합금강 볼트의 수소 취성 파괴 원인 분석

수소 취성은 고강도 강의 전형적인 취성 파괴 모드입니다. 강철 매트릭스에 침투한 자유 수소 원자는 내부 결함, 결정립 경계 및 응력 집중 영역에 축적되어 국부적인 내부 응력이 급격히 증가합니다. 수소로 인한 집중 응력이 강철의 국부적 강도 한계를 초과하면 재료 내부에 비가역적인 미세 균열이 시작됩니다. 볼트 성형 및 서비스 후 내부 잔류 응력과 외부 작동 응력의 결합 효과로 이러한 미세 균열이 계속 전파되어 결국 갑작스러운 취성 파괴로 이어집니다.

수소 취성은 되돌릴 수 없습니다. 이는 후처리에 의한 제거보다는 공정 및 작업조건 관리를 통해서만 예방할 수 있습니다. 따라서 이러한 고장을 근본적으로 방지하기 위해서는 수소취성파괴의 유발요인에 대한 명확한 이해가 필수적이다. 합금강 볼트의 수소 취화의 주요 원인으로는 산세 중 수소 침투, 제련 중 잔류 수소, 사용 환경에서 수소 흡수, 수소로 인한 지연 취성 파괴 등이 있습니다.

1. 산세 공정 중 수소 침투

산세척, 인산염 처리, 비누화, 전기 도금을 포함한 전처리 절차는 볼트 제조 중 수소 침입의 주요 원인입니다. 이러한 공정 중에서 산세척과 인산염 처리는 가장 중요한 수소 발생과 수소 침투 거동을 나타냅니다. 인산염 처리 중에 산성 매체는 강철의 철과 탄소 구조 사이에 수많은 미세 갈바니 셀을 형성합니다. 양극에서는 가공물 표면에 치밀한 인산염 피막이 형성되고, 음극에서는 심각한 수소 발생 반응이 일어나 다수의 활성 수소 원자가 생성됩니다.

새로 생성된 수소 원자는 부피가 작고 활성도가 높아 강철 표면을 쉽게 뚫고 매트릭스 내부에 남을 수 있습니다. 제조 과정에서 공정 수소 침투는 수소 취성 파괴의 주요 원인입니다.합금강 볼트.

2. 제련 중 불완전한 수소 제거

합금강을 제련하는 동안 원료, 용광로 가스 및 냉각 매체에 의해 미량 수소가 도입됩니다. 제련 온도, 용광로 환경, 탈기 공정 및 공정 제어의 제한으로 인해 용강의 수소 원자는 완전히 제거될 수 없어 강철 매트릭스에 일정량의 잔류 수소가 남게 됩니다.

잔류 수소는 강철 입자 경계의 결합 강도를 감소시키고 구조적 취성을 증가시킵니다. 후속 열처리, 냉간 압조 및 서비스 로딩 중에 미세 균열의 시작 및 전파가 가속화되고 수소 취성 파괴의 위험이 크게 증가합니다.

3. 외부 서비스 환경으로부터의 수소 흡수

볼트가 장기간 습하거나 비가 오거나 부식성 환경에서 사용되는 경우 습기 및 부식성 매체에 의해 볼트 표면에서 전기화학 반응이 발생합니다. 이러한 반응은 볼트 매트릭스에 침투하는 활성 수소 원자를 지속적으로 생성합니다.

비가 많이 내리고 습도가 높으며 염무가 심한 환경에서 볼트는 수소 축적이 높아져 더 빠른 속도로 수소를 흡수하므로 건조한 작업 조건에 비해 수소 취성 파괴 가능성이 훨씬 더 높습니다.

4. 수소 유발 지연 취성 파괴

이것이 수소 취성의 핵심 고장 모드입니다. 볼트 매트릭스 내부의 자유 잔류 수소는 잔류 예압 응력과 교번 작동 하중의 결합 작용에 따라 응력 집중 영역에 지속적으로 축적됩니다. 수소 농축은 재료의 파괴 ​​인성을 크게 감소시키고 고유한 미세 균열의 느린 전파를 촉진하여 결국 명백한 파손 전 증상 없이 지연된 취성 파괴를 유발합니다. 이는 전형적인 저스트레스 갑작스런 고장 모드입니다.

수소 취성 예방 조치

수소 취성볼트주로 예방에 의존합니다. 실제 생산 및 적용 시 볼트 강도 등급 및 사용 조건에 따라 저수소 민감도 원료를 선택해야 합니다. 열처리, 산세척, 인산염 처리, 전기도금과 같은 주요 공정은 엄격한 탈수소 처리 및 전체 공정 품질 관리와 함께 최적화되어야 합니다. 원자재 선택, 제조, 표면 처리, 조립 및 운영을 포괄하는 포괄적인 예방 조치를 통해 수소 취성 위험을 효과적으로 제거할 수 있습니다.