Особенности водородной коррозии стали

Особенности водородной коррозии стали 347 [c.347]

ОСОБЕННОСТИ ВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ [c.347]

Особенностью водородной коррозии является то, что воздействие водорода на сталь проявляется не сразу, а после определенной вы- [c.117]

Химический состав стали влияет на ее коррозионную стойкость, особенно при коррозии с водородной деполяризацией. Так, увеличение количества углерода свыше 0,5% увеличивает скорость коррозии стали, но это увеличение скорости коррозии зависит также от распределения углерода в сплаве, т. е. зависит от термической обработки. [c.28]

Рассмотрена деградация механических свойств конструкционных сталей в условиях действия технологических и эксплуатационных (температура, давление, среда и т.п.) факторов охрупчивания. Приведены механические, структурные и фрактографические особенности развития и обнаружения таких эксплуатационных видов охрупчивания, как наклеп, деформационное, тепловое водородное и радиационное охрупчивание, водородная коррозия, графитизация, науглероживание, азотирование и другие. Впервые приведены диагностические карты опознания видов хрупкости, выявляемых разрушающими и неразрушающими методами диагностирования. [c.2]

Угольная кислота в процессе коррозии с кислородной и водородной деполяризацией не нейтрализуется, содержание ее остается почти неизменным и кислородная коррозия стали не уменьшается со временем. Несмотря на то, что коррозия с выделением водорода составляет всего лишь 2,5—14% от общей скорости разрушения, она ответственна за большинство случаев коррозии стального оборудования в обессоленной и водород-натрий-катионированной воде, так как в присутствии угольной кислоты создаются условия, благоприятствующие протеканию кислородной коррозии. Коррозия с водородной деполяризацией наряду с ржавлением является т р ет ье й и основной особенностью коррозионного процесса стали в водород-натрий-катионированной и обессоленной водах. [c.42]

Однако скорость коррозии многих металлов в различных средах зависит не только от содержания растворенного кислорода, но и от концентрации водородных ионов. При отсутствии кислорода коррозия стали прекращается при pH = 5 при увеличении содержания кислорода, особенно в нейтральной области, скорость коррозии усиливается. При pH = 13 скорость коррозии стали при всех концентрациях кислорода практически равна нулю. [c.68]

Во многих случаях эксплуатации углерО Дистых сталей при повышенных температурах, например 200—400°, и давлениях до 300 и более атмосфер в средах восстановительного характера (особенно водорода) наблюдается сильное снижение прочности стали без заметного разрушения внешней поверхности металла [9—И]. Это явление часто называют водородной коррозией, хотя оно и не вполне соответствует этому понятию. [c.109]

Подогреватели ПНД и ПВД находятся под действием питательной воды котлов и отборного пара паровых турбин, который, конденсируясь, образует дренажи с различным содержанием Игольной кислоты - диоксида углерода. Содержание его в различных частях трубчатой системы ПНД и ПВД может достигать в зависимости от степени конденсации греющего пара нескольких миллиграмм на 1 кг сконденсированного пара. Особенно велика концентрация его в дренажах ПНД и ПВД при недостаточных отсосах неконденсирующихся газов (СО2 и О2) из паровых полостей этих видов оборудования. В этих случаях наблюдается интенсивная коррозия, особенно ПВД, трубчатая система которых изготовлена из стали перлитного класса. Температура среды в зависимости от параметра пара объекта может достигать 300 °С. При этих условиях протекает коррозия с водородной деполяризацией, которая сопровождается наводораживанием металла. Коррозия носит в основном равномерный характер с образованием трещин и появлением хрупких разрущений [12]. [c.79]

Баки с катодной защитой предназначены для хранения воды с температурой до 95 °С. При катодной защите применяют аноды из железокремниевого чугуна (ГОСТ 11849—76) со скоростью анодного растворения, не превышающей 0,2 кг/(А-год). Железокремниевые аноды не свариваются, и для катодной защиты баков их следует соединять встык с помощью стальной шпильки. Допускается применение анодов из алюминия, особенно при сочетании катодной защиты с лакокрасочным покрытием В-ЖС-41. Не допускается применение анодов из углеродистой стали, загрязняющих подпиточную воду продуктами коррозии в результате растворения анодов и ухудшающих качество сетевой воды. Срок службы железокремниевых анодов до их замены на новые составляет не менее 5 лет. Надежная электрохимическая защита внутренней поверхности бака от коррозии обеспечивается при величине поляризационного потенциала в пределах от —0,54 до —0,60 В (по нормальному водородному электроду). Визуальный осмотр внутренней поверхности баков с катодной защитой должен проводиться один раз в год. [c.163]

При одновременном присутствии в воде Ог и СО2 диоксид углерода практически не интенсифицирует кислородную коррозию, но стимулирует протекание коррозии с водородной деполяризацией. Избыточная угольная кислота крайне нежелательна, так как она препятствует созданию на стали защитной пленки. Кроме того, в присутствии угольной кислоты продукты кислородной коррозии легко переходят в раствор (они слабо связаны с поверхностью корродируемого металла). Загрязнение продуктами коррозии водной среды крайне нежелательно при производстве ряда химических продуктов, особенно при использовании катализаторов. [c.80]

Как это было показано выше, при нормальных температурах коррозионные среды (электролиты) влияют на прочность стали в связи с возникновением адсорбционных и электрохимических явлений, причем в случае коррозии с водородной деполяризацией приобретает значение диффузия водорода в сталь. При высоких температурах (например, в расплавах солей) превалирующее значение при влиянии коррозионной среды на прочность уже имеют не электрохимические и адсорбционные явления, а диффузионные процессы, в результате которых может наблюдаться растворение стали (особенно легирующих ее элементов), либо образование твердых растворов, например азотирование стали, либо возникновение интерметаллических соединений. [c.109]

Коррозионное поведение алюминия, а также его сплавов в зазорах отличается рядом интересных особенностей [26]. Ускорение анодного процесса обусловливается, как и у нержавеющих сталей, не только падением концентрации кислорода в зазоре, но и изменением характера коррозионной среды. Насыщение электролита в зазоре гидроокисью алюминия сдвигает pH среды до таких значений, при которых в растворах хлоридов наблюдается заметное облегчение анодного процесса и усиление коррозии. Простой расчет показывает, что при насыщении электролита гидроокисью алюминия концентрация водородных ионов соответствует значению pH, равному 8,5. При этом значении pH скорость коррозионного процесса в аэрированных растворах хлоридов, как было показано Шаталовым [37], заметно возрастает. [c.237]

Развитие авиации, ракетостроения, увеличение мощности и повышение рабочих скоростей машин предъявляют возрастающие требования к металлическим материалам. Путь к повышению прочности металлов лежит в повышении их чистоты, уменьшении содержания примесей, ухудшающих механические свойства металла. Одной из таких вредных примесей является водород, который, проникая в металл уже в процессе его плавки, вызывает появление флокенов в стали, водородной болезни в меди и ее сплавах, пористости алюминия и его сплавов и т. д. Следующими стадиями технологического процесса обработки стали, сопровождающимися поглощением водорода, являются термическая обработка, сварка, травление в растворах кислот и занесение гальванических покрытий. Нанесение гальванопокрытий является, обычно, завершающей технологической операцией, которой подвергается большинство деталей из разных сортов сталей для предохранения их от коррозии, повышения стойкости к истиранию (хромирование) и т. д. Как показывает практика, особенно опасным является наводороживание сталей, прежде всего высокопрочных, в процессе нанесения гальванопокрытий и подготовительных операциях (обезжиривание, травление). [c.3]

Установлено, что разрушение стали происходит при концентрировании щелочи в неплотностях котла от 5% и выше. В растворах едкого натра указанной концентрации процесс коррозии протекает с водородной деполяризацией. Некоторые вещества, добавляемые к этим растворам, могут существенно снижать скорость подобной коррозии. Особенно эффективным замедлителем ее оказалась селитра, добавляемая в котловую воду в количестве, обеспечивающем поддержание указанного ниже соотношения между избыточной щелочностью и ионами N0 . [c.388]

Рассмотрим, как при водородной деполяризации состав металла, условия его термообработки, а также вид добавок будут влиять на скорость коррозии. В иол-ном соответствии с механизмом коррозии состав стали в этих условиях значительно скажется на скорости процесса. Так, из данных С. А. Балезина следует, что с ростом содержания углерода в стали до 0,9% скорость ее растворения (а равно и наводороживания) возрастает, а затем снижается за счет перехода структуры стали из феррито-перлитной в перлитно-цементитную. Точно так м<е в кислоте сильно проявляются и особенности термической или химико-термической обработки, стали [8]. [c.159]

Следует отметить, что стали высокой прочности чувствительны к значительным концентраторам напряжений, в особенности при малоцикловой выносливости, а также к действию поверхностно активных веществ, коррозии под напряжением и водородной хрупкости- Решающие фактором, определяющим поведение высокопрочных сталей, является состояние тонкого поверхностного слоя. Поэтому поверхностный наклеп, создающий сжимающие [c.7]

Использование сосудов, покрытых лаком, еще ие является полной гарантией от сильной коррозии. Полная изоляция оловянной поверхности одновременно сильно уменьшает ингибирующий эффект, вызванный растворяемым оловом, и катодную защиту стали иа обнаженной в порах поверхности. Следовательно, при наличии несплошностей возможно образование перфорации и водородных пузырей, тем более, что лак наносятся на металл перед изготовлением емкостей, и поэтому имеется риск нарушения сплошности лакового покрытия, особенно иа швах, стыках и т.д. Серьезную трудность представляет также выбор лака, нанесение его и выбор необходимого количества слоев. Обычно наносят два слоя лака иа полосу металла, покрытого оловом, из [c.425]

Неоднородность железоуглеродистых сталей по химическому составу, несомненно, влияет на их коррозионное поведение в агрессивных средах. Известно, что железо-армко, содержащее незначительное количество примесей (примерный состав 0,02—0,03% С 0,02—0,03% Мп 0,01% Р 0,02—0,03% S 0,01% Si остальное Fe), довольно стойко в ряде агрессивных сред, в особенности в условиях протекания процесса с водородной деполяризацией. В нейтральных растворах, в которых коррозия происходит с кислородной деполяризацией, влияние примесей не сказывается столько резко, как в неокислительных кислотах. Однако примеси могут влиять различно, в зависимости от своей природы. Рассмотрим влияние отдельных примесей на скорость коррозионного процесса железоуглеродистых сплавов. [c.180]

Многие консервные банки покрываются изнутри лаком, сначала покрытие лаком использовалось для предотвращения обесцвечивания некоторых фруктов, вследствие изменения красящих веществ под действием олова или железа. Теперь покрытие лаком часто используется в дополнение к тонким покрытиям из олова и для предотвращения изменения запаха, являющегося причиной следов железа. Остаются, однако, некоторые продукты, для которых использование нелакированных банок необходимо для того, чтобы сохранить цвет и запах. Можно ожидать с первого взгляда, что покрытие лаком будет уменьшать коррозию, однако несколько лет назад было найдено, что лакирование может увеличить склонность к образованию водородных пузырей или перфорации. Вероятно, уменьшение коррозии олова и относительное уменьшение содержания солей в продуктах приводит к разрушению незащищенной стали, особенно на стыках, где велика вероятность разрушения как лакового, так и оловянного покрытия. Уже в 1935 г. Моррис сообщил, что при нанесении двух слоев быстро сохнущего лака он имел возможность заметно улучшить защитные свойства луженой стали. С тех пор сделаны значительные улучшения в лаках и в процессах лакирования и получены чрезвычайно благотворные результаты. Ниже приводится библиография работ, заслуживающих изучения [143]. [c.591]

Характерной особенностью структуры стали, полностью обез-углероженной, является отсутствие перлита, растрескивание по границам зерен (рис. 67), микро- и макроскопические вздутия. Глубину водородной коррозии стали можно определить при помощи макроскопического и микроскопического анализов. На протравленных шлифах отчетливо видна более светлая обезуглероженная зона, окаймляющая реакционную поверхность. Как уже отмечалось, при взаимодействии водорода со сталью наблюдается период запаздывания, т. е. интервал времени от момента начала контакта водорода с поверхностью металла до появления заметных признаков водородной коррозии. Интервал времени, в течение которого не происходит видимых изменений микроструктуры и механических свойств металла, называется индукционным периодом в процессе обезуглероживания стали. [c.118]

Работа с водородными коррозиметрами, особенно с теми, которые снабжены эвдиометрами, требует тщательного отмывания стеклянных частей аппаратуры от загрязнений. Метод измерения коррозии по количеству выделившегося водорода может быть применен для исследований коррозия стали в аоде или в водных растворах при повышенных температурах (например, 316°С). В этом случае измеряется [27] давление водорода, диффундирующего через стеаки образца, изготовляемого в виде тонкостенной трубы, наполненной раствором и заваренной с обеих сторон. [c.31]

При диагностировании технического состояния оборудования, эксплуатируемого в условиях возможного проявления водородной коррозии, следует учитывать тепловую хрупкость (см. п. 4.4.2). Ослабление когезивной прочности границ зерен, в результате проявления механизма теплового охрупчивания, возможно в большей степени ответственно за появление межкристаллитного растрескивания элементов конструкций. Для количественной оценки степени охрупчивания металла следует использовать фрактографический метод (п. 3.8 [2]), позволяющий количественно оценить степень охрупчивания стали при использовании регламента контроля оборудования установок гидроочистки, каталитического риформинга и других высокотемпературных блоков [124]. Формализованный расчет эквивалентного времени пребывания металла стенки аппаратов в диапазоне температур развития водородной коррозии не обеспечивает надежной оценки степени повреждения сталей. Это особенно справедливо, учитывая тот факт, что степень теплового охрупчивания существенно зависит от химического состава и структуры материала оборудования. [c.187]

При необратимых изменениях в стали начинается интенсивная водородная коррозия, приводящая к резкому снижению прочности из-за образования многочисленных микроскопических трещин по границам зерен. Ухудщаются и пластические свойства, особенно ударная вязкость, причем они не восстанавливаются даже при нагреве стали выще 700 °С и полном удалении водорода. [c.365]

Основной особенностью водородного разрушения в результате низкотемпературной (электрохимической) коррозии нефтегазопромыслового, нефтеперерабатываюш,его и химического оборудования является трудность прогнозирования времени и места разрушения. Изложенные выше материалы показывают отсутствие на сегодняшний день какого-либо одного абсолютно надежного способа защиты от водородного расслоения и растрескивания, который можно было бы с достаточной экономичностью широко применять в промышленности. С другой стороны, техника располагает значительным числом разнообразных способов торможения водородного разрушения на основе выбора материалов повышенной стойкости, нанесения покрытий, применения ингибиторов, нейтрализации агрессивных сред, рационализации технологических процессов и конструктивных форм оборудования. В связи с этим наиболее рационально использовать комбинированные (комплексные) пути защиты 01 водородного разрушения, т. е. одновременно применять несколько разнохарактерных методов защиты, взаимно дополняющих и усиливающих эффективность действия друг друга. Примеры такого комплексного применения различных мероприятий приведены ниже при описании отдельных способов защиты от низкотемпературного водородного разрушения стали. [c.94]

Действие водорода на сталь при повышенных температурах н давлениях связано с разрушением (диссоциацией) карбидной составляющей и необратимыми потерями первоначальных свойств стали. В результате обезуглероживания сталей по реакции РезС+ +2H2=f 3 Fe+ H4 происходит скопление продуктов реакции (метана) в дефектах кристаллической решетки металла. Размер молекулы метана достаточно большой и такая молекула не может диффундировать внутри металла. В результате накопления продуктов реакции возникают высокие давления газа, главным образом по границам зерен, приводящие к разупрочнению и растрескиванию границ зерен металла. Процесс обезуглероживания стали, сопровождаемый межкристаллитным растрескиванием, в результате которого резко снижаются прочностные и особенно пластичные свойства стали, называется водородной коррозией. [c.117]

Протекание коррозии с водородной деполяризацией наряду с ржавлением является третьей основной особенностью коррозионного процесса стали в Н—Ка-катионированпой и обессоленной воде. [c.319]

В процессе дальнейшей очистки изопрена производится гидрирование ацетиленовых соединений, присутствие которых в этом мономере совершенно недопустимо. На этом участке производства наблюдается водородная коррозия. Она проявляется при температурах выше 250° С и приводит к охрупчиванию углеродистой стали, вызываемому обезуглероживанием и другими причинами химического и физического характера, которые достаточно хорошо исследованы и описаны в литературе [16, 17]. В водородсодержащих средах до 300° С рекомендуется применять сталь ЗОХМА, а при более высокой температуре — стали 1X13 и Х18Н10. Эти стали служат продолжительное время даже при высоких давлениях водорода, когда диффузионные и, следовательно, коррозионные процессы на нелегированных сталях протекают особенно интенсивно. [c.237]

Необходимо обратить внимание па следующие в , жные обстоятельства. Как уже отмечалось в гл. 1, с развитием энергетики существенно изменялись виды и особенности коррозионных повреждений, причем наибольшее влияние на эти изменения оказали рост параметров, интенсификация теплопередачи, новые методы водоподготовки, качество металла. Так, рост температуры рабочей среды привел к интенсификации коррозионных процессов, поскольку в соответствии с известным положением Вант-Гоффа при повышении температуры на каждые 10°С скорость химической реакции увеличивается примерно в 2—4 раза. Кроме того, с ростом температуры возрастает степень диссоциации воды и облегчаются коррозионные процессы в связи с образованием повышенных концентраций ионов водорода [1]. Увеличение температуры среды приводит также к снижению растворимости ряда веществ, присутствующих в котловой воде (например, карбонатов и сульфатов кальция и фосфатов натрия и др.), способных ускорять процессы коррозии. Приведем характерный пример, отражающий роль температуры среды в изменении характера внутрн-котловой коррозии водородное охрупчивание металла экранных труб, не отмечавшееся на котлах среднего давления, проявилось на котлах высокого и особенно сверхвысокого давления, поскольку для протекания процесса водородной коррозии углеродистой стали в котловой воде требуется, в частности, температурный уровень более 300 °С. [c.31]

Помимо кислорода, двойной характер воздействия на коррозию металлов могут оказать и другие вещества. К ним, например, относятся МаНСОз, и такие пассиваторы, как хроматы и -бихроматы (К2СГО4 и ЫагСггОт), Являясь очень хорошими замедлителями коррозии для очень многих металлов, эти соеди-иения особенно эффективны при борьбе с коррозией стали. Самое небольшое количество этих веществ способно резко замедлить коррозионный процесс стали во многих средах. Однако лри недостаточном количестве этих замедлителей коррозия может быть сосредоточена на отдельных участках и ускорена по сравнению с действием коррозионной среды, не содержащей этих веществ. Такая, возможность перехода замедлителя в стимулятор зависит от состава коррозионной среды, в частности в значительной степени от содержания хлоридов. Однако эти вещества действуют как замедлители обычно при добавке их в количестве десятых или, сотых долей процента по отношению к агрессивной среде. В то же время повышение концентрации водородных ионов, т. е. понижение значений pH, уменьшает защитное действие замедлителя. [c.109]

Анализ исследований, выполненных в нашей стране и за рубежом, позволяет отметить следующие характерные особенности воздействия сероводорода на металлы. Воздействие сероводорода проявляется тем сильнее, чем выше прочностные характеристики металла - твердость, предел текучести и предел прочности. Механические напряжения играют большую роль в процессе коррозионного растрескивания, стимулируя электрохимическое локальное растворение металла, и, как следствие, зарождение и развитие трещин. Степень коррозионного воздействия 3 1висит от отношения приложенного напряжения к пределу текучести. Исследования влияния pH раствора на коррозию малоуглеродистых сталей в системе НгЗ - СО - НгО показали значительное снижение коррозии с переходом от кислых к нейтральным и щелочным растворам. Считается, что при pH > > 10 коррозионное растрескивание не происходит. Необходимым условием для протекания активных процессов коррозии в сероводородсодержащих средах является наличие влаги, в которой сероводород нгосодится в диссоциированном состоянии. При этом коррозионные процессы приобретают электрохимический характер, катодный процесс протекает с водородной деполяризацией, в результате которой появляется водород в атомарной и молекулярной формг1х. При относительно малой влажности (4-26 %) сероводород оказывает незначительное влияние на углеродистые стали, вызывая за 30 сут только потускнение его поверхности. Наличие капельной влаги увеличивает коррозию сталей примерно в 100 раз по сравнению с сухим газом [138]. С повышением внутренних напряжений возникает [c.18]

Однако в некоторых случаях, если водород образуется на защищаемой поверхности в таких количествах, что вызывает пузы-рение органических покрытий либо водородное охрупчивание (потерю пластичности в результате абсорбции водорода) или водородное растрескивание стали, возникает дополнительное разрушение. Особенно высокая склонность к водородной коррозии у стали проявляется в средах, содержащих сульфиды [15], по причинам, о которых говорится в гл. IV. [c.181]

Для коррозии металлов в кислых средах характерны свои особенности. Это прежде всего значительная зависимость скорости растворения металла от кислотности раствора. С уменьшением pH скорость коррозии в неокислительных кислотах возрастает. В подавляющем большинстве случаев скорость коррозии в кислых средах определяется реакцией (1.2), а благодаря большой подвижности ионов гидроксония практически не осложнена диффузионными затруднениями и протекает в чисто кинетической области. Это обуславливает, в сво(о очередь, несколько меньшую, чем для других видов коррозии, зависимость кислотной коррозии от перемешивания. Для многих металлов и сплавов продукты коррозии в кислых средах растворимы, что приводит к протеканию процесса с ускорением. Скорость коррозионного процесса на сталях и сплавах в кислых средах существенно зависит от их структуры, наличия примесей, дефектов, остаточных деформаций и т. п. И, наконец, коррозия в кислых средах, как правило, сопровождается поглощением металлом значительного количества водорода, что приводит к появлению водородной хрупкости. [c.12]

В некоторых случаях наводороживание и водородная хрупкость могут быть вызваны отклонениями или особенностями технологического режима, при которых создаются физко-химические условия для образования электролитов агрессивного характера (например, конденсация водяных паров, введение водяного пара в потоки, образование капельно-жидкой воды и прочее). Иногда, например, термоизоляция аппарата или трубопровода позволяет исключить конденсацию воды и образование агрессивного раствора, вызывающего коррозию и наводороживание стали. В других случаях такая термоизоляция в холодное время года может вызвать обратный эффект. [c.38]

Механизм процессов коррозии неясен, особенно с точки зрения изменения в составе НМОз, которое происходит во время 48-ч периода испытаний. Штрайхе считает, что потенциал коррозии для стали снижается от 1,00 до 1,20 (по отношению к стандартному водородному электроду) во время испытаний из-за образования токов Сг +. Из рис. 10.16 видно, что границы зерен будут корродировать с более высокой скоростью, чем матрица, во всей рассматриваемой области потенциалов, однако при более высоких потенциалах и границы зерен, и матрица будут корродировать с одинаковой скоростью. Высокие скорости коррозии, полученные в этих испытаниях, являются частично результатом межкристаллитной коррозии и частично результатом постоянного вытравливания и выпадения зереи. [c.572]

Коррозионные процессы в щелочной среде развиваются следующим образом. Углеродистая сталь в щелочном растворе покрывается защитной пленкой продуктов коррозии (окислов), которые затрудняют водородную деполяризацию. При pH = 9,5 и достаточном количестве кислорода образуется пассивный слой из гематита РегОз, а при отсутствии кислорода из магнетита Рез04. Эти. продукты не растворимы, поэтому в растворах до pH = 12 сталь разрушается в допустимых пределах и считается вполне устойчивой. При повышении концентрации, особенно при высокой температуре, защитный слой разрушается и углеродистая сталь интенсивно корродирует. Разрушение углеродистой стали, находящейся под напряжением, в концентрированных растворах носит межкристаллитный характер. В горячих растворах углеродистая сталь подвергается растрескиванию, это явление называют щелочной хрупкостью. [c.545]

Особыми видами газовой коррозии являются также образование водородной хрупкости и ванадиевая коррозия. В водородной атмосфере кроме обезуглероживания снижение жаропрочности обусловлено абсорбцией водорода, образованием твердого раствора водорода в железе и появлением растрескивания но границам зерен из-за образования Н2О и СН4. Несмотря па очистку стали от ванадия, он нонадает в виде продуктов горения жидкого топлива. Оксиды ванадия катализируют окисление но реакциям (22), (23), а легкоплавкий У2О5, особенно при наличии соединений щелочных металлов, флюсует соединения окалины. [c.12]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...