Embrittlement ไฮโดรเจนคืออะไร?

Hydrogen embrittlement เป็นศัพท์ทางวิศวกรรมที่หมายถึงการประนีประนอมในความต้านทานแรงดึงของโลหะที่ขึ้นรูปหรืออัลลอยเนื่องจากการแทรกซึมของก๊าซไฮโดรเจนหรืออะตอม กล่าวโดยสรุปโมเลกุลของไฮโดรเจนที่ครอบครองโลหะทำปฏิกิริยาในลักษณะที่ทำให้วัสดุเปราะและแตกง่าย เห็นได้ชัดว่าไฮโดรเจน embrittlement นำเสนอปัญหาที่สำคัญในแง่ของความสามารถในการพึ่งพาความสมบูรณ์ของโครงสร้างของสะพาน, ตึกระฟ้า, เครื่องบิน, เรือ ฯลฯ ในความเป็นจริงปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินี้นำไปสู่สภาพที่รู้จักกันในชื่อ ภัยพิบัติทางกลหลายอย่างที่เกิดขึ้นบนบกเช่นเดียวกับในอากาศและทะเล

กระบวนการเริ่มต้นจากการสัมผัสกับไฮโดรเจนซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ในขณะที่โลหะผ่านกระบวนการผลิตบางอย่างเช่นการชุบด้วยไฟฟ้า การชุบที่ประสบความสำเร็จขึ้นอยู่กับการเตรียมโลหะด้วยอ่างแช่ก่อนที่จะรับชั้นของโครเมี่ยม ไฟฟ้าที่ใช้ในระหว่าง“ การดอง” และกระบวนการชุบจะเริ่มปฏิกิริยาที่เรียกว่าการ ไฮโดรไลซิส ซึ่งโมเลกุลของน้ำจะถูกแยกย่อยออกเป็นไอออนไฮโดรเจนที่มีประจุบวกและประจุลบไฮดรอกไซด์

ไฮโดรเจนเป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยากัดกร่อนเช่นการเกิดสนิม การสลายตัวของไฮโดรเจนสามารถเกิดขึ้นได้จากมาตรการที่ใช้เพื่อป้องกันหากใช้อย่างไม่เหมาะสม ยกตัวอย่างเช่นไฮโดรเจน embrittlement บางครั้งอาจเป็นผลมาจากการป้องกัน cathodic ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะเคลือบโดยการดัดแปลงส่วนประกอบที่เปราะบางไฮโดรเจนของวัสดุ สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการแนะนำกระแสไฟฟ้าของฝ่ายตรงข้ามเพื่อทำให้เกิด "การเสียสละ" ของแอโนดโลหะซึ่งมีศักยภาพในการกัดกร่อนต่ำกว่าตัวโลหะ วัสดุจะกลายเป็นโพลาไรซ์

อย่างไรก็ตามเมื่อมีไฮโดรเจนปรากฏตัวอะตอมเดี่ยวก็จะแพร่กระจายไปทั่วโลหะและสะสมในพื้นที่เล็ก ๆ ในโครงสร้างจุลภาคของมันจากนั้นพวกมันจะรวมตัวกันใหม่เพื่อสร้างโมเลกุลไฮโดรเจน ไฮโดรเจนที่ถูกดูดกลืนซึ่งตอนนี้ถูกดักจับเริ่มหาทางหนี มันทำเช่นนั้นโดยการสร้างแรงดันภายในซึ่งจะทำให้ไฮโดรเจนเกิดขึ้นในแผลพุพองจนในที่สุดก็แตกผิวโลหะ ในการต่อต้านกระบวนการนี้โลหะจะต้องถูกอบภายในหนึ่งชั่วโมงหรือน้อยกว่าหลังจากการชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อให้ไฮโดรเจนที่ติดอยู่สามารถหนีออกมาจากชั้นการชุบโดยไม่ต้องสร้างรอยแตกร้าวหรือความเครียด

ในขณะที่ไฮโดรเจนสามารถบุกรุกโลหะส่วนใหญ่ได้โลหะและโลหะผสมบางชนิดเป็นที่รู้กันว่าไวต่อการปล่อยไฮโดรเจนมากขึ้นเช่นเหล็กแม่เหล็กไททาเนียมและนิกเกิล ในทางตรงกันข้ามทองแดงอลูมิเนียมและสแตนเลสจะได้รับผลกระทบน้อยที่สุด อย่างไรก็ตามทองแดงและเหล็กที่มีออกซิเจนสามารถกลายเป็นความเสี่ยงต่อการเปราะเมื่อถูกสัมผัสกับไฮโดรเจนภายใต้ความร้อนหรือความดันสูง วัสดุเหล่านี้ได้รับผลกระทบจากการถูกโจมตีด้วยไฮโดรเจนหรือไอน้ำที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลไฮเดรตกับคาร์บอนหรือออกไซด์ของทองแดง