Quale pericolo nascosto potrebbe causare il cedimento di una struttura in acciaio senza preavviso? La cricca indotta dall'idrogeno (HIC) è un problema critico che interessa molti settori industriali, in cui gli atomi di idrogeno si infiltrano nell'acciaio, provocandone l'infragilimento e la rottura finale. Questo articolo esplora le cause, i meccanismi e i metodi di prevenzione dell'HIC, aiutandovi a comprendere i passi necessari per proteggere i vostri componenti in acciaio da questa minaccia silenziosa. Imparate a identificare i fattori di rischio e a implementare soluzioni efficaci per mantenere l'integrità delle vostre strutture.
È noto che l'idrogeno provoca infragilimento e cricche nell'acciaio, comunemente denominate cricche indotte da idrogeno (HIC). L'HIC si verifica tipicamente in soluzioni acquose, poiché l'idrogeno può diffondersi nella matrice dell'acciaio, provocando infragilimento e cricche.
L'HIC viene discusso principalmente oggi, in quanto rappresenta un problema importante in molti settori industriali. Spesso è causata da fattori accidentali durante il processo di formatura o finitura che permettono all'idrogeno di entrare nella matrice dell'acciaio.
L'HIC è influenzato da tre fattori principali: prestazioni del materiale, condizioni ambientali e stress.
Bolle sulla superficie del campione dopo la carica di idrogeno
Durante la Seconda Guerra Mondiale, un caccia Spitfire della RAF cadde in volo a causa di un guasto meccanico, uccidendo il pilota all'istante. L'incidente fu considerato di grande importanza e spinse le autorità a raccogliere tutte le parti dell'aereo e a istituire una squadra investigativa speciale per determinare le cause dell'incidente.
L'indagine ha rivelato che l'incidente aereo è stato causato dalla frattura dell'albero principale. La frattura presentava numerose piccole crepe, note all'epoca come fratture "hairline".
Nel 1940 Li Xun, fondatore dell'Istituto di Ricerca sui Metalli dell'Accademia Cinese delle Scienze, dopo la laurea iniziò un lavoro di ricerca presso l'Università di Sheffield. Il prerequisito per risolvere il problema era trovare un modo per testare e analizzare quantitativamente il contenuto di idrogeno nell'acciaio.
Successivamente, Li Xun inventò un determinatore di idrogeno per misurare il contenuto di idrogeno nell'acciaio. Alla fine fu dimostrato che l'idrogeno era responsabile della frattura dell'albero principale dell'aereo. Di conseguenza, Li Xun è diventato il fondatore del campo delle cricche indotte dall'idrogeno.
Gli acciai ad alta resistenza contenenti cromo e nichel sono altamente sensibili all'idrogeno. Gli acciai ad alta contenuto di carbonio hanno una maggiore tendenza alla cricca indotta dall'idrogeno, mentre gli acciai a basso tenore di carbonio sono meno soggetti a questo fenomeno.
I forgiati con una struttura densa sono più suscettibili alle cricche indotte dall'idrogeno rispetto ai getti con una struttura sciolta. Quando gli atomi di idrogeno penetrano nell'acciaio, la forza di legame atomico tra i grani diminuisce e la tenacità dell'acciaio viene compromessa. La frattura causata dalla cricca indotta dall'idrogeno è simile ad altre fratture fragili e i materiali ad alta resistenza sono più suscettibili alla frattura intergranulare.
Negli acciai a basso tenore di carbonio, è probabile che sulle piccole sfaccettature lungo la grana compaiano fossette piccole e incomplete, che formano il cosiddetto "motivo ad artiglio di pollo".
Infragilimento da idrogeno frattura
Il cracking indotto dall'idrogeno presenta isteresi.
L'insorgenza di cricche indotte dall'idrogeno nei componenti saldati può essere improvvisa e rappresenta una seria minaccia per le persone e le cose. Questo problema richiede grande attenzione.
Incidente da esplosione
L'eliminazione dell'idrogeno nei metalli è un problema critico che richiede attenzione. Alcuni acciai o componenti utilizzati in condizioni specifiche devono essere sottoposti a un trattamento di deidrogenazione. Ad esempio, le parti zincate utilizzate negli aerei devono essere sottoposte a questo processo. L'eliminazione dell'idrogeno è necessaria anche per la zincatura di parti elastiche e di acciai ad alta resistenza.
Il processo di rimozione dell'idrogeno dai componenti prevede un trattamento di riscaldamento. L'efficacia della rimozione dell'idrogeno dipende dalla temperatura di rimozione dell'idrogeno e dal tempo di mantenimento. Più alta è la temperatura e più lungo è il tempo, più efficace sarà la rimozione dell'idrogeno.
In genere, il componente da trattare può essere posto in un forno a vuoto e trattato a una temperatura di 200-250°C per 2-3 ore. Per ottenere lo stesso effetto di rimozione dell'idrogeno del forno si può utilizzare anche l'olio caldo. Questo metodo offre il vantaggio di un riscaldamento uniforme e di requisiti più semplici per le apparecchiature.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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