隨著重工業(yè)的發(fā)展，高強(qiáng)度緊固件的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，高強(qiáng)度緊固件不僅能有效減少裝配位置，還能減輕生產(chǎn)主體的整體重量，有著不可取代的地位，但高強(qiáng)度緊固件產(chǎn)生氫脆是不容忽視的重要問(wèn)題，氫脆斷裂具有不可預(yù)估性與延遲性，因此對(duì)高強(qiáng)度緊固件進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)估，是減少氫脆風(fēng)險(xiǎn)影響的方法之一。

一、氫脆的特征及開(kāi)裂原理

1、氫脆的特征及分類

由于氫脆斷裂的延遲性和隱蔽性，事先難以通過(guò)常規(guī)檢查發(fā)現(xiàn)螺栓是否會(huì)發(fā)生氫脆斷裂，所以其危害性比較大。氫脆主要可以分為兩類，一類是材料在進(jìn)行加工前內(nèi)部已經(jīng)存在開(kāi)裂，經(jīng)過(guò)加工后受到外力影響而加速開(kāi)裂，常見(jiàn)的第一類氫脆有氫腐蝕、氫鼓泡等，此類氫脆的產(chǎn)生是不可逆的，無(wú)法通過(guò)去除氫來(lái)修復(fù)材料。第二類氫脆是在進(jìn)行加工前并不存在開(kāi)裂現(xiàn)象，但加工后受到外力的作用下而逐漸形成裂紋，此類氫脆一般具有可逆性，可以通過(guò)除氫來(lái)修復(fù)材料。

氫脆是指溶于鋼中的氫聚合產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致鋼內(nèi)部形成裂紋的延時(shí)斷裂現(xiàn)象，具有應(yīng)力腐蝕特征，在室溫下敏感性最高，且敏感性隨著應(yīng)變速率的增加而降低，氫脆裂紋的產(chǎn)生一般產(chǎn)生在金屬內(nèi)部，呈不連續(xù)性。

2、氫脆的開(kāi)裂原理

氫脆的開(kāi)裂主要是由于氫進(jìn)入金屬內(nèi)部引發(fā)的腐蝕性斷裂，最典型的氫脆斷裂理論有弱鍵理論、氫降低表面理論、氫壓理論、氫促變形理論等，在螺栓中，氫通過(guò)擴(kuò)散匯聚到螺栓的冶金缺陷處，如氣孔、夾雜、微裂紋等，并結(jié)合成氫分子，對(duì)于不同的材料及檢測(cè)手段，可以用不同的開(kāi)裂原理進(jìn)行解釋。

二、高強(qiáng)度緊固件氫脆檢測(cè)方法

氫脆具有極大的危害性，對(duì)氫脆風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，能夠有效預(yù)防及避免氫脆帶來(lái)的危害，氫脆的檢測(cè)方法主要分為兩類，一類是測(cè)定金屬中氫的含量，判斷氫脆風(fēng)險(xiǎn)；另一類是運(yùn)用力學(xué)進(jìn)行檢測(cè)，如平行面支撐法、彎曲試驗(yàn)、應(yīng)力持久法等。

1、氫含量測(cè)試法

此類方法主要是測(cè)定金屬中氫的含量，通過(guò)控制生產(chǎn)過(guò)程中的氫含量來(lái)控制氫脆的產(chǎn)生，一般有物理檢測(cè)法、電化學(xué)檢測(cè)法、氣泡法以及惰性氣體熔融熱導(dǎo)池檢測(cè)法等。

(1) 物理檢測(cè)法：使用儀器對(duì)金屬內(nèi)氫進(jìn)行探測(cè)，檢測(cè)依據(jù)國(guó)內(nèi)外發(fā)布的通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定。

(2) 電化學(xué)法：通過(guò)儀器測(cè)定氫在電解質(zhì)溶液中陽(yáng)極中電流情況，來(lái)判定氫脆風(fēng)險(xiǎn)。

(3) 氣泡法：將裝有凡士林的燒杯進(jìn)行加熱，沸騰后維持5~6 min以完全去除水分，再將金屬零件置于其中，若在10 s內(nèi)有起泡出現(xiàn)，則證明零件含有氫，但無(wú)法確定氫的含量。

(4) 惰性氣體熔融熱導(dǎo)池檢測(cè)法：一個(gè)小型的、一次使用的石墨坩堝中的金屬試驗(yàn)在一個(gè)流動(dòng)的載氣氣氛中被熔化。試樣中出現(xiàn)的氫以氫氣分子的形式進(jìn)入流動(dòng)的氣流中。氫氣從其它分解出的氣體（如一氧化碳）中分離出來(lái)，并最終在熱導(dǎo)池檢測(cè)器中測(cè)得其含量。

(5) 應(yīng)力持久法：基于氫脆的基本原理，存在氫脆傾向的高強(qiáng)度鋼及其制品，在小于正常拉斷力的持續(xù)作用下，會(huì)發(fā)生氫脆斷裂。

2、力學(xué)檢測(cè)法

(1) 平行面支撐法：試驗(yàn)應(yīng)在相適應(yīng)的夾具上進(jìn)行，試驗(yàn)夾具的硬度應(yīng)該大于 45 HRC，取螺栓或螺釘按照?qǐng)D1~4所示進(jìn)行裝夾，緊固件承受的應(yīng)力應(yīng)在其屈服點(diǎn)以內(nèi)或者在破壞扭矩范圍內(nèi)，將試驗(yàn)配件夾好后保持載荷不變持續(xù)48小時(shí)，并進(jìn)行檢測(cè)，每隔一天扭動(dòng)夾具回到初始應(yīng)力處，并檢測(cè)金屬配件是否受到破壞。

(2) 缺口圓棒拉伸試驗(yàn)：缺口圓棒拉伸試驗(yàn)是最常用的判斷方法，是指對(duì)試樣缺口進(jìn)行75%拉伸后保持200小時(shí)后無(wú)斷裂則無(wú)氫脆風(fēng)險(xiǎn)，若無(wú)斷裂則不斷加重載荷，直至90%的最小抗拉強(qiáng)度。氫脆風(fēng)險(xiǎn)隨著慢應(yīng)變速率增加而減小。

(3) 彎曲試驗(yàn)：對(duì)不同試樣設(shè)置不同彎曲角度，不同材料在不同角度時(shí)氫脆敏感性也不同，一般來(lái)說(shuō)，角度越小則敏感性越高。

(4) 逐級(jí)加力法：此種方法是測(cè)定臨界值的方法，通過(guò)降低加力的速率來(lái)增加裂紋的產(chǎn)生，以此來(lái)判定氫脆產(chǎn)生的臨界值。

(5) 應(yīng)力持久法：此方法是對(duì)試樣施加持續(xù)一定時(shí)間的應(yīng)力，是氫脆檢測(cè)的傳統(tǒng)方法。

三、氫脆檢測(cè)流程及設(shè)備

1、氫脆試樣準(zhǔn)備

進(jìn)行氫脆試驗(yàn)前，要準(zhǔn)備好進(jìn)行試驗(yàn)的螺栓或螺釘，且保證所有螺栓或螺釘是出自同一制造廠使用相同材料制造的，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，將螺栓或螺釘處于常溫下保存，減少外界環(huán)境對(duì)試驗(yàn)的影響，將螺栓或螺釘浸入酸性液體中進(jìn)行滲氫處理。

2、氫脆的檢測(cè)

螺栓、螺釘氫脆的檢測(cè)一般使用平行支撐面法、應(yīng)力持久法進(jìn)行測(cè)定。將螺栓或螺釘置入試驗(yàn)夾具中，不同形態(tài)的螺栓或螺釘要使用不同的夾具裝夾，高強(qiáng)度緊固件承受應(yīng)力應(yīng)該在其屈服點(diǎn)以內(nèi)或破壞扭矩的范圍內(nèi)。保持施加的應(yīng)力48小時(shí)以上，每間隔24小時(shí)，可以將試驗(yàn)夾具調(diào)回初始應(yīng)力，觀察是否產(chǎn)生氫脆，通過(guò)應(yīng)力-時(shí)間圖來(lái)判定氫脆的臨界值。

3、氫脆的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

對(duì)存在氫脆風(fēng)險(xiǎn)的高強(qiáng)度緊固件，采用慢應(yīng)變拉伸檢測(cè)其拉伸強(qiáng)度，分析斷裂的情況。對(duì)氫脆的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以使用應(yīng)力持久結(jié)合金相法評(píng)估法、疲勞試驗(yàn)評(píng)估法。當(dāng)氫含量增加到一定量時(shí)，慢應(yīng)變拉伸對(duì)配件的拉伸強(qiáng)度、斷裂尺寸等會(huì)產(chǎn)生較明顯的影響。進(jìn)行評(píng)估時(shí)要控制好拉伸速率，并對(duì)斷口進(jìn)行特征分析，使用慢應(yīng)變拉伸可以快速判斷氫脆是否存在風(fēng)險(xiǎn)。

4、常用檢測(cè)設(shè)備

進(jìn)行氫脆檢測(cè)，一般可以使用電子顯微鏡、高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)、應(yīng)力持久試驗(yàn)機(jī)、定氫儀，電子顯微鏡能夠直接觀察到高強(qiáng)度緊固件的表面結(jié)構(gòu)及組織架構(gòu)，高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)可以繪制變化曲線，以確定氫脆發(fā)生的臨界值，應(yīng)力持久試驗(yàn)機(jī)可以通過(guò)改變應(yīng)力來(lái)改變測(cè)試條件，定氫儀可以測(cè)量緊固件或材料中的氫含量，以此來(lái)進(jìn)行氫脆風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)定。

四、結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析氫脆產(chǎn)生的原理及斷裂的原理， 總結(jié)了氫脆檢測(cè)的常用方法，但使用這些方法進(jìn)行檢測(cè)并不能有效降低氫脆的發(fā)生率，因此，應(yīng)當(dāng)將多種方法結(jié)合起來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)所及不同材料的高強(qiáng)度緊固件，應(yīng)使用不同的檢驗(yàn)方法進(jìn)行判斷。

進(jìn)行檢測(cè)前，要做好試樣準(zhǔn)備，選取相同材料的試樣，并妥善保存以備試驗(yàn)，進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，首先要確定緊固件氫脆的臨界值，隨后進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估。綜合檢測(cè)氫脆的方法，可知?dú)浯喟l(fā)生需要兩個(gè)必要的條件，一是材料中含有一定的氫；二是材料受到一定的應(yīng)力，兩者兼?zhèn)鋾r(shí)，才會(huì)形成氫脆。

采用滿應(yīng)變拉伸或者應(yīng)力持久結(jié)合金相分析，能夠更好的評(píng)估氫脆風(fēng)險(xiǎn)，減少氫脆的檢出時(shí)間。氫脆受到多種因素的影響，除去兩個(gè)必要條件，在實(shí)際檢測(cè)中，還需要考慮環(huán)境、溫度及高強(qiáng)度緊固件置入試驗(yàn)夾具的方向、速度等，此外高強(qiáng)度緊固件的加工方法等也存在一定影響，因此，在實(shí)際檢測(cè)中要考慮多種因素，觀察各個(gè)因素影響結(jié)果曲線進(jìn)行綜合分析。

高強(qiáng)度緊固件氫脆風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)能夠有效減少氫脆的影響，但并不能完全消除影響，因此，了解氫脆斷裂的機(jī)理，掌握氫脆斷裂的規(guī)律，可以采取避免、消除氫脆的措施進(jìn)行預(yù)防，常見(jiàn)的預(yù)防措施有減少金屬中滲氫數(shù)量、鍍低氫溶解度的涂層、去應(yīng)力及除氫等。此外可以使用酸洗、涂油、磷化、表面鍍鋅等處理除氫，綜合使用預(yù)防、除氫、檢測(cè)手段來(lái)減少氫脆的影響。

五、夢(mèng)能服務(wù)與支持

1、免費(fèi)樣品

如果您對(duì)我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請(qǐng)樣品試用，請(qǐng)與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506

油漆樣品適用范圍：

用于新建項(xiàng)目：驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。

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申請(qǐng)用量：在1KG以內(nèi)免費(fèi)送貨上門。

2、免費(fèi)打樣

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3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)

夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理，從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì)，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn)，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

4、購(gòu)買通道

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