В Перми изучили влияние водородной коррозии на жаропрочные сплавы
Разработка передовых газотурбинных устройств в России предполагает внедрение водородных технологий и использование обогащенного водородом газотурбинного топлива. Этот газ содержит почти в три раза больше энергии, чем ископаемое топливо, поэтому для выполнения какой-либо работы его требуется гораздо меньше. Однако при взаимодействии многих материалов с водородом происходит процесс разрушения — водородная коррозия, которая приводит к снижению механических свойств металла — прочности и пластичности. Ученые Пермского Политеха сообщают, что материалы на основе никеля имеют достаточно высокую стойкость к водороду, как при обычных, так и при повышенных температурах. Политехники изучили, как ведет себя монокристаллические никелевые сплавы под воздействием водородсодержащей атмосферы и высокой температуры. Исследование будет полезно при разработке газотурбинных установок, которые используют в качестве источника энергии во многих областях промышленности, например, в нефтегазовой, автомобильной, авиационной и энергетической.
Статья с результатами опубликована в журнале EDP Sciences. Водородная коррозия заключается в реакции между водородом и углеродом стали, в результате которой могут появляться трещины и вздутия. Больше всего такому процессу подвержены сталь, медь и серебро. Возникновение коррозии сплавов зависит от многих факторов – температура, давление, микроструктура, химический состав, наличие напряжений в сплавах. Поэтому важно учитывать данные показатели при различных испытаниях сплава, чтобы в дальнейшем предотвратить процесс разрушения изделия.
Аустенитные хромо-никелевые стали более устойчивы к разрушению и не подвергаются водородной коррозии даже при высокой температуре и давлении водорода. Это обуславливает их выбор как отличное покрытие для газотурбинных установок. Однако поведение таких сталей в водородсодержащей среде до конца не изучено.
Ученые Пермского Политеха в ходе работы исследовали четыре образца никелевого сплава, которые подвергали различным процессам гидрирования (насыщения водородом). Перед тем, как образец сплава испытали водородом, политехники изучили его в чистом виде. Далее тестировали образцы при 850 градусах Цельсия в среде чистого аргонного газа, в среде с 35 процентами содержания аргона и 65 процентами водорода и наконец, в среде со 100 процентами водорода.
«Процесс гидрирования образцов монокристаллического сплава осуществляли следующим образом. Образцы жаропрочных сплавов загружали в трубчатую печь, затем проводили продувку инертным газом или водородом в течение 15 минут для полного удаления воздуха из зоны реакции. При заданном расходе водорода или водородсодержащего газа осуществляли нагрев до требуемой температуры и выдержку в течение заданного времени. После этого нагрев выключали и охлаждали образцы сплавов до температуры атмосферы», – объясняет профессор кафедры химических технологий, доктор технических наук ПНИПУ Владимир Пойлов.
В ходе испытаний ученые выяснили, что водородсодержащие газы при высоких температурах приводят к образованию отложений различной структуры и состава на поверхности сплава. При низком содержании кислорода образуется плотный микроструктурный оксидный слой, богатый кобальтом и никелем. В атмосфере, содержащей 65 процентов водорода, на поверхности формируется слой с высоким содержанием алюминия в составе. При стопроцентной атмосфере водорода на поверхности сплава образовываются наросты.
Чтобы эффективно определить, какое количество водорода содержится в образцах, ученые провели их термический анализ. Так как при достижении температуры плавления происходит удаление водорода из сплава, то по измененной массе можно определить, сколько водорода принимает никелевый сплав при гидрировании. Для этого образцы до и после испытаний нагревали до температуры 1600 градусов со скоростью нагрева 20 градусов в минуту. Было выяснено, что количество поглощенного водорода составляет от 0,08 до 0,14 процентов, что является допустимым количеством газа в сплаве. Большее насыщение водородом может разрушительно влиять на материал.
Данные, полученные в ходе исследования, подтверждают оптимальность использования никелевых сплавов в водородосодержащей среде. Их применение в качестве основного материала или покрытия для газотурбинных установок перспективно и эффективно. Работа ученых Пермского Политеха значительно повлияет на качество разработки новых композиций сплавов, устойчивых к водородной коррозии. Это позволит улучшить технические и экономические характеристики эксплуатации газотурбинных установок.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно