Розрізняють два види охрупчивания стали: внутрізеренное охруп-чування, викликане наклепом внутрішніх обсягів зерен ферритной матриці, і межзеренное, обумовлене ослабленням кордонів зерен і зниженням їх когезивних (зерномежевої) міцності. У загальному випадку сумарну ступінь охрупчивания ТК можна представити у вигляді
де і - ступінь охрупчивания внаслідок наклепу зерен і ослаблення їх когезивних міцності відповідно.
Розрізняють технологічні і експлуатаційні фактори ох-рупчіванія сталей. Перші виникають в процесі виготовлення, транспортування і монтажу конструкції, другі - в процесі її експлуатації.
До технологічних факторів охрупчивания відносяться всі види впливів на стадіях виготовлення, транспортування і монтажу обладнання, пов'язаних з пластичною деформацією стали (наприклад, вальцювання оболонок, холодне штампування днищ, підгин крайок обичайок, усадка металу в околошовной зоні при зварюванні і т.д.), а також прискорене охолодження зварних швів, що приводить до утворення крупнозернистих структур, наводороживание зварних швів при попаданні вологи в зварювальну ванну або використання непросушених матеріалів і т.д.
Численними дослідженнями (ЦНИИПСК ім.Мельніко-ва) встановлено, що при пластичної деформації стали, наприклад СтЗсп, на 3. 5% щільність дислокацій в фериті зростає на пів-тора-два порядки, т. Е. Збільшується щільність дефектів кристалів-чеський решітки . Наявність в металі численних дислокацій, які мають зони розтягування, викликає приплив в ці зони атомів поза-дрен типу вуглецю і азоту. Закріплення дислокацій атомами впровадження призводить до зниження їх рухливості і, відповідно, до підвищення межі текучості. Цей ефект проявляється також в елементах конструкції, що зазнають перевантаження і працюють в умовах малоцикловой втоми.
Явище підвищення межі текучості і супутнє йому охрупчивание стали отримало назву деформаційного старіння.
У зв'язку з цим в нормативних документах, розроблених в по-останню роки, ефект деформаційного старіння враховується. Так, в «Правилах пристрою вертикальних циліндричних сталевих резервуарів для нафти і нафтопродуктів» (§2.4.3 ПБ 03-605-03) для резервуарів з рулонної технологією складання, в порівнянні з полі-СТОВ, розрахункова температура металу при товщині понад 10 мм знижується на 5 ° С.
До експлуатаційних чинників відносять всі види механічних, теплових, корозійних і хімічних впливів на метал в пери-од експлуатації конструкції. До їх числа відносять:
• тривала дія підвищених температур (250. 500 ° С), що призводять до укрупнення зерна фериту і розвитку зворотної від-випускним крихкості;
• поява гартівних крупнозернистих структур в зоні сварок-них швів при порушенні технології зварювання в процесі ремонту (попадання вологи в зварювальну ванну) або при прискореному охолоджув-ванні зварного з'єднання (наприклад, при зварюванні в зимовий період без попереднього підігріву зварюваного металу);
• наводороживание металу зварних швів (при попаданні вологи в зварювальну ванну або при використанні непросушених електро-дів і зварювальних матеріалів);
• корозійне розтріскування під напругою, обумовлене впливом механічних навантажень і електрохімічних процес-сов корозії;
• сезонну зрушення фундаментів опор машини і примикають-чих трубопроводів, короткочасні перевантаження в період пуску або випробувань під навантаженням і ін.
Найбільш складно забезпечити необхідну якість зварних швів при ремонті наводороженних в період експлуатації металоконструкцій. При зварюванні такого металу зварювальний ванна «кипить», а на-плавлений метал при затвердінні має велику пористо-стю, що приводить до розтріскування. Для отримання задовольни-ного якості зварного з'єднання необхідно попередньо видаляти водень шляхом нагрівання наводороженной конструкції до тем-ператури 500. 550 ° С і витримки протягом 3. 4 ч.
Другий вид охрупчивания, обумовлений зниженням міцності кордонів зерен, є найбільш небезпечним. При зернограничного охрупчивание зміщення температури в'язко-крихкого переходу може досягати сотень градусів (рис. 11.1) [12].
Зернограничного охрупчивание може відбуватися під воздейст-Вієм азотування і науглероживания поверхневих шарів сталі, обумовлених наявністю (при підвищених температурах експлуата-ції) в середовищі відповідно азоту або вуглецю, або через сегрега-ції шкідливих домішок типу фосфору, сурми, миш'яку і т. д. і ви-ділення карбідів по межах зерен при тривалому (більше 100 ч) впливі підвищених (250. 500 ° С) температур. Найбільш частою причиною зернограничного охрупчивания матеріалів обладнання газонефтедобивающей і переробної промисловості є-ється наводороживание металу через наявність в технологічному продукті супутнього сірководню або інших водородсодержащих газових або рідинних середовищ.
Мал. 11.1. Схема зміни температурної залежності тріщиностійкості Кс стали внаслідок зернограничного охрупучіванія