Диагностирование охрупчивания трубопроводных сталей с помощью метода инструментального индентирования
Authors: Щипачев Андрей Михайлович , Алехин Алексей Иговевич , Первейталов Олег Геннадьевич , Яковлева Екатерина Евгеньевна , Браниш Дмитрий Александрович 
Published: December 2024

На основе анализа опыта применения метода инструментального индентирования к оценке механических свойств сталей магистральных газонефтепроводов и сосудов давления был предложен метод определения критической температуры хрупкости по результатам статического вдавливания индентора во внешнюю поверхность стенки или образца сплава. Благодаря связи истинного напряжения разрыва и параметра Зенера – Холломана учитывается совместное влияние температуры и скорости пластической деформации под вершиной наконечника на степень охрупчивания стали. Метод позволяет определять температуру хрупкости по прошествии определенного срока эксплуатации, а также рассчитывать величину сдвига данной характеристики. На примере трубопроводной стали X70 рассмотрено использование модели. Данные о временной зависимости глубины проникновения индентора были получены из испытаний, проведенных на стандартных образцах различной ориентации выреза; деформационные характеристики получены из статических испытаний на растяжение плоских образцов. Параметры термической активации пластической деформации определялись из справочных данных о температурной зависимости предела текучести. На примере ряда конструкционных сплавов для трубопроводов и сосудов давления была продемонстрирована устойчивость данных параметров к структуре, что говорит о необходимости формирования базы справочных данных. Метод требует строгого контроля деформационных характеристик и скорости вдавливания.

On the basis of analyzing the experience of applying the method of instrumental indentation to the assessment of mechanical properties of steels of main oil and gas pipelines and pressure vessels, the method of determining the critical brittleness temperature based on the results of static indentation of the indenter into the outer surface of the wall or alloy sample was proposed. Due to the relationship between the true fracture stress and the Zener – Holloman parameter, a joint effect of temperature and plastic deformation rate under the tip apex on the degree of steel embrittlement is considered. The method allows determining a brittleness temperature after a certain operation time, and calculating the deviation value of this characteristic. The use of the model is examined using Kh70 pipe steel as an example. The data on time dependency of indenter penetration depth were obtained from the tests carried out on standard samples of different cut orientation; deformation characteristics were obtained from static tensile tests of flat samples. Parameters of thermal activation of plastic deformation were determined based on reference data on the temperature dependency of yield strength. Based on the example of some structural alloys for pipelines and pressure vessels, stability of these parameters to the structure was demonstrated, which indicates the need to form a reference database. The method requires intensive monitoring of deformation characteristics and indentation rate.