Исследование влияния растягивающих напряжений на абсорбцию водорода при катодной защите стали в морской воде

При катодной защите стали в морской воде возможно выделение водорода на поверхности катода и проникновение его в глубь металла. Этот процесс опасен тем, что внедренный при катодной поляризации водород может приводить к появлению водородной хрупкости металла и, как следствие, разрушению изделий и конструкций. В статье представлены результаты исследования влияния температуры и внешних растягивающих напряжений на наводороживание катодно защищаемой стали в спокойной и подвижной балтийской морской воде. Анализировали также ингибирующее наводороживание под действием бензолсульфопиридинхлорида в качестве ингибитора. Для нагружения использовали машину МИП-102 (для проволочных образцов) и специальное оборудование (для полукольцевых и пластинчатых образцов), позволяющее плавно регулировать прилагаемую нагрузку, которую задавали стрелой прогиба и контролировали динамометрами. При исследовании влияния температуры на наводороживание стали рабочую ячейку термостатировали. Поляризацию проволочных и пластинчатых образцов проводили в течение 96 ч, полукольцевых — 1 ч. В процессе испытаний потенциал определяли по отношению к хлоридсеребряному электроду сравнения. Послойное распределение водорода, абсорбированного металлом, оценивали методом анодного растворения. Установили, что увеличение внешне приложенных растягивающих напряжений повышает водородосодержание приповерхностных слоев стали как в спокойной, так и подвижной морской воде. Поглощенный металлом водород вызывает изменение потенциала поверхности материала (чем больше поглощенного водорода, тем сильнее изменение). В движущейся воде водород абсорбируется активнее. Вместе с тем приложение нагрузки не влияет на наводороживание в присутствии ингибитора, способствующего уменьшению водородосодержания в металле.

1. Кузьмин Ю. Л., Трощенко В. Н., Медяник Т. Е., Лащевский В. О., Седельников Н. Г. Электродные материалы для систем катодной защиты от коррозии судов и морских сооружений / Российский химический журнал. 2009. Т. 53. № 4. С. 62 – 69.

2. Чернов Б. Б., Фирсова Л. Ю., Нугманов А. М. Закономерности образования солевых отложений при катодной защите стали в морской воде / Морские интеллектуальные технологии. 2016. Т. 33. № 1 – 3. С. 226 – 233.

3. Синько В. Ф. Комплексная электрохимическая защита от коррозии и микроорганизмов трубчатых свай опор Керченского моста / Практика противокоррозионной защиты. 2017. Т. 84. № 2. С. 29 – 37.

4. Валюшок А. В., Владимиров Л. В., Замятин А. В., Гончаров А. В. Поиск технических решений по защите причальных сооружений от коррозии / Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. Т. 7. № 6. С. 82 – 92.

5. Хижняков В. И., Негодин А. В. Коррозионное растрескивание катодно защищаемых газонефтепроводов в процессе длительной эксплуатации / Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. С. 264 – 267.

6. Alekseeva E. L., Belyaev A. K., Zegzhda A. S., Polyansky A. M., Polyansky V. A., Frolova K. P., Yakovlev Yu. A. The influence of the boundary layer on the distribution of hydrogen concentrations during testing of steels on resistance to hydrogen cracking / Diagnostics, Resource and Mechanics of Materials and Structures. 2018. N 3. P. 43 – 57.

7. Сергеев Н. Н., Сергеев А. Н., Кутепов С. Н., Колмаков А. Г., Гвоздев А. Е. Механизм водородного растрескивания металлов и сплавов (обзор) / Материаловедение. 2018. № 3. С. 27 – 33.

8. Баранов В. П., Сергеев Н. Н. Кинетика разрушения и прогнозирование долговечности деформированных высокопрочных сталей в водородсодержащих средах. — Тула: ТГПУ, 2007. — 210 с.

9. Белоглазов С. М. Электрохимический водород и металлы. Поведение, борьба с охрупчиванием. — Калининград: КГУ, 2004. — 321 с.

10. Арчаков Ю. И. Водородная коррозия стали. — М.: Металлургия, 1985. — 192 с.

11. Шаповалов В. И. Влияние водорода на структуру и свойства железоуглеродистых сплавов. — М.: Металлургия, 1982. — 230 с.

12. Матвиенко Ю. Г., Выговский В. Е., Лубнин Е. Н., Спиридонов В. Б. Распределение водорода в зоне усталостной трещины и закономерности ее распространения в электролитически наводороживаемой стали 07Х16Н6 / ФХММ. 1990. Т. 26. № 3. С. 9 – 14.

13. Синютина С. Е., Вигдорович В. И. Некоторые аспекты наводораживания металлов / Вестник Тамбовского университета. Серия: естественные и технические науки. 2002. Т. 7. № 1. С. 129 – 140.

14. Сергеев Н. Н., Сергеев А. Н., Кутепов С. Н., Гвоздев А. Е., Агеев Е. В. Анализ теоретических представлений о механизмах водородного растрескивания металлов и сплавов / Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. Т. 72. № 3. С. 6 – 33.

15. Загидуллин Р. Н., Дмитриева Т. Г., Ямалиев Р. Ф. Ингибиторы для защиты металлов от коррозии и наводораживания / Химическая промышленность сегодня. 2013. № 3. С. 9 – 20.