіka materіalіv. Problemi korozії ta protikorozіjnogo zahistu materіalіv. [Physico-Chemical Mechanics of Materials. Problems of Corrosion and Anti-corrosion Protection of Materials]. Special iss. no. 12, L'vіv, 2018, pp. 153–158. (in Ukrainian).

Suhomlin G.D. and Dergach T.A. Primenenie zernogranichnogo konstruirovaniya stali dlya polucheniya trub s vysokim kompleksom svojstv [The use of grain boundary design of steel to produce pipes with a high range of properties]. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost' [Metallurgical and Mining Industry]. 2008, no. 6,

pp. 50–53. (in Russian).

Bol'shakov V.I., Suhomlin G.D. and Dergach T.A. Primenenie zernogranichnogo konstruirovaniya dlya sozdaniya vysokogo kompleksa svojstv v trubah iz korrozionnostojkih austenitnyh stalej [Application of grain boundary design to create a high complex of properties in pipes made of corrosion-resistant austenitic steels]. Oborudovanie i tekhnologii termicheskoj obrabotki metallov i splavov : sbornik dokladov IX Mezhdunarodnogo nauchno-tekhnicheskogo kongressa termistov i metallovedov [Equipment and technologies for heat treatment of metals and alloys: a collection of reports of the IX International Scientific and Technical Congress of Thermists and Metallurgists]. Society ed. bu I.M. Neklyudova and V.M. Shulaeva. Har'kov, 2008, pp. 165–170. (in Russian).

Bolshakov V.I., Dergach T.A., Sukhomlin G.D. and Panchenko S.A. Primeneniye zernogranichnogo konstruirovaniya dlya povysheniya korrozionnoy stoykosti trub iz ferritno-austenitnykh staley [Application of grain boundary design to improve the corrosion resistance of pipes made of ferritic-austenitic steels]. Korroziya : materialy, zashchita [Corrosion: Materials, Protection]. Moscow : LLC Nauka i Tekhnologii Publ., 2014, no. 7, pp. 20–26.

(in Russian).

Dergach T.O., Sukhomlyn G.D., Severina L.S. and oth. Patent № 36004. Ukrayina. MPK C21D 9/08. Sposib vyhotovlennya trub z austenitnykh koroziynostiykykh staley i splaviv [Patent no. 36004. Ukraine. IPC C21D 9/08. The method of manufacturing pipes from austenitic corrosion-resistant steels and alloys]. Publ. 10.10.2008, no. 19.

(in Ukrainian).

Dergach T.O., Severina L.S., Sukhomlyn G.D. and oth. Patent № 68801. Ukrayina. MPK7C 21D 9 9/08. Sposib termichnoho obroblennya trub z koroziynostiykykh ferytno-austenitnykh staley [Patent no. 68801. Ukraine. MPK7C 21D 9 9/08. The method of heat treatment of pipes made of corrosion-resistant ferritic-austenitic steels]. No.

u 2011 11595; statement 30.09. 2011; published 10.04. 2012, no. 5. (in Ukrainian).

Dergach T.O., Suhomlin G.D. and Dejneko L.M. Vpliv boru na strukturoutvorennya ta opіr mіzhkristalіtnіj korozії austenіtnoї stalі [Effect of boron on structure formation and resistance to intergranular corrosion of austenitic steel]. Metaloznavstvo ta termіchna obrobka metalіv [Metallurgy and Heat Treatment of Metals]. Kyiv, 2004, no. 2,

pp. 54–61. (in Ukrainian).

Dergach T.A. Vliyanie bora na mikrostrukturu i svojstv trub iz nizkouglerodistoj austenitnoj hromonikelevoj stali [Influence of boron on the microstructure and properties of pipes made of low-carbon austenitic chromium-nickel steel]. Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Seriya : Fizika radiacionnyh povrezhdenij i radiacionnoe materialovedenie [Questions of Atomic Science and Technology. Series: Physics of Radiation Damage and Radiation Materials Science]. Har'kov, 2005, no. 5 (88), pp. 80–86. (in Russian).

Dergach T.A. Obespechenie vysokoj stojkosti k mezhkristallitnoj korrozii holodnokatanyh trub iz stali 02H18N11 (304L) [Ensuring high resistance to intergranular corrosion of cold-rolled pipes made of steel 02X18H11 (304L)]. Metaloznavstvo ta termіchna obrobka metalіv [Metallurgy and Heat Treatment of Metals]. 2016, no. 4 (75), pp. 29–38. (in Russian).

Dergach T.A. and Panchenko S.A. Vliyanie poverhnostno aktivnyh elementov i temperaturno-deformacionnyh parametrov na stojkost' k mezhkristallitnoj korrozii trub iz austenitnyh Cr−Ni i Cr−Ni−Mo stalej [Influence of surface-active elements and temperature-deformation parameters on the resistance to intergranular corrosion of pipes made of austenitic Cr−Ni and Cr−Ni−Mo steels]. Stroitel'stvo, materialovedenie, mashinostroenie. Ser.: Starodubovskie chteniya-17 [Construction, Materials Science, Mechanical Engineering. Series : Starodubovskie Readings-17]. 2017, no. 82, pp. 65–71. (in Russian).

Shimada M., Kokawa H., Wang Z.J., Sato Y.S. and Karibe I. Optimization of grain boundary character distribution for intergranular corrosion resistant 304 stainless steel by twininduced grain boundary engineering. Acta Materialia. 2002, no. 50, pp. 2331–2341.

Jin W., Yang S., Kokawa H., Wang Z.J. and Sato Y.S. Improvement of intergranular stress corrosion crack susceptibility of austenite stainless steel through grain boundary engineering. J. Mater. Sci. Technol. 2007, no. 6,

pp. 785–789.

Tokita S., Kadoi K., Kanno Y. and Inoue N. Microstructural Evolution and Solidification Cracking Susceptibility of Grain Boundary Engineered Fully Austenitic Stainless Steel. Weld World. 2020. URL: https://doi.org/10.1007/s40194-020-00865-8.

Jibo Tan, Xinqiang Wu and Shuang Xia. Effect of grain boundary engineering on corrosion fatigue behavior of 316LN stainless steel in borated and lithiated high-temperature water. Corrosion Science. 2019, vol. 152, pp. 190–201. URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci. 2019. 01. 036.

Suhomlin G.D. Special'nye granicy v ferrite nizkouglerodistyh stalej [Special borders in ferrite low carbon steels]. Metallofizika i novejshie tekhnologii [Metal Physics and Latest Technologies]. 2013, no. 9, pp. 1237–1249.

(in Russian).

Bol'shakov V.І., Suhomlin G.D. and Dergach T.O. Metodichnі osnovi doslіdzhennya zernogranichnoї strukturi v stalyah z γ, α і α + γ fazovim stanom [Methodological basis of studying the grain boundary structure in steels with γ, α and α + γ phase state]. Vіsnik Pridnіprovs'koї derzhavnoї akademії budіvnictva ta arhіtekturi [Bulletin of the Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2017, no. 3 (229-230), pp. 10–21. (in Ukrainian).

Panchenko S.A., Balev A.E., Tereshchenko A.A., Bolshakov V.I. and Dergach T.O. Patent № 92496. Ukrayina. MPK G01N 25/02, 27/72, 33/20. Sposib kilʹkisnoyi otsinky fazovoho skladu vyrobiv z ferytno-austenitnykh staley, zokrema, trub. № u 2014 00030; zayavl. 08.01.2014; opubl. 26.08. 2014 [Patent no. 92496. Ukraine. IPC G01N 25/02, 27/72, 33/20. Method of quantitative assessment of the phase composition of ferritic-austenitic steel products, in particular, pipes. No. u 2014 00030; statement 08.01.2014; published 26.08. 2014. no. 16]. (in Ukrainian).

Bol'shakov V.I., Dergach T.A. and Panchenko S.A. Razrabotka metodiki ispytanij korrozionnostojkih stalej i splavov na stojkost' protiv korrozionnogo rastreskivaniya [Development of methods for testing corrosion-resistant steels and alloys for resistance to corrosion cracking]. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost' [Metallurgical and Mining Industry]. 2012, no. 4, pp. 63–68. (in Russian).

Bol'shakov V.I., Dergach T.A. and Panchenko S.A. Razrabotka metodiki ispytanij korrozionnostojkih stalej i splavov na stojkost' k pittingovoj korrozii [Development of methods for testing corrosion-resistant steels and alloys for resistance to pitting corrosion]. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost' [Metallurgical and Mining Industry]. 2013, no.1, pp. 69–72. (in Russian).

Dergach T.A., Sukhomlyn G.D., Panchenko S.A., Kalinina N.E., Balev A.E., Krasiuk A.V. and

Kalinin V.T. Prospects of application of tubes made of duplex steels of a new generation in the heat exchanging equipment of nuclear power plants. Problems of atomic science and technology. Series : Physics of Radiation Effect and Radiation Materials Science. Kharkiv : National Science Center “Kharkiv Institute of Physics and Technology”, 2019, no. 5 (123), pp. 124–129.