Welk verborgen gevaar kan ervoor zorgen dat een staalconstructie het zonder waarschuwing begeeft? Waterstofgeïnduceerd scheuren (HIC) is een kritiek probleem dat veel industrieën treft, waarbij waterstofatomen infiltreren in staal, wat leidt tot verbrossing en uiteindelijk breuk. In dit artikel worden de oorzaken, mechanismen en preventiemethoden voor HIC onderzocht, zodat je begrijpt welke stappen nodig zijn om je stalen onderdelen te beschermen tegen deze stille bedreiging. Leer hoe u de risicofactoren kunt identificeren en effectieve oplossingen kunt implementeren om de integriteit van uw constructies te behouden.
Het is bekend dat waterstof verbrossing en scheuren in staal kan veroorzaken, ook wel waterstofgeïnduceerd scheuren (HIC) genoemd. HIC treedt meestal op in waterige oplossingen, omdat waterstof kan diffunderen in de staalmatrix, wat leidt tot verbrossing en scheuren van staal.
HIC wordt vandaag vooral besproken omdat het een groot probleem is in veel industrieën. Het wordt vaak veroorzaakt door toevallige factoren tijdens het vervormings- of afwerkingsproces waardoor waterstof in de staalmatrix terechtkomt.
HIC wordt beïnvloed door drie primaire factoren: materiaalprestatiesomgevingsomstandigheden en stress.
Bubbels op het monsteroppervlak na waterstoflading
Tijdens de Tweede Wereldoorlog viel een Spitfire-jager van de RAF uit de lucht door een mechanisch defect, waarbij de piloot op slag om het leven kwam. Het incident werd van groot belang geacht en de autoriteiten verzamelden alle onderdelen van het vliegtuig en stelden een speciaal onderzoeksteam samen om de oorzaak van de crash vast te stellen.
Uit het onderzoek bleek dat het neerstorten van het vliegtuig was veroorzaakt door een breuk in de hoofdas. De breuk vertoonde meerdere kleine scheurtjes, destijds bekend als haarscheurtjes.
In 1940 begon Li Xun, de oprichter van het Institute of Metal Research van de Chinese Academie van Wetenschappen, na zijn afstuderen met onderzoekswerk aan de Universiteit van Sheffield. De eerste vereiste voor het oplossen van dit probleem was het vinden van een manier om het waterstofgehalte in staal kwantitatief te testen en te analyseren.
Vervolgens vond Li Xun een waterstofdeterminator uit om het waterstofgehalte in staal te meten. Uiteindelijk werd bewezen dat waterstof verantwoordelijk was voor de breuk van de hoofdas van het vliegtuig. Hierdoor werd Li Xun de grondlegger van het vakgebied van waterstofgeïnduceerd scheuren.
Hoge-sterktestalen die chroom en nikkel bevatten, zijn zeer gevoelig voor waterstof. Staal met hoge koolstofgehalte hebben een grotere neiging tot waterstofgeïnduceerd scheuren, terwijl staal met een laag koolstofgehalte minder gevoelig is voor dit fenomeen.
Smeedstukken met een dichte structuur zijn gevoeliger voor scheuren door waterstof dan gietstukken met een losse structuur. Wanneer waterstofatomen het staal binnendringen, neemt de atomaire bindingskracht tussen de korrels af en wordt de taaiheid van het staal aangetast. De breuk die wordt veroorzaakt door waterstofgeïnduceerd scheuren is vergelijkbaar met andere brosse breuken en materialen met hoge sterkte zijn gevoeliger voor interkristallijne breuk.
In staal met een laag koolstofgehalte verschijnen waarschijnlijk kleine en onvolledige kuiltjes op de kleine facetten langs de korrel, wat bekend staat als het "kippenklauwpatroon".
Waterstofbrosheid breuk
Waterstofgeïnduceerd kraken heeft hysteresis.
Waterstofgeïnduceerde scheurvorming in gelaste onderdelen kan plotseling optreden en vormt een ernstige bedreiging voor zowel mensen als eigendommen. Dit probleem vraagt veel aandacht.
Explosie ongeval
De eliminatie van waterstof in metalen is een kritieke kwestie die aandacht vereist. Bepaalde staalsoorten of onderdelen die onder specifieke omstandigheden worden gebruikt, moeten een dehydrogenatiebehandeling ondergaan. Zo moeten bijvoorbeeld gegalvaniseerde onderdelen die in vliegtuigen worden gebruikt dit proces ondergaan. Waterstofverwijdering is ook noodzakelijk voor het verzinken van elastische onderdelen en staal met hoge sterkte.
Het verwijderen van waterstof uit onderdelen gebeurt door verhitting. De doeltreffendheid van waterstofverwijdering is afhankelijk van de waterstofverwijderingstemperatuur en de wachttijd. Hoe hoger de temperatuur en hoe langer de tijd, hoe effectiever de waterstofverwijdering zal zijn.
Gewoonlijk kan het te behandelen onderdeel in een vacuümoven worden geplaatst en gedurende 2-3 uur bij een temperatuur van 200-250°C worden behandeld. Hete olie kan ook worden gebruikt om hetzelfde waterstofverwijderingseffect te bereiken als in de oven. Deze methode biedt het voordeel van gelijkmatige verwarming en eenvoudiger apparatuur.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR