Водород в железе и других металлах, страница 22

Поскольку специальные карбиды или вовсе не подвержены воздействию водорода под высоким давлением или подвержены ему в незначительной степени, стали со специальными карбидами хорошо противостоят разрушению под действием обезуглероживания до 600°С и выше.

2.6.5  Транскристаллитное коррозионное растрескивание под  

           напряжением

Известно много случаев транскристаллитного растрескивания, которое, в основном, происходит в низколегированных ферритных сталях повышенной прочности, реже - в аустенитных. Явления транскристаллитного растрескивания наблюдаются у деталей, подвергавшихся механическому нагружению в растворах, содержащих сероводород. Особенно часто трещины образуются при применении таких сталей в нефтяном бурении, в трубах и арматуре нефтяных скважин, в трубной арматуре соляных источников и при переработке нефти и бензина. Растрескивание наблюдалось и в конструкциях, работающих при нормальном давлении, и в установках высоких давлений. Образование трещин можно было наблюдать также и на лопастях турбин гидростанций, что связано с действием сероводорода.

Это явление получило название «коррозии за счет сульфидизации и напряжений», хотя здесь играет роль не столько сероводород, сколько каталитическая активация выделения водорода в форме ионов на поверхности стали. Аналогичное явление может наблюдаться, например, при воздействии цианистых соединений и мышьяка. Предполагается, что причиной образования этих трещин являются внутренние (напряжения от превращений, напряжения от охлаждения) и внешние напряжения. Транскристаллитное коррозионное растрескивание под напряжением, следовательно, представляет собой один из видов водородного охрупчивания, аналогичного травильной хрупкости.

Развитие этого процесса можно себе представить примерно так. Растворы, которые не разъедают сталь и не вызывают коррозии обычного вида, под влиянием серы или других катализаторов, например цианистых соединений, возможно также под действием катодного напряжения, выделяют на поверхности стали ионы водорода, диффундирующие внутрь стали. В вакансиях и в междоузлиях, в сегрегационных строчках и в местах нарушения решетки эти ионы рекомбинируют в молекулы водорода, и со временем в этих местах возникает соответственно высокое давление. При нормальном ходе этот процесс не приводит к образованию трещин, если не будет дополнительного влияния напряжений.

Это явление наблюдается в первую очередь у сталей повышенной прочности. Эти стали в эксплуатации подвергаются сравнительно большим нагрузкам (воздействию высоких напряжений), вследствие чего уже при незначительном насыщении водородом в них могут образоваться трещины. В мягких сталях, которые способны выдерживать лишь небольшую нагрузку, для появления подобных трещин, потребовалось бы значительно более высокое насыщение водородом, а это вообще недостижимо в столь слабо кислых растворах. Наиболее восприимчивы к образованию трещин мартенситная структура и низкоотпущенная структура улучшения, обладающие высокими структурными напряжениями.

Растрескивание под напряжением зависит от состояния структуры, от внешних напряжений и состава агрессивной среды и вызывается, в основном, только поглощением водорода в кислых растворах или при катодном разряде. При этом речь идет не о воздействии водорода при высоком давлении с образованием метана, а о водородном охрупчивании типа травильной хрупкости и об образовании трещин типа флокенов. Из этого следует, что даже стали, устойчивые против водорода высокого давления, могут оказаться склонными к растрескиванию.

Список литературы

1.  Н. А. Галактионова. Водород в металлах. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1967. – 303 с.

2.  Э. Гудремон. Специальные стали. Перевод с нем. / Под ред. А. С. Займовского и М. Л. Бернштейна. Том 2. – М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1960. – 1638 с.

3.  В. Зайт. Диффузия в металлах / Под ред. В. И. Болтакса. – М.: Изд. иностранной литературы, 1958. – 382 с.