Дослідження впливу сірководневого окрихчування на структуру та властивості марганцевої сталі

Анотація

Дослідження присвячене вивченню механічних властивостей марганцевої сталі марки 30Г2, яка широко застосовується для виготовлення муфтових труб у нафтогазовій промисловості. Метою роботи було оцінити вплив агресивного H₂S-середовища на характеристики міцності та пластичності сталі, а також проаналізувати зміни в механізмах руйнування для розробки рекомендацій щодо підвищення її експлуатаційної надійності. Експериментальні випробування проводилися на зразках сталі 30Г2 у двох станах: вихідному (після термічної обробки) та після тривалої витримки в H₂S-середовищі (720 годин за методикою MCKP0I-85). У вихідному стані сталь продемонструвала високі механічні характеристики: межа міцності (σ_В) склала 842 МПа, межа плинності (σ_T) – 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 незначне 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 відмічено перехід до більш крихкого характеру руйнування, що супроводжувалося появою водневих тріщин. Ці зміни пов’язані з проникненням водню в 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 виявлені зміни в пластичності та характері руйнування вказують на необхідність подальшої оптимізації хімічного складу сталі та режимів термічної обробки. Зокрема, пропонується розглянути введення легуючих елементів, що підвищують стійкість до водневої крихкості, а також вдосконалення технологій термообробки для мінімізації внутрішніх напружень і дефектів мікроструктури. Ці заходи сприятимуть підвищенню довговічності та надійності труб у складних експлуатаційних умовах.