Infragilimento da idrogeno di bulloni in acciaio legato (1)
La frattura dell'infragilimento da idrogeno dei bulloni è una forma comune di guasto. Poiché la frattura dell'infragilimento da idrogeno viene ritardata e nascosta, il danno che porta è molto maggiore del danno causato da altre fratture. Da questo secolo, le fratture dell'infragilimento da idrogeno dei bulloni di acciaio legato sono diventate comuni, ostacolando seriamente il normale ordine di sviluppo dei modelli aerospaziali, e hanno raggiunto il livello di "parlare di scolorimento da idrogeno". Al fine di consentire a più personale scientifico e tecnico di comprendere il meccanismo dell'infragilimento da idrogeno, afferrare la legge dell'infragilimento da idrogeno dei bulloni e prevenire efficacemente il verificarsi dell'infragilimento da idrogeno dei bulloni, i risultati di questi studi sono ora scritti e presentati ai lettori ''. riferimento.
1 Meccanismo e processo di frattura dell'infragilimento da idrogeno
1.1 Il concetto di fragilità da idrogeno
Studi hanno dimostrato che le possibili forme di idrogeno nei metalli includono atomi di idrogeno, ioni di idrogeno, molecole di idrogeno, metano, gruppi atomici, idruri metallici, ecc. Tra questi, gli atomi di idrogeno liberi, gli ioni di idrogeno e le molecole di idrogeno sono le principali cause di idrogeno infragilimento. L'idrogeno allo stato di soluzione solida è la causa principale delle proprietà dei materiali fragili. I punti di danneggiamento dell'idrogeno sui metalli possono essere approssimativamente suddivisi in due categorie: una è che l'idrogeno nuota e si accumula nel materiale metallico, formando microfessure, vesciche e infine provoca la frattura dell'infragilimento da idrogeno; l'altro è la corrosione dell'idrogeno, cioè l'idrogeno è nel materiale metallico. L'azione chimica si verifica nel materiale per formare idruri fragili, che modifica le proprietà meccaniche del materiale e provoca la frattura dell'infragilimento da idrogeno del materiale. La frattura dell'infragilimento da idrogeno dei bulloni in lega di acciaio e delle rondelle elastiche appartiene alla prima categoria, mentre la frattura dell'infragilimento da idrogeno dei bulloni in lega di titanio appartiene alla seconda categoria.
1.2 Il meccanismo della frattura dell'infragilimento da idrogeno
La cosiddetta frattura dell'infragilimento da idrogeno è la frattura ritardata che si verifica quando l'idrogeno penetra nel materiale metallico e provoca danni materiali, facendo sì che il materiale subisca una sollecitazione statica inferiore al carico di snervamento del materiale. Il pericolo è che questo tipo di frattura avvenga al di sotto del limite di snervamento del materiale senza alcuna deformazione plastica e il tempo di ritardo non può essere controllato. Pertanto, la frattura dell'infragilimento da idrogeno è molto dannosa per l'ingegneria meccanica. Solo comprendendo il meccanismo della frattura dell'infragilimento da idrogeno e padroneggiando le leggi della frattura dell'infragilimento da idrogeno è possibile evitare efficacemente il verificarsi della frattura dell'infragilimento da idrogeno.
La dissociazione o diffusione dell'idrogeno nei materiali in acciaio ad alta resistenza segue determinate regole e sia il gradiente di concentrazione che il gradiente di sollecitazione sono le forze trainanti per la diffusione dell'idrogeno. In altre parole, l'idrogeno si diffonderà dall'area ad alta concentrazione all'area a bassa concentrazione e si accumulerà dall'area a basso stress all'area ad alto stress. Quando sono presenti pori, inclusioni, micro-crepe e altri difetti in materiali in acciaio ad alta resistenza o alta concentrazione di stress, gli ioni idrogeno liberi si raccoglieranno alle estremità di micro-crepe o aree ad alta concentrazione di stress sotto l'azione dello stress per combinarsi formano molecole di idrogeno. Allo stesso tempo la pressione dell'idrogeno aumenta. Quando la pressione raggiunge un certo livello, le microfessure del materiale si espandono, si estendono e rilasciano la pressione, mentre le molecole di idrogeno sfuggono dal materiale metallico sotto forma di idrogeno. Sotto l'azione dello stress, l'idrogeno libero continua ad accumularsi verso la fine delle microfessure espanse per formare nuove molecole di idrogeno, il che fa sì che le microfessure continuino ad espandersi e ad evolversi in fessure più grandi. Tale continuazione ripetuta e accumulo ripetuto di idrogeno formano continuamente molecole di idrogeno e le crepe del materiale continuano ad aumentare ed espandersi, portando alla fine alla frattura del materiale metallico. Questo meccanismo determina il ritardo della frattura dell'infragilimento da idrogeno e l'incertezza del tempo di frattura ritardato. il che fa sì che le microfessure continuino ad espandersi e ad evolversi in crepe più grandi. Tale continuazione ripetuta e accumulo ripetuto di idrogeno formano continuamente molecole di idrogeno e le crepe del materiale continuano ad aumentare ed espandersi, portando alla fine alla frattura del materiale metallico. Questo meccanismo determina il ritardo della frattura dell'infragilimento da idrogeno e l'incertezza del tempo di frattura ritardato. il che fa sì che le microfessure continuino ad espandersi e ad evolversi in crepe più grandi. Tale continuazione ripetuta e accumulo ripetuto di idrogeno formano continuamente molecole di idrogeno e le crepe del materiale continuano ad aumentare ed espandersi, portando alla fine alla frattura del materiale metallico. Questo meccanismo determina il ritardo della frattura dell'infragilimento da idrogeno e l'incertezza del tempo di frattura ritardato.
Il movimento dell'idrogeno nei materiali in acciaio ad alta resistenza è un fenomeno reversibile. Può nuotare all'interno del materiale secondo le proprie regole, oppure può spingere l'idrogeno a fuoriuscire dal materiale rimuovendo l'idrogeno, la cosiddetta "rimozione dell'idrogeno" o "rimozione dell'idrogeno".
2 La legge fondamentale della frattura dell'infragilimento da idrogeno
2.1 Tre elementi di frattura dell'infragilimento da idrogeno
Affinché si verifichi la frattura dell'infragilimento da idrogeno, devono essere soddisfatte tre condizioni, i cosiddetti tre elementi di frattura dell'infragilimento da idrogeno, come mostrato nella Figura 1. I tre elementi sono: ①Materiali sensibili all'infragilimento da idrogeno; ②Inalazione di una certa quantità di idrogeno libero nel materiale; ③ Il materiale sopporta una sollecitazione di trazione statica sufficiente.
2.2 Il processo di comparsa della frattura dell'infragilimento da idrogeno
In circostanze normali, la frattura dell'infragilimento da idrogeno deve attraversare tre fasi: periodo di incubazione, periodo di crescita della crepa e frattura improvvisa.
2.3 Materiali che possono causare la frattura dell'infragilimento da idrogeno
Non tutti i materiali possono causare la frattura dell'infragilimento da idrogeno. I materiali che possono causare la frattura dell'infragilimento da idrogeno si riferiscono a materiali sensibili all'infragilimento da idrogeno. Ci sono molti fattori che influenzano la sensibilità dei materiali all'idrogeno, tra cui principalmente la composizione chimica, la struttura metallografica e la resistenza alla trazione finale del materiale.
Gli studi hanno dimostrato che il carbonio ha un impatto maggiore sulla sensibilità all'idrogeno dei materiali. Maggiore è il contenuto di carbonio, più sensibile è il materiale all'idrogeno. Le impurità come lo zolfo e il fosforo sono anche i principali fattori che aumentano la suscettibilità del materiale all'infragilimento da idrogeno.
La struttura metallografica ha anche un effetto significativo sulla sensibilità all'idrogeno del materiale. Struttura metallografica con sensibilità all'idrogeno decrescente: martensite temperata, bainite superiore (grossolana), bainite inferiore (fine), sorbite, perlite e austenite. In termini di struttura metallografica, più grossolani sono i grani di cristallo, più sensibile è il materiale all'idrogeno. Maggiore è la resistenza alla trazione del materiale, più sensibile è all'infragilimento da idrogeno. È generalmente accettato a livello internazionale che la frattura dell'infragilimento da idrogeno si verifica solo quando la resistenza alla trazione è uguale o superiore a 1050MPa.
I difetti del materiale (microfessure, pori, inclusioni, ecc.) Sono i luoghi in cui l'idrogeno tende ad accumularsi. Maggiore è il numero di difetti, maggiori sono le fonti di frattura del materiale e maggiore è la sensibilità dell'infragilimento da idrogeno del materiale. Cambiamenti improvvisi nella forma della struttura del materiale sono i luoghi in cui si concentra lo stress, ed è anche dove l'idrogeno ama accumularsi. Maggiore è il fattore di concentrazione dello stress, più sensibile è all'infragilimento da idrogeno.
