Riscul de fragilizare cu hidrogen al șuruburilor șinei și controlul procesului de tratare a dehidrogenării
De ce șuruburile-de înaltă rezistență sunt mai susceptibile la fragilizarea prin hidrogen decât șuruburile obișnuite?
Șuruburile de înaltă{0}}rezistență sunt supuse călirii și revenirii, rezultând o structură de martensită călită cu duritate ridicată, dar distorsiuni semnificative ale rețelei. Această structură „capcană” puternic atomii de hidrogen, care se acumulează cu ușurință la defectele rețelei. Șuruburile obișnuite au duritate mai mică și o structură de ferită-perlită, permițând difuzia rapidă a hidrogenului și împiedicând acumularea de-presiune ridicată. Sub tensiune de tracțiune, atomii de hidrogen acumulați în șuruburile de-rezistență ridicată provoacă o scădere bruscă a plasticității, ceea ce duce la rupere bruscă, fragilă, fără deformare semnificativă-cunoscută sub numele de fragilizare cu hidrogen.
Care sunt diferențele fractografice dintre fragilizarea cu hidrogen și fractura normală prin oboseală?
Fracturile de fragilizare prin hidrogen prezintă suprafețe cristaline, de culoare gri strălucitoare, fără deformare plastică evidentă, tipică defecțiunii fragile. Zonele clare de propagare a fisurilor cu rate de creștere extrem de rapide sunt adesea vizibile. În schimb, fracturile de oboseală prezintă origini distincte de oboseală, striații de oboseală și zone de ruptură finală, cu culori mai închise și deformare plastică în zona finală. fragilizarea hidrogenului are loc la începutul exploatării fără avertisment; fractura de oboseală se dezvoltă treptat după-vibrații pe termen lung. Analiza fractografică permite tehnicienilor să identifice rapid cauza defecțiunii.
Care sunt parametrii de bază ai procesului pentru dehidrogenare și cum să îi controlăm cu precizie?
Parametrii de bază sunt temperatura și timpul de menținere, care trebuie controlate sinergic. Pentru șuruburile de șenile, temperatura standard de dehidrogenare este de obicei între 190 și 220 de grade. Temperaturile scăzute activează insuficient atomii de hidrogen pentru difuzie; temperaturile ridicate reduc duritatea și rezistența șuruburilor. Timpul de reținere variază de la 8 la 24 de ore, în funcție de material și grosimea efectivă. Din punct de vedere al procesului-, coacerea prin dehidrogenare trebuie să înceapă în decurs de 4 ore de la galvanizare pentru a preveni difuzarea hidrogenului adânc în matricea de oțel.
Ce tratamente de suprafață prezintă riscuri de fragilizare prin hidrogen și care sunt relativ sigure?
Wet electroplating processes like electro-galvanizing and electro-cadmium plating are high-risk, as hydrogen ions in the plating bath reduce at the cathode and penetrate the bolt. In contrast, hot-dip galvanizing, Dacromet coating, and mechanical galvanizing are low or zero-hydrogen processes with minimal risk. Ultra-high-strength track bolts (tensile strength >1000MPa) sunt în general interzise să folosească electro-galvanizarea. Proiectele de inginerie ar trebui să prioritizeze Dacromet sau galvanizarea la cald-pentru a elimina fragilizarea hidrogenului la sursă.
Cum să preveniți fragilizarea hidrogenului-rupturile șuruburilor induse-pe șantier?
În primul rând, solicitați producătorilor să furnizeze înregistrări ale procesului de dehidrogenare și rapoarte de testare în timpul achiziției; interziceți utilizarea șuruburilor netratate{0}}de înaltă rezistență. În al doilea rând, evitați decaparea excesivă sau deruginirea electrolitică catodică în timpul construcției, deoarece acestea reintroduc hidrogenul. Dacă apar fracturi întârziate în timpul instalării, retrageți imediat lotul. În plus, efectuați în mod regulat teste ne-distructive asupra șuruburilor critice pentru a detecta fisurile timpurii de fragilizare prin hidrogen. Controlul strict al sursei și managementul proceselor sunt cheia pentru prevenirea unor astfel de accidente.