Водород обезуглероживание сталей

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]

Рис. 116. Зависимость глубины обезуглероживания стали 35 от времени при давлении водорода 200 Мн/м и разных температурах

ВЛИЯНИЕ РАСТВОРЕНИЯ И ДИФФУЗИИ ВОДОРОДА НА ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЕ СТАЛИ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ДАВЛЕНИЯХ [c.116]

Полученные результаты (рис. 19) показывают, что во время так называемого индукционного периода протекает процесс обезуглероживания стали. Можно полагать, что выходящие на поверхность металла пластинки цементита разлагаются уже в процессе хемосорбции водорода сталью, т.е. продолжительность истинного индукционного периода обезуглероживания соизмерима со временем адсорбции и хемосорбции. Процесс дальнейшего обезуглероживания должен определяться скоростью проникновения водорода в глубь металла. Интенсивное обезуглероживание будет идти до тех пор, пока концентрация углерода не уменьшится до 0,02%. [c.143]

Для сталей 20 и ЗОХМА характерно наличие инкубационного периода, вэ время которого обезуглероживание стали незначительно или не наблюдается совсем. Продолжительность этого периода зависит от температуры и давления водорода. [c.460]

Обезуглероживание стали сопровождается снижением механических свойств, особенно пластичности. В этих условиях воздействие водорода необратимо, т. е. никакой последующей термической обработкой не удается достичь исходных свойств металла. [c.252]

Интервал времени, в течение которого не происходит видимых изменений микроструктуры и механических свойств металла, называется индукционным периодом процесса обезуглероживания стали. Установление зависимости этого периода от давления водорода и температуры имеет важное практическое значение, так как по существу его длительностью определяется безопасное время эксплуатации оборудования, [c.252]

Сравнительно мягкие условия высокотемпературного наводороживания- не вызывают необратимых изменений механических свойств (табл. 4.60), и при последующем отпуске или медленном охлаждении насыщенных водородом о< разцов происходит полное восстановление свойств. В том же случае, когда прей исходит обезуглероживание стали, даже незначительная концентрация водорода [c.260]

Коррозионное растрескивание стали в аппаратах для крекинга нефти и нефтехимического синтеза наблюдается и в восстановительной среде. Это обусловлено процессом обезуглероживания стали под действием водорода при высоком давлении по реакции [c.273]

Длительная прочность сталн в водороде зависит также от толщины стенки трубчатых образцов. Так, при постоянном давлении водорода и температуре увеличение толщины стенки до 5 мм в условиях обезуглероживания стали приводит к повышению пределов длительной прочности. Дальнейшее увеличение толщины стенки образцов не оказывает влияния на длительную прочность стали 20. [c.266]

Применение для оборудования водородных установок легированных сталей, содержащих Сг, Мо, Ш, V и другие элементы, способствует уменьшению скорости диффузии водорода и практически устраняет процесс обезуглероживания стали и ухудшение ее свойств [17]. Большое значение имеет структура поверхности металла. [c.19]

Эффект водородной хрупкости стали наиболее существенно проявляется в интервале температур от минус 20 до плюс 30°С и зависит от скорости деформации [18, 20]. Различают обратимую и необратимую водородные хрупкости. Охрупчивающее влияние водорода при его содержании до 8-10 мл/100 г в большинстве случаев процесс обратимый, то есть после вылеживания или низкотемпературного отпуска пластичность металла конструкции небольшого сечения восстанавливается вследствие десорбции водорода. Обратимая хрупкость стали обусловливается, в основном, наличием водорода, растворенного в кристаллической решетке. Необратимая хрупкость зависит от содержания в стали водорода в молекулярном состоянии, который агрегирован в коллекторах, где он находится под высоким давлением, вызывающим значительные трехосные напряжения и затрудняющим пластическую деформацию стали. Пластические свойства металла при необратимой хрупкости не восстанавливаются даже после вакуумного отжига, так как в структуре стали происходят необратимые изменения [21, 22] образование трещин по [раницам зерен, где наблюдается наибольшее скопление водорода, и обезуглероживание стали. [c.16]

В третьем обзоре рассмотрено влияние растворения и диффузии водорода иа обезуглероживание сталей при повышенных температурах и давлении закономерности процесса водородной коррозии основы легирования для защиты сталей механизм обезуглероживания стали при повышенных температурах и давлениях. [c.4]

Появление заметных признаков водородной коррозии наблюдается обычно только через некоторый интервал времени после начала контакта водорода с поверхностью металла. Этот интервал времени, в течение которого не происходит видимых изменений микроструктуры и механических свойств металла, называется инкубационным или индукционным периодом процесса обезуглероживания стали. Известно, что чем ниже температура и давление в системе, тем больше время индукционного периода. [c.137]

На скорость обезуглероживания стали влияние оказывает большое количество факторов. К их числу можно отнести химический состав стали, температуру и парциальное давление водорода, напряжение и толщину стенки образцов и др. [c.144]

Влияние давления водорода на скорость обезуглероживания трубчатых образцов (внутренний диаметр 10 мм) представлено на рис. 20. Значения констант обезуглероживания, полученные при отсутствии пластической деформации образцов, ложатся на Прямые, имеющие почти одинаковый наклон к оси давления. При давлениях, вызывающих пластическую деформацию металла, обезуглероживание стали резко усиливается (рис. 20), пунктирные л -нии). Зависимость между константой обезуглероживания (К) и давлением водорода ( Р, атм) имеет следующий вид [c.144]

Уравнение (17) справедливо при дарениях водорода 50-800 атм и температурах 350-600, в условиях, когда преодолен индукционный период и имеет место интенсивное обезуглероживание стали. [c.147]

Известно [ 71,72,73]/ что в случае электрохимической коррозии растягивающие напряжения, снижая электродный потенциал, ускоряют коррозионные процессы, протекающие на поверхности металлов. По вопросу влияния напряжений на скорость обезуглероживания стали водородом сведений, в литературе не имеется. В связи с этим было проведено исследование влияния напряженного состояния на скорость водородной коррозии стали. [c.147]

Обезуглероживание стали при высоких температурах и атмосферном или сравнительно низких давлениях, протекающее в присутствии водорода и кислорода одновременно, необходимо отличать от обезуглероживания водор( ом в условиях высоких давлений и температур 200-600 (так называемый процесс водородной коррозии стали). [c.162]

Водородная коррозия металлов - процесс сложный, включающий в себя ряд элементарных физико-химических процессов, недостаточно изученных в отдельности. Этим и объясняется наличие большого числа теорий водородной коррозии стали, выдвинутых различными исследователями. Однако все они носят гипотетический характер и не могут в полной мере объяснить явления, происходящие при обезуглероживании стали под воздействием водорода. [c.162]

Одновременно с проникновением водорода в сталь начинается ее поверхностное обезуглероживание. Термодинамические расчеты подтверждают, что при высоких давлениях водорода и температурах 200-600 равновесие реакции обезуглероживания смещается в сторону образования метана и разложение цементита происходит почти полностью. Процесс идет как на внешней, так и на внутренней поверхностях раздела (границы зерен и меж-фазные границы). [c.163]

Согласно авторадиографическим и электронномикроскопическим исследованиям (рис. 15, Ь ), процесс обезуглероживания начинается сразу при хемосорбции водорода сталью. Следовательно, индукционный период можно объяснить временем, в течение которого протекают локализованные химические реакции обезуглероживания и происходит зарождение трещин в отдельных дефектных местах. Время до начала обезуглероживания соизмеримо со стадией хемосорбции, т.е. практически близко к нулю. Полученные экспериментальные данные показывают, что во время индукционного периода уже наблюдается обезуглероживание, которое не удается заметить обычным послойным химическим анализом и исследованием шлифов после опыта, а обнаруживается с помощью метода радиоактивных изотопов. Поэтому определение индукционного периода, как времени до начала обезуглероживания стали, неточно. [c.165]

До недавнего времени считалось общепринятым, что процесс обезуглероживания идет только на поверхности границ зерен. При этом вследствие создания градиента концентрации углерода в микрообъемах, внутри зерна происходит диссоциация цементита и выделившийся углерод диффундирует к пограничным участкам, где взаимодействует с водородом. Подтверждением этой точки зрения служило видимое отсутствие растрескивания внутри перлитного зерна. Однако наличие мелкодисперсного феррита после опытов и некоторых факторов при обезуглероживании стали в условиях повышенных температур и давлений водорода трудно объяснить, исходя из общепринятого механизма обезуглероживания. Например, сильное влияние давления водорода на скорость обезуглероживания (рис. 20), низкие значения коэффициентов диффузии углерода (табл. 7) в феррите при температурах 300-500 и быстрое обезуглероживание стали в этих условиях. [c.167]

Сравнение энергии активации для процесса обезуглероживания стали марки 20 (7200 кал/г -атом) с энергией активации процесса диффузии углерода (20000 кал/г—атом) показывает, что диффузия углерода в стали не может являться определяющим фактором при обезуглероживании стали. Проведенные расчеты показывают, что количество водорода, диффундирующее при определенных условиях, в несколько раз больше того количества, которое реагирует с углеродом стали. Энергия [c.167]

Химическая реакция взаимодействия водорода с углеродом стали осложнена целым рядом физических процессов. Так, при обезуглероживании стали протекают как диффузионные процессы, так и химические. Однако, как было отмечено выше, скорость проникновения и насыщения стали водородом, т.е. диффузионные процессы, не определяют скорость обезуглероживания. Скорость диффузии углерода в зоне реакции (границы зерен металла) на первый взгляд, также могла бы быть лимитирующей стадией в процессе обезуглероживания стали, особенно в области сравнительно низких температур, когда коэффициент диффузии углерода имеет небольшие значения. Однако и это не согласуется с экспериментальными наблюдениями. [c.168]

Обезуглероживание стали может протекать не только в среде окислительных газов. Так, сталь сильно обезуглероживается в среде водорода и в среде водяных паров без примеси кислорода при температурах порядка 500° С и выше, когда начинает заметно сказываться диссоциация водяных паров. При этом между свободным водородом или водородом,, получившимся в результате диссоциации водяных паров, и цементитом протекает реакция [c.69]

Этот водород в свою очередь может принять участие в процессе обезуглероживания стали. [c.70]

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 макротрещин, 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]

Скорость водородной коррозии в значительной степени зависит от глубины обезуглероживания стали. На этот процесс оказывают влияние давление водорода, температура и т.д. (рис. 6.9). [c.166]

Рис. 6.9. Зависимость глубины обезуглероживания стали 35 (в мм) от времени при давлении водорода 20 МПа и разных температурах

Следует иметь в виду, что водород и аммиак, содержащиеся в газовой смеси, при повышенной температуре действуют на сталь, ухудшая ее механические свойства. Особенно опасно обезуглероживание стали под действие. водорода, проникающего в сталь. Для снижения температуры стенок холодная азотоводородная смесь, поступающая в колонну синтеза, проходит вдоль 248 [c.248]

Водород, кроме обезуглероживания стали, вызывает в ней глубокие изменения, связанные с образование.м гидридов и их разложением. Наряду с этим [c.19]

Скорость водородной коррозии в значительной степени зависит от глубины обезуглероживания стали. Глубина обезуглероживания, в свою очередь, зависит от многих факторов и, в частности,, от давления водорода, температуры, толщины металла, иремеин выдержки и др. На рис. 116 и 117 приведены данные по обезуглероживанию стали 35 при различных. давлениях и температурах. Общее для B e,N полученных кривых — это наличие какого-то ипкубациопного периода, во время которого обезуглероживание стали ие наблюдается или оно незначительно. Продолжительность этого периода зависит от температуры и давления водорода. [c.150]

Это явление называют водородной коррозией. Оно характерно, например, для процесса синтеза аммиака, в котором водород, кроме обезуглероживания стали, диффундирует в металл, вызывая в нем глубокие изменения, свя-зииные с образованием гидритов и их разложением. Наряду с этим предии-лагается образование в стали вместо а-фазы более хрупкого твердого раствора подорода в железе. Снижение механической прочности стали объяс11яется также тем, что образовавшийся при обезуглероживании стали метан и растворенный водород вызывают дополнительные внутренние напряжения, приводящие к возникновению микро- и макротрещин. [c.460]

Подробное рассмотрение этих вопросов является темой специального сообщения. При исследовании процесса обезуглероживания стали всегда возникает необходимость в установлении некоторого объективного критерия, позволяющего хотя бы в первом приближении оценить водородоустойчивость стали. В первом приближении процесс обезуглероживания сталей и сплавов часто связывают с проникновением и растворимостью водорода в этих материалах. Поэтому часто считают, что о стойкости данной марки стали к обезуглероживанию можно судить по величине растворимости водорода в стали и тем факторам, которые влияют на эту величину. Б основном, к таким факторам относят тип кристаллической решетки, сплава, а также состав и количество карбидной фазы. [c.116]

Увеличение скорости потока водорода через сталь сопровождается ее обезуглероживанием и растрескиванием. Так как в практике применяются стали, не подвергающиеся водородной коррозии, то и сопоставление их водородопроницаемости можно проводить только в условиях стационарного потока газа через металл. Поэтому в дальнейшем будут приведены только значения водородопроницае— мости, полученные при стационарном потоке газа через образец без явного обезуглероживания и растрескивания металла. [c.126]

ЗОХМА имеют примерно одинаковые параметры водородо--проницаемости, но резко различаются по водородостойкости. Из полученных экспериментальных данных следует, что проницаемость водорода не является фактором, определяющим и характеризующим процесс обезуглероживания стали. [c.131]

Температ фная зависимость равновесного давления метана для углеродистой стали при различных давлениях водорода приведена на рис. 13. Как следует из рис. 13, с понижением температуры рассчитанное давление метана, образующегося в микропорах, увеличивается, т.е, должна повыщаться склонность стали к водородной коррозии. Однако наиболее благоприятные условия обезуглероживания стали обусловливаются совокупностью не только термодинамических, но и кинетических условий протекания реакции. Склонность стали к водородной коррозии нельзя определять лишь одной величиной равновесного давления метана [c.136]

Во всех случаях взаимодействия наб/сюдается инкубационный период, в течение которого обезуглероживание сталей не наблюдается или оно незначительно. Продолжительность этого периода зависит от температуры и давления водорода. [c.20]

Метановая теория связана с обезуглероживанием стали, вследствие того что диффузионно-свободный водород разрушает обычно присутствукшщй в стали карбид Ре С и образует метан. Хрупкость возникает как вследствие обезуглероживания, так и вследствие давления, создаваемого метаном в закрытых полостях внутри металла. [c.19]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология