Водород диффузия в металлах

Водород в титане и его сплавах при катодной поляризации сначала сосредотачивается в тонком поверхностном гидридном слое [391 и медленно диффундирует вглубь металла. Поэтому, если растворение титана протекает с большой скоростью, водород гидридного слоя не успевает продиффундировать вглубь металла и выделяется в виде газа. При малой скорости растворения Т1 количество водорода, поглощенного металлом, может меняться вследствие диффузии водорода из растворяющегося поверхностного слоя вглубь титановой основы электрода. [c.113]

Водород под давлением легко диффундирует через металлы а еще быстрее — через стеики пластмассовых труб. Высокая проницаемость водорода через металлы позволила разработать промышленный способ его очистки от примесей путем диффузии через мембрану из палладий-серебряного сплава, которая проницаема только для водорода. [c.115]

Насколько сильно прег..тсгвуют добавки, например хрома, диффузии водорода в металл, можно видеть из следующих данных проникновение водорода в углеродистую сталь (0,157о С) за один и тот же промежуток времени при отсутствии хрома составляет 0,9 мм, при содержании 1% Сг — 0,3 мм, а при содержании 5% Сг — 0,1 мм. На рис. 118 показана зависимость глубины проникновения водорода в хромистую сталь от температуры газа и содержания хрома в металле. Карбиды хрома ие [c.151]

Повышение концентрации сероводорода в водных средах значительно больше влияет на проникновение водорода в сталь, чем на общую коррозию. Кроме того, на проникновение водорода в зависимости от температуры влияют ионизация железа, перенапряжение водорода, соотношение адсорбции и десорбции водорода, диффузия водорода в металл. [c.148]

Одной из особенностей водорода является его способность в некоторых условиях (повышенные температура и давление) диффундировать в металлы. Поглощение водорода большинством металлов (Fe, Со, Ni, Pt, Pd и др.) увеличивается с повышением температуры и давления. При охлаждении металла и снижении давления большая часть поглощаемого водорода выделяется. Наибольшая растворимость наблюдается в палладии 850 объемов Нг на 1 объем Pd [17 В условиях атмосферного давления диффузия чистого водорода в мягкое железо начинается при температуре около 400°С и становится весьма заметной при 700 °С, когда в 1 объеме металла растворяется 0,14 объема Нг. В температурном интервале 1450—1550°С наблюдается резкий скачок растворимости — с 0,87 до 2,05 объема Нг в 1 объеме металла, что связано с переходом железа в другое агрегатное состояние (температура плавления железа равна 1539°С). [c.18]

Ранее показано, что подвижность диффундирующих частиц определяется вероятностью образования вакансии в матрице и энергией активации. Экспериментально найдено, что коэффициенты диффузии водорода в металлах на несколько порядков выше, чем других двухатомных газов. Например, при 20 °С в железе Dh=1,5-10- mV и Dn = 8,8-10 2 mV . Аналогичны пропорции для палладия, никеля и других металлов. [c.116]

Воздействие водорода на сталь при повышенных температурах и давлениях связано, в основном, с разрушением карбидной составляющей, вызывающим необратимые потери первоначальных свойств материала. Такое физико-химическое явление принято в технике называть водородной коррозией стали. Ниже приведены справочные данные по растворимости и диффузии водорода в металлах и сплавах, методам защиты их от воздействия водорода, а также рекомендации по применению конструкционных сталей для изготовления оборудования, предназначенного для. различных условий эксплуатации. [c.236]

ДИФФУЗИЯ ВОДОРОДА В МЕТАЛЛЫ И АДСОРБЦИЯ ЕГО НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ [c.18]

При катодной поляризации или контакте титана с более активным металлом в кислотах, подобных H I, на поверхности металла может образовываться пленка гидрида титана. Однако при комнатной температуре скорость диффузии водорода в титане незначительна и существенное проникновение водорода в металл, приводящее к охрупчиванию, наблюдается только при температурах выше 80 °С [15]. [c.374]

В [5] отмечается, что вследствие диффузии водорода в металл происходит разрыв некогерентных границ матрица-включение с образованием микротрещин, давление водорода в которых достигает 200-400 МПа, что сопоставимо с пределом текучести низкоуглеродистых конструкционных сталей. Под воздействием внутреннего давления происходит рост и слияние микротрещин с последующим разрушением металла. Растрескивание стали начинается при концентрации водорода 0,1-10 ppm и протекает при температуре от минус 100 до 100 С. В [4, 5] исследовано влияние парциального давления сероводорода на скорость коррозии и водородное расслоение стали. Последнее активно начинается при парциальном давлении серо- [c.12]

С растворимостью водорода в металлах связана его способность диффундировать через металлы. Кроме того, будучи самым легким газом, водород обладает наибольшей скоростью диффузии его молекулы быстрее молекул всех других газов распространяются в среде другого вещества и проходят через разного рода перегородки. Особенно велика его способность к диффузии при повышенном давлении и высоких температурах. Поэтому работа с водородом в таких условиях сопряжена со значительными трудностями. Диффузия водорода в сталь при высоких температурах может вызвать водородную коррозию стали (см. разд. 38.5.1). [c.471]

Для выяснения механизма выделения водорода используется и ряд других методов. Так, например, определенные выводы о механизме выделения водорода можно сделать, изучая проникновение водорода в решетку металла. Такие опыты проводятся в ячейках, которые разделены на две части фольгой — мембраной из исследуемого металла. Одну сторону (поляризационную) мембраны подвергают катодной поляризации и следят за изменением потенциала противоположной стороны (диффузионной). При катодной поляризации одной стороны мембраны потенциал диффузионной стороны также смещается в отрицательную сторону, что свидетельствует об избыточной поверхностной концентрации водорода на поляризационной стороне, вызванной замедленностью стадий удаления водорода, и диффузии водорода через металл. [c.347]

В литературе для одного и того же вещества можно встретить оценку величин заполнений в разных работах по одному из уравнении (1.5) — (1.7). Необходимо подчеркнуть, что в общем случае заполнения, определенные по этим соотношениям, далеко не эквивалентны. Они будут количественно совпадать лишь для адсорбции, отвечающей следующим условиям на электроде адсорбируются частицы одного состава независимо от заполнения частица занимает одинаковое число мест и на ее окисление затрачивается одинаковое число электронов при предельной адсорбции органического вещества происходит полное вытеснение Наде. В действительности от такой модели всегда наблюдаются отклонения, часто значительные. Отметим также, что успешное применение метода адсорбционного вытеснения водорода требует, чтобы уменьшение количества Наде не было связано со снижением его энергии связи с металлом при адсорбции органического вещества и чтобы за время импульса можно было пренебречь процессами адсорбции — десорбции органического вещества и диффузией атомов водорода в металл. [c.15]

Влияние ингибиторов и стимуляторов на скорость диффузии водорода в металл [c.197]

Экранирующий эффект покрытий связан в основном с их водородо-проницаемостью, зависящей от природы металла, его пористости и особенностей технологических условий нанесения. Поэтому водопроницаемость — один из основных критериев при выборе материала покрытий для защиты стали в наводороживающих средах, которая зависит от растворимости водорода в металле и диффузии его через покрытие. [c.63]

Известно, что молекулы метана не могут находиться в кристаллической решетке железа для накопления его необходимо наличие микропустот, которые сконцентрированы, в основном, по границам зерен. Металл, окружающий микрополости, непроницаем для метана, диффузия же водорода через него возможна. Поэтому водород, находящийся в пустотах, имеет постоянное парциальное давление, которое зависит от давления водорода над металлом. Авторы [ 52-54] равновесное давление метана определяли из уравнения [c.135]

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]

На катодной старой поверхности берегов трещины устанавливается равновесная поверхностная концентрация атомов водорода hi характеризующаяся определенной адсорбционной степенью заполнения. Удаление атомов водорода с данной поверхности пойдет тремя путями десорбцией в атмосферу (преимущественно рекомбинацией), абсорбцией водорода в металл и поверхностной диффузией в сторону СОП. Первый процесс характеризуется константой скорости К, второй и третий - константами скорости /С" и А" " Соответственно. Это равновесие носит динамический характер и определяется равенством скоростей адсорбции водорода и его удаления с поверхности. Тогда константа динамического равновесия Кр определится уравнением [c.84]

Водородная хрупкость особенно опасна для сталей, содержащих более 0,35% углерода. При травлении стали этого типа необходимо предотвращать диффузию водорода в металл. [c.59]

Введение ингибитора в травильные ванны приводит одновременно к экономии кислоты и металла. Кроме того, он уменьшает адсорбцию и диффузию водорода в металл, а следовательно, и водородную хрупкость. [c.59]

Испытания на водородное охрупчивание обычно проводят с целью исследования какого-либо одного из двух типов поведения. Поведение I типа связано с кратковременными или мгновенными процессами, когда проникновение водорода в металл посредством диффузии невелико или отсутствует. Такие процессы исследуют с помощью испытаний на растяжение или методами механики разрушения при высоком или низком давлении газа. Поведение И типа характерно для тех случаев, когда водород попадает в решетку металла, что может произойти, например, при длительной эксплуатации конструкции в водородсодержащей среде. Такие условия моделируются путем проведения испытаний на образцах, предварительно наводороженных до перенасыщения в газовой фазе или электролитически. Используемые методики могут включать растяжение, разрушение, выращивание усталостных трещин или рост трещин при постоянной нагрузке. [c.49]

Процесс проникновения газа через металл, т.е. водо-родопроницаемость состоит из целого комплекса элементарных физико-химических стадий. В этом комплексном процессе диффузия, как таковая, является одной из состав-ляюших. Проницаемость газов через металл определяется скоростью наиболее медленной из следуюших стадий поверхностной адсорбции и десорбции, растворения водорода в приповерхностном слое металла и собственно диффузий водорода в металле. Хотя механизм диффузии газов в металлах не совсем ясен, большинство исследователей считает, что те же факторы, которые способствуют процессу химической сорбции (главным образом наличие значи- [c.122]

Водородной коррозии подвержена реакционная аппаратура, работающая при повышенных давлениях и температурах в присутствии водородсодержащего газа (каталитический риформинг, гидроочистка, гидрокрекинг). Диффузия водорода в металл приводит к разрушению цементита и повышению внутреннего давления в металле, что сопровождается образованием трещин. [c.97]

При катодной поляризации или химическом растворении титана с выделением водорода на поверхности титана образуется гидридный слой — 7-фаза, характеризующаяся меньшей скоростью растворения в кислотах, не обладающих окислительными свойствами по сравнению с чистым титаном. В дальнейшем происходит диффузия атомов водорода внутрь металла. [c.112]

С увеличением температуры несколько увеличивается степень наводороживания, что связано с увеличением коэффициента диффузии водорода в металле катода. [c.115]

Согласно [116] механизм спилловера водорода на алюмоплатиновом катализаторе включает быструю стадию диссоциации адсорбированного водорода на металле, а также быструю миграцию атомов водорода через границу фаз к оксиду алюминия. Лимитирующая стадия— диффузия атомарного водорода на поверхности оксида алюминия. Наиболее интенсивно спилловер водорода протекает при высоких температурах, причем скорость его возрастает с повышением дисперсности платины и давления водорода. Следовательно, повы- [c.56]

Следует отметить некоторые физические особенности водорода, оппеде-ляющие дополнительные, специфические требования к конструкционным материалам. Водород обладает способностью проникать через толщу материала, в частности металлов, и с повышением давления и температуры диффузия водорода в металлы возрастает. Глубина проникания молекул водорода в кристаллическую решетку металла в большинстве случаев не превышает 4—6 мм, а при нагартовке материала может быть снижена до 2,0—1,5 мм. Для алюминия она достигает 15—30 мм, а при нагартовке снижается до 4—6 мм. Водородная диффузия в сталях практически полностью устраняется путем легирования с помощью хрома, молибдена, вольфрама и других элементов. [c.181]

Схема процесса сероводородной коррозии а) - анод ая реакция ионизации железа и образования сульфида б) катодная реакция деполяризации и восстановление атомов водорода в) - диффузия атомарного водорода в металле г) молизация атомарного водорода в замкнутой поре 2 ств11ки трубы I [c.13]

Как видно из рис. 1Х.З, при определении с и Ес можно пользоваться поляризационными кривыми, характеризующими эффективные скорости растворения металла и выделения водорода. При коррозии с кислородной деполяризацией необходимо, кроме того, учесть поляризационную кривую ионизации кислорода. Так как растворимость кислорода в растворах электролитов не превышает 2,5-10 молЕз/л, то на этой поляризационной кривой наблюдается площадка предельного тока диффузии. На рис. IX.3 предельному току по кислороду отвечает вертикальный участок на кривой зависимости 3 от — Е. При саморастворении металла / при определении с практически можно учитывать только скорости растворения металла и выделения водорода. Саморастворение металла II происходит как за счет выделения водорода, так и за счет восстановления кислорода. Для металла III скорость саморастворения определяется скоростью диффузии кислорода к его поверхности, а потому зависит от условий размешивания, вязкости раствора других факторов. Если же металл обладает еще более низкими скоростями анодного растворения, чем металл III, то его скорость саморастворения также определяется скоростью восстановления кислорода, но уже не диффузионной стадией, а стадией разряда — ионизации. Из рис. IX.3 видно, что в присутствии кислорода возможна коррозия таких металлов, для которых выполняется неравенство о, р>ме р> н р. [c.255]

Кальций при такой температуре остается п твердом состоянии реакция осуществляется путем диффузии водорода в металл. Если кальций для реакции взят в виде крупных кусочков, время гидрирования нужно немного увеличить. При более высоких температурах гидрид разлагается. Так, при 750 С давление водорода над гидридом кальция вследстние диссоциации равно уже 1,3-10 Па. После окопчаиия гидрирования гидрид кальция охлаждают в той же трубке в токе водорода, а затем вынимают лодочку и быстро переносят гидрид в ампулу, которую сразу запаивают. [c.146]

Кальцт"[ при указанной температуре остается в твердом состо-яппи реакция осуществляется путем диффузии водорода в металл. Если кал-. ций для реакции взят в виде крупных кусочков, время гидрирования пужпо пемиого уве.чичить. При более высоких температурах происходит разложение гидрида. Так, при 750 С давление водорода над гидридом кальция вследствие диссоциации равно уже 100. мм рт. ст. [c.169]

Проволочный образец из стали Св-08 с 0,08% С, диаметром 1 мм подвергали отжигу в вакуумной печи при 920 С. Электролитом служил водный раствор 7-н. Н2304. Благодаря кратковременности опыта (2—3 мин) было исключено влияние диффузии водорода в металл и деформационного старения. [c.66]

Сложность и большое число явлений, обусловливающих повышенную коррозионную стойкость металлов в водороде, не позволяют в настоящее время сформулировать научно обоснованную теорию водородостойкого легирования, хотя отдельные вопросы этой проблемы уже достаточно изучены. Водородной хрупкости металлов, влиянию водорода на свойства сталей, состоянию водорода в решетке металла, растворимости и диффузии водорода в металлах и сплавах посвящено большое число работ. [c.114]

Процесс водородной коррозии, т.е. восстановление карбидных фаз водородом, может происходить как на поверхности металлической фазы, так и внутри ее, главным образом, по границам зерен. В связи с этим физико-химическое представление о механизме обезуглероживания сплаврв, лимитирующих стадиях этого процесса и водородной хрупкости в значительной степени основывается на имеющихся сведениях о растворимости и диффузии водорода в металлах и формах его существования в кристаллической >ешетке и т.д. [c.116]

Адсорбированная молекула диссоциирует на атомы Н, в результате диффузии к-рых в кристаллич решетку происходит образование т н а-раствора водорода в металле процесс не сопровождается перестройкой кристаллич решетки. При достижении определенной концентрации Нз в а-растворе образуется собственно Г. металла (р-фаза), как правило, стехиометрич. состава (МН3 для металлов П1 гр, МНз для IV гр. и ванадия). Взаимод. Нз с указанными металлами (кроме Р<1) всегда сопровождается перестройкой кристаллич. решетки. Для ош1сания природы хим. связи водорода с металлич. матрицей используют представление [c.553]

Скорость поступления водорода в металл (процесс "накачки") регулируется его диффузией иэ жидкой фазы и механизмами разряда, а скорость выделения водорода из металла - механизмами его десорбции (химическим или злектрохимическим) и диффузии в металле. След ет также иметь в виду механизмы механического захвата различных форм водорода растущими перемещающимися слоями металла и "коллекторами" 1оазных видов. [c.113]