Mikrostruktūra ir metalurginiai veiksniai, turintys įtakos vandenilio{0}}sukeltam įtrūkimui LSAW plieniniame vamzdyje

1. Mikrostruktūrinės įtakos apžvalga

1.1 Suvirinimo metalo ir netauriųjų metalų jautrumas

1.1.1 Esminis skirtumas

Vandenilio-sukeltas įtrūkimų jautrumas labai skiriasi tarp suvirinimo metalo, šilumos{1}}veikiamos zonos ir pagrindinio vamzdžio korpuso. LSAW plieninio vamzdžio suvirinta sritis paprastai sukietėja į koloninius grūdelius, turinčius didelį dislokacijos tankį, o pagrindinė plokštė yra valcuojama ir normalizuojama prieš formuojant, todėl gaunami lygiašiai rafinuoti grūdeliai. Šie struktūriniai kontrastai sukuria vandenilio gaudykles, vietinius kietumo pokyčius ir lūžių pirmenybės zonas. Suvirinimo šaknyse arba lydymosi ribose vandenilis linkęs koncentruotis ties mikrostruktūros netolygumu, skatinant trapių plyšių susidarymą anksčiau nei netauriajame metale.

1.1.2 Vietinis kietumo pokytis

Kietesnės mikrostruktūros, pvz., martensitinės -baininės pozonos HAZ viduje, turi didesnį jautrumą HIC, palyginti su feritinėmis sritimis. Kai kietumas pakyla virš kritinių slenksčių, atominis sanglaudos pasipriešinimas smarkiai sumažėja, kai jis derinamas su difuziniu vandenilio slėgiu. Todėl didžiausio kietumo kontrolė ir sklandesnių perėjimų užtikrinimas suvirinimo linijose yra vienas iš pagrindinių metalurgijos tikslų vandeniliu-LSAWsiūlės.

1.2 Grūdų ribos, fazės ir vandenilio gaudymas

1.2.1 Vandenilio gaudyklės evoliucija

Vandenilio gaudymo elgsena yra stipriai susijusi su ribiniu tipu, fazės turiniu ir vidiniais defektais. Aukšto-kampo grūdelių ribos rodo stipresnę segregacijos tendenciją, o žemo-kampo sub-grūdelės daugiausia laiko vandenilį dislokacijos ląstelėse. Daugiafazis vamzdynų plienas, naudojamas LSAW gamyboje, dažnai apima feritą, perlitą, bainitą arba grūdintą martensitą. Kiekviena fazė turi skirtingą gaudyklės energiją ir difuzijos greitį, kartu nulemdama vandenilio kritinės koncentracijos dispersiją vamzdžio sienelės storyje.

1.2.2 Įtraukimas-Sukeliami stratifikuoti įtrūkimai

Nemetaliniai inkliuzai yra negrįžtami spąstai, kaupiantys vandenilį tol, kol dėl dujų rekombinacijos slėgio atsiranda stratifikaciniai įtrūkimai. Pramoniniuose LSAW plokščių pavyzdžiuose inkliuzai, tokie kaip oksidinės stygos arba pailgos sulfido zonos, lygiagrečios formavimo krypčiai, vėliau gali veikti kaip „kopėčių plyšių kanalai“ HAZ viduje.

1 lentelė. Tipinė mikrostruktūra ir vandenilio gaudyklės stiprumas

2 lentelė. Įtraukimo tipai ir įtrūkimų pasireiškimas

2. Metalurgija-pagrįstos prevencijos strategijos

2.1 Plokštės-Lygio įtraukimo valdymas

Plienas, naudojamas OCTG vamzdynų gamybai, prieš liejant ritę ar plokštę dažnai lydomas ir rafinuojamas naudojant LF arba RH degazavimo procesus. Apdorojimas kalciu, Mn/S santykio balansavimas ir visiškas vakuuminis degazavimas yra pagrindiniai įtraukimo{1}}švelninimo būdai, kurie tiesiogiai veikia galutinį HIC atsparumą.

2.2 Suvirinimo-linijos mikrostruktūros optimizavimas

2.2.1 Kelių-pakopų suvirinimo aušinimo valdymas

Valdoma tarp{0}}praėjimo temperatūra, aušinimo greičio reguliavimas ir HAZ grūdėtumo{1}}stabdymas sumažina gaudyklės tankį. Ilgai suvirinant LSAW, reikėtų vengti vietinių gesinimo sąlygų, dėl kurių išilginėje siūlėje susidaro netemptos kietos mikrostruktūros salelės.

2.3 In-Line terminio apdorojimo poveikis

Vandenilio išsklaidymas{0}}200–350 laipsnių temperatūroje kelias valandas po suvirinimo dažniausiai naudojamas rūgštaus vandenilio vamzdynų gamyboje. Vienodai šiluminiai profiliai visoje suvirinimo linijoje yra labai svarbūs, todėl HAZ kepama nuosekliai, o ne iš dalies.

3. Uždelstas krekingas ir metalurginė diagnostika

3.1 Baltoji dėmė ir kvazi{1}}skilimo morfologija

„Baltos dėmės“ reiškia vandenilio segregaciją ir mikro{0}}dekohezijos zonas absorbcinių šerdžių viduje. Šios apskritos arba elipsės formos dariniai rodomi kaip lūžių pirmtakai, esant uždeltam sklidimui. Kai tempimo apkrova suaktyvina dekoheziją, baltos dėmės perimetrai yra įtrūkimo pradžios taškai.

3.2 Metalurgijos gedimų tikrinimo darbo eiga

Pramoninėje diagnostikoje dažnai taikoma struktūrinė gedimų peržiūra: makro-lūžių nuskaitymas → mikro-spąstų morfologija SEM → fazės kietumo gradientas → vandenilio kiekio patikra. Įtrūkimai, atsirandantys iš suvirinimo šaknų arba tiesiai iš inkliuzinių paviršių, aiškiai rodo metalurgijos sukeltą vandenilio įtrūkimą.

3.3 Metalurgijos kokybės vertinimo rodikliai

Prieš išsiunčiant galutinėms vamzdžių sekcijoms paprastai atliekamas mikrostruktūros vaizdavimas, kietumo kartografavimas, vandenilio krūvio modeliavimas ir įtraukimo įvertinimas. Vandenilio arba rūgščių dujų transportavimo LSAW vamzdžio metalurgijos balas tampa patikimesniu eksploatavimo laiko prognozės rodikliu nei vien takumo riba.

4. Pagrindinės išvados

4.1 Priežastinis mikro-grandinės patvirtinimas

Pagrindiniai veiksniai atsiranda dėl vandenilio gaudyklių sukūrimo suvirinimo metalo ir HAZ mikrostruktūrų salelėse, kurias dar labiau pagreitina negrįžtami intarpai, lygiagrečiai formavimo krypčiai.

4.2 Pramonės poveikis LSAW gaminiams

Mikros