Hidrojen gevrekliği, hidrojenin malzemeye girmesi ve difüzyonunun bir sonucu olarak metaller kırılgan hale geldiğinde meydana gelir. Gevrekleşme derecesi, hem emilen hidrojen miktarından hem de malzemenin mikro yapısından etkilenir.
Yüksek mukavemet sağlayan, genellikle sertlik seviyesi ile izlenen veya tane sınırı parçacıklarının veya inklüzyonların belirli dağılımlarına sahip olan mikro yapılar, gevrekleşmeye karşı artan hassasiyete neden olabilir. Bu fenomen genellikle çatlamaya yol açtığında önemli hale gelir. Bu, hidrojenle kırılgan bir nesneye yeterli stres uygulandığında olur.
Bu tür gerilim durumları, hem artık gerilimlerin varlığından, hem de şekillendirme ve kaynaklama gibi ilgili imalat işlemlerinden ve uygulanan servis gerilimlerinden kaynaklanabilir. Hidrojen gevrekleşmesinin şiddeti sıcaklığın bir fonksiyonudur: çoğu metal, yaklaşık 150°C’nin üzerinde hidrojen gevrekleşmesine nispeten bağışıktır.
Hidrojen Çatlamaları
Hidrojen normalde sadece atomlar veya hidrojen iyonları biçimindeki metallere girebilir. Bu nedenle, gaz halindeki hidrojen, atom çiftlerinin birbirine sıkıca bağlı olduğu moleküler formda olduğu için ortam sıcaklıklarında metaller tarafından emilmez. Bununla birlikte, sıcaklık yükseldikçe, moleküller, örneğin petrol rafinasyonu veya ısıl işlem prosedürleri ile bağlantılı sıcaklıklarda absorpsiyona izin veren ayrı atomlara ayrışma eğilimi gösterirler. Erimiş malzemede daha yüksek absorpsiyon oranları yaşanır ve bu, döküm ve kaynak işlemlerinin hidrojenin metalik malzemelere girişi için özel fırsatlar sağlayabileceği anlamına gelir. Hidrojen iyonları ayrıca korozyon, elektrokaplama ve katodik koruma gibi işlemlerle ilişkili reaksiyonlarla üretilir. Sonuç olarak, hidrojenin metalik bileşenlere girmesi için yeterli fırsat vardır.
Hidrojen gevrekliği ile ilişkili çatlama, meydana geldiği durumlara bağlı olarak çeşitli isimler almıştır. Yaygın olarak kullanılan terimler şunları içerir:
Soğuk Çatlama ve Gecikmeli Çatlama
Bu terimler genellikle çeliklerin kaynaklanmasından sonra kaynak metalinin ve iş parçalarının soğutulması sırasında oluşabilecek hidrojen çatlakları ile ilişkilendirilir.
Hidrojene Bağlı Çatlama (HIC) veya Hidrojen Basıncına Bağlı Çatlama (HPIC)
Genel anlamı dışında, bu, hizmet sırasında hidrojeni emen çelik boru hatlarında ve kaplarda meydana gelen çatlamanın özel bir morfolojisine atıfta bulunan bir jargon terimidir.
Hidrojen Kaynaklı Stres Çatlaması (HISC)
Bu ifade başlangıçta dubleks paslanmaz çeliklerde yaşanan servis çatlağı için uygulanmıştı, ancak şimdi daha yaygın olarak kullanılmaktadır.
Çevre Destekli Kırma (EAC)
Bileşen ve çevresindeki hizmet ortamı arasındaki etkileşim nedeniyle oluşabilecek çatlamayı ifade eder. Hidrojen, bu tür çatlamalardan sorumlu olabilecek maddelerden sadece biridir.
Çözülme
Genel anlamı dışında, jargon kullanımı, yüksek sıcaklıkta hidrojenli gazlarla işleme için kullanılan kaplarda kaynakla kaplanmış iç kaplamanın parçalanmasıyla ilgilidir.
Gerilme Korozyon Çatlaması (SCC)
Bu fenomenin bazı özel mekanizmaları, hidrojen ile etkileşimle ilgilidir.
Sülfür Gerilme Çatlaması (SSC)
Hidrojen sülfür içeren ortamlardaki korozyon, hidrojen absorpsiyonuna ve çatlamasına neden olabilir.
Gevreklik Meydana Gelirse Ne Olur?
Metallerin spesifik kristal yapısı, hidrojenin yayılma hızını ve deformasyon mekanizmalarını etkilediği için önemlidir. Bu temelde, ferritik çeliğin, östenitik paslanmaz çelikler, nikel alaşımları ve alüminyum alaşımları gibi farklı kristal yapılara sahip alaşımlara göre hidrojen gevrekleşmesine daha duyarlı olduğu düşünülmüştür. Bununla birlikte, hidrojenin çoğu mühendislik alaşımını bir dereceye kadar gevrekleştirebileceği açıktır. Bunun pratik bir problem olup olmadığı, uygulamanın mikro yapıyı ve hidrojenin mevcudiyetini nasıl etkilediğine bağlıdır.
Hidrojen gevrekliği meydana geldiğinde, sünekliğin azalmasına ve yük taşıma kapasitesinin azalmasına neden olabilir, bu da hassas malzemelerin beklenen kanıt veya akma dayanımının altında çatlama ve gevrek kırılmalara yol açabilir.