緊固件氫脆試驗(yàn)的檢測(cè)及預(yù)防方案

緊固件氫脆試驗(yàn)，對(duì)于緊固件性能尤其是高強(qiáng)度螺栓的性能檢測(cè)，有著極為重要的地位，隨著我國(guó)橋梁，航空以及汽車(chē)領(lǐng)域在近些年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，對(duì)于高強(qiáng)度螺栓氫脆的檢測(cè)需求同樣變得越來(lái)越旺盛。本次我們來(lái)分析一下，高強(qiáng)度螺栓氫脆斷裂的試驗(yàn)方法以及具體因素。

從試驗(yàn)方法上來(lái)看主要分為氫探測(cè)法以及力學(xué)試驗(yàn)法2種試驗(yàn)方法，根據(jù)被檢測(cè)螺栓材質(zhì)的不同，所使用的試驗(yàn)方法也是不同的。

氫探測(cè)法。用來(lái)發(fā)現(xiàn)鋼中原子氫并測(cè)定其含量。氫探測(cè)法就是要通過(guò)控制產(chǎn)品或制造工藝過(guò)程中的氫含量以實(shí)現(xiàn)對(duì)氫脆風(fēng)險(xiǎn)的控制，包括物理檢測(cè)法、電化學(xué)法，以及氣泡法。氣泡法是一種比較快速、簡(jiǎn)便的試驗(yàn)方法，在緊固件廠比較常用，不過(guò)此方法與其他氫探測(cè)法一樣只能看出其中是否含氫，但其含氫量是否足以造成氫脆卻無(wú)法判定。

力學(xué)檢測(cè)法。根據(jù)加載方式和檢測(cè)過(guò)程不同，這些方法可分為5類：應(yīng)力持久法、缺口拉伸試驗(yàn)、慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)和逐級(jí)加力試驗(yàn)。缺口拉伸試驗(yàn)、慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)主要是針對(duì)材料和工藝，應(yīng)力持久法常用于螺栓加工過(guò)程的氫脆敏感性檢驗(yàn)，逐級(jí)加力試驗(yàn)是在應(yīng)力持久法基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的一種加速試驗(yàn)方法，試驗(yàn)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，對(duì)試驗(yàn)儀器要求也較高。

從預(yù)防氫脆的角度來(lái)看：

(1)、減少金屬中滲氫的數(shù)量

必須盡量減少高強(qiáng)度/高硬度鋼制緊固件的酸洗，因?yàn)樗嵯纯杉觿浯?。在除銹和氧化皮時(shí)，盡量采用噴砂拋丸的方法，若洛氏硬度等于或大于HRC 32的緊固件進(jìn)行酸洗時(shí)，必須在制定酸洗工藝時(shí)確保零件在酸中浸泡的時(shí)間最長(zhǎng)不超過(guò)10分鐘。

并應(yīng)盡量降低酸液的濃度，并保證零件在酸中浸泡的時(shí)間不超過(guò)10分鐘；在除油時(shí)，采用清洗劑或溶劑除油等化學(xué)除油方式，滲氫量較少，若采用電化學(xué)除油，先陰極后陽(yáng)極，高強(qiáng)度零件不允許用陰極電解除油；在熱處理時(shí)，嚴(yán)格控制甲醇和丙烷的滴注量；在電鍍時(shí)，堿性鍍液或高電流效率的鍍液滲氫量較少。

(2)、采用低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度的鍍涂層

一般認(rèn)為，在電鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時(shí)，滲入鋼件的氫容易殘留下來(lái)，而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金屬鍍層具有低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度，滲氫較少。在滿足產(chǎn)品技術(shù)條件要求的情況下，可采用不會(huì)造成滲氫的涂層，如機(jī)械鍍鋅或無(wú)鉻鋅鋁涂層，不會(huì)發(fā)生氫脆，耐蝕性高，附著力好，且比電鍍環(huán)保。

(3)、鍍前去應(yīng)力和鍍后去氫以消除氫脆隱患

若零件經(jīng)淬火、焊接等工序后內(nèi)部殘留應(yīng)力較大，鍍前應(yīng)進(jìn)行回火處理，回火消除應(yīng)力實(shí)際上可以減少零件內(nèi)的陷阱數(shù)量，從而減輕發(fā)生氫脆的隱患。

⑷、控制鍍層厚度

由于鍍層覆蓋在緊固件表面，鍍層在一定程度上會(huì)起到氫擴(kuò)散屏障的作用，這將阻礙氫向緊固件外部的擴(kuò)散。當(dāng)鍍層厚度超過(guò)2.5μm時(shí)，氫從緊固件中擴(kuò)散出去就非常困難了。因此硬度＜32HRC的緊固件，鍍層厚度可以要求在12μm；硬度≥32HRC的高強(qiáng)度螺栓，鍍層厚度應(yīng)控制在8μmmax。這就要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到高強(qiáng)度螺栓的氫脆風(fēng)險(xiǎn)，合理選擇鍍層種類和鍍層厚度。

在一般情況下，除了局部淬硬型緊固件外，硬度超過(guò)49HRC的高強(qiáng)度鋼制零件不允許采用電鍍的表面處理形式。