Способ наводороживания крупногабаритных стальных образцов

 

СПОСОБ НАВОДОРОЖИВАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ, заключающийся в нагреве наводороживаемого образца и создании необходимого давления газообразного водорода, получаемого путем термического разложения гидрида металла, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, перед нагревом образца в нем высверливают полость, помещают в нее навеску гидрида металла, полость заваривают и покрывают внешнюю поверхность малопроницаемым для водорода покрытием. S (Л 00 сд Од Од

(21) 3545180/24-25 (22) 25 ° 01.83 (46) 15.10.85. Бюл. Р 38 (72) Г.Н. Касаткин и В.Г. Гладов (53) 539.219.3 (088.8) (56) Белоглазов С.И. Наводороживание стали при электрохимических процессах. Л., 1975, с. 35.

Левченко В.П., Гольцов В.А. Лабораторная методика определения флокеночувствительности сталей.

В сб. Физические свойства спла: вов. Труды Уральского политехнического института Р 167, 1968, с. 31. (54) (57 ) СПОСОБ НАВОДОРОЖИВАНИЯ

КРУПНОГАБАРИТНЫХ СТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ, заключающийся в нагреве наводороживаемого образца и создании необходимого давления газообразного водорода, получаемого путем термического разложения гндрида металла, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, перед нагревом образца в нем высверливают полость, помещают в нее навеску гидрида металла, полость заваривают и покрывают внешнюю поверхность малопроницаемым для водорода покрытием.

1185166

Изобретение относится к физическому эксперименту.

Целью изобретения является упрощение способа наводороживания.

Способ осуществляется следующим образом.

В исследуемом крупногабаритном образце сверлят отверстие такого диаметра и расположенное таким образом, чтобы не нарушить возможность 10 использования образца, для последующих испытаний. В отверстие вставляют тонкостенную кварцевую пробирку, наполненную гидридом титана. Для предотвращения высыпания гидрида Ц титана иэ пробирки она закрыта проницаемой для водорода пробкой (металлической сеткой, пористой керамикой и т.д.). Отверстие в образце заваривают электродом, обеспечиваю- 20 щим надежную сварку для данного материала образца и одновременно малопроницаемым для водорода. Для стали, например, следует использовать аустенитные электроды. Для повышения 25 равномерности распределения водорода по сечению образца необходимо использовать металлические покрытия, замедляющие потери водорода через наружную поверхность. В качестве 30 таких покрытий можно использовать медь, цирконий и другие металлы, обладающие малым значением коэффициента диффузии водорода. Толщину покрытия определяют расчетным путем. Расчет, проведенный для конкретных условий, показывает, что медное покрытие толщиной 50 мкм уменьшает количество продиффундировавшего через наружную поверх- 40 ность образца водорода в два раза, а толщиной 200 мкм — в десять раз.

Этого достаточно для повышения равномерности распределения водорода по сечению образца. Температуру нагрева образца по сечению определяют типом исследуемого материала.

Для сталей и ряда металлов температура нагрева не может быть ниже о

200 С, так как при более низких температурах коэффициент диффузии водорода становится весьма малым и наводороживание не происходит.

Верхний предел при температуре обусловлен сохранением свойств и структуры металла в процессе длительных выдержек при высокой температуре.

Образец помещают в печь и нагревают до температуры, необходимой для обеспечения диффузии водорода в образец. При нагревании гидрид титана разлагается с выделением водорода в образец, который насыщает исследуемый образец изнутри, Кварцевая пробирка необходима для предотвращения взаимодействия гидрида титана с материалом образца при нагревании. Объем, в котором заключен водород, минимален. (не превышает нескольких кубических сантиметров), соответственно опасюсть взрыва практически исключается.

На фиг.1 показана схема реализа ции предлагаемого способа; на фиг.2 — то же, образцов сложной конфигурации и большой протяженности, например образцов для механических исгытаний. . Для указанных образцов предпагается следующий вариант способа.

В образце 1 сверлят отверстие 2, в которое помещают кварцевую пробирку 3 с гидридом титана 4. Пробирку закрывают проницаемой пробкой 5.

Образец заваривают сварочным швом 6..

В образце 7 с двух сторон выс верливают отверстия на глубину, не превышающую длину головок образца так1 чтобы отверстия не доходили до рабочей части образца 8. В отверстия 9 вставляют металлические трубки 10 из материала, плохо проницаемого для водорода (например, меди, нержавеющей стали) и сваривают с образцом. Образец 7 для ускорения диффузии водорода помещают в печь 11. В другой конец трубки 10 помещают гидрид титана 12 и трубку также заваривают,а концы трубок с гидридом титана — в печь 13. При нагреве происходит разложение гидрида титана с выделением водорода, который диффундирует изнутри в материал образца. Для отработки режимов наводороживания к трубкам подсоединяют манометр, с помощью которого регистрируют давление водорода, развивающееся в процессе разложения гидрида титана. Для предотвращения диффузии преимущественно через головки и ориентирования потока диффундирующего водорода в рабочую часть образца на поверхность его наносят покрытие, препятствующее эф1185166,У 1Р i1

Составитель О. Алексеева

Редактор М, Бандура Техред О.Неце Корректор Л. Бескид

Заказ 6354/37 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 фузии водорода с поверхности (на% пример, электролитический слой меди)

Данный вариант способа может также использоваться в том случае, если для эффективного наводороживания необходимо иметь высокое давле,ние водорода, что требует нагрева гидрида титана до 800-900 С, а образец необходимо наводороживать при относительно низких температурах (200-300 С), чтобы изменить структуру наводороживаемого материала за счет термического воздействия.

Еще один вариант способа предусматривает приваривание к крупногабаритным изделиям одного или нескольких стаканов, выполненных из малопроницаемого для водорода материала, например из нержавеющей стали, внутри которых находится гид-. рид титана. Нагрев иэделия с привариванием стаканов позволяет осуществлять наводороживание в отдельных участках изделия или по всему сечению.

Пример !. Для изучения флокеночувствительности высокоотпускаемых, толстолистовых, толщиной до

100 мм сталей из листа вырезают образец размерами 100 100-150 мм. В образце сверлят отверстие диаметром

6 мм по оси, параллельной длинной стороне, на глубину 120 мм. В отверстие вставляют кварцевую пробирку с наружным диаметром 5,8 мм,содержащую порошок гидрида титана в количестве 2,0 r. Пробирку закрывают пробкой из металлической сетки. Отверстие в образце заваривают аустенитным электродом. При необходимости предотвратить окисление внутренней поверхности отверстия при нагревании перед заваркой полость отверстия

f0 продувают аргоном. Толщина сварной пробки не менее 10 мм. Образец помещают в печь и нагревают до о

600 С. При отсутствии медного покрьггия на поверхности образца, че15 рез 12 ч концентрация водорода в наружных слоях образца составит 33,5 см /100 г, концентрация во внутренних слоях (около отверстия с гидридом титана) около 8-9 см /100.

2О При наличии медного покрытия на поверхности образца толщиной 50 мкм равномерность распределения водорода по сечению повышается.

В поверхностных слоях концентра25 ция 3,5-4 см /100 r, во внутренних—

7-8 см /100 г.

Использование предложенного способа значительно упрощает конструкцию установок для наводорожиgg вания, повышает безопасность работы, сокращает время эксперимента, позволяет получить распределение водорода в изучаЕмых образцах и изделиях, близкое к реальному, которое имеет место при технологическом процессе изготовления указанных изделий.