Hydrogen degradation of steels for ship hulls

• Autorzy: Zieliński A. , Domżalicki P. , Birn J. , Poniewierska C.

Warianty tytułu

PL

Wodorowa degradacja stali kadłubowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents results of research on susceptibility of non-alloy steels and low alloy steels of high and extra high strength to stress corrosion cracking occurring in the presence of hydrogen. By the boundary elements method it has been shown that under conditions of cathodic protection a potential on the boundary of an undamaged protective screen can be by 450 m V lower than the protective potential and by 700 m V lower than the corrosion potential. It has been found, that all of the tested steels show under the conditions of cathodic polarisation the loss in fracture energy to about 40%. In spite of differences in composition, microstructure, mechanical properties, absorption and diffusion of hydrogen as well as corrosion rate, susceptibility of the tested steels to hydrogen embrittlement is similar. The obtained results evidence a potential possibility of deterioration of mechanical properties of low-alloy steels under conditions of long-lasting service without an adequate protection and under conditions of over-protection or action of other factors causing a penetration of hydrogen.

PL

Przedstawiono wyniki badań podatności wybranych stali, stosowanych lub przewidywanych do stosowania w konstrukcjach morskich, na naprężeniowe pękanie korozyjne przebiegające w obecności wodoru. Badaniom poddane zostały trzy stale: stal niestopowa o zwykłej wytrzymałości, normalizowana, kategorii A (dawna stal St41), stal niskostopowa 0 podwyższonej wytrzymałości, normalizowana, kategorii AH36 (stal15G2ANb) oraz sta1 niskostopowa 0 wysokiej wytrzymałości, hartowana i odpuszczana, kategorii E690 (17HMBV A). Wykazano metodą elementów skończonych, że w warunkach ochrony katodowej potencjał na granicy nieuszkodzonego ekranu ochronnego może być nawet do 450mV niższy od potencjału ochronnego oraz do 700mV niższy od potencjału korozyjnego. Stwierdzono w wyniku przeprowadzonych eksperymentów, ze wszystkie z badanych stali wykazują w warunkach ich rozciągania ze stałą niską szybkością 10-6 s-1 spadek energii odkształcenia sięgający do 40% przy najniższych wartościach potencjału elektrochemicznego. Pękanie zachodziło w sposób plastyczny w stalach nienawodorowanych i mieszany, krucho- plastyczny w stalach po nawodorowaniu. Obserwacje mikroskopowe wykazały obecność dość licznych rozwarstwień, głównie w pobliżu wydzieleń siarczku manganu i tlenków, dla wszystkich materiałów, szczególnie dla stali kategorii A i A36. Stwierdzono najwyższe wartości współczynnika dyfuzji wodoru, stężenia wodoru dyfuzyjnego i stężenia wodoru całkowitego dla stali kategorii A, najniższe zaś dla stali kategorii E690. Szybkość korozji, mierzona w trakcie 7-dniowej ekspozycji była podobna dla wszystkich stali i wynosiła ok. 20 g/m2d. Niezależnie od różnicy składu chemicznego, mikrostruktury, właściwości mechanicznych, absorpcji i dyfuzji wodoru oraz szybkości korozji, podatność na kruchość wodorową badanych stali można określić jako zbliżoną do siebie, co pozwoliło postawić hipotezę, iż obecność siarczków jest podstawowym czynnikiem wywołującym podatność do kruchości wodorowej u stali o stosunkowo niskich, poza stalą kategorii E690, wartościach wytrzymałości na rozciąganie. Otrzymane wyniki wykazują potencjalną możliwość degradacji właściwości mechanicznych, szczegó1nie zaś kruchości pod wpływem wodoru, w warunkach długotrwałej ochrony katodowej bez dostatecznych zabezpieczeń lub w warunkach przechronienia konstrukcji, bądź też innych czynników, jak bakterie, które mogą wywoływać powstawanie i wnikanie wodoru.

• Wydawca: Polish Academy of Sciences - Branch in Gdańsk Marine Technology Committee of the Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Marine Technology Transactions. Technika Morska
• Rocznik: 1998
• Tom: Vol. 9
• Strony: 219--230
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zieliński A.

autor

Domżalicki P.

autor

Birn J.

autor

Poniewierska C.

• Technical University of Gdańsk, Department off Materials Science and Engineering 80-952 Gdańsk, ul. Narutowicza 11/12

Bibliografia

• 1. Cudny K., Puchaczewski N., Stopy metali na kadłuby okrętowe i konstrukcje oceaniczne, Politechnika Gdańska, Gdańsk 1995.
• 2. Walsh M., Ford T. E.., Mitchell R., Influence of hydrogen-producing bacteria on hydrogen uptake by steel, Corrosion, Vol. 45, 705-709.
• 3. Robinson M. J. Kilgallon P. J., Hydrogen embrittlement of cathodically protected high-strength, low-alloy steels exposed to sulfate reducing bacteria, Corrosion, Vol. 50, 1994, 626-635.
• 4. ASTM G. 129-95: Slow strain rate testing to evaluate the susceptibility of metallic materials to environmentally assisted cracking, 1995.
• 5. Śmiałowski M., Wodór w stali, PWN, Warszawa 1961.
• 6. Łunarska, E., [in:] Hydrogen Degradation of Ferrous Alloys, Noyes Publ., Park Ridge USA 1985., 712.
• 7. McIntyre P., [in;] Hydrogen Degradation of Ferrous Alloys, Noyes Publ., Park Ridge USA 1985., 763.
• 8. Bernstein J. M., Pressouyre G. M., [in;] Hydrogen Degradation of Ferrous Alloys, Noyes Publ., Park Ridge, USA 1985. 641.