آغوش هیدروژن یک نگرانی اساسی در تولید و کاربرد پیچ های فولادی کربن با استحکام بالا ، به ویژه در صنایعی است که قابلیت اطمینان مکانیکی و عملکرد طولانی مدت ضروری است. این پدیده به از بین رفتن انعطاف پذیری و خرابی نهایی یک فلز به دلیل وجود و انتشار اتم های هیدروژن در ساختار کریستالی آن اشاره دارد. درک چگونگی بروز آغوش هیدروژن ، به ویژه در اتصال دهنده های فولاد کربن ، برای تولید کنندگان ، مهندسان و متخصصان کنترل کیفیت برای جلوگیری از خرابی فاجعه بار ضروری است.
آغوش هیدروژن در مقاومت بالا پیچ های فلزی کربن به طور کلی شامل سه مرحله اولیه است: مقدمه هیدروژن ، انتشار هیدروژن و به دام انداختن و آغوش متعاقب آن منجر به تأخیر در خرابی. مرحله اولیه ، ورود هیدروژن ، می تواند در طی چندین نقطه در فرآیند تولید رخ دهد. منابع متداول شامل ترشی (تمیز کردن اسید) ، آبکاری (مخصوصاً روی یا کادمیوم) ، فسفاتاسیون و حتی واکنشهای خوردگی در طول سرویس است. هنگامی که یک پیچ در معرض محیط های اسیدی یا فرآیندهای الکتروشیمیایی قرار می گیرد ، هیدروژن اتمی روی سطح فلز تولید می شود. برخی از این اتم های هیدروژن به ماتریس فولادی ، به ویژه در فولادهایی که از سختی بالا یا مقاومت کششی برخوردار هستند (معمولاً بالاتر از 1000 مگاپاسکال) نفوذ می کنند.
پس از داخل فلز ، اتم های هیدروژن می توانند مهاجرت کنند و در نقص های مختلف ریزساختاری مانند مرزهای دانه ، جابجایی ها ، اجزاء و حفره ها به دام بیفتند. در فولادهای با استحکام بالا ، که تمایل به ریزساختار تندتر و حساس تر به دلیل آلیاژ و عملیات حرارتی دارند ، نواقص مشبک مکان های مطلوبی را برای تجمع هیدروژن فراهم می کند. با گذشت زمان ، حتی مقادیر کمی هیدروژن به دام افتاده می تواند فشارهای داخلی ایجاد کند که انسجام فلز ، به ویژه در بارهای کششی را به خطر می اندازد.
مکانیسم آغشته سازی به سادگی به دلیل وجود هیدروژن نیست ، بلکه نحوه تعامل آن با فولاد تحت استرس است. یک تئوری گسترده پذیرفته شده ، انعطاف پذیری موضعی با افزایش هیدروژن (کمک) است ، جایی که هیدروژن تحرک دررفتگی در مناطق بومی شده را افزایش می دهد و در نتیجه شروع و انتشار ترک زودرس می شود. نظریه دیگر ، معروف به دکوسی زدایی تقویت شده هیدروژن (HEDE) ، نشان می دهد که هیدروژن پیوندهای اتمی را در امتداد مرزهای دانه تضعیف می کند و منجر به شکستگی بین دانه ای می شود. در عمل ، هر دو مکانیسم بسته به ترکیب فولاد ، ریزساختار و شرایط خدمات ممکن است همزمان عمل کنند.
در کاربرد ، آغوش هیدروژن اغلب به عنوان خرابی تأخیر ظاهر می شود. پیچ هایی که تمام آزمایشات مکانیکی پس از تولید را پشت سر می گذارند ، می توانند به طور ناگهانی پس از روزها یا هفته های خدمت ، به ویژه اگر در معرض استرس کششی قرار بگیرند ، ناگهان شکست بخورند. سطح شکستگی به طور معمول ویژگی های شکننده مانند شکاف یا ترک خوردگی بین دانه ای را نشان می دهد ، با وجود اینکه مواد در شرایط عادی انعطاف پذیر هستند. این امر باعث می شود هیدروژن آغوش به ویژه خطرناک باشد ، زیرا خرابی ها بدون هشدار و اغلب در مجامع مهم اتفاق می افتد.
برای جلوگیری از آغوش هیدروژن در پیچ های فولادی کربن با مقاومت بالا ، چندین استراتژی معمولاً استفاده می شود. اولین کنترل فرآیند است. تولید کنندگان باید قرار گرفتن در معرض هیدروژن را در طی فرآیندهای تصفیه سطح به حداقل برسانند. به عنوان مثال ، استفاده از تمیز کردن قلیایی به جای ترشی اسید و جلوگیری از آبکاری در صورت امکان یا استفاده از گزینه های دیگری مانند آبکاری مکانیکی. در صورت نیاز به آبکاری ، یک فرآیند بحرانی که به عنوان پخت شناخته می شود انجام می شود. این شامل گرم کردن پیچ ها (به طور معمول در دمای 190-230 درجه سانتیگراد برای چند ساعت) اندکی پس از آبکاری است تا اجازه دهید هیدروژن به دام افتاده قبل از اینکه باعث آسیب شود ، پخش شود.
انتخاب مواد یکی دیگر از روش های کنترل است. کاهش محتوای کربن یا انتخاب فولادهای آلیاژ با مقاومت بهتر در برابر آغوش می تواند کمک کند ، اگرچه این ممکن است شامل تجارت در قدرت و هزینه باشد. علاوه بر این ، کاهش قدرت کششی نهایی اتصال دهنده ها کمی در زیر آستانه آغوش (که معمولاً به عنوان 1000 پوند پوند ذکر می شود) می تواند به طرز چشمگیری حساسیت را کاهش دهد.
در خدمات ، کاهش استرس و کنترل محیط زیست مهم است. جلوگیری از تسکین بیش از حد و استفاده از مشخصات گشتاور مناسب می تواند استرس کششی اعمال شده بر روی پیچ ها را محدود کند. پوشش های محافظ ، مانند درمان های روی-نیکل یا فسفات همراه با درزگیر ، می توانند پیچ هایی را از محیط های خورنده که هیدروژن تولید می کنند ، محافظت کنند. در برنامه های بسیار مهم ، اتصال دهنده ها گاهی اوقات با عوامل ایمنی داخلی مشخص می شوند تا خطرات احتمالی آغوش را به خود اختصاص دهند.
آغوش هیدروژن در پیچ های فولادی کربن با استحکام بالا یک پدیده پیچیده اما به خوبی فهمیده است که شامل ورود هیدروژن ، به دام انداختن و انتشار ترک تحت استرس است. وقوع آن تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله ترکیب فولاد ، فرآیندهای تولید ، قرار گرفتن در معرض محیط زیست و استرس خدمات است. از طریق کنترل دقیق فرآیند ، انتخاب مواد مناسب و پروتکل های پس از درمان مانند پخت ، تولید کنندگان می توانند خطر خرابی های مربوط به هیدروژن را به میزان قابل توجهی کاهش داده و از قابلیت اطمینان طولانی مدت اتصال دهنده های فولاد کربن در برنامه های کاربردی اطمینان حاصل کنند. $ $ $ $ $ $
