Водородное разрушение

При изучении водородной коррозии стали обычно желательно исследовать влияние проницаемости водорода и выяснить, имеется ли корреляция между этой характеристикой и устойчивостью стали к водородному разрушению. [c.122]

Термомеханическая предыстория материала может, по-видимому, оказывать существенное влияние и на стойкость к водородному охрупчиванию других суперсплавов [38, 118, 279, 287]. В качестве примера на рис. 42 показано влияние термообработки на листовой сплав Рене 41 [279] при термическом наводороживании в течение 1000 ч при температуре 650°С и давлении 1 атм. Необходимо отметить отрицательный эффект старения, приводящего к образованию у, а также охлаждения в печи от температуры обработки на твердый раствор (вероятно, путем образования г] на границах зерен, о чем свидетельствует межкристаллитный характер водородного разрушения [279]). В другом исследовании был обнаружен небольшой положительный эффект высокоэнергетической штамповки сплава Инконель 718 перед старением по сравнению с обычным материалом, состаренным после термообработки на твердый раствор уменьшение относительного сужения в результате выдержки в водороде при давлении 69 МПа снизилось от 72% при обычном старении до 60% в материале, подвергнутом термомеханической обработке (ТМО). Таким образом, образование у или у" после ТМО ухудшает свойства исследованных сплавов практически в такой же степени, как и в отсутствие ТМО. По-видимому, для упрочнения и повышения стойкости к KP решающее значение имеет улучшение субструктуры сплава при старении, предшествующем ТМО [160, 289]. Не исключено, что более сложные процессы обработки, включающие ТМО, позволяют добиться улучшения свойств никелевых сплавов. [c.116]

Различные предположения, сделанные относительно источников водорода, процессов переноса и расположения центров водородного разрушения, обобщенные на рис. 52, представляют широкую и плодотворную основу для анализа участия водорода в процессах индуцированного средой разрушения. В сочетании с представлением о распространенности смешанных процессов анодного растворения и водородного охрупчивания, (такую точку зрения отстаивают и многие другие авторы [172, 179, 231, 327, 328, 372]) [c.146]

Наводороживание в общем случае может приводить к возникновению специфических дефектов, таких как трещины и пузыри на поверхности металла и внутренние трещины и расслоения внутри металла. При равном химическом составе сталей большое влияние на их устойчивость против водородного разрушения оказывают тип структуры, природа и распределение отдельных видов неметаллических включений и уровень действующих на металл напряжений. Одним из наиболее опасных видов водородного разрушения является сульфидное растрескивание. [c.80]

Рис. 30. Схема развития процесса подшламовой коррозии, а — схема, иллюстрирующая появление градиента температуры и концентрации при наличии внутренних отложений на экранной трубе б — локальный коррозионный электрохимический элемент, функционирующий в кислой среде и приводящий к хрупкому водородному разрушению в — локальный коррозионный электрохимический элемент, функционирующий в щелочной среде и приводящий к язвенному поражению или коррозии пятнами.

Важно помнить, что повышенное содержание углерода в стали по существу должно являться основной причиной водородного разрушения, вызываемого образованием углеводородов. [c.38]

Необходимо, где возможно, исключать из узлов трения полимеры, способные к быстрому разложению и выделению водорода. Введение в тормозные материалы на основе полимеров измельченной на куски латунной проволоки благоприятно сказывается на фрикционные характеристики. В процессе интенсивного торможения при термомеханической деструкции полимера выделяющийся водород будет реагировать с окисной пленкой латунной проволоки. Это уменьшит поток водорода в стальное или чугунное контртело и тем самым отодвинет границу катастрофического водородного разрушения сопряженных поверхностей. [c.152]

Рис. 3.10. Соотношение между минимальным напряжением, требующимся для возникновения водородного разрушения стали SAE 4340, и пределом прочности стали на разрыв [344]

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 качестве предельно допустимой (после очистки) концентрации сероводорода в нефтепродуктах рекомендована [5] величина, соответствующая парциальному давлению НгЗ в газовой фазе 0,001 атм. Многолетний опыт эксплуатации нефтеперерабатывающего оборудования свидетельствует об отсутствии водородного разрушения в аппаратах, соприкасающихся с продуктами, содержащими такое или меньшее количество сероводорода. [c.58]

По зарубежным данным [59, 64], эффективная защита емкостей для углеводородных газов от водородного разрушения достигается при нанесении полиуретановых покрытий. [c.59]

Водородные зонды были успешно опробованы в лабораторных и промышленных условиях [69]. С их помощью можно провести относительно быструю оценку опасности водородного разрушения металла действующего оборудования и эффективности защитных мероприятий, связанных с обработкой среды. [c.62]

Механизм щелочного растрескивания, либо объясняют проникновением водорода в сталь 32, 43] (т. е. считают, что щелочная хрупкость стали представляет собой один из видов водородного разрушения), либо связывают с неодинаковым воздействием щелочи на грани и границы зерен [44, 45] (пассивность граней и избирательное разрушение границ зерен). В пользу второй теории свидетельствует отмечающийся в большинстве случаев межкристаллитный характер разрушения. [c.87]

Наиболее эффективным и целесообразным методом защиты от водородного разрушения металла на газофракционирующих установках является очистка сырья от сероводорода (до концентраций, отвечающих парциальному давлению НгЗ в газовой фазе менее 0,001 ат). Это не вызывает заметного удорожания получаемых на [c.212]

Условия эксплуатации остальных (не подверженных водородному разрушению металла) элементов оборудования ГФУ допускают их изготовление из углеродистых или низколегированных сталей в зависимости от прочности и хладостойкости последних. Элементы конденсационно-холодильного оборудования изготавливаются в соответствии с рекомендациями, изложенными в гл. 9. [c.213]

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРИЧИН, МЕХАНИЗМА и ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОДОРОДНОГО РАЗРУШЕНИЯ СТАЛИ [c.4]

Глава II ФОРМЫ И ИНТЕНСИВНОСТЬ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОДОРОДНОГО РАЗРУШЕНИЯ СТАЛИ [c.28]

Высокопрочные низколегированные стали, как правило, в большей степени подвержены хрупкому водородному разрушению, чем менее прочные углеродистые стали. Это явление отражает общую закономерность возрастания склонности к водородному растрескиванию стали при повышении ее прочности и твердости (рис. 14 и 15). Кроме того, с увеличением твердости отмечается [172] снижение минимальной нагрузки, вызывающей водородное растрескивание. [c.35]

Конструкция аппарата может способствовать водородному разрушению металла, если в процессе эксплуатации карманы без стока, днища без сливных штуцеров и т. п. заполняются отстоем, имеющим электролитический характер и способным вызывать коррозию и наводороживание конструкционного материала. [c.38]

В зависимости от условий наводороживания влияние температуры на водородное разрушение стали может иметь различный, в том числе экстремальный (с минимумом [165]) характер. [c.39]

ВОДОРОДНОЕ РАЗРУШЕНИЕ МЕТАЛЛА НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ [c.52]

Анализы причин хрупких разрушений наводороженного оборудования и многочисленные лабораторные и промышленные испытания показали тесную связь между наличием сероводорода и его солей (сульфидов) в агрессивных рабочих средах промыслов нефти и газа и водородным разрушением корродирующих стальных конструкций. В связи с этим такое разрушение носит название сероводородного (или сульфидного) растрескивания. [c.59]

ВОДОРОДНОЕ РАЗРУШЕНИЕ ПРИ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЕ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ НЕФТИ И ГАЗА [c.76]

ВОДОРОДНОЕ РАЗРУШЕНИЕ МЕТАЛЛА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО И ХИМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ [c.78]

Были изучены причины, условия возникновения и распространения водородного разрушения оборудования [102, 101] на нефтеперерабатывающих заводах. [c.78]

ВОДОРОДНОЕ РАЗРУШЕНИЕ АППАРАТУРЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ [c.78]

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТОДАМ ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ОТ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОДОРОДНОГО РАЗРУШЕНИЯ [c.94]

Лишь после этого будет обеспечена эффективность внедряемых на стадиях разработки технологических процессов и проектирования соответствующего оборудования мероприятий по защите от водородного разрушения. Рациональное применение комбинированной защиты позволит в ряде случаев затормозить развитие наводороживания уже действующей аппаратуры, при проектировании и изготовлении которой не были учтены приведенные ниже рекомендации. [c.94]

В связи с этим наиболее эффективным и целесообразным мероприятием по защите от водородного разрушения металла следует считать очистку нефтепродуктов от сероводорода. Очистка нефтепродуктов от сероводорода, помимо предотвращения этого вида разрушения аппаратов, уменьшает общую коррозию оборудования, предохраняет обслуживающий персонал от токсичного воздействия сероводорода и т. д. Весьма существенным достоинством этого метода является также одновременная защита всех расположенных по технологической цепочке аппаратов, соприкасающихся с очищенным продуктом. [c.95]

Наиболее рационально очищать нефтепродукты от сероводорода перед поступлением их на газофракционирующие установки (ГФУ), оборудование которых в наибольшей степени подвержено водородному разрушению металла (см. главу V). В результате этого предотвращается наводороживание и разрушение металла не только оборудования ГФУ, но и аппаратов, соприкасающихся с полученными на ГФУ сжиженными углеводородными газами, т. е. на всех установках, исходным сырьем которых являются сжиженные газы. Этого настоятельно требует также возрастающее с каждым годом количество и мощности газофракционирующих установок на нефтеперерабатывающих заводах. Если раньше на сравнительно большом количестве заводов ряд нефтяных углеводородных газов подвергался сжиганию в виде факела, то в настоящее время подобное явление стало редким и почти все получаемые газы подвергают дальнейшей переработке. [c.95]

Следует остановиться на требуемой степени очистки нефтепродуктов от сероводорода. Полученные нами результаты (см. главу V) свидетельствуют о том, что максимальная концентрация сероводорода в газовой фазе, неопасная в отношении водородного разрушения металла, при атмосферном давлении составляет 0,1%. Однако при выборе предельной допускаемой концентрации сероводорода, для того чтобы учесть влияние общего давления в системе, удобно пользоваться величиной парциального давления HsS. Последняя определяет растворимость (т. е. содержание) сероводорода в водной фазе — основной фактор, характеризующий опасность водородного расслоения металла. Содержанию сероводорода в газовой фазе 0,1% (неопасному) при общем давлении 0,1 МПа соответствует парциальное давление HsS 0,0001 МПа. Эта величина и характеризует требуемую степень очистки нефтепродуктов от сероводорода для предотвращения водородного расслоения металла оборудования. [c.96]

Самый простой вид водородного разрушения обусловлен водородом, растворенным в решетке металла, и может, например, объясняться, как еще в 1926 г. предложил Пфайль [330], ослаб--ляющим воздействием водорода на силы когезии металлической решетки [318, 321, 322]. Это воздействие будет особенно сильным наиболее напряженной области материала у вершины трещины. Из термодинамических соображений [319] следует, что в таких областях растворимость водорода возрастает. Поскольку утверждается, что условия упругой деформации у вершины затрагивают только несколько атомных слоев материала [332], то необходимое количество водорода вполне может быть обеспечено без привлечения механизмов переноса, только за счет процессов, изображенных на рис. 49 (в случае трещины, имеющей непосредственный выход в окружающую среду). Эта ситуация представлена на рис. 52 линией, обходящей процессы переноса. [c.136]

Было несколько интересных работ по сталям. В одной из них утверждалось, что уменьшение размера зерна понижает Kth [S79] предшествующие данные всегда демонстрировали обратное. Однако приведенный в качестве подтверждения рис. 5 в работе [379] не является убедительным. Были бы полезными дополнительные исследования влияния размера зерна в сталях с различными уровнями прочности, особенно, учитывая, что имеются и данные, показывающие что уменьщеиие размера зерна повышает Kth, если содержание примесей в стали доведено до очень низкого уровня. Исследование КР сталей типа 4340 [381] также показало, что главную роль играет водород. Исследование, выполненное на нелегированных углеродистых сталях меньшей прочности (около 700 МПа) с различным содержанием Мп [382], обнаружило, что концентрация Мп не влияет на индуцированную водородом потерю пластичности, но зато определяет склонность к КР в случае перлитной микроструктуры. В то же время в случае микроструктур со сфероидальным графитом стойкость к КР не ухудшается заметным образом с увеличением содержания Мп [382]. Таким образом, в отличие от некоторых утверждений [383], микроструктура материала влияет на поведение Мп при уровнях прочности ниже 690 МПа. В то же время уместно вновь напомнить о преобладающей важности неметаллических включений [383, Э84] в процессах водородного разрушения. Наконец, не будет преувеличением заметить, что попытки оценить результаты термомеханической обработки и микроструктурные эффекты, не контролируя уровень прочности или скорость охлаждения пос.те термообработки [385], не могут дать осмысленных результатов, особенно при отсутствии как микрострук-турной, так и фрактографической информации. Как уже обсуждалось в тексте, в тщательно выполненных исследованиях термомеханическая обработка дает обнадеживающие результаты для высокопрочных сталей [386]. [c.148]

Важные результаты исследования растрескивания сплава Т1 — 6А1 — 4V при длительном нагружении опубликовали Бойер и Спурр [387, 388]. Полученные ими данные о температурной зависимости процесса убедительно свидетельствуют в пользу механизма охрупчивания с участием гидридов [387], что согласуется и с ранее высказывавшимися предположениями [224]. На примере сплава Т1 — 6А1 — 4V вновь подчеркнута зависимость стойкости материала к КР от таких факторов, как содержание кислорода, текстура и присутствие 02 [388]. Гидридный механизм растрескивания был принят также в других работах [389—392], включая исследования Нельсона [393] и Марголина [394], связанные с предполагаемыми механизмами. Согласно работе [392]. водородное разрушение происходит целиком в а-фазе или в области границы раздела, но не по самой границе. [c.148]

В случае мартенситных нержавеюпщх сталей ни быстрое течение воды, ни катодная защита не являются эффективными средствами поддержания пассивности. То же относится и к ферритным сталям. При использовании катодной защиты как мартенситные, так и ферритные стали склонны к водородному разрушению. Поэтому обычно используют только аустеиитные нержавеющие стали. [c.60]

В морской воде защита стальных конструкций обеспечивается при потенциале —0,80 В (н. к. э.). При более катодных потенциалах, например —1,10 В, возникает опасность появления избыточных гидроксил-ионов и большого объема образующегося водорода. Амфотериые металлы и некоторые защитные органические покрытия разрушаются под действием щелочей. Эндосмотические эффекты и образование водорода под слоем краски могут вызывать ее отслаивание. Эти явления часто наблюдаются на участках конструкций, расположенных вблизи анода. Выделяющийся водород может разрушать сталь, особенно высокопрочную низколегированную. Углеродистые стали обычно не подвергаются водородному разрушению в условиях катодной защиты. При избыточной Катодной защите выделение водорода может приводить к катастрофическому растрескиванию высокопрочных сталей (с пределом текучести выше 1000 МПа) при наличии растягивающих напряжений (водородное растрескивание под напряжением). Одним из ядов , способствующих ускоренному проникновению водорода в металл, являются сульфиды, присутствующие в загрязненной морской воде, а также в донных отложениях, где могут обитать сульфатвосстанавливающие бактерии. [c.171]

Низкотемпературное водородное разрушение стали при переработке нефти встречается в целом ряде установок (АВТ, АТ, термического и каталитического крекинга, ГФУ и т. д.), оборудование которых эксплуатируется в условиях воздействия нефтепро.дуктов, содержащих сероводород в присутствии водной фазы. Водородное разрушение сталЬных элементов нефтезаводского оборудования бывает двух видов сквозное (сероводородное) растрескивание и расслоение ( пузырение ) металла. Первый вид разрушения значительно более опасен. Растрескиванию в сероводородных средах подвержены только стали с относительно высокими значениями предела прочности, либо с большими внутренними напряжениями, тогда как мягкие ненапряженные стали в подобных условиях претерпевают водородное расслоение с образованием пузырей [25, 36, 37. Отмечается [37] отсутствие склонности к растрескиванию у сталей, подверженных расслоению. По-видимому, в последнем случае вследствие значительно более высокой пластичности мягких сталей внутренние напряжения, возникающие в результате наводороживания, релаксируют при образовании пузырей. Однако в ряде случаев и при расслоении стали может происходить частичное растрескивание металла с образованием несквозных трещин, простирающихся от поверхности до внутреннего пространства пузырей, что и отмечалось в практике эксплуатации нефтяного оборудования. [c.47]

При невозможности достаточно полного удаления сероводорода из нефтепродуктов можно рекомендовать изготовление аппаратов из биметалла (сталь Ст. 3 -Ь 0X13) либо нанесение защитных покрытий на основе эпоксидной смолы ЭД-5 или торкрет-бетонных футеровок. Стойкость этих покрытий подтверждена в лабораторных и промышленных испытаниях [12]. Исследования показали также, что биметалл с плакировкой из стали 0X13 не подвергается наводороживанию и, соответственно, водородному разрушению в сероводородных растворах при pH 6. Защита аппаратуры от водородного расслоения путем применения биметалла (углеродистая сталь + 0X13) успешно использовалась на практике, в частности, в случае аппаратов для пропан-пропиленовой фракции. Такие аппараты бесперебойно эксплуатировались в течение ряда лет без признаков водородного разрушения и других видов коррозии. [c.58]

Весьма важным представляется своевременное обнаружение опасности водородного разрушения (расслоения или растрескивания) металла оборудования. Из имеющихся методов оптимальным является применение водородных зондов . Конструкция этих зондов (рис. 3.14) имитирует несплош-ности в металле оборудования, где происходит накопление молекулярного водорода. Датчиком является нижний конец трубки, который устанавливается во внутреннее пространство аппаратов или трубопроводов. При условиях, вызывающих наводороживание (и, соответственно, создающих опасность расслоения или растрескивания) стали, водород диффундирует через тонкостенную трубку (изготовленную из материала аппарата) и скапливается в пространстве между трубкой и внутренним стержнем. Назначение последнего заключается в уменьшении внутреннего объема зонда, что повышает его чувствительность. Проникновение водорода вызывает повышение давления внутри зонда, которое фиксируется манометром, находящимся снаружи аппарата. [c.62]

А. В. Шрейдер, И. С. Шпарбер, Борьба с водородным разрушением оборудования нефтезаводов в сероводородных средах, ЦНИИТЭНефтехим, [c.63]

При технологической невозможности или нецелесообразности очистки сырья ГФУ от сероводорода для защиты от водородного разрушения аппараты изготовляют из биметалла углеродистая сталь + сталь 0X13, применяют покрытия на основе эпоксидной смолы ЭД-5 или торкрет-бетонные футеровки [3]. [c.213]

Сталь 0X13 не подвергается наводороживанию и водородному разрушению металла в сероводородных растворах только при pH 6 (см. гл. 3). Многочисленные определения pH дренажных вод показали во всех случаях нейтральный или щелочной характер таких вод из аппаратов ГФУ [3]. Повышение щелочности дренажных вод из аппаратов при переходе к более поздним стадиям переработки нефти объясняется следующими причинами 1) уменьшением кислотности при периодическом отстаивании и сбросе из аппаратов дренажной воды с последующим конденсированием относительно более чистой воды в аппарате, расположенном дальше по технологической цепочке 2) истощением раствора в результате химического (коррозионного) взаимодействия с металлом аппаратов и 3) механическим занесением капель щелочных растворов из систем щелочной очистки. Все это подтверждает правильность применения биметалла с плакировкой сталью 0X13 для изготовления аппаратуры ГФУ. [c.213]

В книге дано краткое описание причин, механизма и закономерностей водородного разрушения стали. Рассмотрены различные формы (низко- и высокотемпературного) водородного разрушения нефтяного и химического оборудования. Описано влияние специфических стимуляторов наводороживания, содержащихся в средах, воздействующих на оборудование для добычи и переработки нефти и газа. Изложены основные закономерности влияния характеристик среды и металла на стойкость оборудования к водородному разрушению. Даны реко.мендации по методам защиты оборудования от низко- и высокотемпературного водородного разрушения стали. [c.2]

При длительных испытаниях на стойкость к водородному разрушению рекомендуется непрерывное наводороживание (например, в результате имитации соответствуюш,его коррозионного процесса) нагруженных образцов. Для этого удобно использовать машины типа ИНК-1 [71] со специальными узлами, обеспечиваюшими воздействие коррозионной среды на образцы при одновременном их механическом нагружении. Полученные в результате длительных испытаний величины разрушающих напряжений сопоставляют с пределом прочности ненаводороженной стали. [c.26]

На практике основными формами водородного разрушения стали в условиях работы нефтяного и химического оборудования, соприкасающегося с вызывающими наводороживание средами, являются 1) внутреннее расслоение с образованием поверхностных пузырей и 2) растрескивание с образованием трещин, выходящих на поверхность. Растрескиванию подвержены в основном стали с относительно высокими значениями предела прочности, либо с большими внутренними напряжениями, тогда как мя -кие ненапряженные стали в подобных условиях претерпевают водородное расслоение с образованием пузырей (рис. 8—10). В связи с этим отмечается отсутствие склонности к растрескиванию у сталей, подверженных пузырению [102]. По-видимому, в последнем случае вследствие значительно более высокой пластичности мягких сталей внутренние напряжения, возникающие в результате наводорожива-ния, реализуются путем деформации металла при образовании пузырей до того, как они достигают величины, необходимой для растрескивания стали. Однако в ряде случаев и при пузырении стали может происходить частичное растрескивание металла с образованием трещин, простирающихся от поверхности до внутреннего пространства пузырей (рис. 11) [102]. [c.28]

Исследование водородного разрушения при перезащите [109] показало, что присутствие кислорода в коррозионной среде тормозит наводороживание и, соответственно, наступление хрупкого разрушения. [c.76]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...