Возникновение водородной коррозии

Ниже рассматриваются возможные причины возникновения водородной коррозии [c.30]

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ [c.117]

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]

Метод анодной защиты при помощи катодного протектора может быть использован не только для защиты от коррозии, но также для защиты от возникновения водородной хрупкости. Известно, например, что в жестких условиях эксплуатации в концентрированных растворах соляной и серной кислот при высоких температурах тантал вследствие наводороживания в процессе коррозии становится хрупким [192]. В подобных условиях можно защитить тантал от охрупчивания путем контактирования его с платиной или палладием [193]. При этом отношение защищаемой анодной поверхности (тантала) к катоду (платина или палладий) очень велико. Защита от наводороживания вызывается сдвигом потенциала тантала к значениям, близким к значению равновесного водородного потенциала, что в значительной степени затрудняет процесс водородной деполяризации на тантале. Кроме того, анодная поляризация тантала при контакте с катодом (платиной, палладием) также тормозит процесс восстановления водорода на тантале. Эти факторы и приводят к устранению водородной хрупкости тантала при контакте его с платиной, палладием (табл. 36) и с другими металлами платиновой группы, а также при введении в раствор ионов этих металлов или при создании гальванических осадков этих металлов на поверхности тантала. [c.164]

При воздействии агрессивной среды на циклически деформируемую сталь снижение усталостной прочности может явиться следствием трех причин адсорбционного воздействия среды, анодного и катодного процессов [425]. При работе детали в кислой среде, вызывающей коррозию с водородной деполяризацией, доминирует катодный процесс, приводящий к абсорбции водорода сталью и возникновению водородной усталости. При работе детали в растворе электролита с pH 7 в отсутствии катодной поляризации от внешнего источника тока превалирует анодный процесс, приводящий к проявлению коррозионной усталости. [c.157]

Для зашиты от коррозии низколегированных, специальных и трансформаторных сталей предложен раствор, содержащий 30—35 г/л мажефа и 50—70 г/л азотнокислого цинка. Вместо мажефа могут быть применены первичные фосфаты цинка или кадмия. Температура раствора 70—80°, продолжительность фосфатирования 5—10 мин. И. И. Хайн, предложивший этот раствор, указывает, что благодаря малой продолжительности процесса и незначительности выделения водорода, обработка в нем стали не сопровождается возникновением водородной хрупкости металла [10]. [c.70]

Катодные ингибиторы коррозии в ряде случаев (например, ингибиторы ЧМ, ПБ-5 и др.) уменьшают также наводороживание металла при его кислотном травлении, что снижает опасность возникновения травильной хрупкости. Можно заключить, что подобный эффект свойствен ингибиторам катодного процесса водородной деполяризации, когда тормозится стадия разряда водородных ионов, но не стадия рекомбинации водородных атомов (см. с. 250). [c.349]

Основное количество повреждений (247) наблюдалось в течение первых шести лет эксплуатации. В 1971-1973 гг. оно непрерывно возрастало. В следующие три года несколько снизилось, но все же находилось на недопустимо высоком уровне. Затем количество повреждений снизилось до минимума и держалось на таком уровне до 1995 г. В последние годы начали поступать сведения об одиночных коррозионных повреждениях трубопровода, причина возникновения которых требует выяснения. Большинство повреждений имело вид нераскрывшихся коррозионных трещин различной длины (20-150 мм) на продольных заводских сварных швах поблизости от кольцевых монтажных швов или непосредственно на них. Известно, что с момента ввода в эксплуатацию по апрель 1972 г. по трубопроводу Оренбург-Заинск транспортировался неингибированный газ с содержанием Н25 до 2,5% об., который мог вызвать сероводородную коррозию металла, проявляющуюся в разных формах — от общей равномерной коррозии до водородного расслоения и сероводородного растрескивания. [c.62]

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]

Коррозию под напряжением можно определить как процесс возникновения и развития трещин, вызванный одновременным действием коррозионной среды и напряжений. Это общее определение не рассматривает конкретных взаимодействий, приводящих к образованию или развитию трещин. Оно включает анодные процессы, при которых происходит предпочтительное химическое растворение напряженного материала, а также катодные процессы (например, выделение водорода, который может диффундировать в материал и вызывать разрушение перед вершиной трещины благодаря действию механизма водородного охрупчивания). [c.245]

Сопротивление процессу восстановления иона водорода (присоединения электрона и образования молекулы Hj) является причиной возникновения активационной поляризации. Такая поляризация была названа водородным перенапряжением или перенапряжением выделения водорода. Чем больше перенапряжение выделения водорода, тем медленнее протекает сопряженный анодный процесс — коррозия металла. Полировка поверхности металла, понижение температуры электролита и увеличение плотности поляризующего тока. — все эти факторы влияют на увеличение перенапряжения выделения водорода. [c.34]

Низкотемпературное водородное разрушение металла при переработке нефти происходит в результате электрохимической коррозии в сероводородных средах. Наводороживание и сопутствующее ему растрескивание металла — опаснейший вид коррозии нефтяного оборудования, тем более, что разрушение металла происходит внезапно и носит выраженный локальный характер. Весьма сложно предугадать возможность и место возникновения этого вида коррозии и принять меры, чтобы предотвратить разрушение и связанные с ним опасные последствия. [c.40]

В случае катодной поляризации критическая плотность тока, вызывающая резкое увеличение коррозии алюминия, имеет примерно те же значения, что и при анодной поляризации. В этом случае наблюдается интенсивная катодная коррозия, причиной возникновения которой является развитие водородной деполяризации, приводящей к подщелачиванию среды на границе металл — электролит и быстрому разрушению окисной пленки а алюминии в щелочной среде. [c.83]

Виды потенциалов. Весьма распространены случаи возникновения двойных слоев в результате адсорбции газов в электролите. Примером может служить поведение платины в электролите, содержащем растворенный кислород или водород. Последний, адсорбируясь поверхностью металла, приводит к появлению кислородного или водородного электрода. При коррозии стали в нейтральной или щелочной воде, содержащей кислород, катодом чаще всего является кислородный электрод в кислой же среде — водородный электрод. [c.9]

Приведенные данные показывают ощутимые преимущества нового режима перед традиционными и в отношении наиболее важных качественных характеристик внутритрубных образований. В 2.2, 2.3 отмечалось, что протекание водородной и пароводяной коррозии связано с нарушением нормального пузырькового режима кипения, переходом на нестабильный пленочный режим, возникновением частых и значительных теплосмен, вызывающих повреждения защитных пленок на теплоотдающей поверхности. При этом наличие на этой поверхности пористых и малотеплопроводных отложений способно вызывать дестабилизацию кипения при тепловом потоке д<дк для чистой поверхности. Этого не происходит в условиях нового, щелочно-комплексонного режима в связи с высокой плотностью и незначительным термическим сопротивлением [c.176]

В стали вместо -фазы образуется более хрупкий твердый раствор водорода в железе. Образовавшийся при обезуглероживании стали метан и растворенный водород вызывают большие дополнительные внутренние напряжения, которые приводят к возникновению микро - и макротрещии, преимущественно на фа-ницах зерен металла. Скорость водородной коррозии в значительной степени зависит от глубины обезуглероживания стали, которая определяется многими факторами давлением водорода, температурой, толщиной металла, временем взаимодействия и др. [c.20]

В зависимости от условий наводороживания газ, извлеченный из замкнутых пузырей, может состоять практически целиком (99,5% объемп.) из водорода (при низкотемпературном наводороживании) и содержать некоторые примеси (94% Нг, 2% СН4, следы СО и СО2) при высокотемпературной водородной коррозии. Эти цифры являются доказательством возникновения пузырей вследствие наводороживания. Давления в исследованных пузырях, обнаруженных на поверхности низкотемпературного аппарата одного из нефтезаводов, оказались равными 10,0 и 19,8 МПа [83]. Безусловно, что эта величина значительно меньше первоначальных давлений водорода во внутренних коллекторах в металле, реализация которых вызвала образования данных пузырей. [c.28]

Существует также предположение, что понижение прочности стали вследствие водородной коррозии вызывается возникновением внутрииолостного давления из-за выделения молекулярного водорода, образующегося из атомарного водорода. [c.58]

Э. Коррозионная стойкость. При выдержке в 9тмосфернь1х условиях образуется патина (окисная щенка на меди). При отжиге при температуре выше 300 °С в окислительной атмосфере образуется слой закиси еди (СцгО) и возможно возникновение газовой коррозии по грэивцам зереи в результате проникновения Оа. При отжиге в водородсодержащих атмосферах или при газовой сварке Э рреде. содержащей водород или ацетилен, в кислородсодержащих сортах мрди 6 результате образования водяного пара внутри материала возникают пузыри, которые при последующей деформации способствуют образованию трещин по границам зерен (водородное охрупчивание). Плохая стойкость против воздействия серы и ее соединений, аммиака, окисляющих кислот. Медь склонна к коррозионному растрескиванию. [c.278]

В последнее время наиболее ьероятиым механизмом понижения прочности стали вследствие водородной коррозии считается возникновение внутриполостного давления из-за выделения по границам зерен (или внутри возможных дефектов кристаллической решетки) стали молекулярного водорода, образующегося из находящегося в стали атомарного водорода. [c.110]

Р меются сведения о возникновении в тантале при действии на иег О водорода хрупких разрушений вследствие наводорожи-вания металла, в особенности при нагреве. По этой причине не рекомендуется контактировать тантал с другими металлами, процесс коррозии которых протекает с водородной деполяризацией. Р1а рис. 198 показано влияние температуры на растворимость водорода в тантале. Тантал становится также хрупким в серной кислоте при температуре кипения и концентрации 79% и в концентрированной соляной кислоте при 190° С. [c.293]

С целью установления критериев идентификации водородных расслоений их исследовали как методами внутритрубной УЗД (В- и С-сканы), так и методами наружного контроля и металлографии. В результате показано, что основными признаками, отличающими водородные расслоения металла от неметаллических включений, являются наличие по контуру основного дефекта ступенчатых расслоений, приближающихся к внутренней или наружной поверхности трубы общая или локальная коррозия (в форме утонения стенки) внутренней или наружной поверхности трубы в области водородного расслоения возникновение над центральной частью расслоения вздутий или раз-рущений стенки трубы в случае, когда протяженность водородных расслоений составляет более 100 мм. Если при компьютерном анализе сканов дефектных участков трубопровода не обнаружены следы электрохимической коррозии металла стенок и ступенчатых микрорасслоений, приближающихся к наружной или внутренней поверхностям труб, то это свидетельствует о металлургической, а не об эксплуатационной природе данного вида дефектов. [c.102]

Стимулируя коррозию черных металлов в кислых средах, сероводород является также и стимулятором наводо-роживания их как в процессах коррозии, так и при катодной поляризации [2,8,55-64]. Сероводород, содержащийся в пластовых водах нефтяных скважин, ускоряет диффузию и растворение водорода в решетке стали и увеличивает его концентрацию в поверхностных слоях, способствуя разрушению границ кристаллов металла, что является причиной возникновения хрупкости стали [65-68]. Водородная хрупкость стального оборудования нефтеперерабатывающих заводов стала одной из основных коррозионных проблем на ряде установок. Наиболее склонны к этому виду разрушения ректификационные колонны, сопряженные [c.55]

Встречается при отсутствии защитных покрытий и кислотостойкой аппаратуры в эксплуатационных установках для Н+—Ка + -катионирования и химического обессоливания воды и другой водоподготовительной аппаратуре (см. табл. 13-11) Сильнокислые растворы (pH ниже 4) равномерно разъедают сталь с характерным образованием свищей в сварных щвах. В этих условиях защитная пленка на стали не образуется. При наличии кислорода в растворе возможно также возникновение язвенных поражений. Механизм процесса—электрохимическая коррозия с водородной (частично и с кислородной) деполяризацией. Защитные мероприятия сводятся главным образом к подбору кислотоустойчивых сплавов и защитных покрытий для соответствующей водоподготовительной аппаратуры. [c.583]

Описанные опыты дают возможность предположить, что в таких поликристаллических металлах, как сталь (которая имеет на разделе двух фаз среда — металл огромное количество микрокатодных и. микроанодных участков), в процессе ее деформации при одновременной коррозии с водородной деполяризацией происходит достаточно быстрое наводороживание пластически деформируемых катодных участков. Очевидно, эти участки будут слабыми местами, в которых может возникнуть хрупкое разрушение. Такое разрушение возможно, например, при больших амплитудах циклических напряжений, если оно происходит вскоре после нагружения образцов. Это объясняется тем, что другие слабые места еще не возникли, так как времени в этом случае еще недостаточно для значительного коррозионного поражения анодных участков, т. е. для возникновения слабых мест в стали под влиянием уменьшения ее прочности вследствие коррозионного поражения.. [c.173]

Таким образом, эта линия отражает условия возникновения твердых нерастворимых продуктов коррозии. Нерастворимым продуктом коррозии в данном случае считается такой продукт реакции, который находится в равновесии с концентрацией Fe " в растворе, равной 10 N. Выше указанной линии располагается область существования нерастворимых продуктов коррозии, дающих в растворе концентрацию Fe ниже 10" . Такая область на диаграммах Пурбэ называется областью пассивности. В этой области металл термодинамически неустойчив, но вследствие образования нерастворимых продуктов реакции коррозионный процесс в некоторых условиях может блокироваться. Небольшая вторая область коррозии находится у правого края диаграммы и относится к случаю образования ферратов железа (HFeOa) в сильнощелочных растворах. Две наклонные пунктирные прямые, относятся нижняя (в) к равновесию Н + е Hg, верхняя (г) — к равновесию V2 Og -f- 2е + Н. О 20Н", т. е., другими словами, они характеризуют зависимость потенциала водородного и соответственно кислородного электродов от pH. [c.8]

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]

Типичным примером водородного растрескивания является возникновение трещины в трубе 0 102x8 установки 36/3 Новокуйбышевского НПЗ. Трубопровод пропана из стали Х5М эксплуатировался при 1,8 МПа и 90°С. Поверхность разрушения была ориентирована вдоль образующей перпендикулярно стенке трубы. На поверхности разрушения, покрытой продуктами коррозии, виден шевронный рельеф. Следов пластической утяжки стенки трубы нет. [c.282]

В большинстве случаев коррозия подземных сооружений протекает с преимушественным катодным контролем. Наиболее характерным катодным процессом в грунтовых условиях является кислородная деполяризация с преобладанием торможения транспорта кислорода к металлу. В сильно кислых грунтах может происходить водородная деполяризация. Не исключена также возможность электрохимического восстановления продуктов жизнедеятельности различных грунтовых микроорганизмов. Особенно вероятно в грунтовых условиях возникновение коррозионных пар неравномерной аэрации. [c.110]

Характер сероводородного растрескивания зависит от марки стали, концентрации сероводорода в среде и величины напряжений в металле [137]. Возникновение трещин на ранних стадиях коррозии отмечается в сталях с повышенной склонностью к растрескиванию в газонефтепромысловых средах с высокой концентрацией H2S. Эти трещины имеют сравнительно простой характер. При высокой величине напряжений образуются крупные трещины, расположенные под прямым углом к направлению приложения нагрузки. Однако при низких напряжениях трещины располагаются не под прямым углом к оси нагрузки, а радиально. Считают [137], что эти радиальные трещины возникают вследствие водородного расслоения (пузырения). При медленном развитии процесса растрескивания (при небольших напряжениях в металле и малых концентрациях сероводорода в среде) образуются многочисленные мелкие трещины. Эти трещины не связаны с образованием пузырей. [c.59]

Наиболее опасными элементами современных промысловых и магистральных трубопроводов и нефтехранилищ являются их сварные соединения. Наряду с остаточными термическими напряжениями после сварки в швах могут образоваться различные технологические дефекты (непровары, подрезы, газовые поры, шлаковые включения и др.), создающие условия для возникновения концентрации напряжений. В дополнение к сложным статическим и циклическим эксплуатационным нагрузкам (под действием собственного веса и технологической среды, тепловых расширений, цикличности рабочего давления и температуры, неравномерности распределения температуры и воздействия коррозии и т.д.) могут действовать неучтенные нагрузки, например из-за нарушения расчетного состояния опорно-подвесной системы, защемления отдельных участков конструкции, просацки фундамента и т. п. В результате прежде всего в сварных соединениях возникают повреждения, которые развиваются по механизму усталости, ползучести, коррозии, дисперсионного охрупчивания при повторном нагреве, водородного охрупчивания. [c.119]

Между водородсодержащей средой и металлом через определенный промежуток времени после возникновения контакта наступает равновесие распределения водорода, т. е. металл насыщается водородом. Растворенный в стали атомарный водород вызывает снижение прочности и пластичности и может приводить к замедленному разрушению при нагрузках и температурах, которые при отсутствии водорода безопасны. Водород снижает при высоких температурах длительную прочность и длительную пластичность и может ускорять ползучесть. Это явление называется водородной хрупкостью оно свойственно не только процессу подшламовой коррозии, но и всем случаям, когда металл насыщается водородом. В частности, при насыщении металла водородом в процессе сварки (водород попадает из влажной обмазки электродов или ржавчины — гидрооксида железа) может наблюдаться повышенная способность к трещинообразова-нию наплавленного металла или околошовной зоны. [c.242]

Примером коррозионного растрескивания с контролирующим сорбционным фактором является разрущение сварных соединений титановых сплавов при коррозии с водородной деполяризацией в кислых средах [5] (рис. 6), В этом -случае основная роль в разрушении принадлежит явлениям сорбции водорода при катодных процессах. Разрушение защитной пленки при электрохимической коррозии создает предпосылки для интенсивной адсорбции водорода титаном. Адсорбированный водород вступает в химическое взаимодействие с титаном, образуя гидридную пленку. В результате диффузии водорода через гидридную пленку в объеме металла образуются гидриды титана, которые располагаются преимущественно по границам зерен и плоскостям скольжения. Локализация электрохимического процесса способствует локализации наводороживания. Образование ги-др<идов на поверхности и прилегающей области приводит к снижению прочностных свойств поверхности, концентрации напряжений и возникновению начальных микротрещин в условиях напряженного состояния. [c.74]

Пищевые продукты, помимо кислот и щелочей, содержат различные органические вещества. Некоторые из этих веществ, как упоминалось выше, являются комплексоббразующими агентами, другие действуют как ингибиторы коррозии или как катодные деполяризаторы. Пищевые продукты с малым содержанием веществ-ингибиторов и высоким содержанием веществ-деполяризаторов могут вызвать более сильную коррозию пищевых сосудов, чем продукты с высокой кислотностью. Из-за присутствия органических деполяризаторов коррозия оловянного покрытия на внутренней поверхности сосудов обычно происходит при отсутствии или очень небольшом выделении водорода. Замечено, что, после того как оловянное покрытие полностью прокорродирует, дальнейшая коррозия обычно сопровождается выделением водорода. Причина такого поведения точно не установлена, ее можно связать с тем, что ионы которые известны как ингибиторы коррозии железа в кислотах, повышают перенапряжение выделения водорода, способствуя этим восстановлению органических веществ на железном катоде. Двухвалентные ионы олова непрерывно образуются на поверхности железа в процессе коррозии слоя олова, однако после его полного растворения их становится недостаточно. Возможно также, что при разности потенциалов пары Ре—5п происходит адсорбция и восстановление органических деполяризаторов на катодных участках, а при меньших разностях потенциалов эти процессы не имеют места. Консервные банки могут разрушаться также вследствие так называемого водородного вспучивания в результате возникновения внутри банки значительного давления водорода. [c.193]

Тантал неустойчив в плавиковой кислоте, в растворах едких щелочей и в дымящей серной кислоте. Имеются указания о возникновении в тантале при действии на него водорода хрупких разрушений вследствие наводороживания металла. По этой причине не рекомендуется контактировать тантал с другими металлами, процесс коррозии которых протекает с водородной деполяризацией. Тантал становится также хрупким в серной кислоте при температуре кипения при концентрации 79% H2SO4 и при действии концентрированной соляной кислоты при 190°. [c.260]

На основании проведенных исследований можно представить механизм возникновения повышенной устойчивости нержавеющих сталей, легированных катодными присадками в растворах Н2504 следующим образом. При погружении нержавеющей стали в растворы Н2504 коррозия идет главным образом за счет катодных процессов водородной деполяризации, а так как при потенциалах выделения водорода железо, хром и никель переходят в активное состояние, то сталь, не легированная катодной присадкой, неспособна пассивироваться в серной кислоте умеренно высокой концентрации и при обычных скоростях подвода кислорода. На поверхности стали, легированной катодной присадкой, в начальной стадии процесса коррозии происходит накопление этой катодной присадки При достаточном увеличении площади катодных составляющих на [c.315]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...