Водородная усталость стали

УСТАЛОСТЬ СТАЛИ ОТ ДЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ СТАТИЧЕСКИХ И ЦИКЛИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ. АДСОРБЦИОННАЯ, КОРРОЗИОННАЯ И ВОДОРОДНАЯ УСТАЛОСТЬ СТАЛИ [c.46]

Водородная усталость стали при циклически изменяющихся напряжениях может наблюдаться в чистом виде при катодной защите стальных объектов, подверженных циклическим напряжениям в коррозионных средах. Катодная защита устраняет частично или полностью анодные процессы на защищенном объекте, т. е. коррозионное разъедание и растворение металла, но не устраняет, а наоборот усиливает такие катодные процессы, как вьщеление ионов водорода на металле. Последнее приводит к наводороживанию металла, что вызывает появление водородной хрупкости, характеризующейся снижением пластичности и сопротивления отрыву. Проявление водородной хрупкости при циклическом нагружении металла и является, в сущности говоря, водородной усталостью. [c.58]

Водород в стали меняет ее механические свойства при кратковременном и длительном статическом нагружении, а также при повторно-переменном и ударном нагружении. Под влиянием водорода в стали значительно снижаются ее пластические свойства при кратковременном нагружении. Это явление названо водородной хрупкостью стали. Твердость наводороженной стали повышается. Наводороженная сталь подвержена замедленному разрушению, т. е. разрушению при длительном действии статических сил при напряжениях, обычно меньших предела текучести. Это явление было названо нами водородной статической усталостью стали. При повторно-переменных (циклических) напряжениях водород в стали снижает ее выносливость, что было названо нами водородной усталостью стали (см. П1-2). Водород в стали повышает ее чувствительность к концентраторам напряжения при действии повторно-переменных напряжений. Ударная прочность наводороженной стали снижается. Под влиянием водорода в стали могут образовываться дефекты типа пузырей, а также расслаивание (у проката) и растрескивание металла. [c.75]

ВОДОРОДНАЯ УСТАЛОСТЬ СТАЛИ i [c.92]

Характеристика водородной усталости стали при циклическом нагружении дана в главе III разделе 2. До последнего времени ясного 94 [c.94]

Таким образом, коррозионно-усталостное разрушение во многих средах может происходить принципиально отличными путями в зависимости от величины амплитуды напряжений. При больших амплитудах напряжения в кислых средах или при некоторых видах заш,иты (например, при катодной защите) решающим для прочности является возникновение водородной усталости стали. При меньших амплитудах напряжения, когда коррозионные процессы на анодных участках успевают развиться, а также в коррозионных средах,в которых невозможно наводороживание, трещины усталости растут вследствие действия циклических и коррозионных напряжений, а также напряжений от адсорбционного расклинивания, в сумме больших предела циклической текучести. Если же сумма перечисленных напряжений меньше предела циклической текучести, трещины усталости развиваются под влиянием анодного процесса, разрушающего металл в этом случае интенсификации процесса способствуют циклические напряжения, вызывающие снижение электродного потенциала в местах их концентрации, а также разрушающие окисную пленку, которая затрудняет коррозию. [c.175]

Электрохимические методы защиты стали, например- при помощи цинковых протекторов, или покрытия стали цинком, а также катодная защита от внешнего источника тока дают хорошие результаты при отсутствии напряжений. При действии же статических или циклических напряжений катодная защита за счет внешнего источника тока Может применяться только после установления оптимального значения плотности тока, так как повышение плотности тока выше определенного предела (как это видно из диаграммы на фиг. 21, точка 5) может вызвать водородную усталость стали. Поляризация при плотности катодного тока, меньшей оптимальной, не подавив полностью работы коррозионных пар, также не дает желаемого эффекта защиты. Характерно, что значение оптимальной плотности тока при защите стали, находящейся под напряжением, должно быть в десятки и даже в сотни раз выше, чем при защите ненапряженного металла. Однако даже в случае правильного подбора плотности защитного тока, как это говорилось выше (см. VII—2), катодная защита так же, как и защита протекторами или анодными покрытиями, не может полностью восстановить усталостной прочности стали в коррозионных средах до ее значений в воздухе. [c.179]

Рис. 6.8. Статическая водородная усталость, стали ЗОХГСА, нагруженной на 0,3 и 0,5 Ов, после хромирования в стандартном электролите (50 А/дм , 35°С, 20 мин)

Рис. 6.41. Статическая водородная усталость стали ЗОХГСА (Яне = 45), подвергнутой цианистому цинкованию в течение 20 мин при 2 А/дм и нагруженной на 0,5 или на 0,75 0п

Рис. 7.2. Влияние отпуска (2 ч при 100°С) после нанесения гальванопокрытий на статическую водородную усталость стали 45, нагруженной на 0,75 0в

Наводороживание стального оборудования и трубопроводов в сероводородсодержащих средах при газо- и нефтедобыче и переработке причиняет наибольший экономический ущерб. Статическая водородная усталость стали наблюдается в водных растворах HgS только при pH < < 10, однако расслоение стали вследствие образования водородных пузырей в ее приповерхностных слоях может происходить и при рН = П. .. 13. Диффузия водорода через углеродистые стали, корродирующие в водном растворе, содержащем HgS, имеет место при pH = 1,5. .. 11,5, причем при pH = 1,5 вследствие ухудшения растворимости сульфидной пленки на стали ее коррозия и поток водорода падают. [c.448]

Металлические покрытия обеспечивают защиту стали в условия.ч статической водородной усталости при различном уровне нагружения. [c.87]

Высокий защитный эффект в условиях статической водородной усталости обеспечивают стали покрытия, полученные методом Диффузионного насыщения. [c.88]

На графиках кривая статической водородной усталости для сталей с диффузионным боридным покрытием располагается ниже, чем для алюминиевого, хромового и цинкового покрытий, но выше, чем для сталей без покрытия. [c.89]

К металлическим покрытиям, защищающим сталь от коррозии и наводороживания в различных агрессивных средах, а также в условиях статической водородной усталости, предъявляется комплекс требований, таких, как высокая коррозионная стойкость, низкая водопроницаемость, достаточная пластичность и прочность сцепления с основой, определенный уровень и знак внутренних напряжений, отсутствие наводороживания в процессе нанесения покрытий, технологичность процесса нанесения для защиты конкретного изделия, экономическая целесообразность нанесения покрытия. [c.90]

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]

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]

По критерию водородопронидаемости эффективным барьером на-водороживанию являются алюминий, цинк, медь, растворимость водорода в которых на два-три порядка ниже, чем у стали. Кадмиевые покрытия также обладают высоким экранирующим действием. Именно с этим связано использование кадмирования для предотвращения наводорожи-вания образцов при изучении статической водородной усталости стали. [c.63]

На рис. 24 приведены сравнительные данные по пределу статической водородной усталости, стали с различными металлическими покрытиями. Статическую водородную усталость исследовали в H S - 2,5 г/л на стандартных образцах с адрезом. Напряжение меняли через интервал, равный 0,1 от прочности надрезанного образца. [c.88]

Рис. 24. Кривые статаческой водородной усталости стали с различными металлическими покрытиями

В лаборатории Института машиноведения и автоматики АН УССР Р. И. Крипякевич и Ю. И. Бабей [88, 89] провели исследование явления водородной усталости стали, о котором уже упоминалось во введении. [c.59]

В. А. Титова и В. Т. Степуренко позволяют считать установленной водородную усталость стали при ее циклическом нагружении. [c.98]

Особый эффект вызывает адсорбция водорода на катодных участках металла. Выше мы указывали (V—1, 6), что водород может легко диффундировать в решетку металла, а при определенных условиях вызывать водородную усталость стали. На наш взгляд, водород может влиять на коррозионно-усталостную прочность стали в случае поражения им значительных по глубине объемов металла, что оказывает-, ся возможным при одновременной пластической деформации и иаво-дороживании, когда водород за очень малый промежуток времени-внедряется в глубь металла по зонам плоскостей сдвигов. [c.172]

В работе [49] отмечается, что диффузионное алитирование и цинкование разблагораживают потенциал стали, при этом значение стационарного потенциала для алитированных образцов составляет -710 мВ, для оцинкованных -860 мВ. Результаты исследования статической водородной усталости сталей с различными диффузионными покрытиями, приведенные ниже, показывают, что наибольшими защитными свойствами обладает цинковое покрытие (табл. 4). [c.34]

Предел прочности сГв и структура стали оказывают влияние-на предел длительной прочности сгдл таким образом, что сталь, одной и той же марки по мере увеличения Ов (путем создания различных структур при термообработке) становится более чувствительной к статической водородной усталости (разность между Св и Стдл увеличивается) [8]. На рис. 3.9 приведены кривые статической водородной усталости стали SAE 4340, термообработанной на различную прочность [344]. Наводороживание осуществлялось путем катодной поляризации в течение всего опыта с довольно низкой плотностью тока (имитация условий,, складывающихся при катодной защите- стальных трубопроводов) в 4%-ном растворе H2SO4 с добавлением 5 капель на 1 л раствора 2 г фосфора в 40 мл S2. Как видно из рисунка, увеличение предела прочности стали приводит к уменьшению [c.123]

Рис. 6.5. Статическая водородная усталость сталей 45, 40Г2 и 40Х, нагруженных на 0,75 (Тв после хромирования в стандартном электролите Дк =

Рнс. 6.28. Статическая водородная усталость стали ЗОХГСА (Нвс=45), нагруженной на 0,75 Ств, после цинкования в хлористоаммониевом электролите 2 J — 1 А/дм 45 мин 2 — 2 А/дм 20 мин I, 2 — электро.1ит с добавкой анисового альдегида 2 г/л. [c.310]

Рис. 6.29. Статическая водородная усталость сталей 45, 40Г2 и 40Х, термообработанных на одинаковую твердость (Ялс = 45) и нагруженных на 0,75 ств, после цинкования в хлористоаммониевом электролите № 2 (Л = 1 А/дм2, 45 мин)

Рис. 6.30. Статическая водородная усталость стали У7 (Явс = 45), нагружевной на 0,5 (кривая /) и 0,75 0в (кривая 2) после цинкования в хлористоаммониевом электролите № 2 (Дк = 1 А/дм , 45 мин)

Рис. 6.42. Циклическая водородная усталость стали 30ХН2МФА после электроосаждения кадмия из цианистого электролита на

Рис. 6.43. Статическая водородная усталость сталей, термообработанных на одинаковую твердость (Янс=45) и нагру-йсениых на 0,75 Ов после аммонийного кадмирования в течение 45 мин при 1 А/дм. (а) и 2 А/дм2 (б)

Рис. 6.44. Статическая водородная усталость стали ЗОХГСА (Яде = 45), нагруженной на 0,5 сгв (кривые 1) и 0,75 (Тв (кривые 2), после электроосаждения кадмия в течение 20 мин при 2 к1пл из цианистого электролита (пунктир I я 2 — без добавок, 2 — полиэтиленгликоль MB 2000 0,5 г/л) и аммонийного электролита (сплошные кривые 1 2 — без добавок, V v. 2 — желатина 3 г/л)

Рис. 69. Кривые статической водородной усталости стали ЗОХГСНА, кадми-

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]

Ni, в 1,8-2 раза, а содержащих 11,5 % Ni в 3,2 - 3,6 раз выше, чем нелегированных цинковых покрытий. Легирование цинкового покрытия никелем повысило предел статической водородной усталости и снизило склонность стали к коррозионному растрескиванию в среде 3 %-ного раствора хлористого натрия, насыщенного сероводородом (pH 3,5), с добавлением 0,5 % уксусной кислоты. Предел критической деформации Скр легированного покрытпя по сравнению с нелегированным и непокрытой сталью увеличивается от 0,5 до 0,8 %, а критическое напряжение Окр в наружных волокнах образца изменялось от 1000 до 1600 МПа. [c.91]

Сульфиды железа — катоды по отношению к железу и образуют с ним гальваническую пару, разность потенциалов в которой может достигать 0,2—0,4 В. С повышением концентрации сероводорода увеличивается склонность стали к сульфидному растрескиванию и достигает максимального значения при насыщении. Это объясняется тем, что с ростом концентрации сероводорода увеличиваются наводороживание стали и ее охрупчивание. Растрескивание стали происходит даже при весьма незначительных концентрациях сероводорода (меньше ЫО-з кг/м ), однако концентрация сероводорода влияет в основном на время до разрушения и в меньшей мере — на условный предел статической водородной усталости. Участок ВС на кривой статистической водородной усталости (рис. 17) характеризует разрушение вследствие СВУ, участок СД соответствует условному пределу статической водородной усталости (Стдл), т. е. максимальному напряжению, ниже которого разрушение не наступает. Сталь одной и той же марки по мере увеличения прочности становится более чувствительной к статической водородной усталости, т. е. разность между пределом прочности ст, и условным пре- [c.21]

Основное влияние на стойкость стали к сульфидному растрескиванию оказывают структура и ее прочностные характеристики, изменяющиеся в широком диапазоне при термической обработке, пластической деформации и их сочетании. Очень большое значение для оценки склонности металла к статической водородной усталости имеет его твердость. Стандартом НАИК предусматривается максимальная допустимая твердость HR 22. [c.22]

Под водородной усталостью понимается процесс усталостного разрушения в средах, разупрочняющее воздействие которых сводится в основном к водородному охрупчиванию сталей. На-водороживание металла происходит в результате коррозионного процесса с водородной деполяризацией или же при катодной защите конструкции, когда на ее поверхности в результате интенсивного катодного процесса восстанавливается водород. На практике водородная усталость проявляется при катодной защите различных сооружений и конструкций, при использовании деталей, подвергнутых ранее наводороживающей обработке (кислотная очистка травлением, нанесение гальванических покрытий), при зксплуагашш емкостей в газообразных средах, содержащих водород. Водородная усталость реализуется также в кислых средах [17,18]. [c.50]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...