Абсорбция водорода

Если металл при постоянном растягивающем напряжении в специфической коррозионной среде растрескивается сразу после нагружения или спустя определенное время, это разрушение называется коррозионным растрескиванием под напряжением (КРН). Такое определение приложимо и к растрескиванию, вызываемому абсорбцией водорода, выделяющегося в процессе коррозионной реакции. Различие между этими двумя типами растрескивания обсуждается в гл. 7. [c.29]

Скоростью, с которой атомы Наде рекомбинируют друг с другом или с Н , образуя Hj, обусловлена каталитическими свойствами поверхности электрода. Если электрод является хорошим катализатором (например, платина или железо), водородное перенапряжение невелико, тогда как для слабых катализаторов (ртуть, свинец) характерны высокие значения перенапряжения. При добавлении в электролит какого-либо каталитического яда, например сероводорода или соединений мышьяка или фосфора, уменьшается скорость образования молекулярного Hj и возрастает адсорбция атомов водорода на поверхности электрода . Повышенная концентрация водорода на поверхности металла облегчает проникновение атомов водорода в металлическую решетку, что вызывает водородное охрупчивание (потерю пластичности) и может привести к внезапному растрескиванию (водородное растрескивание) некоторых напряженных высокопрочных сплавов на основе железа (см. разд. 7..4). Каталитические яды увеличивают абсорбцию водорода, выделяющегося на поверхности металла в результате поляризации внешним током или коррозионной реакции. Это осложняет эксплуатацию трубопроводов из низколегированных сталей в некоторых рассолах в буровых скважинах, содержащих сероводород. Небольшая общая коррозия приводит к выделению водорода, который внедряется в напряженную сталь и вызывает водородное растрескивание. В отсутствие сероводорода общая коррозия не сопровождается водородным растрескиванием. Высокопрочные стали из-за своей ограниченной пластичности более подвержены водородному ра- [c.58]

Исследование процессов наводороживания цинковых и кадмиевых покрытий, наносимых электролитическим методом, показало, что скорость абсорбции водорода сталью определяется концентрацией диффузионно-подвижного водорода (находящегося в атомарном состоянии), абсорбированного некоторым эффективным слоем осадка, прилегающего к основе. Как было показано В.Н. Кудрявцевым, в данном случае образуется и быстро распадается пересыщенный зернограничный твердый раствор, при этом протекает процесс, обусловленный релаксацией первоначально неравновесной микроструктуры осадка, [c.101]

По мере углубления трещины и развития электрохимических процессов в вершине происходит абсорбция водорода, его сегрегация в наиболее напряженных местах, выпадение гидридов и появление сколов. Процесс коррозионного растрескивания в результате этого резко активизируется (рис. 44). [c.80]

Описаны современные методы наводороживания и водородной хрупкости сталей при осаждении гальванических покрытий. Обобщены представления о механизмах процесса абсорбции водорода катодной основой при формировании электролитического осадка. Дан детальный анализ методов снижения и устранения наводороживания и водородной хрупкости сталей при гальванической обработке. Приведены практические рекомендации по контролю процесса наводороживания и водородной хрупкости высокопрочных и пружинных сталей. [c.318]

В принципе все металлические материалы могут подвергаться электролитической коррозии. Для разрушения под действием проникшего водорода (водородного охрупчивания) необходимо наличие механических растягиваюш,их напряжений и стимуляторов абсорбции водорода, если материалы не являются особенно высокопрочными (см. раздел 2.3.5). Химическая коррозия с потерей массы в результате образования гидридов возможна только для следующих металлов In, Т1, Qe, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Se, Те, Po [7]. [c.47]

Сера и фосфор оказывают вредное влияние на стойкость сталей к коррозионному растрескиванию в различных, в том числе и сероводородсодержащих, средах. Одна из причин этого в том, что сера - промотор абсорбции водорода, а фосфор увеличивает интенсивность наводороживания [19]. [c.120]

По результатам проведенных испытаний образцов и их анализу установлено, что разрушение сварных швов в водородных баках вызвано абсорбцией водорода в зонах сварных швов при термоциклировании и циклическом нагружении внутренним давлением в присутствии водорода. Точный механизм разрушения еще не ясен, но установлено, что гидрид титана очень хрупок и растрескивается при термоциклировании или, возможно, от избыточных внутренних напряжений, поскольку толщина слоя гидрида достигает довольно большой величины. Образование гидрида происходит в процессе эксплуатации, но не во время сварки. По-видимому, при реакции образования гидрида, которая является экзотермической, выделяется достаточное количество локализованного тепла, благодаря чему температура поверхности повышается до такого уровня, когда процесс проходит более быстро. Очень мало известно о взаимодействии водорода с титаном при высоких давлениях водорода и возможно, что при температуре окружающей среды эта реакция будет спонтанной. [c.297]

Охрупчивание ненапряженного титана и образцов сплава после экспозиции в парах метанола [82], вероятно, может быть отнесено и за счет абсорбции водорода. Однако наблюдения [173] по влиянию объема системы указывают на сложность этого взаимодействия. [c.405]

Водород-металл. Водород образует с рядом металлов гидриды. При образовании гидридов с Ti, Zr, Th, Сг и Мп происходит выделение тепла, а с А1, Fe, Си, N1, Со, Мо, Ag — поглощение тепла. Поэтому с повышением температуры абсорбция водорода металлами первой группы уменьшается, а второй группы — увеличивается. [c.173]

Прямым следствием абсорбции водорода ниобием является сильное охрупчивание его в атмосфере водорода при повышенной температуре или в кислом растворе, когда металл служит катодом. [c.449]

Рис. 3.7. Изотермы абсорбции водорода крупнокристаллическим (а) и нанокристаллическим (б) палладием при температуре Т = 298 (7), 323 (2), 338 (7), 353 (4), 373 (5), 398 (6) К [50]

Наибольшая способность к абсорбции водорода присуща палладию [c.372]

Несмотря на большое число неясных вопросов можно насчитать лишь две-три работы, посвященных изучению абсорбции водорода. аморфными сплавами. В ходе этих исследований установлено следующее. [c.285]

Изменение аморфной структуры при абсорбции водорода [c.286]

При абсорбции водорода аморфное состояние сохраняется. На рис. 9.32 показаны рентгеновские профили до и после абсорбции водорода аморфными сплавами системы Zr — Ni. Здесь же приведены значения температур кристаллизации сплавов Тх, а также температуры, при которых происходила абсорбция водорода и величина абсорбции. Из наличия широких слабых пиков, характерных для аморфной структуры, можно сделать вывод, что даже при [c.286]

Таблица 9.2. Изменение структуры аморфных сплавов при абсорбции водорода

Смещение дифракционных максимумов в сторону меньших углов свидетельствует об увеличении межатомных расстояний при абсорбции водорода (см. рис. 9.32). [c.287]

Умеренная перезащнта стальной конструкции обычно не приносит вреда. Основными недостатками при этом являются потери электроэнергии и возрастающий расход вспомогательных анодов. При сильной перезащищенности возникает дополнительный ущерб в случае, если на защищаемой поверхности выделяется так много водорода, что это вызывает либо вспучивание или отслаивание органических покрытий, либо водородное охрупчивание стали (потерю пластичности в результате абсорбции водорода), либо растрескивание под действием водорода (см. разд. 7.4). Разрушение стали в результате абсорбции водорода, по существу, близко к разрушениям, происходящим в сульфидсодержащих средах [201 (см. разд. 4.5). [c.224]

Чувствительность к водородному охрупчиванию значительно зависит от качества стали. Поэтому часто наблюдается различная склонность к водородному охрупчиванию сталей, близких по химическому составу. Весьма важна форма неметаллических включений в стали, особенно сульфидов. При обычной выплавке стали сульфиды имеют пластинчатую форму, при дополнительной обработке синтетическим шлаком — округлую, эллипсообразную. Испытания трубной стали с одинаковым содержанием серы показали, что вредное влияние водорода на сталь с эллипсообразными сульфидами на 10—40 % ниже, чем на сталь с пластинчатыми сульфидами. Значительно повышается стойкость стали к водородному охрупчиванию в растворах сероводорода при ее легировании редкоземельными элементами вследствие их влияния на облегчение молизации водорода, что затрудняет абсорбцию водорода металлом. [c.23]

Кроме абсорбции водорода, также образуются химические соединения — гидриды тантала и ниобия. Гидрироиатгые тантал и hiio6lh i хрупки н могут быть нзмел[>чкны в порошок, что используется для регенерации отходов и переработки вторичных металлов. [c.506]

Реакция внутрищелевого раствора с участками металла с компло-нарным расположе ием рядов дислокаций (возникновение ручьевого узора), являющимися анодными участками. Туннельная коррозия, разрыв перемычек между туннелями, абсорбция водорода стенками туннелей, восходящая диффузия водорода в области Максимальных напряжений. Появление сколов по определенным кристаллографическим плоскостям. [c.70]

Согласно приведенной выше схеме, выпадение, гидридов в подповерхностном слое в вершине трещины возможно лишь в случае абсорбции водорода катодными <астками в вершине треи ины, восходящей диффузии водорода в область максимальных напряжений (находящуюся в объемном напряженном состоянии) и образования пересыщенной водородом а-фазы и гидридов. Если в структуре металла имеется достаточное количество ч )азы, не склонной к коррозионному растрескиванию ( 3-фаза, стабилизированная ванадием, молибденом, ниобием или танталом), эта фаза является ак-кумулятором водорода, абсорбируемого катодными участками. В этом случае резко снижается возможность образования пересыщенной водородом а-фазы и выделения гидридов. Влияние различного количества ]3-фазы в структуре сплавов на склонность к коррозионному растрескиванию можно проиллюстрировать на одном и том же сплаве. Для этого использовали сплав, содержавший 6 % AI и 3,0 % V. В результате длительного отжига при 800°С в течение 100 ч практически весь ванадий перешел в а-твердый раствор, содержание /3-фазы, по данным рентгеноструктурного анализа, составило менее 0,3 %. Этот же сплав был подвергнут отжигу при 880°С в течение 1 ч с последующим охлаждением на воздухе. В последнем случае структура состояла из а-фазы и пласГинчатых выделений /3-фазы. Количество оста- [c.71]

В высших спиртах и ряде органических жидкостей (СС14, СгНг , технические фреоны и др.) коррозионное растрескивание связано, по-видимому, с наличием остаточной влаги, а сам процесс протекает только при условии нарушения защитной оксидной пленки и связанной с этим абсорбцией водорода. [c.84]

К виду коррозионного растрескивания, не связанного с абсорбцией водорода, относится разрушение титана и его сплавов в контакте с жидкими металлами. В настоящее время накоплен опыт поведения титановых сплавов в контакте с жидкой ртутью, с расплавленными кадмием и цинком. Наиболее распространено мнение, что контакт активной поверхности титана с жидкометаллической средой может вызвать образование интерметаллических соединений, охрупчивающих титан. Однако имеющиеся экспериментальные данные, особенно разрушение в контакте с жидкой ртутью, позволяют предполагать, что в данном случае действует другой механизм. Ртуть и другие жидкие легкоплавкие металлы не смачивают поверхность титана, защищенную оксидной пленкой. До тех пор, пока не нарушена защитная оксидная пленка, взаимодействия между титаном и жидкометаллической средой не происходит независимо от уровня напряжений и длительности их действия. Иная картина наблюда- [c.85]

СОП металла в первые мгновения своего обргиования практически лишена поверхностных пленок, тормозящих абсорбцию водорода металлом, т. е. становится окном, через которое водород устремится в металл. [c.72]

Водород, восстановленный в ходе катодного процесса на поверхности стенох трещины, поглощается металлом не полностью, некоторая часть его десорбируется и уходит в атмосферу. Обозначим через долю водорода, абсорбируемого металлом от общего количества, восстановленного на поверхности. В данном случае на металле протекает параллельная реакция, продукт которой - водород, удаленный с его поверхности. Так как удаление водорода происходит по двум направлениям — десорбция в атмосферу и абсорбция его металлом, учитывая теорию параллельных реакций, khj можно назвать константой водородного адсорбционно-абсорбционного равновесия, равную отношению константы скорости абсорбции водорода к сумме данной константы и константы скорости десорбщш водорода с данной поверхности. Принимая во внимание, что катодный ток равен анодному и учитывая уравнения (2, 6 и 12), легко показать, что количество водорода 0Hj, поступившее в металл вследствие единичного акта электрохимических сопряженных процессов окисления и восстановления при работе гальвмопары СОП - старая поверхность, определяется уравнением [c.82]

На катодной старой поверхности берегов трещины устанавливается равновесная поверхностная концентрация атомов водорода hi характеризующаяся определенной адсорбционной степенью заполнения. Удаление атомов водорода с данной поверхности пойдет тремя путями десорбцией в атмосферу (преимущественно рекомбинацией), абсорбцией водорода в метагш и поверхностной диффузией в сторону СОП. Первый процесс характеризуется константой скорости К, второй и третий - константами скорости /С" и А" " Соответственно. Это равновесие носит динамический характер и определяется равенством скоростей адсорбции водорода и его удаления с поверхности. Тогда константа динамического равновесия Кр определится уравнением [c.84]

Водород. Формулировка гипотезы подобна предложенной для водных растворов. К тому же больщинство доказательств являются вновь косвенными и многое взято из сравнения поверхностей разрушения. Сравнительно недавно опубликованы некоторые результаты фрактографии при контролируемой анодной поляризации для сплава Ti—5А1—2,5Sn [196]. Ненапряженные образцы были погружены в раствор метанол — H I в условиях без наложения потенциала и затем разрущены на воздухе. Наиболее характерным в этих результатах было выявление скола до меж-кристаллитного коррозионного поражения, который был отнесен к абсорбции водорода в процессе коррозии. Однако, в какой мере это наблюдение относится к области II роста трещин, неясно по следующим причинам а) скорость абсорбции водорода, по-видимому, слишком мала для объяснения скорости роста трещины в области II) б) анодная поляризация предотвращает поглощение водорода [196], хотя обычно ускоряет рост трещин в области II (см. рис. 42) в) в работе [82] наблюдалось охрупчивание ненапряженных образцов после выдержки в парах метанола и последующего испытания на растяжение. Это охрупчивание, вероятно, можно отнести к абсорбции водорода. Однако, в отличие от приведенных выше результатов [196], наблюдаемый характер разрушения был полностью межкристаллитным. [c.401]

Другая трактовка влияния Т1зА1 была предложена теми, кто отдает предпочтение взаимодействию водород — металл в качестве причины, вызывающей КР, т. е. присутствие Т зА1 приводит в результате к более быстрой абсорбции водорода. В работе [227] показано, что абсорбция водорода в процессе травления в растворах, содержащих фториды, происходит много быстрее в сплавах, содержащих в своей структуре Т1зА1. Однако в работе [81] получено, что адсорбция водорода при повышенных температурах в сплаве Т1 — 20% (ат.) А1, или 12,5% (по массе) А1, происходит медленнее, чем в технически чистом титане или сплавах Т1 — 8А1. В действительности, абсорбция водорода происходит наиболее быстро в титане, что является противоположным поведению при КР- [c.409]

Привес был рассчитан по измеренной толш ине окисной пленки. Эти испытания показали, что коррозия циркалоя-4 в условиях теплопередачи эквивалентна коррозии в изометрических условиях при той же температуре поверхности раздела окись — вода. Абсорбция водорода для теплопередающих образцов, однако, была примерно в 2,5 раза выше, чем для изотермических образцов, но думается, что этот результат может быть обусловлен экспериментальной техникой. Дополнительные испытания [26] показали, что при экспозиции в 180 суток накопление водорода в теплопередающих образцах было приблизительно в [c.242]

Рис. 8.9. Абсорбция водорода циркалоем-2 (измерение и экстраполяция) в зависимости от концентрации кислорода в растворе [13] (я) и избыточного давления водорода (б) при ф Н(Сировап-ном привесе кислорода (Oj—20 мг/дм ) при Г = 343 С.

Абсорбция водорода сопровождалась образованием однофазного твердого раствора в болыттей части системы. При температуре около 300 и давлении 8 мм рт. ст. обнаружена [c.452]

Рис. 3.6. Изотермы абсорбции водорода в системе РеТ1—Н2 при температуре 20 °С [84]

Отмечены и значительные отличия в поведении водорода в аморфных и нанокристалличе-ских металлах, сплавах и соединениях по сравнению с обычными поликристаллическими объектами. На рис. 3.6 показаны изотермы абсорбции водорода интерметаллидом РеТ1 в аморфном, нано- и крупнокристаллическом состоянии. Для нанообъектов наблюдаются увеличение растворимости водорода в области твердого раствора, сужение двухфазной области и изменение равновесного давления для аморфных образцов — значительное изменение фазовых равновесий. Аналогичные результаты бьши получены для систем Ьа1 15—Н2 и М 2№—Н2. Наиболее подробно изучена классическая (для диаграмм металл — водород) система Рё — Н2. [c.55]

Описанные эффекты можно объяснить повышением растворимости водорода, обусловленным увеличением количества возможных мест для размещения водорода в решетке (включая дефекты), либо повышенной абсорбцией водорода в приграничных областях возможна также комбинация этих эффектов. Исследование неупругого рассеяния нейтронов в образцах PdHo o4s и изучение спектров ядерного магнитного резонанса (ЯМР), PdHoj привели к выводу о том, что повышенная растворимость водорода в на-нокристаллическом палладии обусловлена абсорбционными свойствами границ [64]. [c.56]

В табл. 9.2 описаны изменения структуры, сопровождающие абсорбцию водорода различными аморфными сплавами, приведены характеристики условий абсорбции и значения температур кристаллизации. В сплаве Zrso uso при абсорбции водорода кристаллизация происходит при температурах ниже температуры кристаллизации для исходного сплава, при этом сплав распадается на металлическую медь и 2гН2. в сплавах Zr — Ni, Nb — Ni, Ti— u [c.286]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...