Самарский национальный исследовательский университет им. академика С. П. Королева, Самара, Россия:

К. К. Чаплыгин, аспирант кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения, эл. почта: chapkostya96@mail.ru
С. В. Воронин, доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения, канд. техн. наук

Представлено исследование образца металла стенки рабочей камеры цилиндра компрессора из чугуна СЧ20, находившегося в эксплуатации в течение 30 лет и предназначенного для сжатия пирогаза при температуре 110 ºC, выведенного из эксплуатации в связи с окончанием срока службы. Проведены механические испытания, в результате которых определены механические характеристики металла: временное сопротивление разрыву и твердость по Бринеллю. Определен химический состав металла и установлено превышение содержания серы, объясняемое загрязнением металла из-за наличия сернистых соединений в сжимаемой среде. Загрязнение сжимаемой среды обусловлено несовершенством технологии очистки пиролизного газа от различных примесей. Изучена микроструктура центра стенки и края образца, находящихся в непосредственном контакте со сжимаемой средой. Установлено, что микроструктура центра образца типична для серого чугуна. По краям стенки наблюдаются коррозионные язвы округлой формы и питтинги. Анализ микроструктуры поверхности стенки рабочей камеры показал наличие обезуглероженного слоя с образовавшейся цементитной сеткой по границам перлитных зерен. Под поверхностным слоем обнаружен слой ферритных зерен и графитных включений с отличной от основного металла морфологией и цементитом по периферии графитных включений и ферритных зерен.

1. Цыбулько А. Е., Бахтин Д. Е. Оценка прочности материалов в хрупком и пластическом состоянии при сложном нагружении // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2008. № 2/4 (32). С. 47–49.
2. Азаренков Н. А., Литовченко С. В., Неклюдов И. М., Стоев П. И. Коррозия и защита металлов. Ч. 1. Химическая коррозия металлов : учеб. пособие. — Харьков, 2007. — 187 с.
3. Общие технические условия по ремонту поршневых компрессоров. — Волгоград, 1985. — 361 с.
4. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1986.
5. ГОСТ 9012–59. Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю. — Введ. 01.01.1960.
6. ГОСТ 1412–85. Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки. — Введ. 01.01.1987.
7. Бесчастнов М. В., Соколов В. М. Предупреждение аварий в химических производствах. — М. : Химия, 1979. — 392 с.
8. Уринов А. А. Рахматов Б. Б. Анализ технологического процесса производства газопродуктов с целью разработки безотходных технологий // Молодой ученый. 2016. № 3 (107). С. 218–220.
9. Гулиева С. Н., Азизли Н. Р. Применение процесса пиролиза и очистки природного газа от соединений серы // НАУ. 2021. № 73-3. С. 31, 32.
10. Hsu Ch., Shy Yh., Yu Yh., Lee Sc. Effect of austempering heat treatment on fracture toughness of copper alloyed gray iron // Materials Chemistry and Physics. 2000. Vol. 63, Iss. 1. P. 75–81.
11. Rajani B., Kleiner Y. External and internal corrosion of large-diameter cast iron mains // Journal of Infrastructure Systems. 2013. Vol. 19, Iss. 4. P. 486–495.
12. Czajczyńska D., Krzyżyńska R., Jouhara H. Hydrogen sulfide removal from waste tyre pyrolysis gas by inorganics // International Journal of Hydrogen Energy. 2022. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319922011193 (дата обращения : 01.05.2022 г.).
13. Добротворский А. М., Гюлиханданов Е. Л., Масликова Е. И. Разрушение трубопроводов из низкоуглеродистых конструкционных сталей в сероводородсодержащей среде // Материаловедение. Энергетика. 2017. № 2. С. 159–164.
14. Liyanage K., Dhar A. S. Stresses in cast iron water mains subjected to nonuniform bedding and localised concentrated forces // International Journal of Geotechnical Engineering. 2018. Vol. 12, Iss. 4. P. 368–376.
15. Berrekia H., Benzerga D., Haddi A. Behavior and damage of a pipe in the presence of a corrosion defect depth of 10% of its thickness and highlighting the weaknesses of the ASME/B31G method // Frattura ed Integrità Strutturale. 2019. Vol. 13, Iss. 49. P. 643–654.
16. Cerit M., Genel K., Eksi S. Numerical investigation on stress concentration of corrosion pit // Engineering Failure Analysis. 2009. Vol. 16, Iss. 7. P. 2467–2472.
17. Ji J., Zhang C., Kodikara J., Yang S. Q. Prediction of stress concentration factor of corrosion pits on buried pipes by least squares support vector machine // Engineering Failure Analysis. 2015. Vol. 55. P. 131–138.
18. Fu G., Zhang C., Deo R., Rathnayaka S., Shannon B., Kodikara J. A model of stress concentration factors for external corrosion patches on largediameter underground cast iron pipes // Sustainable and Resilient Infrastructure. 2020. Vol. 14. P. 1–12.
19. Ковыдин С. А., Абалихина О. В. Компьютерное исследование напряженно-деформированного состояния труб пароперегревателей из стали 12Х1МФ котла высокого давления // Гагаринские чтения – 2019: сборник тезисов докладов. — М. : МАИ, 2019. С. 961.