Самарский университет (Самара, Россия)

С. В. Воронин, доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения, к.т.н., доцент, voronin.sv@ssau.ru
А. А. Федотов, лаборант-исследователь отраслевой научно-исследовательской лаборатории авиационного материаловедения, andrew.f.box@mail.ru
Б. В. Кирпиченко, магистр по специальности «Физика»
В. П. Головин, магистр по специальности «Металлургия»

В работе исследовано влияние параметров микроструктуры стали 09Г2С на стойкость к водородному растрескиванию (водородная стойкость). Образцы вырезали из тройника газонефтяного трубопровода диаметром 159 мм и толщиной стенки 6 мм. Параметры микроструктуры изменяли термической обработкой образцов при температуре 900 °C и выдержке от 1 до 5 часов. Выполнен анализ влияния структурных параметров (размера зерна, кристаллографической ориентации зерен, количества и характера расположения перлита, феррито-перлитной полосчатости и неметаллических включений) на стойкость к водородному растрескиванию. Водородную стойкость оценивали в соответствии со стандартом NACE TM0284. Установлено, что с увеличением времени отжига уменьшается доля зерен с преимущественной кристаллографической ориентацией и происходит формирование структуры с равным количеством зерен с кристаллографическими ориентациями [100], [110], [111]. Также уменьшается степень строчечности перлита вплоть до полного исчезновения после четырех часов отжига. Установлено, что при времени отжига более одного часа значительно увеличивается стойкость к водородному растрескиванию в стали. Экспериментально показано, что изменение микроструктуры стали 09Г2С, вызванное термической обработкой, способствует увеличению стойкости к водородному растрескиванию.

Исследование выполнено за счет средств государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, шифр проекта FSSS-2026-0009.

1. Смарыгина И. В., Алещенко А. С., Антощенков А. Е., Капуткина Л. М. Структура и свойства горячекатаных бесшовных труб из углеродистых и низколегированных сталей после термической обработки // Черные металлы. 2024. № 4. С. 55–62.
2. Казаков А. А., Мурысев В. А., Киселев Д. В. Интерпретация природы неметаллических включений при оценке качества металлопродукции в условиях заводской практики // Черные металлы. 2021. № 9. С. 47–54.
3. Fallahmohammadi E., Bolzoni F., Fumagalli G. (et al). Hydrogen diffusion into three metallurgical microstructures of a CeMn X65 and low alloy F22 sour service steel pipelines // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. № 39 (25). pp. 13300–13313.
4. Traidia A., Alfano M, Lubineau G. (et al). An effective finite element model for the prediction of hydrogen induced cracking in steel pipelines // International Journal of Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. Iss. 21. pp. 16214–16230.
5. Dong C. F., Liu Z. Y., Li X. G., Cheng Y. F. Effects of hydrogen-charging on the susceptibility of X100 pipeline steel to hydrogen-induced cracking // International Journal of Hydrogen Energy. 2009. Vol. 34. Iss. 24. pp. 9879–9884.
6. Nouroozi M., Mirzadeh H., Zamani M. Effect of microstructural refinement and intercritical annealing time on mechanical properties of high-formability dual phase steel // Materials Science and Engineering: A. 2018. Vol. 736. pp. 22–26.
7. Venegas V., Caleyo F., Baudin T. (et al). On the role of crystallographic texture in mitigating hydrogen-induced cracking in pipeline steels // Corrosion Science. 2011. Vol. 53. Iss. 12. pp. 4204–4212.
8. Arafin M. A., Szpunar J. A. A new understanding of intergranular stress corrosion cracking resistance of pipeline steel through grain boundary character and crystallographic texture studies // Corrosion Science. 2009. Vol. 51. Iss. 1. pp. 119–128.
9. Qin W., Szpunar J. A. A general model for hydrogen trapping at the inclusion-matrix interface and its relation to crack initiation // Phil. Mag. 2017. Vol. 97. pp. 3296–3316.
10. Mohtadi-Bonab M. A., Eskandari M., Szpunar J. A. Texture, local misorientation, grain boundary and recrystallization fraction in pipeline steels related to hydrogen induced cracking // Materials Science and Engineering A. 2014. Vol. 620. pp. 97–106.
11. Shidan Yuan, Ye Ma, Hui Yang (et al). Comparison of Color Metallography and Electron Microscopy in Characterizing the Microstructure of H59 Brass Alloy // Coatings. 2025. Vol. 15. pp. 531.
12. Adnan Alizadeh Naeini, Seyed Sadegh Ghasemi Banadkouki, Amirhossein Mehrbani, Hamidreza Karimi Zarchi. Identification of Bainite and Martensite Phases in Cold Work Tool Steel D3 Using Color Metallography // International Journal of Mineral Processing and Extractive Metallurgy. 2025. Vol. 10. No. 2. pp. 49–56.
13. Hideki Hagi. Effect of Interface between Cementite and Ferrite on Diffusion of Hydrogen in Carbon Steels // Materials Transactions, JIM. 1994. Vol. 35. Iss. 3. pp. 168–173.
14. Jin T. Y., Liu Z. Y., Cheng Y. F. Effect of non-metallic inclusions on hydrogeninduced cracking of API5L X100 steel // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35. pp. 8014–8021.
15. ГОСТ 1778-2022. Металлопродукция из сталей и сплавов. Металлографические методы определения неметаллических включений. – Введ. 2023–06–01. – М.: Российский ин-т стандартизации, 2024. – IV, 12 с.