Определение содержания водорода в приповерхностных слоях стали У8А с применением токов высокой частоты

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.

1. Сергеев 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.

2. 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.

3. Хижняков В. И., Негодин А. В. Коррозионное растрескивание катодно защищаемых газонефтепроводов в процессе длительной эксплуатации / Вестник ТГАСУ. 2017. № 4. С. 264 – 267.

4. 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: 10.26896/1028-6861-2020-86-6-24-28

5. Сергеев 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: 10.22405/2226-8383-2019-20-3-478-493

6. Караванова 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.

7. Панченко О. В. К вопросу о методах определения диффузного водорода / Известия вузов. Машиностроение. 2011. № 9. С. 57 – 61.

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

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Тамм И. Е. Основы теории электричества. — М.: Физматлит, 2003. — 616 с.

13. Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм. — М.: Оникс 21 в. Мир и образование, 2005. — 463 с.

14. Калашников С. Г. Электричество. — М.: Физматлит, 2003. — 624 с.