氫脆是溶于鋼中的氫,聚合為氫分子,造成應力集中,超過鋼的強度極限,在鋼內部形成細小的裂紋,又稱白點。氫脆只可防,不可治。氫脆一經產生,就消除不了。在材料的冶煉過程和零件的制造與裝配過程(如電鍍、焊接)中進入鋼材內部的微量氫(10的負6次方量級)在內部殘余的或外加的應力作用下導致材料脆化甚至開裂。
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工業管道的氫脆現象可發生在實施外加電流陰極保護的過程之中:現階段為了防止金屬設備發生腐蝕,一般大型的工業管道都采用外加電流的陰極保護方式,但是這種方式也能引發雜散電流干擾的高風險,可導致過保護,引發防腐層的破壞及管材氫脆。
熱處理的方法是將工件加熱至某一溫度,保溫一段時間,緩冷,使氫隨溶解度逐漸變小,逐漸析出。但加熱會破壞鍍層,因此熱處理的方法對于經過電鍍的工件并不適用。
首先,盡量縮短酸洗時間;其次加緩蝕劑,減少產氫量。
氫在常溫常壓下不會對鋼產生明顯的腐蝕,但當溫度超過300℃和壓力高于30MPa時,會產生氫脆這種腐蝕缺陷,尤其是在高溫條件下。如合成氨生產過程中的脫硫塔、變換塔、氨合成塔;煉油過程中的一些加氫反應裝置;石油化工生產過程中的甲醇合成塔等。
(1)、減少金屬中滲氫的數量,必須盡量減少高強度/高硬度鋼制緊固件的酸洗,因為酸洗可加劇氫脆。在除銹和氧化皮時,盡量采用噴砂拋丸的方法,若洛氏硬度等于或大于HRC 32的緊固件進行酸洗時,必須在制定酸洗工藝時確保零件在酸中浸泡的時間最長不超過10分鐘。并應盡量降低酸液的濃度,并保證零件在酸中浸泡的時間不超過10分鐘;在除油時,采用清洗劑或溶劑除油等化學除油方式,滲氫量較少,若采用電化學除油,先陰極后陽極,高強度零件不允許用陰極電解除油;在熱處理時,嚴格控制甲醇和丙烷的滴注量;在電鍍時,堿性鍍液或高電流效率的鍍液滲氫量較少。
近年來,輕量化趨勢在汽車領域日益重要,其中,輕量化螺栓在這一過程中起著重要作用。迄今為止,10.9級和12.9級高強度螺栓用鋼已得到廣泛應用。
眾所周知,提高鋼的強度是一項重要的輕量化措施,然而強度的增加通常會增加氫脆(HE)的敏感性,從而導致在使用中意外斷裂。前期研究表明,通過在鋼中添加合金化元素是提高材料介電常數的有效方法。
近期,一篇題為“Effect of vanadium content on hydrogen embrittlement of 1400 MPa grade high strength bolt steels”的論文發表在《International Journal of Hydrogen Energy》上。作者采用SSRT方法對不同V含量的1400MPa螺栓鋼的HE值進行了評價。分析了實驗鋼的微觀組織、氫擴散行為等特征。
作者分別研究了含釩量為0、0.17wt%和0.34wt%的1400MPa螺栓鋼的氫脆(HE)特性。研究結果表明,隨著氫濃度的增加,無V鋼的HE迅速增加,而含0.34wt%V螺栓鋼的HE緩慢增加。在V含量在0-0.34wt%范圍內,其他元素含量基本相同的情況下,HE含量隨V含量的增加而降低,說明V能有效提高螺栓鋼的抗HE性。微觀結構分析表明,由于添加了V元素,產生的VC析出相有效的阻止了氫的運動,從而提高抗HE性。
圖1不同V含量的1400MPa螺栓鋼的SSRT曲線
圖2H濃度與HE的關系
文章來源:http://bk.www.laugustcd.cn/post/Hydrogen.html
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