การแตกตัวของไฮโดรเจนเป็นรูปแบบความล้มเหลวเปราะทั่วไปของเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง- อะตอมไฮโดรเจนอิสระที่เจาะเข้าไปในเมทริกซ์เหล็กจะสะสมที่ข้อบกพร่องภายใน ขอบเขตของเกรน และบริเวณความเข้มข้นของความเครียด ทำให้เกิดความเครียดภายในเฉพาะที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อความเครียดเข้มข้นที่เกิดจากไฮโดรเจน-เกินขีดจำกัดความแข็งแกร่งเฉพาะที่ของเหล็ก รอยแตกขนาดเล็กที่ไม่สามารถย้อนกลับได้จะเกิดขึ้นภายในวัสดุ หลังจากการขึ้นรูปโบลต์และการบริการ ภายใต้ผลกระทบจากการเชื่อมต่อของความเค้นตกค้างภายในและความเค้นในการทำงานภายนอก รอยแตกขนาดเล็กเหล่านี้ยังคงแพร่กระจายและนำไปสู่การแตกหักแบบเปราะในที่สุดในที่สุด
การแตกตัวของไฮโดรเจนไม่สามารถย้อนกลับได้ สามารถป้องกันได้โดยการควบคุมกระบวนการและสภาพการทำงานเท่านั้น แทนที่จะกำจัดทิ้งโดย-การบำบัดภายหลัง ดังนั้นความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับปัจจัยที่กระตุ้นให้เกิดการแตกหักของไฮโดรเจนจึงเป็นสิ่งสำคัญในการหลีกเลี่ยงความล้มเหลวดังกล่าวโดยพื้นฐาน สาเหตุหลักของการเปราะของไฮโดรเจนในสลักเกลียวเหล็กโลหะผสม ได้แก่ การซึมผ่านของไฮโดรเจนในระหว่างการดอง ไฮโดรเจนที่ตกค้างระหว่างการถลุง การดูดซับไฮโดรเจนจากสภาพแวดล้อมการบริการ และ-ทำให้เกิดการแตกหักแบบเปราะล่าช้า
1. การแทรกซึมของไฮโดรเจนในระหว่างกระบวนการดอง
ขั้นตอนการบำบัดล่วงหน้า- รวมถึงการดอง ฟอสเฟต การสะพอนิฟิเคชัน และการชุบด้วยไฟฟ้า เป็นสาเหตุหลักของการบุกรุกของไฮโดรเจนในระหว่างการผลิตสลักเกลียว ในกระบวนการเหล่านี้ การดองและฟอสเฟตทำให้เกิดวิวัฒนาการของไฮโดรเจนและพฤติกรรมการซึมผ่านของไฮโดรเจนที่สำคัญที่สุด ในระหว่างการบำบัดด้วยฟอสเฟต ตัวกลางที่เป็นกรดจะสร้างเซลล์กัลวานิกขนาดเล็กจำนวนมากระหว่างโครงสร้างเหล็กและคาร์บอนในเหล็ก ฟิล์มฟอสเฟตหนาแน่นก่อตัวบนพื้นผิวชิ้นงานที่ขั้วบวก ในขณะที่ปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจนอย่างรุนแรงเกิดขึ้นที่แคโทด ทำให้เกิดอะตอมไฮโดรเจนที่แอคทีฟจำนวนมาก
อะตอมไฮโดรเจนที่สร้างขึ้นใหม่มีปริมาตรน้อยและมีฤทธิ์สูง ช่วยให้พวกมันเจาะพื้นผิวเหล็กและคงอยู่ภายในเมทริกซ์ได้อย่างง่ายดาย การแทรกซึมของไฮโดรเจนในกระบวนการในระหว่างการผลิตเป็นสาเหตุหลักของการแตกหักของไฮโดรเจนสลักเกลียวเหล็กโลหะผสม.
2. การกำจัดไฮโดรเจนที่ไม่สมบูรณ์ระหว่างการหลอม
ในระหว่างการถลุงโลหะผสมเหล็ก วัตถุดิบ ก๊าซเตาหลอม และสารหล่อเย็นจะนำไฮโดรเจนปริมาณเล็กน้อยมาใช้ อะตอมของไฮโดรเจนในเหล็กหลอมเหลวถูกจำกัดด้วยอุณหภูมิการถลุง สภาพแวดล้อมของเตาเผา กระบวนการกำจัดก๊าซ และการควบคุมกระบวนการ จึงไม่สามารถกำจัดอะตอมของไฮโดรเจนในเหล็กหลอมเหลวออกได้หมด เหลือไฮโดรเจนที่ตกค้างอยู่ในเมทริกซ์ของเหล็กจำนวนหนึ่ง
ไฮโดรเจนที่ตกค้างจะช่วยลดความแข็งแรงในการยึดเกาะของขอบเขตของลายเหล็ก และเพิ่มความเปราะบางของโครงสร้าง ในระหว่างการบำบัดความร้อน การมุ่งหน้าเย็น และการโหลดบริการในเวลาต่อมา จะช่วยเร่งการเริ่มต้นและการแพร่กระจายของรอยแตกขนาดเล็ก และเพิ่มความเสี่ยงของการแตกหักของไฮโดรเจนอย่างมีนัยสำคัญ
3. การดูดซับไฮโดรเจนจากสภาพแวดล้อมการบริการภายนอก
เมื่อโบลต์ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น ฝนตก หรือกัดกร่อน{0}}ในระยะยาว ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวโบลต์ที่เกิดจากความชื้นและตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ปฏิกิริยาเหล่านี้จะสร้างอะตอมไฮโดรเจนที่แอคทีฟอย่างต่อเนื่องซึ่งจะทะลุเข้าไปในเมทริกซ์โบลต์
ในสภาพแวดล้อมที่มีฝนตก ความชื้นสูง- และมีหมอกเกลือหนา โบลต์จะดูดซับไฮโดรเจนในอัตราที่เร็วกว่าโดยมีการสะสมของไฮโดรเจนสูงกว่า ส่งผลให้มีความน่าจะเป็นที่สูงกว่ามากที่ไฮโดรเจนจะแตกหักเมื่อเปรียบเทียบกับสภาพการทำงานที่แห้ง
4. ไฮโดรเจน-ทำให้เกิดการแตกหักแบบเปราะแบบล่าช้า
นี่คือโหมดความล้มเหลวหลักของการแตกตัวของไฮโดรเจน ไฮโดรเจนที่ตกค้างอิสระภายในเมทริกซ์โบลต์จะสะสมอย่างต่อเนื่องที่โซนความเข้มข้นของความเค้นภายใต้การกระทำร่วมกันของความเค้นพรีโหลดที่ตกค้างและโหลดการทำงานแบบสลับกัน การเพิ่มไฮโดรเจนจะช่วยลดความเหนียวของการแตกหักของวัสดุได้อย่างมาก และส่งเสริมการแพร่กระจายของรอยแตกขนาดเล็กตามธรรมชาติอย่างช้าๆ ซึ่งท้ายที่สุดจะทำให้เกิดการแตกหักแบบเปราะล่าช้าโดยไม่มีอาการก่อน-ความล้มเหลวที่ชัดเจน เป็นโหมดความล้มเหลวกะทันหันที่เกิดจากความเครียดต่ำ-โดยทั่วไป
มาตรการป้องกันการเกิดการแตกตัวของไฮโดรเจน
การแตกตัวของไฮโดรเจนสลักเกลียวอาศัยการป้องกันเป็นหลัก ในการผลิตและการใช้งานจริง วัตถุดิบที่มีความไว-ไฮโดรเจน-ต่ำจะต้องเลือกตามเกรดความแข็งแรงของสลักเกลียวและเงื่อนไขการบริการ กระบวนการสำคัญ เช่น การอบชุบด้วยความร้อน การดอง ฟอสเฟต และการชุบด้วยไฟฟ้า ควรได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม ควบคู่ไปกับการบำบัดด้วยดีไฮโดรจีเนชันที่เข้มงวด และการควบคุมคุณภาพ-กระบวนการอย่างเต็มรูปแบบ มาตรการป้องกันที่ครอบคลุมซึ่งครอบคลุมถึงการเลือกวัตถุดิบ การผลิต การรักษาพื้นผิว การประกอบ และการใช้งาน สามารถลดความเสี่ยงจากการเกิดการเปราะของไฮโดรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
