Александр Балезин - Степан Афанасьевич Балезин 1904-1982

Изучение наводороживания стали в растворах угольной, муравьиной, уксусной кислот и в их смесях показало, что каждая из кислот в отдельности вызывает незначительное наводороживание. При совместном же их воздействии наводороживание значительно усиливается, причем непропорционально увеличению скорости коррозии. Резкое снижение скорости коррозии и последующее интенсивное наводороживание стали происходят в системе, состоящей из муравьиной и уксусной кислот. Это объясняется каталитическим разложением муравьиной кислоты па железном электроде в присутствии уксусной кислоты.

Большой практический интерес представляло изучение возникновения водородной хрупкости стальной проволоки, помещенной в растворы химически чистой ортофосфорной кислоты без добавок и с добавками, применяемыми при фосфатировании стальных изделий. Оказалось, что с увеличением времени травления и повышением температуры хрупкость проволоки повышается. С увеличением концентрации фосфорной кислоты скорость коррозии стали монотонно возрастает, а хрупкость по мере увеличения концентрации до 3,3 моль/л усиливается, но затем понижается; 10 моль/л фосфорная кислота не делает металл хрупким. Также не приводит к изменению его хрупкости и добавление к фосфорной кислоте оксида цинка и нитрита натрия. Зато фторид натрия (0,02 г/л) увеличивает хрупкость сталей.

Результаты проведенных исследований позволили разработать рекомендации по защите стали от наводороживания при ее фосфатировании.

Большое место в работе Балезина и его сотрудников было уделено проблеме влияния перемешивания раствора кислоты на скорость проникновения водорода через железо. Понимание механизма этого процесса было особенно необходимо в связи с введением струйного травления стальных изделий. В неперемешиваемом растворе кислоты проницаемость водорода через малоуглеродистую сталь выше, чем при травлении образца в перемешиваемой кислоте. Вместе с тем перемешивание, мало отражаясь на скорости коррозии, уменьшает скорость проникновения водорода через железо вследствие увеличения скорости водородной десорбции.

Исследуя процессы, связанные с диффузией водорода, С. А. Балезин пришел к заключению, что водород при кислотном травлении диффундирует через металл по границам зерен. Эти наблюдения вполне согласуются с данными многих авторов, изучавших

диффузию водорода при электролитическом насыщении. Изучение влияния содержания легирующих присадок (Cr, Ni, Cu) на наводороживаьше стали при химическом травлении в 2,5 моль/л серной кислоты показало, что наибольшей устойчивостью к проникновению водорода обладает сталь, легированная одновременно хромом, никелем и медью. Исследование влияния анионного состава электролитов в кислых средах (pH = 5) на абсорбцию водорода при катодной поляризации стали позволило расположить анионы в ряд по степени их влияния на этот процесс:

НСОО -<���СН 3СОО -<(СО 3 2-и HCO 3 -)<(S 2-и HS -).

Приведенный ряд практически отражает способность анионов к адсорбции на металлической поверхности.

С. А. Балезин и И. В. Никольский впервые показали, что при травлении стали в азотной кислоте появляется водородная хрупкость, так же как и при травлении в других кислотах. (Ранее некоторые исследователи считали это невозможным.) При разбавлении азотной кислоты в связи с ослаблением ее окислительных свойств первоначально образовавшийся при взаимодействии железа с кислотой водород окисляется не полностью. Создается некоторая концентрация водородных атомов, достаточная для диффузии внутрь образцов. Поэтому наибольшую хрупкость малоуглеродистая сталь приобретает при травлении в азотной кислоте небольших концентраций (от 0,3 до 0,8 моль/л).

Как известно, наводороживание стали снижает прочность изделий. В этой связи С. А. Балезин совместно с И. В. Никольским, Е. П. Сидориным, Е. С. Ивановым и Н. В. Кардаш провел серию работ по изучению влияния ингибиторов коррозии на водородную хрупкость [344, 347, 388]. Оказалось, что в присутствии некоторых ингибиторов коррозии скорость диффузии водорода уменьшается. Так, тиодигликоль тормозит примерно в одинаковой степени и скорость растворения стали, и скорость диффузии водорода через сталь. Травильная присадка ЧМ к серной кислоте также в равной мере защищает металл от растворения и от диффузии водорода. Такие же вещества, как пиридин и а-пиколин в концентрации 2 ммоль/л, мало защищают сталь от растворения и стимулируют диффузию водорода через металл.

Вместе с тем исследователям удалось показать, что некоторые ингибиторы, слабо влияющие на скорость растворения металлов, могут энергично тормозить диффузию водорода. Например, малоактивный замедлитель коррозии диэтиланилип существенно защищает металл от проникновения в него водорода.

Полученные результаты привели С. А. Балезина и его сотрудников к выводу о том, что нельзя оценивать эффективность присадок кислотного травления металлов только по степени тормошения растворения металла: для этого следует сопоставлять влияние ингибитора как га скорость коррозии металла, так и на диффузию водорода в металл.

Созданные школой С. А. Балезина ингибиторы оказались эффективными в борьбе и с наводороживанием металлов. Так, в присутствии ингибиторов ПБ-5 (в соляной кислоте) и ЧМ (в серной кислоте) практически не возникает водородной хрупкости металла. Позднее была показана высокая эффективность ингибиторов БА-6 при травлении углеродистых сталей в соляной кислоте. При концентрации соляной кислоты от 1 моль/л до 7 моль/л ингибитор БА-6 при температуре 20 °С практически полностью подавляет наводороживание и эффективно препятствует наводороживанию стали при высоких температурах.

С. А. Балезин исследовал влияние трибензилтригидросиммтриазина (ТТТ) на пластичность стали-10 при травлении в соляной кислоте (4 моль/л). В чистой соляной кислоте за первые 30 мин травления сталь теряет до 50% исходной пластичности, а за 1 ч — 65—70%, и в дальнейшем пластичность практически не меняется. Падение пластичности сопровождается ростом содержания водорода в поверхностном слое, которое за 1 ч достигает предела. При этом скорость коррозии в течение всего времени травления остается постоянной. Таким образом показано, что потеря пластичности стали в течение первого часа при травлении без ингибиторов обусловлена абсорбцией водорода металлом.

В кислоте с добавкой ТТТ сталь в течение первых 15 мин травления сохраняет исходную пластичность, а в дальнейшем последняя даже увеличивается на 5—7%. Количество абсорбированного водорода к концу часа достигает предела, который в 1,5—2 раза ниже, чем без ингибитора. Эффект увеличения пластических свойств металла в присутствии ингибиторов имеет большое практическое значение.