Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Влияние термической обработки и водорода на химический состав жаропрочного никелевого сплава

Дарья Дмитриевна Фомина, Владимир Зотович Пойлов, Александр Леонидович Казанцев, Павел Валерьевич Сковородников, Максим Сергеевич Черников

Аннотация


Исследовано влияние водородного воздействия на жаропрочный никелевый сплав, применяемый для изготовления компонентов газотурбинного двигателя. Проведен анализ газовой коррозии никелевого сплава ВВ751П в трубчатой печи при 600, 800, 1000, 1200 °C с выдержкой 4 ч в вакууме и потоке водорода. Установлено существенное влияние следов кислорода на содержание О, Al, Cr, Co, Ni, Nb, Ti, W, Mo в поверхностном слое сплава. Термодинамическими расчетами показано, что компоненты сплава можно расположить по уменьшению способности к окислению в следующем порядке: Nb, Al, Cr, Ti, W, Mo, Co, Ni. С повышением температуры печи (как в вакууме, так и в среде водорода) аномально повышается содержание О, Al, Cr, Nb, Ti в поверхностном слое сплава и снижается концентрация Co, Ni, W, Mo. Рассмотрены причины такого явления. В среде водорода, содержащего микропримеси кислорода, в поверхностном слое жаропрочного никелевого сплава наблюдается снижение окисления его компонентов за счет восстановления водородом оксидов Cr, Mo, Ni, W с образованием микрочастиц шарообразной формы.


Ключевые слова


жаропрочный никелевый сплав; водород; воздействие на химические компоненты сплава; газовая коррозия; водородная коррозия

Полный текст:

PDF

Литература


Pokhmurskii V., Khoma M., Vynar V. et al. The influence of hydrogen desorption on micromechanical properties and tribological behavior of iron and carbon steels // Procedia Structural Integrity. 2018. V. 13. P. 2190 – 2195. DOI: 10.1016/j.prostr.2018.12.142

Nykyforchyn H. M., Zvirko O. I., Tsyrulnyk O. T. Hydrogen assisted macrodelamination in gas lateral pipe // Procedia Structural Integrity. 2016. V. 2. P. 501 – 508. DOI: 10.1016/j.prostr. 2016.06.065

Qinglong Liu, Qingjun Zhou, Jeffrey Venezuela et al. Hydrogen influence on some advanced high-strength steels. // Corros. Sci. 2017. V. 125. P. 114 – 138. DOI: 10.1016/ j.corsci.2017.06.01

Hao Zhang, Yongjun Wang, Xiangxiang Chen et al. Corrosion behaviors of Al2O3 – 20TiO2 and Cr2O3 – 3TiO2 – 5SiO2 coatings in both artificial seawater and high-pressure hydrogen sulfide seawater // Ceram. Int. 2024. V. 50, Is. 18. P. 34346 – 34356. DOI: 10.1016/j.ceramint.2024.06.254

Ensorab B., Lucente A. M., Frederick M. J. et al. The role of hydrogen in zirconium alloy corrosion // J. Nucl. Mater. 2017. V. 496. P. 301 – 312. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2017.08.046

Wenyao Li, Ruohan Cao, Lining Xu, Lijie Qiao. The role of hydrogen in the corrosion and cracking of steels — a review // Corros. Commun. 2021. V. 4. P. 23 – 32. DOI 10.1016/ j.corcom.2021.10.005

Fanfan Cai, Yanliang Huang, Yong Xu et al. Study on hydrogen permeation and stress corrosion cracking behaviors of AISI 4135 high-strength steel with macrofouling adhesion in marine immersion zone // Electrochim. Acta. 2024. V. 484. Art. 144088. DOI: 10.1016/j.electacta.2024.144088

Greg Nelson, Reg Eadie, Weixing Chen. The role of hydrogen embrittlement in the near-neutral pH corrosion fatigue of pipeline steels // Corros. Sci. 2024. V. 233. Art. 112078. DOI: 10.1016/j.corsci.2024.112078

Yang Q., Qiao L. J., Chiovelli S., Luo J. L. Critical hydrogen charging conditions for martensite transformation and surface cracking in type 304 stainless steel // Scr. Mater. 1999. V. 40, Is. 11. P. 1209 – 1214. DOI: 10.1016/S1359-6462(99)00093-7

Ji Hun Jeong, Ho Seong Park, Young Kwang Park, Tong Seop Kim. Analysis of the influence of hydrogen co-firing on the operation and performance of the gas turbine and combined cycle // Case Stud. Therm. Eng. 2024. V. 54. Art. 104061. DOI: 10.1016/j.csite.2024.104061

Talal Yusaf, Mohamd Laimon, Waleed Alrefae et al. Hydrogen energy demand growth prediction and assessment (2021 – 2050) using a system thinking and system dynamics approach // APPL SCI (Switzerland). 2022. V. 12, Is. 2. Art. 781. DOI: 10.3390/app12020781

Tkachev V. I., Levina I. M., Ivas’kevych L. M. Distinctive features of hydrogen degradation of heat-resistant alloys based on nickel // Mater. Sci. 1997. V. 33. P. 524 – 531.

Balitskii A. I., Ivaskevich L. M. Assessment of hydrogen em¬brit¬tlement in high-alloy chromium-nickel steels and alloys in hydrogen at high pressures and temperatures // Strength Mater. 2019. V. 50. P. 880 – 887. DOI: 10.1007/ s11223-019-00035-2

Alexander I. Balitskii, Yuliia H. et al. Hydrogen and corrosion resistance of nickel superalloys for gas turbines, engines cooled blades // Energies. 2023. V. 16, Is. 3. Art. 1554. DOI: 10.3390/en16031154

Balitskii A. I., Kvasnitska Y. H., Ivaskevich L. M., Mialni¬tsa H. P. Hydrogen and corrosion resistance of Ni–Co superalloys for gas turbine engines blades // AMSE. 2018. V. 91, Is. 1. P. 5 – 14. DOI: 10.5604/01.3001.0012.1380




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2026.3.34-40

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2026