zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2021-87-7-44-48zldm-1458Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLОпределение содержания водорода в приповерхностных слоях стали У8А с применением токов высокой частотыDetermination of the hydrogen content in surface layers of U8A steel using high frequency currentsРаковскаяЕ. Г.RakovskayaЕ. G.

Екатерина Геннадьевна Раковская

194021, С.-Петербург, Институтский пер., д. 5

Ekaterina G. Rakovskaya

5, Institutsky per., St. Petersburg, 194021

rakovskayabzd@gmail.comЗанькоН. Г.ZankoN. G.

Наталья Георгиевна Занько

194021, С.-Петербург, Институтский пер., д. 5

Natalia G. Zanko

5, Institutsky per., St. Petersburg, 194021

ЯгуноваЛ. К.YagunovaL. К.

Людмила Константиновна Ягунова

236016, г. Калининград, ул. А. Невского, д. 14

Lyudmila K. Yagunova

14, ul. A. Nevskogo, Kaliningrad, 236016

Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. КироваРоссияS. M. Kirov St. Petersburg State Forest Technical UniversityRussian FederationБалтийский федеральный университет имени И. КантаРоссияImmanuel Kant Baltic Federal UniversityRussian Federation2021240720218774448Copyright © Раковская Е.Г., Занько Н.Г., Ягунова Л.К., 20212021Раковская Е.Г., Занько Н.Г., Ягунова Л.К.Rakovskaya Е.G., Zanko N.G., Yagunova L.К.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1458

Повышение прочности стали связано с уменьшением содержания примесей, оказывающих негативное влияние на ее механические свойства. Одна из таких примесей — водород. Известно, что при ультравысоких частотах из-за особенностей распределения переменного тока по поперечному сечению металлического проводника проводимость осуществляется тонким приповерхностным слоем (скин-эффект). В работе представлены результаты применения токов высокой частоты для определения содержания водорода в металле. Абсорбцию водорода тонкими приповерхностными слоями стали определяли по изменению падения напряжения на образцах, которое зависело от сопротивления слоев. Падение напряжения в зависимости от частоты переменного тока измеряли с помощью высокочастотного генератора, ВЧ-вольтметра и ВЧ-гальванометра. При испытаниях использовали проволочные образцы, выполненные из высококачественной углеродистой стали У8А. Параллельно определяли количество абсорбированного сталью водорода методом анодного растворения. Показано, что катодно введенный водород неравномерно распределяется по сечению образца. При старении катодно наводороженных сталей типа У8А имеет место диффузия водорода из сталей в воздух с незначительным проникновением его в более глубокие слои металла. Кроме того, с увеличением плотности тока при катодной поляризации повышаются водородосодержание и сопротивление приповерхностных слоев материала. Полученные результаты могут быть использованы при неразрушающем контроле степени наводороживания ферромагнитных изделий.

An increase in the strength of steels is associated with a decrease in the content of impurities, which have a negative effect on the mechanical properties of steels. One of those impurities is hydrogen. It is known that at ultrahigh frequencies, due to the peculiarities of the distribution of alternating current over the cross section of a metal conductor, the conductivity is carried out by a thin surface layer (skin-effect). We present the results of using high-frequency currents for determination of the hydrogen content in a metal. The absorption of hydrogen by thin subsurface layers of steel is determined proceeding from a change in the voltage drop across the samples which depends on the resistance of the layers. The voltage drop as a function of the alternating current frequency is measured using a high-frequency generator, an HF-voltmeter, and an HF-galvanometer. Wire samples made of high-quality U8A carbon steel were used during testing procedure. At the same time, the amount of hydrogen absorbed by the steel was determined by the method of anodic dissolution. It is shown that the cathode-introduced hydrogen is unevenly distributed over the cross section of the sample. During the aging of cathodic hydrogenated steels of a U8A type, hydrogen diffusion from steels into the air takes place with an insignificant penetration of hydrogen into the deeper metal layers. Moreover, the hydrogen content and the resistance of the subsurface layers of the material increase with an increase in the current density during cathodic polarization. The results obtained can be used in nondestructive testing of the degree of hydrogenation of ferromagnetic products.

коррозиянаводороживаниеколлектордислокацияполяризацияcorrosionhydrogenationcollectordislocationpolarizationReferencesСергеев Н. Н., Сергеев А. Н., Кутепов С. Н., Колмаков А. Г., Гвоздев А. Е. Механизм водородного растрескивания металлов и сплавов / Материаловедение. 2018. № 3. С. 27 – 33.Sergeev N. N., Sergeev A. N., Kutepov S. N., Kolmakov A. G., Gvozdev A. E. The mechanism of hydrogen cracking of metals and alloys / Materialovedenie. 2018. N 3. P. 27 – 33 [in Russian].Merson E., Krishtal M., Merson D., Eremichev A., Vinogradov A. Effect of strain rate on acoustic emission during hydrogen assisted cracking in high carbon steel / Mater. Sci. Eng. A. 2012. Vol. 550. P. 408 – 417.Merson E., Krishtal M., Merson D., Eremichev A., Vinogradov A. Effect of strain rate on acoustic emission during hydrogen assisted cracking in high carbon steel / Mater. Sci. Eng. A. 2012. Vol. 550. P. 408 – 417.Хижняков В. И., Негодин А. В. Коррозионное растрескивание катодно защищаемых газонефтепроводов в процессе длительной эксплуатации / Вестник ТГАСУ. 2017. № 4. С. 264 – 267.Khizhnyakov V. I., Negodyn A. V. Corrosion cracking of cathodically protected gas and oil pipelines during continuous operation / Vestn. TGASU. 2017. N 4. P. 264 – 267 [in Russian].Раковская Е. Г., Ягунова Л. К. Исследование влияния растягивающих напряжений на абсорбцию водорода при катодной защите стали в морской воде / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Т. 86. № 6. С. 24 – 28. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-6-24-28Rakovskaya E. G., Yagunova L. K. Investigation of the effect of tensile stresses on the absorption of hydrogen during cathodic protection of steel in sea water / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2020. Vol. 86. N 6. P. 24 – 28 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-6-24-28Сергеев Н. Н., Сергеев А. Н., Гвоздев А. Е., Медведев П. Н., Кутепов С. Н., Малий Д. В. Развитие механизмов водородного растрескивания металлических систем и методов защиты стального проката от коррозионно-механического разрушения / Чебышевский сборник. 2019. № 20(3). С. 478 – 493. DOI: 10.22405/2226-8383-2019-20-3-478-493Sergeev N. N., Sergeev A. N., Gvozdev A. E., Medvedev P. N., Kutepov S. N., Maliy D. V. Development of mechanisms of hydrogen cracking of metal systems and methods of protection of rolled steel from corrosion-mechanical destruction / Chebyshev. Sb. 2019. N 20(3). P. 478 – 493 [in Russian]. DOI: 10.22405/2226-8383-2019-20-3-478-493Караванова А. А., Криштал М. М., Еремичев А. А. Кинетика выхода водорода и особенности его распределения в металле основы и в покрытии гальванически оцинкованных стальных изделий / Вектор науки Тольяттинского гос. университета. 2010. № 3(13). С. 46 – 50.Karavanova A. A., Krishtal M. M., Eremichev A. A. Kinetics of hydrogen release and features of its distribution in the base metal and in the coating of galvanized steel products / Vektor Nauki Tolyatti. Gos. Univ. 2010. N 3(13). P. 46 – 50 [in Russian].Панченко О. В. К вопросу о методах определения диффузного водорода / Известия вузов. Машиностроение. 2011. № 9. С. 57 – 61.Panchenko O. V. On the question of methods for determining diffuse hydrogen / Izv. Vuzov. Machinostr. 2011. N 9. P. 57 – 61 [in Russian].Белоглазов С. М. Электрохимический водород и металлы. Поведение, борьба с охрупчиванием. — Калининград: КГУ, 2004. — 321 с.Beloglazov S. M. Electrochemical hydrogen and metals. Anti-embrittlement behavior. — Kaliningrad: KGU, 2004. — 321 p. [in Russian].Гаврилова Н. В., Кулряш В. И., Литейнов Ю. В., Харченко Е. Л., Шалимов Ю. Н. Оценка аналитических возможностей методов определения содержания водорода в металлах / Альтернативная энергетика и экология. 2008. № 8(64). С. 10 – 26.Gavrilova N. V., Kulryash V. I., Liteynov Yu. V., Kharchenko E. L., Shalimov Yu. N. Assessment of the analytical capabilities of methods for determining the hydrogen content in metals / Al’t. Énerget. Ékol. 2008. N 8(64). P. 10 – 26 [in Russian].Жаворонкова К. Н., Боева О. А. Низкотемпературный изотопный обмен в молекулярном водороде и орта-пара конверсия протия на пленках металлов и интерметаллидов / Успехи в химии и химической технологии. 2019. Т. 33. № 1(211). С. 85 – 87.Zhavoronkova K. N., Boeva O. A. Low-temperature isotope exchange in molecular hydrogen and orta-vapor conversion of protium on films of metals and intermetallic compounds / Usp. Khimii Khim. Tekhnol. 2019. Vol. 33. N 1(211). P. 85 – 87 [in Russian].Клячко Ю. А., Шкловская И. Ю., Иванова И. А. Метод определения водорода в тонких пленках металлов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1970. Т. 36. № 9. С. 1089 – 1091.Klyachko Yu. A., Shklovskaya I. Yu., Ivanova I. A. Method for the determination of hydrogen in thin films of metals / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 1970. Vol. 36. N 9. P. 1089 – 1091 [in Russian].Тамм И. Е. Основы теории электричества. — М.: Физматлит, 2003. — 616 с.Tamm I. E. Foundations of the theory of electricity. — Moscow: Fizmatlit, 2003. — 616 p. [in Russian].Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм. — М.: Оникс 21 в. Мир и образование, 2005. — 463 с.Matveev A. N. Electricity and magnetism. — Moscow: Oniks 21 v. Mir i obrazovanie, 2005. — 463 p. [in Russian].Калашников С. Г. Электричество. — М.: Физматлит, 2003. — 624 с.Kalashnikov S. G. Electricity. — Moscow: Fizmatlit, 2003. — 624 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.