Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Металлургия -> Арчаков Ю.И. -> "Водородоустойчивость стали " -> 2

Водородоустойчивость стали - Арчаков Ю.И.

Арчаков Ю.И. Водородоустойчивость стали — М.: Металлургия, 1978. — 161 c.
Скачать (прямая ссылка): vodorodoustoyichivoststali1978.djvu
Предыдущая << 1 < 2 > 3 4 5 6 7 8 .. 52 >> Следующая

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность проф. докт. техн. наук Б. А. Колачеву и проф. докт. техн. наук М. JI. Бернштейну за ценные замечания, сделанные ими при рецензировании и редактировании рукописи.
ГЛАВА I
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СТАЛЕЙ В СРЕДЕ ВОДОРОДА ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ДАВЛЕНИЯХ
ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СТАЛЕЙ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ДАВЛЕНИЯХ
Специфические условия работы сталей, применяемых для изготовления оборудования, связанного с гидрогенизационными процессами, заключаются в том, что эти стали длительное время подвергаются воздействию водорода при высоких температурах и давлениях. Известно, что цементит и ряд других карбидов в конструкционных сталях при высоких температурах и давлениях восстанавливаются под воздействием водорода, что вызывает необратимые потери первоначальных свойств металла. Такое явление принято в технике называть водородной коррозией стали [5, '10, 26, 82—84].
В отличие от высокотемпературного обезуглероживания стали при давлениях водорода до 1 атм, когда процесс происходит на поверхности металла, не вызывая его растрескивания, при высоких давлениях газа восстановление карбидных составляющих осуществляется внутри металла. В результате проникновения атомарного водорода в глубь металла и установления термодинамически равновесной концентрации происходит взаимодействие углерода с водородом и накопление продуктов коррозии (метана) в микро- и субмикрообъемах металла.
Процесс водородной коррозии сопровождается межкристаллит-ным растрескиванием и необратимым снижением прочности и особенно пластичности. Наиболее сильно снижаются относительное сужение ф и ударная вязкость а„. Следует также замелуъ;’ что процесс разрушения стали водородом необратим и термической обработкой не удается восстановить первоначальные свойства металла. ^
Таким образом, одним из наиболее опасных видов разрушения конструкций является химическое действие проникающего в сталь атомарного водорода, вызывающего восстановление карбидных фаз, обезуглероживание и возникновение микротрещин в структуре металла. Поэтому разработка методов защиты и создание водородоустойчивых сталей весьма актуальны.
При высоких давлениях водорода углеродистые и низколегированные стали применяют до температур 200—300°С. Изменение изобарно-изотермического потенциала показывает, что химическое сродство водорода к углероду приводит к восстановлению карбидных фаз стали. При высоких давлениях водорода и температурах 200—600°С термодинамические условия определяют протекание реакций диссоциации цементита и процесса обезуглероживания:
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИИ АНАЛИЗ ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ СТАЛИ
Fes С Г 3 Fe + С + (5800 ± 500) кал, С + 2 Н2 Z СН4 + (18 000 ± 200) кал.
(1)
(2)
5
В общем виде этот процесс описывается реакцией
Fes С + 2 Н2 ^ 3 Fe + СН4 . (3)
Нижним температурным пределом, при котором еще возможна реакция разложения цементита водородом при атмосферном давлении, Шенк [1] считает 300°С. Поскольку этот процесс идет с уменьшением объема, повышение давления сдвигает равновесное соотношение компонентов газовой фазы в сторону образования метана и снижает температурную границу обезуглероживания. Этим объясняется водородная коррозия углеродистой стали при высоких Давлениях водорода и температурах 240—300°С.
Фундаментальные исследования равновесия в процессах обезуглероживания или науглероживания сплавов железа с углеродом в смесях водорода и метана по реакции (3) при общем давлении 1 атм выполнил Шенк с сотрудниками [1]. Авторы предлагают записывать константу равновесия реакции (3) для насыщенного твердого раствора углерода в a-железе в виде:
^a = PHs/J0CH4 = P-,c2/(l — х) , (4)
где рНа и Рсн4 — парциальные давления водорода и метана в смеси;
х—молярная доля водорода в газовой смеси 312/'СН4; р = pHi+ Рен, — давление газовой смеси.
Зависимость константы равновесия реакции (3) от температуры, по данным работам [1], представлена на рис. 1 в виде прямых1; в частности, для константы равновесия между смесями
9 11 13 KLjgt
Рис. I. Зависимость логарифма константы равновесия К_ ^
О U2
/Рот температуры между га-
зовой смесью Н2+СН< и Fe3C+ Cl-железо (la), Fe3C+ Y-железо (16); a-железо+у-железо (1в); углеродом (2) Ц]
водород — метан и интересующими нас фазами Ре3С+насыщенный твердый раствор а (прямая 1а) зависимость константы равновесия от температуры имеет следующий внд:
lgtfa = -7990/r + 8,75. (5)
1 Здесь также имеется в виду обезуглероживание только до насыщенного твердого раствора, т. е. удаление цемеититной составляющей.
6
На рис. 1 представлены (прямая 2) также результаты исследований равновесия процесса
С + 2На (г)-СН4 (г) . (6)
Для сравнительно узкого интервала температур зависимость константы равновесия реакции (6) от температуры, согласно данным работы [1], можно представить уравнением:
lgtfa = — 4590/Г + 5.40. (7)
Зная константы равновесия смеси водород — метан с карбидом железа и насыщенным твердым раствором a-железа, можно рассчитать, принимая во внимание уравнение (4), парциальные давления метана и водорода в газовой фазе при повышенных давлениях.
Предыдущая << 1 < 2 > 3 4 5 6 7 8 .. 52 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама