Спосіб визначення водневої деградації сталей у газовому середовищі водню

Спосіб визначення водневої деградації сталей у газовому середовищі водню, що містить процес максимального ступеня водневого окрихчення під час випробувань на розтяг, який відрізняється тим, що у газове середовище водню тиском 1 МПа вводять інертний газ - гелій тиском 9 МПа для підсилення водневої деградації. (19) (21) u200910305 (22) 12.10.2009 (24) 25.06.2010 (46) 25.06.2010, Бюл.№ 12, 2010 р. (72) БАЛИЦЬКИЙ ОЛЕКСАНДР ІВАНОВИЧ, ВИТВИЦЬКИЙ ВІКТОР ІВАНОВИЧ, ІВАСЬКЕВИЧ ЛЮБОМИР МИХАЙЛОВИЧ, БЕРЕЖНИЦЬКА МАРІЯ ПИЛИПІВНА, ГРЕБЕНЮК СТАНІСЛАВ ОЛЕКСІЙОВИЧ, МОЧУЛЬСЬКИЙ ВОЛОДИМИР МИХАЙЛОВИЧ 3 50656 делі у газове середовище водню тиском 1МПа вводять інертний газ - гелій тиском 9МПа для підсилення водневої деградації. Суть корисної моделі полягає у тому, що перед дослідженням водневої деградації сталі за випробувань на розтяг у робочу камеру до водню тиском 1МПа вводять інертний газ - гелій тиском 9МПа, який стимулює водневе окрихчення до максимального ступеня такого, що відповідає водневій деградації механічних властивостей сталі у газоподібному водні тиском 10МПа. Суттєвою відмінністю запропонованого способу є те, що максимальна ступінь водневого окрихчення сталі під час випробувань на розтяг досягається на відміну від відомого при малому тиску водню (1МПа) з підсиленням водневої деградації 4 гелієм (Інертним газом) тиском 9МПа, що робить даний спосіб безпечним у випробуваннях. Приклад. Досліджували водневу деградацію сталі 15Х12Н2МФАВ у гартованому стані та дисперсійного твердого сплаву ХН60МБТЮФ за відомим та пропонованим способами. Для цього визначали вплив середовища та характеристики міцності ( В, 0,2) та пластичності ( , ) циліндричних зразків ( 5мм) під час розтягання на установці УМЕ-10ТМ [3] у таких середовищах: водень тиском 1, 10, 30МПа та воднево-гелієва суміш тиском 10МПа (1МПа Н2+9МПа Не) за температури 293°К. Для порівняння результатів досліджень у газоподібному водні проводили ще випробування зразків на повітрі та у гелію тиском 10МПа. Результати випробувань подані у таблиці. Таблиця Матеріал Умови випробувань Відомий спосіб: повітря, гелій, 10МПа Відомий спосіб: водень, 1МПа Відомий спосіб: водень, 10МПа ХН60МБТЮФ Відомий спосіб: водень, 30МПа Пропонований спосіб: водень, 1МПа+гелій, 9МПа Відомий спосіб: повітря, гелій 10МПа Відомий спосіб: водень, 1МПа Відомий спосіб: водень, 10МПа 15Х12Н2МФАВ Відомий спосіб: водень, 30МПа Пропонований спосіб: водень, 1МПа+гелій, 9МПа n та n - коефіцієнти водневої н н деградації; n та н - відносне видовження на повітрі та у водні; n та н - відносне звуження на повітрі та у водні відповідно. Дослідження показали, що водень суттєво впливає на пластичність сталі та сплаву, тобто робить їх крихкими. Із ростом тиску від 1 до 10МПа воднева деградація сталі різко зростає. Механічні характеристики пластичності ( , ) падають (див. табл.). Коефіцієнти водневої деградації та для сплаву ХН60МБТЮФ зростають від 1 до 8,6 та від 1 до 3,4 відповідно. Для сталі 15Х12Н2МФАВ воднева деградація проявляється у меншій мірі: та зростають від 1,7 до 2,6 та від 2,3 до 4,0 відповідно. Подальший ріст тиску водню від 10 до 35МПа не впливає на механічні характеристики. Дослідженнями встановлено, що інертний газгелій підсилює водневу деградацію. Якщо до газового середовища водню під тиском 1МПа, додати гелій під тиском 9МПа, то у такому середовищі суміші під час випробувань механічні характеристики сталі падають до такого ж рівня, що за випробувань у газоподібному водні тиском 10МПа. Коефіцієнти водневої деградації та для обох середовищ (водню 10МПа та водню 1МПа+гелій 9МПа) майже рівні (див. табл.). В, МПа 1270 1180 920 830 0,2, МПа 760 730 730 730 ,% 26 23 3 5 ,% 45 42 13 11 1,1 8,6 5,2 1,0 3,4 4,0 860 730 5 12 5,2 3,7 1180 1130 1050 1060 940 950 940 930 16 9 6 6 62 26 15 14 1,7 2,6 2,6 2,3 4,0 4,4 1100 930 6 15 2,6 4,0 Таким чином, порівнюючи одержані результати, можна зробити висновок, що запропонований спосіб визначення водневої деградації сталі у газовому середовищі водню дозволяє вивчати прояв максимальної водневої деградації матеріалів при малих тисках водню з підсиленням гелію, не проводячи випробувань у середовищі водню високого тиску (10...35МПа). Запропонований спосіб є доступнішим та безпечнішим, ніж відомі способи. Його можна застосовувати для вивчення водневої деградації і при інших видах механічних навантаженнях з метою створення водневотривких матеріалів. Джерела інформації: 1. Ткачев В.И., Холодный В.И., Левина И.Н. Работоспособность сталей и сплавов в среде водорода. - Львов: Вертикаль, 1989. - 255с. 2. Ткачов B.I., Іваськевич Л.М., Возничак О.М. Деградація сталі у газоподібному водні з інгібувальними домішками // Фіз.-хім. механіка матеріалів. -2007. - №3. - С.71-75 3. Патент України на корисну модель №14905. Установка для випробувань металів на розтяг в середовищі газів при високих температурах та тисках / С.О. Гребенюк, В.І. Витвицький, М.П. Бережницька, РА. Хруник. - Опубл. 15.06.2006; Бюл. №6. 5 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 50656 6 Підписне Тираж 26 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