Дослідження впливу сірководневого окрихчування на структуру та властивості марганцевої сталі

Abstract

Дослідження присвячене вивченню механічних властивостей марганцевої сталі марки 30Г2, яка широко застосовується для виготовлення муфтових труб у нафтогазовій про-мисловості. Метою роботи був аналіз впливу агресивного H₂S-середовища на характеристики міцності та пластичності сталі, а також зміни в механізмах руйнування для розроблення рекомендацій щодо підвищення її експлуатаційної надійності. Експериментальні випробування проводилися на зразках сталі 30Г2 у двох станах: вихідному (після термічного оброблення) та після тривалої витримки в H₂S-середовищі (720 годин за методикою MCKP0I-85). У вихідному стані сталь має високі механічні характеристики: межа міцності (σВ) склала 842 МПа, межа плинності (σT) – 736 МПа, відносне подовження (δ5) – 19,6 %, а відносне звуження (ψ) – 65,6 %. Ці показники значно перевищують стандартні значення для сталі 30Г2, що свідчить про ефективність застосованого термозміцнення. Після впливу H₂S-середовища спостерігається не-значне зниження характеристик міцності (на 2–3%), що вказує на стійкість сталі до деградації міцності в агресивних умовах. Водночас пластичність зазнала більш помітного зниження: відносне подовження та звуження зменшилися на 10–13 %. Незважаючи на це, значення пластичності залишилися в межах, достатніх для забезпечення надійної експлуатації муфтових труб. Після впливу H₂S-середовища відбувся перехід до більш крихкого типу руйнування, що супроводжувався появою водневих тріщин. Ці зміни пов’язані з проникненням водню до мікроструктуру сталі, що спричиняє локальну крихкість і зниження пластичності. Отримані результати підтверджують придатність модифікованої сталі 30Г2 для використання в муфтових трубах нафтогазових трубопроводів, які експлуатуються в агресивних H₂S-середовищах. Водночас такі зміни в пластичності та типі руйнування вказують на необхід-ність подальшої оптимізації хімічного складу сталі та режимів термічного оброблення. Зокрема пропонується розглянути введення легувальних елементів, що підвищують стійкість до водневої крихкості, а також вдосконалення технологій термооброблення для мінімізації внутрішніх напружень і дефектів мікроструктури. Ці заходи сприятимуть підвищенню довговічності та надійності труб у складних експлуатаційних умовах.