Que perigo oculto poderia causar a falha de uma estrutura de aço sem aviso prévio? A rachadura induzida por hidrogênio (HIC) é um problema crítico que afeta muitos setores, em que os átomos de hidrogênio se infiltram no aço, levando à fragilização e à eventual fratura. Este artigo explora as causas, os mecanismos e os métodos de prevenção da HIC, ajudando-o a entender as etapas necessárias para proteger seus componentes de aço contra essa ameaça silenciosa. Saiba como identificar os fatores de risco e implementar soluções eficazes para manter a integridade de suas estruturas.
O hidrogênio é conhecido por causar fragilização e rachaduras no aço, comumente chamadas de rachaduras induzidas por hidrogênio (HIC). A HIC ocorre normalmente em soluções aquosas, pois o hidrogênio pode se difundir na matriz do aço, resultando em fragilização e rachadura do aço.
A HIC é discutida principalmente hoje, pois é uma grande preocupação em muitos setores. Geralmente, ela é causada por fatores acidentais durante o processo de formação ou acabamento que permitem que o hidrogênio entre na matriz do aço.
A HIC é influenciada por três fatores principais: desempenho do materialcondições ambientais e estresse.
Borbulhamento na superfície da amostra após o carregamento de hidrogênio
Durante a Segunda Guerra Mundial, um caça Spitfire da RAF caiu do ar devido a uma falha mecânica, matando o piloto instantaneamente. O incidente foi considerado de grande importância, levando as autoridades a coletar todas as partes do avião e estabelecer uma equipe de investigação especial para determinar a causa do acidente.
A investigação revelou que a queda da aeronave foi causada pela fratura do eixo principal. A fratura apresentava várias pequenas rachaduras, conhecidas na época como fraturas capilares.
Em 1940, o Sr. Li Xun, fundador do Instituto de Pesquisa de Metais da Academia Chinesa de Ciências, começou a trabalhar em pesquisas na Universidade de Sheffield depois de se formar. O pré-requisito para resolver esse problema era encontrar uma maneira de testar e analisar quantitativamente o teor de hidrogênio no aço.
Posteriormente, o Sr. Li Xun inventou um determinador de hidrogênio para medir o teor de hidrogênio no aço. Por fim, foi comprovado que o hidrogênio era responsável pela fratura do eixo principal da aeronave. Como resultado, o Sr. Li Xun tornou-se o fundador do campo de rachaduras induzidas por hidrogênio.
Os aços de alta resistência que contêm cromo e níquel são altamente suscetíveis ao hidrogênio. Os aços com alta teor de carbono têm maior tendência a rachaduras induzidas por hidrogênio, enquanto os aços de baixo carbono são menos propensos a esse fenômeno.
As peças forjadas com uma estrutura densa são mais suscetíveis a rachaduras induzidas por hidrogênio do que as peças fundidas com uma estrutura solta. Quando os átomos de hidrogênio penetram no aço, a força de ligação atômica entre os grãos diminui e a resistência do aço fica comprometida. A fratura causada pela rachadura induzida por hidrogênio é semelhante a outras fraturas frágeis, e os materiais de alta resistência são mais suscetíveis à fratura intergranular.
No aço de baixo carbono, é provável que apareçam covinhas pequenas e incompletas nas pequenas facetas ao longo do grão, formando o que é conhecido como "padrão de garra de galinha".
Fragilização por hidrogênio fratura
A rachadura induzida por hidrogênio tem histerese.
A ocorrência de rachaduras induzidas por hidrogênio em componentes soldados pode ser repentina e representa uma séria ameaça às pessoas e à propriedade. Esse problema exige grande atenção.
Acidente com explosão
A eliminação do hidrogênio nos metais é uma questão crítica que requer atenção. Certos aços ou componentes usados em condições específicas devem passar por um tratamento de desidrogenação. Por exemplo, as peças galvanizadas usadas em aeronaves devem passar por esse processo. A remoção do hidrogênio também é necessária para o revestimento de zinco em peças elásticas e aço de alta resistência.
O processo de remoção do hidrogênio das peças envolve o tratamento por aquecimento. A eficácia da remoção do hidrogênio depende da temperatura de remoção do hidrogênio e do tempo de retenção. Quanto mais alta a temperatura e mais longo o tempo, mais eficaz será a remoção do hidrogênio.
Normalmente, o componente a ser tratado pode ser colocado em um forno a vácuo e tratado a uma temperatura de 200-250°C por 2 a 3 horas. O óleo quente também pode ser usado para obter o mesmo efeito de remoção de hidrogênio que o forno. Esse método oferece a vantagem de aquecimento uniforme e requisitos de equipamento mais simples.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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