ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДА С ЖЕЛЕЗОМ И СТАЛЬЮ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДА С ЖЕЛЕЗОМ И СТАЛЬЮ [c.7]

Первый максимум или максимум Снука, наблюдаемый некоторыми исследователями при 50 К, как полагают, связан с активизированной напряжениями диффузией водорода. Такая точка зрения подтверждается хорошим соответствием значений энергии активации и коэффициента диффузии, полученных при измерении внутреннего трения и экстраполяции результатов при высокотемпературной диффузии. Кроме того, этот низкотемпературный максимум появляется сразу же после наводороживания и уменьшается по величине с увеличением длительности вылеживания стали. Второй максимум (максимум при наклепе), наблюдаемый при более высоких температурах (100—150 К), как считают, обусловлен взаимодействием образующихся дислокаций и водорода. Этот максимум не обнаруживается на стали, только что подверженной наводорожива-нию, но обнаруживается после значительного времени вылеживания. Исследование внутреннего трения дает важную информацию о взаимодействии водород — дислокации и диффузии водорода в железе и стали. [c.268]

В условиях водородной коррозии в первую очередь происходит взаимодействие водорода с карбидом железа как менее устойчивым по сравнению с другими карбидными составляющими стали. Эта реакция протекает быстро, и механические свойства стали при этом изменяются в зависимости от количества и размещения карбидов железа. Связать углерод в смешанные или самостоятельные карбиды других элементов, более устойчивые, чем карбид железа, можно путем легирования хромом, молибденом, вольфрамом, ванадием, титаном и некоторыми другими элементами. Степень повышения стойкости стали по отношению к водороду зависит от того, образуют ли легирующие элементы самостоятельные карбиды или растворяются в карбиде железа, стабилизируя его. [c.59]

Водород, используемый для гидрирования, также вызывает коррозию сталей. При диффузии водорода в сталь происходят изменения ее структуры, связанные с взаимодействием водорода с карбидом железа, в результате чего образуется метан и происходит обезуглероживание и разупрочнение стали . [c.153]

Своеобразный вид химической, коррозии — это взаимодействие сталей или медных сплавов с водородом в условиях высоких температур и давлений. Водород растворяется в этих сплавах, давая с железом и медью сплавы других видов. Кроме того, водород восстанавливает образовавшиеся между кристаллами сплавов оксиды с выделением водяного пара. [c.130]

Под давлением метана (порядка 10 —10 кГ/см ) возникают высокие напряжения, вызывающие появление трещин и разрушение связи между зернами. Это приводит к снижению механических свойств (пластичности и прочности) стали. Сталь становится хрупкой, и при длительной эксплуатации может произойти разрушение аппаратуры, работающей под давлением. Взаимодействие водорода с карбидами железа возможно при температуре водородной среды свыше 300° С. Увеличение давления среды интенсифицирует процесс проникновения водорода и ускоряет реакцию обезуглероживания цементита. [c.552]

Щелочная коррозия труб, сопровождаемая появлением хрупкости металла, наблюдается также в котлах высокого давления. Во всех исследованных случаях эта коррозия развивалась под отложениями окислов железа. Обычно предполагается, что коррозия данного типа является результатом просачивания котловой воды под слой отложений с последующим ее упариванием. Этот концентрат котловой воды может содержать щелочь, корродирующую металл. При этой коррозии обычно образуются глубокие язвы, иногда проникающие через всю толщину стенки трубы. Поверхность углублений (язв) шероховатая и покрыта исключительно тонкой оксидной пленкой. Образующийся концентрат котловой воды может также воздействовать на внутреннюю поверхность трубы с образованием атомарного водорода, диффундирующего в металл и взаимодействующего с углеродом и неметаллическими включениями, большая часть которых расположена вдоль границ зерен. В результате происходит обезуглероживание стали, а высокое давление продуктов упомянутых реакций (метан и другие газы) вызывает образование прерывистых межкристаллитных трещин. Металлографическое исследование этого хрупкого металла — наилучший способ распознавания упомянутых трещин, но должно быть дополнено макротравлением, при котором участки хрупкого металла темнеют. [c.67]

Самые опасные виды коррозии в среде, содержащей пропан, -коррозионное растрескивание и расслоение, инициируемое проникновением в металл водорода. Последний образуется при взаимодействии водного раствора сероводорода - сероводородной кислоты с железом. Присутствие в пропане влажного сероводорода особенно опасно при наличии в составе среды примесей хлорида водорода, углекислоты и солей. Особенно интенсивно процесс расслоения и растрескивания в низколегированных сталях развивается в диапазоне от 10 до 40 °С. Наибольшая скорость собственно сероводородной коррозии оборудования с пропановой средой соответствует температурам 60-70 °С. [c.18]

Средах может быть связано с насыщением стали водородом, получающимся при взаимодействии железа и сероводорода [c.98]

Расплавленный марганец, подобно железу, растворяет углерод, образуя при этом карбиды. При температурах >330° С марганец реагирует с СО и СО2 взаимодействие начинается при более высоких температурах. Существование гидридов марганца не установлено, но твердый и жидкий марганец растворяет заметные количества водорода, электролитический марганец обычно содержит 0,015% Н. Освобожденный от водорода, обработанный в печи металл является промышленным продуктом, так как содержащие азот марганцевые сплавы используют для введения марганца и азота в специальные коррозионностойкие сплавы и стали. Кипящие концентрированные растворы едкого кали и едкого натра почти не действуют на марганец. [c.25]

Встречается в условиях работы пароперегревателей и паропроводов при взаимодействии углеродистой стали с перегретым паром при температуре 550° С и выше. Механизм процесса—химическая коррозия, процесс окисления железа паром с выделением газообразного водорода и образованием плотного слоя окалины. [c.584]

При газовой сварке металл ванны интенсивно перемешивается с газовым потоком пламени и вступает во взаимодействие с ним, в результате чего происходит окисление (соединение с кислородом), испарение отдельных компонентов (составляющих) металла, раскисление расплавленного металла, насыщение металла углеродом, водородом и др. В основном металл шва окисляется газами пламени горелки или кислородом воздуха. Растворяясь в стали, кислород вступает в соединение с легирующими компонентами, что увеличивает общее содержание кислорода в металле шва. Таким образом, избыточное содержание кислорода (в виде окислов или в чистом виде) приводит к снижению механических свойств сварного соединения. Кроме того, в процессе сварки содержание некоторых элементов (углерода, кремния, марганца и т. д.) в металле шва уменьшается, так как они выгорают. Вследствие этого также происходит - снижение механических свойств наплавленного металла. Процессы окисления и раскисления происходят одновременно и находятся во взаимосвязи. Так, например, восстановление железа из окислов в условиях сварки осуществляется в основном за счет окисления углерода, кремния, и марганца. Возможность протекания этих реакций зависит от температуры и процентного содержания элементов. [c.90]

В соответствии с термодинамическими расчетами в зоне плавления сварки наиболее вероятна диссоциация влаги по уравнению (3.17). Образующиеся при этом кислород и водород должны растворяться в жидком металле. В связи с этим при сварке стали реакцию взаимодействия водяного пара с жидким железом можно описать следующим уравнением [c.172]

Повышение перенапряжения водорода обычно понижает скорость коррозии стали в кислотах. Наблюдается, что присутствие в сталях 5 или Р увеличивает скорость коррозии. Это увеличение, по-видимому, является результатом низкого перенапряжения водорода на сульфиде или фосфиде железа, находящихся в стали в виде отдельной фазы или в виде поверхностного соединения, образованного при взаимодействии железа с или с соединениями фосфора в растворе. Также возможно [2], что последние соединения, кроме того, стимулируют реакцию анодного растворения РеРе " -Ь 2е (понижая активационную поляризацию) или меняют соотношение площадей анода и катода. Этот вопрос требует дальнейшего изучения. [c.52]

Степень диссоциации молекул воды при температурах существования жидкой стали невелика [8]. Однако количество водорода в зоне сварки возрастает за счет паров воды, взаимодействующих с жидким металлом и парами железа [c.239]

При наличии в водном растворе абразивных частиц происходит эрозия стали, и при достаточно большой скорости потока поверхность стали обновляется. В сероводородсодержащем потоке абразивные частицы снимают продукты взаимодействия сероводорода с железом, способствующие проникновению образовавшегося в процессе коррозии водорода в объем металла. Продукты взаимодействия железа с сероводородом служат катализатором, при их удалении вследствие эрозии снижаются скорость катодного процесса и проникновение водорода в объем металла и, следовательно, уменьшается его охрупчивание. Это бьшо экспериментально показано в работе [24] степень охрупчивании стального цилиндра при увеличении скоростного вращения в сероводородсодержащей буровой промывочной жидкости (БПЖ) непрерьтно увеличивалась в случае отсутствия абразивных частиц, а при наличии в БПЖ гематита становилась ничтожно маЛой при Достаточно большой скорости вращения стального цилиндра (рис. 9). [c.29]

При травлении стали кислотой происходит не только растворение окислов, но и железа. Водород, выделяющийся при взаимодействии кислоты с железом, частично поглощается последним и служит причиной охрупчивания металла и появления пороков в покрытиях ( рыбья чешуя в эмалях, пузыри и т. д.). Поэтому в растворы кислот рекомендуется вводить добавки ингибиторов (0,3—0,5 г/л), которые препятствуют растворению металла, существенно не снижая скорость растворения окалины. Сильным ингибирующим действием в отношении черных металлов обладает ряд синтетических веществ (например, бутилнитрит, бензотритион, ди-бензилсульфоксид) и некоторые вещества естественного происхождения (сапропель, отруби и другие). Ингибиторам, выпускаемым отечественной промышленностью, присвоены марки ЧМ, И-1-А, И-1В, И-1Е, КПИ-1, КО, БА-6, катапин А и т. д. [c.31]

Существует несколько предположений относительно механизма анаэробной коррозии стали, железа и алюминия под действием сульфатредуцирующих бактерий. Наибольший интерес представляют следующие. 1) Коррозия протекает в результате катодной деполяризации, проявляющейся в деполяризации катодного участка корродирующего металла путем перемещения и потребления бактериями поляризованного водорода. 2) Коррозия протекает в результате катодной деполяризации твердыми сульфидами железа, образующимися в результате взаимодействия ионов железа с сульфид-ионами, которые являются конечным продуктом бактериального восстановления сульфатов. [c.69]

Полученные результаты показывают, что наименьшее количество абсорбированного водорода содержится в образцах, находившихся в растворах HNO3, несмотря на то, что сталь в растворах HNO3 корродирует с максимальной скоростью по сравнению с другими кислотами. Среднее содержание водорода в стали в этом случае не превышало 1,7 см /ЮО г, а обычно было менее 1 см /ЮО г. Такое поведение стали в азотной кислоте следует отнести за счет ее высокой окислительной способности. По-видимому, выделяющийся при взаимодействии металла с кислотой водород, почти полностью расходуется на восстановление иона NOs до соединений, содержащих азот с более низкой валентностью. Известно, что при растворении железа в азотной кислоте газообразные продукты реакции состоят главным образом из NO2, N0, N2 и NHg, соотношение между которыми зависит от концентрации кислоты и степени нагартовки металла. [c.111]

При этом способе изделия в качестве катодов завешиваются в ванну, наполненную раствором щелочи или солей щелочных металлов. Анодами служат пластины из железа, стали или никеля, практически стойкие в щелочном растворе. Температура раствора—60—80°. Катодная плотность тока поддерживается в пределе 3—10 а/дм . В процессе электролиза на катоде выделяется водород, а на аноде совершается разряд ОН -ионов. Благодаря энергичному разряду ионов водорода на катоде слой электролита, прилежащий к поверхно-. сти обрабатываемых изделий — катодов, обогащается ионами гидпоксила ОН, которые вступают во взаимодействие с животными и растительными жирами, переводя их в мыла. В свою очередь выделяющиеся на катодах пузырьки газообразного водорода механически облегчают отделение масла от поверхности металла. [c.147]

Наряду с повышением коррозионной стойкости у чермохромирован-ных изделий повышается так же износоустойчивость и жаростойкость (до 800°). Реакционная смесь при термохромировании готовится из порошкообразного феррохрома (80—85%), каолина (15—20%) и нашатыря (3—5%). При температуре 1000—1150° продолжительность процесса составляет 20 и более часов. При этом достигается толщина диффузионного слоя в 0,02—0,05 мм. Более быстро протекает процесс термохромирования в газовой фазе, осуществляемый в смеси водорода или только в хлористом водороде. При высокой температуре, в результате взаимодействия хлористого водорода с хромом или феррохромом образуется хлорид хрома. Последний реагирует с железом, в результате чего железо вытесняет хром, который и диффундирует в поверхностные слои стали. Процесс осуществляется в герметически закрытой реторте, загружен- [c.97]

В стали растворен водород. Он проникает в сталь в процессе ее плавки, во время ее термической обработки, при травлении стальных изделий в растворах минеральных кислот и в процессе обжига грунтового покрытия. Считают, что в последнем случае поглощаемый сталью вод0 род образуется при обжиге прун-тового покрытия за счет разложения водяного пара при взаимодействии воды с раскаленным металлом. Железо начинает взаимодействовать с водяными парами, когда температура достигает 200°. При 500—600° реакция идет интенсивно. [c.195]

В Л. 3] описаны результаты экспериментального воспроизведения водородной коррозии котельных труб, характеризующейся растрескиванием вследствие диффузии атомарного водорода в металл, взаимодействием его с углеродом стали и образованием метана, что создает огромные внутренние напряжения между зернами металла, приводящие к образованию множества микротрещин. На электростанции Лин-ден (США) был сооружен экспери. ментальный стенд с нагреваемыми [ 500000 ккалКл ч)] образцами, омываемыми водой со скоростью 0,45—1,85 ж/се/с. Вода в контур додавалась из опускных труб котлов. При необходимости в контур с помощью насоса-дозатора вводили различные загрязнения (органический шлдм, взвесь окислов железа, небольшие количества речной воды и др.). Продолжительность отдельных опытов достигала 5 000 ч. Образцы после испытаний подвергали металлографическому исследованию. [c.56]

При этом лучше удаляются оксиды с шарообразной формой и меньшей плотностью (они всплывают). Лучший эффект раскисления достигается в том случае, если продукты реакции находятся в жидком или газообразном состоянии. В первом случае они легко переходят в шлак, а во втором — легко удаляются из расплава в виде газовых пузырьков. Именно поэтому при раскислении меди используют фосфор, образующий жидкие фосфаты меди. Раскислителем никелевых сплавов является углерод, взаимодействующий с кислородом расплава с образованием пузырьков СО. Для раскисления сталей применяют сложные раскислители, содержащие кремний, марганец, кальций, связывающие кислород в жидкие (при данной температуре) силикаты. Для завершения раскисления в сталь обычно добавляют более сильный рас-кислитель — алюминий. Восстановителями оксидов железа в доменной печи служат углерод, оксид углерода и водород [c.300]

Легированные конструкционные стали, обладающие в активных водородсодержащих средах требуемыми механическими свойствами временным сопротивлением, пределом текучести, вязкостью, достаточной жаропрочностью. Особый химический состав сталей позволяет им при высоких температурах и давлениях сохранять некоторую условную или абсолютную стойкость против воздействия водорода. Водород реагирует с углеродом, содержащимся в карбиде железа, с образованием метана в результате происходит охрупчивание, падение прочности (в том числе когезивной, межзе-ренной), и при одновременно действующей растягивающей нагрузке может произойти катастрофическое разрушение. Обычно для ограничения таких явлений проводится легирование хромом, образующим более стойкие кар< иды, в меньшей степени взаимодействующие с водородом. [c.234]

Для спекания сложнолегированных порошковых сталей жпрательно использование синтетической газовой атмосферы на основе азота. Молекулы азота имеют такой же вес, как и молекулы-кислорода, и немного тяжелее по сравнению с молекулами воды. Это делает азот пригодным для создания эффективной защиты с целью предотвращения поступления в печь кислорода и влаги. Однако азот не восстанавливает оксиды, поэтому необходима добавка к нему водорода, способного восстанавливать при спекании оксиды железа, никеля и молибдена. Атмосфера спекания должна регулировать потерю углерода из неспеченных порошковых заготовок, поэтому очевидно, что в состав атмосферы должны входить метан (СН ) и монооксид углерода (СО). Принципиально атмосфера спекания изделий из порошковых кг хт на основе железа должна представлять смесь водорода, азота, метана или монооксида углерода. В печи метан взаимодействует с парами воды по реакции [c.95]

При пайке в печи с очищенным водородом (при 1100° С) мягкой стали серебром, не образующим химических соединений со сталью, максимальный предел прочности стыкового соединения близок к пределу прочности стали 392 Мн1м (40 кГ мм ) [256]. По данным работы [171], полученным при сварке и пайке высокопрочной стали, прочность бездефектного соединения непрерывно увеличивается и при нулевом зазоре равна 970 Мн1м (99 кГ/мм ) при сварке армко-железом, 174 Мн/ж (17,8 кР/мм ) — при пайке оловом, 67 Mh m (6,9 кГ л1М ) — при пайке свинцом. Согласно работе [171] эти напряжения соответствуют возможному пределу прочности припоя. Это значение предельной прочности припоя, полученное экстраполяцией, не следует, с нашей точки зрения, смешивать с прочностью стыкового соединения из основного материала, получаемого, по существу, путем диффузионной сварки, производимой по температурному режиму пайки. Следует также учитывать, что при введении понятия о предельной прочности припоя не учитывалось диффузионное взаимодействие между припоем и паяемым металлом. Согласно схеме, представленной У. Ростокером [103] по данным В. Лерера, наибольшая прочность паяного соединения наблюдается не при нулевой, а при какой-то небольшой величине зазора (см. рис. 63, г). Резкое уменьшение прочности соединения объясняется переходом от сопротивления разрыву с участием сдвиговой деформации к сопротивлению разрыву при достижении предельных значений нормальных напряжений (сопротивление отрыву) [103]. Такая схема принципиально вероятна, но отчетливо не вытекает из опытных данных, на основании которых она построена. [c.113]

Углерод. Влияние углерода на реакции взаимодействия железа с кислородсодержащими газами определяется в большой мере обезуглероживанием при температурах выше приблизительно 700° С. Как известно и как это неоднократно подтверждалось (см., например, работу Остина [745]), обезуглероживание стали водородом сильно ускоряется в присутствии водяного пара или при использовании листовой стали с цветами побежалости. Если углеродсодержащее железо соприкасается с газом, содержащим кислород даже в малой примеси, то образующаяся окись углерода создает значительное давление. зависяп1ее от температуры, концентрации углерода в стали и концентрации кислорода с. газовой среде. Ясно, что выделение окиси углерода (наряду с углекислым газом) должно отразиться на окислении сталей. Этот выделяющийся газ препятствует н какой-то мере созданию [c.320]

Раскислители — это такие вещества, которые имеют большее, сродство к кислороду, чем металл шва. При сварке стали раскисляющее действие оказывают углерод, оксид углерода и водорода, образующиеся при горении газовой смеси, подаваемой в сварочную горелку. Поэтому углеродистые стали можно сваривать без шюсов. В процессе сварки окисление железа кислородом идет по следующей реакции 2 Ре+0г 2 РеО. Оксид железа РеО растворяется в расплавленном металле и взаимодействует с элементами, находящимися в сварочной ванне. В первую очередь закись железа вступает во взаимодействие с углеродом С, кремнием Si, марганцем Мп и окисляет их РеО+С Ре+СО, 2 РеО+ +51 2 Ре+510а, РеО+Мп Ре+МпО. [c.215]

В производстве аммиака при давлении до 1000 кГ1см и температурах от 200 до 600° С основной агрессивной средой является смесь азота, водорода и аммиака. Примерный состав этой смеси — 58% Нг, 19% N2 и 12% NH3. Воздействие этой среды на углеродистые стали более опасно, чем воздействие каждого из компонентов в отдельности. При 400—600° С в присутствии железа (катализатора) происходит разложение аммиака на водород и азот. При этом поверхность стали насыщается азотом, водород проникает в глубь металла. Если азот образует на поверхности металла слой нитридов железа, то водород, взаимодействуя с карбидами железа, образует газообразный метан, сосредоточивающийся по границам зерен и своим давлением вызывающий опасность разрушения металла. [c.551]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...