В более пластичных материалах, таких как алюминиево-магниевые сплавы, напряжения вызывают деформацию зерен, но после определенной обработки, в результате которой электрохимическая активность границ зерен изменяется, может произойти быстрое межкристаллитное растрескивание сплава при совместном действии напряжений и коррозионной среды. Тот факт, что начавшееся развитие трещины может быть приостановлено при катодной поляризации, как показал Эделеану, наводит на мысль, что анодное разрушение является необходимым условием в процессе развития трещин. Развитие трещин может также предотвратить за счет прекращения притока кислорода, что обнаружил Джильберт и Хадден; однако этот способ защиты возможен не для любого состояния поверхности.
Процессу развития трещин способствует не только анодное разрушение связей между зернами, но также образование водорода при катодной реакции, который затем создает огромное давление во внутренних порах материала. Если чистое железо находится в разбавленном растворе чистой кислоты, большая часть водорода выделяется в виде пузырьков, не оказывая вредного воздействия. Если же кислота содержит сероводород, мышьяк или селен (или если в железе содержатся твердые сульфиды, которые в результате реакции образуют сероводород), водород принимает участие во второй стадии катодной реакции, которая как предполагается, соответствует уравнению
, (1)
а внутри металла создается градиент концентрации атомарного водорода. Этот атомарный водород диффундирует и создает высокое давление, опасное для внутренних микропустот.
Если микропустоты имеют приблизительно сферическую форму, то находящиеся под давлением пузырьки газа могут перемещаться в металле, образуя раковины. Подобное явление наблюдается в резервуарах для нефти или в трубопроводах, обслуживающих месторождения так называемой «кислой» нефти, в которой содержится вода повышенной кислотности и из которой образуется атомарный водород. Поскольку этот водород не может выделяться на внутренней поверхности резервуаров и труб, заполненных нефтью, благодаря наличию в воде сероводорода, он диффундирует через стенки и выделяется на наружной поверхности стальных труб и резервуаров, находящихся на воздухе. Если источником зарождения трещин являются микропустоты, то давление накапливающегося водорода прибавляется к внутренним напряжениям, оставшимся после сварки или холодной обработки и вызывает постепенное развитие трещин, пока они не достигнут поверхности металла и станут видимыми (возможно, через несколько лет). Внутренние напряжения сами по себе недостаточны, чтобы вызвать такое развитие трещин, но при наличии водорода они определяют направление, по которому происходит это развитие. Это может быть причиной растрескивания, наблюдаемого около сварных швов в газогенераторных установках, которое обычно можно предотвратить путем снятия напряжений после сварки.
Влияние примесей на диффузию водорода в железе было обнаружено четверть века назад в Голландии; Атен и соавторы использовали электролитический элемент, имеющий полость под тонким железным листовым катодом, соединенным с газовой бюреткой. Более упрощенная установка описана Марчем, основу которой составляют два стальных стержня, вставленных один в другой таким образом, что между ними образуется кольцеобразный зазор, соединенный с манометром. При погружении стержней в раствор сероводорода создается давление водорода, тогда как при погружении в раствора хлористо-водородной кислоты, несмотря на значительно большую коррозию, никакого давления не создается при условии, что сталь не содержит примесей. В обычной же стали благодаря наличию сульфида создается значительное давление, которое в некоторых экспериментах через 9 дней поднималось до 60 ат пока не происходила утечка, вызывающая резкое падение давления.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.