Физическая природа деградации механических свойств и структурно-фазовых состояний арматуры при эксплуатации

Микрюков, Владимир Родионович

Физическая природа деградации механических свойств и структурно-фазовых состояний арматуры при эксплуатации тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Микрюков, Владимир Родионович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Новокузнецк МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Физическая природа деградации механических свойств и структурно-фазовых состояний арматуры при эксплуатации»

Автореферат диссертации на тему "Физическая природа деградации механических свойств и структурно-фазовых состояний арматуры при эксплуатации"

На правах рукописи

МИКРЮКОВ Владимир Родионович

Физическая природа деградации механических свойств и структурно-фазовых состояний арматуры при эксплуатации

специальность 01.04.07 - «Физика конденсированного состояния»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новокузнецк - 2006

Работа выполнена в Государственных образовательных учреждениях высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет» и «Томский государственный архитектурно-строительный университет».

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Громов В.Е.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент Смирнов А.Н.

доктор физико-математических наук Соснин О.В.

Ведущая организация: Институт физики прочности и материа-

ловедения СО РАН (г.Томск)

Защита состоится в «21» декабря 2006 года в 12м часов на заседании диссертационного совета К 212.252.01 в ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» по адресу: 654007, г.Новокузнецк, Кемеровской области, ул. Кирова, 42.

Факс: (3843) 465792, e-mail: gromov@physics.sibsiu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет».

Автореферат разослан «ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Куценко А.И.

Актуальность. Сложности экономического, научного и производственного характера, связанные с необходимостью продления ресурса безопасности эксплуатации действующих высокорисковых объектов, а также вновь проектируемых, поставили на повестку дня необходимость комплексных исследований деградации материалов и конструкций. Неприемлемым условием структурно-фазовых состояний, формируемых при производстве арматурного проката, который представляет собой основной элемент конструкций, является длительная стабильность нормируемых стандартами характеристик прочности, пластичности, коррозионной стойкости. Однако, в процессе длительной эксплуатации в материале могут накапливаться и развиваться дефекты, приводящие к деградации свойств и разрушению с катастрофическими последствиями. Установление механизмов изменения структурно-фазовых состояний арматуры при длительной эксплуатации несомненно актуально, так как позволяет управлять этими процессами, предотвращать разрушение конструкций, более обоснованно подходить к проблеме прогнозирования долговечности в процессе проектирования, строительства и эксплуатации конструкций и сооружений. . -Цель работы: исследование физической природы и закономерностей деградации механических свойств и структурно-фазовых состояний арматуры из стали 35ГС при длительной эксплуатации в каркасе фундаментов промышленных зданий и сооружений. Для достижения цели в ходе работы решались следующие задачи:

1. Исследования деградации механических свойств и микроструктуры арматуры из стали 35ГС после различных сроков эксплуатации.

2. Электронно-микроскопический анализ структуры и фазового состава горячекатаной арматуры в исходном состоянии и их эволюция при длительной до 50 лет эксплуатации.

3. Установление типов и закономерностей изменения параметров дислокационных субструктур в стали 35ГС при длительной эксплуатации.

4. Фрактографический анализ поверхности разрушения арматуры методами сканирующей электронной микроскопии.

5. Выявление основных механизмов деградации свойств и структуры низкоуглеродистой стали после длительной эксплуатации.

Научная новизна заключается в том, что

1. Впервые исследовано изменение механических свойств и структуры горячекатаной арматуры из стали 35ГС в процессе длительной до 50 лет эксплуатации в фундаментах промышленных зданий и сооружений.

2. Впервые методами современного физического материаловедения (и в первую очередь растровой и просвечивающей электронной микроскопии) проведены количественные исследования поверхности разрушения, дислокационной субструктуры, фазового состава арматуры с разным сроком эксплуатации.

3. Установлена физическая природа деградации механических свойств и структурно-фазовых состояний экономнолегированной стали при длительной эксплуатации.

Практическая значимость. Совокупность экспериментальных результатов и их анализ позволил: ■

1. Установить гарантированные сроки безопасного использования горячекатаной арматуры из стали 35ГС в фундаментных блоках промышленных зданий и сооружений на основе достигнутого понимания физической природы деградации структурно-фазовых состояний и механических свойств.

2. Сформировать банк экспериментальных данных о закономерностях изменения свойств и структурно-фазовых состояний низколегированной стали при длительной эксплуатации.

3. Целенаправленно оценивать вклад эволюции дислокационной субструктуры в изменении свойств стали при длительной эксплуатации.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследования, проведении механических испытаний арматуры, получении данных оптических, электронно-микроскопических и других исследований, в обработке полученных результатов, формулировании выводов.

Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается комплексным подходом к решению поставленных задач с использованием современных широко апробированных методов и методик исследования,-применением статистических методов обработки экспериментальных результатов, сопоставлением установленных в работе закономерностей фактам, полученным другими авторами.

Настоящая работа проводилась в соответствии Федеральной целевой программой «Интеграция» на 2002-2004г.; грантами министерства образования и науки РФ по фундаментальным проблемам металлургии на 20022005г. темами ГОУ ВПО «Томский государственный архитектурно-строительный университет» и «Сибирский государственный индустриальный университет».

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Количественные закономерности деградации механических свойств арматуры из стали 35ГСпри длительной эксплуатации до 50 лет в качестве каркаса фундаментных блоков зданий и сооружений.

2. Комплекс экспериментальных результатов исследования поверхности разрушения стали с разным сроком эксплуатации и установление типов разрушения.

3. Структурные и фазовые превращения, протекающие в стали, и количественные закономерности эволюции параметров структурно-фазовых состояний, дислокационной субструктуры и её типов в процессе длительной эксплуатации. ■ . ■ 1 • .

4. Результаты анализа фазового состава, морфологии и гранулометрии включений оксидной и оксикарбидной фаз в горячекатаной арматуре и эволюции их параметров в процессе эксплуатации.

5. Физическая природа деградации механических свойств и структурно-фазовых состояний стальной арматуры в процессе её эксплуатации в фундаментных блоках промышленных зданий и сооружений.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях, совещаниях и семинарах: 1-П Международной школе «Физическое материаловедение», Тольятти 2005, 2006; XV, XVI Петербургских чтениях по проблемам прочности, Санкт-Петербург 2005, 2006; VI Международной конференции «Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов», Воронеж 2005; 44 Международной конференции «Современное материаловедение: достижения и проблемы», Киев 2005; XIII Республиканской научной конференции аспирантов, Гродно 2005; XVI Международной конференции «Физика прочности и пластичности мате-

риалов», Самара 2006; 4 Международной конференции «Фазовые превращения и прочность кристаллов», Черноголовка2006; Международной конференции «Прочность неоднородных структур», Москва 2006; Бернштей-новских чтениях по термомеханической обработке, Москва 200б;Х1 Международной школе - семинара «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах» Барнаул 2006; 45 Международной конференции «Актуальные проблемы прочности», Белгород 2006; Международной конференции «Деформация и разрушение материалов», Москва, 2006.

Публикации Материалы диссертации опубликованы более чем в 20 печатных работах, в том числе 7 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Список основных го них приведён в конце автореферата.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка цитируемой литературы из 118 наименований, содержит 143 страницы машинного текста, включая 12 таблиц и 76 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованна актуальность темы, сформированы цель исследования, научная новизна практическая ценность результатов работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Деградация механических свойств и структуры сталей при эксплуатации» проведён анализ работ по теме диссертации, опубликованных в отечественных и зарубежных научных изданиях, рассмотрена деградация механических свойств котельных сталей и сварных соединений из низколегированных сталей и сталей, применяемых в нефтехимическом комплексе, механизмы структурно-фазовых превращений в них при эксплуатации. Особое внимание уделено необходимости учета всех факторов, приводящих к деградации структуры и свойств сталей и конструкций из них. В результате проведенного анализа определены основные задачи диссертационной работы.

Во второй главе «Материалы и методы исследования» обоснован выбор материалов для исследований приведены используемые методики исследования фазового состава и дефектной структуры материала. Исследования проводили на горячекатаной арматуре из стали 35ГС диаметром

12-14мм сортамента ОАО «Запсибметкомбината», извлеченной из фундаментных блоков промышленных зданий и сооружений после различных сроков эксплуатации (до 50 лет) в аналогичных напряжённо-деформированных условиях.

Для сравнения часть экспериментов была проведена на термоупроч-нённой арматуре со сроками эксплуатации до 20 лет.

Измерение зеренной субзеренной структуры стали, поведение вторых фаз, анализ строения поверхности разрушения проводили методами металлографии травленого шлифа (SEM 515 «Philips»), сканирующей электронной микроскопии («Эпиквант» с промышленной системой анализа из изображений SIAMS 600) и электронной дифракционной микроскопии (ЭМ-125 и ЭМ125к). Для идентификации фаз, присутствующих в материале, применялся дифракционный анализ с использованием темнополь-ной методики. Изображения тонкой структуры материала были использованы для классификации структуры по морфологическим признакам; определения размеров, объёмной доли и мест локализации вторичных фаз и выделений; скалярной и избыточной плотности дислокаций; амплитуды кривизны-кручения кристаллической решетки.

Глава 3 «Изменение механических свойств, структуры и поверхности разрушения арматуры при длительной эксплуатации» посвящена анализу эволюции механических свойств, макроструктуры и поверхности разрушения арматуры в горячекатаном й термоупрочненном состояниях, срок эксплуатации которой в качестве каркаса фундаментных блоков промышленных зданий и сооружений изменялся в пределах 3-50 лет. Установлено, что арматура горячекатаной стали, срок эксплуатации которой составляетЗ-25 лет, соответствует требованиям класса прочности А-III по ГОСТ 5781. После эксплуатации в течение 35 лет прочностные свойства находятся на нижней границе требований стандарта, а через 50 лет снижаются до уровня класса А-П. Резко снижаются и пластические свойства. Результаты механических испытаний стали 35ГС приведены на рис.1.

Экспериментальные данные прочностных характеристик в изученном временном интервале в полулогарифмических координатах хорошо укладываются на прямоли-

нейную (рис.2).

зависимость

Рис.1. Зависимость величины предела прочности ав

(кривая 1), предела текучести ст0д (кривая 2) и макси-

В соответствии с мального удлинения 5тю от времени эксплуатации

арматуры. Значками «*» и «о» обозначены, соответст-временной зависимостью венн0> значения величин ав и отвечающие 1ребо..

прочности твердых тел ва1Шям ГОСТ 5781 к классу прочности А-Ш

академика С.Н. Журкова изменение долговечности можно представить в

Ц-уа) ;

---— , где Л - константа, меняющаяся для разных ма-

кТ )

виде т = А • ехр]

териалах в широких пределах, V - энергия активации, у - активационный объем. Значение активационного объема —5*10"29 м3, определенное из экспериментальных данных рис.2 по этому уравнению при И-сопЫ, свидетельствует об активационном характере процесса накопления повреждений.

Значимые изменения в макроструктуре стали, уверенно выявляемые методами металлографии травленого шлифа, обнаруживаются после эксплуатация арматуры в течение 25 лет и более. Выявлено, что в результате диффузии под действием внешних напряжений в поверхностном слое происходит перераспределение атомов внедрения (кислорода, углерода, азота

1пт, (лет) 3,75

3,25 " 2,752,25

1,75

у--0.014х+ 11.883 Яг-0,8324

500

600

700 а„ МИа

и др.), присутствующих в стали изна- рис2. Временная зависимость преде-чально и поступающих из окружающей ла прочности строительной арматуры

арматуру среды. Последнее выражается в выделении равномерно распределенных по границам и телу ферритных зерен микрочастиц второй фазы. С течением времени эти изменения накапливаются и через 50 лет включения второй фазы выявляются по всему сечению стержня. В поверхностном слое формирование включений приводит к разрывам сплошности по границам и телу зерен и образованию микротрещин (рис.3).

Рис.3 Микроструктура арматуры текущего производства (а) и 1955 (б) года производства; поверхностная зона, х1600; стрелками указаны микротрещины на поверх. ности арматурного стержня.

Методами сканирующей электронной микроскопии поверхности

разрушения установлено, что очаги разрушения арматуры, не зависимо от способа производства (горячекатаная или термоупрочненная) находятся на свободной поверхности стержня (рис.4а); в качестве концентраторов напряжения выступают хрупкие частицы окисной фазы, формирующие некоторый поверхностный слой, а также располагающиеся на границах зерен феррита и перлита (рис.4б).

Рис.4. Картина поверхности разрушения арматурного прутка стали 35ГС. Срок эксплуатации —50 лет; (а) — общий вид (стрелкой указано направление распространения трещины), б - окисная пленка на поверхности прутка (указана стрелками).

Анализ фракто-графии поверхности разрушения дает основание утверждать, что разрушение в арматурном прутке относится к £ разрушению «смешанного типа», т.е. осуществляется под действи-

* лярв* ем ■ нескольких меха.............. Г

Рис.5. Фрактография поверхности излома в области очага низмов. А именно, в разрушения (а, б) и в центральной области (в, г) прутка ^^ очага разрУше-арматуры из стали 35ГС; срок эксплуатации арматуры - ' 1

50 лет. На (а) выделена область межзеренного (межкри- ния реализуется межзе-сталлитного) разрушения.

ренный механизм

(рис.5а), сопровождающийся формированием мелкофасетчатого излома (рис.5б). Из анализа приведенных на рис.5 фрактограмм отчетливо видно, что межзеренный механизм разрушения реализуется только в очаге разрушения, примыкающем к поверхности арматурного стержня. Причиной его инициирования является формирование окисной пленки, а также проникновение кислорода в объем материала с образованием частиц окисной фазы по границам зерен. Выявлено, что доля материала, разрушающегося по квазихрупкому механизму, увеличивается с ростом времени эксплуатации арматуры. По мере удаления от очага разрушения фасетки в изломе постепенно сменяются ямками. За пределами зоны проникновения коррозии наблюдается ямочное разрушение по механизму слияния микропор (рис.5в,

г).

В главе 4 «Эволюция структуры и фазового состава горячекатаной и термоупрочненной арматуры в процессе эксплуатации» анализируются результаты, полученные при исследовании методами дифракционной электронной микроскопии фольг и угольных экстрактных реплик де-

фектной субструктуры и фазового состава горячекатаной арматуры со сроком эксплуатации до 50 лет и термоупроченной (срок эксплуатации до 20 лет). Показано, что горячекатаная сталь в состоянии текущего производства является поликристаллическим агрегатом, состоящим из зерен структурно-свободного феррита и зерен перлита. По границам и в стыках зерен феррита выявлены частицы цементита. В объеме зерен феррита частиц второй фазы не обнаружено. Параметрами, характеризующими структурно-фазовое состояние стали, являются тип и относительное содержание дислокационной субструктуры, величина скалярной плотности дислокаций и кривизны-кручения кристаллической решетки феррита, амплитуда дально-действующих полей напряжений, средние размеры и морфология частиц карбидной фазы.

Термоупрочненная сталь, вследствие способа термической обработки (метод прерванного охлаждения с прокатного нагрева) является структурно-неоднородным материалом. В центральной зоне прутка фиксируется феррито-перлитная структура. Структура, формирующая приповерхностный слой прутка, представлена преимущественно пакетным мартенситом, находящимся в отпущенном состоянии. Отпуск мартенсита привел к релаксации дислокационной субструктуры; распаду пересыщенного твердого раствора углерода в кристаллической решетке железа, завершающемуся образованием частиц цементита. Преимущественным местом расположения частиц цементита являются границы раздела кристаллов мартенсита, пакетов и зерен.

Установлено, что в процессе эксплуатации горячекатаная арматура подвергается деформированию, сопровождающемуся, во-первых, увеличением скалярной плотности дислокаций (рис.б, кривые 1 и 2), во-вторых, увеличением линейной плотности источников кривизны-кручения кристаллической решетки феррита (рис.б, кривые 3 и 4) с одновременным пропорциональным ростом амплитуды дальнодействующих полей напряжений, в-третьих, образованием микротрещин, относительное содержание

которых увеличивается с рос-

ь о- ^

том времени эксплуатации стали (рис.6, кривая 5). Рост ска-

лярной плотности дислокаций сопровождается изменением типа дислокационной субструк-

О 10 20 30 40 50

Ъ год

Рис.6. Зависимость величины скалярной турЫ (ДСС) В сторону появле-плотности дислокаций р (кривые 1 и 2), линейной плотности изгибных экстинкционных ния упорядоченных субструк-коитуров г (кривые 3 и 4) и относительной ,

доли объема материала, содержащего микро- ^Р"

трещины 5 (кривая 5), от времени эксгшуата- в зернах структурно сво-

ции арматуры. Кривые 1 и 3 - характеризуют

состояние зерен феррита, 2 и 4 - ферритной бодного феррита в исходном составляющей зерен перлита, кривая 5 - общее состояние стали. состоянии преобладающим типом ДСС являлись структуры, дислокации в которых квазиравномерно распределены по объему зерна, - хаотическая и сетчатая (рис.7а); с увеличением времени эксплуатации стали (с ростом скалярной плотности дислокаций) структура дислокационного хаоса уступает место сетчатой ДСС. Одновременно с этим протекает процесс образования упорядоченных ДСС, в которых важную роль играют дислокационные субграницы, поглощающие свободно распределенные дислокации и, тем самым, способствующие снижению величины скалярной плотности дислокаций (см. рис.7, кривая 1), - формируются и получают развитие фрагментированная и субзеренная субструктуры.

Развитие дислокационной субструктуры ферритной составляющей перлитных зерен с увеличением времени эксплуатации сопровождается замещением дислокационного хаоса сетчатой ДСС, которая при больших временах эксплуатации становится преобладающей (рис.7б). После 35 лет эксплуатации в структуре феррита перлитных зерен начинает формироваться ячеистая ДСС, однако ее относительное содержание весьма мало. Выявленная тенденция развития дефектной субструктуры стали показыва-

Рис.7. Диаграмма дислокационных субструктур, формирующихся в зернах феррита (а) и перлита (б) в процессе эксплуатации арматуры стали 35ГС. 1 - дислокационный хаос; 2 - сетчатая; 3 - ячеисто-сетчатая и 4 - фрагментированная ДСС; 5 - субзерна.

ет, что эволюция дислокационного ансамбля зерен феррита и зерен перлита не приводит на анализируемом временном интервале к формированию критической субструктуры, способной инициировать процесс трещинооб-разования в исследуемой стали.

Эксплуатация горячекатаной стали приводит к разрушению пластин цементита перлитных колоний. Выявлены два механизма протекания данного процесса - механизм ухода атомов углерода из кристаллической решетки цементита при опутывании последних подвижными дислокациями и механизм перерезания пластин цементита движущимися дислокациями. Установлено, что одновременно с разрушением пластин цементита наблюдается выделением наноразмерных частиц карбидной фазы на окружающих пластину дислокациях. В предельном варианте разрушение пластин цементита путем их перерезания и растворения приводит к образованию структуры, подобной глобулярному перлиту.

Установлено, что эксплуатации стали (и в горячекатаном, и в термо-упрочненном состоянии) приводит к формированию в приповерхностном слое арматуры микротрещин, особенно ярко проявляющихся после 35 лет службы. Местами расположения микротрещин являются внутрифазные границы раздела зерен феррита и перлита, пакетов и кристаллов мартенсита, а также межфазные границы раздела карбид / матрица. Показано, что

образование микротрещин приводит, во-первых, к сильному изгибу.

кручению кристаллической решетки окружающего объема материала, имеющему градиентный характер; во-вторых, к существенному увеличению линейной плотности изгибных экстинкционных контуров; в-третьих, к ускоренному (по сравнению с объемом стали) формированию элементов разориентированной дислокационной субструктуры (рис.8).

еоо 1200 X мкм

,1600

Рис.8. Электронно-микроскопическое изображение структуры, формирующейся вблизи микротрещины в стали после эксплуатации ~50 лет (а). Профиль величины кривизны-кручения кристаллической решетки феррита, формируемого данной трещиной (б).

Обнаружено, что одной из основных причин трещинообразования,

имеющего место в приповерхностном слое арматуры, является формирование частиц фазы внедрения, в том числе, окисной фазы. Методами дифракционной' электронной микроскопии экстрактных угольных реплик проведены исследования химического состава, морфологии, гранулометрии и кинетики формирования частиц окисной фазы. Показано, что включениями вторых фаз в исследуемых сталях являются окислы железа, марганца, их совместный окисел, а также оксикарбид железа. С увеличением срока эксплуатации прослеживается тенденция к повышению разнообразия фазового и химического состава окислов (табл.1).

Независимо от способа формирования структуры стали (горячекатаная и термоупрочненная арматура), морфология и средние размеры включений определяются структурным дефектом, на котором расположен окисел. А именно: наиболее крупные включения (единицы микрометра) окисной фазы состава а-Ре203, (Мп, Ре)203, £-Ре304, МпРе204 формируются в стыках и вдоль границ зерен (рис.9). Сравнительно менее крупные

ИД] включения (доли микрометра) со- става РеО формируются на грани-чах субзерен (рис.9г). Дислокационная суб-^__________^ : структура являет-

Рис.9. Элсктронно-микроскотгчсское изображение включений ся местом форми-второй фазы, расположенных в стыках границ зерен (а, б), на

границах зерен (в, г) и в объеме зерен (г). Включения указаны Рова1,ия частиц

стрелками. Метод экстрактных угольных реплик. окислов, размеры

которых даже после длительной эксплуатации составляют единицы нанометров.

Методами темнопольного анализа установлено, что частицы окислов марганца являются монокристаллическими образованиями; частицы окислов на основе железа в большинстве случаев имеют поликристаллическую структуру и по величине средних размеров кристаллитов могут быть отнесены к нанокристаллическим образованиям.

Таблица 1 - Характеристики оксидной и оксикарбидной фаз, формирую-

Время эксплуатации, год Фаза Размеры частиц, им

Химический состав Кристаллическая решетка

Тип решетки Параметры, им

а Ь с О а

7 Е,-Ре304 Р<13т 0,8396 180-200 120-130

(Мп, Ге ),Оз 1аЗ 0,9384 625 50-120

25 £-Ре504 Рс13т 0,8396 375-390 12-15

РеСОз ИЗс 0,5796 500 100-125

(Мп, Ре )203 1аЗ 0,9384 620 100-125

Мп02 РЬпт 0,4533 0,927 0,2866 250-300

у-МпзС>4 141/атс1 0,575 0,942 700-750

. 35 ИсО РтЗт 0,4296 185-250 38-62,5

(Мп, Ие )2Оз 1аЗ 0,9384 500 12,5

у-Мп304 Н^атс! 0,575 0,942 300-750 50-120

50 • Ге:Оэ РЬшп 0,459 0,497 0,668 -800 100-120

(Мп, Ие )2Оз 1аЗ 0,9384 -1000 65-100

у-Мп304 141/атс1 0,575 0,942 -300 -80

Основные выводы

1. Установлено, что длительная эксплуатация арматуры в качестве каркаса фундаментных блоков промышленных зданий и сооружений приводит к значимому снижению прочностных и пластических свойств стали и сопровождается формированием очагов квазихрупкого разрушения, расположенных на поверхности стержней. Доля материала, разрушающегося по квазихрупкому механизму, увеличивается с ростом времени эксплуатации арматуры.

2. Длительная эксплуатация горячекатаной арматуры сопровождается, во-первых, увеличением скалярной плотности дислокаций, во-вторых, изменением типа дислокационной субструктуры в сторону появления упорядоченных субструктур, в-третьих, формированием разориентированных субструктур, величина угла разориентации которых возрастает с увеличением времени эксплуатации стали, в-четвертых, увеличением линейной плотности источников кривизны-кручения кристаллической решетки феррита, в-пятых, существенным ростом величины дапьнодействугощих полей напряжений и, в-шестых, образованием микротрещин, относительное содержание которых увеличивается с ростом времени эксплуатации стали.

3. Эксплуатация горячекатаной стали приводит к разрушению пластин цементита перлитных колоний. Выявлены два механизма протекания данного процесса — механизм ухода атомов углерода из кристаллической решетки цементита при опутывании последних подвижными дислокациями и механизм перерезания пластин цементита движущимися дислокациями. Установлено, что разрушение пластин цементита сопровождается одновременным выделением наноразмерных частиц карбидной фазы на окружающих пластину дислокациях.

сталлической решетки окружающего объема материала, имеющему градиентный характер; во-вторых, к существенному увеличению линейной плотности изгибных экстинкционных контуров; в-третьих, к ускоренному, (по сравнению с объемом стали) формированию элементов разориентиро-ванной дислокационной субструктуры. Обнаружено, что микротрещины формируются предпочтительно в объемах материала, содержащих частицы окиснойфазы.

5. Установлено, что частицы окислов на основе железа в большинстве случаев имеют поликристаллическую структуру и по величине средних размеров кристаллитов могут быть отнесены к нанокристаллическим образованиям. Частицы окисной фазы располагаются в объеме зерен феррита, на границах и в стыке зерен феррита и перлита, пакетов и кристаллов мартенсита, в устье и по берегам микротрещин. Эксплуатация стали сопровождается разрушением кристаллической структуры частиц карбида железа. Высказано предположение, что причиной этому является насыщение карбидной фазы атомами кислорода с последующим образованием оксикарбидной фазы, обнаруженной в работе.

6. Выявлено, что на начальной стадии окисления в стали формируются частицы окисной фазы, имеющие преимущественно кубическую кристаллическую решетку. При этом, частицы, формирующиеся на малоугловых границах и в объеме кристаллитов а-фазы, имеют ОЦК кристаллическую решетку. Последнее позволяет говорить о существовании некоторой когерентной связи кристаллических решеток матрицы и выделяющихся частиц окисной фазы.

7. Тип окисной фазы и средние размеры включений определяются структурным дефектом, на котором расположен окисел. А именно: наиболее крупные включения (единицы микрометра) окисной фазы состава а-Ре203, (Мп, Ие )20з, ^-Ре304, МпРе204 формируются в стыках и вдоль границ зерен. Последнее приводит к формированию микротрещин в стали, особенно ярко проявляющемуся после 35 лет эксплуатации арматуры. Сравнительно менее крупные включения (доли микрометра) состава БеО формируются

на границах субзерен. Дислокационная субструктура является местом формирования частиц окислов, размеры которых даже после 50 лет эксплуатации составляют единицы нанометров.

8. Обнаружено, что эволюция дислокационного ансамбля зерен феррита и зерен перлита при эксплуатации арматуры в качестве каркаса фундаментных блоков промышленных зданий и сооружений не приводит на анализируемом временном интервале к формированию критической субструктуры, способной инициировать процесс трещинообразования в исследуемой стали.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

1. Микрюков В.Р. Физическая природа разрушения арматуры из низколегированной стали после длительной эксплуатации // В.Р. Микрюков, А.Б. Юрьев, Ю.Ф. Иванов [и др.] // Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции "Металлургия: новые технологии, управление, инновации и качество" / СибГИУ. - Новокузнецк, 2005. - С. 73-76.

2. Микрюков В.Р. Физическая природа деградации свойств строительной арматуры при длительной эксплуатации // В.Р. Микрюков, А.Б. Юрьев, В.Я. Чинокалов [и др.] // Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: новые технологии, управление, инновации и качество» / СибГИУ. - Новокузнецк, 2005. - С. 76-78.

3. Микрюков В.Р. Деградация структурно-фазовых состояний строительной арматуры с разными сроками эксплуатации в фундаментах // В.Р. Микрюков, А.П. Семин, В.Я. Чинокалов [и др.] // Тезисы докладов III Российской научно-технической конференции «Физические свойства металлов и сплавов» / УГТУ-УПИ. - Екатеринбург, 2005. - С. 204.

4. Микрюков В.Р. Эволюция структуры и свойств горячекатанной арматуры в процессе длительной эксплуатации / В.Р. Микрюков, Ю.Ф. Иванов, А.П. Семин [и др.] // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2005. - Т.2. - №4. - С. 63-68.

5. Микрюков В.Р. Деградация структуры и свойств строительной арматуры в процессе эксплуатации / В.Р. Микрюков, А.П. Семин, Ю.Ф. Иванов [и др.] // Вестник РАЕН. Отделение металлургии. - 2005. - вып. 15. - С. 84-86.

6. Микрюков В.Р. Изменение структуры, фазового состава и механических свойств арматуры при длительных сроках эксплуатации // В.Р. Микрюков,

A.Б. Юрьев, Ю.Ф. Иванов [и др.] // Тезисы докладов XVIII Уральской школы металловедов-термистов "Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов" / ТГУ. - Тольятти, 2006. - С. 37.

7. Микрюков В.Р. Физическая природа деградации свойств строительной арматуры после длительной эксплуатации // В.Р. Микрюков, А.Б. Юрьев, Ю.Ф. Иванов [и др.] // Тезисы докладов XYI Петербургских чтений по проблемам прочности, Посвященных 75-летию со дня рождения Лихачева

B.А. / СПбГУ. - С.-П., 2006. - С. 58.

8. Микрюков В.Р. Деградация структурно-фазовых состояний и механических свойств горячекатаной арматуры при длительной эксплуатации // В.Р. Микрюков, А.Б. Юрьев, В.Е. Громов [и др.] // Тезисы докладов Ш Евразийской научно-практической конференции "Прочность неоднородных структур" / МИСиС. - М., 2006. - С. 42.

9. Микрюков В.Р. Временная зависимость прочности строительной стали // В.Р. Микрюков, А.Б. Юрьев, Ю.Ф. Иванов [и др.] // Тезисы докладов IV Международной конференции "Фазовые превращения и прочность кристаллов", посвященной памяти акад. Курдюмова Г.В. /ФТИ. — Черноголовка, - 2006. - С. 10.

Ю.Петрунин В.А. Дислокационный уровень в стали 35ГС и время ее эксплуатации // В.А. Петрунин, В.Я. Целлермаер, В.Е. Громов, В.Р. Микрюков [и др.] П Тезисы докладов IV Международной конференции "Фазовые превращения и прочность кристаллов", посвященной памяти акад. Курдюмова Г.В. / ФТИ. - Черноголовка, - 2006. - С. 14.

11.Микрюков В.Р. Структурно-масштабные уровни эволюции состояния арматуры при эксплуатации // В.Р. Микрюков, А.Б. Юрьев, Ю.Ф. Иванов [и др.] // Тезисы докладов XVI Международной конференции "Физика прочности и пластичности материалов" / СГУ. - Самара, 2006. - С. 39.

12.Микрюков В.Р. Физическая природа временной зависимости строительной арматуры / В.Р. Микрюков, Ю.Ф. Иванов, А.Б. Юрьев [и др.] // Вестник РАЕН. Отделение металлургии. - 2006. - вып.16. - С. 141-147.

13.Микрюков В.Р. Охрупчивание и механизмы разрушения арматуры с разными сроками длительной эксплуатации / В,Р. Микрюков, А.Б. Юрьев,

A.П. Семин [и др.] // Известия вузов. Черная металлургия. - 2006. - №8. - С. 60-62.

14.Микрюков В.Р. Структурные и масштабные уровни эволюции состояния арматуры в процессе длительной эксплуатации / В.Р. Микрюков, А.Б. Юрьев, Ю.Ф. Иванов [и др.] // Физическая мезомеханика. - 2006. - Т.9, №4. - С. 107-112.

15.Микрюков В.Р. Исследование причин разрушения арматуры с различным сроком эксплуатации / В.Р. Микрюков, А.Б. Юрьев, Ю.Ф. Иванов [и др.] // Деформация и разрушение материалов. - 2006. - №7. - С.44-47.

16.Юрьев А.Б. Сравнительный анализ образования оксидной фазы при эксплуатации горячекатаной и термоупрочнснной арматуры / А.Б. Юрьев,

B.Р. Микрюков, Ю.Ф. Иванов [и др.] // Известие вузов. Черная металлургия. - 2006. - №10. - С.27-31.

17.Микрюков В.Р. Физическая природа временной прочности стальной арматуры / В.Р. Микрюков, А.Б. Юрьев, Ю.Ф. Иванов [и др.] // Фундаментальные проблемы современного материаловедении. - 2006. - №1. -29-31.

18.Микрюков В.Р. Structure and hot-rolled reinforcement rods properties evolution in the process of long service life / В.Р. Микрюков, А.П. Семин, C.B. Коновалов [и др.] // Materials science and engineering. - 2006. - A 430. - P. 125-131.

19.Юрьев А.Б. Эволюция свойств и структуры горячекатанной арматуры в процессе эксплуатации в строительных конструкциях / А.Б. Юрьев, В.Р. Микрюков, Ю.Ф. Иванов [и др.] // Материаловедение. - 2006. №9. - С.44-48.

. Изд.лиц. № 01439 от 05.04.2000. Подписано в печать_.11.2006

Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная Усл.печ.л./<?3, Уч.изд.л.37 Тираж ЮОэкз. Заказ 115 Сибирский государственный индустриальный университет. 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42 Издательский центр СибГИУ

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Микрюков, Владимир Родионович

Введение.

Глава 1. Деградация механических свойств и структуры сталей при эксплуатации. И

1.1. Деградация механических свойств и структура котельных сталей. И

1.2.Эволюция физико-механических параметров сварных соединений при эксплуатации.

1.3. Деградация свойств материалов и конструкций.

1.4. Деградация свойств железобетонных конструкций и арматуры

1.5. Временная зависимость прочности твердых тел.

1.6. Выводы из литературного обзора и постановка задачи исследований.

Глава 2. Материалы и методики исследования.

2.1. Материалы исследования.

2.2. Методы исследования.

2.3. Методика исследования стали путем использования просвечивающей дифракционной электронной микроскопии тонких фольг

Глава 3. Изменение механических свойств, структуры и поверхности разрушения арматуры при длительной эксплуатации.

3.1. Изменение механических свойств арматуры.

3.2. Металлографические исследования структурно-фазового состояния арматуры.

3.3. Анализ поверхности разрушения методами сканирующей электронной микроскопии.

3.4. Временная зависимость прочности материала.

Введение диссертация по физике, на тему "Физическая природа деградации механических свойств и структурно-фазовых состояний арматуры при эксплуатации"

В настоящие время современный технический прогресс требует создания материалов с высокими эксплуатационными свойствами. Если раньше конструкционные материалы использовались с большим запасом прочности, то сейчас все более актуальной ставится задача обеспечения надёжной и безопасной службы материала в предельных условиях. При этом надежность, которая является одной из составляющих качества и характеризует способность изделий выполнять заданные функции в течении всего срока с сохранением эксплуатационных свойств, является необходимым критерием работоспособности оборудования. Исходя из этого методы и средства ее оценки играют важную роль. Одним из путей повышения надёжности оборудования является изучение свойств материалов с позиции физического материаловедения, позволяющей предсказать изменение свойств при эксплуатации. Современные критерии разрушения и надёжности непосредственно связаны с оценкой времени работы оборудования до отказа, определяя ресурса работоспособности. Данный подход может быть реализован при установлении степени поражённности структуры метала в исходном состоянии, определением скорости накопления дефектов в процессе эксплуатации и созданием систем диагностики, позволяющих надежно регистрировать это накопление.

Сложности экономического, научного и производственного характера, связанные с необходимостью продления ресурса безопасности эксплуатации большого числа действующих - высокорисковых объектов (атомная и тепловая энергетика, транспортный комплекс, нефтегазохимия, авиация, ракетно-космические аппараты, мощная горнодобывающая техника, уникальные сооружения), а также вновь проектируемых с ресурсами до 60 - 100 лет, поставили на повестку дня необходимость комплексных исследований деградации материалов и конструкций. Эти исследования должны затрагивать концептуальную деградацию (с образованием микро- и макродефектов и трещин). В деградаци-онных процессах имеют место изменения структурных состояний, старение естественное, искусственное, деформационное, динамическое), образование и развитие механических повреждений в поверхностных слоях и в объеме, физико-химические повреждения (радиационные, коррозионные, эрозионные) и т.д. [1-3].

Арматурный прокат является важнейшим элементом железобетонных конструкций. Непременным условием структурно - фазового состояния, формируемого при производстве арматурного стержня, является длительная стабильность нормируемых стандартами характеристик прочности, пластичности, коррозионной стойкости, свариваемости и сцепляемости с бетоном [4]. Однако в материалах каркаса фундаментных блоков зданий и сооружений с течением времени накапливаются повреждения, которые ведут к деградации структуры и свойств [5,6].

Недостаточное внимание к вопросам долговечности, и в частности, к проблемам её нормирования может привести к тому, что в народном хозяйстве будет происходить непрерывное накопление конструкций и сооружений, на ремонт которых будут расходоваться средства, соизмеримые с затратами на новое строительство.

В этой связи выявление изменений механических характеристик, фазового состава и дефектной субструктуры арматуры в процессе работы в качестве каркасов зданий и сооружений является актуальным, научно и практически значимым.

Актуальность. Необходимость продления ресурса безопасности эксплуатации действующих высокорисковых объектов поставили на повестку дня необходимость комплексных исследований деградации материалов и конструкций. Неприемлемым условием структурно-фазовых состояний, формируемых при производстве арматурного проката, который представляет собой основной элемент конструкций, является длительная стабильность нормируемых стандартами характеристик прочности, пластичности, коррозионной стойкости. Однако, в процессе длительной эксплуатации в материале могут накапливаться и развиваться дефекты, приводящие к деградации свойств и разрушению с катастрофическими последствиями. Установление механизмов изменения структурно-фазовых состояний арматуры при длительной эксплуатации несомненно актуально, так как позволяет управлять этими процессами, предотвращать разрушение конструкций, более обоснованно подходить к проблеме прогнозирования долговечности в процессе проектирования, строительства и эксплуатации конструкций и сооружений.

Цель работы: исследование физической природы и закономерностей деградации механических свойств и структурно-фазовых состояний арматуры из стали 35ГС при длительной эксплуатации в каркасе фундаментов промышленных зданий и сооружений.

Для достижения цели в ходе работы решались следующие задачи:

4. Фрактографический анализ поверхности разрушения арматуры методами сканирующей электронной микроскопии.

Научная новизна заключается в том, что 1. Впервые исследовано изменение механических свойств и структуры горячекатаной арматуры из стали 35ГС в процессе длительной до 50 лет эксплуатации в фундаментах промышленных зданий и сооружений.

2. Впервые методами современного материаловедения (и в первую очередь растровой и просвечивающей электронной микроскопии проведены количественные исследования поверхности разрушения, дислокационной субструктуры, фазового состава арматуры с разным сроком эксплуатации.

Практическая значимость. Совокупность экспериментальных результатов и их анализ позволил:

1. Установить гарантированные сроки безопасного использования горячекатаной арматуры из стали 35ГС в фундаментных блоках промышленных зданий и сооружений на основе достигнутого понимание физической природы деградации структурно-фазовых состояний и механических свойств.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследования, в проведении механических испытаний арматуры, в получении данных оптических, электронно-микроскопических и других исследований, в обработке полученных результатов, формулировании выводов.

Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается комплексным подходом к решению поставленных задач с использованных современных широко апробированных методов и методик исследования, применением статистических методов обработки экспериментальных результатов, сопоставлением установленных в работе закономерностей фактам, полученным другими авторами.

Настоящая работа проводилась в соответствии федеральной целевой программой «Интеграция» на 2002-2004г.; грантами министерства образования и науки РФ по фундаментальным проблемам металлургии на 2002-2005г. темами ГОУ ВПО «Томский государственный архитектурно-строительный университет» и «Сибирский государственный индустриальный университет».

Основные положения, выносимые на защиту.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях, совещаниях и семинарах: I-II Международной школе «Физическое материаловедение», Тольятти 2006; XV, XVI Петербургских чтениях по проблемам прочности, Санкт-Петербург 2005, 2006; VI Международной конференции «Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов», Воронеж 2005; 44 Международной конференции «Современное материаловедение: достижения и проблемы», Киев 2005; XIII Республиканской научной конференции аспирантов, Гродно 2005; XVI Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов», Самара 2006; 4 Международной конференции «Фазовые превращения и прочность кристаллов», Черноголовка2006; Международной конференции «Прочность неоднородных структур», Москва 2006; Берн-штейновских чтениях по термомеханической обработке, Москва 2006;Х1 Международной школе - семинара «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах» Барнаул 2006; 45 Международной конференции «Актуальные проблемы прочности», Белгород 2006;Международной конференции «Деформация и разрушение металлов», Москва, 2006.

Публикации Материалы диссертации опубликованы более чем в 20 печатных работах, в том числе 7 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Список основных из них приведён в конце автореферата.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

2. Длительная эксплуатация горячекатаной арматуры сопровождается, во-первых, увеличением скалярной плотности дислокаций, во-вторых, изменением типа дислокационной субструктуры в сторону появления упорядоченных субструктур, в-третьих, формированием разориентированных субструктур, величина угла разориентации которых возрастает с увеличением времени эксплуатации стали, в-четвертых, увеличением линейной плотности источников кривизны-кручения кристаллической решетки феррита, в-пятых, существенным ростом величины дальнодействующих полей напряжений и, в-шестых, образованием микротрещин, относительное содержание которых увеличивается с ростом времени эксплуатации стали.

3. Эксплуатация горячекатаной стали приводит к разрушению пластин цементита перлитных колоний. Выявлены два механизма протекания данного процесса - механизм ухода атомов углерода из кристаллической решетки цементита при опутывании последних подвижными дислокациями и механизм перерезания пластин цементита движущимися дислокациями. Установлено, что разрушение пластин цементита сопровождается одновременным выделением наноразмерных частиц карбидной фазы на окружающих пластину дислокациях.

4. Установлено, что (и в горячекатаной, и в термоупрочненной арматуре) местами расположения микротрещин являются внутрифазные границы раздела зерен феррита и перлита, пакетов и кристаллов мартенсита, а также межфазные границы раздела карбид / матрица. Показано, что образование микротрещин приводит, во-первых, к сильному изгибу-кручению кристаллической решетки окружающего объема материала, имеющему градиентный характер; во-вторых, к существенному увеличению линейной плотности изгибных экстинкционных контуров; в-третьих, к ускоренному (по сравнению с объемом стали) формированию элементов разориентированной дислокационной субструктуры. Обнаружено, что микротрещины формируются предпочтительно в объемах материала, содержащих частицы окисной фазы.

7. Тип окисной фазы и средние размеры включений определяются структурным дефектом, на котором расположен окисел. А именно: наиболее крупные включения (единицы микрометра) окисной фазы состава a-Fe203, (Мп, Fe )20з, £,-Fe304, MnFe204 формируются в стыках и вдоль границ зерен. Последнее приводит к формированию микротрещин в стали, особенно ярко проявляющемуся после 35 лет эксплуатации арматуры. Сравнительно менее крупные включения (доли микрометра) состава FeO формируются на границах субзерен. Дислокационная субструктура является местом формирования частиц окислов, размеры которых даже после 50 лет эксплуатации составляют единицы нанометров.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Микрюков, Владимир Родионович, Новокузнецк

1. Гриднев В.Н., Гаврилюк В.Г., Мешков Ю.Я. Прочность и пластичности холоднодеформированной стали.- Киев: Наукова думка, 1974.-232.С.

2. Тушинский Л.И., Батаев А.А., Тихомирова Л.Б. Структура перлита и конструктивная прочность стали.- Новосибирск: ВО Наука Сибирская издательская фирма, 1993 .-280 с.

3. Приданцев М.В., Геминов В.Н., Котик Э.М. / Методика определения длительной прочности сталей при комнатной температуре // Заводская лаборатория. 1969. Т.35. №10. С. 1244-1246.

4. Высокопрочная арматурная сталь/А.А. Кугушин, И.Г. Узлов, Калмыков и др.-М.: Металлургия, 1986.-272 с.

5. Скороходов В.В., Одесский П.Д., Рудченко А.В. Строительная сталь. М.:ЗАО «Металургиздат», 2002.-624 с.

6. Кулик Д.В., Одесский П.Д., Шабанов И.П. Требования к прокату для металлических конструкций. М.: ООО «4ТЕ Арт»., 2002.-56 с.

7. Станкевич А.В. Длительная прочность и пластичность металла трубопроводов из стали 12Х1МФ. Энергомашиностроение, 1978, № 9.С.23-27.

8. Антикайн П.А., Долженский П.Р., Рябова Л.И. Опыт длительной эксплуатации паропроводов из стали 12Х1МФ при 560-570 С,-Теплоэнергетика, 1976,№8-с.74-78.

9. Антикайн П.А. Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов,- М.: Энергоатомиздат, 1990.-368С.

10. Болотов А.Н., Зотов В.Л., Должанский П.Р. и др. Основные причины повреждения гибов труб парогенераторов,- Теплоэнергетика, 1975, №8, с, 2226.

11. Антикайн П.А., Ряболва Л.И., Аксенов А.В. К оценке работоспособности паропроводов из перлитных сталей после длительной эксплуатации //Проблемы прочности, 1971, №7,с.9-14

12. Данилов В.И., Подбородников С.В., Котов Н.Н. и др. Изменение механических свойств и структуры котельной стали 12Х1МФ в условиях имитации работы паропроводов при загрязнении теплоносителей//Изв. Вузов. Черная металлургия, 1994, №6, с.49-51.

13. З.Березина Т.Г., Юдина А.Г. Взаимосвязь процессов выделения вторичных фаз с деформированием и разрушением при ползучести теплоустойчивых сталей // ФММ.-1980, Т.49, вып.1, -с.91-99.

14. Горлова С.Н., Пискаленко В.В., Громов В.Е. Выделение карбидов в стали 12Х1МФ при длительной эксплуатации // Известия вузов. Черная металлургия. 2001, №6, 2001.-c.77.

15. Сизова О.В., Подбородников С.Ф., Котов Н.Н., Зуев Л.Б. О старении стали 12Х1МФ при нагреве в воде с органическими добавками // Известия вузов. Черная металлургия. 1994, №4,-с.71-75.

16. Ланская К.А., Куликова Л.В., Ярова В.В. Склонность к тепловой хрупкости Cr- Ni V стали // МиТОМ, 1985, №1. -с.15-18.

17. Минц И.И., Ходыкина Л.Е., Шулыгина Н.Г. и др. Исследования особенностей разрушения при ползучести теплоустойчивых Cr -Mo -V сталей// МиТОМ, 198, №8.-с.53-56.

18. Пискаленко В.В., Данилов В.И., Зуев Л.Б. и др. Деградация структуры и свойств теплостойких котельных сталей в процессе эксплуатации энергетического оборудования // Известие вузов. Черная металлургия.2002.№6.С.60-62.

19. Горлова С.Н., Пискаленко В.В., Громов В.Е. Выделение карбидов в стали 12Х1МФ при длительной эксплуатации // Известия вузов. Черная металлургия. 2001.№6.С.77.

20. Морозов В.П., Пискаленко В.В., Петрачков А.И. О стойкасти металла энергооборудования // Известия вузов. Черная металлургия. 2002.№6.С.49-50.

21. Пискаленко В.В., Петров В.И., Целлермаер В .Я. и др. Повреждаемость металла паропроводов и труб поверхностей нагрева котлов в процессе эксплуатации.//Известие вузов. Черная металлургия.2002. №12.С.31-33.

22. В.П. Гагауз, Н.А. Попова, Л.Н. Игнатенко и др. Структура и фазовый состав сварного шва стали 09Г2С //Известия вузов. Физика.2002.№З.С.ЗЗ-41.

23. В.П. Гагауз, Н.А. Попова, Игнатенко и др. Фрактография поверхности разрушения сварного шва кожуха доменной печи // Сталь. 2002.№5С.12-15.

24. В.П. Гагауз, В.И. Данилов, В.Е. Громов и др. Влияние длительной эксплуатации на свойства сварных соединений кожухов доменных печей // Сварочное производство. 2002.№11С.29-31.

25. В.П. Гагауз, Данилов В.И., Целлермаер В.Я. и др. Изменение механических свойств сварных соединений кожухов доменных печей при эксплуатации // Известия вузов. Черная металлургия. 2002№11 С.57-59.

26. Одесский П.Д. О деградации свойств сталей для металлических конструкций // Зав. лаборатория. 2003.Том69. № 10. С.41-49.

27. Абагян А.А., Бакиров М.Б., Камышников О.Г. и др. Опыт продления срока службы энергоблоков с РУ ВВЭР-440 первого поколения // Зав. лаборатория. 2003. Том.69. №10. С.49-56.

28. Платонов П.А., Штромбах Я.И., Амаев А.Д. и др. Исследование радиационного повреждения корпусов реакторов прототипов ВВЭР и судовых ЯЭУ, выведенных из эксплуатации. // Зав. лаборатория. 2003. Том 69. № 10. С.57-60.

29. Сосновский Л.А., Махутов Н.А., Бордовский A.M. и др. Статистическая оценка деградации свойств материала нефтепровода. // Зав.лаборатория. 2003. Том 69. №11. С.40-49.

30. Байков В.М., Бутушин С.В., Городецкий В.Н. и др. Исследование деградации механических характеристик конструкционного сплава Д16АТ в результате воздействия эксплуатационной наработки. // Зав.лаборатория. 2003. Том 69. № 11. С.50-54.

31. Одесский П.Д., Ведяков И.И., Горпинченко В.М. Предотвращение хрупких разрушений металлических строительных конструкций.- М.: Интермет Инжиниринг, 1998.- 220 с.

32. Бабич В.К., Гуль Ю.П., Долженков И.Е. Деформационное старение стали.-М.: Металлургия, 1972.- 320 с.

33. Потак Я.М. Высокопрочные стали.- М.: Металлургия, 1972.- 219 с.

34. Михайлов В.Е., Лепов В.В., Алымов В.Т., Ларионов В.П. Замедленное разрушение металлоконструкций.- Новосибирск.: Изд. СО РАН, научно-издательский центр ОИГГМ, 1997.- 224 с.

35. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А., Голованенко С.А. Сталь для магистральных трубопроводов.- М.: Металлургия, 1989.- 288с.

36. Акользин П.А. Коррозия и защита металла теплоэнергетического оборудование.-М.: Энергоиздат, 1982.- 301 с.

37. Акользин А.П., Жуков А.П. Кислородная коррозия оборудования химических производств.- М.: Химия, 1985.- 240 с.

38. Stress Corrosion Cracking in Pipelines. Proceedings of a CBMM International Seminar.- Rio de Janeiro , Brazil, 2002.- 248p.

39. Ahlstrand R., Valo V. Finnish Contribution to Trepan Testing of Novovoronesh I Reactor Pressure Vessel / 4-th International Conference on "Material Science Problems in NPP Equipment Production and Operation". St.-Petersburg, Russia, June 16-23,1996.

40. Douglas G.F. Oldest in U.S. Journal of the American Concrete Institute. 1974. № 1.P.108.

41. Гузеев E.A. Механика разрушения в оценке долговечности бетона. // Бетон и железобетон. 1997, № 5, с. 36-37.

42. Броек Д. Основы механики разрушения.- М.: Высшая школа, 1980, 386 с.

43. Шлаен А.Г., Паркевич А.Г., Алексеев С.Н. Особенности коррозионного воздействия глинистых грунтов на стальную арматуру железобетонных труб. // Бетон и железобетон. 1992. № 7. С.27-28.

44. Бадатян С.А. Общие тенденции производства и применения обычной и напрягаемой арматуры. // Бетон и железобетон,- 1997. № 1. С.2-5.

45. Шлаен А.Г. Определение агрессивной активности грунтов по отношению к арматуре в бетоне. // Гидротехника и мелиорация.- 1986. № 11. С.28-30.

46. Москвин В.М., Иванов Ф.Я., Алексеев С.Н., Гузеев Е.А. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. М. Стройиздат. 1980. 536 с.

47. Васильев А.И., Бейвель А.С., Подвальный A.M. О выборе толщины защитного слоя бетона мостовых конструкций. // Бетон и железобетон. 1998. № 5. С.25-27.

48. СНиП 3.04.03-85. "Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии". // Госстрой России. М.: ФГУП ЦПП, 2004,- 28 с.

49. Кравченко Т.Г. Электрохимическая защита бетона. // Бетон и железобетон. 1992. № 5. С.27-28.

50. Кравченко Т.Г., Хромилин Е.И. Катодная защита железобетонных конструкций с высокопрочной арматурой .- Разработка мер защиты металлов от коррозии : сб.секцион. докладов III Междунар. Конф. По проблеме СЭВ.-Варшава, 1980.- Вып.5, с.243-246.

51. Подвальный A.M., Каприелов С.С. "Особенности долговечности бетона и железобетона транспортных сооружений. // Транспортное строительство.- 1996. №10,. С.15-17.

52. Алексеев С.Н. Коррозия и защита арматуры в бетоне,- М.: 1962. 187 с.

53. Журков С.Н., Норзуллаев Б.Н. Временная зависимость прочности твердых тел. //ЖТФ. 1953. Т.ЗЗ. Вып.10. С.1677-1689.

54. Балдин В.А., Борисов Е.Н., Потоков В.Н. // Проблемы прочности. 1973. № 5. С. 12-17.

55. Одесский П.Д., Ведянов И.М. Малоуглеродистые стали для металлических конструкций. М.: Интернет Инжиниринг. 1999. 224 с.

56. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры /ЦНИИ промзданий Госстроя СССР, НИИЖ5 Госстроя СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989- 192 с.

57. Леванов Н.М., Суворкин Г.Д. Железобетонные конструкции. М.: Высшая школа. 1965.-270 с.

58. Юрьев А.Б, Недорезов В.А., Клепиков А.Г. и др. Разработка технологии упрочнения стержневой арматуры диаметром 32-40 мм на класс А500С // Сталь. 2002. - № 2. - С.68-69

59. Юрьев А.Б., Сарычев В.Д., Чинокалов В.Я. и др. Прерывистое охлаждение арматуры большого диаметра в потоке стана 450 // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 2002. - №2. - С. 44-46

60. Иванов Ю.Ф., Юрьев А.Б., Коваленко В.В. и др. Структурные и фазовые превращения при термоупрочнении стали методом прерванной закалки // Известия РАН. Сер. Физ.-2003.-Т. 67, № 10.-С. 1402-1408

61. Юрьев А.Б., Громов В.Е., Лебошкин Б.М. и др. Эволюция структуры и свойств при термомеханическом упрочнении арматуры большого диаметра -Новосибирск: Наука, 2003.- 347 с

62. Оптимальные режимы упрочнения арматуры класса А500С после прокатки с повышенной скоростью / В.Я. Чинокалов, А.Б. Юрьев, О.Ю. Ефимов и др. // Сталь. 2003. - № 1. - С. 94-96

63. Формирование градиентных структур при прерывистом упрочнении арматуры большого диаметра / А.Б. Юрьев, В.Е. Громов, В.Я. Чинокалов и др. // Материаловедение. 2003. - № 10. - С.26-32

64. Фазовая траектория структурообразования при термоупрочнении стали методом прерванной закалки / Ю.Ф. Иванов, А.Б. Юрьев, А.Б. Плевков и др. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2003. - № 6. - С. 76-81

65. Термическое упрочнение арматурного проката в условиях сортопрокатных станов ОАО "ЗСМК" / А.Б. Юрьев, О.Ю. Ефимов, В.Я. Чинокалов и др. // Перспективные промышленные технологии и материалы. Научные труды СИБГИУ, Новосибирск: Наука, 2004, С. 393-402

66. Технология производства высокопрочной стержневой арматуры малых диаметров / А.Б. Юрьев, В.Я. Чинокалов, М.В. Зезиков и др. // Сталь. 2004. -№5.-С. 88-89

67. Структурно-фазовое состояние термоупрочненной арматуры большогодиаметра / А.Б. Юрьев, Ю.Ф. Иванов, В.Е. Громов и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 2004. - № 6. - С. 34-37

68. Особенности и закономерности термоупрочнения арматурной стали марки СтЗпс методом прерванной закалки / А.Б. Юрьев, Ю.Ф. Иванов, М.М. Морозов и др. // Материаловедение. 2005. - № 10., - С. 38-45

69. Отработка технологии термического упрочнения арматуры диаметром 20 мм на класс Ат800 / А.Б. Юрьев, В.Я. Чинокалов, М.В. Зезиков и др // Сталь. -2005. № 7. - С.100-101

70. Влияние газонасыщенности на структуру и свойства арматурного проката из непрерывнолитой заготовки / В.Я. Чинокалов, И.А. Михаленко, А.Б. Юрьев и др.//Сталь.-2005.-№ 12.-С. 71-74

71. Лившиц Б.Г. Металлография. М.: Металлургия, 1990. - 236 с.

72. Фрактография и атлас фрактограмм/ Справ, изд. Пер. с англ./ Под ред. Дж. Феллоуза. М. - Металлургия, 1982. - 490 с.

73. Энгеле Л., Клингеле Г. Растровая электронная микроскопия. Разрушение: Справочное изд. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1986. - 232 с.

74. Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. -М.: Металлургия, 1973.- 584 с.

75. Эндрюс К., Дайсон Д., Киоун С. Электронограммы и их интерпретация. -М.: Мир, 1971.-256 с.

76. Конева Н.А., Козлов Э.В. Природа субструктурного упрочнения // Изв. ВУЗов. Физика. 1982. - N8. - С.3-14.

77. Конева Н.А., Лычагин Д.В., Жуковский С.П. и др. Эволюция дислокационной структуры и стадии пластического течения -поликристаллического железо-никелевого сплава // ФММ. 1985. - Т.60, N1. -С.171-179.

78. Глаголев А.А. Геометрические методы количественного анализа агрегатов под микроскопом. Львов: Госгеолитиздат, 1941. - 264с.

79. Екобори Т. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел. М.: Металлургия, 1971. - 264.

80. Охрупчивание конструкционных сталей и сплавов: Пер. с англ. / Под ред. K.JI. Брайента, С.К. Бенерджи. М.: Металлургия, 1988. - 552 с.

81. Гудков А.А. Трещинностойкость стали. М.: Металлургия, 1989. - 367 с.

82. Микрюков В.Р., Юрьев А.Б., Семин А.П. и др. Охрупчивание и механизмы разрушения арматуры с разными сроками длительной эксплуатации // Известия вузов. Черная металлургия. 2006. - №8. - С. 60-62.

83. Микрюков В.Р., Юрьев А.Б., Иванов Ю.Ф. и др. Структурные и масштабные уровни эволюции состояния арматуры в процессе длительной эксплуатации // Физическая мезомеханика. 2006. - Т.9, №4. - С. 107-112.

84. Юрьев А.Б., Микрюков В.Р., Иванов Ю.Ф. и др. Сравнительный анализ образования оксидной фазы при эксплуатации горячекатаной и термоупрочненной арматуры // Известие вузов. Черная металлургия. 2006. -№10.-С.

85. Микрюков В.Р., Юрьев А.Б., Иванов Ю.Ф. Эволюция структурно-фазовых состояний арматуры в процессе эксплуатации // Известия вузов. Черная металлургия. 2006. - №12. - С.

86. Конева Н.А., Козлов Э.В. Физика субструктурного упрочнения// Вестник ТГАСУ. -1999. -№1. -С.21-35.

87. Хирш П., Хови А., Николсон Р. и др. Электронная микроскопия тонких кристаллов. М.: Мир, 1968. - 574с.

88. Громов В.Е., Козлов Э.В., Базайкин В.И. и др. Физика и механика волочения и объемной штамповки. -М.: Недра, 1997. -293 с.

89. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. -М.: Металлургия, 1986.- 224 с.

90. Трефилов В.И., Моисеев В.Ф., Печковский Э.П. и др. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических материалов. Киев: Наукова думка, 1987.-248 с.

91. Конева Н.А., Соснин О.В., Теплякова Л. А. и др. Эволюция дислокационных субструктур при усталости. Новокузнецк: СибГИУ, 2001. -105 с.

92. Гриднев В.Н., Гаврилюк В.Г., Мешков Ю.Я. Прочность и пластичность холоднодеформированной стали. Киев: Наукова думка, 1974. - 232 с.

93. Тушинский Л.И., Батаев А.А., Тихомирова Л.Б. Структура перлита и конструктивная прочность стали. Новосибирск: ВО Наука. Сибирская издательская фирма, 1993. - 280 с.

94. Курдюмов В.Г., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. -М.: Наука,-1977.-236 с.

95. Микрюков В.Р., Иванов Ю.Ф., Семин А.П. и др. Structure and hot rolled reinforcement rods properties evolution in the process of long service life // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2005. - №4. -С. 63-69.

96. Mikryukov V.R., Ivanov Yu.F., Syomin A.P. et al. Structure and hot rolled reinforcement rods properties evolution in the process of long service life // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2005. - Т.2. -№4.-С. 63-68.

97. Микрюков В.Р., Семин А.П., Иванов Ю.Ф. и др. Деградация структуры и свойств строительной арматуры в процессе эксплуатации // Вестник РАЕН. Отделение металлургии. 2005. - вып. 15. - С. 84-86.

98. Mikryukov V.R., Syomin А.Р., Konovalov S.V. et al. Structure and hot-rolled reinforcement rods properties evolution in the process of long service life // Materials science and engineering. 2006. - A 430. - pp. 125-131.

99. Микрюков В.Р., Юрьев А.Б., Иванов Ю.Ф. и др. Исследование причин разрушения арматуры с различным сроком эксплуатации // Деформация и разрушение материалов. 2006. - №7. - С.44-47.

100. Владимиров В.И. Физическая теория прочности и пластичности. Точечные дефекты. Упрочнение и возврат. Л.: ЛПИ, 1975.- 120 с.

101. Штремель М.А. Прочность сплавов. Часть I. Дефекты решетки. М.: МИСИС, 1999.-384 с.

102. Козлов Э.В., Плевков А.В., Юрьев А.Б., Громов В.Е. Кривые течения, механизмы упрочнения и размерный эффект малоуглеродистых низколегированных сталей с квазикомпозитной структурой // Известия ВУЗов. Физика. 2002. - Т.45, №3. - С.49-60.

103. Иванов Ю.Ф., Юрьев А.Б., Морозов М.М., Громов В.Е. Многоуровневая градиентная структура в стержне низкоуглеродистой стали малого диаметра, термоупрочненной с горячего проката// Физическая мезомеханика. 2005. -Т.8. -№2.-С.61-68.

104. Юрьев А.Б., Иванов Ю.Ф., Морозов М.М., Громов В.Е., Козлов Э.В. Сравнительный структурно-фазовый анализ термоупрочненной арматуры // Деформация и разрушение материалов. 2005. - №3. - С.43-47.

105. Физико-химические свойства окислов. Справочник. Под ред. Г.В. Самсонова. М.: Металлургия, 1978. - 472 с.

106. Коррозия. Справ, изд. Под ред. Л.Л. Шрайера. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1981. - 632 с.

107. Василенко И.И., Мелехов Р.К. Коррозионное растрескивание сталей. -Киев: Наукова думка, 1977. 265 с.