Водород действие на сталь

Действие водорода на сталь при повышенных температурах и давлениях связано с разрушением (диссоциацией) карбидной составляющей и ухудшением свойств стали. В результате обезуглероживания стали согласно реакции [c.252]

Действие водорода на сталь проявляется не сразу, а после определенной выдержки в газе при повышенных температурах и давлениях. На первом этапе обезуглероживаются поверхность стали и приповерхностные локализованные объемы, но не наблюдается образования отдельных пустот по границам зерен нет также отвода продуктов коррозии. Затем, при продолжительном действии водорода на сталь, наблюдаются растрескивание по границам зерен, отвод продуктов коррозии и резкое снижение содержания углерода в стали. [c.252]

Для защиты корпуса колонны от действия высоких температур, способствующих диффузии водорода в сталь и ее разрушению, холодная АВС, поступающая в колонну, прежде чем пройти в катализаторную коробку, проходит сначала по кольцевому пространству между корпусом и насадкой, непрерывно омывая стенки колонны и охлаждая их. [c.205]

При высоком содержании водорода в стали (10-15 мл/100 г и выше), в результате суммарного действия давления молекулярного водорода в порах и растягивающих напряжений в металле возможно образование флокенов, расслоений и водородных трещин. Рост образовавшихся трещин при наводороживании стали происходит после снижения пластичности металла до определенной минимальной величины [11, 18]. [c.12]

Любые факторы, снижающие растворение водорода в стали, повышают ее устойчивость к растрескиванию. Таковы, например, сплавление с небольшими количествами платины или палладия, которые катализируют образование молекулярного водорода на поверхности стали, или с медью, образующей нерастворимую сульфидную пленку [62]. Аналогично действует любой тип обработки стали, делающий включения более округлыми — в частности, прокатка при повышенных температурах снижает склонность к растрескиванию. [c.153]

Вначале на поверхности соприкосновения металла с водородом за счет термической диссоциации молекулярный водород превращается в атомарный". При постоянной температуре, в соответствии с законом действующих масс, упругость атомарного водорода увеличивается пропорционально квадрату давления. Так как скорость диффузии водорода в металле пропорциональна квадрату давления, то это подтверждает представление о том, что при отсутствии растрескивания только атомарный водород насыщает сталь. Водород диффундирует в сталь как по границам зерен, так и через зерна. Проникновение водорода происходит одновременно с частичной абсорбцией газа металлом. Водород, растворенный в стали, стремится концентрироваться в зонах с максимальной свободной энергией, по границам зерен, во всех несовершенствах кристаллической решетки и т.д. [c.163]

Водород в стали меняет ее механические свойства при кратковременном и длительном статическом нагружении, а также при повторно-переменном и ударном нагружении. Под влиянием водорода в стали значительно снижаются ее пластические свойства при кратковременном нагружении. Это явление названо водородной хрупкостью стали. Твердость наводороженной стали повышается. Наводороженная сталь подвержена замедленному разрушению, т. е. разрушению при длительном действии статических сил при напряжениях, обычно меньших предела текучести. Это явление было названо нами водородной статической усталостью стали. При повторно-переменных (циклических) напряжениях водород в стали снижает ее выносливость, что было названо нами водородной усталостью стали (см. П1-2). Водород в стали повышает ее чувствительность к концентраторам напряжения при действии повторно-переменных напряжений. Ударная прочность наводороженной стали снижается. Под влиянием водорода в стали могут образовываться дефекты типа пузырей, а также расслаивание (у проката) и растрескивание металла. [c.75]

Небольшие добавки хрома и молибдена уменьшают действие водорода на стали. Так, сплав, содержащий 2,25 % хрома и 1 % молибдена, весьма устойчив к водородной коррозии. Лучшими являются никелевые и легированные никелем стали, а также стали, содержащие медь, алюминий. Известно, что если водород содержит небольшие иримеси кислорода (например, 2-10 %), то разрушение металла не происходит. Образующаяся оксидная пленка, вероятно, препятствует сорбции водорода на поверхности металла. [c.500]

Водород. Действие водорода на металлы при высоких температурах и давлениях очень опасно. Водородная коррозия приводит к хрупкости, потере прочности и пластичности, к разрушению металлов, в частности, сталей, а также меди и ее сплавов. Водородная коррозия обусловлена специфической природой водорода (минимальными размерами его атома, легкостью, способностью к адсорбции и диффузии, к растворению в металле). На первой ступени происходит адсорбция его на поверхности металла, на второй — хемосорбция, протекающая при более высоких температурах уже в [c.29]

Значительно более опасна по своим последствиям форма водородного разрушения, проявляющаяся в растрескивании стали вследствие возникающего в результате наводороживания серьезного ухудшения механических свойств металла. Сюда относится и разрушение вследствие водородной усталости (под действие. циклической нагрузки). Для водородного растрескивания достаточно сравнительно небольших содержаний водорода в стали. [c.32]

Исследование проникновения водорода в сталь с помощью капсул с манометром, погруженных в раствор, показало стимулирующее действие насыщения НгЗ, введения (0,03—1%) цианидов и торможение диффузии с ростом pH [158]. При введении цианидов наводороживание проходит через минимум при pH=7 увеличение pH до 8 сопровождается резким усилением внедрения водорода в сталь. Введение в систему воздуха нейтрализует стимулирующее действие цианидов в щелочных растворах. Изменение парциального давления насыщающего раствор НгЗ от 0,002 до 0,1 МПа мало сказывается на наводороживании. [c.61]

При больших содержаниях водорода в стали (более 10-15 мл/100 г) в результате суммарного действия давления молекулярного водорода в порах и имеющихся в металле растягивающих напряжений возможно образование флокенов, расслоений и водородных трещин. Рост образовавшихся трещин при наводороживании стали происходит после снижения пластичности металла до определенной минимальной величины [39, 125]. На стойкость сталей в сероводородсодержащей среде существенно влияет ее твердость, уровень действующих в металле напряжений и концентрация сероводорода. Воздействие сероводородсодержащей среды на мягкие нелегированные стали при небольших напряжениях вызывает образование трещин и расслоений, ориентированных вдоль проката параллельно действующим напряжениям. В случае сталей повышенной прочности (твердости) или мягкой стали, но при высоких концентра- [c.20]

В таких условиях водород, адсорбируясь сталью, образует по межкристаллическим прослойкам твердые растворы, неустойчивость которых совместно с добавочными внутренними напряжениями приводит к снижению прочности межкристаллического вещества стали до уровня действующих напряжений. [c.383]

Ингибиторы оказывают большое влияние на наводороживание и на скорость диффузии водорода в сталь. Действие некоторых ингибиторов сказывается только на скорости растворения стали, не влияя на количество поглощаемого водорода, другие же ингибиторы влияют на оба эти процесса. К таким ингибиторам относятся ЧМ, применяемый в растворах серной кислоты, и ПБ-5, замедляющий коррозию в соляной кислоте. [c.105]

При выборе ингибитора важно определить, насколько эффективно он замедляет растворение железа и каково его действие на диффузию водорода в сталь. Очень часто один и тот же ингибитор замедляет растворение металла в одной кислоте и сравнительно слабо влияет на растворение этого же металла в другой. Эффективное действие ингибиторов кислотной коррозии возможно только при условии их хорошей специфической адсорбции и способности образовывать тонкие пленки на поверхности протравленного металла. [c.38]

Для изготовления аппаратов и трубопроводов высокого давления применяются специальные стали, так как водород действует на обычные стали, соединяясь с содержащимся в них углеродом. При этом уменьшаются предел текучести металла, прочность на излом, способность к удлинению, а также вязкость. Поэтому выбор стали для аппаратов и трубопроводов высокого давления имеет большое значение. [c.203]

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 (РеМп)8, показывают, что НаЗ, 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 % 8, но только на тех участках, где поступление На8 идет в результате растворения включений [39]. Включе-ння игольчатых сульфидов способствуют водородному охрупчиванию, которое может приводить к быстрому или постепенно развивающемуся растрескиванию, например, стальных трубопроводов [40]. [c.125]

Это достигается как повышением значения -рН, так и связыванием кислорода, присутствующего в питательной воде и конденсате. На отечественных энергоблоках задача подавления процессов коррозии в питательном тракте решается при поддержании значения рН=9 9,2. При таком показателе концентрации ио1но-в водорода на стали — ошо1вяо1М конструкционном материале котлов и большинс лва элементов тра1кта питательной воды — создается достаточно прочная защитная пленка и существенно снижается интенсивность действия коррозионных пар. [c.46]

ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИИ ТЕХНИКА — методы создания высоких давлев ий, конструкции и материалы аппаратов для проведения химич. реакций и физич. процессов под высоким давлением, методы и аппаратура для исследования свойств веществ при высоких давлениях. Корпуса аппаратов и нек-рых деталей к ним изготовляют из специальных сталей, к-рые наряду с высокими механич. свойствами достаточно пластичны, тепло-, жаро- и коррозионностойки и пр. Аппараты малых размеров, работающие под давлением 50—100 ат, и аппараты для исследовательских работ изготовляют также из специального стекла. Многие вещества при высоких давлениях и темп-рах действуют на материалы аппаратов. Напр., азот реагирует с железом, образуя нитриды железа, что увеличивает ломкость металла водород обезуглероживает сталь, что ведет к понижению ее механич. прочности кроме того, водород под высоким давлением с большой скоростью диффундирует сквозь стенки сосуда окись углерода образует карбонилы металлов, разрушая стенки сосудов ртуть проникает через стенки сосуда, внедряясь в поры и микроскопич. трещины и образуя на свежей поверхности амальгаму, что ослабляет металл вода при высоких давлениях сильно корродир ет металл, а в стекле растворяется при снинчении давления вода выделяется так [c.346]

Эйфелева башня высотой 300 м, сконструированная из стали, весит около 7000 т радиус окружности, описанной вокруг ее основания, около 60 м таким образом, вес воздуха в объеме указанного цилиндра должен составлять около 9000 т, т.е, гораздо больше веса самой башни (Плотность воздуха равна 1,29 г/л = 1,29 кг/м .) Различие плотностей газов обусловливает вытеснение менее плотных газов более плотными. Поэтому в атмосфере воздуха на сосуд с менее плотным газом, например водородом, действует выталкивающая, или, как говорят, подъемная, сила. Это явление было использовано для создания воздушных шаров первый успешный полет на воздушном шаре осуществили в 1783 г. во Франции братья Монгольфьер. Жак Шарль, по имени которого назван один из законов о поведении газов, также был одним из первых воздухоплавателей. В том же 1783 г. он вместе с М. Робертом совершил пятнадцатиминутное воздушное путешествие вблизи Парижа. Их воздушный шар диаметром всего около 4 м был наполнен водородом. Воодушевленный первым опытом, Шарль вскоре решил подняться в небо один, но второпях забыл привязать балласт и, взлетев на высоту около 3000 м, чуть не погиб. [c.153]

Стимулирующее наводороживание действие соединений серы проявляется в газовой фазе. Очень интересное наблюдение было сделано Ф. Томпсоном и А. Убелоде [185], которые, изучая диффузию водорода в сталь из водородно-кислородно-азотного пламени, обнаружили, что небольшие добавки к газу H2S и SO2 (менее 0,02%) увеличивают диффузию водорода в обезуглероженную хромистую сталь (см. раздел 2.2). [c.141]

Действие водорода на сталь начинается с разложения меж-кристаллических включений цементита. При этом образуется феррит, объем которого меньше объема цементита, а также получается метан, хотя п не обладающий такой же диффузионной способностью, как водород, но развивающий большое давление, под действием которого кристаллы разрушаются. Подобным и е образом действует на сталь водяной пар, образ ющии-ся при восстановлении окислов железа водородом. Такое явление наблюдается и в железе Армко (—99,9% Ре), в сплаве Монеля, в невосстановленной меди. Эти материалы, правда, не содержат углерода, но в них присутствуют окислы, поэтому через непродолжительное время указанные металлы теряют прочность под действием водорода. [c.590]

Однако, вывод о полном восстановлении первоначальных значений прочностных свойств при прогреве кадмированной стали нельзя механически распространять на все случаи применения кадмиевого покрытия. То что отпуск после гальванопокрытий в ряде случаев не устраняет замедленного разрушения стали, как предполагают [51], может быть обусловлено двумя причинами либо при гальванической обработке в результате действия внутренних напряжений, образовавшихся после закалки или других причин (например, правки), в детали возникли небольшие трещины, залечить которые отпуск для разводороживания, естественно, не может либо таких трещин не образовалось, однако отпуск при 200—250° не достаточен для того, чтобы удалить водород из стали при наличии на ее поверхности гальванического покрытия и избежать замедленного разрушения детали под нагрузкой. [c.185]

В кристаллической решетке металлов межатомные расстояния имеют порядок 10 см, протон имеет размер порядка 10 см, т. е. в 10 раз меньше, что облегчает его диффузию по междуузлиям. Несмотря на малые размеры протона, растворение его в железе заметно увеличивает параметры кристаллической решетки и вызывает значительные внутренние напряжения. Нагрев до 100—200 °С приводит к удалению (испарению) водорода из стали и восстановлению механических свойств ее. Так же действует просто вылеживание на воздухе при комнатной температуре, но для этого требуется значительное время, особенно если изделия имеют большое сечение. Так, для восстановления пластичности болтов диаметром 100 мм потребовалось несколько тысяч суток [17]. [c.148]

Установлено [5, 11] отсутствие однозначной зависимости адсорбции и диффузии водорода в стали Ст. 3, 0X13 и Х18Н10Т от температуры при коррозии в сероводородных растворах типа дренажных из нефтезаводских аппаратов в диапазоне от 25 до 90 °С. Это объясняется конкурирующим действием различных факторов, влияющих на внедрение водорода в сталь и по-разному меняющихся с температурой (ионизация железа, перенапряжение водорода, соотношение адсорбции и десорбции водорода, диффузия водорода в металле). [c.46]

Все перечисленные ингибиторы способствовали также значительному снижению коррозионного разъедания стали. При этом отмечалась синбатность зависимостей защитного действия ингибиторов от их концентрации для коррозии и для внедрения водорода в сталь. [c.49]

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]

Ускорптелн вызываемой водородом коррозии, такие, как сера и мышьяк, зачастую рассматривались как простые катализаторы, роль которых заключается лишь в том, чтобы помочь проникнуть большому количеству водорода в сталь. С одной стороны, мы можем добавить к списку этих элементов-уско-рнтелей сурьму н фосфор, которые способны образовывать водородные сое-дпнения. С другой стороны, установлено, что эти элементы оказывают прямое действие на металлы. Они проникают в довольно низком содержании (0,0002% на 10 мк) на глубину около 120 мк и образуют межгранулярные осаждения, которые вызывают хрупкость металла в результате потери сцепления [5]. [c.142]

Технически водород получают главным образом взаимодействием при высоких температурах окиси углерода с водяиы.м паром (H2O-f- 0 = 02 + H2) или выделением его из коксового газа путем сильного о.хлаждения последнего. Иногда пользуются также действие.м паров воды на раскаленное железо или разложе-кие.м воды электрически.м токо.м. Транспортируют водород в сталь-Бых цилиндрах, где он заключен под больши.м давление.м. [c.86]

Однако даже и в наилучших контактных аппаратах стенки, подверженные давлению, должны противостоять действию смесей водорода, азота и аммиака при температурах от 200 до 400" С. Уже давно найдено, что обычные сорта стали с высоким содержглием углерода совершенно не пригодны для изготовления колонн вследствие быстрой декарбонизации, происходящей в результате соприкосновения водорода с горячими стенками. Поэтому были выработаны сплавы, способные противостоять коррозионному действию горячих газов. Патенты Баденской фабрики указывают на особую пригодность для этой цели хромовых, вольфрамовых и ванадиевых сталей, содержащих кроме того еще небольшое количество ншселя. Стали, содержащие достаточное количество вышеупомянутых металлов, удерживают способность сопротивляться высокому давлению даже после потери значительной части углерода от реакции с водородом. Типичная сталь, весьма пригодная для изготовления сопротивляющихся давлению стенок колонн синтеза Габера, содержит 5% вольфрама, 5% никеля и 0,2% углерода. [c.180]

При повышенных температурах и давлениях стали, медь и ее сплавы разрушаются под действием водорода. Такой процесс разрушения называется водородной коррозией. Водородная коррозия обусловливается способностью водорода к адсорбции, диффузии и растворению в металле. Молекулярный водород, проникая в металл, распределяется в дефектах кристаллической решетки или по границам зерен. С железом он образует твердый раствор, который характеризуется высокой хрупкостью и малой прочностью. Растворенный водород обезуглероживает сталь, т. е. разрушает цементит (F3 - -2Hs->-3Fe + СН4). Образовавшийся метан не выделяется из металла, а скапливается по границам зерен, и в результате возникающего высокого давления происходит внутрикри-сталлитное растрескивание. Обезуглероживание стали зависит от температуры, давления водорода и времени соприкосновения с ним изделий. [c.33]

По данным рентгеноструктурного анализа в стали 17 содержится только карбид (V, Ре)4Сз. Однако после испытания в этой стали содержание углерода снижается до 0,07% и наблюдаются трещины по границам зерен. Частичное обезуглероживание, по-видимому, объясняется присутствием мелкодисперсного цементита РбзС, незначительное количество которого, возможно, не обнаружено рентгеноструктурным анализом. Под действием водорода в первую очередь диссоциирует и обезуглероживается це-ментитная составляющая. Отвод продуктов реакции приводит к возникновению резкого градиента концентрации углерода в микрообъемах металла, что, по-видимому, уменьшает силы связи между атомами ванадия и углерода в карбиде типа фазы внедрения и вызывает дальнейшее обезуглероживание водородом этой стали. То же наблюдается и у стали 19, но так как титан — более сильный карбидообразующий элемент, чем ванадий, то и обезуглероживание проявляется в меньшей степени. [c.64]

Влияние ультразвукового поля. Влияние ультразвукового поля на изменение хрупкости, которое происходит в процессе обезжиривания и травления стали, было изучено А. М. Гинбергом и А. П. Гориной [79]. Было установлено, что при обезжиривании в щелочном растворе (100 г/л NaOH, 50 г/уг ЫагСОз, 20 г/л контакта Петрова) наложение ультразвука в начале процесса снижает упругие свойства стали на 25— 30%. При увеличении продолжительности обезжиривания сверх 7—8 мин. упругие свойства стальных пружин начинают восстанавливаться и после 19—20 мин. достигают исходного состояния. При обезжиривании же без ультразвукового поля упругие свойства стали снижаются и не восстанавливаются. Согласно мнению указанных авторов, вначале происходит активирование поверхности стали и ускорение взаимодействия со щелочью, что увеличивает включение водорода. В течение первых 7—8 мин. обработки сталь насыщается водородом, дальнейшая диффузия водорода прекращается. Восстановление упругих свойств стали обусловлено кавитационным действием ультразвука, в результате которого происходит отсасывание водорода из стали. [c.319]

Безборные силикатные расплавы оказывают более заметное окислительное действие на сталь и тем самым вызывают интенсивное газовыделение, преимущественно за счет окисления углерода стали. Вследствие повышенного коррозионного действия на сталь они усиливают также выделение водорода из стали. При этом вязкость и поверхностное натяжение безборных расплавов, как правило, выше чем борных. Поэтому на поверхности стали формируются более крупные пузыри, лопаюшиеся с трудом. Таким образом, при замене борных эмалей безборными количество газов, выделяющихся из стали, увеличивается, а возможности прорыва газов через слой вязкого расплава и заплывания кратеров уменьшаются. В результате растворения в расплаве окислов железа во время обжига это различие между борными и безборными эмалями становится еще более контрастным. При растворении окислов железа вязкость безборных эмалей в условиях низкотемпературного обжига возрастает, а вязкость борных эмалей уменьшается [167]. [c.111]

Значительное снижение пластических свойств стали под действием водорода и напряжений называется водородной хрупкостью. Эф кт водородной хрупкости проявляется максимально в интервале температур от - 20 С до + 30 °С и зависит от скорости деформации [11, 47]. Различают обратимую и необратимую водородную хрупкость. Охрупчивающее влияние водорода при содержаниях его до 8-10 мл/100 г в большинстве случаев - процесс обратимый, т.е. после вылеживания или низкотемпературного отпуска пластичность конструкции не слишком большого сечения восстанавливается вследствие десорбции водорода из металла. Обратимая хрупкость стали обусловливается, в основном, раствох>енным в кристаллической решетке водородом. Необратимая хрупкость зависит от содержания водорода в стали в молекулярном состоянии, агрегированного в коллекторах, где он находится под высоким давлением, вызывающим большие трехосные напряжения и затрудняющим пластическую деформацию стали. Пластические свойства металла при необратимой хрупкости не восстанавливаются даже после вакуумного отжига, в структуре стали происходят необратимые изменения [69] образуются трещины по границам зерен, где наблюдается преимущественное скопление водорода и обезуглероживание стали. [c.20]

Этот процесс широко используют для удаления окалины, продуктов коррозии перед нанесением лакокрасочных покрытий и растворения шлама в котлах. Погружение стали в раствор кислоты приводит к растворению железа на анодных участках и выделению водорода на катодных участках с одновременным внедрением водорода в сталь. Реакция выделения водорода протекает в две стадии разряд протона [(НзО) + - -е->-Надс)], за которой следует химическая десорбция (Надс + Надс- Й2) или электрохимическая десорбция [(НзО) + - -е-ьНадс- -Н2)]. В то же время некоторое количество адсорбированного водорода диффундирует в объем стали, т. е. Нэдс->Набс, в результате появляется охрупчивание илн вспучивание. В нетравленой или слабо травленой стали и особенно в малоуглеродистой стали вспучивание на поверхности часто происходит вследствие накопления газообразного водорода при высоких давлениях на неметаллических включениях, расположенных вблизи поверхности стали. В высокопрочных сталях, которые являются относительно чистыми, не наблюдается образования вспучиваний, но они становятся хрупкими и растрескиваются при действии достаточио высоких растягивающих напряжений. [c.264]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология