Спосіб гальмування водневої крихкості сталей у газовому середовищі водню підвищених температур та тисків

Спосіб гальмування водневої крихкості сталей у газовому середовищі водню підвищених температур та тисків, що включає процес гальмування водневої крихкості сталі, який відрізняється тим, що гальмування здійснюється введенням у газове середовище водню інгібувальної домішки - кисню вмістом 0,9vol%. (19) (21) u200902629 (22) 23.03.2009 (24) 27.07.2009 (46) 27.07.2009, Бюл.№ 14, 2009 р. (72) ІВАСЬКЕВИЧ ЛЮБОМИР МИХАЙЛОВИЧ, ВИТВИЦЬКИЙ ВІКТОР ІВАНОВИЧ, БЕРЕЖНИЦЬКА МАРІЯ ПИЛИПІВНА, МОЧУЛЬСЬКИЙ ВОЛОДИМИР МИХАЙЛОВИЧ, ГРЕБЕНЮК СТАНІСЛАВ ОЛЕКСІЙОВИЧ 3 43003 го від окрихчення сталь, сприяє поглинанню водню за рахунок його дефектів. Приклад. Вивчали вплив газового середовища водню тиском 35 МПа на механічні властивості міцність та пластичність мало вуглецевої сталі 03Х12Н10МТ у гартованому стані (нагрів від 1273К, витримка 1год, відпуск 773К 2год.) за кімнатної (293К) та підвищеної (473К) температури, застосовуючи відомий та пропонований способи гальмування водневої крихкості сталі. Такі параметри середовища були взяті для випробувань, оскільки більшість обладнання водневої енергетики працює у таких умовах. Дослідження проводили на шліфованих п'ятикратних зразках робочим діаметром 5мм на установці на розтяг, яка була створена для випробувань у газовому середовищі водню підвищених параметрів [3]. Перед випробуванням частину зразків піддавали поверхневому пластичному деформуванню (ППД) згідно відомого способу. Обдування дріб'ю проводили на установці УДША-1 за 4 оптимальним часом t = 120сек для створення наклепу та максимальних стискальних залишкових напружень біля поверхні зразка. Для порівняння результатів досліджень у газовому середовищі водню проводили ще випробування зразків у вакуумі 0,13 Па та на повітрі в інтервалі температур 293...473 К. Перед випробуванням у середовищі водню робочу камеру установки вакуумували форвакуумним насосом до 10-2...10-3 мм рт.ст. Потім мембранним компресором запусками водень марки „А" до тиску 35 МПа. Дозова подача кисню у камеру з воднем згідно пропонованого способу здійснювалась із спеціального натікателя. Для визначення оптимальної дози інгібувальної домішки кисню проводили додаткові випробування зразків у середовищі водню тиском 35 МПа. Результати досліджень впливу дози інгібувальної домішки кисню (О2) на механічні властивості сталі 03Х12Н10МТ у водні приведені у таблиці 1. Таблиця 1 sВ Середовище Кімнатна температура Повітря Водень Р = 35 МПа Водень + 0,2Vol% О2 Водень + 0,6Vol% О2 Водень + 0,9Vol% O2 Водень + l,2Vol%O2 y s 0,2 1080 1020 1020 1025 1030 1020 s В - міцність; s 0,2- границя текучості; d та - характеристики пластичності - відносне видовження та відносне поперечне звуження сталі yН dН bH = Г bН = Г y s yН - коефіцієнти гальмування dН та dН Н та Г - відносне видовводневої крихкості; d ження у водні та водні із гальмуванням його відпо y н yН та Г - відносне поперечне звуження відно; сталі у водні та водні із гальмування його відповідно. Дослідження показали, що водень під час випробувань суттєво впливає на пластичність, тобто, y d МПа % 940 900 890 900 890 900 20 9 12 15 20 20 70 20 30 48 73 72 b sH byH 1,3 1,6 2,2 2,2 1,5 2,4 3,65 3,60 робить сталь крихкою. Внесення інгібувальної домішки кисню у газове середовище водню гальмує її крихкість. Із зростом вмісту кисню від 0,2-0,9vol% йде підвищення гальмування водневої крихкості. За дальшого збільшення дози кисню коефіцієнти bН bH гальмування s та y не змінюються. Тому за оптимальний вміст кисню у середовищі водню взято дозу 0,9vol%. Результати досліджень механічних властивостей сталі 03Х12Н10МТ у газовому середовищі водню тиском 35МПа та в інтервалі температур 293...473 К із застосуванням відомого та пропонованого способів гальмування водневої крихкості сталі представлені у таблиці 2. 5 43003 Таблиця 2 Вихідний матеріал, Умови випробувань, Спосіб гальмування водневої крихкості Вихідні зразки (шліфовані) Повітря, 293 К Водень, 35 МПа; 293К Вакуум, 473К Водень, 35 МПа; 473К Відомий спосіб (зразки після ППД) Повітря, 293 К Водень, 35 МПа; 293К Вакуум, 473К Водень, 35 МПа; 473К Пропонований спосіб (зразки шліфовані) Водень + 0,9%О2; 35 МПа; 293К Водень + 0,9%О2; 35 МПа; 473К sВ y d b sH % 1080 1020 740 940 900 660 20 9 17 750 660 13 960 920 670 675 19 13 18 14 68 32 67 42 1,40 1,60 1,07 1,10 38 1100 1050 750 745 byH 70 20 70 1030 730 bH ням y пропонований спосіб гальмування водневої крихкості сталі у газовому середовищі водню тиском 35МПа за кімнатної температури гальмує окрихчення сталі у 2,3 рази ефективніше, ніж відомий. Дещо менше за температури 473К у 1,7 рази. Слід відзначити, що характеристики пластичності сталі ( d та ) за випробувань у газоподібному водні з додатком кисню 0,9vol% залишаються такими ж як і за випробувань на повітрі (див. табл..2). Таким чином, порівнюючи одержані результати досліджень, можна зробити висновок, що пропонований спосіб гальмування водневої крихкості у газовому середовищі водню підвищених температур та тисків є більш ефективний, ніж відомий. Окрім того, він є простий, доступний для захисту від водневої деградації різних (у тому числі, внутрішніх) поверхонь виробів та економічно вигідний порівняно з відомим способом. Комп’ютерна верстка Л. Купенко s 0,2 МПа Випробування показали, що за співвідношен y 6 890 20 73 2,20 3,65 650 16 71 1,23 1,87 Джерела інформації: 1. Підвищення надійності і працездатності обладнання газових родовищ Укра.ни, що містять сірководень / О.І.Радкевич, Г.В.Чумало, Р.М.Юркевич, З.М.Ільницький // 36. „Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин" // Київ, ІЕЗ ім.. Є.О.Патона, 2006.-С 111114. 2. Способ повышения долговечности насосных штанг / С.И.Тараевский, Б.В.Копей, А.Б.Куслицкий, М.Ф.Бережницкая // Реф. научнотехн. сборник: Нефтяная промышленность, серия «Машины и нефтяное оборудование». - М, ВНИИОЭИГ, 1983. - Вып.9. - С. 1-2. 3. Патент України на корисну модель № 14905. Установка для випробування металів на розтяг в середовищі газів при високих температурах та тисках. Гребенюк CO., Витвицький В.І., Бережницька М.П., Хруник Р.А. Опубл. 15.06.2006. Бюл. №6. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601