48
При температурах, близких к окружающей среде, данное явление может воздействовать на металлы,
имеющие кристаллическую структуру с объемноконцентрированной кубической решеткой, например феррит-
ные стали. В отсутствие остаточного напряжения или внешней нагрузки внешнее водородное охрупчивание про-
является в различных формах, таких как, например, томление металлов, образование трещин внутри сплавов,
образование гидридов металлов и снижение вязкости. При воздействии напряжением растяжения, превышаю-
щим заданный порог, атомарный водород взаимодействует с металлом и вызывает докритическое развитие
трещины, приводящее к растрескиванию.
Водородное охрупчивание может возникать при высокотемпературной термообработке и в процессе
электролитического осаждения при контакте с рабочими химическими веществами, коррозионной реакции,
катодной защите от коррозии и работе в водородной среде при высокой температуре и высоком давлении.
При температуре свыше 200 °C многие низколегированные стали могут подвергаться необратимому водо-
родному охрупчиванию. Необратимое водородное охрупчивание — это необратимое разрушение микрострукту-
ры стали, обусловленное химической реакцией между диффундирующим водородом и частицами карбида в ста-
ли, которое приводит к возникновению, развитию и слиянию пузырьков метана вдоль границ зерен и образова-
нию трещин.
Гидридная хрупкость возникает в таких металлах, как титан и цирконий. Она представляет собой процесс
образования термодинамически устойчивых и относительно хрупких гидридных фаз в структуре.
Сварные швы плакирующего слоя и сварные швы между несовместимыми материалами часто содержат
высоколегированные материалы. Во время работы при температуре свыше 250 °C водород диффундирует в
линию сплавления (шов) высоколегированного сплава и нелегированной/низколегированной основы металла.
Пониженная растворяемость и диффузионная подвижность водорода разламывает шов путем нарушения сцеп-
ления.
Ниже приводятся общие рекомендации по предотвращению рисков водородного охрупчивания:
- Точно определить места, которые могут подвергаться воздействию водорода. Например, сульфид
железа, образующийся в установках десульфуризации, может ускорить выработку водорода, тем самым увеличи-
вая восприимчивость к водородному охрупчиванию и необратимому водородному охрупчиванию.
- Выбрать сырье с низкой восприимчивостью к водородному охрупчиванию путем регулирования его
химических свойств (например, используя карбидообразующие легированные элементы), микроструктуры (на-
пример, используя аустенитные нержавеющие стали) и механических свойств (например, ограничение твердо-
сти, предпочтительно ниже 225 HV, и минимизация остаточного напряжения путем тепловой обработки). Для
выбора металлических материалов, устойчивых к водородному охрупчиванию, используются методы испытаний
по [16]. Ограничения различных типов стали в зависимости от давления и температуры водорода приводятся в
[72]. Восприимчивость к водородному охрупчиванию некоторых широко используемых металлов обобщенно
описывается в [28].
- Сварные швы плакирующего слоя и сварные швы между несовместимыми материалами, используемые
для работы в водородной среде, должны быть испытаны ультразвуковым методом с равными интервалами и
после регулируемого выключения, при котором оборудование может быстро остыть.
- При нанесении покрытий на детали следует контролировать анодную/катодную площадь поверхности
и эффективность, что обусловливает надлежащий контроль приложенной плотности тока. Высокая плотность
тока усиливает наводороживание.
- Очистить металлы в безкатодном щелочном растворе и ингибированном кислом растворе.
- Использовать абразивные очистители для материалов твердостью 40 HRC или выше.
- При необходимости проводить технологический контроль для сокращения риска водородного охрупчива-
ния во время производства.
Б.2.3 Полимеры, эластомерыидругиенеметаллическиематериалы
Большинство полимеров могут считаться приемлемыми для работы в газообразной водородной среде.
Тем не менее нужно учитывать, что водороду намного проще диффундировать в эти материалы, чем в металлы.
В большинстве случаев для работы в водородной среде подходит политетрафторэтилен (ПТФЭ или
Teflon®
2)
и политрифторхлорэтилен (ПТФХЭ или Kel-F®
3)
. Приемлемость других материалов должна проверять-ся
[28], [97].
2)
Teflon® является торговым наименованием продукта, изготавливаемого компанией DuPont. Данная ин-
формация предоставлена для удобства пользователей настоящего стандарта и не подтверждает качество на-
званного продукта организациями ИСО или МЭК. Эквивалентные продукты могут использоваться, если они де-
монстрируют аналогичные результаты.
3)
Kel-F® является зарегистрированным торговым наименованием компании 3M. В 1996 году компания 3M
прекратила производство Kel-F, а сегодня все полимеры ПТФХЭ производятся компанией Daikin под торго-вым
наименованием Neoflon® или компанией Allied Signal под торговым наименованием Aclon®. Тем не менее Kel-F
до сих пор является наиболее распространенным торговым наименованием для описания ПТФХЭ. Данная
информация предоставлена для удобства пользователей настоящего стандарта и не подтверждает качество
названного продукта организациями ИСО или МЭК. Эквивалентные продукты могут использоваться, если они
демонстрируют аналогичные результаты.
ГОСТР 54110—2010