О взаимодействии водорода с дефектами кристаллической решетки в металлах и сплавах

The results of the study of thermal oxidative stability, of synthetic oils, including determination of the optical properties, volatility index and thermal-oxidative resistance are presented. Temperature of beginning of oxidation processes, volatility and change exponent is thermo-oxidative stability, as well as the critical temperature of these processes are determined. Et was suggested to classify oil on the base of these data.

Key words: optical density, volatility, an indicator of thermal oxidative stability, the temperature of the onset of oxidation and evaporation, critical and maximum allowable working temperatures abilities.

Balyasnikov Valery Aleksandrovich, applicant, kanzas29@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Kovalsky Boleslav Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, Labsm@,mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Yermilov Evgeny Aleksandrovich, applicant, evermilovamail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Batov Nikolay Sergeyevich, applicant, ns. batov@gmail. com, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Bezborodov Yury Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, Labsm@,mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas

УДК 539.4

О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ВОДОРОДА С ДЕФЕКТАМИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ В МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ

Н.Н. Сергеев, С.Н. Кутепов

Исследовано взаимодействие водорода с дефектами кристаллической решетки. Приведена классификация водородных ловушек с точки зрения их энергетических уровней. Показано влияние водородных ловушек на коэффициент диффузии водорода в стали.

Ключевые слова: водородные ловушки, диффузия водорода, энергия связи.

Для получения однородного раствора водорода внутри металлической решетки в идеальном монокристалле необходимы предварительные условия, так как концентрации водорода ниже предела растворимости. Однако все реальные твердые тела не являются совершенными кристаллами, потому что они содержат дефекты, которые могут играть решающую роль в поглощении и транспортировке водорода в металлических материалах и их последующем охрупчивании. Следовательно, распределение водорода внутри решетки металла зависит от взаимодействия отдельных

131

адсорбированных атомов водорода с дефектами и неоднородностями в кристаллической решетке, такими, как дислокации, вакансии, примеси, границы зерен, частицы второй фазы и пустоты [1 - 3]. Такие дефекты и неоднородности называют водородными ловушками [4].

Ловушковая теория была предложена Макнаббом и Фостером в начале 1960-х годов [5] и была представлена в качестве математической модели. Эта конкретная идея ловушек возникла из наблюдения, что диффузия водорода в металлах не соответствует закону диффузии Фика (для диффузии при более низких температурах, чем 400 °С). Согласно их теории захват водорода происходит, когда свободная энергия водорода в определенном месте решетки меньше его энергии в междоузлии решетки. Следовательно, время пребывания водорода внутри этого конкретного места больше, чем среднее время пребывания водорода в нормальном междоузлии решетки. Этот эффект называется «энергия связи» ловушки [6].

В настоящее время принято различать следующие типы водородных ловушек: привлекательные (обратимые), физические (необратимые) и смешанные ловушки [7].

Привлекательная ловушка (рис. 1, а) представляет собой область решетки Д, где атомы водорода подвергаются действию сил притяжения, таких как электрическое поле, поле напряжений, градиент температуры или взаимодействию с растворенными атомами, которые находятся слева от железа в периодической таблице. Поля напряжений, как правило, сосредоточены в непосредственной близости от таких дефектов, как дислокации, границы зерен и фаз, вершин трещин и микротрещин [7].

а

Ет

б

в

Рис. 1. Типы водородных ловушек с точки зрения энергетических барьеров: а - обратимые; б - необратимые; в - смешанные [7]

132

Физическая ловушка (рис. 1, б) является объектом в решетке, в которой диффундирующий атом водорода будет захвачен случайным образом, а не будет привлечен. Этот тип ловушек существует из-за искажения идеальной кристаллической решетки, таких как большеугловые границы зерен и фаз, точечных и объемных дефектов. Для водорода является энергетически более выгодным остаться в этом типе ловушки, чем в междоузлии решетки.

Смешанная ловушка (рис. 1, в) является наиболее распространенным типом водородных ловушек, так как в большинстве случаев присутствуют обе указанные характеристики. Примером смешанной ловушки является краевая дислокация, носящая привлекательный характер из-за поля напряжений, а физический характер обусловлен областью ядра дислокации, где решетка искажена и свободные химические соединения доступны.

Рис. 2 наглядно показывает существование обратимых и необратимых ловушек с точки зрения их энергетических уровней. Атомы водорода располагаются при уровнях энергии либо в междоузлиях Sn, либо в местах скопления ST. Скорость выделения водорода из мест скопления является функцией энергии активации ловушки EaT, в то время как Ead и Es уровни энергии активации диффузии водорода и энергия точки преодоления энергетического барьера. Глубина потенциальной ямы в местах скопления представлена энергией EB (энергия связи), величина которой определяет характер расположения ловушки. Если EaT>>Eb, то ловушка характеризуется как необратимая.

/ \ f V/ \/ \ /у \ / ^ \\ / ЕЛ / / \ / \ EaD \ / \j

\ \ 1 ' Ear \ / / \/ \ \ Sn Ев /

ST

Рис. 2. Уровень энергии водорода вокруг мест скопления ловушек: Еаа - энергия активации диффузии водорода в нормальной решетке; Е8 - энергия точки преодоления энергетического барьера; Ев - энергия связи ловушки; ЕаТ - энергия активации ловушки; 8Т - места скопления ловушек; 8п - нормальный узел решетки [8]

133

Обратимые ловушки могут выступать в роли скоплений и источников водорода, так как они могут поглощать и отдавать водород достаточно легко. При повышенных температурах данный тип ловушек будет обладать свойствами, присущими водороду, находящемуся в кристаллической решетке в свободном состоянии. С другой стороны, физические ловушки могут действовать только в качестве поглотителя водорода, при условии, что рабочая температура недостаточно высока для выхода водорода из мест скоплений такого рода [9]. Следовательно, обратимость ловушки определяется ее энергией связи. Ловушки, обладающие энергией связи выше, чем 60 кДж/моль определяются как необратимые ловушки, в то время как ловушки с энергией ниже, чем 60 кДж/моль, определяются как обратимые ловушки.

Данные работ [10, 14] показывают, что восприимчивость материала к водородному растрескиванию (ВР) непосредственно связана с характерной плотностью ловушек. Как правило, главная роль ловушек в процессе охрупчивания сводится к их способности стимулировать или подавлять образование мест скопления водорода путем воздействия на подвижные характеристики водорода. Ловушки, как обратимые, так и необратимые в целом уменьшают коэффициент диффузии водорода в материале и, следовательно, подавляют образование мест скопления водорода. Тем не менее, необратимые ловушки с их большой вместимостью способствуют сосредоточенной концентрации водорода и, так как поля напряжений также имеют тенденцию концентрироваться в окрестности дефектов, их присутствие может повысить восприимчивость материала к ВР [15].

Ловушковая теория ВР описывает различные ситуации, в которых влияние трех основных факторов играет решающую роль: средства, с помощью которых водород проникает в образец и диффузию внутри него (то есть дислокации, внутренняя диффузия), расположение водорода перед испытанием (т.е. внутренний водород против внешнего водорода), а также характер мест скоплений ловушек в материале (обратимые или необратимые, насыщающиеся или ненасыщающиеся). Степень и тип хрупкости будут определяться в соответствии с комбинацией этих трех параметров [16].

Как правило, материал более подвержен ВР, когда обратимые ловушки действуют в качестве источников водорода, а водород транспортируется дислокациями. Причина заключается в том, что источники водорода насыщают дислокации при движении и дислокации достигают дефекта (то есть вершины трещины) с большим количеством водорода. Следовательно, большее количество водорода проникнет в дефект [10 - 13].

Когда водород является внешним и диффундирует междоузельны-ми скачками в решетке, обратимые ловушки выступают в качестве источников, хотя и с большим трудом, доставляют водород, чем в случае транспортировки дислокацией.

Прессшур и Бернштейн [14, 15], основываясь на работе с системой Бе - Л - С, предложили модель, которая предполагает, что ВР будет происходить в местах скопления ловушек, где образуется достаточное количество водорода. Растрескивание будет происходить в тех областях, где скорее достигается критическая концентрация. Другими словами, охрупчива-ние будет происходить, когда количество захваченного водорода при заданных микроструктурных дефектах превысит критическую величину для материала. Экспериментальные результаты показали постоянное соотношение между характером ловушек: либо они уменьшают время достижения критической концентрации, либо они распределяют водород в материале таким образом, что критическая концентрация не может быть достигнута.

Тивари и др. [17] согласились с концепцией критической концентрации, но при изучении внутреннего водородного охрупчивания для мягких и мартенситно-стареющих сталей, они высказали мнение о том, что помимо критической концентрации водорода в местах скопления ловушек должна быть достигнута некоторая критическая концентрация напряжений, для того, чтобы зародышевые пустоты могли способствовать пластическому разрушению.

Измерения растворимости водорода при высоких давлениях и несоответствие между диффузией при теоретических и экспериментальных исследованиях при низких температурах привело к более подробному рассмотрению влияния ловушек на коэффициент диффузии водорода. Авторы работ [5, 9, 18] исследовали ловушки с теоретической точки зрения и рассматривали влияние различных типов ловушек в различных узлах решетки на коэффициент диффузии водорода в стали.

Макнабб и Фостер [5] подтвердили, что коэффициент диффузии В является не только функцией температуры, но также зависит от некоторых других неучтенных переменных, связанных с упрочнением, которое испытывает материал. Таким образом, они сомневались в справедливости законов Фика и описании решений уравнения диффузии для простых геометрических форм с учетом ловушкового эффекта. Значение явных констант диффузии для толстых образцов дано в уравнении

В _ °1ач ,

1 +-

Р

где Б^х - коэффициент диффузии ловушек в свободной решетке, N - число участков ловушек на единицу объема материала, р - параметр скорости высвобождения, который зависит от температуры и природы ловушки, но не зависит от локальной концентрации ловушек и диффундирующего водорода, и к - параметр ловушки.

Ориани [9] ввел предельное решение модели Макнабба и Фостера для случая быстрого локального равновесия между захваченными и мобильными группами атомов водорода (или ловушками и нормальными участками диффузии). Он пришел к выводу, что интерфейсы как ловушки являются более важными для захвата водорода в неупрочненных сталях, хотя и дислокации обеспечивают скопление ловушек. И, наконец, выражение Ориани для явного коэффициента диффузии водорода представлено в виде уравнения

Варр _ сь + с/

где С - концентрация водорода в решетке, Ст - концентрация водорода в местах расположения ловушек, 0Т - доля занятых ловушек.

Койева [18] оспаривал предположение Ориани о том, что основой для локального равновесия между подвижными и захваченными скоплениями водорода является постоянство энергии активации диффузии вплоть до мест скопления ловушек. Он утверждал, что, так как диффузия контролирует скорость приближения к равновесию, то, очевидно, коэффициент диффузии не может быть получен из предполагаемого равновесного состояния. Поэтому Койева получил выражение для коэффициента диффузии на основе модели, которая учитывает изменение энергии активации диффузии вблизи ловушек, ДЕ. Если Е = 0, то его выражение совпадает с выражением Ориани. Наконец, Койева исследовал различия в ловушках и параметры выхода из мест скоплений для четырехгранной или восьмигранной ОЦК-решетки.

Луппо и Овьеро-Гарсия пришли к выводу, что существует прямая связь между восприимчивостью к водородной хрупкости и количеством десорбированного водорода, предполагая, что диффундирующий водород приводит к хрупкости, но не так сильно, как в ловушке [19]. Другими словами, обратимые водородные ловушки являются более опасными, чем те, которые являются необратимыми. Более того, когда водород накапливается в обратимой ловушке, он способен мигрировать к соседнему зарождающемуся скоплению в количествах, достаточных для развития трещины и дальнейшего охрупчивания. Одним из наиболее существенных выводов для влияния ловушек на явление охрупчивания является то, что не все ловушки являются потенциальными местами для зарождения трещины. Некоторые свойства ловушек могут быть использованы при контроле охруп-чивания материала. К таким свойствам относятся [20]:

1) высокие концентрации водорода в ловушках, которые могут спровоцировать зарождение трещин;

2) достаточная многочисленность ловушек, для того, чтобы они захватывали водород, который мог бы концентрироваться в более опасных зонах;

3) необратимость ловушек, которая не должна выпускать водород, тем самым, уменьшая скорость растрескивания;

4) достаточно равномерная распределенность ловушек в металлической матрице.

На основе вышеуказанных свойств можно сделать вывод о том, что наличие в металлах высокоэнергетических водородных ловушек приводит к снижению диффузионной подвижности водорода, который тем самым исключается из процесса охрупчивания. Дальнейшее развитие теории водородных ловушек является перспективным направлением для создания новых материалов и их использования в реальных условиях при комплексном воздействии термомеханических и коррозионных факторов и позволит диагностировать изменение физико-механических свойств различных материалов при работе в агрессивных средах [21 - 23] и использовать результаты при создании ресурсосберегающих технологий [24 - 43].

Работа выполнена по проекту №11.6682.2017/БЧ.

Список литературы

1. Dayal R.K. Parvathavarthini N. Hydrogen embrittlement in power plant steels // Sadhana. 2003. V. 28. P. 431-451.

2. Развитие повреждаемости и обезуглероживание высокопрочных низколегированных сталей в условиях водородного охрупчивания / Н.Н. Сергеев, А.Н. Чуканов, В.П. Баранов, А.А. Яковенко // МиТОМ. 2015. № 2. С. 4-9.

3. Накопление и транспорт водорода в ферритно-мартенситной стали РУСФЕР-ЭК-181 / Е.А. Денисов, Т.Н. Компаниец, М.А. Мурзинова, А.А. Юхимчук (мл.) // ЖТФ. 2013. Т. 83. № 6. С. 38-44.

4. Bernstein I.M. Pressouyre G.M. The role of traps in the microstructural control of hydrogen embrittlement of steels. // Hydrogen degradation of ferrous alloys; Editors R.A. Oriani, J.P. Hirth and M. Smialowski. Noyes Publications. New Jersey. 1985. P. 641-685.

5. McNabb A., Foster P. K. A new analysis of the diffusion of hydrogen in iron and ferritic steels // Trans. Met. Soc. AIME. 1963. V. 227. № 3. P. 618 -627.

6. Lee H.G., Lee J.Y. Hydrogen trapping by TiC particles in iron // Acta Metall. 1984. Vol. 32. P. 131-136.

7. Pressouyre G.M. A classification of hydrogen traps in steel // Metall. Mater. Trans. A. 1979. V. 10A. P.1571-1573.

8. Lee S.M., Lee J.Y. The trapping and transport phenomena of hydrogen in nickel // Metall. Mater. Trans. A. 1986. V. 17A. P. 1571-1580.

9. Oriani R.A. The diffusion and trapping of hydrogen in steel // Acta Metall. 1970. V. 18. P. 147-157.

10. Pressouyre G.M. Trap theory of hydrogen embrittlement // Acta Metall. 1980. V. 28. P. 895-911.

11. Власов Н.М., Зазноба В.А. Влияние атомов водорода на подвижность краевых дислокаций // ФТТ. 1999. Т. 41. № 3. С. 451-453.

137

12. Кутепов С. Н. Водородное усиление локализации пластичности в металлах и сплавах // Физико-химия и технология неорганических материалов: сб. мат. XIII Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов. (18-21.10.2016, Москва). М.: ИМЕТ РАН, 2016. С. 40-41.

13. Нагорных И.Л., Бурнышев И.Н. Молекулярно-динамическое моделирование поведения краевой дислокации с водородной атмосферой Коттрелла в альфа-железе // Химическая физика и мезоскопия. 2015. Т. 17. № 1. С. 111-116.

14. Pressouyre G.M., Bernstein I.M. An example of the effect of hydrogen trapping on hydrogen embrittlement // Metall. Mater. Trans. A. 1981. V. 12A. P. 835-844.

15. Pressouyre G.M., Bernstein I.M. A quantitative analysis of hydrogen trapping // Metall. Mater. Trans. A. 1978. V. 9A. P. 1571-1580.

16. Krom A., Bakker A. Hydrogen trapping models in steel // Metall. Mater. Trans. B. 2000. V. 31B. P. 1475-1482.

17. A study of internal hydrogen embrittlement of steels / G.P. Tiwari, A. Bose, J.K. Chakravartty, S.L. Wadekar, M.K. Totlani, R.N. Arya, R.K. Fotedar // Mater. Sci. Eng., A. 2000. A286. P. 269-281.

18. Koiwa M. Trapping effect in diffusion of interstitial impurity atoms in BCC lattices // Acta Metall. 1974. V. 22. P. 1259-1268.

19. Luppo M.I., Ovejero - Garcia J. The influence of microstructure on the trapping and diffusion of hydrogen in a low carbon steel // Corrosion Science. 1991. V. 32. № 10. P. 1132-1136.

20. Robinson M.J., Kilgallon P.J. A review of the effects of microstructure on the hydrogen embrittlement of high strength offshore steels // Final Report. Agreement No. MaTSU/8932/3706. 1999. 83 p.

21. Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах. М.: Металлургия, 1972. 400 с.

22. Макаров Э.С. Теория пластичности дилатирующих сред: монография / Э.С. Макаров, А.Е. Гвоздев, Г.М. Журавлев; под. ред. А.Е. Гвоздева. 2-е изд. перераб. и доп. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. 337 с.

23. Сопряженные поля в упругих, пластических, сыпучих средах и металлических труднодеформируемых системах: монография / Э. С. Макаров, В.Э. Ульченкова, А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев; под ред. А.Е. Гвоздева. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 526 с.

24. Features of softening processes of aluminum, copper, and their alloys under hot deformation // A.E. Gvozdev, D.N. Bogolyubova, N.N. Sergeev, A.G. Kolmakov, D.A. Provotorov, I.V. Tikhonova // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. T. 6. № 1. P. 32-40.

25. Role of nucleation in the of first-order phase transformations / A.E. Gvozdev, N.N. Sergeyev, I.V. Minayev, A.G. Kolmakov, I.V. Tikhonova // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. T. 6. № 4. P. 283-288.

26. Grain size effect of austenite on the kinetics of pearlite transformation in low-and medium-carbon low-alloy steels / A.E. Gvozdev, I.V. Minaev, N.N. Sergeev, A.G. Kolmakov, D.A. Provotorov, I.V. Tikhonova // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. T. 6. № 1. P. 41-44.

27. Multiparametric optimization of laser cutting of steel sheets / A.E. Gvozdev, I.V. Golyshev, I.V. Minayev, A.N. Sergeyev, N.N. Sergeyev, I.V. Tikhonova, D.M. Khonelidze, A.G. Kolmakov // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. T. 6. № 4. P. 305-310.

28. Synthesis and tribotechnical properties of composite coatings with PM-DADPE polyimide matrix and fillers on tungsten dechalcogenide nanopar-ticles upon dry sliding friction / A.D. Breki, E.S. Vasilyeva, O.V. Tolochko, A.L. Didenko, V.V. Kudryavtsev, A.G. Kolmakov, N.N. Sergeyev, A.E. Gvozdev, N.E. Starikov, D.A. Provotorov, Y.A. Fadin // Inorganic Materials: Applied Research. 2016. T. 7. № 4. P. 542-546.

29. Механические свойства конструкционных и инструментальных сталей в состоянии предпревращения при термомеханическом воздействии / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, О.В. Кузовлева, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова // Деформация и разрушение материалов. 2013. № 11. С. 39-42.

30. Влияние разнозернистости аустенита на кинетику перлитного превращения в мало- и среднеуглеродистых низколегированных сталях / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, Д. А. Провоторов, И.В. Минаев, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова // Материаловедение. 2014. № 7. С. 23-26.

31. Условия проявления нестабильности цементита при термоцик-лировании углеродистых сталей / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, А.В. Маляров, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова, М.Е. Пруцков // Материаловедение. 2014. № 10. С. 31-36.

32. Многопараметрическая оптимизация параметров лазерной резки стальных листов / А.Е. Гвоздев, И.В. Голышев, И.В. Минаев, А.Н. Сергеев, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова, Д.М. Хонелидзе, А.Г. Колмаков // Материаловедение. 2015. № 2. С. 31-36.

33. Зависимость показателей сверхпластичности труднодеформи-руемых сталей Р6М5 и 10Р6М5-МП от схемы напряженного состояния / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, Д.А. Провоторов, Н.Н. Сергеев, Д.Н. Боголюбова // Деформация и разрушение материалов. 2015. № 11. С. 42-46.

34. Гвоздев А.Е., Журавлев Г.М., Колмаков А.Г. Формирование механических свойств углеродистых сталей в процессах вытяжки с утонением // Технология металлов. 2015. № 11. С. 17-31.

35. О фрикционном взаимодействии металлических материалов с учетом явления сверхпластичности / А.Д. Бреки, А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов, Н.Н. Сергеев, Д.М. Хонелидзе // Материаловедение. 2016. № 8. С. 21-25.

36. Композиционные покрытия на основе полиимида А-ООО и на-ночастиц с повышенными триботехническими характеристиками в условиях сухого трения скольжения / А. Д. Бреки, А. Л. Диденко, В.В. Кудрявцев, Е.С. Васильева, О.В. Толочко, А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, Д.А. Провоторов, Н.Е. Стариков, Ю.А. Фадин, А.Г. Колмаков // Материаловедение. 2016. № 5. С. 41-44.

37. Влияние элементов графитизаторов на распад цементита при термоциклической обработке вблизи А0 углеродистых сталей / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, А.В. Маляров, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова // Материаловедение. 2013. № 11. С. 43-45.

38. Гетерогенное зарождение графита в углеродистых сталях при распаде цементита в процессе ТЦО вблизи точки А0 / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, А.В. Маляров, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова // Материаловедение. 2013. № 10. С. 48-52.

39. Особенности протекания процессов разупрочнения при горячей деформации алюминия, меди и их сплавов / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, Д.Н. Боголюбова, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова, Д.А. Провоторов // Материаловедение. 2014. № 76. С. 48-55.

40. Роль процесса зародышеобразования в развитии некоторых фазовых переходов второго рода / А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, И.В. Минаев, И.В. Тихонова, А.Г. Колмаков // Материаловедение. 2015. № 1. С. 15-21.

41. Расчет деформационной повреждаемости в процессах обратного выдавливания металлических изделий / А.Е. Гвоздев, Г.М. Журавлев, А.Г. Колмаков, Д.А. Провоторов, Н.Н. Сергеев // Технология металлов. 2016. № 1. С. 23-32.

42. Распределение температур и структура в зоне термического влияния для стальных листов после лазерной резки / А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, И.В. Минаев, А.Г. Колмаков, И.В. Тихонова, А.Н. Сергеев, Д.А. Провоторов, Д.М. Хонелидзе, Д.В. Малий, И.В. Голышев // Материаловедение. 2016. № 9. С. 3-7.

43. Синтез и триботехнические свойства композиционного покрытия с матрицей из полиимида (Р-ООО)ФТ и наполнителем из наночастиц дисульфида вольфрама при сухом трении скольжения / А.Д. Бреки, А.Л. Диденко, В.В. Кудрявцев, Е.С. Васильева, О.В. Толочко, А.Г. Колмаков, А.Е. Гвоздев, Д.А. Провоторов, Н.Е. Стариков, Ю.А. Фадин // Материаловедение. 2016. № 4. С. 44-48.

44. Технология конструкционных и эксплуатационных материалов: учебник / А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков, В.И. Золотухин, Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев, А.Д. Бреки; под. ред. проф. А.Е. Гвоздева. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 351 с.

Сергеев Николай Николаевич, д-р техн. наук, проф., technology@,tspu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,

Кутепов Сергей Николаевич, канд. пед. наук., ассистент, kute-pov.sergei@mail.т, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого

ON THE INTERACTION OF HYDROGEN WITH LATTICE DEFECTS IN METALS AND

ALLOYS

N.N. Sergeev, S.N. Kutepov

The hydrogen interaction with the crystal lattice defects. Shows the classification hydrogen traps in terms of their energy levels and the effect of hydrogen trapping on the hydrogen diffusion coefficient in steel are studied.

Key words: hydrogen traps, hydrogen diffusion, binding energy.

Sergeev Nikolay Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, technolo-gy@tspu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,

Kutepov Sergey Nikolaevich, candidate of pedagogical sciences, kutepov. sergei@mail. ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University

УДК 621.643.03; 665.61

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ ТРУБОПРОВОДОВ

О.Н. Петров, А.Н. Сокольников, В.Г. Шрам, В. А. Балясников, Д. В. Агровиченко

Представлена конструкция сброса избыточного давления перед запорной арматурой магистрального нефтепровода, возникающего при ее закрытии, в резервуар для собственных нужд на нефтеперекачивающей станции. Приведена последовательность монтажа предложенной конструкции на примере предохранительного клапана СППК5. Рассмотрены вопросы появления гидравлического удара, явления кавитации. Подробно описаны процессы, происходящие в трубопроводе при срабатывании запорной арматуры.

Ключевые слова: магистральный трубопровод, запорная арматура, задвижка, предохранительный клапан, резервуар сброса.

Магистральные нефтепроводы предназначены для транспортировки товарной нефти и нефтепродуктов (в том числе стабильного конденсата и бензина) из районов их добычи (от промыслов) производства или хранения до мест потребления (нефтебаз, перевалочных баз, пунктов налива в цистерны, нефтеналивных терминалов, отдельных промышленных предприятий и НПЗ). По характеристикам трубопровод должен обладать высокой прочностью, необходимы антикоррозионное и диэлектрическое покрытие, а также полная герметичность всех стыков нефтепровода.

141