Водородная усталость

Cтраница 3

Изучение водородной усталости позволяет сделать практические выводы в отношении методики исследований усталости металлов и расчета деталей, работающих в условиях катодной защиты при циклической нагрузке. При расчете на прочность указанных деталей необходимо учитывать эффект водородной усталости; при получении кривой водородной усталости в лабораторных условиях необходимо точно воспроизводить условия обмена электролита, которые были в натуре. [31]

Мы кратко обрисовали явления адсорбционной и водородной усталости. Коррозионная усталость, как мы уже говорили, обязательно сопровождается явлением адсорбционной усталости, тогда как водородная усталость сопровождает коррозионную усталость лишь при коррозии с водородной деполяризацией или при катодной защите. [32]

При более низких амплитудах напряжения, когда время до разрушения циклически нагруженного образца значительно, успевают проявиться не только наводороживание и адсорбционные факторы снижения выносливости, но и коррозионные ( анодные), что подтверждается появлением продуктов коррозии в трещинах усталости и окис-ленностью излома. При снижении циклических напряжений микропластические деформации менее интенсивны, поэтому даже в случае коррозии с водородной деполяризацией явление водородной усталости протекает слабее, зато усиливаются коррозионные ( анодные) явления, так как увеличивается время до разрушения. [33]

Особый эффект вызывает адсорбция водорода на катодных участках металла. Выше мы указывали ( V-1, 6), что водород может легко диффундировать в решетку металла, а при определенных условиях вызывать водородную усталость стали. [34]

Таким образом, коррозионно-усталостное разрушение во многих средах может происходить принципиально отличными путями в зависимости от величины амплитуды напряжений. При больших амплитудах напряжения в кислых средах или при некоторых видах защиты ( например, при катодной защите) решающим для прочности является возникновение водородной усталости стали. При меньших амплитудах напряжения, когда коррозионные процессы на анодных участках успевают развиться, а также в коррозионных средах в которых невозможно наводороживание, трещины усталости растут вследствие действия циклических и коррозионных напряжений, а также напряжений от адсорбционного расклинивания, в сумме больших предела циклической текучести. Если же сумма перечисленных напряжений меньше предела циклической текучести, трещины усталости развиваются под влиянием анодного процесса, разрушающего металл; в этом случае интенсификации процесса способствуют циклические напряжения, вызывающие снижение электродного потенциала в местах их концентрации, а также разрушающие окисную пленку, которая затрудняет коррозию. [35]

При одновременном воздействии водорода, проникающего в металл из водородсодержащей среды, и повторно-переменных циклических нагрузок сталь подвергается циклической водородной усталости. Циклическая водородная усталость ( как и статическая) имеет много общего с коррозионной усталостью при циклических нагрузках; оба эти вида усталости часто трудно различимы, иногда водородная усталость сопутствует коррозионной усталости. [36]

Под водородной усталостью понимается процесс усталостного разрушения в средах, разупрочняющее воздействие которых сводится в основном к водородному охрупчиванюо сталей. На-водороживание металла происходит в результате коррозионного процесса с водородной деполяризацией или же при катодной защите конструкции, когда на ее поверхности в результате интенсивного катодного Процесса восстанавливается водород. На практике водородная усталость проявляется при катодной защите различных сооружений и конструкций, при использовании деталей, подвергнутых ранее наводороживающей обработке ( кислотная очистка травлением, нанесение гальванических покрытий), при эксплуатации емкостей в газообразных средах, содержащих водород. [37]

При одновременном длительном действии на сталь статических или циклических напряжений и коррозионно-активных сред ее выносливость значительно уменьшается. Как показали наши исследования, это явление сложное, включающее в себя явление адсорбционной и водородной усталости. [38]

Как было показано ( HI-2), в зависимости от характера действующего напряжения на сталь, находящуюся в коррозионной среде, наблюдается явление статической или циклической коррозионной усталости. Далее, мы неоднократно обращали внимание на влияние величины напряжения, например на стр. При высоких напряжениях основное значение приобретают катодные процессы, приводящие к быстрому разрушению из-за появления водородной усталости, при низких напряжениях - анодные процессы, приводящие к медленному разрушению от избирательной коррозии. [39]

Из механических факторов больше на прочность влияют характер действующего напряжения, его величина и знак. При действии статических напряжений наблюдается явление коррозионного растрескивания, при действии циклических напряжений - явление коррозионной усталости. При высоких напряжениях основное значение прибретают катодные процессы, приводящие к быстрому разрушению вследствие появления водородной усталости, при низких напряжениях - анодные процессы, приводящие к медленному разрушению от избирательной коррозии. Особенно значительно на прочность металлов в коррозионных средах влияет знак напряжения. Если напряжения сжатия практически не оказывают влияния на прочность, то напряжения растяжения вызывают явления или коррозионного растрескивания, или коррозионной усталости. Это объясняется тем, что напряжения растяжения сильнее активируют физико-химические процессы, чем напряжения сжатия. Однако основное их отличие состоит в том, что напряжения растяжения вызывают развитие дефектов в металле и создают условия для взаимодействия среды со значительными объемами металла, тогда как напряжения сжатия препятствуют этому и даже залечивают существующие дефекты. Таким образом, влияние физико-химических факторов характеризуется зависимостью от механических факторов. Подробно этот вопрос был рассмотрен в § 2 и 3 данной главы. Для коррозионной среды степень влияния на усталостную прочность металла зависит главным образом от скорости коррозии и характера распространения ее по поверхности. [40]

В зависимости от свойств и термодинамического состояния системы деформируемый металл - среда снижение сопротивления усталостному разрушению металла может быть следствием проявления адсорбционного эффекта, электрохимического растворения анодных участков или охрупчивания металла вследствие наводороживания. Чаще указанные факторы действуют на металл комплексно и их трудно разделить. Однако, если превалирующее действие оказывает адсорбционный фактор, то процесс разрушения металла при одновременном действии на него циклических напряжений и рабочей среды принято называть адсорбционной усталостью, если снижение сопротивления усталости связано с наводоро-живанием металла - водородной усталостью, а если проявляется чисто электрохимический фактор - коррозионной усталостью. Обычно под коррозионной усталостью подразумевают процесс усталостного разрушения металла в присутствии коррозионной среды вообще. [41]

Водородная усталость стали при циклически изменяющихся напряжениях может наблюдаться в чистом виде при катодной защите стальных объектов, подверженных циклическим напряжениям в коррозионных средах. Катодная защита устраняет частично или полностью анодные процессы на защищенном объекте, т.е. коррозионное разъедание и растворение металла, но не устраняет, а наоборот усиливает такие катодные процессы, как выделение ионов водорода на металле. Последнее приводит к наводороживанию металла, что вызывает появление водородной хрупкости, характеризующейся снижением пластичности и сопротивления отрыву. Проявление водородной хрупкости при циклическом нагружении металла и является, в сущности говоря, водородной усталостью. [42]

Предложенная адсорбционно-электрохимическая теория коррозионной усталости дает истолкование ряду явлений, которые не могут быть объяснены с точки зрения существующей электрохимической теории коррозионной усталости. Согласно предложенной теории становится ясной невозможность восстановления усталостной прочности стали в коррозионных средах до ее значения в воздухе за счет катодной защиты от внешнего источника тока. Катодная поляризация, как это было показано выше ( см. фиг. Дальнейшее усиление катодной поляризации увеличивает наводороживание стали, и ее выносливость начинает резко снижаться под влиянием водородной усталости. [43]

Схема снижения выносливости. [44]

Процессы сдвигообразования создают на поверхности металла субмикрорельеф. Возникающие при этом ювенильные участки металла более анодны, чем окружающий металл. Ни них наиболее активно протекают коррозионные и адсорбционные процессы. Если в процессе коррозии возможно образование водорода, то он может легко диффундировать в металл и вызывать водородную усталость. [45]

Страницы: 1 2 3