Водородное охрупчивание

Снижение циклической прочности при нанесении гальванических покрытий обусловлено главным образом водородным охрупчиванием металла детали и покрытия. [c.306]

Скоростью, с которой атомы Наде рекомбинируют друг с другом или с Н , образуя Hj, обусловлена каталитическими свойствами поверхности электрода. Если электрод является хорошим катализатором (например, платина или железо), водородное перенапряжение невелико, тогда как для слабых катализаторов (ртуть, свинец) характерны высокие значения перенапряжения. При добавлении в электролит какого-либо каталитического яда, например сероводорода или соединений мышьяка или фосфора, уменьшается скорость образования молекулярного Hj и возрастает адсорбция атомов водорода на поверхности электрода . Повышенная концентрация водорода на поверхности металла облегчает проникновение атомов водорода в металлическую решетку, что вызывает водородное охрупчивание (потерю пластичности) и может привести к внезапному растрескиванию (водородное растрескивание) некоторых напряженных высокопрочных сплавов на основе железа (см. разд. 7..4). Каталитические яды увеличивают абсорбцию водорода, выделяющегося на поверхности металла в результате поляризации внешним током или коррозионной реакции. Это осложняет эксплуатацию трубопроводов из низколегированных сталей в некоторых рассолах в буровых скважинах, содержащих сероводород. Небольшая общая коррозия приводит к выделению водорода, который внедряется в напряженную сталь и вызывает водородное растрескивание. В отсутствие сероводорода общая коррозия не сопровождается водородным растрескиванием. Высокопрочные стали из-за своей ограниченной пластичности более подвержены водородному ра- [c.58]

Во всех этих случаях растрескивание вызывают атомы водорода, проникающие внутрь металла либо в результате коррозионной реакции, либо при катодной поляризации (521. Сталь, содержащая водород в междоузлиях кристаллической решетки, не всегда разрушается. Она почти всегда теряет пластичность (водородное охрупчивание), но растрескивание обычно происходит только при одновременном воздействии высокого приложенного извне или остаточного растягивающего напряжения. Разрушения такого типа называют водородным растрескиванием под напряжением (или просто водородным растрескиванием). Трещины в основном транскристаллитные. В мартенситной структуре они могут проходить по бывшим границам зерен аустенита [52]. [c.149]

Заменять аустенитные сплавы на ферритные (например, марки 430 или низкоуглеродистую сталь с Сг и Мо — см. разд. 18,2). Однако ферритные сплавы могут подвергаться водородному охрупчиванию и вспучиванию в некоторых средах при контакте G более электроотрицательными металлами. [c.324]

Большая часть повреждений оборудования и трубопроводов бывает вызвана, как правило, несколькими факторами, среди которых один может являться реперным. При этом отсутствие воздействия на конструкцию определенных факторов часто играет не менее важную роль, чем его присутствие. При выявлении реперных факторов и оценке их значимости необходимо использовать наиболее полную информацию, получаемую из всех доступных источников. Лишь при таком подходе удается установить основные причины разрушения объекта коррозию (сероводородное растрескивание, водородное расслоение и другие виды, согласно [104, 105]), усталость, водородное охрупчивание, перегрузку, износ, эрозию, перегрев, дефекты изготовления или монтажа, отклонения от технических условий на материал объекта, несовершенство конструкции, отклонения от проектных условий эксплуатации (несоответствие состава, температуры и влажности среды непредвиденные нагрузки, неэффективные противокоррозионные мероприятия) и т. п. [c.160]

В большинстве случаев коррозионного роста трещин процессы адсорбции, водородного охрупчивания и коррозионного растворения взаимосвязаны между собой и протекание одних обуславливает проявление других. Взаимосвязь этих процессов усложнена еще и влиянием структуры металла, вида напряженного состояния, внешних условий нагружения. Изучение этой взаимосвязи составляет предмет коррозионной механики разрушения — научного направления на стыке механики разрушения, металловедения и химического сопротивления материалов. [c.370]

Из приведенных рассуждений вытекают следующие выводы. В случае водородного роста трещин можно выделить три состоя-, ния, которым отвечают три интервала изменения коэффициента К [374, 435]. Первое состояние характеризуется тем, что физикохимические процессы в данной системе металл — водород не обеспечивают выполнение условий начала роста трещины. Этому состоянию соответствует интервал изменения К S К,л, где K,h — пороговый коэффициент интенсивности. Второе состояние характеризуется медленным докритическим подрастанием трещин при Kth < К < /Сн, когда рост трещины тормозится процессами доставки водорода в очаг разрушения. Здесь Кся — критический коэффициент интенсивности в условиях водородного охрупчивания материала. Наконец, третье связано с закритическим ростом трещины при К > Ксн, обеспечиваемым при данном распределении водорода в системе чисто механическим фактором — уровнем нагружения. В последнем случае развитие трещины по своему характеру (но не по микромеханизму роста) близко ее развитию при статических испытаниях в обычных условиях. При этом параметр трещиностойкости по физическому смыслу наиболее близок к характеристике обычной вязкости разрушения Ki (хотя, вообще говоря, ей не тождествен). [c.326]

Механизм воздействия коррозионных сред. Различают три основных механизма влияния коррозионных сред на трещино-стойкость конструкционных материалов адсорбционное понижение прочности, водородное охрупчивание и локальное анодное [c.343]

Понимание физико-химической природы коррозионного разрушения наиболее важно в случае роста трещин при низких значениях коэффициента интенсивности напряжений, кинетика которых определяет долговечность изделий с трещиной. Здесь доминирующим является либо водородное охрупчивание, либо локальное анодное растворение. Механизм водородного охрупчивания (см. 41) характеризуется тем, что независимо от состава среды и приложенного потенциала в вершине трещины вследствие гидролиза продуктов коррозии устанавливаются всегда такие значения pH и потенциала, при которых термодинамически воз-моя ен проце.сс разряда ионов водорода [c.344]

В связи с этим низкопрочные сплавы менее подвержены водородному охрупчиванию. [c.345]

Для некоторых систем металл — среда в результате высокой коррозионной активности у вершины трещины происходит избирательное анодное растворение металла и, таким образом, увеличение длины трещины. Роль напряжений в этом случае состоит в активизации металла у вершины трещины. Поскольку границы зерен могут являться местом наибольшей коррозионной активности, то, строго говоря, зернограничное распространение трещины не может служить доказательством проявления только механизма водородного охрупчивания. [c.345]

В последнее время развит метод индикации механизма воздействия коррозионных сред, основанный на сравнении скоростей роста трещин при испытаниях с отсутствием и наложением катодной поляризации [128]. Считается, что если внешняя поляризация приводит к усилению кинетики роста трещины, то доминирующим механизмом является водородное охрупчивание. [c.345]

Конструкционные материалы должны обладать необходимым сочетанием прочностных и пластических свойств, сохраняющихся в широком интервале температур и давлений, высокой коррозионной стойкостью, в том числе стойкостью к водородному охрупчиванию, коррозионному растрескиванию и другим специфическим видам коррозионного разрушения, проявляющимся в условиях воздействия нефтегазовых сред. [c.2]

Высокие защитные свойства хромового покрытия при толщине слоя 40-45 мкм достигаются за счет низкой водопроницаемости карбидного слоя, а также малой чувствительности к водородному охрупчиванию обезуглероженного слоя, образующегося под карбидной зоной. Цинковые покрытия обладают, также высокой защитной способностью. Важную роль в повышении защитного зффекта цинковых покрытий играет химический состав цинкового слоя, зависящий от состава исходного сырья. [c.89]

Такая система покрытий обеспечивает защиту стальной основы от водородного охрупчивания и коррозии и изнашивания гидро- или газоабразивным потоком. Двухслойное покрытие с наружным слоем, состоящим в основном из окиси алюминия, можно получать последовательным плазменным напылением с плавным переходом от А1 к AI2 О3 или окислением части нанесенного алюминиевого покрытия. При этом окисление можно проводить твердым анодированием, анодным оксидированием, ионной имплантацией, окислением в тлеющем разряде и другими методами. [c.111]

Коррозионное растрескивание часто усилипается при наводо-роживании металла. Водород, сегрегируя в областях максимальной механической напряженности, создает дополнительные напряжения в металле. Исследования Л. А. Плавич высокопрочных сталей в равнопрочном состоянии показали, что решающим фактором, определяющим склонность сталей к водородному охрупчиванию, является характер тонкого (дислокационного) строения, [c.334]

Несущую способность прессовых соединений можно повысить также металлизацией и термодиффузионным насыщением (например, горячим цинкованием), которое в отличие от гальванических покрытий не вызывает водородного охрупчивания металла. Дальнейшего повышения несущей спо-. собности можно достичь нанесением разнородных покрытий, например цинкового покрытия на одну поверхность и медного на другую. В результате взаимной диффузии атомов металлов можно ожидать образования в зоне контакта промежуточных структур более высокой прочносш, чем металлы однородных покрытий (например, сплавов типа латуней при сочетании цинкового и медного покрытий). [c.485]

Было обнаружено, что в нейтральных растворах хлоридов включения серы в прокатанную сталь действуют как инициаторы питтингообразования [36,37]. С другой стороны, отмечено, что, примесь серы в стали, содержащей более 0,01 % Си, не оказывает существенного влияния на скорость коррозии в кислотах [33, 38]. Измерения скорости проникновения водорода сквозь катодно-поляризованную. листовую сталь, содержащую игольчатые включения (FeMn)S, показывают, что H S, образующийся на поверхности металла в результате растворения включений, стимулирует (промотирует) проникновение водорода в сталь. Скорость проникновения увеличивается с повышением содержания серы в пределах 0,002—0,24 % S, но только на тех участках, где поступление HjS идет в результате растворения включений [39]. Включения игольчатых сульфидов способствуют водородному охрупчиванию, которое может приводить к быстрому или постепенно развивающемуся растрескиванию, например, стальных трубопроводов [40]. [c.125]

Умеренная перезащнта стальной конструкции обычно не приносит вреда. Основными недостатками при этом являются потери электроэнергии и возрастающий расход вспомогательных анодов. При сильной перезащищенности возникает дополнительный ущерб в случае, если на защищаемой поверхности выделяется так много водорода, что это вызывает либо вспучивание или отслаивание органических покрытий, либо водородное охрупчивание стали (потерю пластичности в результате абсорбции водорода), либо растрескивание под действием водорода (см. разд. 7.4). Разрушение стали в результате абсорбции водорода, по существу, близко к разрушениям, происходящим в сульфидсодержащих средах [201 (см. разд. 4.5). [c.224]

Растрескивание металла трубопроводов вследствие водородного охрупчивания зарождается на участках стали с твердой мартенситной структурой, обычно в местах концентрации остаточных напряжений, возникающих при изготовлении труб. Как правило, коррозионное растрескивание кольцевых швов трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды, связано с непроваром в корне шва или внутренним подрезом. Любая прерывистость в корне шва может явиться причиной коррозионного растрескивания, при этом скорость распространения трещин в процессе эксплуатации газопроводов сернистого газа определяется глубиной и радиусом поверхностного дефекта в вершине сварного соединения [19]. Исследования коррозионных повреждений трубопроводов, изготовленных из стали марки 17Г2С и транспортирующих газ с примесью сероводорода (до 2%), показали, что общим для всех случаев разрушения сварных соединений является зарождение трещин [c.17]

В случае неингибированной среды NA E величины критериев соответствуют расчетным данным теории замедленной рекомбинации, то есть происходит активный разряд ионов водорода на поверхности металла, приводящий к его наводорожива-нию и последующему водородному охрупчиванию. При введении в коррозионную среду соединений КСФ1-КСФ5 значения критериев приближаются к расчетным данным теории замедленного разряда, что свидетельствует о преобладании молекулярного водорода у поверхности металла и его удалении из среды. [c.273]

Однако, если в отсутствие водорода соответствие какой-либо Ашкромеханпческой модели вязкости разрушения (деформационной или силовой) данпому материалу достаточно лабильно и определяется преимущественно свойства.ми самого сплава, то при водородном охрупчивании реализация этого соответствия существенно зависит от распределения водорода вблизи вершины трещины и его влияния на значение Ое. [c.358]

Рассмотрим теперь задачу определения параметров сопротивления материала росту трещин при наличии водорода, позволяющих установить связь между поведением лабораторных образцов в процессе испытаний и поведением материалов в конструкциях при тех же условиях. Заметим, что обычные методы механики разрушения [144] при изучении водородного охрупчивания металлов не являются корректными. Так, анализируя типичные результаты опытов по оценке влияния водорода на кратковременную статическую трещиностойкость металлов [200] (рис. 41.1), нетрудно установить, что определяемый стандартным методом параметр трещиностойкости Kq, будучи весьма чувствительным к воздействию водорода [83, 2(30, 319, 334J, является лишь одним значением коэффициента К из интервала К,ь < Ксш, в кото- [c.326]

Анализ накопления водорода в зоне предразрущения. Первым этапом создания теории при водородном охрупчивании является установление зависимости [c.328]

Здесь предполагается, что предельное критическое напряжение Ой зависит от концентрации водорода С в данном микрообъеме [381]. Расчет напряженно-деформированного состояния в окрестности вершины трещины [368] (рис. 41.3) показывает, что при л б эффективное напряжение Oef определяется практически растягивающим напряжением о , имеющим максимум при х = — Хш 26, а при а ss б в зависимости от значения параметра а в соответствии с (41.20) доминирующим фактором для напряжения Oef может оказаться интенсивность деформаций ер (см. рис. 41.5, а). Это, в частности, означает, что в отсутствие водорода, когда Ос можно считать константой, критическое условие (41.20) может быть выполнено при достижении в окрестности вершины трещины предельных деформаций е, или напряжений Оу. В связи со сказанным известные микромеханическпе критерии вязкости разрушения [253], основанные на понятиях критической деформации или критического напряжения, можно считать предельными случаями более общего критерия, получающегося из условия (41.20). Однако, если в отсутствие водорода соответствие какой-либо микромеханпческой модели вязкости разрушения (деформационной или силовой) данному материалу достаточно стабильно и определяется преимущественно свойствами самого сплава, то при водородном охрупчивании реализация этого соответствия существенно зависит от распределения водорода вблизи вершины трещины и его влияния на значение Ос. [c.334]

К водородному охрупчиванию наиболее чувствительны высокопрочные низкопластпчные сплавы, для которых характерна высокая степень трехосиости напряженного состояния и высокий градиент напряжений впереди вершины трещины, являющийся причиной проникновения водорода в зону предразрушения. С другой стороны, дефектная неравновесная структура таких сплавов является наиболее уязвимой с точки зрения водородного охрупчивания. При переходе к более пластичным и менее прочным материалам снижается объемность напряженного состояния, его зона смещается дальше от вершины трещины, при этом падает градиент напряжений. Все это сказывается ва условиях переноса водорода в зону предразрушения и накопления там критической концентрации, необходимой для образования сепаратной микротрещины. [c.345]

Если задержка водородного охрупчивания связана не с переносом водорода в зону предразруше-Н1Ш, а с его проникновением в металл сквозь барьерную окисную пленку, образовавшуюся в результате взаимодействия металла со средой, то кинетика коррозионного роста трещины будет определяться условиями их образования и разрушения. Это в первую очередь касается циклического нагружения, когда от уровня коэффициента интенсивности напряжений и частоты нагружения будет зависеть плотность защитных пленок, препятствующих проникновению водорода в металл. [c.345]

Нефтегазопромысловое оборудование эксплуатируется в весьма сложных условиях. Воздействие возникающих в металле растягивающих, щжлических, знакопеременных напряжений, сил трения, кавитации, абразивного износа и др. в контакте с коррозионно-агрессивной средой приводит к специфическим видам коррозионного разрушения оборудования, таким, как коррозионное растрескивание, водородное охрупчивание, питтинг и др., которые в значительной мере снижают долговечность и надежность оборудования. [c.4]

Один из основных видов коррозионного разрушения газонефтепромыслового оборудовармя — статическая водородная усталость (СВУ), т.е. снижение длительной прочности стали в результате водородного охрупчивания в условиях статического нагружения металла. Предел статической водородной усталости, соответствующий максимальному напряжению, при котором не наблюдается коррозионного растрескивания, зависит от многих взаимосвязанных факторов химического состава, термической обработки и механических свойств стали, уровня приложенных напряжений, количества поглощенного водорода, состояния поверхности и др. Влияние этих факторов не только взаимосвязано, но в некоторых случаях и противоположно. Поэтому нельзя рассматривать предельные напряжения, при которых не происходит сероводородного растрескивания, как абсолютные значения дог скаемыч напряжений. которые могут быть использованы при проектировании оборудования их следует рассматривать как сравнительные величины при сопоставлении стойкости различных металлов. [c.35]

Состав и структура стали оказьтают на стойкость к СВУ гораздо большее влияние, чем на общую коррозию. Существенно влияет на сульфидное растрескивание углерод. С увеличением количества углерода склонность закаленных сталей к сульфидному растрескиванию растет вследствие увеличения внутренних напряжений, прочности стали. Малое количество водорода, проникающего в металл, не может вызвать достаточных для развития трещин локальных пластических деформаций в прочном материале. Считается, что сталь теряет пластичность при окклюзии водорода 7-12 см на 100 г металла. Однако водородное охрупчивание может происходить даже при незначительном количестве поглощенного водорода. Так, для стали марки 4340 (предел прочности 1600 МПа) химический состав следующий. [c.36]

При изучении влияния алюминия на стойкость стали к водородному охрупчиванию [7] было показано, что при легировании стали марки 05ХГМ алюминием в количествах 0,05 и 0,07 % повысилась стойкость стали к СКР по сравнению к исходному составу соответственно в 2 раза (время до растрескивания 45 ч) и в 10 раз (время До растрескивания 220 ч) (рис. 11). Однако последующее увеличение содержания алюминия до 0,1 % привело к резкому уменьшению стойкости против СКР до значения, характерного для стали без добавления алюминия (время до растрескивания 25 ч). Оптимальное содержание ниобия равно 0,08 % (см. рис. И). Титан не оказывает существенного влияния на повышение стойкости к СКР. [c.37]

Как вододиспергируемые (И-ЗО-Д, И-З-Д, И-4-Д), так и углеводородорастворимые ингибиторы (И-1-Д, И-21-Д) способствуют сохранению пластических свойств углеродистой стали в сероводородсодержащих средах. Так, при введении в коррозионную среду 200 мг/л ингибитора И-ЗО-Д пластические свойства стальной проволоки СВ-08 практически остаются на уровне значений, соответствующих исходному состоянию. Ингибитор И-З-Д также уменьшает склонность углеродистой стали к водородному охрупчиванию, причем более значительно в насыщенных сероводородом водных растворах с высокой (2 моль/л и более) кон-центращ1ей хлористого натрия. [c.166]

Коррозия и борьба с ней (1989) -- [ c.58 , c.149 , c.224 ]

Катодная защита от коррозии (1984) -- [ c.47 , c.375 , c.399 ]

Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах (1986) -- [ c.9 ]

Аморфные металлы (1987) -- [ c.276 ]

Повреждение материалов в конструкциях (1984) -- [ c.600 ]

Структура коррозия металлов и сплавов (1989) -- [ c.245 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...