Uszkodzenia wodorowe
Uszkodzenia wodorowe to ogólna nazwa nadana dużej liczbie procesów degradacji metali w wyniku interakcji z atomami wodoru . Należy zauważyć, że gazowy wodór cząsteczkowy nie ma takiego samego efektu, jak atomy lub jony uwolnione do stałego roztworu w metalu.
Tworzenie wad wewnętrznych
Stale węglowe wystawione na działanie wodoru w wysokich temperaturach ulegają atakowi wodoru w wysokiej temperaturze , co prowadzi do wewnętrznego odwęglenia i osłabienia.
Pęcherze
Atomowy wodór dyfundujący przez metale może gromadzić się w wewnętrznych defektach, takich jak wtrącenia i laminacje, i tworzyć wodór cząsteczkowy. W takich miejscach może powstawać wysokie ciśnienie z powodu ciągłej absorpcji wodoru, co prowadzi do powstawania pęcherzy, ich wzrostu i ostatecznego rozerwania pęcherza. Takie pękanie pęcherzowe wywołane wodorem zaobserwowano w stalach, stopach aluminium, stopach tytanu i jądrowych materiałach konstrukcyjnych. Metale o niskiej rozpuszczalności wodoru (takie jak wolfram) są bardziej podatne na powstawanie pęcherzy. Podczas gdy w metalach o wysokiej rozpuszczalności wodoru, takich jak wanad, wodór woli indukować stabilne wodorki metali zamiast pęcherzyków lub pęcherzy.
Rozbija pęknięcia, płatki, rybie oczka i mikroperforacje
Odłupki i pęknięcia tłuczniowe to wewnętrzne pęknięcia widoczne w dużych odkuwkach. Wodór zebrany podczas topienia i odlewania oddziela się w wewnętrznych pustkach i nieciągłościach i powoduje te wady podczas kucia. Rybie oczy to jasne plamy nazwane ze względu na ich wygląd widoczny na pękniętych powierzchniach, zwykle spawanych. Wodór dostaje się do metalu podczas spawania i powoduje tę wadę podczas późniejszego naprężania. Stalowe zbiorniki bezpieczeństwa narażone na ekstremalnie wysokie ciśnienie wodoru tworzą małe szczeliny lub mikroperforacje, przez które mogą wyciekać płyny.
Utrata plastyczności przy rozciąganiu
Wodór obniża plastyczność przy rozciąganiu w wielu materiałach. W materiałach ciągliwych, takich jak austenityczna stal nierdzewna i stopy aluminium, może nie wystąpić wyraźna kruchość, ale może wykazywać znaczne obniżenie ciągliwości przy rozciąganiu (% wydłużenia lub % zmniejszenia powierzchni) w próbach rozciągania.
Kontrola uszkodzeń spowodowanych wodorem
Najlepszą metodą kontrolowania uszkodzeń spowodowanych wodorem jest kontrolowanie kontaktu między metalem a wodorem. Można podjąć wiele kroków w celu ograniczenia przedostawania się wodoru do metali podczas krytycznych operacji, takich jak topienie; odlew; obróbka (walcowanie, kucie itp.); spawalniczy; oraz przygotowanie powierzchni, takie jak czyszczenie chemiczne, galwanizacja i korozja w okresie ich użytkowania. Kontrola środowiska i metalurgiczna kontrola materiału w celu zmniejszenia jego podatności na wodór to dwa główne podejścia do zmniejszenia szkód spowodowanych przez wodór.
Wykrywanie uszkodzeń wodorowych
Istnieją różne metody odpowiedniej identyfikacji i monitorowania uszkodzeń wodorowych, w tym metoda tłumienia echa ultradźwiękowego , rozpraszanie wsteczne oparte na amplitudzie , stosunek prędkości, pomiar fal pełzających / czasu przelotu, prędkość fali ścinającej w trybie pitch-catch, zaawansowane ultradźwiękowe techniki rozpraszania wstecznego (AUBT ), dyfrakcji czasu przelotu (TOFD) , mapowania grubości i metalografii in-situ – repliki. W przypadku uszkodzeń spowodowanych wodorem do wykrywania dotkniętych obszarów w materiale stosowana jest technika rozpraszania wstecznego. Aby sprawdzić krzyżowo i potwierdzić wyniki pomiaru rozproszenia wstecznego, stosuje się technikę pomiaru stosunku prędkości. Do wykrywania mikro- i makropęknięć odpowiednią metodą jest dyfrakcja czasu przelotu.