Ursachen der Wasserstoffverspr\u00f6dung<\/h2>\n\n\n\n
Die Wasserstoffverspr\u00f6dung ist ein komplexer Prozess, an dem eine Reihe unterschiedlicher Mikromechanismen beteiligt sind, von denen nicht alle bei Ausfallarten vorhanden sein m\u00fcssen. Zu den Mechanismen geh\u00f6ren die Bildung spr\u00f6der Hydride, die Bildung von Hohlr\u00e4umen, die zu Hochdruckblasen f\u00fchren k\u00f6nnen, eine verst\u00e4rkte Dekoh\u00e4sion an Innenfl\u00e4chen und eine lokalisierte Plastizit\u00e4t an Rissspitzen, die die Ausbreitung von Rissen unterst\u00fctzen. Es gibt eine gro\u00dfe Vielfalt von Mechanismen, die hinsichtlich der Ursache der Spr\u00f6digkeit vorgeschlagen und untersucht wurden, sobald diffundierbarer Wasserstoff in das Metall gel\u00f6st wurde. In den letzten Jahren wurde allgemein akzeptiert, dass HE ein komplexer, material- und umweltabh\u00e4ngiger Prozess ist, sodass kein einzelner Mechanismus ausschlie\u00dflich gilt. Nachfolgend finden Sie einige dieser Mechanismen:<\/p>\n\n\n\n
Interner Druck:<\/strong> Bei hohen Wasserstoffkonzentrationen rekombinieren absorbierte Wasserstoffspezies in Hohlr\u00e4umen, um Wasserstoffmolek\u00fcle (H2) zu bilden, wodurch Druck aus dem Inneren des Metalls erzeugt wird. Dieser Druck kann auf Niveaus ansteigen, bei denen sich Risse bilden, die \u00fcblicherweise als wasserstoffinduzierte Rissbildung (HIC) bezeichnet werden, sowie Blasen, die sich auf der Probenoberfl\u00e4che bilden, die als wasserstoffinduzierte Blasenbildung bezeichnet werden. Diese Effekte k\u00f6nnen die Duktilit\u00e4t und Zugfestigkeit verringern. <\/p>\n\n\n\n Wasserstoffverst\u00e4rkte lokalisierte Plastizit\u00e4t (HELP):<\/strong> Wasserstoff erh\u00f6ht die Keimbildung und Bewegung von Versetzungen an einer Rissspitze. HELP f\u00fchrt zu Rissausbreitung durch lokalisiertes duktiles Versagen an der Rissspitze, wobei im umgebenden Material weniger Verformung auftritt, was dem Bruch ein spr\u00f6des Aussehen verleiht.<\/p>\n\n\n\n Wasserstoffverringerte Versetzungsemission: <\/strong>Molekulardynamiksimulationen zeigen einen \u00dcbergang von duktil zu spr\u00f6de, der durch die Unterdr\u00fcckung der Versetzungsemission an der Rissspitze durch gel\u00f6sten Wasserstoff verursacht wird. Dadurch wird eine Abrundung der Rissspitze verhindert, der scharfe Riss f\u00fchrt dann zum Spr\u00f6dbruch.<\/p>\n\n\n\n Wasserstoffverst\u00e4rkte Dekoh\u00e4sion (HEDE):<\/strong> Interstitial-Wasserstoff senkt die Spannung, die f\u00fcr das Auseinanderbrechen von Metallatomen erforderlich ist. HEDE kann nur auftreten, wenn die lokale Wasserstoffkonzentration hoch ist, wie etwa durch die erh\u00f6hte Wasserstoffl\u00f6slichkeit im Zugspannungsfeld an einer Rissspitze, an Spannungskonzentratoren oder im Spannungsfeld von Randversetzungen.<\/p>\n\n\n\n Metallhydridbildung:<\/strong> Die Bildung spr\u00f6der Hydride mit dem Grundwerkstoff erm\u00f6glicht eine spr\u00f6de Ausbreitung von Rissen. Dies ist insbesondere bei Vanadiumlegierungen ein Problem, aber die meisten Strukturlegierungen bilden nicht leicht Hydride.<\/p>\n\n\n\n Phasenumwandlungen: <\/strong>Wasserstoff kann in einigen Materialien Phasenumwandlungen induzieren, und die neue Phase kann weniger duktil sein.<\/p>\n\n\n\n Hochfeste St\u00e4hle mit einer Zugfestigkeit von mehr als etwa 145 ksi (1000 MPa) sind die Legierungen, die am anf\u00e4lligsten f\u00fcr Wasserstoffverspr\u00f6dung sind. Die Exposition gegen\u00fcber Wasserstoff erfolgt w\u00e4hrend der Oberfl\u00e4chenveredelungsprozessschritte wie S\u00e4urebeizen und Galvanisieren und w\u00e4hrend des Betriebs, wenn der Stahl S\u00e4uren ausgesetzt ist oder wenn Korrosion auftritt.<\/p>\n\n\n\n Die richtige Materialauswahl ist unerl\u00e4sslich. Zum Beispiel verringert eine Erh\u00f6hung des Ni-Anteils und eine Verringerung des C-Anteils im Material die Wahrscheinlichkeit einer Wasserstoffverspr\u00f6dung. Die Zugabe von Ti hilft ebenfalls. Diese Atome besetzen kritische Stellen in der Kristallstruktur von austenitischem Edelstahl. Mit anderen Worten, die hinzugef\u00fcgten Elemente stabilisieren die gew\u00fcnschte Mikrostruktur. F\u00fcr eine sichere Verwendung mit Wasserstoff wird h\u00e4ufig ein Mindestnickelgehalt von 10 % eingehalten.<\/p>\n\n\n\n Weitere Ma\u00dfnahmen zur Vermeidung der Wasserstoffverspr\u00f6dung umfassen die Reduzierung des Wasserstoffaussto\u00dfes und des Backens nach dem Galvanisieren oder anderen Prozessen, die zur Wasserstoffabsorption f\u00fchren. Eine Wasserstoffverspr\u00f6dung galvanisierter Bauteile kann verhindert werden, indem diese innerhalb weniger Stunden nach dem Galvanisierungsprozess bei 190 bis 220 \u00b0C (375 bis 430 \u00b0F) gebrannt werden. Beim Backen diffundiert der Wasserstoff aus dem Metall.<\/p>\n\n\n\n Bei Anwendungen, bei denen w\u00e4hrend des Betriebs einer Komponente Wasserstoff absorbiert wird, sind die Verwendung von St\u00e4hlen mit geringerer Festigkeit und die Reduzierung von Eigenspannungen und aufgebrachten Spannungen M\u00f6glichkeiten, Br\u00fcche aufgrund von Wasserstoffverspr\u00f6dung zu vermeiden.<\/p>\n\n\n\n Neben der Wahl der besten Stahlsorte hat auch die eingesetzte Schwei\u00dftechnik Einfluss darauf, ob eine Wasserstoffverspr\u00f6dung auftritt oder nicht. Durch falsche Material- und Legierungsauswahl kann es zu einer Sensibilisierung kommen. Sensibilisierung ist die Bildung von Karbiden an den Kristallgrenzen des Werkstoffs beim Schwei\u00dfen.<\/p>\n\n\n\n Gl\u00fccklicherweise kann eine Sensibilisierung verhindert werden, indem Edelstahl mit einem niedrigen Kohlenstoffanteil (<0,03 %) verwendet wird, wie z. B. Edelstahl 316L oder 1.4404. Die Zugabe von Ti zur Legierung, wie bei Edelstahl 316Ti oder 1.4571, ist ebenfalls eine hervorragende Methode, um dieses Problem zu vermeiden.<\/p>\n\n\n\n Wasserstoffinduzierte Rissbildung (HIC) ist eine Form der Wasserstoffverspr\u00f6dung, die auftritt, wenn Korrosion durch S\u00e4uren wie nassen Schwefelwasserstoff und Flusss\u00e4ure dazu f\u00fchrt, dass atomarer Wasserstoff in geh\u00e4rtete oder h\u00f6herfeste St\u00e4hle eindringt und Spannungsrisse verursacht. Dieses Eindringen kann zum Spr\u00f6dbruch von Materialien f\u00fchren, die normalerweise duktil sind, wenn zuf\u00e4llig Wasserstoff in ihrer Umgebung vorhanden ist.<\/p>\n\n\n\n Wie schnell der Wasserstoff in das Metall eindringt, h\u00e4ngt von Temperatur und Druck der Atmosph\u00e4re ab, in der sich das Bauteil befindet. Wasserstoffspannungsrisse k\u00f6nnen verschiedene Arten von Metallen betreffen, wie z. B. hochfeste Bau-, Kohlenstoff- und niedriglegierte St\u00e4hle sowie Titan-, Nickel- und Aluminiumlegierungen. Ferritische Edelst\u00e4hle hingegen sind aufgrund ihrer vergleichsweise geringen H\u00e4rte tendenziell ziemlich best\u00e4ndig gegen Wasserstoffspannungsrisse.<\/p>\n\n\n\n Zonen mit hoher H\u00e4rte und Bereiche, in denen St\u00e4hle und Schwei\u00dfteile hohe Mengen an Resth\u00e4rtungselementen enthalten, sind anf\u00e4lliger f\u00fcr Wasserstoffspannungsrisse. Weist ein Bauteil bereits einen Riss auf, kann die Wasserstoff-Spannungsrissbildung am bereits vorhandenen Riss beginnen.<\/p>\n\n\n\n Wasserstoffinduziertes Cracken (HIC), eine Art von feuchtem Schwefelwasserstoffschaden (H2S), ist ein Zustand, der h\u00e4ufig in der Raffinerie-, Petrochemie-, Chemie- und Gasbranche beobachtet wird.<\/p>\n\n\n\n Wenn ein bestimmter Gehalt an Schwefelwasserstoff in Kohlenstoffstahl, niedrig legierten oder anderen hochfesten St\u00e4hlen festgestellt wird, wird dies als saure Betriebsumgebung angesehen. Dies bezeichnet das Risiko f\u00fcr Sch\u00e4den durch nasses H2S, einschlie\u00dflich Wasserstoffblasenbildung, spannungsorientierter wasserstoffinduzierter Rissbildung und Sulfid-Spannungsrissbildung.<\/p>\n\n\n\n M\u00f6chten Sie mehr erfahren? Kontaktieren Sie uns unten:<\/p>\n\n\n\n![\"Hydrogen](\"https:\/\/alloy-search.com\/wp-content\/uploads\/2023\/02\/Steel-with-Hydrogen-Induced-Cracks-01-1024x417.jpg\")
Wie k\u00f6nnen wir die Wasserstoffverspr\u00f6dung verhindern?<\/h2>\n\n\n\n
Wasserstoffinduzierte Rissbildung (HIC) und Sch\u00e4den durch feuchten Schwefelwasserstoff (H2S)<\/h2>\n\n\n\n