سنترال پیچ
پیچ
مهره
واشر
سیم بکسل
اتصالات
وبلاگ
درباره ما
تماس با ما
تردی هیدروژن در پیچ و مهره ها و شکست ناشی از آن یکی از دغدغه‌های اصلی در صنایع است که هر ساله خسارت‌های مالی چشم گیری را در حوزه‌های مختلف رقم می‌زند. دقیقاً همان‌جایی که از فولاد با کیفیت و با حداکثر سختی بهره می‌بریم تا خیالمان از بابت استحکام پیچ و مهره راحت شود، دقیقاً شرایط تردی هیدروژن را مهیا می‌سازیم. این پدیده با نفوذ هیدروژن در ساختار فلزات اتفاق می‌افتد که در ادامه باعث ترک خوردگی و شکستگی قطعه می‌شود. البته ترد شدن در اثر هیدروژن صرفاً شرایط را برای نابودی قطعه فراهم می‌کند و ضربه آخر از طریق نیروهای خارجی یا تنش‌های باقی مانده در پیچ و مهره عملی می‌شود. در ادامه ما را همراهی کنید تا پدیده تردی هیدروژن و تاثیر آن در شکست پیچ و مهره را برای شما شرح دهیم.
پدیده تردی هیدروژن چیست
تردی هیدروژن یک فرایند آسیب‌زا است که طی آن هیدروژن به بافت ماده فلزی نفوذ کرده و منجر به ترک خوردگی، کاهش مقاومت، از دست رفتن انعطاف پذیری و نهایتاً شکست پیچ و مهره می‌شود. این پدیده ممکن است بسیار آسیب‌زا بوده و خسارت‌های مالی و جانی مختلفی را به بار آورد. اوضاع جایی وخیم‌تر می‌شود که زمان وقوع تردی هیدروژن را نمی‌توانیم پیش بینی کنیم چون این پدیده عمدتاً به صورت ناگهانی خود را نشان می‌دهد. برای اتفاق افتادن شکستگی در پیچ و مهره، نیازی به اعمال نیروی خارجی وجود ندارد و تنش‌های پسماند باقی مانده در قطعات فلزی به عنوان منبع اولیه اعمال تنش در این زمینه تاثیرگذار هستند.
فشار تنش‌هایی که این پدیده را به وجود می‌آورند، عددی کمتر از میزان آستانه تنش تسلیم پیچ و مهره را نشان می‌دهد و به همین علت بدون تغییر ظاهری، شکستگی‌های درونی به صورت ناگهانی طی پدیده شکست هیدروژنی به وجود می‌آیند. اینکه شدت تردی هیدروژنی یا شکست هیدروژنی چقدر باشد، به میزان هیدروژن موجود در محیط و همچنین مدت زمان قرارگیری قطعات در معرض هیدروژن وابسته می‌باشد.
بهتر است به این نکته اشاره کنیم که مواردی مثل جوشکاری، پوشش سازی الکتریکی و اسیدشویی، پیچ و مهره را برای جذب هیدروژن آماده کرده و حد تردی هیدروژنی را بدتر می‌کند. وقتی درصد هیدروژن در محیط کم باشد، شرایط برای وقوع پدیده تردی هیدروژنی در نمونه‌های فولادی با استحکام بالا، فراهم می‌شود.
تردی هیدروژنی چطور اتفاق می‌افتد؟
معمولاً تردی هیدروژن و شکستگی‌های ناشی از آن را به دنبال پوشش دهی فلزات مشاهده می‌کنیم. توصیه می‌شود برای اجرای بهترین نوع پوشش دهی، ابتدا تمیزکاری سطح قطعات را انجام دهید. بهترین شرایط برای نفوذ هیدروژن زمانی است که سطح پیچ و مهره اسید شویی شده باشد. در این وضعیت، هیدروژن خیلی راحت می‌تواند وارد بافت فولاد شده در نقاط مختلف تجمع باید. از طرفی، یکی از مکانیسم‌های عملکردی هیدروژن به این صورت است که در روند پوشش دهی تولید می‌شود و در سطح باقی می‌ماند. حالا این هیدروژن‌ها در محلی که بیشترین تنش سه بعدی را تجربه می‌کنند، نفوذ می‌یابند.
هیدروژن‌های اتمی از تله‌هایی مانند فصل مشترک‌های کاربید، مرز تیغه‌های مارتنزیت و مرز دانه‌ها به ساختار فولاد راه نفوذ پیدا می‌کنند. حالا وقتی غلظت این هیدروژن در تله‌ها بیشتر شده و به حد بحرانی می‌رسد، تردی هیدروژن و شکست قطعه رقم می‌خورد. دلیل این اتفاق، تجمع حجم زیادی از هیدروژن در این نواحی می‌باشد که بعضی اوقات فشارها به چند هزار psi می‌رسد. این فشار خارج از تحمل فولاد است و به همین دلیل سطح آن را نابود می‌کند. البته شکست هیدروژنی در شرایطی اتفاق می‌افتد که یک عامل جانبی مثل نیروی خارجی یا تنش پسماند در قطعه وجود داشته باشد و در غیر این صورت پدیده تردی هیدروژنی به شکل‌های دیگری همچون کاهش انعطاف‌پذیری، ترک خوردگی، تاول و تشکیل هیدرید خود را نشان می‌دهد.
انواع تردی هیدروژنی
هیدروژن مورد نیاز برای پدیده هیدروژنی از طریق منابع گوناگون محیطی یا شیمیایی به وجود می‌آید و روی فولاد می‌نشیند. بنابراین شرایط محیطی تاثیر زیادی در کم و کیف این پدیده خواهد داشت. بر همین اساس می‌توان انواع تردی هیدروژنی را در شرایط محیطی مختلف توضیح داد که برخی از آنها عبارتند از:
تردی هیدروژن در محیط خوردگی
فعال بودن محیط از نظر خوردگی، هیدروژن زیادی را در اثر پدیده خوردگی تولید می‌کند و این هیدروژن در ادامه به بافت فولاد راه می‌یابد. این شرایط با وجود تنش روی پیچ و مهره تکمیل می‌شود و نوعی از شکست هیدروژنی به نام SCC یا Stress Corrosion Cracking رقم می‌خورد. این پدیده با نام ترک تحت تنش ناشی از خوردگی نیز معرفی می‌شود.
تردی هیدروژن در حضور سولفید هیدروژن
نفوذ سولفید هیدروژن به درون فولاد، به تنهایی و فارغ از تاثیر هیدروژن می‌تواند منجر به کاهش انعطاف و شکست پیچ و مهره شود. این پدیده SSC یا Sulphide Stress Cracking نام دارد که به آن ایجاد ترک تحت تنش ناشی از سولفید نیز گفته می‌شود. اگر به این وضعیت، حضور هیدروژن را اضافه کنیم، پروسه پیچیده‌تری با عنوان HSSC اتفاق می‌افتد که شکست هیدروژنی و سولفیدی به صورت همزمان است و فشار بیشتری به قطعه وارد می‌کند. این پدیده به صورت ناگهانی و در ابعاد وسیع اتفاق می‌افتاد و معمولاً پس از آن، قطعه به هیچ عنوان قابل استفاده نخواهد بود.
راه‌های جلوگیری از تردی هیدروژنی
در فرایند آبکاری سطح پیچ و مهره فلزی می‌توانیم روش‌هایی را به اجرا بگذاریم که از پدیده تردی هیدروژنی جلوگیری می‌کنند. مهم‌ترین عامل وقوع این پدیده به وجود یون و اتم هیدروژن در سطح فلز و یا محیط مربوط است و اگر مانعی برای نفوذ آن به داخل قطعه به وجود آوریم، می‌توان جلوی تردی هیدروژنی را گرفت. چند راه کاربردی در این زمینه به شرح زیر هستند:
به کارگیری بازدارنده‌ها
شکست هیدروژنی در بیشتر موارد هنگام عملیات شستشوی شیمیایی با اسیدها یا مواد دیگر مشاهده می‌شود. در این مرحله اگر از مواد بازدارنده مخصوص بهره ببریم، خوردگی فلز به حداقل می‌رسد و مقدار هیدروژن تولید شده کاهش پیدا می‌کند. به این ترتیب احتمال وقوع پدیده تردی هیدروژنی نیز کمتر خواهد شد.
استفاده از آلیاژ مناسب
آلیاژهای فولادی که استحکام بیشتری دارند، در برابر تردی هیدروژنی ضعف بیشتری نشان می‌دهند. در واقع هدف این پدیده، قطعاتی است که از آلیاژهای فولادی با میزان سختی بالا تولید شده‌اند. اگر به لحاظ فنی امکان استفاده از آلیاژهای ضعیف‌تر را دارید، این کار را انجام دهید تا احتمال وقوع تردی هیدروژن را برای پیچ و مهره کم کنید. همچنین آلیاژهایی که دارای مولیبدن و نیکل هستند، مقاومت بیشتری در برابر تردی هیدروژنی از خود نشان می‌دهند.
بهره گیری از فعال کننده‌های سطح
زمان یک عامل کلیدی برای پیشروی تردی هیدروژنی است و هر چقدر تایم این پدیده را کوتاه‌تر کنیم، فرصت آسیب زدن به قطعه را از آن می‌گیریم. در همین راستا بهتر است در پروسه اسید شویی از فعال کننده‌های سطح استفاده کنیم که سرعت واکنش را بالا برده و زمان اسیدشویی را کاهش می‌دهد. به این صورت، سطح فلز مدت زمان کوتاه‌تری در معرض هیدروژن قرار می‌گیرد و تردی هیدروژنی به حداقل می‌رسد.
جوشکاری درست
توصیه ما این است که از جوشکاری پیچ و مهره دوری کنید اما اگر به هر دلیلی نیاز به این روش وجود دارد، بهتر است از الکترودهای بهینه استفاده نمایید که هیدروژن کاری داشته و ریسک وقوع پدیده تردی هیدروژنی را پایین می‌آورند. از طرفی، لازم است طی مراحل جوشکاری، ناحیه جوش و نقاط نزدیک به آن را خشک نگه دارید تا هیدروژن از آب به سطح پیچ و مهره راه پیدا نکند. به همین دلیل است که جوشکاری قطعات در شرایط آب و هوایی مرطوب یا بارندگی توصیه نمی‌شود.
خرید پیچ و مهره از مرکز سنترال پیچ
بعد از مطالعه توضیحات مربوط به بررسی پدیده تردی هیدروژن و تاثیر آن در شکست پیچ و مهره، اکنون می‌توانید برای خرید پیچ و مهره اقدام کنید که در برابر این پدیده مقاومت داشته باشند. مرکز سنترال پیچ، محصولات ویژه‌ای دارد که با میزان استحکام و سختی استاندارد، حداقل ریسک را برای برزو شکست هیدروژنی تجربه می‌کنند. بنابراین اگر خرید خود را از مرکز ما انجام دهید، تا سال‌ها بعد نیز خیالتان از بابت آسیب‌های ناشی از پدیده تردی هیدروژن راحت خواهد شد.
