Hva er Hydrogen Embrittlement?

Hydrogenembrittlement er et teknisk begrep som refererer til et kompromiss i strekkfastheten til et støpt metall eller legering på grunn av en infiltrasjon av gassformig eller atomisk hydrogen. Kort sagt reagerer hydrogenmolekyler som opptar metallet på en måte som gjør materialet sprøtt og utsatt for sprekker. Det er klart, hydronsprøyting gir betydelige problemer med tanke på å kunne stole på den strukturelle integriteten til broer, skyskrapere, fly, skip, etc. Faktisk fører dette naturfenomenet til en tilstand som kalles katastrofal bruddsvikt og er den direkte årsaken til mange mekaniske katastrofer som har funnet sted på land, så vel som i luften og havet.

Prosessen begynner med eksponering for hydrogen, som kan oppstå mens et metall gjennomgår visse produksjonsprosesser, for eksempel galvanisering. Vellykket plettering er avhengig av tilberedning av metallet med et surt bad før det kan ta imot lag med krom. Elektrisiteten som brukes under "sylting" og pletteringsprosessen, initierer en reaksjon som kalles hydrolyse, der vannmolekyler brytes ned i positivt ladede hydrogenioner og negativt ladede hydroksydanioner.

Hydrogen er også et biprodukt av etsende reaksjoner, for eksempel rust. Hydrogen dekomponering kan også utløses av selve tiltakene som er tatt for å forhindre det, hvis de blir brukt på feil måte. For eksempel kan hydrogenembrittlement noen ganger tilskrives katodisk beskyttelse, som er ment å øke korrosjonsbestandigheten av belagt metall ved å modifisere de hydrogensårbare komponentene i materialet. Dette oppnås ved å innføre en motstridende strøm for å forårsake "ofring" av metalliske anoder som har et lavere korrosjonspotensial enn selve metallet. I virkeligheten blir materialet polarisert.

Når først hydrogen er tilstede, begynner imidlertid enkeltatomer å spre seg gjennom metallet og akkumuleres i bittesmå rom i mikrostrukturen, hvor de deretter omgrupperes for å danne hydrogenmolekyler. Det absorberte hydrogenet, nå fanget, begynner å søke flukt. Det gjør det ved å skape indre trykk, som gjør at hydrogenet kan dukke opp i blemmer som til slutt sprekker metallets overflate. For å motvirke denne prosessen, må metallet bakes i løpet av en time eller mindre etter elektroplettering for å tillate at det fangede hydrogen slipper ut av belegglagene uten å opprette sprekker eller spenningspunkter.

Selv om hydrogen kan invadere de fleste metaller, er det kjent at visse metaller og legeringer er mer utsatt for hydrogensprøyting, nemlig magnetisk stål, titan og nikkel. I kontrast er kobber, aluminium og rustfritt stål minst påvirket. Imidlertid kan stål og oksygenholdig kobber bli sårbare for forstøvning hvis de utsettes for hydrogeneksponering under høy varme eller trykk. Respektivt påvirkes disse materialene av hydrogenangrep eller dampforbrenning generert av reaksjoner mellom hydratiserte molekyler og karbon eller kobberoksider.