Поговорим о коррозии водородом и мерах защиты

Thread Content

1. Пузырькование из-за водорода У сталей с низкой прочностью, особенно тех, в которых содержится много неметаллических включений, атомы водорода, образующиеся в растворе, легко проникают внутрь металла. Большая часть водорода выходит наружу через стенки устройства в виде молекул H2. Однако небольшое количество водорода остается в порах стали и там соединяется в молекулы H2. Поскольку молекулы водорода не могут распространяться, они накапливаются, создавая высокое внутреннее давление. Это приводит к появлению пузырьков на поверхности стали, а иногда даже к её разрыву. 　　Когда в среде присутствуют токсины, такие как сульфиды, цианиды и фосфат-ионы, которые препятствуют процессу выделения водорода, атомы водорода попадают в сталь, что приводит к образованию пузырьков. Материалы нефтяной промышленности часто содержат вышеупомянутые элементы, и пузырьковое образование водорода является распространенной проблемой. Способы предотвращения: наиболее эффективно — устранение таких элементов ； В качестве замены стали для кипячения, содержащей множество пор, также можно использовать успокаивающую сталь без пор. Кроме того, можно использовать облицовку из аустенитной нержавеющей стали или никеля, к которым водород плохо проникает, либо резину, пластик, керамическую плитку, а также добавлять ингибиторы коррозии. 2. Водородная хрупкость При высокопрочных сталях происходит сильное искажение кристаллической решетки; при попадании водорода кристаллическая решетка становится ещё более искаженной, что приводит к снижению прочности и пластичности материала, а также к его хрупкости. Под действием внешних нагрузок может произойти разрушение материала. Однако до разрыва водородная хрупкость является обратимой: при соответствующей термообработке, позволяющей уйти водороду, металл может восстановить свои первоначальные свойства. Как правило, чем выше прочность стали, тем выше её чувствительность к разрушению под действием водорода. Его механизм до сих пор не до конца понятен; существует множество теорий, например: скопление молекул водорода приводит к высокому внутреннему давлению ； Поглощение водорода приводит к снижению поверхностной энергии или влияет на силу атомных связей, способствуя движению дефектов и т. д. Некоторые признаки указывают на то, что ферритные и мартенситные железосплавы реагируют с водородом в области вершины трещины. Металлы, такие как титан и тантал, способные образовывать гидриды, при высоких температурах легко реагируют с растворенным водородом, образуя хрупкие гидриды. При высоких температурах водород также может вызывать декарбонизацию. 　　Водород, попадающий в металл, обычно образуется в процессах покрытия электролитическим способом, сварки, химической обработки, катодной защиты и т. д. После окисления острия трещины, обусловленного коррозией под действием напряжений, также может возникнуть водородная крехкость. Однако анодная коррозия приводит к постоянному повреждению материала, что отличает её от простой водородной крехкости. Водородная крехкость не связана с наличием пор в стали, поэтому методы её предотвращения немного отличаются от методов борьбы с водородными пузырями: в условиях, при которых возникает риск водородной крехкости, следует избегать использования высокопрочных сталей; в таких случаях можно применять сплавы стали с Ni и Cr ； При сварке используются электроды с низким содержанием водорода, а окружающая среда должна быть сухой (вода является основным источником водорода) ； Необходимо выбрать раствор для электропокрытия и контролировать ток ； В раствор для кислотной обработки добавляют ингибитор коррозии. После проникновения водорода в металл его можно удалить путем низкотемпературной сушки; например, у стали дегидрогенизация происходит при температуре 90–150°C.