Водородное охрупчивание структура СтЗ

Во всех этих случаях растрескивание вызывают атомы водорода, проникающие внутрь металла либо в результате коррозионной реакции, либо при катодной поляризации (521. Сталь, содержащая водород в междоузлиях кристаллической решетки, не всегда разрушается. Она почти всегда теряет пластичность (водородное охрупчивание), но растрескивание обычно происходит только при одновременном воздействии высокого приложенного извне или остаточного растягивающего напряжения. Разрушения такого типа называют водородным растрескиванием под напряжением (или просто водородным растрескиванием). Трещины в основном транскристаллитные. В мартенситной структуре они могут проходить по бывшим границам зерен аустенита [52]. [c.149]

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]

В работах [61] и [96] предложено связывать сокращение периода зарождения трещин с водородным охрупчиванием материала по следующему механизму. При выдержке t материала под нагрузкой происходит диффузия свободного Н2 в очаг разрушения и его скопление по полосам скольжения или по границам (а , + Р ,)-структуры, при этом крупные размеры зерен и а-пластин активизируют этот процесс. При высоком уровне напряжения водородное охрупчивание сопровождается эффектом ползучести, особенно при нагреве материала. [c.366]

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]

Объединенная библиография по КР и водородному охрупчиванию весьма обширна (по некоторым оценкам в этой области имеется свыше 10000 работ) и авторы не намеревались давать детальный обзор литературы. Там, где это возможно, сделаны ссылки на более ранние обзоры. Основное внимание уделено результатам, полученным в последнее время, причем особенно подробно рассмотрен вопрос о том, в какой степени процессами КР и водородного охрупчивания можно управлять, изменяя металлургические переменные. Наличие подобной возможности также помогает точнее определить участие водорода в КР. Интерес к металлургическим (внутренним) факторам нс означает пренебрежения к факторам среды (внешним). Напротив, он имеет целью выяснение путей повышения стойкости к воздействию среды за счет целенаправленного изменения состава и структуры сплавов. [c.48]

Рассмотренные тенденции влияния микроструктуры на стойкость к КР характерны для поведения титановых (а-рр)-сплавов и в газообразном водороде [206—208]. Свойства равноосных или сплошных а-структур отличаются от свойств игольчатых илп сплошных р-структур, но относительная восприимчивость к растрескиванию при этом зависит, как показано на рис. 34, от давления водорода. Для сравнения на рис. 34 приведены также данные по КР в солевом растворе [209]. Очевидное согласие этих данных с результатами исследования водородного охрупчивания [c.100]

Следует отметить также, что сплавы, упрочненные выделениями, относятся к числу типичных структур, в которых происходит разрезание выделений дислокациями. Это явление хорошо изучено [123, 126, 285]. Как и в случае сплавов на основе Ре, содержащих у -выделения, возникающее планарное скольжение вполне может коррелировать с плохой стойкостью к водородному охрупчиванию [124, 125]. Степень несоответствия решеток матрицы и у -фазы в рассматриваемых сплавах бывает различной [274, 276, 285], а несоответствие матрицы и у" может быть большим [277, 290]. Таким образом, в никелевых сплавах с достаточно большим несоответствием решеток матрицы и выделений может существовать зависимость типа показанной на рис. 22 [126], при условии отсутствия нежелательных зернограничных слоев т] или Ь. продолжение работ, основанных на таких представлениях, может дать ценные результаты. [c.117]

Мы довольно подробно обсудили несколько различных систем сплавов. Среди них были сплавы с о. ц. к., г. ц. к. и г. п. у. кристаллическим структурами матрицы и разнообразными структурами второй фазы. Поиск параллелей в поведении столь различных материалов при КР и водородном охрупчивании может показаться самонадеянностью (и так бы оно, конечно, и было при попытках детального анализа), однако целый ряд существенных и общих закономерностей все же существует и заслуживает быть здесь упомянутым. [c.118]

Если учесть, что на склонность к водородному охрупчиванию, в частности переходу а-сплавов в хладноломкое состояние, большое влияние оказывают структура, содержание примесей, длительно действую-ш,ие напряжения, а в сварных швах, кроме того, возможно перераспределение водорода из-за градиента температур, то указанные в таблице предель ные содержания водорода следует считать завышенными. Для а-сплавов, используемых в виде крупногабаритных полуфабрикатов в сложных сварных конструкциях, подвергающихся [c.119]

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]

Химический состав и структура стали определяют растворимость и поглощение водорода сталью, а также влияют и на проявление эффекта водородного охрупчивания. [c.88]

Неблагоприятные структурно-химические изменения, вызванные сваркой, — одна из основных причин пониженной сопротивляемости разрушению сварных соединений. Например, в сероводородсодержащих средах нефти и газа весьма опасны фазово-структурные изменения металла при сварке низколегированных сталей, сопровождающиеся образованием склонных к водородному охрупчиванию и растрескиванию структур закалочного типа. [c.123]

Вопреки ранее существовавшим представлениям обнаружено, что нержавеющие хромоникелевые стали с чисто аустенитной структурой подвергаются водородному охрупчиванию (что было установлено по снижению относительного удлинения) [171]. Однако требуемые для этого количества поглощенного водорода на один-два порядка больше, чем для металлов с объемноцентрированной решеткой. [c.20]

Увеличение температуры последующего отпуска до 750 °С позволяет существенно повысить сопротивляемость металла водородному охрупчиванию. При этом степень снижения пластичности зависит от погонной энергии сварки, т. е. от размера зерна и фазового состава структуры. При — 17—20 кДж/м структура металла преимущественно мартенситная, а при ( /о > > 20 кДж./м — мартенситно-бейнитная с преобладанием бейнита. [c.140]

Несущую способность прессовых соединений можно повысить также металлизацией и термодиффузионным насыщением (например, горячим цинкованием), которое в отличие от гальванических покрытий не вызывает водородного охрупчивания металла. Дальнейшего повышения несущей спо-. собности можно достичь нанесением разнородных покрытий, например цинкового покрытия на одну поверхность и медного на другую. В результате взаимной диффузии атомов металлов можно ожидать образования в зоне контакта промежуточных структур более высокой прочносш, чем металлы однородных покрытий (например, сплавов типа латуней при сочетании цинкового и медного покрытий). [c.485]

Растрескивание металла трубопроводов вследствие водородного охрупчивания зарождается на участках стали с твердой мартенситной структурой, обычно в местах концентрации остаточных напряжений, возникающих при изготовлении труб. Как правило, коррозионное растрескивание кольцевых швов трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды, связано с непроваром в корне шва или внутренним подрезом. Любая прерывистость в корне шва может явиться причиной коррозионного растрескивания, при этом скорость распространения трещин в процессе эксплуатации газопроводов сернистого газа определяется глубиной и радиусом поверхностного дефекта в вершине сварного соединения [19]. Исследования коррозионных повреждений трубопроводов, изготовленных из стали марки 17Г2С и транспортирующих газ с примесью сероводорода (до 2%), показали, что общим для всех случаев разрушения сварных соединений является зарождение трещин [c.17]

К водородному охрупчиванию наиболее чувствительны высокопрочные низкопластпчные сплавы, для которых характерна высокая степень трехосиости напряженного состояния и высокий градиент напряжений впереди вершины трещины, являющийся причиной проникновения водорода в зону предразрушения. С другой стороны, дефектная неравновесная структура таких сплавов является наиболее уязвимой с точки зрения водородного охрупчивания. При переходе к более пластичным и менее прочным материалам снижается объемность напряженного состояния, его зона смещается дальше от вершины трещины, при этом падает градиент напряжений. Все это сказывается ва условиях переноса водорода в зону предразрушения и накопления там критической концентрации, необходимой для образования сепаратной микротрещины. [c.345]

Состав и структура стали оказьтают на стойкость к СВУ гораздо большее влияние, чем на общую коррозию. Существенно влияет на сульфидное растрескивание углерод. С увеличением количества углерода склонность закаленных сталей к сульфидному растрескиванию растет вследствие увеличения внутренних напряжений, прочности стали. Малое количество водорода, проникающего в металл, не может вызвать достаточных для развития трещин локальных пластических деформаций в прочном материале. Считается, что сталь теряет пластичность при окклюзии водорода 7-12 см на 100 г металла. Однако водородное охрупчивание может происходить даже при незначительном количестве поглощенного водорода. Так, для стали марки 4340 (предел прочности 1600 МПа) химический состав следующий. [c.36]

Различие восприимчивости к охрупчиванию между нормализованным перлитом и ферритно-сфероидальной карбидной микроструктурой имеет большое значение, так как стали с такими структурами применяются в конструкциях, требующих средней прочности. Имеющиеся данные несколько противоречивы [20], что особенно заметно при сравнении результатов по катодному наводо-ролсиванию и по поведению в нитратных или каустических растворах. Большинство исследователей считает сфероидальные структуры более стойкими против охрупчивания [10, 16, 23]. Однако в одной работе [51] было показано преимущество перлита при одинаковом уровне прочности ( 550 МПа) сфероидизированная карбидная структура оказалась втрое более восприимчивой к водородному охрупчиванию, чем феррито-перлитная смесь. Такое расхождение может объясняться изменением характера разрушения и, вероятно, влиянием размера зерна. В другом случае [49] наблюдалась обратная картина при равной прочности крупнозернистая сфероидальная структура была более стойкой против растрескивания, чем перлитная, имевшая, правда, меньший размер зерна. Для учета различия размеров зерен в работе [49] использовалось интересное наблюдение, согласно которому начальное напряжение растрескивания зависит от размеров зерна в перлитных сталях, но не зависит в случае сфероидальной структуры. [c.61]

На рис. 8 представлены данные о взаимосвязи микроструктуры и уровня прочности хромомолибденовой стали. Сначала с повышением температуры нагрева при отпуске прочность снижалась, как и пластичность, вследствие водородного охрупчивания. При температурах 700°С начинается сфероидизация, а при дальнейшем повышении температуры отпуска прочность и восприимчивость к водородному охрупчиванию возрастают. Состоянию наименьшей прочности на рис. 8 сответствует в значительной степени сфероидизированная структура [32]. Таким образом, важно внимательно контролировать как микроструктуру, так и уровень прочности материала, чтобы четко определить, какой из факторов играет определяющую роль. Кроме того, как уже упоминалось, на классификацию стойкости микроструктур может повлиять и характер разрушения (хрупкое или вязкое). [c.62]

Еще одним способом изменения микроструктуры является деформация (независимо от образования мартенсита). Холодная деформация до 10% имеет тенденцию ускорять КР [66], тогда как при более сильной деформации КР уменьшается. Такая же картина— сначала понижение стойкости с ростом деформации, а затем повышение — наблюдается и при водородном охрупчивании [72, 84]. Более ярко выраженные изменения возникают при деформации с нагревом, допускающим частичное восстановление (возврат) деформированной структуры. На рис. 19 показан эффект одной из подобных обработок путем высокоэнергетической штамповки. Причина повышения стойкости к водородному охрупчиванию связана, по-видимому, с формированием дислокационной структуры, характерной для облегченного поперечного скольжения при температуре обработки, тогда как при комнатной температуре сплав может деформироваться путем планарного скольжения [84, 101]. Как видно из рис. 19, термомеханическая обработка в большей степени повышает стойкость стали 304Е, чем сплава 21 Сг— [c.76]

На рис. 9.2 представлены результаты таких испытаний [5]. Они проведены на образцах сплава Hasteloy С-276 (со структурой твердого раствора) с тремя разными уровнями прочности, заданными путем прокатки с обжатием на 37, 48 или 59%. При испытаниях в растворе HjS образцы вводили в гальваническую пару со сталью, поскольку вероятно, что такие пары существуют в эксплуатации. При всех трех степенях обжатия выдержки в течение нескольких сот часов при температурах от 204 до 371 °С приводили к заметному снижению стойкости против водородного охрупчивания. [c.314]

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]

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ И ПРИМЕСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ ТИПА 09Г2С С ФЕРРИТО-ПЕРЛИТНОЙ СТРУКТУРОЙ ВОДОРОДНОМУ ОХРУПЧИВАНИЮ, А ТАКЖЕ ХРУПКОМУ И ВЯЗКОМУ РАЗРУШЕНИЮ [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]

Водородная коррозия. Технологические среды, содержащие газообразный водород или его соединения, при температуре вьш1е 200 °С, когда водород становится химически активным, вызывают водородную коррозию и водородное охрупчивание металла. В результате водородной коррозии изменяется структура стали, происходит межкристаллитное растрескивание прочностные, пластические и вязкостные характеристики стали необратимо ухудшаются, приводя к преждевременным поломкам и разрушениям элементов. [c.817]

Растрескивание металла стальных трубопроводов от водородного охрупчивания зарождается на участках с твердой мар-тенситной структурой, обычно в местах концентрации напряжений, которые возникают при изготовлении труб на металлургических заводах. Коррозионное растрескивание кольцевых швов трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды, связано чаще всего с непроваром в корне шва или внутренним подрезом. Любая прерывистость в корне шва может явиться причиной коррозионного растрескивания, при этом скорость распространения коррозионных трещин в процессе эксплуатации газопроводов сернистого газа определяется глубиной и радиусом в вершине поверхностного дефекта сварного соединения [38]. Исследованиями коррозионных повреждений трубопроводов из сталей 17Г2С, транспортирующих газ с примесью сероводорода до 2 %, показано, что общим для всех случаев разрушения сварных соединений является зарождение трещин на внутренней поверхности трубопровода в зоне сплавления корневого или подварочного шва и дальнейшее их распространение по металлу шва или металлу околошовной зоны до наружной поверхности. В металле труб наблюдаются внутренние и выходящие на внут- [c.14]

Температура эксплуатации и скорость нагружения существенно влияют на склонность к водородному охрупчиванию. Подвижность водорода весьма высока при комнатной температуре и возрастает в два и черыре раза при повышении температуры до 100 и 200 С соответственно. Эффект повышения температуры может проявиться двояко в возможности повышения концентрации водорода на дефектах структуры, в увеличении вероятности ухода водорода из металла. При понижении температуры скорость диффузии водорода уменьшается, и при определенных скоростях перемещения дефектов кристаллической решетки типа дислокаций водород не в состоянии перемещаться вместе с ними. [c.139]

Строение изломов в условиях водородного охрупчивания материала существенно зависит от его структуры и условий испытания. Однако можно выделить общую закономерность на стадии I выявляются большей частью фасетки межзеренного разрушения и отдельные участки поверхности разрушения, занятые фасетками квазискола на стадии II доминирует межзеренное разрушение с участием механизма зарождения, роста и коалесценции пор. Довольно часто при переходе от стадии II к стадии III излом представлен участками вязкого межзеренного разрушения и в меньшей степени участками хрупкого межзеренного разрушения [82]. На стадии III в изломе преобладает вязкий ямочный рельеф. [c.276]

Другим важнейшим металлургическим фактором, определяющим склонность металла к водородному охрупчиванию, является его структура, поскольку как растворимость водорода, так и его критическая концентрация зависят от структурного состояния стали [19, 41]. Дуализм состояния водорода в металле (либо в твердом растворе в кристаллической решетке, либо в молекулярной форме в микропустотах) также обусловливается, прежде всего, структурными параметрами если сульфидное растрескивание высокопрочных мартенситных сталей связано с ослаблением межатомных связей, то водородно-индуцируемое расслаивание феррито-перлитных сталей объясняется развитием микропор под давлением молизующего-ся водорода [133]. [c.80]

Результаты лабораторных испытаний, выполненных на различных сталях при варьировании условий нагружения, состава сероводородсодержащей среды и техники испытаний, позволяют сделать следующие обобщения сопротивляемость сульфидному растрескиванию заметно убывает с ростом твердости и прочности материала структура, образующаяся в результате закалки и отпуска, обладает больщей сопротивляемостью сульфидному растрескиванию, чем металл с нормализованной или нормализованной и отпущенной структурой добавки никеля свыще 1% существенно снижают сопротивляемость сульфидному растрескиванию, а добавки молибдена оказывают благотворное влияние на сопротивляемость сульфидному растрескиванию неметаллические включения, особенно вытянутой формы, снижают сопротивляемость водородному охрупчиванию добавка меди в количестве 0,25—0,3 % уменьшает склонность стали к водородно-индуцируемому растрескиванию. [c.81]

Невосприимчивость хромоникелевых сталей с чисто аустенитной структурой к водородному охрупчиванию отмечена также в работе [139]. Однако в работе [171] показано, что и эти стали охруп-чиваются, но требуемые для этого количества поглощенного водорода на один-два порядка больше, чем для металлов с объемноцентрированной решеткой. Отмечающееся отсутствие изменений механических свойств у образцов из стали 12Х18Н10Т рис. 52 и 53) при поглощении этой сталью водорода (см. рис. 3) можно объяснить тем, что вследствие повышенной растворимости и меньшего коэффициента диффузии водорода в аустените по сравнению с другими видами структур стали [47], те количества водорода, которые в процессе наших испытаний проникали в сталь 12Х18Н10Т в основном распределялись в поверхностном слое, что не отражалось существенно на механических свойствах металла Ч [c.86]

Аналогичные данные были получены п для сс-титано-вого сплава ВТ5 (рис. 190). Как и для технически чистого титана, водородное охрупчивание наибодее резко проявляется после отжига прн 1100° С, менее резко после отжига при 900° С и, наконец, после отжига при 700° С, когда получается весьма мелкозернистая структура, водород практически пе снижает поперечного сужения и относительного удлинения сплава ВТб даже при его содержании 0,05% (по массе)—наибольшей исследованной концентрации водорода. [c.396]

По нашему мнению, при анализе флокеночувствителько сти необходимо принимать во внимание еще один фактор — влияние легирующих элементов и структуры стали на склонность ее к водородному охрупчиванию. В частности, еще В. Я. Дубовой [20] считал, что этот фактор играет весьма важную роль в образовании фл10кен01в. Склонность стали к хрупкому разрушению, по указанию В. С. Меськина [38], является одним из основных факторов, обусловливающих появление флокенов. [c.77]

В присутствии сероводорода не только ускоряется общая коррозия, но и резко проявляется склонность напряженной стали к водородному охрупчиванию в результате того, что образующийся при реакции сероводорода с металлом атомарный водород проникает в структуру стали, рекомбинируется там в молекулярный и создает очень высокие давления. Воздействие растворов сероводорода на металл сказывается также в виде коррозионной усталости [108]. [c.64]

Имеются указания относительно того, что когда процесс коррозионного растрескивания связан с наличием активных участков, тогда влияние напряжений на растрескивание состоит в создании пластической деформации, и поэтому такой вид разрушения будет наиболее вероятен для пластичных металлов пониженной прочности. Когда механизм растрескивания обусловлен охрупчиванием металла в вершине трещины, тогда становится значимой величина работы деформации, а это означает, в соответствии с уравнением (5.1), что прн разрушении пластическая деформация должна быть минимальной, а упругая энергия — максимальной. Такие условия наиболее часто удовлетворяют материалам с высокими значениями предела текучести. С большой достоверностью установлено, что водородное охрупчивание сталей становится наиболее заметным прн повышеинн предела текучести, хотя изменения структуры илн состава, которые способствуют изменению значения предела текучести илн вязкости разрушения, также могут оказывать влияние иа электрохимические характеристики и диффузию водорода. Изменения этих параметров могут оказывать такое же значительное влияние на коррозионное растрескивание, как и изменения прочностных характеристик. [c.239]

Очевидно, что во всех этих случаях растрескивание происходит под воздействием проникающего в металл водорода, образующегося либо в результате коррозионных реакций, либо вследствие катодной поляризации [28]. Стали, содержащие водород в междоузлиях кристаллической решетки, не во всех случаях разрушаются, но почти всегда теряют пластические свойства (водородное охрупчивание). Их растрескивание происходит только при одновременном воздействии на металл достаточно высоких приложенных извне или остаточных напряжений растяжения. Разрушения этого вида известны под названием водородное растрескивание под напряжением или водородное растрескивание . Образующиеся трещины в основном трапскристаллитны. В мартенситной структуре трещины могут образоваться по бывшим границам зерен аустенита [28]. [c.116]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...