Co je vodíkové křehnutí?

Vodíkové křehnutí je technický termín, který se týká kompromisu v pevnosti v tahu tvářeného kovu nebo slitiny v důsledku infiltrace plynného nebo atomového vodíku. Stručně řečeno, molekuly vodíku obsažené v kovu reagují způsobem, který způsobuje, že materiál je křehký a náchylný k praskání. Je zřejmé, že zkřehnutí vodíkem představuje značné problémy, pokud jde o schopnost spolehnout se na strukturální integritu mostů, mrakodrapů, letadel, lodí atd. Ve skutečnosti tento přírodní jev vede ke stavu známému jako katastrofické lomové selhání a je přímou příčinou mnoho mechanických katastrof, ke kterým došlo na souši i ve vzduchu a na moři.

Proces začíná vystavením vodíku, ke kterému může dojít, když kov podstoupí určité výrobní procesy, jako je galvanické pokovování. Úspěšné pokovování závisí na přípravě kovu pomocí kyselé lázně, než může přijmout vrstvy chromu. Elektřina použitá během procesu „moření“ a pokovování iniciuje reakci zvanou hydrolýza, při které se molekuly vody rozkládají na kladně nabité vodíkové ionty a záporně nabité hydroxidové anionty.

Vodík je také vedlejší produkt žíravých reakcí, jako je rezivění. Rozklad vodíku může být také vyvolán samotnými opatřeními, která tomu zabrání, pokud je nesprávně použit. Například křehké vodíkové zkřehnutí lze někdy připsat katodické ochraně, která má za cíl zvýšit odolnost kovového povlaku proti korozi úpravou složek materiálu citlivých na vodík. Toho je dosaženo zavedením protichůdného proudu, který způsobí „oběť“ kovových anod, které mají nižší korozní potenciál než samotný kov. Ve skutečnosti se materiál polarizuje.

Jakmile je však vodík přítomen, jednotlivé atomy se začnou rozptylovat v celém kovu a hromadí se v malých prostorech ve své mikrostruktuře, kde se pak přeskupí a vytvoří molekuly vodíku. Absorbovaný vodík, nyní uvězněný, začíná hledat únik. Dělá to tak, že vytváří vnitřní tlak, který umožňuje, aby se vodík objevil v puchýřech, které nakonec popraskají kovový povrch. Aby se zabránilo tomuto procesu, musí být kov upečen během jedné hodiny nebo méně po galvanizaci, aby zachycený vodík mohl uniknout z vrstev pokovování, aniž by se vytvořily trhliny nebo body napětí.

Zatímco vodík může napadnout většinu kovů, je o některých kovech a slitinách známo, že jsou náchylnější k vodíkové křehkosti, jmenovitě magnetická ocel, titan a nikl. Naproti tomu měď, hliník a nerezová ocel jsou nejméně zasaženy. Avšak ocel a kyslík obsahující měď se mohou stát náchylnými ke zkřehnutí, pokud jsou vystaveny působení vodíku pod vysokým teplem nebo tlakem. V důsledku toho jsou tyto materiály ovlivněny atakem vodíku nebo zkřehnutím páry generovaným reakcemi mezi hydratovanými molekulami a oxidy uhlíku nebo mědi.