Page 71 - Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії

71
теплотривких сталей властивостей [32, 90, 131–132]. З урахуванням значної

тривалості експлуатації сталей всі ці процеси дифузійного перерозподілу

елементів на межі зерен (як термодинамічно вигідні місця для розташування

карбідів) сприяють виділенню і коагуляції карбідів, легованих Cr та Mo [52, 133].

Причому наводнювання сталі може інтенсифікувати процеси дифузійного

перерозподілу елементів [134–137]. Через невідповідність механічних (модуль

пружності) та теплофізичних (коефіцієнт термічного розширення) властивостей

карбідів і навколишньої матриці в міру збільшення їх розмірів зв’язок між ними

втрачається. Вздовж їх меж розділу утворюються дефекти, у вигляді

нанорозмірних пор, які стають пастками для розчиненого в металі водню.

Потрапляючи в ці пастки і молізуючись, водень створює в них тиск, сприяючи

остаточному відшаруванню карбідів від матриці, і тим самим полегшує злиття

мікропорожнин вздовж меж зерен. Тобто, водень може сприяти не лише декогезії

карбідів від матриці, але ще й мікророзтріскуванню вздовж меж зерен шляхом

злиття суміжних мікропорожнин. Крім того, подібні структурні перетворення під

час тривалої експлуатації теплотривких сталей за високої температури у

наводнювальному середовищі погіршують їх механічні характеристики, які на
початку експлуатації забезпечували їх робототоздатність. За експлуатаційних

умов водень може навіть хімічно взаємодіяти з вуглецем з утворенням
мікропорожнин, заповнених метаном під високим тиском, що також негативно

впливатиме на механічні властивості сталей [101, 138]. Всі ці процеси, пов’язані
з накопиченням пошкоджень, супроводжуються повзучістю і водночас

полегшують її протікання.

Кінетика утворення порожнин та накопичення пошкоджень в металі

звикло відбувається в декілька етапів. Спочатку на потрійних стиках феритних

зерен зароджуються поодинокі мікропорожнини (рис. 3.2). На наступному етапі

їх кількість збільшується і утворюються ланцюжки з них вздовж меж зерен,

нормально орієнтованих відносно прикладених напружень. На третьому етапі

відбувається об’єднання мікропорожнин з розтріскуванням спочатку в окремих

зернах з подальшим його поширенням і в суміжні зерна. Утворення