Primljenost vodika presudna je zabrinutost u proizvodnji i primjeni vijaka ugljičnih čelika visoke čvrstoće, posebno u industrijama u kojima su neophodni mehanička pouzdanost i dugoročna performansi. Ovaj se fenomen odnosi na gubitak duktilnosti i eventualni neuspjeh metala zbog prisutnosti i difuzije atoma vodika unutar njegove kristalne strukture. Razumijevanje načina na koji se pojavljuje prihvatanje vodika, posebno u pričvršćivačima od ugljičnog čelika, ključno je za proizvođače, inženjere i stručnjake za kontrolu kvalitete kako bi se spriječile katastrofalne kvarove.
Primljanje vodika u visokoj snazi Vijci od ugljičnog čelika Općenito uključuje tri primarne faze: uvođenje vodika, difuzija vodika i hvatanje i naknadno umiješanje što dovodi do odgođenog neuspjeha. Početna faza, ulazak vodika, može se dogoditi tijekom više točaka u procesu proizvodnje. Uobičajeni izvori uključuju kiseli (čišćenje kiseline), elektroplatiranje (posebno cink ili kadmij), fosfatiranje, pa čak i reakcije korozije tijekom usluge. Kad je vijak izložen kiselim okruženjima ili elektrokemijskim procesima, na metalnoj površini proizvodi se atomski vodik. Neki od ovih atoma vodika prodiru u čeličnu matricu, posebno u čelicima koji imaju visoku tvrdoću ili vlačnu čvrstoću (obično iznad 1000 MPa).
Jednom unutar metala, atomi vodika mogu migrirati i postati zarobljeni na različitim mikrostrukturnim oštećenjima kao što su granice zrna, dislokacije, uključivanja i praznine. U čeliku visoke snage, koji imaju tendenciju da imaju napetu i osjetljivu mikrostrukturu zbog legiranja i toplinske obrade, nesavršenosti rešetke pružaju povoljna mjesta za akumulaciju vodika. S vremenom čak i male količine zarobljenog vodika mogu izgraditi unutarnja naprezanja koja kompromitiraju koheziju metala, posebno pod zatezanim opterećenjima.
Mehanizam za prihvat nije samo zbog prisutnosti samog vodika, već načina na koji on djeluje sa čelikom pod naponom. Jedna široko prihvaćena teorija je lokalizirana plastičnost (HOMS) pojačana vodikom, gdje vodik povećava pokretljivost dislokacija u lokaliziranim regijama, što rezultira prijevremenim pokretanjem i širenjem pucanja. Druga teorija, poznata kao dekohezija pojačana vodikom (Hede), sugerira da vodik slabi atomske veze duž granica zrna, što dovodi do prijeloma intergranula. U praksi oba mehanizma mogu raditi istovremeno, ovisno o čeličnom sastavu, mikrostrukturi i uvjetima usluge.
U primjeni se vodikovo prihvat često očituje kao odgođeni neuspjeh. Vijci koji prolaze sve mehaničke testove nakon proizvodnje mogu iznenada propasti nakon dana ili tjedana u službi, posebno ako su podvrgnuti zateznom stresu. Površina loma obično pokazuje krhke značajke poput cijepanja ili međugranularnog pucanja, unatoč tome što je materijal duktilan u normalnim uvjetima. Zbog toga je vodik za uvlačenje posebno opasnim, jer se neuspjesi događaju bez upozorenja i često u kritičnim sklopovima.
Kako bi se spriječilo umiješanost vodika u vijcima od ugljičnih čelika visoke čvrstoće, obično se koristi nekoliko strategija. Prvo je kontrola procesa. Proizvođači moraju umanjiti izloženost vodika tijekom procesa površinskog obrade. Na primjer, upotrebom alkalnog čišćenja umjesto kiselog kiseline i izbjegavanje elektropleta gdje je to moguće ili pomoću alternativa poput mehaničkog obloga. Ako je potrebno elektropleti, provodi se kritični post-proces poznat kao pečenje. To uključuje grijanje vijaka (obično na 190–230 ° C nekoliko sati) ubrzo nakon pljeskanja kako bi se omogućilo da se zarobljeni vodik difuzira prije nego što uzrokuje oštećenje.
Odabir materijala je još jedna metoda upravljanja. Smanjenje sadržaja ugljika ili odabir legura s boljom otpornošću na umiješanje može vam pomoći, iako to može uključivati kompromise u snazi i troškovima. Uz to, smanjenje vrhunske vlačne čvrstoće učvršćivača malo ispod praga zamljenja (obično navedenog kao ~ 1000 MPa) može dramatično smanjiti osjetljivost.
U službi su ključni smanjenje stresa i kontrola okoliša. Izbjegavanje prekomjernog zatezanja i korištenje odgovarajućih specifikacija zakretnog momenta može ograničiti naponski napon koji se primjenjuje na vijke. Zaštitni premazi, poput tretmana cink-nickel ili fosfata u kombinaciji s brtvama, mogu zaštititi vijke od korozivnih okruženja koje stvaraju vodik. U vrlo kritičnim primjenama, pričvršćivači se ponekad specificiraju s ugrađenim sigurnosnim čimbenicima kako bi se objasnili potencijalni rizici za prihvat.
Umračenje vodika u vijcima od ugljičnih čelika visoke čvrstoće složen je, ali dobro razumljiv fenomen koji uključuje ulazak vodika, zarobljavanje i širenje pukotina pod naponom. Na njegovu pojavu utječu višestruki čimbenici, uključujući čelični sastav, proizvodne procese, izloženost okolišu i servisni stres. Kroz strogu kontrolu procesa, odgovarajući odabir materijala i protokoli nakon tretmana poput pečenja, proizvođači mogu značajno smanjiti rizik od kvarova povezanih s vodikom i osigurati dugoročnu pouzdanost učvršćivača ugljičnog čelika u zahtjevnim primjenama.
