Почему высокопрочные болты (класс прочности 12.9) выходят из строя: понимание водородного охрупчивания

Основные характеристики / Почему это важно

• Болты класса 12.9 изготавливаются из закаленной и отпущенной легированной стали.
• Высокая прочность обеспечивается за счет упрочненной микроструктуры.
• Повышенная твердость также увеличивает чувствительность к внутренним разрушениям.
• Риск водородного охрупчивания значительно выше по сравнению с 8,8 или 10,9.
• Сбои часто происходят без видимых предупреждений.

Чем отличается оценка 12.9?

Болты класса 12.9 изготавливаются из закаленной и отпущенной легированной стали. Их высокая прочность обусловлена ​​упрочненной микроструктурой.

Эта сила достигается ценой определенных компромиссов.

С повышением твердости материал становится более чувствительным к определенным видам разрушения, особенно к тем, которые связаны с внутренним напряжением и микротрещинами. Водородное охрупчивание занимает первое место в этом списке.

Крепежные элементы более низкого качества, такие как 8.8 или 10.9, менее уязвимы. При качестве 12.9 риск значительно возрастает.

Что такое водородное охрупчивание на самом деле

Водородное охрупчивание происходит, когда атомы водорода проникают в сталь и ослабляют её изнутри.

Эти атомы крошечные. Они проникают в металл в ходе таких процессов, как:

• Гальваническое покрытие (часто виновником является цинкование)
• Кислотное травление или очистка
• Коррозионные среды эксплуатации

Попав внутрь, водород мигрирует в зоны, подверженные напряжению — в корни резьбы, под головку болта, везде, где концентрируется напряжение. Со временем это снижает пластичность и приводит к образованию трещин.

В результате происходит хрупкое разрушение. Болт выходит из строя при нагрузках значительно ниже тех, на которые он рассчитан.

Приложения

• Автомобильные высокопрочные узлы
• соединения тяжелой техники
• Стальные конструкционные соединения
• Высоконагруженное промышленное оборудование
• Ситуации, требующие высокого предварительного натяжения крепежа.

Почему неудачи кажутся «внезапными»

Водородное охрупчивание трудно обнаружить из-за нехватки времени.

Болт устанавливается без проблем. Он держится часами, днями, иногда неделями. А потом, без предупреждения, откручивается.

Это называется отсроченным переломом.

Обычно никаких видимых предупреждений нет:

• Отсутствие сильной ржавчины
• Не наклоняться и не растягиваться
• Признаков перегрузки нет.

Снаружи это выглядит как необъяснимый разрыв. Внутри же повреждения накапливались с момента установки.

Технические характеристики / Рекомендации покупателя

Проблема обычно заключается не в самом болте, а в том, что с ним происходит.

Общие факторы риска:

• Гальванические покрытия без надлежащей последующей обработки
• После нанесения покрытия не требуется термическая обработка (дегидрирование).
• Высокое остаточное напряжение от производства
• Высокое предварительное натяжение во время установки

Цинковое электролитическое покрытие — классический пример. Оно широко используется для защиты от коррозии, но в процессе образуется водород. Если болты после этого не подвергнуты термической обработке — нагреву для удаления водорода — этот водород останется внутри.

Как контролировать риск:

• Запекание после сервировкиТермическая обработка после нанесения покрытия для удаления водорода.
• Альтернативные покрытияСистемы на основе цинковых хлопьев / дакрометного типа
• Управление процессомСтрогий контроль этапов очистки и нанесения покрытия.
• Осведомленность о дизайнеИзбегайте чрезмерной предварительной нагрузки и концентрации напряжения.

Обратите особое внимание в следующих случаях:

• Использование болтов класса прочности 12.9 с гальваническим покрытием.
• Применяется высокая предварительная нагрузка или циклическая нагрузка.
• Неудача обойдется дорого или ее будет трудно обнаружить.
• Воздействие окружающей среды усиливает коррозионное напряжение.

Заключение

Болты класса 12.9 обеспечивают высокую производительность, но они также чувствительны к механизмам разрушения, таким как водородное охрупчивание.

Проблема не проявляется во время монтажа. Она развивается внутри материала и проявляется позже, часто без предупреждения.

Выбор правильного покрытия, контроль производственных процессов и понимание области применения — всё это имеет значение.

В высокопрочных крепежных элементах надежность зависит не только от прочности. Важно и то, как эта прочность используется.

Мы поставляем высококачественные крепежные изделия, изготавливаемые на заказ, для удовлетворения широкого спектра потребностей проектов.

📧Связаться с нами для получения дополнительной информации.
🌐 Вы также можете ознакомиться с нашими Полный каталог продукции Для получения подробных технических характеристик.