Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) нашли оптимальные сплавы для покрытия газотурбинных установок (ГТУ), подвергающихся воздействию водорода. Их применение поможет избежать водородной коррозии, а также позволит улучшить технические и экономические характеристики эксплуатации установок, сообщили ТАСС в пресс-службе университета.

«При взаимодействии многих материалов с водородом происходит процесс разрушения – водородная коррозия, которая приводит к снижению механических свойств металла – прочности и пластичности. Материалы же на основе никеля имеют достаточно высокую стойкость к водороду, как при обычных, так и при повышенных температурах. Это обуславливает их выбор как отличное покрытие для газотурбинных установок», – рассказали в вузе, отметив, что эти данные подтвердило исследование ученых ПНИПУ.

Водородная коррозия заключается в реакции между водородом и углеродом стали, в результате которой могут появляться трещины и вздутия. Больше всего этому подвержены сталь, медь и серебро. Возникновение коррозии сплавов зависит от многих факторов. Более устойчивыми к разрушению являются аустенитные хромо-никелевые стали, однако их поведение в водородсодержащей среде до конца не изучено.

Ученые исследовали четыре образца никелевого сплава, которые подвергали различным процессам гидрирования (насыщения водородом), а затем тестировали образцы при 850 градусах Цельсия в среде чистого аргонного газа, в среде с 35% содержания аргона и 65% водорода и, наконец, в среде 100% водорода.

По словам профессора кафедры химических технологий, доктора технических наук ПНИПУ Владимира Пойлова, образцы жаропрочных сплавов загружали в трубчатую печь, затем проводили продувку инертным газом или водородом в течение 15 минут для полного удаления воздуха из зоны реакции. При заданном расходе водорода или водородсодержащего газа нагревали спав до требуемой температуры и выдерживали в течение заданного времени. Чтобы определить, какое количество водорода содержится в образцах, ученые провели их термический анализ.

«Было выяснено, что количество поглощенного водорода составляет от 0,08 до 0,14%, что является допустимым количеством газа в сплаве. Большее насыщение водородом может разрушительно влиять на материал», – отметили ученые, добавив, что полученные данные подтверждают оптимальность использования никелевых сплавов в водородосодержащей среде.

В университете пояснили, что применение таких сплавов в качестве основного материала или покрытия газотурбинных установок перспективно и эффективно. Это позволит улучшить технические и экономические характеристики эксплуатации газотурбинных установок.

Статья с результатами исследования опубликована в журнале «EDP Sciences» за 2023 год. Исследование финансировалось Министерством науки и высшего образования РФ.