Infragilimento da idrogeno di bulloni ad alta-resistenza

Cos’è l’infragilimento da idrogeno? Di quali tipibullonisono soggetti a infragilimento da idrogeno? Come prevenire l’infragilimento da idrogeno? Di seguito approfondiremo il fenomeno dell’infragilimento da idrogeno dei bulloni.

Con l'attuale tecnologia di produzione e il livello tecnico dei materiali di base, i bulloni prodotti attraverso processi convenzionali non sono soggetti a fratture fragili. Tuttavia, l’infragilimento da idrogeno si verifica soprattutto dopo che i bulloni sono stati sottoposti a trattamenti superficiali come l’elettrogalvanizzazione o la nichelatura, oppure quando viene introdotto idrogeno durante il processo di trattamento termico. Pertanto, questo argomento si concentra su come prevenire l'infragilimento da idrogeno dopo che i bulloni sono stati sottoposti a trattamento superficiale e trattamento termico.

L'infragilimento da idrogeno si riferisce a un fenomeno in cui i materiali metallici subiscono una diminuzione della tenacità a causa dell'eccessivo contenuto interno di idrogeno sotto l'azione combinata di idrogeno e stress, che porta quindi a un'improvvisa e fragile frattura della testa del bullone, delle filettature e di altre parti. Questo tipo di frattura è improvvisa e imprevedibile, il che la rende un grave pericolo per la qualità e la sicurezza. Il verificarsi dell'infragilimento da idrogeno è principalmente correlato a operazioni improprie durante la galvanica superficiale, il decapaggio o la tempra e altri processi di trattamento delle sollecitazioni esterne, che causano la penetrazione dell'idrogeno nella matrice metallica.

Quindi, quali tipi di bulloni sono soggetti a infragilimento da idrogeno dopo il trattamento superficiale? Indubbiamente lo è bulloni-ad alta resistenza. I bulloni ad alta-resistenza si riferiscono generalmente a quelli con un grado di resistenza pari o superiore a 8,8, mentre i gradi 10,9 e 12,9 sono classificati come bulloni ad ultra-alta-resistenza. A causa delle caratteristiche di elevata-resistenza del materiale stesso, questi bulloni sono estremamente sensibili all'idrogeno. Se l'idrogeno viene introdotto durante il trattamento superficiale e non viene rimosso in modo tempestivo, è molto probabile che si verifichi un infragilimento da idrogeno. I bulloni ad alta-resistenza sono ampiamente utilizzati nell'industria automobilistica e le condizioni di lavoro dei bulloni nelle automobili sono relativamente severe-o operano in condizioni di carico-elevato a lungo termine-o sono esposti ad ambienti-all'aperto. Per i bulloni ad alta-resistenza sottoposti a trattamento superficiale, una volta che le condizioni ambientali cambiano, il rischio di frattura da infragilimento da idrogeno aumenterà ulteriormente.

Quindi, come dovremmo prevenire l’infragilimento da idrogeno? Il metodo ottimale è evitare l'applicazione dell'idrogeno-introducendo trattamenti superficiali come la zincatura sui bulloni, a condizione che il progetto lo consenta. Naturalmente si tratta solo di un suggerimento idealizzato, difficile da attuare nella maggior parte delle condizioni di lavoro. Pertanto, è necessario adottare altre misure efficaci. Se l'infragilimento da idrogeno è causato dal trattamento superficiale di bulloni ad alta resistenza-, è necessario indagare se sussistono problemi quali tempi di decapaggio eccessivamente lunghi o parametri impropri del processo di galvanizzazione nel processo di trattamento superficiale, in modo da ridurre la penetrazione dell'idrogeno dalla fonte. Inoltre, dopo il completamento del trattamento superficiale, deve essere aggiunto un processo di ricottura con rimozione dell'idrogeno. Posizionare il piatto in altobulloni di forzain un forno a temperatura costante e mantenerli a una temperatura di 190–230 gradi per 2–4 ore. Il riscaldamento favorisce la fuoriuscita dell'idrogeno dalla matrice metallica, che è il metodo principale per eliminare l'infragilimento da idrogeno.

Se l'infragilimento da idrogeno è causato dal processo di trattamento termico, è necessario regolare i parametri del processo di trattamento termico. Tuttavia, è opportuno chiarire che la causa principale dell'infragilimento da idrogeno indotto dal trattamento termico non è una temperatura eccessivamente elevata, ma l'introduzione di una quantità eccessiva di idrogeno attraverso processi quali decapaggio e tempra durante il trattamento termico. Pertanto, è necessario ottimizzare il processo di decapaggio e selezionare mezzi di raffreddamento a basso-idrogeno per ridurre sostanzialmente la penetrazione dell'idrogeno.

Dopo che i bulloni hanno completato tutti i processi necessari, i test sull’infragilimento da idrogeno sono cruciali. La frattura da infragilimento da idrogeno è improvvisa e il metodo di rilevamento consistente nel colpire la testa del bullone con un martello di metallo non è scientifico e soggetto a errori di valutazione. Il metodo di prova standardizzato è il test di frattura ritardata. Estrarre una certa proporzione di campioni, applicare un carico di trazione specificato e mantenerlo per un periodo di tempo. Se i campioni non si fratturano, viene stabilito che il rischio di infragilimento da idrogeno di questo lotto di bulloni è controllabile e possono essere utilizzati.