Водородная коррозионная усталост

Водородное охрупчивание 9 Водородная деполяризация 12, 53 Водородная коррозионная усталость 77 [c.173]

Коррозионно-механическое разрушение металлов происходит при одновременном воздействии коррозионной среды и механических напряжений. Основные виды коррозионно-механического разрушения металлов коррозионное растрескивание, коррозионная усталость, фреттинг-коррозия, коррозионная эрозия, кавитация, сульфидное растрескивание, водородное охрупчивание. [c.14]

Согласно адсорбционно-электрохимической теории, снижение выносливости под действием коррозионной среды состоит из снижения под действием адсорбционной, водородной и собственно коррозионной усталости (рис. 29). Влияние коррозионной среды существенно влияет на ряд факторов, определяющих усталостную прочность металлов. [c.82]

Коррозия с кислородной деполяризацией наблюдается при контакте стальных конструкций с водой, нейтральными растворами солей, а также в атмосфере. Коррозия с кислородной деполяризацией широко распространена и в определенной степени обусловливает процесс зарождения и развития трещин при коррозионной усталости и растрескивании. При подкислении среды, т. е. при снижении pH, процесс идет частично уже с водородной деполяризацией в достаточно кислых средах коррозия протекает практически полностью в условиях водородной деполяризации [c.33]

Процесс усталостного разрушения в средах принято делить на адсорбционную, водородную и собственно коррозионную усталость [18,71,72]. [c.49]

Более универсальна предложенная Г.В.Карпенко [25] адсорбционно-электрохимическая гипотеза коррозионной усталости, согласно которой первичным актом взаимодействия коррозионной среды с деформируемым металлом является адсорбция молекул среды, приводящая к термодинамически неизбежному изменению поверхностной энергии металла [26], а также возможное наводороживание катодных участков металла, вызывающее водородную усталость.В дальнейшем будет показано, чтб водород также интенсивно выделяется в устье развивающейся коррозионноусталостной трещины в нейтральной коррозионной среде, представляющей собой растворы солей, слабые растворы кислот или просто в воде за счет процесса гидролиза среды, ее подкисления от pH = 7 до pH = 3 и ниже [27 - 31]. [c.15]

В качестве жидких коррозионных сред при исследовании коррозионной усталости металлов наиболее часто применяют дистиллированную, водопроводную и морскую воду, а также водные растворы хлоридов натрия, магния и других солей, реже — растворов кислот. Доминирующее использование этих сред связано с их наиболее широким распространением в эксплуатационных условиях. По приближенным оценкам 90—95 % случаев коррозионно-усталостного разрушения металлических конструкций связано с воздействием именно этих жидких коррозионных сред. Они существенно различаются по химическому составу, величине водородного показателя pH, количеству растворенного кислорода и поэтому оказывают различное влияние на сопротивление коррозионно-усталостному разрушению. [c.105]

Ингибирование сероводородсодержащей среды приводит к повышению условного предела коррозионной выносливости сталей до 220—230 МПа. Обнаружено, что ингибиторы, эффективные при защите сталей от коррозии и водородного охрупчивания, менее эффективны при защите их от коррозионной усталости в этих средах. [c.113]

При плотности тока выше 10 А/м увеличивается скорость роста трещины и уменьшается число циклов до ее зарождения. Характер разрушения резко меняется количество элементов вязкого разрушения уменьшается, а межзеренного — возрастает. При 100 А/м разрушение носит межзеренный характер. Поверхности разрушения, возникающие в результате коррозионной усталости в отсутствие поляризации и водородного охрупчивания при катодной поляризации, подобны. Отличие заключается лишь в соотношении особенностей поверхности разрушения гребней отрыва на ней больше у образцов, насыщавшихся водородом. [c.196]

В ряде отраслей промышленности нефтегазодобывающей, нефтехимической, химической наряду с защитой стали и сплавов от коррозии актуальной является проблема защиты от коррозионной усталости, растрескивания, водородного охрупчивания. В этом случае необходим комплексный подход к выбору ингибиторов с применением соответствующих критериев. Применительно к конкретным условиям эксплуатации в качестве таких критериев используют наряду с приведенными выше следующие [1] [c.9]

Коррозионная усталость развивается в воде, растворах электролитов и других коррозионноактивных средах. Это явление связано с электрохимическими процессами, которым предшествует адсорбция ионов или молекул, что может вызвать адсорбционную усталость. Адсорбция водорода на катодных участках стали при коррозии с водородной деполяризацией вызывает явление водородной усталости, которая проявляется при условии, что концентрация водорода в металле при циклическом нагружении не падает ниже определенного минимального уровня, т. е. если десорбция водорода происходит медленнее, чем развитие усталостного процесса. Таки.м образом, в понятие коррозионной усталости входят также понятия адсорбционной и водородной усталости [14]. [c.254]

Поведение ПИНС в системе металл — ПИНС в растворителе— воздух связано прежде всего с растекаемостью их по металлу при нанесении, прониканием в микрозазоры и микротрещины, пропиткой продуктов коррозии и т. д. В СВОЮ очередь, эти явления непосредственно связаны со способностью ПИНС предотвращать многие виды коррозии (щелевую и контактную, коррозионные усталость и растрескивание, водородное охрупчивание, коррозию при трении, фреттинг-коррозию), а также стабилизовать уже начавшиеся очаги коррозии. [c.69]

Трение, коррозия при трении и абразивный износ, водородный и электрический износ, химическая и электрохимическая коррозия, коррозионная усталость [c.197]

В книге также рассматривается влияние на механические свойства как анодных, так и катодных процессов, возникающих при действии электрохимической коррозии. Приводятся новые данные о водородной хрупкости стали, вызванной коррозионной средой, и коррозионной усталости при длительном действии статического или циклического нагружения. [c.2]

Статическую усталость стали характеризует предел долговременной прочности или статической усталости (agj, кГ/мм ), равный напряжению, которое выдерживает данный материал при длительном нагружении статическими силами определенное, наперед заданное время. Длительное нагружение статическими силами в рабочих средах может вызвать коррозионное растрескивание или водородную статическую усталость при соответствующем действии коррозионной рабочей среды или среды вызывающей наводороживание стали. [c.44]

При одновременном длительном действии на сталь статических или циклических напряжений и коррозионно-активных сред ее выносливость значительно уменьшается. Это явление получило название коррозионной усталости стали. Как показали наши исследования, это явление сложное, включающее в себя явление адсорбционной и водородной усталости. [c.46]

При коррозионной усталости разрушение (появление трещин усталости) может происходить или на анодных, или на катодных участках стали. На анодных участках образование трещин усталости происходит в случае коррозионного поражения (анодного растворения) металла, при котором образуются концентраторы напряжения. На катодных участках разрушение начинается при коррозии с водородной деполяризацией, когда происходит наводороживание этих мест в стали и их охрупчивание (появление водородной хрупкости). Как показали наши исследования [56] в кислых коррозионных средах, разрушение по катодным участкам наблюдается при высоких амплитудах циклического напряжения. [c.58]

Как видно из диаграммы, во всех случаях катодной защиты наблюдается снижение кривых усталости со временем, т. е. при водородной усталости, так же как и при коррозионной усталости металла, нет истинного предела выносливости напряжения, при котором с увеличением времени или числа нагружений не наблюдалось бы разрушение. Таким образом, при водородной усталости существует лишь условный предел выносливости, равный циклическому напряжению, при котором не разрушается металл. при заданных числе циклов нагружений или времени. [c.61]

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. [c.62]

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. 21), сначала снижает отрицательное влияние анодных процессов, но, прекратив их полностью, все же не восстанавливает усталостной прочности стали до ее значения в воздухе, что объясняется проявлением адсорбционной и водородной усталости. Дальнейшее усиление катодной поляризации увеличивает наводороживание стали, и ее выносливость начинает резко снижаться под влиянием водородной усталости. [c.175]

На практике коррозионная усталость возникает при многих обстоятельствах. Например, пароперегреватели склонны к разрушению на участках металла, несмачиваемых из-за барьера пара между стенками котла и водой в трубках. Температура стенки повышается до тех пор, пока не разрушится пленка пара и не станет возможным контакт между охлаждающей водой и трубкой. Пульсации температуры стенки вызовут условия усталостной нагрузки. При таких же условиях могут возникнуть каустическая хрупкость и водородное растрескивание. [c.195]

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. [c.157]

При воздействии агрессивной среды на циклически деформируемую сталь снижение усталостной прочности может явиться следствием трех причин адсорбционного воздействия среды, анодного и катодного процессов [425]. При работе детали в кислой среде, вызывающей коррозию с водородной деполяризацией, доминирует катодный процесс, приводящий к абсорбции водорода сталью и возникновению водородной усталости. При работе детали в растворе электролита с pH 7 в отсутствии катодной поляризации от внешнего источника тока превалирует анодный процесс, приводящий к проявлению коррозионной усталости. [c.157]

На практике катодную защиту можно применять для предупреждения коррозии таких металлических материалов, как сталь, медь, свинец и латунь, в любой почве и почти всех водных средах. Можно предотвратить также питтинговую коррозию пассивных металлов, например нержавеющей стали и алюминия. Катодную защиту эффективно применяют для борьбы с коррозионным растрескиванием под напряжением (например, латуней, мягких и нержавеющих сталей, магния, алюминия), с коррозионной усталостью большинства металлов (но не просто усталостью), межкристаллитной коррозией (например, дуралюмина, нержавеющей стали 18-8) или обесцинкованием латуней. С ее помощью можно предупредить КРН высоконагруженных стрей, но не водородное растрескивание. Коррозия выше ватерлинии (например, водяных баков) катодной защитой не предотвращается, так как пропускаемый ток протекает только через поверхность металла, контактирующую с электролитом. Защитной плотности нельзя также достигнуть на электрически экранированных поверхностях, например на внутренней поверхности трубок водяных конденсаторов (если в трубки не введены вспомогательные аноды), даже если сам корпус конденсатора достаточно защищен. [c.215]

В присутствии ингибиторов улучшаются физико-механические свойства металлов, уменьшается количество шлама, загрязняющего поверхность, наблюдается уменьшение ее шероховатости и выравнивание микрорельефа, резко снижается новодороживание металла. В результате этого уменьшается количество брака и непроизводительный расход металла и энергии при последующих процессах обработки металла — холодной прокатке, нанесения гальванических лакокрасочных покрытий, при горячем цинковании и т. д. [52 109 127]. Появляется возможность снятия окалины со сталей (например, электротехнические стали ЭО, 300, ЭО, 400), для которых процесс кислотного травления без ингибитора совершенно неприемлем из-за неравномерного растворения поверхности металла [131]. Существенно снижается водородная хрупкость и повышается сопротивление металлов коррозионной усталости [24 39 52 58]. [c.82]

Электрохимическая защита. Защита наложением катодного тока от внешнего источника или с помощью протекторов чрезвычайно эффективно при коррозионной усталости. При этом коррозионно-усталостная прочность металлов может не только полностью восстанавливаться до усталостной прочности в воздухе, но и стать несколько выше, так как будет ликвидировано также влияние атмосферной коррозии на усталостную прочность [37 ]. Такая степень защиты наблюдается как для материалов, не чувствительных к водородной усталости, так и при определенных потенциалах для остальных сплавов. При сопутствующих электрохимической защите процессах, снижающих уста-лостую прочность, возможна как полная защита, так и частичек [c.84]

В последние десятилетия, когда проблема коррозионно-механической стойкости материалов стала достаточно острой, появилась необходимость исследования механохимических аспектов зарождения и развития трещин коррозии под напряжением. Было предложено несколько теорий, скорее гипотез, для объяснения механизма коррозионного растрескшания и коррозионной усталости. Наибольший интерес из них представляют следующие адсорбционного понижения прочности, водородного охрупчивания и электрохимическая. [c.56]

Однако даже априорный анализ скачкообразного механизма развития трещин приводит к мысли, что и на данном этапе первопричиной разупрочняющего воздействия среды является корро-зионнь1Й процесс Действительно, водородное охрупчивание и коррозионное подрастание трещины взаимосвязаны, тйк как анодный процесс (локальная коррозия) и катодный процесс (восстановление водорода) — это сопряженные реакции. Без анодного процесса окисления металла восст1аиовление водорода на металле невозможно, так как при этом поставляются электроны, необходимые для восстановления водорода. Кроме того, гидролиз в трещине продуктов коррозии обусловливает под-кисление среды, т. е. появление ионов водорода, которые, пройдя стадию восстановления на поверхности металла, абсорбируются металлом. Если трещины коррозионного растрескивания определенную часть своего пути развиваются скачкообразно, то для коррозионной усталости превалирует скачкообразный механизм развития треищн. [c.71]

В общем случае большинство механических свойств стали можно улучшить, удаляя остаточные примеси или регулирзш их содержание. Это, по-видимому, справедливо и в отношении охрупчивания при воздействии окружающей среды. Например, вакуумный переплав повышал стойкость мартенситной стали 410 к водородному растрескиванию [7] и увеличивал долговечность 30%-ной хромистой стали при коррозионной усталости в условиях статического нагружения. Особенно вредными примесями являются сера и фосфор [9, 10], что может иметь отношение к тесной связи между водородным охрупчиванием и хрупкостью, вызванной отпуском [11, 12]. [c.53]

Хотя теоретические основы электрохимической защиты разработаны довольно хорошо и она успешно выдержала проверку временем, в последние годы в связи с применением высокопрочных сталей, обладающих повышенной чувствительностью к водородному охрупчиванию, возникла необходимость пересмотра некоторых параметров катодной защиты с целью исключения наводороживания металлов. Представляет также интерес использование анодной защиты от коррозионной усталости пассивирующихся металлов. [c.4]

В зависимости от свойств и термодинамического состояния системы деформируемый металл — среда снижение сопротивления усталостному разрушению металла может быть следствием проявленйя 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, еспм снижение сопротивления усталости связано с наводоро-живанием металла — водородной усталостью, а если проявляется чисто электрохимический фактор — коррозионной усталостью. Обычно под коррозионной /сталостью подразумевают процесс усталостного разрушения металла в присутствии коррозионной среды вообще. [c.15]

Особую группу образуют коррозионномеханические разрушения, в которую входят коррозионное растрескивание, коррозионная усталость, фреттинг-коррозия, водородное охрупчивание, эрозионная коррозия, кавитационная коррозия. [c.160]

Коррозионные процессы классифицируются по-разному. В частности, удобно выделить следующие типы коррозии непосредственное химическое воздействие, электрохимическую коррозию, щелевую коррозию, межкристаллитную коррозию, избирательное выщелачивание, эрозионную коррозию, кавитационную коррозию, водородное повреждение, биологическую коррозию и коррозионное растрескивание под напряжением [19, стр. 281, [20, стр. 851. В зависимости от условий окружающей среды, нагружения и функционального назначения детали любой из видов коррозии может явиться причиной преждевременного разрушения. Особую опасность представляют явления, приводящие к разрушениям вследствие коррозионного износа, коррозионной усталости, фреттинг-износа, фреттннг-усталости и хрупкого разрушения в условиях коррозии. [c.592]

Коррозионная усталость, коррозия под напряжением, водородное охрупчивание и т. д. могут вызвать повреждения в металле и привести конструкцию к хрупкому разрушению. Сочетание низких температур и радиоактивного облучения, имеющее место в условиях пузьфьковых камер и физических установок, из-за изменения механических свойств материалов также может создать проблему совместимости. [c.624]

Environmental ra king — Трещинообразо-вание под действием окружающей среды. Хрупкое разрушение обычно пластичного материала, обусловленное коррозионным действием окружающей среды. Трещинообразование под действием окружающей среды — общий термин, который включает коррозионную усталость, высокотемпературное наводораживание, водородное вспучивание на поверхности, водородную хрупкость, жидкометаллическую хрупкость, твердое металлическое охрупчивание, трещинообразование от коррозии под напряжением и сульфидное трещинообразование под напряжением. [c.951]

Это снижение предела выносливости при оптимальных условиях катодной защиты объясняется явлениями водородной и адсорбционной усталости при циклически меняющихся напряжениях. При значениях плотности тока, меньших оптимальных, явления адсорбицонной и водородной усталости сопровождаются явлением коррозионной усталости, вызванной анодными процессами. [c.61]

Усиление факторов, от которых зависит усиление адсорбционной или водородной усталости, влияет на коррозионную усталость. Нами были проведены опыты [45] по увеличению поверхностной активности коррозионной среды путем добавки сапонина. Сапонин весьма, поверхностно-активный глюкозит со слабо выраженными кислотными свойствами (в 4%-ном растворе сапонина pH = 6) и, как показали наши исследования, в виде добавок к воде является довольно сильно действующим понизителем усталостной прочности стали. [c.62]

Как было показано (П1—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 на1пряжения, например на стр.55 было показано, что изменение величины напряжения изменяет проявление адсорбционного воздействия среды на прочьюсть —при высоких напряжениях возможно упрочняющее, а при низших разупрочняющее действие поверхностно-активных компонентов среды. Электрохимическое воздействие на прочность стали, например, в кислых средах также зависит от величины напряжения (см. VII). 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. [c.177]

В водных растворах коррозионная усталость усиливается при анодной поляризации и замедляется при катодной поляризации, если только материал не обладает склонностью к водородной хрупкости. Свежеобразованные выступающие ступени сдвига представляют собой весьма активные анодные участки, напоминая условия у острия трещины коррозии под напряжением. Для предотвращения усталости применялись анодные ингибиторы, но на практике их пр1ренение может быть опасным, если рельеф изделий имеет углуб-лён1щ 1 астки, куда ингибитор не попадает. На этих участках могут развиться трещины, и концентрация напряжений у острия малого числа образованных трещин может быть больше, чем в слу чае, когда вся поверхность покрыта трещинами. При неполном ин гибировании усталостная долговечность образцов в условиях усталостной нагрузки может сократиться. [c.194]

Возможно, что циклическая водородная усталость также сопровождается адсорбционно-усталостными явлениями, особенно в средах, содержащих полярные органические кислоты, однако этот вопрос еще сов.ершенно не исследован экспериментально. Р. И. Крипякевич, Ю. И. Бабей и Г. В. Карпенко [425] провели специальные эксперименты, направленные на выяснение роли катодной и анодной поляризации стального образца в-соотношении между его коррозионной и водородной усталостью. Исследование условий перехода от разрушения образца по механизму коррозионной усталости к проявлению водородной усталости представляет как теоретический интерес (изучение процесса усталостного разрушения металла), так и большое практическое значение (определение оптимальных условий катодной защиты стали). [c.158]

Во всех случаях катодной поляризации происходит снижение предела выносливости с увеличением времени испытания, следовательно, при водородной усталости, как и при коррозионной усталости металла, нет истинного предела выносливости — напряжения, при котором не наблюдается разрушения при сколь угодно длительном испытании, т. е. сколь угодно большом числе циклов. При водородной усталости существует лишь условный лредел выносливости, равный циклическому напряжению, при котором металл при заданном числе циклов нагружений не разрушается [425]. [c.158]

Aojv — Дсг// "f- Ао д A v где — потеря прочности вследствие коррозионной усталости Aa v — потеря прочности вследствие коррозии lS.Q% — потеря прочности вследствие водородного охрупчивания [c.597]

Дефекты изготовления (концентраторы напряжений) облегчали хрупкое разрушение. Установлено наводороживание в пластовой сероводородной воде и в двухфазных смесях этой воды с нефтью. Предел коррозионной усталости в минерализованной воде без НгЗ приближается к величине реальных напряжений в верхнем сечении колонны штанг (70—90 МПа). Уже при содержании 500 мг/л НгЗ и таких напряжениях срок службы ограничивается 0,5—1 млн. циклов для штанг из сталей 20ХН, 15НМ. В сероводородсодержащих средах стойкость к водородной усталости выше для штанг глубинных насосов из стали 20НМ. [c.61]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...