Hidrogen fragilitatea, publicarea în jurnalul "Young Scientist"

Elemente de diferite modele pot fi supuse acțiunii comune a sarcinilor cu durată lungă de acțiune, a temperaturilor și a diferitelor medii agresive. Unul dintre tipurile de mediu agresiv este mediul care conține hidrogen. Și poate acționa asupra designului atât la temperaturi și presiuni ridicate, cât și în condiții normale, convențional numite temperaturi scăzute. La temperaturi și presiuni ridicate, hidrogenul, care acționează asupra materialului de construcție, provoacă coroziunea pe bază de hidrogen - decarburizează secțiunea transversală, rezultând o schimbare semnificativă a proprietăților mecanice pe termen scurt și lung. Acest lucru conduce la o schimbare a stării de solicitare (TVA) a elementelor structurale și la reducerea durabilității.

La temperaturi normale, hidrogenul exercită o influență selectivă asupra proprietăților mecanice ale metalului stresat al structurii. Proprietățile mecanice variază foarte mult în zonele întinse și practic rămân stabile în zonele comprimate ale structurii; iar în zonele întinse, schimbarea proprietăților mecanice este cu atât mai puternică cu cât cantitatea de apă care a pătruns în volumul corespunzător al structurii este mai mare. Impactul cu hidrogen conduce la fragilizarea materialului, care poate conduce și, în unele cazuri, a condus deja la accidente. În ciuda acestui fapt, hidrogenul este utilizat pe scară largă în diverse ramuri ale ingineriei și industriei. În plus, datorită mai multor motive de natură tehnică, economică și de mediu, este de așteptat o creștere semnificativă a consumului de hidrogen în economia mondială pentru diverse nevoi.

hidrogen la temperatură joasă fragilizare are loc la temperaturi care nu depășesc 200 ° C (de la t = -20 la t = +200 ° C), iar în acest caz este fie hidrogen, în sine, ca sursă de hidrogen, atunci când componenta este un vas rezervor, balonul și așa mai departe. (atunci hidrogenul penetrează pur și simplu în metal sub presiune), sau hidrogenul poate să apară ca un produs secundar într-o serie de procese tehnologice.

Expunerea hidrogen la temperatură joasă este caracterizată prin aceea că hidrogenul printr-un mecanism de difuzie penetrează elementele structurale strânse și neaccentuate, în care pătrunde intens zona structurilor întinse și mai puțin intens - o zonă de comprimare, se acumulează acolo și după atingerea unui anumit concentrare conduce la o schimbare a proprietăților mecanice ale materialului de construcție. Gradul de schimbare a proprietăților metalelor depinde puternic de conținutul de hidrogen. La o schimbări cu conținut scăzut de hidrogen în proprietăți mecanice practic nu au fost observate după atingerea unui nivel critic, există proprietăți intense de degradare, la atingerea concentrației limită (nivelul maxim de saturație) modificarea proprietăților mecanice ale inhibata in ciuda saturația continue a materialului de construcție.

Particularitatea lucrării structurilor încărcate supuse hidrogenării la temperatură joasă este aceea că schimbarea proprietăților mecanice ale materialului în zonele întinse are loc mai intens decât în ​​zonele comprimate. Modificări nesemnificative în proprietăți determină o redistribuire a câmpului de stres, care, la rândul său, afectează distribuția câmpului de hidrogen. Acest proces de redistribuire a solicitărilor și a câmpului de hidrogen de-a lungul volumului structurii va fi instabil până când starea structurii nu se va stabiliza sau nu se va prăbuși.

La hidrogenarea la temperatură joasă, cinetica fragilizării cu hidrogen este controlată de cinetica de transport a hidrogenului. Dacă concentrația de hidrogen depășește valoarea maximă admisibilă, atunci se dezvoltă fragilitatea hidrogenului. Argumentarea hidrogenului se manifestă printr-o schimbare a caracteristicilor mecanice ale metalului. Termenul "fragilizare prin hidrogen" este condițional, deoarece hidrogenul nu duce întotdeauna la distrugerea întârziată.

Hidrogenitatea fragilității este asociată cu diferite defecte și imperfecțiuni în rețeaua cristalină a metalelor. Hidrogenitatea fragilității metalelor este creată de hidrogen în sine datorită particularităților stării sale în metal.

Analiza datelor experimentale a făcut posibilă descoperirea următoarelor regularități în manifestarea fragilității de hidrogen:

1) fragilitatea indusă de hidrogen se manifestă la rate scăzute de solicitare;

2) o creștere a conținutului de hidrogen din materialul său agravează rezistența și caracteristicile sale din plastic;

3) metalul hidrogenat este susceptibil la o degradare lentă, adică Distrugerea sub sarcină constantă sau ușor variabilă;

4) caracteristicile mecanice ale metalului hidrogenat în stare stresată pot fi restabilite cel puțin parțial în timpul repaosului, după amortizarea stresului;

5) cu strângerea schemei de stare de tensiune, intensitatea fragilității crește semnificativ [2].

Prezența hidrogenului conduce la o creștere a fragilității tuturor metalelor fără excepție, în nici un caz nu a fost o creștere a ductilității metalului produs de hidrogen.

Sa constatat că rezultatul fragilizării cu hidrogen a oțelului este o scădere a rezistenței, a alungirii relative și a îngustării relative. Efectul nociv al hidrogenului asupra proprietăților plastice sunt pronunțate mai dramatic în nichel-crom, oțeluri crom-molibden și hromonikelmolibdenovyh. O fragilizarea semnificativă a hidrogenului din oțel ce conține, are loc în intervalul de temperaturi de la - 100 până la + 100 0 C fragilizarea maxim de hidrogen are loc la temperaturi apropiate de temperatura camerei, și la o temperatură de - 196 0 C fragilizarea hidrogenului din oțel este, practic, nu au fost observate. În figura 1, aceasta este ilustrată schematic.

Sensibilitatea oțelului la fragilizarea cu hidrogen depinde de mai mulți factori: în primul rând asupra nivelului de rezistență și apoi asupra stării, compoziției, structurii oțelului și, de asemenea, a proprietăților individului se topește [3].

De asemenea, s-a constatat că prezența hidrogenului duce la o scădere accentuată a proprietăților plastice ale nichelului, iar în natura acestui procedeu există multe în comun cu procesul de fragilizare a oțelului și a unui număr de alte metale care au o latură cubică. Cu toate acestea, spre deosebire de oțel, unde presiunea provoacă modificări ireversibile datorită deformării plastice, nichelul este deformat numai elastic: după ce hidrogenarea încetează, deformarea dispare treptat.

Sub influența hidrogenului pe cupru are loc o scădere bruscă a plasticității. Pericolul de fragilizare a cuprului trebuie luat în considerare în anumite operațiuni tehnologice, de exemplu în recoacerea ușoară a produselor din cupru, care a fost aplicată la scară largă în practică.

Figura 1. Schema de întindere a oțelului.

Normalizarea inițială; 2- după hidrogenare.

Aluminiu nu este predispus la fragilizarea cu hidrogen. Singurul defect care apare în aluminiu și aliajele sale sub acțiunea hidrogenului este porozitatea gazului, care afectează proprietățile mecanice ale aliajelor. Reducerea rezistenței la tracțiune este o consecință a fragilizării din cauza porozității.

Tantalul este cel mai puțin înclinat la fragilitatea hidrogenului. Durabilitatea tantalului hidrogenat este, de asemenea, semnificativ mai scăzută decât cea a tantalului fără hidrogen.

Prezența hidrogenului din titan cauzează o deteriorare accentuată a proprietăților plastice ale tracțiune metalice și a altor tipuri de deformare, scade eșecul rezistența la șocuri afectează în mod negativ caracteristicile de durabilitate și alte proprietăți de utilitate ale metalului. Titanul tehnic are o sensibilitate ridicată la fragilizarea cu hidrogen decât titanul de înaltă puritate [1].

Astfel, problema fragilității de hidrogen a metalelor sa dovedit a fi mult mai profundă și mai cuprinzătoare decât ar fi trebuit să fie.

1. Galaktionova, N.A. Hidrogenul din metale. - M. Metalurgia, 1967. - 304c.

2. Kolachev, B.A. Hidrogenitatea fragilității metalelor. - M. Metalurgie, 1985. - 215c.

3. Moroz, LS Brâneta de hidrogen a metalelor. M. Metalurgie, 1967. - 275c.

Articole similare

• Teoria conecționistă a educației, publicație în jurnalul "Young Scientist"

• Combaterea corupției în timpul serviciului în poliție, publicarea în jurnalul "Young Scientist"

• Unele aspecte teoretice ale teritoriilor de marketing, publicarea în jurnalul "tânăr om de știință"

Trimiteți-le prietenilor: