Peran Penting Hidrogen dalam Baja: Mencegah Retak Akibat Hidrogen

Hidrogen diketahui dapat menyebabkan penggetasan dan keretakan pada baja, yang biasa disebut sebagai hydrogen-induced cracking (HIC). HIC biasanya terjadi dalam larutan air, karena hidrogen dapat berdifusi ke dalam matriks baja, yang mengakibatkan penggetasan dan keretakan baja.

HIC terutama dibahas hari ini, karena merupakan masalah utama di banyak industri. Hal ini sering kali disebabkan oleh faktor ketidaksengajaan selama proses pembentukan atau finishing yang memungkinkan hidrogen masuk ke dalam matriks baja.

HIC dipengaruhi oleh tiga faktor utama: kinerja materialkondisi lingkungan, dan stres.

Gelembung pada permukaan sampel setelah pengisian hidrogen

Selama Perang Dunia Kedua, sebuah pesawat tempur RAF Spitfire jatuh dari udara karena kerusakan mekanis, menewaskan pilotnya seketika. Insiden ini dianggap sangat penting, sehingga mendorong pihak berwenang untuk mengumpulkan semua bagian pesawat dan membentuk tim investigasi khusus untuk menentukan penyebab kecelakaan.

Hasil investigasi menunjukkan bahwa kecelakaan pesawat disebabkan oleh patahnya poros utama. Patahan tersebut menunjukkan beberapa retakan kecil, yang pada saat itu dikenal sebagai patahan garis rambut.

Pada tahun 1940, Li Xun, pendiri Institut Penelitian Logam di Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, memulai pekerjaan penelitian di Universitas Sheffield setelah lulus. Prasyarat untuk memecahkan masalah ini adalah menemukan cara untuk menguji dan menganalisis kandungan hidrogen dalam baja secara kuantitatif.

Selanjutnya, Li Xun menemukan alat penentu hidrogen untuk mengukur kandungan hidrogen dalam baja. Akhirnya terbukti bahwa hidrogen bertanggung jawab atas patahnya poros utama pesawat. Sebagai hasilnya, Li Xun menjadi pendiri bidang retak yang disebabkan oleh hidrogen.

Baja berkekuatan tinggi yang mengandung kromium dan nikel sangat rentan terhadap hidrogen. Baja dengan kandungan karbon memiliki kecenderungan yang lebih besar untuk mengalami retak yang disebabkan oleh hidrogen, sedangkan baja karbon rendah tidak terlalu rentan terhadap fenomena ini.

Tempa dengan struktur padat lebih rentan terhadap retak yang disebabkan oleh hidrogen dibandingkan dengan coran dengan struktur yang longgar. Ketika atom hidrogen menembus ke dalam baja, kekuatan ikatan atom antar butir berkurang, dan ketangguhan baja terganggu. Patahan yang disebabkan oleh retak yang diinduksi hidrogen mirip dengan patahan getas lainnya, dan material berkekuatan tinggi lebih rentan terhadap patahan antar butir.

Pada baja karbon rendah, lesung pipit kecil dan tidak lengkap cenderung muncul pada sisi-sisi kecil di sepanjang butiran, membentuk apa yang dikenal sebagai "pola cakar ayam".

Penggetasan hidrogen patah tulang

Retak yang diinduksi hidrogen memiliki histeresis.

Terjadinya retak akibat hidrogen pada komponen yang dilas dapat terjadi secara tiba-tiba dan menimbulkan ancaman serius bagi manusia dan properti. Masalah ini menuntut perhatian besar.

Kecelakaan ledakan

Penghapusan hidrogen dalam logam adalah masalah kritis yang memerlukan perhatian. Baja atau komponen tertentu yang digunakan dalam kondisi tertentu harus menjalani perawatan dehidrogenasi. Sebagai contoh, komponen galvanis yang digunakan dalam pesawat terbang harus menjalani proses ini. Penghapusan hidrogen juga diperlukan untuk pelapisan seng pada bagian elastis dan baja berkekuatan tinggi.

Proses penghilangan hidrogen dari komponen melibatkan perlakuan pemanasan. Efektivitas penghilangan hidrogen tergantung pada suhu penghilangan hidrogen dan waktu penahanan. Semakin tinggi suhu dan semakin lama waktu, semakin efektif penghilangan hidrogen.

Biasanya, komponen yang akan diolah dapat ditempatkan dalam oven vakum dan diolah pada suhu 200-250 ° C selama 2-3 jam. Minyak panas juga dapat digunakan untuk mencapai efek penghilangan hidrogen yang sama dengan oven. Metode ini menawarkan manfaat pemanasan yang seragam dan persyaratan peralatan yang lebih sederhana.