ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механизм коррозионного растрескивания стали в сероводородсодержащих средах, влияние химического состава и структуры из "Структура коррозия металлов и сплавов " Сероводородное растрескивание стали имеет несколько проявлений [2.3, 2.4] и определяется рядом внешних и внутренних факторов. [c.140] Реакция (2.2) с участием углекислого газа протекает на поверхности металла подобно реакции (2.1) с образованием продуктов коррозии и выделением водорода. [c.141] Разница в воздействии реакций (2.1) и (2.2) на сульфидное коррозионное растрескивание стали обусловливается природой образующихся анионов — SH и СО соответственно, обладающих разной адсорбционной способностью [2.61. [c.141] Атомарный водород в силу высокой подвижности (коэффициент диффузии н = 10 м с) диффундирует в объеме стали, накапливаясь в местах сосредоточения внутренних напряжений и несовершенств кристаллической решетки. Дефекты металла в виде пор являются своеобразными ловушками для атомарного водорода в них происходит его молизация, идущая с образованием плоскостного давления до 400 МПа [2.7]. [c.141] С ростом парциальных давлений H S и Oj во влажном газе непрерывно снижается pH раствора, что в конечном счете приводит к уменьшению сопротивления стали сульфидному коррозионному растрескиванию 12.9]. При pH 3 стойкость стали минимальная (рис. 2.5). Стойкость стали к сульфидному растрескиванию зависит также от температуры среды как видно из рис. 2.6, минимальное время до разрушения наблюдается при комнатной температуре [2.10]. Повышение или снижение температуры вызывает быстрый рост стойкости против СР. С увеличением времени выдержки в сероводородсодержащей среде и величины приложенных растягивающих напряжений (рис. 2,7) непрерывно возрастает количество накопленного сталью диффузионно-подвижного водорода [2.11]. [c.142] Химический состав, структура, термообработка также оказывают существенное влияние на сопротивление стали сероводородному коррозионному растрескиванию. Следует отметить одну существенную особенность водородного охрупчивания стали (ВО), заключающуюся в том, что оно является составной частью хрупкого разрушения. [c.143] Увеличение содержания углерода снижает сопротивление СР (рис. 2.8). В аналогичных сталях, термически обработанных на равную прочность, с увеличением содержания углерода от 0,04 до 0,45 % также наблюдалось снижение предела длительной коррозионной прочности от 600 до 350 МПа [2.121. [c.143] Легирующие элементы, образующие твердый раствор. Кремний, марганец, кобальт, алюминий в основном снижают сопротивление улучшаемой конструкционной стали хрупкому и вязкому разрушению (рис. 2.9) 0,1 % этих элементов повышает критическую температуру вязко-хрупкого перехода Гбо в среднем на 5 °С и снижает работу развития вязкой трещины КСТ на 7 Дж/см (табл. 2.1). Исключение составляет никель, О, I % которого снижает Гбо на 4—10 °С. Аналогично влияют указанные элементы на сопротивление стали водородному охрупчиванию — марганец, алюминий, кремний, кобальт снижают время до разрушения Тр и повышают потерю пластичности при наводороживании (рис. 2.9, в, г). Интенсивность воздействия этих элементов (на 0,1 %) составляет в среднем 10 ч (тр) и +4 % (/ i,). [c.144] Никель (до 1 %) повышает сопротивление стали водородному охрупчиванию, 0,1 % Ni увеличивает tu на 6,5 ч и снижает на 7 % (см. табл. 2.1). [c.144] Допустимое содержание кремния и марганца может быть несколько повышенным к обычно принятому и составлять 0,4— 0,7 % Si и до 1,2 % Мп (см. табл. 2.1). Кремний при таких содержаниях в стали обеспечивает более полное раскисление, повышение прокаливаемости и устойчивости против отпуска, некоторое снижение критической температуры хрупкости, при этом потеря в стойкости Тр составляет 5 ч, повышается на 15 % (см. рис. 2.9). [c.144] Марганец при повышении содержания в стали от 0,6 до 1,2 % в 1,5—2 раза увеличивает прокаливаемость, при этом Tjo повышается незначительно — на 30 °С, а Тр снижается на 90 ч. [c.144] Никель более 1 % также снижает сопротивление водородному охрупчиванию, каждая 0,1 % Ni повышает на 1,3 %, что обусловлено повышением окклюзионной способности стали (от 2,6 до 5 см /100 г). В связи с этим допустимое содержание никеля в водородостойких сталях ограничено 1 %. [c.146] Способствуя ослаблению границ зерен, указанные элементы (особенно фосфор) наиболее интенсивно снижают сопротивление стали водородному охрупчиванию, в связи с чем их содержание в водородостойких улучшаемых сталях должно быть минимальным ( 0,015 % Р 0,01 % Sb 0,01 % Sn). Вместе с тем сурьма и олово, образуя зернограничные пленочные слои, могут препятствовать проникновению водорода в сталь. [c.148] Влияние легирующих и примесных элементов на сопротивление водородному охрупчиванию низколегированных сталей типа 09Г2С с феррито-перлитной структурой в определенной мере аналогично таковому для улучшаемых конструкционных сталей со структурой сорбита. Отличие в основном состоит в интенсивности воздействия и оптимальном содержании элементов (табл. 2.2). [c.148] Аустенитные хромони1 елевые стали не разрушаются под воздействием влажного сероводорода, адсорбируя в 10 раз больше водорода, чем сталь с мартенситной структурой. Разрушение сталей со структурой, состоящей из 50 % аустенита и 50 % мартенсита, происходит по мартенситу [2.12]. [c.149] В небольших количествах (10—20 %) аустенит может содержаться В конструкционных сталях после закалки. При этом его влияние на стойкость стали к СР отрицательно [2.14] и связано с его распадом и превращением в мартенсит или бейнит. Для конструкционных сталей, имеющих в основном решетку сс-же-леза, стойкость к сероводородному растрескиванию зависит от типа структуры, получаемой после термической обработки. Наибольшей стойкостью Б сероводородной среде обладают стали со структурой отпущенного мартенсита (сорбит). Для закаленной и отпущенной на сорбит стали с 0,35 % С и стали, нормализованной и отпущенной (продукты отпуска бейнита), с 0,13 % С, имеющих одинаковую прочность (Ств = 1050 МПа), пороговое напряжение закаленной и отпущенной стали выше, чем нормализованной и отпущенной (345 и 275 МПа соответственно) [2.12]. Для стали типа 40ХМ после закалки в масле, кипящей воде, воздушной струе и последующего отпуска при различных температурах пороговое напряжение СР выше, если в результате закалки получена мартенситная структура (рис. 2.10). Феррито-перлитные стали обладают меньшей стойкостью к СР по сравнению с улучшаемыми сталями при одинаковом пределе текучести [2.12, 2.16]. [c.149] Уменьшение аустенитного зерна от 1 до 8 приводит к повышению стойкости к СР от 6 до 200 ч (рис. 2.11). [c.149] С повышением температуры и выдержки в процессе высокого отпуска закаленной стали структура сорбита разупрочняется, полигонизуется рис. 2.002), снимаются внутренние напряжения, карбиды укрупняются и приобретают сферическую форму рис. 2.003), в связи с этим отмечается одновременное повышение сопротивления хрупкому разрушению и водородному охрупчиванию— каждые 10 градусов отпуска снижают Т а на 7—10 °С, повышают КСТ на 5 Дж м и Тр на 20 ч (табл. 2.3, рис. 2.12). [c.151] Вернуться к основной статье