Давление - молекулярный водород
Cтраница 3
В процессе травления и гальванических обработок происходит адсорбция водорода а поверхности стали и диффузионное проникновение его IB глубь металла. В процессе диффузии часть 1водорода проникает в отдельные поры ( коллекторы), в которых происходит превращение его в молекулярное состояние; внутри этих пор давление молекулярного водорода резко повышается. Часть водорода имеется в твердом растворе, причем характер его пока не совсем ясен. Наиболее вероятно, что водород присутствует в твердой стали и способен диффундировать в виде протонов. [31]
Одна из распространенных теорий, выдвинутая в работах Цапфе, Феста и Ойена [92], объясняет это явление внутренним давлением молекулярного водорода в несовершенствах металла. Основываясь на исследованиях внутреннего трения технического железа, насыщенного водородом, и железа, содержащего С и N, авторы [92] считают, что анормальные пики на кривых для железа, насыщенного водородом, связаны с образованием большого количества новых дислокаций под давлением молекулярного водорода, возникающего в зародышах, микротрещинах и микропустотах. Это и создает хрупкость металла, которая, однако, исчезает с течением времени. [32]
При сварке остаточный водород может скапливаться в различных микропорах металла шва и ЗТВ. В процессе сварки вследствие его кратковременности и в первые минуты после сварки давление молекулярного водорода в микропорах, по-видимому, велико, и в этот период роль остаточного ( молекулярного) водорода в механизме охрупчивания мала. Однако после окончания сварки давление молекулярного водорода в микропорах металла шва и ЗТВ повышается. Величина давления зависит от концентрации диффузионного водорода, температуры, времени после сварки и др. Давление молизовавшегося водорода в микропорах усиливает действие силового фактора и, тем самым, способствует образованию холодных трещин. Этим объясняется и тот факт, что холодные трещины в металле шва и ЗТВ под действием водорода образуются после окончания сварки. [33]
При умеренном содержании молекулярного водорода, скопившегося в несплошностях, давление, вызываемое им, относительно небольшое и статического охрупчивания не происходит. Водород, диффундирующий к микродефектам, проникает в них и переходит в молекулярное состояние. В микродефектах вследствие этого возникает давление молекулярного водорода, вызывающее охрупчивание стали. [34]
Равновесный электродный потенциал может быть измерен относительно любого электрода сравнения, а в приведенном уравнении он должен быть выражен относительно нормального водородного электрода сравнения, так как стандартные электродные, потенциалы, которые приведены в таблицах, всегда даны относительно этого электрода. Стандартный потенциал представляет собой напряжение электрохимической системы, составленной из исследуемого ( металлического) электрода в растворе с активностью его ионов равной единице и нормального водородного электрода сравнения. Значение потенциала нормального водородного электрода сравнения ( при активности ионов гидроксония в растворе равной единице и давлении молекулярного водорода над раствором 1 013 - 105 Па) условно принято равным нулю независимо от температуры. Множитель 2 3RT / F при температуре 25 С ( 298 К) равен 0 059 В. [35]
Одним из путей расширения сырьевой базы моторных топлив является вовлечение в переработку бензинов термических процессов. Однако наличие непредельных углеводородов ( до 60 %), сернистых и азотистых соединений, невысокое октановое число не позволяет использовать крекинг-бензины в качестве компонента моторного топлива. Традиционно термические бензины добавляются к прямогонным фракциям, направляющимся на гидроочистку на А1 - Со-Мо - и Pt-катализаторах с подачей в систему под давлением молекулярного водорода при высоких температурах ( 350 - 400 С), что приводит к отложению кокса в теплообменной аппаратуре и быстрой дезактивации катализатора гетероатомными соединениями, а также продуктами полимеризации олефинов, присутствующих в бензинах термического происхождения. [36]
Рассмотрим еще одну гипотезу, выдвижению которой предшествовали многочисленные и обстоятельные исследования поведения водорода, главным образом в титановых сплавах. В этих работах, возглавляемых Б.А.Колачевым, постепенно было сделано предположение о том, что главным эффектом, определяющим свойства металла в присутствии растворенного водорода, является транспортировка атомов водорода движущимися дислокациями, в результате чего на границах зерен, межфазных границах и у других препятствий, где накапливаются дислокации, концентрация водорода становится достаточной для резкого ускорения разрушения металла по тем или иным механизмам. Таким образом, в этой гипотезе авторы главную роль отводят не статическому, а динамическому фактору, считая, что общим моментом во всех случаях водородной хрупкости является транспортировка водорода к препятствиям, а процесс облегченного раскрытия трещины в разных металлах и сплавах может быть вызван многими причинами: искажением под действием водорода кристаллической решетки металла, препятствующим диссипативному рассеянию энергии скопления дислокации за счет пластической деформации; образованием субмикроскопических выделений гидридов вследствие резкого увеличения концентрации водорода в области скопления дислокаций; снижением поверхностной энергии металла в результате выноса дислокациями водорода к микронесплошностям; повышением давления молекулярного водорода в несплошностях, приводящим совместно с концентраторами напряжений к преодолению сил сцепления в металле; снижением в участках повышенной концентрации водорода когезивной прочности металла. [37]
Вольперт указывает, что с течением времени происходит частичное ( 20 - 60 %) восстановление механических свойств электролитически покрытых сталей, связанное с самопроизвольным удалением водорода. По мнению автора, при комнатной температуре легче удаляется атомарный водород, растворенный в решетке железа. По всей вероятности, это связано с тем, что атомарный водород, обладая способностью свободно диффундировать через толщу металла, может быть достаточно легко удален, в то время как молекулярный водород может удаляться только при наличии трещин или дефектов в покрытии или в результате распада его на атомы. Если давление молекулярного водорода недостаточно велико, чтобы вызвать вспучивание покрытия, то водород довольно длительное время может находиться в металле. [38]
Приведенные данные укладываются в схему механизма роста объема, основанную на развитии водородных пор. Водород, образующийся при окислении алюминия водяным паром, проникает в глубь образцов и молизуется в дефектных участках. При повышенных температурах сопротивление пластической деформации алюминия уменьшается и под влиянием газового давления поры увеличиваются в размерах. Вследствие роста пор давление молекулярного водорода падает. Уменьшается оно и во время охлаждения образцов. В связи с этим появляется возможность для поступления в поры новой порции водорода, что в соответствии с данными работы [186] реализуется во время выдержки в кипящей воде. Следовательно, поры растут при повышенных температурах, а на низкотемпературной стадии цикла создаются условия, обеспечивающие поставку водорода в образец. В таком виде обсуждаемая схема развития пористости имеет много сходного с рассмотренным ранее растворно-осадительным механизмом роста объема графитизированных сплавов. Существенным различием их является то что при росте газовых пор материал образующейся фазы - газообразный водород - непрерывно поступает извне. [39]
В тех случаях, когда в результате наводороживания в кон-струкционную сталь продиффундировало менее 8 слР / lQQ г металла, последующий, сравнительно низкотемпературный нагрев полностью восстанавливает механические свойства. Поэтому эта водородная хрупкость часто называется обратимой. С таким видом хрупкости высокопрочных сталей приходится сталкиваться при всех реально протекающих гальванических процессах. Обратимая водородная хрупкость не связана с давлением молекулярного водорода в порах. [40]
Вскоре после этого были проведены первые исследования [151] гидрогенизации органических соединений в жидкой фазе под давлением молекулярного водорода. [41]
Водород, находящийся в стали, дополнительно способствует образованию трещин. В металле водород может содержаться в атомарном виде или как протон, легко диффундируя в железе не1 только при высоких температурах, но и при комнатной. Удаление водорода происходит через наружную поверхность шва, и в околошовной зоне он скапливается в порах, пустотах и локальных несовершенствах кристаллического строения металла. Часть водорода, поступающая в несплопшости, ассоциируется в молекулы и перестает быть диффузионно-подвижной. Это приводит к росту давления молекулярного водорода при образовании новых молекул. [42]
Водород, растворенный в металле, дополнительно способствует образованию трещин. В металле водород может содержаться в атомарном виде или как протон, легко диффундируя не только при высоких температурах, но и при комнатной. Удаление водорода происходит через наружную поверхность шва, и в околошовной зоне он скапливается в порах, пустотах и локальных несовершенствах кристаллического строения металла. Часть водорода, поступая в несплошности, ассоциируется в молекулы и перестает быть диффузионно-подвижной. Это приводит к росту давления молекулярного водорода при образовании новых молекул. Распределение водорода из шва с ферритно-перлитной структурой в основной металл происходит примерно с одинаковым коэффициентом диффузии. При сварке закаливающейся стали аустенитным швом закаленная зона основного металла задерживает проникновение водорода в основной металл и коэффициент диффузии водорода в стали мартенситной структуры меньше, чем ферритно-перлитной. Поэтому появление трещин в околошовной зоне в процессе сварки связано с закалкой и действием водорода, растворяющегося в металле шва. [43]
 |
Стандартные потенциалы некоторых электродов при 25 С. [44] |
Мы можем ( и всегда измеряем) только разность потенциалов. Вот почему и понадобилось какой-то потенциал условно принимать равным нулю. Таким потенциалом является нормальный потенциал водородного электрода. Для изготовления его используют способность платины растворять газообразный водород. Причем, нормальный потенциал водородного электрода будет равен нулю при условии, что давление молекулярного водорода на пластинке равно 1 атм и С I г-ион. [45]
Страницы: 1 2 3 4