Ce este fragilizarea cu hidrogen?

Fragilarea prin hidrogen este un termen de inginerie care se referă la un compromis în rezistența la tracțiune a unui metal sau aliaj turnat din cauza unei infiltrații de hidrogen gazos sau atomic. Pe scurt, moleculele de hidrogen care ocupă metalul reacționează într-un mod care face materialul fragil și predispus la crăpare. În mod evident, fragilizarea hidrogenului prezintă probleme semnificative în ceea ce privește capacitatea de a se baza pe integritatea structurală a podurilor, zgârie-norilor, avioanelor, navelor etc. multe dezastre mecanice care au avut loc pe uscat, precum și în aer și mare.

Procesul începe cu expunerea la hidrogen, care poate apărea în timp ce un metal trece prin anumite procese de fabricație, cum ar fi galvanizarea. Placarea cu succes se bazează pe pregătirea metalului cu o baie acidă înainte ca acesta să poată accepta straturi de crom. Electricitatea utilizată în timpul procesului de „decapare” și placare inițiază o reacție numită hidroliză în care moleculele de apă sunt descompuse în ioni de hidrogen încărcați pozitiv și anioni de hidroxid încărcați negativ.

Hidrogenul este, de asemenea, un produs secundar al reacțiilor corozive, cum ar fi rugina. Descompunerea hidrogenului poate fi declanșată și de măsurile luate pentru a o preveni, dacă este aplicată necorespunzător. De exemplu, fragilizarea cu hidrogen poate fi uneori atribuită protecției catodice, care are scopul de a crește rezistența la coroziune a metalului acoperit prin modificarea componentelor vulnerabile la hidrogen ale materialului. Acest lucru se realizează prin introducerea unui curent opus pentru a provoca „sacrificiul” anozilor metalici care posedă un potențial de coroziune mai mic decât metalul însuși. De fapt, materialul devine polarizat.

Odată ce hidrogenul este prezent, totuși, atomii unici încep să se disperseze în metal și să se acumuleze în spații minuscule din microstructura acestuia, unde apoi se regrupează pentru a forma molecule de hidrogen. Hidrogenul absorbit, acum prins, începe să caute o scăpare. O face prin crearea unei presiuni interne, care permite hidrogenului să iasă în blistere care în cele din urmă sparg suprafața metalului. Pentru a contracara acest proces, metalul trebuie copt în decurs de o oră sau mai puțin după galvanizare, pentru a permite hidrogenului prins să scape din straturile de placare fără a crea fisuri sau puncte de stres.

În timp ce hidrogenul poate invada majoritatea metalelor, se știe că anumite metale și aliaje sunt mai susceptibile la fragilizarea hidrogenului, și anume oțelul magnetic, titanul și nichelul. În schimb, cuprul, aluminiul și oțelul inoxidabil sunt cel mai puțin afectate. Cu toate acestea, oțelul și cuprul care conține oxigen pot deveni vulnerabile la fragilizare dacă sunt expuse la hidrogen la căldură sau presiune ridicată. Respectiv, aceste materiale sunt afectate de atacul hidrogenului sau de fragilizarea cu abur generat de reacțiile dintre moleculele hidratate și oxizii de carbon sau de cupru.