O que é fragilização por hidrogênio?

Fragilização por hidrogênio é um termo de engenharia que se refere a um comprometimento na resistência à tração de um metal ou liga moldada devido a uma infiltração de hidrogênio gasoso ou atômico. Em resumo, as moléculas de hidrogênio que ocupam o metal reagem de uma maneira que torna o material frágil e propenso a trincas. Obviamente, a fragilização por hidrogênio apresenta problemas significativos em termos de poder confiar na integridade estrutural de pontes, arranha-céus, aviões, navios etc. Na verdade, esse fenômeno natural leva a uma condição conhecida como falha de fratura catastrófica e é a causa direta de muitos desastres mecânicos que ocorreram em terra, bem como no ar e no mar.

O processo começa com a exposição ao hidrogênio, que pode ocorrer enquanto um metal passa por certos processos de fabricação, como galvanoplastia. O revestimento bem-sucedido depende da preparação do metal com um banho de ácido antes que ele possa aceitar camadas de cromo. A eletricidade usada durante o processo de "decapagem" e galvanização inicia uma reação chamada hidrólise, na qual as moléculas de água são decompostas em íons de hidrogênio com carga positiva e ânions de hidróxido com carga negativa.

O hidrogênio também é um subproduto de reações corrosivas, como ferrugem. A decomposição do hidrogênio também pode ser desencadeada pelas próprias medidas tomadas para evitá-lo, se aplicadas incorretamente. Por exemplo, a fragilização por hidrogênio pode às vezes ser atribuída à proteção catódica, que visa aumentar a resistência à corrosão do metal revestido, modificando os componentes vulneráveis ​​ao hidrogênio do material. Isso é conseguido através da introdução de uma corrente oposta para causar o "sacrifício" de ânodos metálicos que possuem um potencial de corrosão menor que o próprio metal. Com efeito, o material torna-se polarizado.

Quando o hidrogênio está presente, no entanto, átomos únicos começam a se dispersar por todo o metal e se acumulam em pequenos espaços em sua microestrutura, onde se reagrupam para formar moléculas de hidrogênio. O hidrogênio absorvido, agora preso, começa a procurar uma fuga. Isso é feito criando pressão interna, que permite que o hidrogênio apareça em bolhas que eventualmente quebram a superfície do metal. Para contrariar esse processo, o metal deve ser cozido dentro de uma hora ou menos após a galvanoplastia para permitir que o hidrogênio preso escape das camadas de revestimento sem criar rachaduras ou pontos de tensão.

Embora o hidrogênio possa invadir a maioria dos metais, sabe-se que certos metais e ligas são mais suscetíveis à fragilização por hidrogênio, como aço magnético, titânio e níquel. Por outro lado, cobre, alumínio e aço inoxidável são menos impactados. No entanto, o aço e o cobre contendo oxigênio podem se tornar vulneráveis ​​à fragilização se submetidos à exposição ao hidrogênio sob alta pressão ou calor. Respectivamente, esses materiais são afetados por ataques de hidrogênio ou fragilização por vapor gerados por reações entre moléculas hidratadas e óxidos de carbono ou cobre.