Закономерности изменения физико-механических и коррозионных свойств арматурной стали марки 23Х2Г2Т

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. 

1. Высокопрочная арматурная сталь / А. А. Кугушин, И. Г. Узлов, В. В. Калмыков, С. А. Мадатян, И. В. Ивченко. М.: Металлургия, 1986. 272 с.

2. 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.

3. 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.

4. Гедвилло И. А., Жмакина А. С. Коррозия стальной арматуры на ранних стадиях твердения бетона // Коррозия: материалы, защита. 2014. № 5. С. 19–24.

5. 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.

6. Леденев В. В., Скрылев В. И. Аварии, разрушения и повреждения. Причины, последствия и предупреждения: монография. Тамбов: ТГТУ, 2017. 440 с.

7. Мусин В. Г. Поведение железобетонных конструкций, подверженных коррозионному разрушению, в условиях высоких температур // Пожаровзрывобезопасность. 2003. № 3. С. 22–26.

8. 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.

9. Овчинникова Т. С., Маринин А. Н., Овчинников И. Г. Коррозия и антикоррозионная защита железобетонных мостовых конструкций // Науковедение. 2014. № 5 (24). С. 1–25.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. Granato A., Hikata A., Lucke K. Recovery of damping and modulus changes following plastic deformation? // Acta Metall. 1958. Vol. 6. P. 470–480.

14. Метод внутреннего трения в металловедческих исследованиях / М. С. Блантер, Ю. В. Пигузов, Г. М. Ашмарин [и др.]. М.: Металлургия, 1991. 248 с.

15. 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.

16. 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.

17. Шаповалов В. И. Легирование водородом. Днепропетровск: Журфонд, 2013. 385 с.

18. Грабский М. В. Структура границ зерен в металлах: [пер. с польского]. М.: Металлургия, 1972. 160 с.

19. Cottrell A. H. Dislocations and plastic flow in crystals. Oxford: Oxford University Press, New York, 1953. 223 p.

20. 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.

21. Сергеев Н. Н., Сергеев А. Н. Механические свойства и внутреннее трение высокопрочных сталей в коррозионных средах: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. 430 с.

22. 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.

23. Ажогин Ф. Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей. М.: Металлургия, 1974. 256 с.