Особенности микроструктуры и микротекстуры среднеуглеродистой стали, подвергнутой сероводородному растрескиванию под напряжением

Повышение стойкости стальных изделий к сероводородному растрескиванию под напряжением (СРН) является одной из актуальных тем нефтегазовой промышленности. Среди различных факторов, определяющих устойчивость материала к СРН, выделяется структурно-фазовое состояние самого материала и связанная с ним кристаллографическая текстура. В данной работе эти особенности материала проанализированы методами растровой электронной микроскопии (РЭМ), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и микрорентгеновской дифракции обратно рассеянных электронов (ДОРЭ). В качестве материала исследований выбрана муфта эксплуатационной колонны (ЭК), которая разрушилась по механизму водородного охрупчивания и последующего СРН. Муфта ЭК изготовлена из среднеуглеродистой стали. Впервые методом РЭМ по расположению и взаимной ориентации частиц цементита (Fe₃C) при больших увеличениях продемонстрированы возможности идентификации в сталях составляющих верхнего бейнита, нижнего бейнита и отпущенного мартенсита. Наличие обнаруженных структурных составляющих стали подтверждено методом ПЭМ. Методом ДОРЭ проведены детальные исследования микротекстуры для установления типа и характера распространения микротрещины. Установлено, что процессы водородного охрупчивания и последующее СРН приводят к формированию {101} <0 0>, {100} <001>, {122} <2 0>, {013} <211>, {111} < 00>, {133} < 1>, {3 } <201> ориентаций зерен. Показано, что усиление ориентировок {001} <110>, {100} <001>, {112} <111> и {133} < 1> типов ухудшают стойкость материала к СРН. Методом ДОРЭ-анализа оценено влияние специальных границ зерен на характер распространения микротрещины. Обнаружено, что специальные границы Σ 3 между {122} <2 0> и {111} < 00>, {012} < 0>, {100} <001> пластинами верхнего бейнита тормозят развитие микротрещины, а границы Σ 13b, Σ 29а и Σ 39а, наоборот, способствуют ускоренному распространению микротрещин. Для сравнительного анализа проведены аналогичные исследования в неразрушенной (исходной) муфте до эксплуатации.