ООО «Тиксомет», Санкт-Петербург, Россия:

А. А. Казаков, зав. лабораторией металлургической экспертизы, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: kazakov@thixomet.ru

АО «Выксунский металлургический завод», Выкса, Россия:
В. А. Мурысев, главный специалист Инженерно-технологического центра
И. В. Рыбальченко, начальник лаборатории МиТОМ ЦЗЛ ДпК
П. П. Степанов, директор Инженерно-технологического центра, канд. техн. наук

Приведен критический анализ работ по исследованию наиболее часто встречающихся дефектов соединений труб, полученных сваркой токами высокой частоты. Особое внимание уделено неметаллическим включениям (НВ), послужившим причиной образования дефектов такого сварного соединения. Рассмотрены их состав, происхождение и способы устранения в условиях промышленного производства. Для обоснования природы дефектов разработана методика интерпретации состава НВ, обнаруженных в несплошностях сварных соединений. Приведены примеры ее использования на примере низкоуглеродистых трубных марок сталей различного класса прочности К50–К52. Обобщены составы НВ, найденных в несплошностях 64 дефектов сварных соединений труб из стали 09Г2С. Эти составы значимо отличаются друг от друга и соответствуют различной природе НВ: эндогенные продукты раскисления на основе шпинели MgO·Al₂O₃ (8 %), продукты модифицирования стали кальцием (62 %), экзоэндогенные НВ с остатками ШОС (4 %) или MgO (8 %) и эндо-экзогенные НВ на основе MgO (18 %). Уникальные диапазоны изменения основных элементов, входящих в состав этих групп НВ, использованы для автоматизированного определения их происхождения при проведении металлографической экспертизы дефектов при помощи анализатора изображения Thixomet в условиях заводской практики. Детализация происхождения НВ позволяет указать на точное место в технологии внепечной обработки и разливки стали для их совершенствования и повышения на этой основе качества соединений труб, полученных сваркой токами высокой частоты.

1. Technician ERW Weld Discontinuity Characterization Guide. For the API Long Seam Pipeline (LSP) exam. URL: https://www.api.org/-/media/Files/Certification/ICP/ICP-Certification-Programs/UT%20Programs/LSP/Technician%20Characterization%20Guide%20for%20API%20LSP%20Exam.pdf?la=en&hash=6A3CA97BDDCE851B0CBBAC81ACCD55311BFC7E21 (дата обращения : 07.06.2022).
2. API Bulletin on Imperfection Technology, API Bul. 5T1 (R2017), 2017. — 65 p. URL: https://standards.globalspec.com/std/10185662/api-bull-5t1 (дата обращения : 07.06.2022).
3. Fazzini P. G., Cisilino A. P., Otegui J. L. Experimental validation of the influence of lamination defects in electrical resistance seam welded pipelines // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2005. Vol. 82. P. 896–904.

4. Joo M. S., Noh K. M., Kim W. K. et al. A Study of Metallurgical Factors for Defect Formation in Electric Resistance Welded API Steel Pipes // Metallurgical and Materials Transactions. 2015. Vol. 2, Iss. 2. P. 119–130. DOI: 10.1007/s40553-015-0049-6.
5. Tiratsoo J. Managing pipeline threats. Editor QR 11-9. Hook cracking. URL : https://pipeline-threats.com/plthreats/qr-11-9-hook-cracking/ (дата обращения : 07.06.2022).
6. Sima A. Y., Hossein E., Mehrdad F. Hook crack in electric resistance welding line pipe steel // Australian Institute for Innovative Materials – Papers. (2003). 1409. URL: https://ro.uow.edu.au/aiimpapers/1409
7. Ghosh A. Secordary Steelmaking – principles and applications — CRC Press, 2000. — 344 p.
8. Kyada T., Raghu Shant J., Goyal D. et al. Analysis of Micro Cracks Near Weld Line in ERW Pipe of API 5L X70M Grade // Journal of Failure Analysys and Prevention. 2015. Vol. 15. P. 344–350. DOI: 10.1007/s11668-015-9950-7
9. Shin M. H., Han J. M., Lee Y. S., Kang H. W. Study on Defect Formation mechanisms in ERW for API steel // Proceedings of Biennial International Pipeline Conference IPC. 2014. Vol. 3. 5 p. DOI: 10.1115/IPC2014-33082
10. Eaves G. N., Cameron S. R., Casey V. J., Nestico P., Bernert W. Hook Crack reduction in ERW line pipe steel // Steelmaking Conference proceedings. 1992. P. 521–528.
11. Tsai H. Thomas. Characterization of Hook Cracks in Tubular Products and Countermeasures 2007 // China Iron and Steel – 2007.
12. Sofras Ch., Bouzouni M., Voudouris N., Papaefthymiou S. Investigation of penetrator defect formation during high frequency induction welding in pipeline steels // MATEC Web of Conf. ICEAF-VI. 2021. Vol. 349. DOI 10.1051/matecconf /202134904002.
13. Okabe T., Toyoda S., Goto S., Kato Y., Yasuda K., Nakata K. Numerical Analysis of Welding Phenomena in High-Frequency Electric Resistance Welding // KEM. 2014. Vol. 622–623. P. 525–531. DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.622-623.525.
14. Kaba M., Altay M., Çimenoğlu H. An Investigation on the Longitudinal Cracking of Electric Resistance Welded Steel Pipes // Journal of Failure Analysys and Prevention. 2020. Vol. 20. P. 657–662. DOI: 10.1007/s11668-020-00880-3.
15. Kim C. M., Kim J. K. The effect of heat input on the defect phases in high frequency electric resistance welding // Met. Mater. Int. 2009. Vol. 15. P. 141–148. DOI: 10.1007/s12540-009-0141-5.
16. Adaba O. et al. An SEM/EDS Statistical Study of the Effect of Mini-Mill Practices on the Inclusion Population in Liquid Steel // Proceedings of the 9^th International Conference and Exhibition on Clean Steel. 2015, Budapest, Hungary. Volume. Chapter 4. Paper 5.
17. 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.
18. ГОСТ 31447–2012. Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. — Введ. 01.01.2015.
19. ГОСТ 59496–2021. Трубы стальные сварные. Дефекты сварных соединений. Термины и определения. — Введ. 01.06.2021.
20. Kazakov A. A., Murysev V. A., Kiselev D. V. Non-metallic inclusions interpretation technique for factory expertise of metal product defects // CIS Iron and Steel Review. 2021. Vol. 22. P. 41–49. DOI: 10.17580/cisisr.2021.02.08.
21. Li Y., Yang W., Zhang L. Formation mechanism of MgO containing inclusions in the molten steel refined in MgO refractory crucibles // Metals. 2020. Vol. 10. 444 p. DOI: 10.3390/met10040444.
22. Liu Ch., Gao Xu, Kim S.-j., Ueda Sh., Kitamura Sh. Dissolution behavior of Mg from MgO–C refractory in Al-killed molten steel // ISIJ International. 2018. Vol. 58, Iss. 3. P. 488–495. DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2017-593.