Водородное охрупчивание
Cтраница 3
 |
Зависимость отношения УП / УИ ( скоростей роста трещин после я до катодной поляризации на 500 мВ от исходной скорости роста трещин ия при потенциале коррозии для стали 40Х. [31] |
К водородному охрупчиванию наиболее чувствительны высокопрочные низкопластнчные сплавы, для которых характерна высокая степень трехосности напряженного состояния и высокий градиент напряжений впереди вершины трещины, являющийся причиной проникновения водорода в зону предразрушения. L другой стороны, дефектная неравновесная структура таких сплавов является наиболее уязвимой с точки зрения водородного охруп-чивания. При переходе к более пластичным и менее прочным материалам снижается объемность напряженного состояния, его зона смещается дальше от вершины трещины, при этом падает градиент напряжений. Все это сказывается ва условиях переноса водорода в зону предразрушения и накопления там критической концентрации, необходимой для образования сепаратной микротрещины. [32]
При водородном охрупчивании в электролитах, примеси, ответственные за отпускную хрупкость, могут способствовать наводороживанию металла в вершине межзеренной трещины, меняя условия выделения атомарного водорода на поверхности. Последнее связано с тем, что указанные элементы образуют с атомами водорода более прочные химические связи, чем железо, поэтому атомарный водород дольше пребывает в адсорбированном на поверхности состоянии и, следовательно, растет вероятность его перехода в состояние адсорбированного в решетке. По мнению Смяловского, такие элементы ( промоторы наводоррживания) не только ускоряют абсорбцию водорода, но и повышают предельную концентрацию его в железе. [33]
При водородном охрупчивании высокопрочных сталей зарождение трещин начинается на включениях оксидов, силикатов и алюмосиликатов, но не на сульфидах. Это вызвано разными коэффициентами термического расширения включений и стали. Вблизи оксидных включений, коэффициент термического расширения которых меньше, чем у стали, при охлаждении образуются области с повышенными термическими напряжениями. Увеличение содержания водорода в этих областях приводит к растрескиванию. Коэффициент термического расширения сульфидов больше, чем у стали и, соответственно, при охлаждении возле сульфидов образуются микропустоты. В них скапливается диффузионный водород. В результате в окружающем его металле уменьшается содержание водорода, что повышает стойкость стали к растрескиванию. [34]
Испытания на водородное охрупчивание обычно проводят с целью исследования какого-либо одного из двух типов поведения. Поведение I типа связано с кратковременными или мгновенными процессами, когда проникновение водорода в металл посредством диффузии невелико или отсутствует. Такие процессы исследуют с помощью испытаний на растяжение или методами механики разрушения при высоком или низком давлении газа. Поведение II типа характерно для тех случаев, когда водород попадает в решетку металла, что может произойти, например, при длительной эксплуатации конструкции в водородсодержащей среде. Такие условия моделируются путем проведения испытаний на образцах, предварительно наводороженных до перенасыщения в газовой фазе или электролитически. Используемые методики могут включать растяжение, разрушение, выращивание усталостных трещин или рост трещин при постоянной нагрузке. [35]
Наводороживание вызывает водородное охрупчивание сталей, выражающееся в снижении их пластич. Этот эффект хорошо наблюдается на малопрочных сталях. Прочностные параметры при этом остаются практически неизменными. Напряжения растяжения и увеличение концентрации H2S стимулируют наводороживание и водородное охрупчивание. Последнее приводит к расслоению и сульфидному растрескиванию металла. [37]
Чтобы снизить водородное охрупчивание сталей, усилить адгезию оксидных и других покрытий к ним, уменьшить возможность появления прогаров, очищенную поверхность нередко облагораживают в растворе солей никеля. [38]
Если задержка водородного охрупчивания связана не с переносом водорода в зону предразрушения, а с его проникновением в металл сквозь барьерную окисную пленку, образовавшуюся в результате взаимодействия металла со средой, то кинетика коррозионного роста трещины будет определяться условиями их образования и разрушения. Это в первую очередь касается циклического нагружения, когда от уровня коэффициента интенсивности напряжений и частоты нагружения зависит плотность защитных пленок, препятствующих проникновению водорода в металл. [39]
Такой вид водородного охрупчивания наблюдается как в газовых водород содержащих средах ( например, в молекулярном водороде), так и в электролитах. Повышение концентрации адсорбированных на границах зерен примесей IV - VI групп при развитии отпускной хрупкости во-первых, снижает пороговый коэффициент интенсивности напряжений Кп, во-вторых, повышает скорость до-критических трещин v ( К), что вместе со снижением Af c ( см. гл. Ill) приводит к уменьшению долговечности тр. [40]
Для предотвращения водородного охрупчивания соблюдать меры предосторожности, оговоренные в разд. [41]
В результате водородного охрупчивания происходит снижение пластических свойств не только перлитных, но и высоколегированных аустенитных сталей. Аустенитная сталь с мелким зерном лучше сопротивляется водородному охрупчиванию, чем крупнозернистая. [42]
Увеличение вероятности водородного охрупчивания связывают как с интенсификацией первичной коррозии, так и с блокированием отвода водорода от реакционной поверхности лабиринтом плотных слоев магнетита либо пористых отложений. Согласно [15] для возбуждения водородной атаки скорость первичной коррозии углеродистой стали в инкубационный период должна составлять примерно 0 024 мм в сутки. Однако поражение внутренней поверхности за этот период в сравнении с последствиями самого процесса водородного охрупчивания невелико. О влиянии качества котловой воды и фосфатной обработки на водородное охруп-чивание металла экранных труб единое мнение отсутствует. Так, согласно [66] фосфатнрование ослабляет опасность водородной коррозии, тогда как по данным [14] во избежание водородного охрупчивания рекомендуется в первую очередь не допускать контакта фосфатов с теп-лонапряженной парогенерирующей поверхностью. [43]
Особенности механизма водородного охрупчивания создают определенные сложности при выборе способов и параметров электрохимической защиты. Однозначно может быть рекомендована катодная защита. Однако для осуществления возможности ее применения должны быть строго обоснованы и соблюдены ( в условиях эксплуатации конструкций) параметры электрохимической защиты. Особую важность эта задача имеет при осуществлении защиты от коррозионно-механических разрушений высокопрочных сталей и сплавов. [44]
 |
Типичная кривая чувствительности к коррозионному растрескиванию, полученная по методу Брауна. [45] |
Страницы: 1 2 3 4