Mis on vesiniku rabestumine?

Vesinikhaprus on tehniline termin, mis viitab vormitud metalli või sulami tõmbetugevuse kompromissile gaasilise või aatomilise vesiniku infiltratsiooni tõttu. Lühidalt, metallis asuvad vesiniku molekulid reageerivad viisil, mis muudab materjali hapraks ja pragunemisohtlikuks. Ilmselgelt tekitab vesiniku rabestumine olulisi probleeme seoses sellega, et saab toetuda sildade, pilvelõhkujate, lennukite, laevade jne struktuurilisele terviklikkusele. Tegelikult põhjustab see loodusnähtus seisundit, mida nimetatakse katastroofiliseks purunemisrikkeks ja on selle otsene põhjus. paljud mehaanilised katastroofid, mis on aset leidnud maal, samuti õhus ja merel.

Protsess algab kokkupuutest vesinikuga, mis võib tekkida siis, kui metall läbib teatud tootmisprotsesse, näiteks galvaniseerimist. Edukas plaatimine sõltub metalli ettevalmistamisest happevannis, enne kui see suudab vastu võtta kroomikihte. “Piirdamise” ja plaadistamise protsessi käigus kasutatav elekter käivitab reaktsiooni, mida nimetatakse hüdrolüüsiks, mille käigus veemolekulid lagunevad positiivselt laetud vesinikioonideks ja negatiivselt laetud hüdroksiidi anioonideks.

Vesinik on ka söövitavate reaktsioonide, näiteks roostetamise kõrvalsaadus. Vesiniku lagunemise võivad vallandada ka selle vältimiseks võetud meetmed, kui neid kasutatakse valesti. Näiteks võib vesiniku hapruse põhjuseks mõnikord olla katoodkaitse, mille eesmärk on suurendada kaetud metalli korrosioonikindlust, muutes materjali vesiniku suhtes tundlikke komponente. See saavutatakse vastupidise voolu sisseviimisega, et “ohverdaks” metallist anoodid, millel on väiksem korrosioonipotentsiaal kui metallil endal. Tegelikult muutub materjal polariseerituks.

Kui vesinik on aga olemas, hakkavad üksikud aatomid metallis laiali hajutama ja kogunevad selle mikrostruktuuri pisikestesse ruumidesse, kus nad seejärel rühmituvad uuesti, moodustades vesiniku molekule. Neeldunud vesinik, mis on nüüd lõksus, hakkab otsima pääsu. See teeb seda siserõhu tekitamisega, mis võimaldab vesinikul väljuda villidena, mis lõpuks metalli pinna pragunevad. Selle protsessi vastu võitlemiseks tuleb metalli küpsetada tunni või vähema aja jooksul pärast galvaniseerimist, et kinnijäänud vesinik pääseks plaadistuse kihtidest välja, tekitamata pragusid või pingepunkte.

Kuigi vesinik võib tungida enamikesse metallidesse, on teatavad metallid ja sulamid vesiniku rabedusele vastuvõtlikumad, nimelt magnetteras, titaan ja nikkel. Seevastu vask, alumiinium ja roostevaba teras on kõige vähem mõjutatud. Teras ja hapnikku sisaldav vask võib aga muutuda haavatavaks, kui see puutub kokku vesinikuga kõrge kuumuse või rõhu all. Vastavalt mõjutab neid materjale hüdraatunud molekulide ja süsinik- või vaskoksiidide vaheliste reaktsioonide käigus tekkiv vesinikurünnak või aurude rabestumine.