Российские учёные провели исследование, установившее особенности распределения водорода в металлах, возникающего вследствие так называемого водородного растрескивания. Эти повреждения наблюдаются в стандартных тестах на качество металлических образцов. Оказалось, что металлы обладают неким поверхностным эффектом, который не пропускает внутрь трещин водород. Это звучит удивительно и необычно, однако незнание этого факта может привести к серьёзным ошибкам как в промышленном производстве металлических изделий, так и в научных исследованиях водородной хрупкости. Следует подробнее разобраться, что представляет собой обнаруженный эффект. А статья об этих исследованиях опубликована в издании Continuum Mechanics and Thermodynamics.
Водород проникает в металлические образцы разными путями, и его содержание в них – далеко не редкость. Данный газ может проникнуть в расплавленный металл и остаться в нём после того, как заготовка затвердеет. В готовые детали и элементы конструкций водород проникает при коррозии, трении и пластической деформации. Попадание водорода приводит к снижению прочности металлического изделия, повышению его хрупкости, образованию трещин. При этом достаточно всего одной молекулы водорода на сотни тысяч частиц металла, тогда как другие примеси оказывают пагубное влияние при гораздо большей их концентрации. Столь малая концентрация водорода, способная повредить металл, затрудняет попытки зафиксировать его и измерить, и специалистам приходится пользоваться косвенным методами.
При всём этом основным источником попадающего в металл водорода является обычная вода. Многим с детства известно, что металлические предметы нельзя опускать в воду – они от этого портятся.
При промышленных испытаниях металлических изделий проводится проверка в условиях насыщенности водородом. Чаще всего используют электрохимический метод, когда металл насыщается водородом в растворе электролита либо в нейтральном растворе соли при пропускании сероводорода. Обычно предполагают, что такие методы обеспечивают равномерное распределение водорода в изделии. Российские учёные решили проверить эту распространённую «легенду». В этом им помог грант Российского научного фонда.
Исследователи использовали высокочувствительный масс-спектрометрический анализатор российского производства. Эксперименты проводились над образцами из разных видов стали – нержавеющей, мостовой, трубной и др. Был обнаружен интересный поверхностный эффект. Он заключается в том, что на поверхности тонкого металлического образца собирается аномально высокая концентрация водорода, которая во много раз превышает его количество внутри металла. Такая концентрация образует на поверхности изделия своеобразную плёнку, которая не пропускает водород внутрь металла. Учёные даже построили математическую модель, теоретически описывающую обнаруженный эффект.
Что всё это означает? Это свидетельствует, что насыщение металлического изделия водородом при испытаниях не равно таковому при реальной эксплуатации. Следовательно, имеющиеся методы промышленного тестирования, по-видимому, ошибочны. А раз так, то следует разрабатывать новые методики.
В дальнейшем российские учёные попытаются установить, проявляется ли поверхностный эффект при реальном использовании металлоизделий и как именно он это делает. Также они хотят определить, насколько хрупкость металлов при реальной эксплуатации отличается от хрупкости, обнаруживаемой при указанных испытаниях.
Такие исследования чрезвычайно важны, поскольку речь идёт о металлических компонентах, применяемых при строительстве зданий, производстве транспортных средств и в других подобных отраслях, где неправильно оценённая прочность изделия может привести к множеству человеческих жертв.
Гарантия
Сервис
Подбор
Госзакупки
