Вплив електролітичного наводнювання на корозійне розтріскування сталі X70 та труби тривалоексплутованого магістрального газопроводу
DOI:
https://doi.org/10.31471/2311-1399-2023-1(19)-15-24Ключові слова:
деформація з малою швидкістю, електролітичне наводнювання, корозійне розтріскування, потенціометрія, сканувальна електронна мікроскопіядкістю, електролітичне наводнювання, корозійне розтріскування, потенціометрія, сканувальна електронна мікроскопіяАнотація
Катодна поляризація, яка застосовується при комплексному протикорозійному захисті магістральних газопроводів для зниження швидкості корозії до технічно допустимого рівня викликає розклад ґрунтового електроліту з відновленням водню, а його проникнення в сталь за дії розтягових напружень сприяє зміні механічних властивостей труб та опірності корозійному розтріскуванню. Проведено комплексні дослідження та визначено вплив електролітичного наводнювання на корозійне розтріскування зразків сталі категорії міцності Х70, виготовлених зі сталевого листа та труби тривалоексплуатованого магістрального газопроводу, у модельному ґрунтовому електроліті NS4 за катодної поляризації в діапазоні потенціалів від -0.75 до -1.05 В. У роботі застосовували такі методи: деформації з малою швидкістю, потенціометрії, вольтамперометрії, електролітичного наводнювання, метод сканувальної електронної мікроскопії, оптичної мікроскопії. Встановлено, що для обох видів зразків концентрація водню, що проникає в сталь при катодній поляризації, немонотонно зростає із зміщенням потенціалу від -0.75 до -1.05 В. Відзначено, що наводнювання зразків експлуатованої сталі починається за нижчого захисного потенціалу, ніж зразків зі сталевого листа: за -0.95 та -1.05 В, відповідно. Концентрація водню, що дифундує в сталь, для зразків з листа змінюється в ряду 0 0 0.057 моль/м3, для зразків з експлуатованої труби – 0 0.019 0.024 моль/м3. Як наслідок перебігу процесу дифузії водню відбувається підвищення схильності до корозійного розтріскування зразків з експлуатованої труби порівняно із зразками з листової сталі. Коефіцієнт схильності до корозійного розтріскування KS для листа зі сталі змінюється менш інтенсивно, ніж для зразків з експлуатованої труби: 1.06 1.06 1.18 та 1.25 1.35 1.53, відповідно. Отже, встановлено підвищення схильності до електролітичного наводнювання зразків, виготовлених з труби тривалоексплуатованого в умовах комплексного протикорозійного захисту магістрального газопроводу порівняно із зразками зі сталевого листа, і як наслідок – підвищення схильності до корозійного розтріскування.
Завантаження
Посилання
Nyrkova, L & Osadchuk, S 2023, ‘Stress-corrosion cracking of the steels of main gas pipeline: assessment and prevention’, Naukova dumka, 216 p. https://doi.org/10.15407/978-966-00-1845-7 [2] Nyrkova, L 2020, ‘Stress-corrosion cracking of pipe steel under complex influence of factors’, Engineering Failure Analysis, vol. 116, 104757. https://doi.org/10.1016/ j.engfailanal.2020.104757 [3] Laureys, A, Depraetere, R, Cauwels, M, Depover, T, Hertelé, S & Verbeken, K 2022, ‘Use of existing steel pipeline infrastructure for gaseous hydrogen storage and transport: A review of factors affecting hydrogen induced degradation’, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 104534. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2022.104534 [4] Shirband, Z, Shishesaz, MR & Ashrafi, A 2011, ‘Hydrogen degradation of steels and its related parameters, a review’, Phase Transitions, vol. 84, iss. 11–12, pp. 924–943. https://doi.org/10.1080/01411594.2011.561774
Rybakov, AA, Goncharenko, LV, Filipchuk, TN, Lokhman, IV & Burak, IZ 2014, ‘Reasons of stress corrosion failure of erection girth joint of main gas pipeline’, The Paton Welding Journal, no. 3, pp. 49–52. https://doi.org/10.15407/ tpwj2014.03.09
Polyakov, SG & Rybakov, AA 2009, ‘The main mechanisms of stress corrosion cracking in natural gas trunk lines’, Strength of Materials, no. 41, pp. 456–463. https://doi.org/10.1007/s11223-009-9164-x [7] Nyrkova, L, Rybakov, A, Goncharenko, L, Osadchuk, S & Kharchenko, Yu 2023, ‘Analysis of the causes of fracture of the main gas pipeline’, Zaštita materijala, vol. 64, no. 2, pp. 177–189. https://doi.org/10.5937/ zasmat2302177N
Lu, WC & Wu, JK 1996, ‘The influence of microstructure on hydrogen transport in carbon steels’, Corrosion Science, vol. 38, pp. 239–245. https://doi.org/10.1016/0010-938X(96)00109-6
Dey, S, Mandhyan, AK, Sondhi, SK & Chattoraj, I 2006, ‘Hydrogen entry into pipeline steel under freely corroding conditions in two corroding media’, Corrosion Science, vol. 48, pp. 2676–2688. https://doi.org/10.1016/ j.corsci.2005.10.003
Lu, BT, Luo, JL, Norton, PR & Ma, HY 2009, ‘Effects of dissolved hydrogen and elastic and plastic deformation on active dissolution of pipeline steel in anaerobic groundwater of near-neutral Ph’, Acta Materialia, vol. 57, pp. 41–49.
Meng, GZ, Zhang, C & Cheng, YF 2008, ‘Effects of corrosion product deposit on the subsequent cathodic and anodic reactions of X-70 steel in near-neutral pH solution’, Corrosion Science, vol. 50, pp. 3116–3122. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2008.08.026
Nykyforchyn, HM 2011, ‘Specific features of hydrogen-induced corrosion degradation of steels of gas and oil pipelines and oil storage reservoirs’, Materials Science, vol. 47, pp. 127–136. https://doi.org/10.1007/s11003-011-9390-9 [13] Kryzhanivskyi, YeI & Nykyforchyn, HM 2013, ‘Corrosion-hydrogen degradation of gas transport systems’, Scientific Notes, vol. 41, iss. 1, pp. 148–153. [14] Paton, BЕ, Semenov, SE, Rybakov, АА, Vasilenko, SK & Vasilyuk, VM 2000, ‘Ageing and procedure of evaluation of the state of metal of the main pipelines in service’, The Paton welding journal, no. 7, pp. 2–20.
Semenov, SE, Rybakov, AA, Kirian VI, Filipchuk, TN, Goncharenko, LV, Vasilyuk, VM & Vlasyuk, FS 2001, ‘Experimental evaluation of the state of metal of long-serviced welded oil pipelines’, The Paton welding journal, no. 5, pp. 17–21.
Semyonov, SE, Rybakov, AA, Goncharenko, LV, Filipchuk, TN, Drogomiretsky, MN & Pedko, BI 2003, ‘Evaluation of condition of metal of welded pipes of long-operated gas pipelines’, The Paton welding journal, no. 4, pp. 2–6.
Nyrkova, LI, Goncharenko, LV, Rybakov, AO, Osadchuk, SO, Klymenko, AV, & Kharchenko, YuO 2023, ‘Investigation of welded joints of long-term operated gas pipeline controllable rolled X70 steel’, FME Transactions, vol. 51, iss. 1, pp. 71–80. https://doi.org/10.5937/fme2301071N [18] Rahman, KMM, Qin, W, Szpunar, JA, Kozinski, J, Song, M & Zhu, N 2021, ‘New insight into the role of inclusions in hydrogen-induced degradation of fracture toughness: three-dimensional imaging and modeling’, Philosophical Magazine, vol. 101, iss. 8, pp. 976–996. https://doi.org/10.1080/14786435.2021.1876267
Peng, Z, Cao, C, Huang, F, Wang, L, Xue, Z & Liu, J 2023, ‘Effect of slow strain rates on the hydrogen migration and different crack propagation modes in pipeline steel’, Steel research international, First published: 11 March. https://doi.org/10.1002/srin.202300070
Kryzhanivskyi, YeI 2014, ‘Degradation of materials of oil and gas facilities in long-term operation and ways to ensure their operability’, Development of deposits: Collection of sci. works, vol. 8, pp. 241–253.
Krechkovska, HV, Tsyrulnyk, OT & Student, OZ 2019, ‘In-Service Degradation of Mechanical Characteristics of Pipe Steels in Gas Mains’, Strength Materials, vol. 51, pp. 406–417. https://doi.org/10.1007/s11223-019-00087-4
Zvirko, OI 2021, ‘In-Service Degradation of Structural Steels (A Survey)’, Materials Sciences, vol. 57, pp. 319–330. https://doi.org/10.1007/s11003-021-00547-w
Maruschak, PO, Danyliuk, IM, Bishchak, RT et al. 2014, ‘Low temperature impact toughness of the main gas pipeline steel after long-term degradation’, Central European Journal of Engineering, vol. 4, pp. 408–415. https://doi.org/10.2478/s13531-013-0178-6
Сheng, YF 2013, Stress corrosion of pipeline / edited by R. Winston. New Jersey, John Wiley & Sons Inc., 288 p.
Technical Specification 14-3-995–81. Expanded electric-welded longitudinally welded steel pipes with a diameter of 1420 mm from X70 grade steel.
R. Antunes de Sena, І. Napoleão Bastos, G. Mendes Platt, 2012. Theoretical and Experimental Aspects of the Corrosivity of Simulated Soil Solutions, International Scholarly Research Notices. Article ID 103715, 6 pages. [27] GOST R 9.915–2010. Unified system of corrosion and ageing protection. Metals, alloys, coatings, products. Test methods of hydrogen embrittlement. Moscow, Standartinform Publ., 2011, 31 p. [in Russian] [28] GOST 5640-68 Steel. Metallographic method for determination of microstructure of shedts and bands. [in Russian] [29] DSTU 8972:2019 Steel and alloys. Methods for detection and determination of grain size. [in Ukrainian] [30] Nyrkova, LI, Klymenko, AV, Osadchuk, SO & Kovalenko, SYu 2023, ‘Comparative investigation of electrolytic hydrogenation of pipe assortment steel under cathodic polarization’, International Journal of Hydrogen Energy, Available online 12 July 2023. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.06.316
Liu, ZY, Li, XG & Cheng, YF 2010, ‘In-situ characterization of the electrochemistry of grain and grain boundary of anX70 steel in a near-neutral pH solution’, Electrochem. Commun, vol. 12. p. 936–938. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2010.04.025
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право
.png)
.png){kind=logo}
