Металлографические исследования, результаты измерения твердости и химиче­ского состава основного металла и сварных соединений труб

Металлографический контроль структуры материала трубы проводили на оптическом ме­таллографическом инвертированном микроскопе МЕТАМ ЛВ (общий вид показан на рисунке 3.2) при увеличениях от 100 до 1000 крат, в соответствии с принятыми для этого методиками [26], [3], [4], [9].

В соответствии с требованиями ГОСТ исследовали нетравленую поверхность шлифов или после травления 4 %-ным спиртовым раствором азотной кислоты.

Рисунок 3.2 - Металлографический микроскоп МЕТАМ ЛВ

Фрактографический и микроскопический анализ поверхности трещин в образцах прово­дили на растровом электронном микроскопе TESCAN с программным обеспечением VEGA при увеличениях до 4 тыс. крат [145].

Спектральный анализ для определения количественного химического состава элементов проводился при помощи входящей в состав микроскопа энергодисперсионной приставки INCAx- act фирмы OXFORD в соответствии с [203].

Идентификацию характера разрушения по рельефу поверхности проводили в соответ­ствии с [21].

Общий вид сканирующего электронного микроскопа TCSCAN VEGA SBH Easy Probe и энергодисперсионной приставки INCAx-act фирмы OXFORD показан на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Общий вид сканирующего электронного микроскопа TESCAN VEGA

SBH Easy Probe

При исследованиях на оптическом микроскопе образцов входного шлейфа была выявлена строчечная структура, характерная для прокатанных изделий (светлый феррит, темный перлит).

Рыхлостей, пустот и грубых неметаллических включений обнаружено не было. Структура ме­талла однородная. Полосчатость структуры соответствует 4 классу, размер зерна соответствует 8-9 баллу.

Были обнаружены трещины, берущие свое начало на дне коррозионных язв и развиваю­щиеся в генеральном направлении перпендикулярно наружной поверхности трубы (рисунок 3.4).

Подготовка шлифов для металлографических исследований образцов линейной части вы­полнялась на шлифовально-полировальном станке с последующим травлением 2 % раствором азотной кислоты в этиловом спирте. Микроструктура основного металла представлена на ри­сунке 3.4. Структура металла феррито-перлитная, мелкозернистая и соответствует 9-10 баллу по ГОСТ 5639-87 (шкала 1) (рисунок 3.5 а, б). Полосчатость структуры по ГОСТ 5640-68 соответ­ствует 4 баллу.

Рисунок 3.4 - Фотографии трещин в образце. Произведено травление в 3% р-ре HNO3: а - 100х увеличение; б - 200х увеличение

Рисунок 3.5 - Микроструктура основного металла: а - структура при увеличении х100; б - структура при увеличении х200

Зоны сварного шва СШ1 представлены на рисунке 3.6. В металле шва и в зоне сплавления наблюдается видманштеттовая структура (рисунок 3.6 а, б). В зоне термического влияния - сме­шанное строение из крупных и мелких зерен (рисунок 3.6 в, г). Исследование макро- и микро­структуры показало, что сварной шов плотный, линия сплавления отчетливо видна. Дефектов (пор, микротрещин, несплавлений) не обнаружено.

Рисунок 3.6 - Микроструктура металла сварного шва СШ1, увеличение Х200: а - линия сплавления; б - металл шва; в - зона термического влияния (ЗТВ); г - ЗТВ - основной ме­талл; д - сварной шов

Зоны сварного шва СШ2 представлены на рисунке 3.7. В металле шва и в зоне сплавления наблюдается видманштеттовая структура (рисунок 3.7 а, б). В зоне термического влияния - сме- шаннное строение из крупных и мелких зерен (рисунок 3.7 в, г). При проведении металлографи­ческих исследований в сварном шве, микротрещин, несплавлений, пор и других недопустимых дефектов обнаружено не было.

Рисунок 3.7 - Микроструктура металла сварного шва СШ2, увеличение Х200: а - линия сплавления; б - металл шва; в - зона термического влияния (ЗТВ); г - ЗТВ - основной ме­талл; д - сварной шов.

Измерения твердости металла по методу Виккерса проводились по [7] при испытательной нагрузке на индентор в 10 кгс (НУ10).

Таблица 3.3 - Значения твердости стали сварного шва СШ1

ОМ - основной металл, ЗТВ - зона термического влияния, МШ - металл шва

Таблица 3.4 - Значения твердости стали сварного шва СШ2

ОМ - основной металл, ЗТВ - зона термического влияния, МШ - металл шва

В металле шва значения твердости составляют 224÷258НV 10, в зоне термического влияния 212÷258 НУ10, в основном металле 202÷221 НУ10.

3.3