Infragilimento da idrogeno di bulloni in acciaio legato (3)

5 Metodi tecnici per prevenire la frattura dell'infragilimento da idrogeno dei bulloni in acciaio legato

    La prevenzione della frattura dell'infragilimento da idrogeno dei bulloni di acciaio legato richiede una considerazione completa basata sul meccanismo della frattura dell'infragilimento da idrogeno. In base alla resistenza alla trazione richiesta, al materiale appropriato e al processo di produzione corrispondente. 6.1 ioni di bulloni filettati MJ ioni di bulloni filettati MJ non solo possono migliorare la capacità del bullone di resistere a carichi dinamici, ma anche migliorare la capacità del bullone di resistere all'infragilimento da idrogeno. La riduzione della concentrazione di stress gioca un ruolo importante nel ridurre la suscettibilità dei bulloni all'infragilimento da idrogeno. Pertanto, quando si inseriscono le filettature dei bulloni, provare a utilizzare filettature MJ con un raggio dell'arco maggiore nella parte inferiore della filettatura. Il raggio dell'arco inferiore della filettatura MJ è compreso tra 0,15042P e 0,18011P,

    La tecnologia di lavorazione dei bulloni filettati MJ ha tre caratteristiche: ① La filettatura deve essere rullata dopo il trattamento termico finale; ②La testa dell'otturatore deve essere ribaltata e sagomata; ③ Il raccordo inferiore della testa del bullone deve essere laminato a freddo dopo il trattamento termico finale. Queste tecniche di lavorazione possono eliminare efficacemente i difetti del materiale sulla superficie del bullone e aumentare la tensione di compressione residua sulla superficie del bullone. Di conseguenza, può svolgere un ruolo significativo nel ridurre la sensibilità dell'infragilimento da idrogeno del bullone.

5.2 Scegliere una tecnologia di elaborazione ragionevole e adottare misure preventive rigorose

    Poiché il valore critico della resistenza alla trazione per la frattura dell'infragilimento da idrogeno è 1050 MPa, per i bulloni il cui livello di resistenza è inferiore a 1000 MPa, indipendentemente dal fatto che siano galvanizzati o meno, l'infragilimento da idrogeno non viene considerato. Per i bulloni in acciaio legato (come 30CrMnSiA) con una resistenza alla trazione superiore a 1000 MPa, purché i normali processi di trattamento termico, galvanica e rimozione dell'idrogeno siano utilizzati in conformità con i requisiti delle norme pertinenti, l'infragilimento da idrogeno può essere completamente evitato.

    Al fine di ridurre il grado di permeazione dell'idrogeno e migliorare l'effetto della rimozione dell'idrogeno, è necessario prendere misure dai seguenti aspetti.

5.2.1 Trattamento termico

    La martensite temperata ha un impatto maggiore sulla sensibilità dell'infragilimento da idrogeno, quindi la temperatura del trattamento termico può essere regolata in modo appropriato durante il trattamento termico per ridurre la formazione di martensite temperata. Ad esempio, l'uso dell'austempering aumenterà la soglia di frattura dell'infragilimento da idrogeno di circa 100 MPa. Questo perché la struttura inferiore della bainite prodotta dall'austempering è meno sensibile all'infragilimento da idrogeno rispetto alla martensite temperata.

    A volte il gas di protezione viene aggiunto al forno di riscaldamento per prevenire la formazione di incrostazioni di ossido sulle parti. Tuttavia, se il gas protettivo contiene idruro (come gas di cracking del metanolo, gas RX, ecc.), L'idruro verrà decomposto in idrogeno dopo il riscaldamento, il che causerà la permeazione dell'idrogeno e aumenterà il rischio di infragilimento da idrogeno. Pertanto, non è consigliabile utilizzare gas protettivo contenente idruro nel processo di trattamento termico. Se le condizioni lo consentono, è meglio utilizzare un forno a vuoto per la tempra e il rinvenimento.

    Secondo lo standard del settore aerospaziale QJ 451-1988 "Requisiti tecnici per il controllo di qualità per le parti (parti) prima della placcatura", tutte le parti con una resistenza alla trazione maggiore di 1050MPa ma inferiore o uguale a 1450MPa devono essere sottoposte a trattamento antistress e il la temperatura di riscaldamento specifica è 190 ℃ ～ 210 ℃, il tempo è di 1 ora. La tensione qui si riferisce alla tensione di trazione residua causata dal trattamento termico e non dovrebbe includere la tensione di compressione residua causata dal filo laminato o dall'angolo arrotondato della testa laminata a freddo dopo il trattamento.

5.2.2 Decapaggio

    Sebbene il decapaggio non sia il processo principale di permeazione dell'idrogeno, se non è ben controllato, l'idrogeno penetra nei bulloni. Pertanto, molti standard sottolineano il divieto di decapaggio con acido forte prima della placcatura e l'uso di decapaggio acido debole o pallinatura.

5.2.3 Galvanotecnica

    La galvanizzazione è il processo principale con cui i bulloni assorbono l'idrogeno e il controllo rigoroso del processo di galvanizzazione è la misura principale per prevenire l'infragilimento da parte dell'idrogeno dei bulloni.

    La scelta di diversi processi di galvanizzazione in base alla resistenza alla trazione dei bulloni è uno dei mezzi per evitare la frattura dell'infragilimento da idrogeno. Per i bulloni 30CrMnSiA con una resistenza alla trazione superiore a 1080MPa, è possibile utilizzare la normale zincatura o la placcatura al cadmio.

    Per i bulloni in acciaio legato con resistenza alla trazione superiore a 1250 MPa, sebbene possano essere utilizzati anche i normali processi di zincatura o cadmio, è necessario adottare un controllo del processo più rigoroso. ISO 5857: 1988 "Specifiche per l'approvvigionamento di bulloni a testa sporgente in acciaio legato filettato MJ di grado di resistenza aerospaziale 1250MPa MJ" stabilisce che i bulloni del prodotto devono essere sottoposti a una prova di resistenza allo stress, ovvero il 75% del carico di rottura minimo viene applicato ai bulloni per 23 ore, e i chiavistelli non devono rompersi. O distruggere. GB / T 3098.1-2010 "Proprietà meccaniche di bulloni, viti e dadi di fissaggio" ricorda agli utenti che dovrebbero essere cauti quando si considera l'uso di bulloni di grado 12.9 o superiore.

    Secondo il "Catalogo dei processi proibiti (limitati) per i prodotti aerospaziali" (vedere Tian Technology [2004] n. 42), per i bulloni con una resistenza alla trazione superiore a 1300 MPa, la galvanizzazione di zinco o cadmio non è consentita, ma la galvanica a basso infragilimento da idrogeno può essere utilizzato. Craft. La placcatura elettrolitica a basso infragilimento da idrogeno è un tipo di processo sviluppato per l'infragilimento da idrogeno di parti di aeromobili negli anni '60 e '70, tra cui la placcatura al cadmio a basso infragilimento da idrogeno, la placcatura al cadmio-titanio a basso infragilimento da idrogeno e la placcatura al nichel-zinco a basso infragilimento da idrogeno. Requisiti di galvanizzazione a basso infragilimento da idrogeno: tempra antistress prima della placcatura, sabbiatura invece del decapaggio o trattamento termico sotto vuoto. Nel processo di galvanizzazione, da un lato, la formulazione del bagno viene regolata e, dall'altro,

    Il titanio placcato al cadmio è un insieme di processi di galvanizzazione a basso infragilimento da idrogeno formato dalla riforma, dal miglioramento e dal miglioramento di processi simili in paesi stranieri nel secolo scorso. Il titanio ha un forte effetto di adsorbimento sull'idrogeno. Può adsorbire l'idrogeno sulla superficie del prodotto e impedire all'idrogeno di penetrare nel substrato. Pertanto, il titanio placcato con cadmio a basso infragilimento da idrogeno ha dato un grande contributo alla risoluzione del problema dell'infragilimento da idrogeno ed è ancora ampiamente utilizzato nell'industria aeronautica. . Tuttavia, è usato raramente nell'industria aerospaziale a causa del suo rigoroso processo operativo e dei costi elevati, e praticamente non è stata stabilita alcuna linea di produzione.

    Nell'industria aerospaziale, il processo di placcatura in lega di zinco-nichel a basso infragilimento da idrogeno e il processo di placcatura in cadmio a basso infragilimento da idrogeno sono stati eseguiti in una piccola gamma negli anni '80 e lo standard dell'industria aerospaziale QJ 1824-1989 "Lega di zinco-nichel condizioni tecniche del rivestimento ", QJ 2217-1992" Specifiche di processo al cadmio a bassa infragilimento da idrogeno ".

    Naturalmente, per i bulloni con una resistenza alla trazione superiore a 1500 MPa, anche la placcatura a basso infragilimento da idrogeno è rischiosa. La frattura dell'infragilimento da idrogeno si verifica di tanto in tanto. Se si desidera evitare completamente il rischio di infragilimento da idrogeno, è possibile utilizzare un processo di rivestimento senza infragilimento da idrogeno o modificarlo. Utilizzare altri materiali resistenti alla corrosione.

    Inoltre, in conformità con le disposizioni della ISO 9587 "Rivestimenti metallici e altri rivestimenti inorganici per ridurre il rischio di pretrattamento di prodotti in acciaio infragilimento da idrogeno", i bulloni devono essere sottoposti a trattamento antistress prima della galvanica.

5.3 Rimozione dell'idrogeno

    La rimozione dell'idrogeno consiste nel mettere i bulloni in un forno a circa 200 ° C per la cottura, in modo che l'idrogeno nei bulloni si combini in molecole di idrogeno e fuoriesca. La chiave per migliorare l'effetto della rimozione dell'idrogeno è: in primo luogo, rimuovere l'idrogeno nel tempo dopo la placcatura; secondo, mantenere la temperatura di rimozione dell'idrogeno più alta possibile; terzo, il tempo per la rimozione dell'idrogeno dovrebbe essere abbastanza lungo.

    La rimozione tempestiva dell'idrogeno dopo la placcatura ha una grande influenza sul miglioramento dell'effetto della rimozione dell'idrogeno. Lo standard generale stabilisce che non più di 4 ore dopo la placcatura e alcuni standard aziendali stranieri stabiliscono che l'idrogeno deve essere rimosso entro 3 ore. In effetti, molte aziende hanno ridotto l'intervallo di tempo tra la galvanica e la rimozione dell'idrogeno a meno di 1 ora al fine di migliorare l'effetto della rimozione dell'idrogeno.

    Maggiore è la temperatura di rimozione dell'idrogeno, migliore è l'effetto di rimozione dell'idrogeno, ma non può avvicinarsi o raggiungere la temperatura di tempra del materiale, altrimenti le prestazioni del materiale saranno influenzate.

    Il tempo di rimozione dell'idrogeno dovrebbe essere diverso a seconda della forza del bullone. Maggiore è la forza, più lungo è il tempo di rimozione dell'idrogeno richiesto. Secondo gli standard pertinenti (come QJ 452), la temperatura di rimozione dell'idrogeno dei bulloni 30CrMnSiA dovrebbe essere 190 ℃ ~ 210 ℃ e il tempo di rimozione dell'idrogeno non dovrebbe essere inferiore a 8 ore.

    Va notato che se il tempo di rimozione dell'idrogeno è troppo breve, non solo non aiuterà a ridurre il contenuto di idrogeno, ma aumenterà il contenuto di idrogeno. La Figura 9 mostra la relazione tra il tempo di rimozione dell'idrogeno e la velocità di infragilimento delle parti dopo la placcatura in bagni diversi. Si può vedere dalla Fig. 9 che il tasso di infragilimento per 2 ore ～ 4 ore di rimozione dell'idrogeno è superiore a quello senza rimozione dell'idrogeno. Questo perché la concentrazione di idrogeno assorbita dallo strato superficiale della parte è la più grande dopo la galvanica. All'inizio della cottura, l'idrogeno adsorbito sulla superficie si diffonde rapidamente e trabocca nell'aria da un lato e accelera per diffondersi nel metallo dall'altro.

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5.4 Rivestimento senza infragilimento da idrogeno

    L'uso della tecnologia di rivestimento senza infragilimento da idrogeno è una tecnologia per evitare completamente l'infragilimento da idrogeno. Dagli anni '60 agli anni '80, Stati Uniti, Germania, Francia, Giappone e altri paesi hanno sviluppato alcuni rivestimenti senza infragilimento da idrogeno. Questi rivestimenti non hanno bisogno di adottare l'elettrodeposizione catodica e non vi è alcun processo di assorbimento dell'idrogeno, quindi sono chiamati "rivestimenti di infragilimento non da idrogeno". Possono essere utilizzati per rivestimenti di bulloni come zincatura meccanica, sherardizzazione a polvere, rivestimento dacromet, ecc. Al momento, il rivestimento Dacromet più utilizzato dovrebbe essere.