Водородный ущерб

Водородное повреждение — это общее название, данное большому количеству процессов деградации металлов вследствие взаимодействия с атомами водорода . Обратите внимание, что молекулярный газообразный водород не оказывает такого же эффекта, как атомы или ионы, высвобождаемые в твердый раствор металла.

Создание внутренних дефектов

Углеродистые стали, подвергающиеся воздействию водорода при высоких температурах, подвергаются высокотемпературной водородной атаке , что приводит к внутреннему обезуглероживанию и ослаблению.

образование волдырей

Атомарный водород, диффундирующий через металлы, может собираться на внутренних дефектах, таких как включения и пластинки, и образовывать молекулярный водород. В таких местах может создаваться высокое давление из-за продолжающегося поглощения водорода, что приводит к образованию, росту и возможному взрыву пузырей. Такое водородное пузырчатое растрескивание наблюдалось в сталях, алюминиевых сплавах, титановых сплавах и ядерных конструкционных материалах. Металлы с низкой растворимостью водорода (например, вольфрам) более склонны к образованию пузырей. В то время как в металлах с высокой растворимостью водорода, таких как ванадий, водород предпочитает образовывать стабильные гидриды металлов, а не пузырьки или пузыри.

Трещины, хлопья, «рыбий глаз» и микроперфорации.

Сколы и трещины от осколков — это внутренние трещины, встречающиеся в крупных поковках. Водород, попавший во время плавки и литья, сегрегируется во внутренних пустотах и ​​неоднородностях и образует эти дефекты при ковке. «Рыбий глаз» — это яркие пятна, названные в честь их появления на поверхностях изломов, как правило, сварных деталей. Водород попадает в металл при сварке плавлением и вызывает этот дефект при последующих нагрузках. В стальных защитных резервуарах, подвергающихся воздействию чрезвычайно высокого давления водорода, образуются небольшие трещины или микроперфорации, через которые может вытекать жидкость.

Потеря пластичности при растяжении

Водород снижает пластичность при растяжении многих материалов. В пластичных материалах, таких как аустенитные нержавеющие стали и алюминиевые сплавы, не может возникнуть заметного охрупчивания, но может наблюдаться значительное снижение пластичности при растяжении (% удлинения или% уменьшения площади) при испытаниях на растяжение.

Контроль водородного повреждения

Лучший метод борьбы с водородным повреждением — контролировать контакт между металлом и водородом. Можно предпринять множество шагов для уменьшения попадания водорода в металлы во время таких критических операций, как плавка; кастинг; рабочие (прокатка, ковка и т.п.); сварка; и подготовка поверхности, такая как химическая очистка, гальваника и защита от коррозии в течение срока службы. Контроль окружающей среды и металлургический контроль материала с целью снижения его восприимчивости к водороду являются двумя основными подходами к уменьшению повреждения водородом.

Обнаружение водородных повреждений

Существуют различные методы адекватного выявления и мониторинга водородного повреждения, в том числе метод подавления ультразвукового эха на основе амплитуды , обратное рассеяние , соотношение скоростей, измерение ползучих волн / времени пролета, скорость поперечной волны в режиме улавливания тангажа, усовершенствованные методы ультразвукового обратного рассеяния (AUBT). ), времяпролетная дифракция (TOFD) in-situ , картирование толщины и металлография – реплики. При повреждении водородом используется метод обратного рассеяния для обнаружения пораженных участков в материале. Для перекрестной проверки и подтверждения результатов измерения обратного рассеяния используется метод измерения отношения скоростей. Для обнаружения микро- и макротрещин подходящим методом является времяпролетная дифракция.

См. также

• Водородное охрупчивание
• Коррозионная инженерия