Vodíkové skrehnutie je typickým spôsobom krehkého zlyhania ocele s vysokou pevnosťou{0}}. Voľné vodíkové atómy prenikajúce do oceľovej matrice sa hromadia v oblastiach vnútorných defektov, hraníc zŕn a koncentrácie napätia, čo spôsobuje prudký nárast lokálneho vnútorného napätia. Keď vodíkom-indukované koncentrované napätie presiahne lokálny limit pevnosti ocele, vo vnútri materiálu sa iniciujú nezvratné mikrotrhliny. Po vytvorení a servise skrutiek sa tieto mikrotrhliny v dôsledku spojovacieho účinku vnútorného zvyškového napätia a vonkajšieho pracovného napätia ďalej šíria a nakoniec vedú k náhlemu krehkému lomu.
Vodíkové skrehnutie je nezvratné. Dá sa mu predísť iba prostredníctvom kontroly procesov a pracovných podmienok, a nie eliminovať ho následnou-úpravou. Jasné pochopenie faktorov vyvolávajúcich vodíkové skrehnutie je preto nevyhnutné, aby sa v zásade zabránilo takýmto poruchám. Medzi hlavné príčiny vodíkového krehnutia svorníkov z legovanej ocele patrí prenikanie vodíka počas morenia, zvyškový vodík počas tavenia, absorpcia vodíka z prevádzkového prostredia a vodíkom-indukovaný oneskorený krehký lom.
1. Prienik vodíka počas morenia
Hlavnými zdrojmi prenikania vodíka počas výroby skrutiek sú postupy pred{0}}úpravy vrátane morenia, fosfátovania, saponifikácie a galvanického pokovovania. Spomedzi týchto procesov predstavuje morenie a fosfátovanie najvýznamnejší vývoj vodíka a správanie pri penetrácii vodíka. Počas fosfátovania vytvára kyslé médium početné mikrogalvanické články medzi železnými a uhlíkovými štruktúrami v oceli. Na povrchu obrobku na anóde sa vytvára hustý fosfátový film, zatiaľ čo na katóde dochádza k prudkým reakciám vývoja vodíka, ktoré generujú veľké množstvo aktívnych atómov vodíka.
Novo generované atómy vodíka sa vyznačujú malým objemom a vysokou aktivitou, čo im umožňuje ľahko preniknúť cez povrch ocele a zostať vo vnútri matrice. Prienik procesného vodíka počas výroby je primárnou príčinou lomu vodíkového skrehnutiaskrutky z legovanej ocele.
2. Neúplné odstránenie vodíka počas tavenia
Počas tavenia legovanej ocele sa do surovín, pecného plynu a chladiacich médií zavádza stopový vodík. Obmedzené teplotou tavenia, prostredím pece, odplyňovacími procesmi a riadením procesu sa atómy vodíka v roztavenej oceli nedajú úplne odstrániť, pričom v matrici ocele zostáva určité množstvo zvyškového vodíka.
Zvyškový vodík znižuje pevnosť spojenia hraníc oceľových zŕn a zvyšuje štrukturálnu krehkosť. Pri následnom tepelnom spracovaní, hlavičke za studena a prevádzkovom zaťažení urýchľuje iniciáciu a šírenie mikrotrhlín a výrazne zvyšuje riziko vodíkového krehnutia lomu.
3. Absorpcia vodíka z prostredia externých služieb
Keď skrutky slúžia v dlhodobom-vlhkom, daždivom alebo korozívnom prostredí, na povrchu svorníka dochádza k elektrochemickým reakciám vyvolaným vlhkosťou a korozívnym médiom. Tieto reakcie nepretržite vytvárajú aktívne atómy vodíka, ktoré prenikajú do matrice skrutky.
V daždivom prostredí, s vysokou-vlhkosťou a so silnou soľnou hmlou skrutky absorbujú vodík rýchlejšie s vyššou akumuláciou vodíka, čo vedie k oveľa vyššej pravdepodobnosti zlomenín spôsobených vodíkovým skrehnutím v porovnaní s pracovnými podmienkami na suchu.
4. Vodíkom-indukovaná oneskorená krehká zlomenina
Toto je spôsob zlyhania jadra vodíkového skrehnutia. Voľný zvyškový vodík vo vnútri matrice svorníka sa nepretržite hromadí v zónach koncentrácie napätia pri kombinovanom pôsobení zvyškového predpätia a striedavého prevádzkového zaťaženia. Obohatenie vodíkom výrazne znižuje lomovú húževnatosť materiálu a podporuje pomalé šírenie inherentných mikrotrhliniek, čo v konečnom dôsledku spôsobuje oneskorený krehký lom bez zjavných symptómov pred-zlyhaním. Ide o typický-nezáťažový režim náhleho zlyhania.
Opatrenia na prevenciu vodíkového skrehnutia
Vodíkové skrehnutieskrutkyspolieha hlavne na prevenciu. Pri skutočnej výrobe a aplikácii sa suroviny s nízkou -vodíkovou-citlivosťou musia vyberať podľa tried pevnosti skrutiek a prevádzkových podmienok. Kľúčové procesy, ako je tepelné spracovanie, morenie, fosfátovanie a galvanické pokovovanie, by sa mali optimalizovať spolu s prísnou dehydrogenačnou úpravou a úplnou-kontrolou kvality procesu. Komplexné preventívne opatrenia zahŕňajúce výber surovín, výrobu, povrchovú úpravu, montáž a prevádzku môžu účinne eliminovať riziká vodíkového krehnutia.
