19.05.2013 - Водородная хрупкость металлов

Экспериментами установлено, что водородная хрупкость не усиливается посредством предварительной выдержки образцов стенки металлических изделий в среде водорода при отсутствии напряжения. Предполагается, что водород может поступать только через чистые неокисленные поверхности, которые возникают у вершины трещины при нагружении.



Проф. Э. Вендлер-Калш из Германии считает, что в системе «сталь- раствор карбоната (бикарбоната)» коррозионное растрескивание при статическом нагружении не происходит, оно наблюдается лишь при воздействии критических скоростей растяжения. Было установлено, что КРН наступает лишь при скоростях растягивающих деформаций. При статическом нагружении выше предела текучести возможны скорости ползучести, которые точно соответствуют скоростям растяжения при длительном испытании на растяжение.

Таким образом, скорости растяжения, необходимые для начала КРН, могут существовать в условиях статического нагружения. Из этого следует, что при квазистатическом нагружении сталей с относительно высокими и долго сохраняющимися скоростями ползучести могут достигаться критические скорости растяжения, которые вызывают образование трещин. Критические скорости растяжения, вызывающие инициированное бикарбонатом коррозионное растрескивание, возможны и при асимметричном цикле нагружения с низкой частотой. Это означает, что при знакопеременном цикле нагружения коррозионное растрескивание может происходить значительно ниже предела текучести. Это касается всех узлов и механизмов: мотор редуктор червячный, насосы всех видов и все металлоизделия.

При этом следует учесть, что частоты порядка 10 в Гц соответствуют обычным колебаниям давления газопроводов. За КС колебания температуры и давления могут создавать асимметричные циклы нагружения, способствующие КРН. Такова позиция немецких ученых. По мнению ВНИИГаза, влияние циклических нагрузок на КРН может быть связано с показателями 10 7—10~8 Гц. При этом проявляются и усталостные явления в металле. В США были зафиксированы разрушения промысловых трубопроводов, связанные с образованием трещин в результате динамических нагрузок при перевозке труб.

Выполненные исследования и собранная информация по изучению КРН зарубежными исследователями, а также данные по практике предотвращения разрушений по причине КРН за период  1996-2001 гг. позволили констатировать:

1 Коррозионное растрескивание трубопроводов под напряжением и, как следствие, их возможное разрушение связано с совокупностью многих причин. Наукой и практикой эксплуатации трубопроводов выявлены факторы прямо или косвенно, а чаще всего в сочетании, вызывающие это явление. К ним относятся следующие: наличие обводненных коррозионно-активных грунтов; катодная защита в определенных границах поляризационного потенциала; недостаточная очистка поверхности труб от прокатной окалины и продуктов коррозии; неправильный выбор изоляционных материалов; несовершенство технологии нанесения и дефекты покрытия; аномально высокая температура эксплуатации; повышенный уровень кольцевых растягивающих напряжений, в том числе от воздействия циклических нагрузок, и наконец, несоответствие качества трубного металла.

2 Несмотря на то, что КРН и водородная хрупкость наблюдалось на газопроводах, проложенных в разных климатических зонах и разнообразных почвах (глины, суглинки, торфяники песчаные и др.) с кислой, щелочной и нейтральной средой, по-видимому, наибольшую опасность представляет присутствие бикарбонатов, нитратов, сульфидов и карбонатов. Целесообразно, чтобы проектные институты при проведении изысканий трасс будущих газопроводов (особенно вблизи КС) оценивали коррозионную активность грунтов и по присутствию в почве ионов этих соединений.

 

Ссылка на полную версию страницы: https://stroystandart.info/index.php?name=pages&op=view&id=241

добавить ссылку