ГОСТ Р МЭК 62282-3-100—2014
устойчивость к трещинообразованию за счет образования поверхностных пленок, которые служат кинетическими
барьерами, мешающими поглощению водорода. Как правило, в присутствии водорода наблюдается так называе
мый обратный эффект скорости деформации; другими словами, металлы менее чувствительны к трещинообраэо-
ванию под действием водорода при высоких скоростях деформации.
При температуре, близкой к температуре окружающей среды, это явление может влиять на металлы с про
странственно-центрированной кубической кристаллической решеткой, например ферритные стали. При отсутствии
остаточного напряжения или внешней нагрузки внешнее водородное охрупчивание проявляется в различных фор мах,
таких как образование вздутий, внутреннее растрескивание, образование гидридов и снижение пластичности. Если
напряжения растяжения или коэффициент интенсивности напряжений превышают определенное пороговое
значение, атомарный водород взаимодействует с металлом, что вызывает субкритическое разрастание трещины,
приводя к разрушению. Водородное охрупчивание может произойти во время термической обработки при повы
шенных температурах и при эксплуатации оборудования во время нанесения гальванического покрытия, контакта с
химикалиями, используемыми при техническом обслуживании, реакции коррозии, катодной защиты и во время
работы в среде водорода при высокой температуре под давлением.
При температурах свыше 473 *С низколегированные конструкционные стали могут подвергаться водородной
коррозии. Это необратимое ухудшение микроструктуры стали, вызванное химической реакцией между диффунди
рующим водородом и частицами карбида в стали, что приводит к зарождению, росту и слиянию пузырьков метана по
границам зерен, в результате чего образуются трещины.
Гидриднов охрупчивание происходит в металлах, таких как титан и цирконий, и представляет собой процесс
образования термодинамически стабильных и относительно хрупких гидридных фаз внутри структуры. Для сварки
плакированных материалов и сварных швов между разнородными материалами часто используют высоколегиро
ванные материалы. Во время работы при температурах свыше 250 "С водород диффундирует в границу сплавле ния
между высоколегированным сварочным швом и нелегированным’низколегированным основным материалом.
Во время останова температура материала падает. Сниженная растворимость и диффузионная способность
водорода приводит к разрушению сварного шва из-за нарушения связей. Ниже приведены некоторые общие реко
мендации для управления риском водородного охрупчивания;
- Необходимо выбирать исходные материалы с низкой склонностью к водородному охрупчиванию путем ре
гулирования химического состава (например, использование карбидных стабилизаторов), микроструктуры (напри
мер. использование аустенитной нержавеющей стали) и механических свойств (например, ограничение твердости,
предпочтительно ниже 225 HV (твердость по Виккерсу), и сведение к минимуму остаточных напряжений путем
термической обработки).
- Целесообразно использовать методику испытаний, описанную в ИСО 11114-4. для того, чтобы выбрать
металлические материалы, стойкие к водородному охрупчиванию. В публикации № 941 Американского нефтяного
института приведены ограничения для различных типов стали в виде функции давления и температуры водорода.
Данные по подверженности водородному охрупчиванию некоторых широко используемых металлов приведены в
ИСО/ТО 15916.
- Сварные швы плакированных материалов и швы между разнородными материалами, используемыми при
работе с водородом, должны проходить ультразвуковые испытания через регулярные интервалы времени и после
неконтролируемых остановов, при которых могло произойти быстрое охлаждение оборудования.
- Следует минимизировать уровень приложенного напряжения и воздействия нагрузок, вызывающих
усталость.
- При нанесении покрытий на детали необходимо следить за площадью поверхности анод.’катод и произво
дительностью, тем самым обеспечивая должное управление плотностью тока. Высокая плотность тока увеличива ет
накопление водорода.
- Необходима очистка металлов в некатодных щелочных растворах и в растворах ингибированных кислот.
- Следует использовать абразивные чистящие средства для материалов, имеющих твердость 40 HRC или
выше.
- При необходимости целесообразно использовать контрольные проверки технологического процесса для
снижения риска водородного охрупчивания во время изготовления.
В.2.3 Полимеры, эластомеры и другие неметаллические материалы
Большинство полимеров могут считаться пригодными для работы с газообразным водородом. Должное вни
мание следует уделять тому факту, что водород диффундирует через эти материалы намного легче, чем через
металлы. Обычно для работы с водородом подходят политетрафторэтилен (ПТФЭ. или Тефлон*) и полихлортриф-
торэтипен (ПХТФЭ, или Ke4-F©). Пригодность других материалов должны проверять. Рекомендации содержатся в
ИСО/ТО 15916 идокументе NACANSS 1740.16. В ANSI/AGA 3.1 имеются рекомендации, касающиеся уплотнитель
ных прокладок, мембран и других неметаллических деталей.
Более полную информацию относительно коррозии под действием водорода и технологиям контроля можно
найти в следующих стандартах и организациях.
В.2.4 Ссылочные документы
В.2.4.1 Американское общество специалистов по испытаниям и материалам (American Society for Testing and
Materials, ASTM)
58