Водородное охрупчивание – это технический термин, который относится к компромиссу в прочности на растяжение формованный металл или сплав из-за проникновения газообразного или атомарного водорода. Короче говоря, молекулы водорода, находящиеся в металле, реагируют таким образом, что материал становится хрупким и склонным к растрескиванию. Очевидно, что водородное охрупчивание создает серьезные проблемы с точки зрения обеспечения структурной целостности мостов, небоскребов, самолетов, кораблей и т. д. На самом деле это природное явление приводит к состоянию, известному как катастрофическое разрушение из-за разрушения И является непосредственной причиной многих механических катастроф, произошедших на суше, а также в воздухе и на море.
Процесс начинается с воздействия водорода, которое может произойти, когда металл подвергается определенным производственным процессам, таким как гальванопокрытие. Успешное покрытие зависит от подготовки металла в кислотной ванне до того, как он сможет принять слои хрома. Электричество, используемое в процессе травления и гальванического покрытия, инициирует реакцию, называемую гидролизом, в ходе которой молекулы воды расщепляются на положительно заряженные ионы водорода и отрицательно заряженные анионы гидроксида.
Водород также является побочным продуктом коррозионных реакций, таких как ржавление. Разложение водорода может быть спровоцировано и самими мерами, принимаемыми для его предотвращения, при неправильном применении. Например, водородное охрупчивание иногда можно отнести к катодной защите, которая предназначена для повышения коррозионной стойкости металла с покрытием за счет модификация чувствительных к водороду компонентов материала. Это достигается введением встречного тока для «принесения в жертву» металлических анодов, обладающих более низким коррозионным потенциалом, чем сам металл. Фактически материал становится поляризованным.
Однако, как только водород присутствует, отдельные атомы начинают рассеиваться по всему металлу и накапливаться в крошечных пространствах в его микроструктуре, где они затем перегруппировываются, образуя молекулы водорода. Поглощенный водород, оказавшийся в ловушке, начинает искать выход. Это достигается за счет создания внутреннего давления, которое позволяет водороду образовывать пузырьки, которые в конечном итоге растрескивают поверхность металла. Чтобы противодействовать этому процессу, металл должен быть прокален в течение часа или меньше после гальванического покрытия, чтобы захваченный водород мог выйти из слоев покрытия, не создавая трещин или точек напряжения.
Хотя водород может проникать в большинство металлов, известно, что некоторые металлы и сплавы более подвержены водородному охрупчиванию, а именно магнитная сталь, титан и никель. Напротив, медь, алюминий и нержавеющая сталь подвергаются наименьшему воздействию. Однако сталь и кислородсодержащая медь могут стать уязвимыми к охрупчиванию при воздействии водорода при высокой температуре или давлении. Соответственно, эти материалы подвержены воздействию водорода или парового охрупчивания, вызванного реакциями между гидратированными молекулами и углеродом или оксидами меди.
Публикация статей в AboutMechanics — лишь одно из многих профессиональных направлений Карин. Она также является автором журнала и обозревателем, в основном для публикаций, связанных со здоровьем, а также автором четырех книг. Карин живет в горах Катскилл в Нью-Йорке и специализируется на темах, посвященных зеленой жизни и ботанической медицине.