Mehaničko ponašanje austenitnog nerđajućeg čelika izloženog vodenom rastvoru H2SO4 pri ispitivanju zatezanjem

  • Amar Abboub Univerzitet „Mustafa Stamboli”, Fakultet nauke i tehnologije, Odsek za mašinstvo, Maskara, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0009-0004-0158-5837
  • Ahmed Aboura Univerzitet „Ahmed Zabana”, Fakultet nauke i tehnologije, Odsek za mašinstvo, Relizan, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0009-0005-3509-2026
  • Khaled Benmahdi Univerzitet „Mustafa Stamboli”, Fakultet nauke i tehnologije, Odsek za građevinarstvo, Laboratorija za proučavanje konstrukcija i mehanike materijala, Maskara, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0000-0002-8244-5817
  • Mohamed Sadoun Univerzitet „Mustafa Stamboli”, Fakultet nauke i tehnologije, Odsek za građevinarstvo, Laboratorija za proučavanje konstrukcija i mehanike materijala, Maskara, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0009-0008-2314-9402
  • Mokhtar Belkacem Univerzitet „Mustafa Stamboli”, Fakultet nauke i tehnologije, Odsek za mašinstvo, Maskara, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0009-0004-2533-9622
  • Djameleddine Semsoum Univerzitet „Mustafa Stamboli”, Fakultet nauke i tehnologije, Odsek za mašinstvo, Maskara, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0009-0009-8304-9072
DOI: https://doi.org/10.5937/vojtehg72-49964
Ključne reči: austenitni nerđajući čelik, termička obrada, prethodno opterećenje vodonikom, mehanička svojstva, vodonična krtost (NE), poprečni preseci na mestu loma

Sažetak


Uvod/cilj: Nerđajući čelici imaju odličnu otpornost na koroziju i odgovarajuća mehanička svojstva. Međutim, njihova upotreba u agresivnim hidrogenizovanim sredinama u industriji energetike dovodi do gubitka duktilnosti. U ovom radu proučava se efekat vodonika na mehaničko ponašanje austenitnog nerđajućeg čelika DINX15CrNiSi25.21/AISI310, opterećenog u vodenom rastvoru čiste sumporne kiseline (H2SO4)  pri 1N na sobnoj temperaturi tokom ispitivanja na zatezanje.

Metode: Eksperimentalne tehnike karakterizacije primenjene su na standardizovane zatezne epruvete dobijene mašinskom obradom i podvrgnute seriji termičkih obrada – od kaljenja na 1050°C tokom 35 minuta do otpuštanja na 680°C  tokom 30 minuta. To je praćeno nizom potapanja epruveta tokom ciklusa kriogenog kaljenja na -196°C  u trajanju od 60 minuta. Vodonik je opterećen elektrolitički u staklenoj posudi od pireksa za različita vremena opterećenja, od jednog sata do 15 sati, s korakom od 2 sata.

Rezultati: Rezultati su pokazali redukovana mehanička svojstva i plastičnost. Elektrohemijski metod je potvrdio osetljivost materijala na vodoničnu krtost, izračunavanjem kriterijuma krtosti EI (%). Ovaj metod ukazuje na brzi rast vrednosti zavisno od vremena opterećenja vodonikom, pri čemu je maksimalna vrednost 41,60%.

Zaključak: U radu se naglašava negativan uticaj vodonika na mehanička svojstva nerđajućeg čelika AISI310, pri čemu se ističe da je pri upotrebi čelika potrebno smanjiti njegovu izloženost vodoniku.

Biografije autora

Ahmed Aboura, Univerzitet „Ahmed Zabana”, Fakultet nauke i tehnologije, Odsek za mašinstvo, Relizan, Narodna Demokratska Republika Alžir

 

 

Khaled Benmahdi, Univerzitet „Mustafa Stamboli”, Fakultet nauke i tehnologije, Odsek za građevinarstvo, Laboratorija za proučavanje konstrukcija i mehanike materijala, Maskara, Narodna Demokratska Republika Alžir

 

 

Mohamed Sadoun, Univerzitet „Mustafa Stamboli”, Fakultet nauke i tehnologije, Odsek za građevinarstvo, Laboratorija za proučavanje konstrukcija i mehanike materijala, Maskara, Narodna Demokratska Republika Alžir

 

 

Mokhtar Belkacem, Univerzitet „Mustafa Stamboli”, Fakultet nauke i tehnologije, Odsek za mašinstvo, Maskara, Narodna Demokratska Republika Alžir

 

 

Reference

Bach, A.-C. 2018. Etude du piégeage de l’hydrogène dans un acier inoxydable austénitique dans le cadre de la corrosion sous contrainte assistée par l’irradiation. PhD thesis. Paris: Université PSL (Paris Sciences & Lettres) [online]. Available at: https://theses.fr/2018PSLEM044 [Accessed: 20 March 2024].

Barralis, J., Castex, L. & Maeder, G. 1999. Précontraintes et traitements superficiels. Techniques de L’Ingénieur - Traitements des métaux, art.ref:M1180v2, December 10. Available at: https://doi.org/10.51257/a-v2-m1180.

Brass, A.-M., Chêne, J. & Coudreuse, L. 2000. Fragilisation des aciers par l’hydrogène : étude et prévention. Techniques de L’Ingénieur - Corrosion Vieillissement, art.ref:M175v2, June 10. Available at: https://doi.org/10.51257/a-v2-m175.

Cauwels, M., Claeys, L., Depover, T. & Verbeken, K. 2020. The hydrogen embrittlement sensitivity of duplex stainless steel with different phase fractions evaluated by in-situ mechanical testing. Frattura ed Integrità Strutturale, 14(51), pp.449-458. Available at: https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.51.33.

Chauveau, E. & Aubry, D. 2008. Les aciers inoxydables austéno-ferritiques en fils et barres et leur utilisation dans l’industrie de l’eau. Techniques Sciences Méthodes, 6, pp.65-72. Available at: https://doi.org/10.1051/tsm/200806065.

Chêne, J. 2009. L’hydrogène dans les matériaux métalliques en relation avec les interactions plasticité-environnement. In: Viguier, B. (Ed.) PlastOx 2007 - Mécanismes et Mécanique des Interactions Plasticité - Environnement, Argelès-sur-Mer, France, pp.131-145, May 19-25. Available at: https://doi.org/10.1051/ptox/2009010.

Depover, T., Pérez Escobar, D., Wallaert, E., Zermout, Z. & Verbeken, K. 2014. Effect of hydrogen charging on the mechanical properties of advanced high strength steels. International Journal of Hydrogen Energy, 39(9), pp.4647-4656. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.12.190.

Grimault, B., Chauveau, E., Gaillet, L., Drissi-Habti, M., Chaussadent, T. & Mantel, M. 2012. Comportement d’aciers inoxydables à hautes caractéristiques mécaniques vis-à-vis de la corrosion par piqûre et de la fragilisation par hydrogène. Matériaux & Techniques, 100(2), pp.113-125. Available at: https://doi.org/10.1051/mattech/2012008.

Hamissi, C., Lakhdari, A.A., Aboura, A. & Seddak, M. 2016. Hydrogénation Des Vis En Acier 35b2 Lors Du Décapage Acide. Revue des matériaux et énergies renouvelables, 1(1), pp.1-7. Available at: https://www.asjp.cerist.dz/en/article/67672 [Accessed: 10 July 2024].

He, J., Han, G., Fukuyama, S. & Yokogawa, K. 1999. Tensile behaviour of duplex stainless steel at low temperatures. Materials Science and Technology, 15(8), pp.909-920. Available at: https://doi.org/10.1179/026708399101506715.

Iacoviello, F. 1995. V - Fragilisation par l’hydrogène de l’acier inoxydable duplex Z2CND2205 chargé en hydrogène à 200°C. Matériaux & Techniques, 83, pp.48-50. Available at: https://doi.org/10.1051/mattech/199583120048s.

Kenfack, C. 2015. Guide hors production operateur traitement thermique. Academia [online]. Available at: https://www.academia.edu/33201915/Guide_hors_production_operateur_traitement_thermique [Accessed: 10 July 2024].

Kittel, J., Ropital, F., Grosjean, F., Sutter, E.M.M. & Tribollet, B. 2013. Corrosion mechanisms in aqueous solutions containing dissolved H2S. Part 1: Characterisation of H2S reduction on a 316L rotating disc electrode. Corrosion Science, 66, pp.324-329. Available at: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2012.09.036.

Laureys, A., Pinson, M., Claeys, L., Deseranno, T., Depover, T. & Verbeken, K. 2020. Initiation of hydrogen induced cracks at secondary phase particles. Frattura ed Integrità Strutturale, 14(52), pp.113-127. Available at: https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.52.10.

Lo, K.H., Shek, C.H. & Lai, J.K.L. 2009. Recent developments in stainless steels. Materials Science and Engineering: R: Reports, 65(4–6), pp.39-104. Available at: https://doi.org/10.1016/j.mser.2009.03.001.

Lynch, S. 2012. Hydrogen embrittlement phenomena and mechanisms. Corrosion Reviews, 30(3-4), pp.105-123. Available at: https://doi.org/10.1515/corrrev-2012-0502.

Matsui, H., Kimura, H. & Moriya, S. 1979. The effect of hydrogen on the mechanical properties of high purity iron I. Softening and hardening of high purity iron by hydrogen charging during tensile deformation. Materials Science and Engineering, 40(2), pp.207-216. Available at: https://doi.org/10.1016/0025-5416(79)90191-5.

Philibert, J., Vignes, A., Bréchet, Y. & Combrade, P. 2013. Métallurgie. Du minerai au matériau, 2e édition. Paris: Dunod [online]. Available at: https://www.dunod.com/sites/default/files/atoms/files/9782100597543/Feuilletage.pdf. ISBN: 978-2-10-059754-3.

Poupeau, P. 1981. Traitements thermiques des métaux et alliages. Techniques de L’Ingénieur - Traitements des métaux, art.ref:M1105v1, January 10. Available at: https://doi.org/10.51257/a-v1-m1105.

Robertson, I.M., Sofronis, P., Nagao, A., Martin, M.L., Wang, S., Gross, D.W. & Nygren, K.E. 2015. Hydrogen Embrittlement Understood. Metallurgical and Materials Transactions A, 46(6), pp.2323-2341. Available at: https://doi.org/10.1007/s11661-015-2836-1.

Sales, D.G. 2015. Etude des mécanismes d’endommagement d’aciers martensitiques associés au SSC (Sulphide Stress Cracking). PhD thesis. University of Rochelle [online]. Available at: https://theses.fr/2015LAROS041 [Accessed: 20 March 2024].

Sassoulas, H. 1997. Traitements thermiques des aciers inoxydables. Techniques de L’Ingénieur - Traitements des métaux, art.ref:M1155v2, March 10. Available at: https://doi.org/10.51257/a-v2-m1155.

Smanio, V., Fregonese, M., Kittel, J., Cassagne, T., Ropital, F. & Normand, B. 2008. Wet Hydrogen Sulfide Cracking Monitoring by Acoustic Emission. In: Eurocorr 2008, Edinburgh, UK, September [online]. Available at: https://ifp.hal.science/hal-02475510 [Accessed: 20 March 2024].

Objavljeno
2024/11/17
Broj časopisa
Vol. 72 Br. 4 (2024): oktobar - decembar
Rubrika
Originalni naučni radovi

Sva prava zadržana (c) 2024 Amar Abboub, Ahmed Aboura, Khaled Benmahdi, Mohamed Sadoun, Mokhtar Belkacem, Djameleddine Semsoum

Creative Commons License

Ovaj rad je pod Creative Commons Autorstvo 4.0 međunarodnom licencom.

Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:

Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:

  1. Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
  2. Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
  3. Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).