Рост трещин в металлах при воздействии водорода

В качестве одного из главных положений теории роста трещин в металлах при воздействии водорода примем концепцию коэффициента интенсивности напряжений. Анализируя феноменологию влияния водорода на разрушение металлов, можно сформулировать некоторые аксиомы теории роста трещин. Во-первых, для осуществления акта локального разрушения при данной интенсивности механического воздействия (определяемой коэффициен- [c.325]

Как известно, водород широко применяется во многих отраслях техники и промышленности. Вместе с тем, обусловленное водородом повреждение металлов считается в настоящее время причиной многих аварий и катастроф, приносящих значительный ущерб. Среди разнообразных проявлений вредного влияния водорода на механические свойства (предел прочности, пластичность, характеристики усталости, ползучести и т. п.) особого внимания заслуживает обусловленное водородом облегчение зарождения и роста трещин в металлах. Связано это с тем, что независимо от того, насколько совершенны технология и качество изготовления, практически все конструкционные материалы и изделия из них содержат дефекты (или врожденные, или возникшие в процессе эксплуатации). При этом водород, воздействующий на металлы, значительно увеличивает их чувствительность к трещинам и увеличивает вероятность разрушения конструкций, обладающих при обычных условиях достаточной несущей способностью. Таким образом, эксплуатация металлов в атмосфере водорода приводит к необходимости оценки их трещиностойкости, а исследование закономерностей роста трещин в таких условиях приобретает большое значение. [c.325]

При содержании в стали водорода более 10-15 мл/100 г возможно образование флокенов, расслоений и водородных трещин в результате суммарного воздействия молекулярного водорода, находящегося в порах под давлением, и существующих в металле растягивающих напряжений. Рост образовавшихся трещин при наводороживании стали происходит после снижения пластичности металла до определенной минимальной величины [11, 12]. [c.16]

Катодная защита металла при определённых условиях тормозит развитие в нем коррозионно-механических трещин в результате снижения скорости или же полного подавления анодного процесса. Однако катодная поляризация может и ускорить развитие трещины, поскольку при катодной поляризации ускоряется поступление в металл водорода вследствие интенсификации катодного процесса восстановления и абсорбции его берегами трещины. Воздействие катодной поляризации на рост трещин во многом зависит от исходной скорости их роста, от величины а также от состава среды и ее температуры [8,36, 39,71], [c.114]

При больших содержаниях водорода в стали (более 10-15 мл/100 г) в результате суммарного действия давления молекулярного водорода в порах и имеющихся в металле растягивающих напряжений возможно образование флокенов, расслоений и водородных трещин. Рост образовавшихся трещин при наводороживании стали происходит после снижения пластичности металла до определенной минимальной величины [39, 125]. На стойкость сталей в сероводородсодержащей среде существенно влияет ее твердость, уровень действующих в металле напряжений и концентрация сероводорода. Воздействие сероводородсодержащей среды на мягкие нелегированные стали при небольших напряжениях вызывает образование трещин и расслоений, ориентированных вдоль проката параллельно действующим напряжениям. В случае сталей повышенной прочности (твердости) или мягкой стали, но при высоких концентра- [c.20]

При проведении коррозионно-механических испытаний конструктивных сталей на трещиностойкость обнаружено воздействие ряда газов из газовой фазы над нагруженным металлом на скорость докритического роста трещины. Доказано воздействие молекулярного водорода, связываемое с тем, что молекулярный водород диссоциирует на атомы на ювенильной поверхности развивающейся трещины, причем адсорбированный атом водорода является отрицательным концом диполя Ме-Н. Этот атомарный водород не может в большом количестве проникнуть в решетку металла за короткое время проявления эффекта облегчения роста трещины и вызвать водородную хрупкость стали. но формирует особые условия зоны предразрушения [6. 7]. [c.8]

Дальнейший анализ роста трещины в металлах при воздействии водорода связан с разработкой количественной модели, устанавливающей связи этого роста с интенсивностью механического воздействия на металл в зоне нредразрушения (т. е. К), кинетикой перераспределения водорода и его накопления в ответственных за разрушение микрообъемах [4, 212]. [c.328]

В начале 70-х годов началось интенсивное развитие специального раздела механики разрушения, посвященного вопросам трещипостойкости металлов и сплавов в условиях совместного воздействия коррозионных сред и длительных нагрузок. Первые исследования сопротивления росту коррозионных трещин с применением коэффициентов интенсивности напряжений касались длительного статического нагружения (коррозионного растрескивания). Было показано, что такие традиционно считающиеся мало активными среды, как вода, спирты, масла и т. п. вызывают докритический рост трещин в высокопрочных сталях при значениях коэффициента интенсивности напряжений К, существенно меньших вязкости разрушения Ki . В дальнейшем кардинальное воздействие коррозионных сред на докритический рост трещин было подтверждено и для ряда других высокопрочных сплавов. Исключение составляет рост трещин в условиях ползучести при повышенных температурах, а также в высокоуглеродистых низко-отпущенных сталях с мартенситной структурой. В последнем случае фактором замедленного разрушения может быть водород, оставшийся в металле после металлургического передела. [c.337]

Во-первых, эффект коррозионного растрескивания установлен в общем только для сплавов,, однако следут иметь в виду, что наблюдалось межкристаллитное растрескивание меди 99,999%-ной чистоты в аммиачном растворе [102]. Хотя это может быть связано с загрязнениями на границах зерен, т. е. с содержанием сплава в металле высокой чистоты, называть такой материал сплавом не принято. Сообщалось также о межкристаллитном растрескивании железа высокой чистоты [103], которое вызывалось загрязнениями по границам зерен. Во-вторых, растрескивание возникает в сплавах только при воздействии некоторых специфических сред (например, а-латуни в аммиаке, как это показано в табл. 13), однако число этих сред возрастает по сравнению с первоначально установленной номенклатурой. Когда вызывающей растрескивание средой является вода, ее происхождение не имеет существенного практического значения. В-третьих, коррозионное растрескивание — явление, возникающее при сочетании наличия напряжений в детали и пребывания ее в коррозионной среде. Устранение либо среды, либо напряжений будет предотвращать возникновение трещин или пр юстановит дальнейший рост уже образовавшихся трещин. В-четвертых, при любом характере приложенного напряжения оно должно иметь растягивающую поверхностный слой компоненту. Наконец, следует отметить, что не совсем ясна определяющая коррозионная реакция, вызывающая развитие трещин. Растрескивание ииожет возникнуть из-за коррозии, т. е. разъедания металла, на очень узком фронте по описанным ниже причинам, но может быть также следствием локального охрупчивания, вызванного поглощением атомов водорода, которые разряжаются на локальных катодах близко к острию трещины. Иногда между этими двумя обш ими механизмами делают различие, называя первый механизмом активного пути, а второй — механизмом водородного охрупчивания. Хотя уже стало привычным рассматривать их по- [c.173]

Рассмотрим теперь задачу определения параметров сопротивления материала росту трещин при наличии водорода, позволяющих установить связь между поведением лабораторных образцов в процессе испытаний и поведением материалов в конструкциях при тех же условиях. Заметим, что обычные методы механики разрушения [144] при изучении водородного охрупчивания металлов не являются корректными. Так, анализируя типичные результаты опытов по оценке влияния водорода на кратковременную статическую трещиностойкость металлов [200] (рис. 41.1), нетрудно установить, что определяемый стандартным методом параметр трещиностойкости Kq, будучи весьма чувствительным к воздействию водорода [83, 2(30, 319, 334J, является лишь одним значением коэффициента К из интервала К,ь < Ксш, в кото- [c.326]

В связи с рассмотренными гипотезами о механизме влияния межкристаллитной внутренней адсорбции примесей, ответственных за отпускную хрупкость, на водородное охрупчивание (4 /) — усиление абсорбции атомарного водорода на поверхности металл - электролит (2) - повышение локальной концентрации водорода на границах зёрен с примесями в зоне предразрушения (3) - аддитивное воздействие примесей и водорода на, когезивную прочность границ, интересны результаты [219, 2201. В этих работах рассмотрена кинетика заоождения и роста микротрещин, развивающихся в твердых растворах се-железа с Р, 8 и С без внешних механических напряжений под действием давления молекулярного водорода, заполняющего полость трещин и достигающего по оценкам [220] 1800 МПа. При этом условия ввода водорода в металл (катодное насыщение из N2804 с добавкой промотора наводороживания АвзО,, высокие плотности катодного тока) были такими, что позволяли не учитывать механизм (1), Средняя концентрация Н в твердом растворе в равновесии с в трещинах по оценкам работы [219] составляла (6 — 60) Ю , т.е. была выше локальной концентрации атомов Н 8 зоне предразрушения перед вершиной растущих трещин в сталях, склонных к замедленному разрушению в водороде. Это обстоятельство вместе с отсутствием существенной восходящей диффузии водорода к вершине в мягком железе, позволяло не учитывать при объяснении влияния примесей на сопротивление водородному охрупчиванию и гипотезу (2). [c.180]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...