Mối nguy hiểm về tính giòn của tia hydro: Vết nứt bị trì hoãn sau khi ngâm axit và mạ điện

Giới thiệu

Bu lông cường độ cao từ cấp 10.9 trở lên được sử dụng rộng rãi trong kết cấu thép, cầu trục, thiết bị khai thác mỏ và máy móc hạng nặng. Để cải thiện khả năng chống ăn mòn bề mặt, nhiều dự án kỹ thuật ở nước ngoài áp dụng trực tiếp quy trình tẩy axit và mạ điện thông thường mà không cần xử lý nung bằng hydro bổ sung. Các bu lông đã lắp ráp trông hoàn toàn bình thường nhưng sau khi đặt trong vài ngày đến vài tuần, chúng đột nhiên bị gãy mà không gây quá tải bên ngoài.

Thống kê về lỗi của ngành cho thấy hơn 80% các vết nứt đột ngột của bu lông cường độ cao sau khi mạ điện không phải do mô-men xoắn không phù hợp hoặc quá tải mà là do hiện tượng giòn do hydro làm chậm quá trình gãy. Hydro được hấp thụ trong quá trình tẩy axit và mạ điện sẽ khuếch tán từ từ vào ma trận vật liệu, dẫn đến bắt đầu vết nứt bên trong và gãy giòn đột ngột dưới tải trước. Loại nguy hiểm tiềm ẩn hàng loạt này có thể gây ra phế liệu quy mô lớn trong các dự án công nghiệp nặng ở nước ngoài, với chi phí làm lại và bồi thường vượt xa chi phí mạ tiết kiệm được.

Bài viết này phân tích sâu sắc cơ chế tạo giòn do hydro của bu lông cường độ cao, so sánh mức độ rủi ro của các quy trình phủ khác nhau, phân loại các cạm bẫy tần suất cao trong mua sắm ngoại thương và đưa ra các phương án ngăn chặn hiện tượng giòn do hydro tiêu chuẩn. Chúng tôi cung cấp các giải pháp bu lông cường độ cao an toàn hydro bao gồm xử lý nung và lớp phủ vảy kẽm không chứa crom cho các dự án hạng nặng.

Tại sao bu lông cường độ cao bị nứt vài ngày sau khi lắp ráp

Sự giòn do hydro là hiện tượng gãy giòn muộn của thép cường độ cao dưới tác động kết hợp của ứng suất kéo và hydro khuếch tán. Mối nguy hiểm cốt lõi nằm ở chỗ không có bất thường rõ ràng nào trước khi gãy và thời gian hư hỏng bị trì hoãn.

Nguồn hydro trong tẩy axit và mạ điện

Trong quá trình tẩy axit và mạ điện, các nguyên tử hydro được tạo ra trên bề mặt thép và thâm nhập một phần vào ma trận vật liệu. Bu lông cường độ thông thường có độ nhạy thấp và có thể chịu được một lượng nhỏ hydro; tuy nhiên, bu lông cường độ cao trên cấp 10,9 có độ bền kéo cao và độ nhạy hydro cao, đồng thời hydro khuếch tán sẽ tích tụ dần dần ở ranh giới hạt dưới ứng suất tải trước.

Quá trình gãy xương bị trì hoãn

Sau khi lắp ráp, bu lông vẫn chịu tải trước kéo. Hydro khuếch tán từ từ khuếch tán đến khu vực tập trung ứng suất (gốc ren, dưới phi lê đầu), nơi các vết nứt nhỏ bắt đầu và mở rộng. Khi vết nứt đạt đến kích thước tới hạn, bu lông đột nhiên bị gãy. Toàn bộ quá trình không có biến dạng hoặc cảnh báo rõ ràng, đó là lý do tại sao xảy ra hiện tượng 'lắp ráp trông ổn nhưng bị hỏng vài ngày sau'.

Các yếu tố tăng tốc rủi ro chính

1. Mức độ sức mạnh: cấp càng cao (10,9 / 12,9) thì độ nhạy hydro càng cao.

2. Độ dày và quy trình mạ: mạ điện dày mà không nung làm tăng lượng hydro hấp thụ.

3. Mức tải trước: tải trước cao hơn sẽ tăng tốc độ lan truyền vết nứt.

4. Các khuyết tật bề mặt: quá trình khử cacbon, vết trầy xước và vết ăn mòn trở thành điểm bắt đầu vết nứt.

So sánh rủi ro quá trình phủ

Cạm bẫy ngoại thương thường xuyên cao

Mù quáng lựa chọn Bu lông cường độ cao mạ điện giá rẻ

Nhiều người mua ở nước ngoài chỉ so sánh đơn giá và chủng loại mà bỏ qua quá trình mạ và hồ sơ nướng. Bu lông 10,9 mạ kẽm điện giá rẻ thường bỏ qua bước nung và tình trạng gãy trễ hàng loạt xảy ra sau khi lắp ráp tại chỗ, dẫn đến phế liệu linh kiện quy mô lớn và phải làm lại dự án.

Đánh giá sai gãy xương bị trì hoãn là khiếu nại về chất lượng quá mô-men xoắn

Khi một lô bu lông bị gãy sau khi lắp đặt, khách hàng thường cho rằng đó là do vật liệu không đủ bền hoặc sản xuất không đúng cách và trực tiếp yêu cầu bồi thường. Trên thực tế, nguyên nhân sâu xa là hiện tượng giòn hydro do quá trình mạ điện gây ra, lẽ ra điều này phải được kiểm soát ở giai đoạn nhà cung cấp.

Không có bản ghi nướng nào trong thỏa thuận chất lượng

Các đơn đặt hàng ngoại thương thường chỉ xác định cấp độ và lớp mạ mà không yêu cầu kiểm tra độ giòn hydro hoặc hồ sơ quy trình nướng. Người mua không thể xác minh liệu nhà cung cấp đã thực sự hoàn thành quá trình nướng hay chưa, khiến toàn bộ lô hàng tiềm ẩn nguy hiểm.

Quy tắc phòng chống giòn hydro tiêu chuẩn

1. Đối với bu lông cấp 10.9 trở lên, tránh mạ điện bằng tẩy axit thông thường mà không nung.

2. Nếu sử dụng phương pháp mạ điện, quá trình nung hydro phải được hoàn thành trong vòng 4 giờ sau khi mạ, kèm theo hồ sơ quy trình được cung cấp.

3. Ưu tiên lớp phủ vảy kẽm không chứa crom (Dacromet / Geomet) cho bu lông cường độ cao, hầu như không tạo ra hydro.

4. Yêu cầu báo cáo thử nghiệm độ giòn hydro hàng loạt đối với các kết nối kết cấu quan trọng về an toàn.

5. Thép không gỉ A2-70 / A4-80 là lựa chọn cao cấp khi ngân sách cho phép.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Tại sao bu lông cường độ cao bị gãy vài ngày sau khi lắp ráp bình thường?

Trả lời: Đây là hiện tượng gãy xương chậm do giòn do hydro điển hình. Hydro được hấp thụ trong quá trình tẩy và mạ sẽ khuếch tán chậm dưới tải trước và gây ra vết nứt giòn đột ngột.

Câu hỏi 2: Bu lông loại 8,8 thông thường có thể bị giòn do hydro không?

A: Rủi ro thấp hơn nhiều. Độ nhạy giòn của hydro tăng mạnh theo cấp độ bền; 10.9 trở lên là phạm vi rủi ro cao.

Câu hỏi 3: Việc nướng chín có đủ để loại bỏ rủi ro về hydro không?

Đáp: Quá trình nướng làm giảm đáng kể lượng hydro khuếch tán, nhưng việc kiểm soát và ghi lại quá trình là cần thiết. Lớp phủ vảy kẽm là giải pháp an toàn hơn cho bu lông cường độ cao.

Câu 4: CÔNG TY TNHH NINGBO TOPBOLT METALWORKS có thể. cung cấp bu lông cường độ cao an toàn hydro?

MỘT: Đúng. Chúng tôi cung cấp bu lông cường độ cao 10,9 / 12,9 với quy trình nung hoặc phủ vảy kẽm, cùng với các báo cáo thử nghiệm độ giòn hydro cho các dự án hạng nặng.