techusguИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологииProceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology2223-1528Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1528-2023-13-2-98-119techusgu-142Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMETALLURGY AND MATERIALS SCIENCEЗакономерности изменения физико-механических и коррозионных свойств арматурной стали марки 23Х2Г2ТRegularities of Changes in the Physico-Mechanical and Corrosion Properties of Reinforcement Steel Grade 23Kh2G2TКутеповС. Н.KutepovS. N.

Кутепов Сергей Николаевич, кандидат педагогических наук, доцент, доцент кафедры Технологии и сервиса

пр. Ленина, д. 125, г. Тула 300026

Sergey N. Kutepov, Cand. of Sci. (Pedagogical), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Technology and Service

125 Lenin Ave., Tula 300026

kutepovsn@yandex.ruТульский государственный педагогический университет им. Л. Н. ТолстогоРоссияTula State Lev Tolstoy Pedagogical UniversityRussian Federation20232407202313298119Copyright © Кутепов С.Н., 20232023Кутепов С.Н.Kutepov S.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://techusgu.elpub.ru/jour/article/view/142

Целью работы являлось изучение закономерностей изменения физико-механических и коррозионных свойств арматурной стали 23Х2Г2Т в горячекатаном и термообработанном (печной отпуск) состояниях.Методы. Исследование физико-механических свойств и стойкости (длительной коррозионной прочности) стержневой арматуры к коррозионному растрескиванию под напряжением проводили на опытных плавках стали марки 23Х2Г2Т. Выбор плавок производили с таким расчетом, чтобы их химический состав соответствовал, по возможности, верхнему, среднему и нижнему уровню марочного состава. Для создания условий эксперимента, максимально приближенных к эксплуатационным, испытания проводили в кипящем растворе нитратов (60% Ca(NO3)2 + 5% NH4NO3 + 35% H2O) при температуре 110°С и рабочих напряжениях σЭ = (0,1…0,8)σВ. Для выяснения особенностей превращений, происходящих в стали при отпуске, снимали температурные зависимости внутреннего трения с образцов, отпущенных при различных температурах. Обработку результатов временной зависимости амплитудно-независимого внутреннего трения проводили по теории Гранато, Хикато, Люкке, которая описывает кинетику возврата внутреннего трения за счет миграции точечных дефектов к дислокациям.Результаты. Установлено, что, контролируя химический состав и технологические режимы получения стали 23Х2Г2Т, можно не только резко повысить сопротивляемость стали растрескиванию, но и получить гарантированный комплекс механических и коррозионных свойств. Выявлено, что арматуру из стали 23Х2Г2Т следует выпускать с обязательным проведением отпуска. Наибольшую устойчивость против коррозионного растрескивания под напряжением при практически неизменной прочности для арматуры из стали 23Х2Г2Т обеспечивает 2-часовой отпуск в интервале температур 350…400°С.Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при установлении закономерностей поведения различной природы слитковых, порошковых и композиционных материалов с высокой дисперсностью в фазовых и структурных составляющих в различных условиях и состояниях. 

The purpose of the work was to study of the regularities of changes in the physico-mechanical and corrosion properties of reinforcing steel 23Kh2G2T in hot-rolled and heat-treated (furnace tempering) states.Methods. The study of the physical and mechanical properties and resistance (long-term corrosion resistance) of bar reinforcement to stress corrosion cracking (SCC) was carried out on experimental melts of steel grade 23Kh2G2T. The choice of melts was made in such a way that their chemical composition corresponded, if possible, to the upper, middle and lower levels of the grade composition.To create experimental conditions as close as possible to operational ones, the tests were carried out in a boiling solution of nitrates (60% Ca(NO3)2 + 5% NH4NO3 + 35% H2O) at a temperature of 110°С and operating voltages σe = (0,1–0,8 )σВ. To elucidate the features of transformations occurring in steel during tempering, the temperature dependences of internal friction were taken from samples tempered at different temperatures.Processing of the results of the time dependence of the amplitude-independent internal friction was carried out according to the theory of Granato, Hikata, Lucke, which describes the kinetics of the return of internal friction due to the migration of point defects to dislocations.Results. It has been established that by controlling the chemical composition and technological regimes for the production of steel 23Kh2G2T, it is possible not only to sharply increase its resistance to cracking, but also to obtain a guaranteed complex of mechanical and corrosion properties. It was revealed that reinforcement made of 23Kh2G2T steel should be produced with mandatory tempering. The greatest resistance to stress corrosion cracking with practically unchanged strength for reinforcement made of steel 23Kh2G2T is provided by 2-hour tempering in the temperature range of 350…400°С.Conclusion. The results obtained can be used to establish patterns of behavior of various types of ingot, powder and composite materials with high dispersion in phase and structural components in various conditions and states.

арматурная стальмеханические свойствадлительная коррозионная прочностьпечной отпусквнутреннее трениеметаллографические исследованияreinforcing steelmechanical propertiescorrosion resistancefurnace temperinginternal frictionmetallographic studiesReferencesВысокопрочная арматурная сталь / А. А. Кугушин, И. Г. Узлов, В. В. Калмыков, С. А. Мадатян, И. В. Ивченко. М.: Металлургия, 1986. 272 с.Kugushin A. A., Uzov I. G., Kalmykov V. V., Madatyan S. A., Ivchenko I. V. Vysokoprochnaya armaturnaya stal' [High-strength reinforcing steel]. Moscow, Metallurgy Publ., 1986. 272 p.Аксенов С. Е., Никитин А. В., Заручевных А. В. Эксплуатация железобетонных конструкций на целлюлозно-бумажных комбинатах // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2015. № 2. С. 161–173.Aksenov S. E., Nikitin A. V., Zaruchevnykh A. V. Ekspluatatsiya zhelezobetonnykh konstruktsii na tsellyulozno-bumazhnykh kombinatakh [Exploitation of reinforced concrete structures at pulp and paper mills]. Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Stroitel'stvo i arkhitektura = Bulletin of Perm National Research Polytechnic University. Construction and architecture, 2015, no. 2, pp. 161–173.Опыт обследования железобетонных конструкций, эксплуатируемых в агрессивной среде / А. В. Вешняков, А. В. Заручевных, С. Е. Аксенов, А. В. Никитин // Проблемы современного бетона и железобетона: сборник трудов: 2 ч. Ч. 1. Бетонные и железобетонные конструкции / под ред. М. Ф. Марковского. Минск: Стринко, 2007. С. 130–140.Veshnyakov A. V., Zaruchevnykh A. V., Aksenov S. E., Nikitin A. V. [Experience of inspection of reinforced concrete structures operated in an aggressive environment]. Problemy sovremennogo betona i zhelezobetona. Sbornik trudov. Ch. 1. Betonnye i zhelezobetonnye konstruktsii [Problems of modern concrete and reinforced concrete. Collection of works. Pt. 1. Concrete and reinforced concrete structures]; ed. by M. F. Markovsky. Minsk, Strinko Publ., 2007, pp. 130–140. (In Russ.)Гедвилло И. А., Жмакина А. С. Коррозия стальной арматуры на ранних стадиях твердения бетона // Коррозия: материалы, защита. 2014. № 5. С. 19–24.Gedvillo I. A., Zhmakina A. S. Korroziya stal'noi armatury na rannikh stadiyakh tverdeniya betona [Corrosion of steel reinforcement at the early stages of concrete hardening]. Korroziya: materialy, zashchita = Corrosion: materials, protection, 2014, no. 5, pp. 19–24.Дронов А. В. Особенности развития питтинговой коррозии стальной арматуры железобетонных изгибаемых элементов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2017. № 3. С. 32–36.Dronov A. V. Osobennosti razvitiya pittingovoi korrozii stal'noi armatury zhelezobetonnykh izgibaemykh elementov [Features of the development of pitting corrosion of steel reinforcement of reinforced concrete bendable elements]. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V. G. Shukhova = Bulletin of the Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, 2017, no. 3, pp. 32–36.Леденев В. В., Скрылев В. И. Аварии, разрушения и повреждения. Причины, последствия и предупреждения: монография. Тамбов: ТГТУ, 2017. 440 с.Ledenev V. V., Skrylev V. I. Avarii, razrusheniya i povrezhdeniya. Prichiny, posledstviya i preduprezhdeniya [Accidents, destruction and damage. Causes, consequences and warnings]. Tambov, TSTU Publ., 2017. 440 p.Мусин В. Г. Поведение железобетонных конструкций, подверженных коррозионному разрушению, в условиях высоких температур // Пожаровзрывобезопасность. 2003. № 3. С. 22–26.Musin V. G. Povedenie zhelezobetonnykh konstruktsii, podverzhennykh korrozionnomu razrusheniyu, v usloviyakh vysokikh temperatur [Behavior of reinforced concrete structures subject to corrosion destruction at high temperatures]. Pozharovzryvobezopasnost' = Fire and explosion safety, 2003, no. 3, pp. 22–26.Экспертиза промышленной безопасности здания цеха ВЖС Шебекинского химического завода с целью оценки технического состояния конструкций / И. Р. Серых, Е. В. Чернышева, А. Н. Дегтярь, Е. С. Черноситова, А. С. Чернышева // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2018. № 9. С. 55–61.Serykh I. R., Chernysheva E. V., Degtyar A. N., Chernositova E. S., Chernysheva A. S. Ekspertiza promyshlennoi bezopasnosti zdaniya tsekha VZhS Shebekinskogo khimicheskogo zavoda s tsel'yu otsenki tekhnicheskogo sostoyaniya konstruktsii [Examination of industrial safety of the building of the VZhS workshop of the Shebekinsky Chemical Plant in order to assess the technical condition of structures]. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V. G. Shukhova = Bulletin of the Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, 2018, no. 9, pp. 55–61.Овчинникова Т. С., Маринин А. Н., Овчинников И. Г. Коррозия и антикоррозионная защита железобетонных мостовых конструкций // Науковедение. 2014. № 5 (24). С. 1–25.Ovchinnikova T. S., Marinin A. N., Ovchinnikov I. G. Korroziya i antikorrozionnaya zashchita zhelezobetonnykh mostovykh konstruktsii [Corrosion and anticorrosive protection of reinforced concrete bridge structures]. Naukovedenie = Science studies, 2014, no. 5 (24), pp. 1–25.Извольский В. В., Сергеев Н. Н. Коррозионное растрескивание и водородное охрупчивание арматурных сталей железобетона повышенной и высокой прочности. Тула: Изд-во ТГПУ им. Л. Н. Толстого, 2001. 163 с.Izvolskij V. V., Sergeev N. N. Korrozionnoe rastreskivanie i vodorodnoe okhrupchivanie armaturnykh stalei zhelezobetona povyshennoi i vysokoi prochnosti [Corrosion cracking and hydrogen embrittlement of reinforced concrete reinforcing steels of increased and high strength]. Tula, TSPU named after L. N. Tolstoy Publ., 2001. 163 p.Шилин А. А. Эффективность ремонта железобетонных конструкций инженерных сооружений // Проблемы долговечности зданий и сооружений в современном строительстве. СПб.: РИФ «Роза мира», 2007. С. 29–34.Shilin A. A. Effektivnost' remonta zhelezobetonnykh konstruktsii inzhenernykh sooruzhenii [Efficiency of repair of reinforced concrete structures of engineering structures]. Problemy dolgovechnosti zdanii i sooruzhenii v sovremennom stroitel'stve [Problems of durability of buildings and structures in modern construction]. St. Petersburg, RIF "Rose of the World", 2007, pp. 29–34.О природе разрушений высокопрочной термически упрочненной арматурной стали / Б. А. Кустов, Н. В. Пушница, Е. Д. Демченко, А. Г. Клепиков, И. Л. Федорова // Сталь. 1994. № 6. С. 69–74.Kustov B. A., Pushnitsa N. V., Demchenko E. D., Klepikov A. G., Fedorova I. L. O prirode razrushenii vysokoprochnoi termicheski uprochnennoi armaturnoi stali [On the nature of destruction of high-strength thermally hardened reinforcing steel]. Stal' = Steel, 1994, no 6, pp. 69– 74.Granato A., Hikata A., Lucke K. Recovery of damping and modulus changes following plastic deformation? // Acta Metall. 1958. Vol. 6. P. 470–480.Granato A., Hikata A., Lucke K. Recovery of damping and modulus changes following plastic deformation? Acta Metall., 1958, vol. 6, pp. 470–480.Метод внутреннего трения в металловедческих исследованиях / М. С. Блантер, Ю. В. Пигузов, Г. М. Ашмарин [и др.]. М.: Металлургия, 1991. 248 с.Blanter M. S., Piguzov Yu. V., Ashmarin G. M., eds. Metod vnutrennego treniya v metallovedcheskikh issledovaniyakh [The method of internal friction in metal studies]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1991. 248 p.Влияние условий отпуска на механические и коррозионные свойства стали 23Х2Г2Т / Н. Н. Сергеев, В. В. Извольский, А. Н. Сергеев, С. Н. Кутепов, А. Е. Гвоздев // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева. 2018. № 2(45). С. 128–135.Sergeev N. N., Izvolskij V. V., Sergeev A. N., Kutepov S. N., Gvozdev A. E. Vliyanie uslovii otpuska na mekhanicheskie i korrozionnye svoistva stali 23Kh2G2T [Influence of tempering conditions on mechanical and corrosion properties of steel 23Kh2G2T]. Vestnik Rybinskoi gosudarstvennoi aviatsionnoi tekhnologicheskoi akademii im. P. A. Solov'eva = Bulletin of the Rybinsk State Aviation Technological Academy named after P. A. Solovyov, 2018, no. 2(45), pp. 128–135.Влияние химического состава стали 23Х2Г2Т на механические и коррозионные свойства / Н. Н. Сергеев, В. В. Извольский, А. Н. Сергеев, С. Н. Кутепов, А. Е. Гвоздев // Деформация и разрушение материалов и наноматериалов: сборник материалов VIII Международной конференции. М.: ИМЕТ РАН, 2019. С. 579–581.Sergeev N. N., Izvolskij V. V., Sergeev A. N., Kutepov S. N., Gvozdev A. E. [The influence of the chemical composition of steel 23Kh2G2T on mechanical and corrosion properties]. Deformatsiya i razrushenie materialov i nanomaterialov. Sbornik materialov VIII Mezhdunarodnoi konferentsii [Deformation and Destruction of Materials and Nanomaterials. Collection of materials VIII International Conference]. Moscow, IMET RAS Publ., 2019, pp. 579–581. (In Russ.)Шаповалов В. И. Легирование водородом. Днепропетровск: Журфонд, 2013. 385 с.Shapovalov V. I. Legirovanie vodorodom [Doping with hydrogen]. Dnepropetrovsk, Zhurfond Publ., 2013. 385 p.Грабский М. В. Структура границ зерен в металлах: [пер. с польского]. М.: Металлургия, 1972. 160 с.Grabskij M. V. Struktura granits zeren v metallakh [Structure of grain boundaries in metals]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1972. 160 p.Cottrell A. H. Dislocations and plastic flow in crystals. Oxford: Oxford University Press, New York, 1953. 223 p.Cottrell A. H. Dislocations and plastic flow in crystals. Oxford, Oxford University Press, 1953. 223 p.Криштал М. А., Извольский В. В. Влияние температуры отпуска на стойкость стали 23Х2Г2Т против коррозионного растрескивания // Физико-химическая механика материалов. 1972. Т. 8, № 2. С. 13–15.Krishtal M. A., Izvolskij V. V. Vliyanie temperatury otpuska na stoikost' stali 23Kh2G2T protiv korrozionnogo rastreskivaniya [Influence of tempering temperature on the resistance of steel 23Kh2G2T against corrosion cracking]. Fiziko-khimicheskaya mekhanika materialov = Physico-chemical mechanics of materials, 1972, vol. 8, no. 2, pp. 13–15.Сергеев Н. Н., Сергеев А. Н. Механические свойства и внутреннее трение высокопрочных сталей в коррозионных средах: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. 430 с.Sergeev N. N., Sergeev A. N. Mekhanicheskie svoistva i vnutrennee trenie vysokoprochnykh stalei v korrozionnykh sredakh [Mechanical properties and internal friction of highstrength steels in corrosive environments]. Tula, Tula St. Univ. Publ., 2018. 430 p.Влияние химического состава стали 23Х2Г2Т на стойкость против коррозионного растрескивания / Н. Н. Сергеев, В. В. Извольский, А. Н. Сергеев, С. Н. Кутепов, А. Е. Гвоздев, А. Н. Чуканов, О. В. Пантюхин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 9. С. 409–420.Sergeev N. N., Izvolskij V. V., Sergeev A. N., Kutepov S. N., Gvozdev A. E., Chukanov A. N., Pantyukhin O. V. Vliyanie khimicheskogo sostava stali 23Kh2G2T na stoikost' protiv korrozionnogo rastreskivaniya [The influence of the chemical composition of steel 23Kh2G2T on resistance against corrosion cracking]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki = Izvestiya Tula State University. Technical sciences, 2018, is. 9, pp. 409– 420.Ажогин Ф. Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей. М.: Металлургия, 1974. 256 с.Azhogin F. F. Korrozionnoe rastreskivanie i zashchita vysokoprochnykh stalei [Corrosion cracking and protection of high-strength steels]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1974. 256 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.