Особливості локальної корозії зварного з’єднання трубної сталІ Х70, обумовленої його електрохімічною гетерогенністю

Abstract

Мета роботи – встановлення впливу хімічного складу і структури на локальну корозію зварного з’єднання трубної сталі Х70 в умовах, що моделюють експлуатаційні, та визначення основних чинників корозії. Застосовували стандартні методи: потенціометрія, метод поляризаційних кривих, дослідження опірності корозії при постійній деформації, профілометрія, метод оптичної металографії. Вивчено електрохімічну гетерогенність зварного з’єднання (на прикладі сталі Х70) з заводським зварним швом. Встановлено, що в зварному шві цього з’єднання дещо менший вміст порівняно з основним металом таких елементів: Al (0,025% і 0,02%, відповідно) та Nb (0,033% і 0,058%, відповідно), але більший вміст Мо і Сr. Структура основного металу – ферито-бейнітна, невеликі перлітні утворення, структура шва різнорідна, містить дисперсний голчатий, зернограничний полігональний, доевтектоїдний ферит та окремі ділянки пластинчатого фериту. Зроблено висновок, що в дослідженому зварному з’єднанні більшу електрохімічну активність будь-якої зони можна зв’язати з меншим вмістом в ній легуючих елементів або особливостями мікроструктури. За результатами електрохімічних та прискорених корозійно-механічних випробувань в умовах, що моделюють експлуатаційні, встановлено, що вирішальним чинником для ініціювання локальної корозії зварних з’єднань є корозійно-активне середовище і умови перебігу корозійного процесу, зокрема – тонкоплівкова корозія в двофазному середовищі (вуглеводень-вода). За результатами комплексного дослідження отримані нові дані щодо впливу хімічного складу та структури зон зварного з’єднання сталі Х70 з заводським поздовжнім зварним швом на її схильність до локального корозійного руйнування. Встановлено, більш висока електрохімічна активність будь-якої зони зварного з’єднання може бути обумовлена меншим вмістом в ній легуючих добавок (це стосується металу зварного шва) та/або особливостями мікроструктури (стосовно металу зварного шва та зони термічного впливу). Розроблено та обґрунтовано методичний підхід до дослідження локальної корозії зварних з’єднань в умовах, що моделюють експлуатаційні умови, на прикладі зварного з’єднання зі сталі Х70. Розроблено лабораторний стенд для досліджень. Встановлено, що вирішальним чинником для ініціювання локальної корозії зварних з’єднань є корозійно-активне середовище і умови перебігу корозійного процесу, зокрема – тонкоплівкова корозія в двофазному середовищі (вуглеводень-вода).

Цель работы – исследование влияния химического состава и структуры на локальную коррозию сварного соединения трубной стали Х70 в условиях, моделирующих эксплуатационные, и определение основных факторов коррозии. Применяли стандартные методы: потенциометрия, метод поляризационных кривых, исследование сопротивляемости коррозии при постоянной деформации, профилометрия, метод оптической металлографии. Изучена электрохимическая гетерогенность сварного соединения (на примере стали Х70) с заводским сварным швом. Установлено, что в сварном шве этого соединения несколько меньшее содержание по сравнению с основным металлом следующих элементов: Al (0,025% и 0,02% соответственно) и Nb (0,033% и 0,058% соответственно), но большее содержание Мо и Сr. Структура основного металла – феррито-бейнитная, небольшие перлитные образования, структура шва разнородная, содержит дисперсный игольчатый, зернограничный полигональный, доэвтектоидный феррит и отдельные участки пластинчатого феррита. Сделан вывод, что в исследованном сварном соединении большую электрохимическую активность какой-либо зоны можно связать с меньшим содержанием в ней легирующих элементов или особенностями микроструктуры. По результатам электрохимических и ускоренных коррозионно-механических испытаний в условиях, моделирующих эксплуатационные, установлено, что решающим фактором для инициирования локальной коррозии сварных соединений является коррозионно-активная среда и условия протекания коррозионного процесса, в частности – тонкопленочная коррозия в двухфазной среде (вуглеводород-вода). По результатам комплексного исследования получены новые данные о влиянии химического состава и структуры зон сварного соединения стали Х70 с заводским продольным сварным швом на ее склонность к локальному коррозионному разрушению. Установлено, более высокая электрохимическая активность любой зоны сварного соединения может быть обусловлена меньшим содержанием в ней легирующих добавок (это касается металла сварного шва) и/или особенностями микроструктуры (относительно металла сварного шва и зоны термического влияния). Разработан и обоснован методический подход к исследованию локальной коррозии сварных соединений в условиях, моделирующих эксплуатационные, на примере сварного соединения стали Х70. Установлено, что решающим фактором для инициирования локальной коррозии сварных соединений является коррозионно-активная среда и условия протекания коррозионного процесса, в частности – тонкопленочная коррозия в двухфазном среде (углеводород-вода).

Establishing the influence of chemical composition and structure on local corrosion of the welded joint of X70 pipe steel in the conditions simulating operating conditions, and determining the main corrosion factors. Standard methods were used: potentiometry, polarization curves method, research of corrosion resistance at constant deformation, profilometry, optical metallography. The electrochemical heterogeneity of the welded joint (on the example of X70 steel) with the factory weld was studied. It was found that in the weld of this joint has a slightly lower content compared to the base metal of the following elements: Al (0.025% and 0.02%, respectively) and Nb (0.033% and 0.058%, respectively), but a higher content of Mo and Cr. The structure of base metal is ferritic-bainite, has small pearlite formations, the structure of the seam is heterogeneous, contains dispersed needle, grain boundary polygonal, preeutectoid ferrite and separate areas of lamellar ferrite. It is concluded that in the welded joint under studied, the greater electrochemical activity of any zone can be attributed to the lower content of alloying elements or features of the microstructure. According to the results of electrochemical and accelerated corrosionmechanical tests in the simulated operating conditions, it was found that the determinative factor for initiating of local corrosion of welded joints is the corrosive environment and conditions of the corrosion process flying, in particular – thin-film corrosion in a two-phase medium (hydrocarbon water). According to the results of complex research, new data on the influence of the chemical composition and structure of the welded joints of steel X70 with factory extensional weld on the susceptibility to local corrosion were obtained. It was found that in a welded joint, the greater electrochemical activity of any zone is due to the lower content of alloying additives (this applies to the weld metal) and/or the peculiarities of the microstructure (for weld metal and high affected zone). The methodological approach to investigation of local corrosion of welded joints in the conditions which are simulating the condition of operation, on an example of welded joints of X70 steel is developed and substantiate. A laboratory stand for research has been developed. It is established that the determinative factor for initiating of local corrosion of welded joints is the corrosive-active medium and the conditions of the corrosion process flying, particularly – thin-film corrosion in a two-phase medium (hydrocarbon-water).