ترك خوردگی هیدروژنی (1)
یکی از مهم ترین مشکلات در جوشکاری فولادها تأثیر مخرب هیدروژن و بروز ترك در اثر آن می باشد.
این عیب به نام ترك سرد، ترك تأخیری و تردی هیدروژنی نیز معروف است. توجه به این مشکل زمانی حیاتی تر می باشد که کربن معادل فلز جوش شده بالا بوده و احتمال ایجاد ساختارهای سخت در فلز جوش و منطق مجاور جوش زیادتر باشد.
عناصری که باعث افزایش شکنندگی میگردند با توجه به حلالیتشان در فولاد، می توانند در شبکه به صورت جانشینی، بین نشینی و یا حتی به صورت ترکیب وجود داشته باشند. عناصر بین نشین عبارتند از کربن،نیتروژن، اکسیژن، هیدروژن و بر، این عناصر در مقایسه با عناصر جانشین یا عناصر آلیاژی، دارای یک ویژگی مشترك هستند و آن نفوذ سریعشان در لابلای شبکه کریستالی فولاد است.
به هر صورت موثرترین آنها در ترد کردن شبکه فولاد، عنصر هیدروژن است که وقتی به حالت اتمی باشد، قدرت نفوذ و سرعت بسیار زیاد ی در مقایسه با سایر عناصر را داراست.
موفقیت استفاده از فرآیندهای جوشکاری با هیدروژن تحت کنترل در مورد جلوگیری از بروز ترك سرد و این مسئله که ترك سرد در فولادهای با سختی پذیری بیشتر، بروز می نماید، دال بر تأثیر شدید هیدروژن در آماده سازی زمینه بروز ترك سرد و ایجاد تردی ناشی از حضور این عنصر می باشد.
در مورد جوشی که در آزمایشات مکانیکی سلامت آن تائید گشته اتفاق « شکست ترد تأخیری » پدیده
می افتد به این صورت که قطعه پس از مدتی در حین کار تحت بار استاتیک مداوم که حتی مقدار آن کمتر از تنش تسلیم فولاد است به علت شکنندگی ناشی از هیدروژن آسیب می بیند و بروز این مورد بویژه در مورد فولادهای با استحکام بالا محتمل می باشد.
جذب، نفوذ و متصاعد شدن هیدروژن
هرگاه فولادی را جوشکاری می نماییم مقداری هیدروژن جذب حوضچ مذاب می شود، با کاهش تدریجی درجه حرارت، مقداری از این گاز یا مستقیماً به صورت غلیان حباب های هیدروژن و یا بشکل ترکیب با عناصری از قبیل اکسیژن، گوگرد و کربن و تولید گازهای نامحلول در فولاد، متصاعد می گردد.
اما از آنجا که سرعت سرد شدن به قدری سریع است که به هیدروژن اجازه نمی دهد با سرعتی متناسب با سرعت انجماد از مذاب خارج شود و شرایط تعادل را حفظ نماید، لذا قسمت عمده این گاز پس از انجماد در فلز محبوس مانده و تشکیل محلول جامد (بین نشینی) هیدروژن اتمی در شبکه کریستالی فولاد را می دهد.
طبیعتاً با کاهش درجه حرارت و بدنبال آن کاهش حلالیت فولاد نسبت به هیدروژن، محلول جامد تشکیل شده به صورت فوق اشباع در می آید. با وجود اینکه هیدروژن اتمی قدرت دیفوزیون و حرکت سریع در لابلای شبکه کریستالی فولاد را داراست و سعی می نماید تا با دیفوزیون، مسیر و پناهگاهی برای فرار از قید محلول فوق اشباع بیابد ولی کاهش درجه حرارت تأثیر قابل ملاحظه ای روی سرعت دیفوزیون این عنصر دارد.
به نظر می رسد، هیدروژن در حال فرار، اولین جایی را که برای پناه بردن و مستقر شدن پیدا می کند فضاهای خالی موجود در فلز جوش است، منظور از فضای خالی، انواع حفره های گازی، فضاهای اطراف
ناخالصی های غیرفلزی و سرباره ای و حتی گسستگی های میکروسکپی و خلاءهای موجود در شبکه کریستالی می باشد. با دیفوزیون بداخل این فضاها، بخشی از هیدروژن به صورت ملکولی در می آید.
عمل دیفوزیون بداخل این حفره ها تا آنجا ادامه پیدا می کند که فشار جزیی هیدروژن ملکولی معادل مجذور فشار جزیی هیدروژن اتمی محلول در فولاد گردد. بنابراین قبل از رسیدن به حالت تعادل فشار قابل ملاحظه ای در این حفره ها به وجود می آید، هیدروژن ملکولی نه تنها در فولاد محلول نمی باشد بلکه حتی قدرت دیفوزیون در شبکه کریستالی فولاد را هم دارا نمی باشد. بنابراین هیدروژن تحت فشار در این فضاها محبوس می ماند.
ادامه دارد...
ترك خوردگی هیدروژنی شماره 2
