ترک خوردگی هیدروژنی چیست | Hydrogen induced cracking

📖 زمان مطالعه : ۷ دقیقه ⏲️

ترک خوردگی هیدروژنی مسئله ای است که از گذشته های دور تاکنون وجود داشته است. ترمیم این ترک ها هزینه های زیادی می طلبد از این رو راهکارهایی به جهت کاهش ترک خوردگی هیدروژنی باید وجود داشته باشد تا با رعایت آنها بر این مشکل غلبه کرد. در این مقاله نیز به بررسی اطلاعاتی درباره ترک خوردگی هیدروژنی خواهیم پرداخت تا آگاهی خود را در این زمینه افزایش دهید.

ترک خوردگی هیدروژنی

از آنجا که ترک خوردگی هیدروژنی یا  Hydrogen induced cracking هزینه های زیادی را برای ترمیم می طلبد، برای مقابله با آن باید تلاش زیادی کرد. اگرچه، امروزه مقیاس آن نسبت به گذشته کمتر شده است که می تواند ناشی از تحولات رخ داده در فولاد، استفاده از دانش کافی و تغییراتی در میزان هیدروژن مورد استفاده در جوشکاری باشد. بسیاری از جوشکاری ها حتی انواع رایج آن مثل جوشکاری دستی با الکترودهای سلولزی، جوشکاری لوله و جوشکاری لوله اجاق گاز به هیدروژن بالایی برای موفقیت در اتصال نیاز دارند.  با دانستن دلایل ایجاد ترک خوردگی هیدروژنی می توان تا حدودی بر این مشکل غلبه کرد و از دانش موجود برای رفع آن استفاده نمود.

دلایل ترک خوردگی هیدروژنی

مواردی که مرتبط با فولاد هستند، از جمله دلایل اساسی ترک خوردگی هیدروژنی می باشند. وجود چهار عامل که ذکر خواهد شد به شکل همزمان موجب ایجاد ترک خوردگی هیدروژنی خواهند شد که با شناخت و جلوگیری از بروز آنها می توان تا حدودی از این ترک خوردگی جلوگیری به عمل آورد. ریز ساختاری مستعد، دمایی نزدیک به دمای عادی محیط، استرس کششی و وجود کافی هیدروژن قابل پخش از جمله دلایل ایجاد ترک خوردگی هیدروژنی هستند. ریزساختاری مستعد وابستگی زیادی به دما دارد، از این رو بررسی آن باید در دمای اتاق صورت بگیرد. همپوشانی سه مورد ذکر شده در کنار نفوذ دما، ترک را به وجود خواهد آورد.

شرکت اورین الکتریک ، تولید کننده انواع دستگاه جوشکاری رکتی فایر ، تکفاز و سه فاز اینورتری ، دستگاه جوشکاری CO2 ، و دستگاه جوش آرگون و برش پلاسما ، آماده ارائه و فروش محصولات تولیدی و همچنین خدمات درخواستی به مشتریان محترم ، می باشد . به منظور تماس با کارشناسان و ارائه راهنمایی و مشاوره ، با شماره ☎️   ۰۹۱۲۱۲۶۰۱۴۲ و سایر شماره های درج شده در سایت تماس حاصل نمایید.

شماره تماس اورین الکتریک

 

مکانیزم ترک خوردگی ناشی از هیدروژن 

در ابتدا در سطح فلز، اتم های هیدروژن تشکیل می شوند و جذب سطحی رخ می دهد. سپس این اتم های جذب شده به داخل نفوذ می کنند و در تله های هیدروژنی تجمع پیدا می کنند. به طور مثال حفراتی که در فولاد در اطراف آخال وجود دارد با تجمع هیدروژن منجر به افزایش فشار داخلی و ایجاد ترک خواهد شد. در واقع در مرحله اول، هیدروژنی که در سطح تشکیل شده است زمانی به داخل نفوذ می کند که نتواند با اتم های دیگر هیدروژن ترکیب شود و تشکیل گاز بی ضرر هیدروژن را بدهد.

هیدروژن در زمان نفوذ ممکن است به یک حفره برسد  و در داخل آن تجمع پیدا کند. در این موقعیت اتم های هیدروژن دیگری نیز جمع می شوند و مولکول هیدروژن را ایجاد می کنند. از آنجا که هیدروژن به شکل مولکولی قادر به عبور از فلز نمی باشد، باعث می شود که در داخل حفره با افزایش غلظت هیدروژن رو به رو و با بالا رفتن فشار همراه شویم. این رخدادها منجر به یک تنش درون فلز می شوند و زمانی که این حفرات در یک محیط که مستعد می باشد به هم متصل می شوند، ترک خوردگی با احتمال بالاتری رخ می دهد. بارهای خارجی نیز احتمال ایجاد ترک را در این مواقع بیشتر می کنند.

علت ترک خوردگی هیدروژنی در جوش های آهنی

در جوشکاری girth وجود سه فاکتور منجر به ترک هیدروژنی می شود که مورد اول استفاده از الکترودهای سلولزی هیدروژن در جوشکاری لوله به روش سنتی خواهد بود. مورد دوم پایین بودن خصوصیات ورودی گرما برای عبور ریشه می باشد. از آنجا که جوش مورد نیاز سرعت زیادی دارد، اندازه گرمای ورودی در حالت معمول ۰/۴ تا ۰/۸ کیلو ژول بر میلیمتر خواهد بود که باعث می شود محل جوش سریع خنک شود که در نهایت سخت شدن فلز و منطقه HAZ را در پی خواهد داشت. کند کردن فرآیند مورد سوم است که در ترک خوردگی هیدروژنی نقش خواهد داشت.

هیدروژن در جوش عامل ترک

راه های مختلفی وجود دارد که هیدروژن وارد جوش شود. وجود هیدروژن در آلودگی های آلی، فلز پایه، گاز محافظ، رطوبت موجود در اتمسفر و رطوبت الکترودهای دارای پودر، ممکن است باعث وارد شدن هیدروژن در حوضچه جوش مذاب شوند. قدرت جذب هیدروژن نیز در مایعات بیشتر از فلزات خواهد بود و زمانی که فلزات مذاب به شکل جامد در می آیند، در زیرساختارها انتشار بیشتری از هیدروژن را شاهد خواهیم بود. تحقیقات زیادی در رابطه با اینکه میزان هیدروژن در مواد چه مقدار باشد تا ترک رخ ندهد، صورت گرفته است. هم اکنون نیز اندازه گیری این مورد که مقدار مناسب هیدروژن در منطقه HAZ و جوش ها چقدر باشد سخت خواهد بود. سطح استرسی که مواد مختلف دارند، مواد استفاده شده و ریزساختار ها مقدار آستانه هیدروژن که منجر به ایجاد ترک می شود را مشخص خواهند کرد.

تاثیر زیرساختارها در ایجاد ترک

هر چه ریزساختار ها سخت و شکننده تر باشند، ترک خوردگی هیدروژنی بیشتر در آنها رخ خواهد داد. شدت این ترک خوردگی متاثر از این عامل است که بعد از جوش سریعا سرد شوند که منجر به افزایش ترک خواهد شد. هر چه ورودی گرما کمتر باشد، این سرد شدن سریعتر رخ می‌دهد. بیشتر بودن ضخامت قطعات، کم بودن دمای عبوری و کم بودن مدت زمان پیشگرم کردن از جمله دلایل سرد شدن سریع و ایجاد ترک خواهد بود.

دما تاثیر گذار در ایجاد ترک

دما تاثیر زیادی بر حساسیت فولاد نسبت به ترک خوردگی دارد، البته این طور نیست که کل  هیدروژن موجود در مواد، عامل ترک باشد. هیدروژن قابل پخش می تواند ترک خوردگی را ایجاد کند اما نوع غیر پخشی که موجود است، باعث ترک نخواهد شد. هیدروژنی که قابل پخش است، ممکن است وارد مناطقی شود که استرس بالا در آن وجود دارد و نوع غیر قابل پخش گویی که در تله ساختار فلز قرار گرفته و نمی تواند منجر به ترک شود.

تشخیص ترک خوردگی ناشی از هیدروژن

ترک خوردگی هیدروژنی بعد از اتمام جوشکاری یا خیلی سریع و یا با تاخیر رخ می دهد. تا سه روز بعد از اینکه جوشکاری به اتمام می رسد ممکن است شاهد ایجاد ترک باشیم، به همین دلیل است بررسی هایی که در رابطه‌ با ترک صورت می گیرد تا دو روز بعد از جوشکاری خواهد بود. بیشتر ترک ها در ناپیوستگی های جوش دیده می شوند زیرا میزان بالای استرس کششی و غلظت زیاد آن مهمترین دلایلی هستند که ترک را ایجاد می کنند. شکاف را در ریشه یا انگشت جوش نیز خواهیم داشت زیرا نقطه ای است که فلز جوش و فلز پایه به یکدیگر می رسند.  در فلز جوش یا منطقه HAZ می توانیم شاهد بروز ترک خوردگی باشیم. به غیر از این مناطق، در قسمت های دیگر نیز می توانید قادر به تشخیص ترک خوردگی هیدروژنی باشید که ترک خوردگی که در زیر مهره جوش رخ می دهد نیز نوعی از آن خواهد بود. استرس کافی در منطقه، شرط لازم برای بروز ترک خواهد بود.

روش‌هایی برای پیشگیری از ترک هیدروژنی 

یکی از خرابی های جوش که بیشترین تمرکز روی آن بوده و برای رفع آن تلاش زیادی شده است، ترک خوردگی هیدروژنی می باشد. با حذف یکی از عوامل ایجاد کننده ترک می توان بر این مشکل غلبه کرد که همانطور که ذکر شد شامل دما، ریزساختارها و … خواهد بود. با پیشگرم کردن و پاکیزه کردن سطح فلز به شکل مرتب و دائمی از بروز ترک می توان جلوگیری کرد. اگر ساختار محکم و خوبی برای جوش می خواهید، پیشگرم کردن را فراموش نکنید و همراه آن خنک‌سازی مناسبی انجام دهید. اگر نرخ مناسبی برای خنک کردن وجود داشته باشد، از ترک هیدروژنی جلوگیری به عمل خواهد آمد اما خنک‌سازی سریع ممکن است ترک را ایجاد کند. در حین انجام جوشکاری به تنظیم درست دمای عبوری دقت کنید. در ابتدا باید دمای عبوری مشخص شود تا با توجه به این دما، فلز پایه را از قبل گرم کرد تا به آن دمای مورد نظر برسد. وقتی عملیات جوشکاری به پایان رسید برای اینکه از  ایجاد ترک هیدروژنی جلوگیری شود، باید به آن گرمایی داد که پسگرم کردن نامیده می شود. هیدروژن موجود در فلز با این گرما حذف می شود و خطر بروز ترک کاهش می یابد. برای اینکه استرس را از بین ببریم و یک ریزساختار مناسب ایجاد کنیم، از پسگرم کردن نیز می توانیم استفاده کنیم.

اگر فلز مورد استفاده برای جوشکاری مستعد ترک خوردگی با هیدروژن باشد، بهتر است از روشی در جوشکاری استفاده شود که هیدروژن در آن لازم نباشد. در فولادهایی که آلیاژ کمی دارند، جوشکاری میگ روش مناسبی برای آنها خواهد بود. رطوبت سرشار از هیدروژن است، هم چنین برخی از الکترودها منبعی قوی از هیدروژن خواهند بود که شامل الکترودهایی است که از هیدروژن به عنوان گاز محافظ بهره می گیرند. برای اینکه ایجاد ترک های هیدروژنی را در این فولاد ها که آلیاژ کمی دارند کاهش داد،باید از گاز محافظی با مقدار هیدروژن پایین استفاده نمود. برای اینکه تاثیرات دما را متعادل کنیم باید از تکنیک های چند باره استفاده کنیم. با تکرار جوشکاری در یک منطقه احتمال ایجاد ترک کاهش می یابد. یکی از عوامل مهم دیگر که باعث ورود هیدروژن و ایجاد ترک می شود، آلودگی و رطوبت است که در محل جوش وجود دارد به همان دلیل قبل از اینکه جوشکاری شروع شود سعی کنید محل را از آلودگی پاک نمایید و آن را به خوبی تمیز کنید.

 

این نوشته در بلاگ ارسال شده است. این لینک مستقیم به این نوشته است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *