Охрупчивание, виды

Для получения системы базовых данных и расчетных характеристик используют конструкционный материал (основной и для сварных соединений) в состоянии, выбираемом с учетом термической обработки, возможного деформационного охрупчивания, вида и режимов сварки и т. д. [c.23]

Выделение карбидов происходит по границам зерен, что при определенных условиях приводит и к охрупчиванию стали и к появлению особого вида коррозионного разрушения по грани- [c.487]

Большая часть повреждений оборудования и трубопроводов бывает вызвана, как правило, несколькими факторами, среди которых один может являться реперным. При этом отсутствие воздействия на конструкцию определенных факторов часто играет не менее важную роль, чем его присутствие. При выявлении реперных факторов и оценке их значимости необходимо использовать наиболее полную информацию, получаемую из всех доступных источников. Лишь при таком подходе удается установить основные причины разрушения объекта коррозию (сероводородное растрескивание, водородное расслоение и другие виды, согласно [104, 105]), усталость, водородное охрупчивание, перегрузку, износ, эрозию, перегрев, дефекты изготовления или монтажа, отклонения от технических условий на материал объекта, несовершенство конструкции, отклонения от проектных условий эксплуатации (несоответствие состава, температуры и влажности среды непредвиденные нагрузки, неэффективные противокоррозионные мероприятия) и т. п. [c.160]

В большинстве случаев коррозионного роста трещин процессы адсорбции, водородного охрупчивания и коррозионного растворения взаимосвязаны между собой и протекание одних обуславливает проявление других. Взаимосвязь этих процессов усложнена еще и влиянием структуры металла, вида напряженного состояния, внешних условий нагружения. Изучение этой взаимосвязи составляет предмет коррозионной механики разрушения — научного направления на стыке механики разрушения, металловедения и химического сопротивления материалов. [c.370]

Характеристики материала, определяющие уровень напряжений разрушения при больших сроках выдержки тела под нагрузкой, называются характеристиками длительной прочности. Это в первую очередь значение уровня разрушающего напряжения в функции времени. При очень малом времени нагружения обнаруживаются свои характерные свойства прочности и деформируемости материалов, которые называются характеристиками мгновенного разрушения. Эти характеристики зависят от скорости нагружения и соответственно от скорости деформирования. Характерным при таком виде нагружения является повышение предела текучести и предела прочности, материал ведет себя более пластично. Е> противоположность этому при длительном нагружении начинают большую роль играть явления охрупчивания. Перечисленные выше явления могут быть исследованы и описаны лишь на базе экспериментальных данных. [c.135]

Конструкционные материалы должны обладать необходимым сочетанием прочностных и пластических свойств, сохраняющихся в широком интервале температур и давлений, высокой коррозионной стойкостью, в том числе стойкостью к водородному охрупчиванию, коррозионному растрескиванию и другим специфическим видам коррозионного разрушения, проявляющимся в условиях воздействия нефтегазовых сред. [c.2]

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]

Вследствие интенсивной теплоотдачи в атмосферу и теплопередачи в стенки ручья штампа происходит быстрое охлаждение заготовки, что приводит к наклепу и охрупчиванию ее металла. Во избежание образования трещин это требует дополнительных промежуточных нагревов цветных заготовок. При штамповке латуни следует иметь в виду, что при температуре выше 680 °С из нее интенсивно возгоняется цинк в виде порошка ZnO. Это влечет изменение ее химического состава и прочностных характеристик. Следует также учитывать, что при горячей штамповке латуни более хрупкая при комнатной температуре Р-фаза оказывается пластичнее а-фа-зы. Поэтому для горячей штамповки однофазных латуней следует выбирать марки с предельным для а-латуней содержанием цинка — до 39 %. После нагрева в результате а -превращения их структура состоит из а -Ь Р- или только Р-зерен и имеет более высокую пластичность, чем у латуней с меньшим содержанием цинка, не претерпевающих а -> Р-превращений. [c.65]

Снижение частоты приложения нагрузки даже при комнатной температуре и стандартной влажности 70-80 % сопровождается возрастанием длительности нахождения вершины трещины в раскрытом состоянии. Следствием этого является более продолжительное воздействие окружающей среды в вершине трещины, где выделяется большое количество тепла в результате формирования зоны пластической деформации. Тепловой процесс вызывает даже в обычной воздушной среде диссоциацию паров воды, что сопровождается выделением свободного водорода и кислорода. Оба газа проникают в материал, вызывая его охрупчивание и формируя окислы. В зависимости от сродства материала с выделяющимися в результате диссоциации паров воды газами могут быть сформированы многообразные продукты взаимодействия, а также разное количество газов может проникнуть внутрь самого материала и уже там образовать продукты взаимодействия или остаться в виде молекул, например, на границах раздела зерен, субзерен или фаз. Поэтому при воздействии окружающей среды на рост трещины может быть реализован процесс внутри-, межзеренного и смешанного по телу и по границам зерен разрушения. [c.386]

В основе механизма этого вида изнашивания лежит многократная деформация поверхностного слоя, вызывающая постепенное нарастание наклепа, охрупчивания и последующее отделение частиц износа. На поверхностях соударения наблюдается повышение твердости в результате наклепа и упрочнение в результате превращения остаточного аустенита в мартенсит. В этом виде изнашивания велика роль краевого эффекта. Периферийные участки деталей, подверженные удару, начинают изнашиваться раньше и главным образом путем выкрашивания, хорошо различимого при осмотре. [c.35]

Для специфических условий нагружения это явление принято обозначать другими терминами, например, коррозионное растрескивание стали в щелочных средах называют каустической или щелочной хрупкостью, разрушение латуней во влажной атмосфере— сезонным растрескиванием аналогичны коррозионному растрескиванию хрупкие разрушения металлов, происходящие вследствие проникновения по границам зерен легкоплавких примесей. Диффузия легкоплавкого металла вдоль границ зерен сплава, находящегося под действием напряжения и температуры, близкой к температуре плавления диффундирующего металла, приводит также к снижению прочности и пластичности основного металла. Этот вид порчи материала иногда называют легированием под напряжением. Развивающееся во времени в металлах разрушение при наводороживании, называемое водородным растрескиванием, в некоторой степени можно отнести к категории коррозионных разрушений, хотя чаще его классифицируют как замедленное разрушение. Во всяком случае, когда в процессе коррозионного воздействия освобождаются атомы водорода и материал чувствителен к водородному охрупчиванию, разрушение значительно ускоряется. [c.70]

Считается, что причина сероводородной хрупкости — проникновение в сталь водорода, образующегося в протонном виде, в результате электрохимической коррозии металла в водных растворах сероводорода. Атомарный водород способен диффундировать в кристаллической решетке металла, достигая микротрещин, пустот, где он накапливается, образует молекулярный водород, создающий по мере накопления огромное давление. Такое давление в сочетании с приложенными растягивающими напряжениями приводит к внезапным разрушениям. Подобный процесс называют водородным охрупчиванием. [c.70]

Рис, 4.4), Влияние скорости деформирования на вид диаграммы а — е а) случай охрупчивания материала при увеличении скорости загружения б) случай увеличения пластических свойств при возрастании скорости загружения — при ударе, 2 — при статическом загружении [Фридман Я. Б. Механические свойства металлов, [c.278]

Изложены вопросы коррозионно-механической прочности металлов, влияние коррозионных сред на характеристики ползучести. Описаны новые представления о механизме коррозионного растрескивания и связи его с водородным охрупчиванием. Рассмотрены кинетика и механизм влияния водородного охрупчивания в процессе коррозионного растрескивания различных сталей и сплавов. Показана зависимость этих видов разрушения от различных структурных факторов. Приведены сведения о коррозионном растрескивании высокопрочных алюминиевых и титановых сплавов, механизме этих процессов и способах защиты. [c.4]

Данная глава посвящена двум формам разрушения материалов, связанным с воздействием среды, а именно — коррозионному растрескиванию под напряжением (KP) и водородному охрупчиванию. Будет рассмотрена связь этих видов коррозии с различными металлургическими факторами. В число последних входят химический состав компоненты микроструктуры (такие как тип и структура выделений, размеры и форма зерен) кристаллографическая текстура термообработка и ее влияние на уже перечисленные факторы и, наконец, некоторые технологические процессы, в частности термомеханическая обработка (ТМО), которая привлекает возрастающее внимание как метод оптимизации свойств материалов. Все названные переменные, несомненно, очень важны с точки зрения разработки новых материалов, отвечающих постоянно усложняющимся условиям эксплуатации. [c.47]

Обычно KP под напряжением определяют как совместное воздействие агрессивной коррозионной среды и растягивающего напряжения (остаточного или приложенного), приводящее к растрескиванию, имеющему макроскопически вид хрупкого разрушения. В этом определении подразумевается, что KP представляет собой явление, а не механизм,-— именно так KP и трактуется в этой главе. К таким же явлениям относится и водородное охрупчивание, которое может (но не обязательно) сопровождать KP. Водород как газ или в виде частиц, возникающих в результате химических или электрохимических реакций, может рассматриваться как агрессивный агент, способный вызывать KP. Но в процессе классических исследований водородного охрупчивания имели дело с водородом, растворенным в металле, что не характерно для коррозионных агентов. В прошлом это приводилось в качестве аргумента против связи KP с водородным охрупчиванием. Данный обзор показывает, что такой вывод не может считаться общим. Известен ряд случаев, когда водород участвует в KP, причем существовавшее мнение о соотношении между водородным растрескиванием и, например, анодным растворением как компонентами KP нуждается в поправке или даже в пересмотре. К целям данной главы относится также анализ роли и соотношения различных механизмов в KP- [c.47]

В дополнение к сказанному можно привести еще один при.мер.. При испытаниях на КР в некоторых средах и при экспозиции в газообразном водороде кривые зависимости скорости роста трещины V от коэффициента интенсивности напряжений К (см. рис. 2) имеют довольно большое общее сходство, что проиллюстрировано рис. 46 и 47. При КР наличие участка II (рис. 46), на котором скорость роста трещины не зависит от К, интерпретируется как существование стадии процесса, контролируемой скоростью диффузии коррозионных агентов к вершине трещины, что согласуется и с температурной зависимостью [152, 296]. Наличие в целом аналогичной зависимости в случае водородного охрупчивания (рис. 47) показывает, что такую интерпретацию следует проводить, имея в виду поведение коррозионных агентов, определяющих процесс образования водорода. Предпринимаются попытки теоретического описания поведения в области II в рамках водородного процесса [15, 301]. [c.124]

Описанная только что модель сталкивается с несколькими трудностями, включая вывод [332] о том, что в высокопрочных материалах в условиях особого напряженного состояния в вершине трещины пластическое течение не является необходимым. Кроме того, полностью игнорируются диффузионные эффекты. Согласно данным современной механики разрушения [320], такие эффекты могут быть важны, поскольку максимальные напряжения возникают очень близко от вершины трещины (рис. 51). Предпринимавшуюся попытку провести критические эксперименты [333], подтверждающие эту модель, следует, по-видимому, признать безуспешной [310]. С помощью приведенной модели трудно объяснить случаи прерывистого растрескивания [318], а также роль металлургических факторов (за исключением их влияния на локальные растворимости). Чувствуется, таким образом, что эта модель, в принципе корректная и привлекающая своей простотой,— в существующем виде несовершенна. Процессы, которые она пытается объяснять и использовать, а именно ослабление межатомных связей водородом, вполне могут лежать в основе многих или даже большинства явлений водородного охрупчивания, однако сама по себе модель пока неудовлетворительна. Возможно, дальнейшие исследования поставят ее на прочное [c.136]

Образцы ДКБ особенно удобны для испытания полуфабрикатов из высокопрочных сплавов в высотном направлении, поскольку межкристаллитный характер коррозионного растрескивания в этих сплавах препятствует выходу коррозионной трещины из плоскости. Таким образом на образцах ДКБ направления ВД и ВП, изготовленных из плиты (см. рис. 7), коррозионная трещина в большей степени будет развиваться в средней плоскости материала, а не уклоняться в сторону, как это часто происходит в магниевых, титановых сплавах и в сталях. Это показано на рис. 20, где трещина межкристаллитного охрупчивания жидким металлом развивается в виде прямой линии по центральной плоскости образца ДКБ длиной 300 мм из высокопрочного алюминиевого сплава. [c.173]

Одним из существенных недостатков высокохромистых сталей ферритного класса, кроме указанных, является их склонность к охрупчиванию в результате нагрева металла в интервале температур 450—500° С. Этот вид охрупчивания чаще всего наблюдается на ферритных сталях, содержащих 25—30% Сг, и проявляется в снижении ударной вязкости, относительного удлинения, уменьшении электросопротивления, повышении модуля упругости, твердости и коэрцитивной силы [141. [c.22]

После обработки I обнаружены выделения М зС на границе зерен, после обработки П — два вида выделений М зС (большинство выделений расположено на границах зерен) и ст-фаза (большинство выделений расположено на полосах скольжения внутри зерна). Механические испытания показали, что охрупчивание облученных образцов, прошедших обработку И при 550° С, и относительная потеря пластичности облученных образцов, обработанных по режиму И, оказались гораздо меньше, чем при режиме I. Полученные результаты свидетельствуют о том, что некогерентные выделения внутри зерна могут, по-видимому, служить внутризеренными стока- [c.109]

Опыт инженерного использования критериев (6.22) и (6.26) указывает, что в материале принципиально заложена возможность разрушения как отрывом, так и срезом. Все зависит от вида напряженного состояния и от соотношения между константами Ст( .р и 2Тррез. Например, стержневой образец из мрамора разрушается при растяжении без остаточных деформаций, поверхность излома ориентировагса перпендикулярно оси образца, что характерно для разрушения отрывом. Однако такой же образец при растяжении в условиях значительного бокового давления об наруживает существенную остаточную деформацию (до 20%) и разрушается срезом. Стержневые образцы из пластичного материала с относительно глубокой кольцевой выточкой разрушаются без существенных остаточных деформаций, хотя при отсутствии указанного надреза разрушению предшествуют большие остаточные деформации с образованием шейки. Причина охрупчивания образца состоит в том, что у дна выточки имеет место трехосное растяжение, при котором материал предрасположен к разрушению отрывом. Подобный эффект вызывает даже шейка, сформировавшаяся при растяжении стержневого образца. При этом первоначальная трещина возникает в окрестности точки, лежащей на продольной оси образца в плоскости поперечного сечения наименьшей площади (см. точку О на рис. 6.4). Трещина имеет дискообразную форму, а с ростом нагрузки ее фронт распространяется в радиальном направ- [c.142]

Металлы, имеющие о. ц, к. решетку, группы VIA (вольфрам, молибден и хром) более подвержены хрупкому разрушению, чем металлы группы VA, и имеют более высокие температуры перехода, например для вольфрама 200—400° С. Однако еслп указанные металлы имеют меньшую степень чистоты, то происходит хрупкое разрушение по границам зерен (межзеренное разрушение). По мере увеличения степени чистоты, достигаемой зонной очисткой, вид разрушения изменяется. При этом разрушение становится внутризеренным и происходит для вольфрама и молибдена по плоскостям 001 и определяется в первую очередь величиной поверхностной энергии, которая согласно модифицированному выражению Гриффитса (160) и (161) может составлять значительную часть полной энергии. Однако при большем содержании примесей поверхности скола совпадают с границами зерен, так как сегрегация примесей понижает поверхностную энергию, т. е. = 2епр— з, г. Поверхностная энергия 2е р, требуемая для разрушения, уменьшается па величину энергии границ зерен з. г. Кроме того, значение впр уменьшается благодаря присутствию примесей, так как (епр)граииц< (enp) ooi . В результате разрушение становится межзеренным. Примером такого перехода от внутризеренного к межзеренному хрупкому разрушению (вследствие появления сегрегаций примесей по границам зерен) является охрупчивание железа при малых концентрациях фосфора и кислорода. [c.430]

Нефтегазопромысловое оборудование эксплуатируется в весьма сложных условиях. Воздействие возникающих в металле растягивающих, щжлических, знакопеременных напряжений, сил трения, кавитации, абразивного износа и др. в контакте с коррозионно-агрессивной средой приводит к специфическим видам коррозионного разрушения оборудования, таким, как коррозионное растрескивание, водородное охрупчивание, питтинг и др., которые в значительной мере снижают долговечность и надежность оборудования. [c.4]

Один из основных видов коррозионного разрушения газонефтепромыслового оборудовармя — статическая водородная усталость (СВУ), т.е. снижение длительной прочности стали в результате водородного охрупчивания в условиях статического нагружения металла. Предел статической водородной усталости, соответствующий максимальному напряжению, при котором не наблюдается коррозионного растрескивания, зависит от многих взаимосвязанных факторов химического состава, термической обработки и механических свойств стали, уровня приложенных напряжений, количества поглощенного водорода, состояния поверхности и др. Влияние этих факторов не только взаимосвязано, но в некоторых случаях и противоположно. Поэтому нельзя рассматривать предельные напряжения, при которых не происходит сероводородного растрескивания, как абсолютные значения дог скаемыч напряжений. которые могут быть использованы при проектировании оборудования их следует рассматривать как сравнительные величины при сопоставлении стойкости различных металлов. [c.35]

Оборудование нефтяной и газовой промышленности эксплуатируется в чрезвычайно тяжелых условиях. Долговечность и надежность работы оборудования во многом зависят от технико-экономической характеристики применяемых конструкционных материалов. К ним предъявляются очень высокие требования они должны обладать определенным комплексом прочностных и пластических свойств, сохраняющихся в широком интервале температур хорошими технологическими свойствами, не должны быть дефицитными и дорогими. Во многих случаях предъявляются высокие требования к коррозионной стойкости материала, особенно к специфическим видам разрушения — водородному охрупчиванию, коррозионному растрескиванию, межкрнсталлитной коррозии и др. Важное значение при выборе конструкционных материалов имеют металлоемкость и масса оборудования. Многие нефтяные и газовые месторождения расположены в отдаленных и труднодоступных районах, во многих районах намечается тенденция увеличения глубины скважин. В связи с этим весьма перспективно использование конструкционных материалов с высокими удельной прочностью, плотностью, коррозионной стойкостью и отвечающих также другим требованиям. К таким материалам относятся прежде всего алюминиевые сплавы, получающие все более широкое применение в нефтяной и газовой промышленности, неметаллические материалы, титан и его сплавы. Эти материалы могут быть использованы также в виде покрытий, что позволяет значительно расширить диапазон свойств конструкционных материалов и увеличить долговечность оборудования. Конструкционный материал должен обладать высокими показателями прочности — времен- [c.23]

В рассматриваемых реакциях вследствие пирогидролиза хлористого титана происходит образование соляной кислоты, которая поддерживает в активном состоянии поверхность титана в местах разрушения окисной пленки, способствует процессам локального растворения и насыщения металла водородом. Чем больше химическая гетерогенность металла, тем более интенсивно протекают процессы локального растворения и тем активнее происходит насыщение металла водородом. При этом следует иметь в виду, что склонность к водородной хрупкости при нагружении металла в области температур 250—500°С существенно отличается от хрупкости при 20°С. При температурах горячесолёвого растрескивания выделения гидридов, по-видимому, не происходит из-за очень высокой растворимости водорода в металле, и сами гидриды не могут проявить хрупкость при данных температурах. Водородная хрупкость в этом интервале температур возможна лишь при сравнительно высоких концентрациях водорода как обратимая водородная хрупкость, связанная с повышенной концентрацией водорода на границах зерен. Эта концентрация способствует возникновению локального вязкого течения и соответственно охрупчиванию металла. [c.77]

Для коррозионностойкой стали 403 смену механизма разрушения с охрупчиванием материала наблюдали при испытаниях с частотой 14 кГц [2]. Усталостные бороздки не формировались, а параметр рельефа излома в виде шага псевдобороздок со средней величиной 6,7 10 мм превосходил величину прироста трещины за цикл нагружения в десятки раз. [c.342]

Водородное охрупчивание можно считать вторичным процессом электрохимической коррозии металла котлов, протекающей с водородной деполяризацией кислотной, подщламовой, пароводяной и межкристаллитной (щелочной). При этом происходит накопление в стали водорода - его концентрацию, очевидно, можно считать косвенным показателем интенсивности протекания этих видов коррозии как в отдельности, так и в их сочетании. Поэтому определение концентрации его в металле весьма целесообразно для выяснения общего хода коррозии, протекающей в теплонапряженных местах поверхности нагрева с целью установления оптимальных (с точки зрения предупреждения коррозии) водно-химических и тепловых режимов. [c.79]

Исследование деформационного рельефа в процессе испытаний на кратковременную прочность в вакууме показало, что микро-трещины на образцах в. литом состоянии зарождаются по мож-дендритным осям и границам зерен вблизи крупных карбидов в виде пор, которые, развиваясь и объединяясь, образуют микротре-щины (рис. 1, б). Можно предположить, что почти все удлинение обусловлено межкристаллитными трещинами и микротрещипамп по осям дендритов, что, по-видимому, связано с охрупчиванием об.ластей, обогащенных. легирующими элементами, и расклинивающим в.лиянием крупных карбидов. [c.154]

Авторы концепции водородного охрупчивания основную причину разупрочняющего воздействия среды видят в так называемой водородной хрупкости ма териалов [26, 41, 99]. Наличие в высокопрочных сталях растворенного водорода (1 см на 100 граммов металла) заметно сказывается на их прочности. Отмечено, что водород, закрепощая дислокации, уменьшает вязкость разрушения. Кроме того, наличие водорода в металле обусловливает высокие внутренние напряжения [94]. До настоящего времени еще нет полного единства взглядов на механизм водо-56 [c.56]

Для минерализованных вод имеет большое значение наличие )астворпмых газов (СО, СОг, H2S), солей жесткости, величина pH. 1ри большом содержании углекислого газа и сероводорода происходит ускорение коррозионного процесса, возможны случаи водородного охрупчивания. Процесс коррозии в сильной степени зависит от наличия солей жесткости (карбонаты и сульфаты). Они могут защищать металл от коррозии при образовании сплошной пленки и усиливать местные виды коррозии при нарушении сплошности этой пленки солей. [c.30]

Влияние титана неоднозначно и зависит, по-видимому, от конкретной микроструктуры сплава. В мартенситно-стареющих сталях титан входит в состав интерметаллида N13X1. В этих сталях, поведение которых при закалке отличается от поведения большинства других сталей, рассматриваемых в данном разделе, титан усиливает водородное охрупчивание [27, 28], даже если принять во внимание вероятное изменение предела текучести с повышением его содержания. В то же время в прочих ферритных и мартенситных сталях при широких изменениях концентрации титана, уровня прочности и микроструктуры наблюдалось, как правило, существенное повышение стойкости в средах, содержащих как Нг, так и НаВ [10, 19, 20, 28, 29]. Положительное влияние титана при этом объясняли его способностью ограничивать количество остаточного аустенита, что снижает и опасность последующего образования мартенсита [28, 30]. Однако, как показывают недавние результаты, главная роль титана, если он присутствует в виде примеси замещения или в форме мелкодисперсного равномерно распределенного карбида, заключается в том, что он действует как преимуществен- [c.55]

В качестве расчетных характеристик, необходимых для оценки меры КВазистатических повреждений, принимают предельную пластическую деформацию е (0. характеризующую деформационную способность материала. В общем случае предельные пластические деформации при длительном высокотемпературном нагружении зависят от процессов деформационного старения и охрупчивания, а также от вида НДС. Эту зависимость необходимо учитьшать при оценке доли квазистати-ческих поврежедений. [c.6]

Перегрев изделий до температур выше растворения ст-фазы устраняет иоявля-юш,ееся охрупчивание. Чем выше содержание Si в стали, тем быстрее и в большем количестве выделяется а-фаза. Когда а-фаза в этой стали выделяется в виде очень [c.153]

В настоящее время распространены главным образом две точки зрения на механизм ВТРО. Первоначальный механизм ВТРО был предложен Барнсом [6], который предположил, что образующийся в материале в результате (/г, а)-реакций гелий при повышенных температурах мигрирует к границам зерен и, выделяясь на них в виде пузырьков, разупрочняет их и тем самым способствует падению пластичности материала. Существует другая, выдвинутая учеными НИИАР , точка зрения 17], согласно которой в основе высокотемпературного радиационного охрупчивания лежат те же процессы, ответственные за охрупчивание без облучения, но облучение ускоряет этот процесс. [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...