On the Kinetics of Hydrogen Attack of Steels

Abstract

Experimental data for hydrogen attack of carbon steels at elevated temperature are discussed. In general the specific gravity of steels decreases when exposed to hydrogen at increased pressures and elevated temperatures. This decrease is caused by the expansion of fissures resulting from the formation of methane. The kinetics of this process is analyzed in terms of a model which assumes a steady rate of methane formation at the surface of pre-existing spherical voids and the creep expansion of these voids as a result of the methane pressure. Evaluation of experimental data shows that this model satisfactorily describes the kinetics of intermediate stages of attack. The activation energy for the rate of methane formation coincides with that of carbon diffusion in steel. Résumé On examine ici les résultats expértmentaux de l'attaque d'aciers au carbone par l'hydrogène à haute température. En général, la densité de l'acier décroit à l'exposition à l'hydrogene pour des pressions et températures élevées. Cette diminution est causée par l'expansion de fissures résultant de la formation de méthane. On analyse la cinétique de ce processus par l'intermé diaire d;amp;#x0027;un modèlem, supposant un taux uniforme de formation de méthane ;amp;#x00E0; la surface de pores sphé rique pr;amp;eacute existants ainsi que l'expansion en fluage de ce s vides par suite de la pression du méthane. L' étude des r;amp;eacutesultats expérimentaux montre que ce mod;amp;#x00E8;le décrit de manlère satisfaisante la cinétique des stades intermédiaires d'attaque. L'é nergie d'activation pour le taux de formation du méthane coincide avec celle de la diffusion du carbone dans l'acier.