हाइड्रोजन एमब्रिटिलमेन्ट

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See also: प्रतिबल संक्षारण तरेड़न
हाइड्रोजन प्रेरित तरेड़न (HIC)

हाइड्रोजन भंगुरता (HE), जिसे हाइड्रोजन-सहायप्रदत्त तरेड़न या हाइड्रोजन-प्रेरित तरेड़न (HIC) के रूप में भी जाना जाता है, उसमें अवशोषित हाइड्रोजन के कारण धातु की तन्यता में कमी है। हाइड्रोजन परमाणु छोटे होते हैं और ठोस धातुओं में प्रवेश कर सकते हैं। एक बार अवशोषित हो जाने पर, हाइड्रोजन धातुओं में तरेड़ो के आरंभ और प्रवर्धन के लिए आवश्यक प्रतिबल को कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप भंगुरता होती है। हाइड्रोजन भंगुरता विशेष रूप से इस्पात, साथ ही लौह, निकैल, टाइटेनियम, कोबाल्ट और उनके मिश्र धातुओं में होती है। ताँबा, एल्युमीनियम और जंगरोधी इस्पात हाइड्रोजन भंगुरता के प्रति कम संवेदनशील होते हैं।[1][2][3][4]

हाइड्रोजन भंगुरता की प्रकृति के विषय में आवश्यक तथ्य 19वीं शताब्दी से ज्ञात हैं।[5][6]इस्पात में लगभग कमरे के तापमान पर हाइड्रोजन भंगुरता को अधिकतम किया जाता है और अधिकांश धातुएं 150 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर हाइड्रोजन भंगुरता के लिए अपेक्षाकृत प्रतिरक्षित होती हैं।[7] हाइड्रोजन भंगुरता के लिए तरेड़ विकास को प्रेरित करने के लिए परमाणु ("विसरणीय") हाइड्रोजन और एक यांत्रिक प्रतिबल दोनों की उपस्थिति की आवश्यकता होती है, हालांकि उस प्रतिबल को उपयोजित या अवशिष्ट किया जा सकता है।[2][8][9] हाइड्रोजन भंगुरता निम्न प्रतिबल दर पर बढ़ती है।[1][2][10] सामान्यतः, उच्च शक्ति वाली सामग्री हाइड्रोजन भंगुरता के प्रति अधिक संवेदनशील होती है।

धातुओं को दो प्रकार के स्रोतों: धातु की सतह पर रासायनिक रूप से उत्पन्न गैसीय हाइड्रोजन और हाइड्रोजन के संपर्क में लाया जा सकता है। गैसीय हाइड्रोजन आणविक हाइड्रोजन है और भंगुरता का कारण नहीं है, हालांकि यह गर्म हाइड्रोजन आवेग का कारण बन सकती है (नीचे देखें)। यह रासायनिक आवेग से परमाणु हाइड्रोजन है जो भंगुरता का कारण बनती है क्योंकि परमाणु हाइड्रोजन कमरे के तापमान पर धातु में शीघ्रता से घुल जाती है।[6] गैसीय हाइड्रोजन दाब पात्रो और पाइपलाइनों में पायी जाती है। हाइड्रोजन के विद्युत रासायनिक स्रोतों में अम्ल (जैसा कि अम्लोपचार धातु), निक्षारण या विरलन), संक्षारण (सामान्यतः संक्षारण या कैथोडी रक्षण के कारण) और विद्युत लेपन सम्मिलित हैं।[1][2]संधान के पर्यंत या धातु के गलित होने पर नमी की उपस्थिति से निर्माण के पर्यंत हाइड्रोजन को धातु में प्रस्तुत किया जा सकता है। व्यवहार में विफलता का सबसे सामान्य कारण निष्फ्राण नियंत्रित विद्युत लेपन या नम संधान छड़ें हैं।

एक पद के रूप में हाइड्रोजन भंगुरता का उपयोग विशेष रूप से उस भंगुरता को संदर्भित करने के लिए किया जा सकता है जो अपेक्षाकृत कम हाइड्रोजन सांद्रता पर इस्पात और इसी तरह की धातुओं में होता है, या इसका उपयोग धातुओं पर हाइड्रोजन के सभी भंगुरता प्रभावों को सम्मिलित करने के लिए किया जा सकता है। इन व्यापक भंगुरता प्रभावों में हाइड्राइड निर्माण सम्मिलित है, जो टाइटेनियम और वैनेडियम में होता है, परन्तु इस्पात में नहीं और हाइड्रोजन-प्रेरित तिक्त, जो केवल उच्च हाइड्रोजन सांद्रता पर होती है और प्रतिबल की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है।[10] हालांकि, हाइड्रोजन भंगुरता लगभग सदैव उच्च तापमान हाइड्रोजन आवेग (HTHA) से भिन्न होती है, जो इस्पात में 400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर होती है और इसमें मीथेन कोटरिका का निर्माण सम्मिलित होता है।[11] क्रियाविधि (कई हैं) जिसके द्वारा हाइड्रोजन इस्पात में भंगुरता का कारण बनता है, व्यापक रूप से समझा नहीं गया है और इसका पता लगाया जाना और अध्ययन करना जारी है।[1][12][13]


क्रियाविधि

हाइड्रोजन के कारण कठोर इस्पात में तरेड़ क्रमवीक्षण अतिसूक्ष्म परमाणु सूक्ष्मदर्शिकी (SEM) को पर्यवेक्षण करके देखा गया।

हाइड्रोजन भंगुरता एक जटिल प्रक्रिया है जिसमें कई अलग-अलग योगदान देने वाली सूक्ष्म क्रियाविधि सम्मिलित हैं, जिनमें से सभी को उपस्थित होने की आवश्यकता नहीं है। क्रियाविधि में भंगुर हाइड्राइड और रिक्तियों का निर्माण सम्मिलित है जो उच्च दाब वाले असार का कारण बन सकते है, आंतरिक सतहों पर परिवर्धित संसंजन और तरेड़ युक्तियों पर स्थानीयकृत सुघट्यता जो तरेड़ों के संचरण में सहायता प्रदान करती हैं।[13] क्रियाविधि की एक विशाल विविधता है जिसे प्रस्तावित किया गया है[13]और और भंगुरता के कारण के रूप में जांच की गई है कि एक बार विसरित हाइड्रोजन को धातु में विलीन कर दिया गया है।।[6] हाल के वर्षों में, यह व्यापक रूप से स्वीकार किया गया है कि एचई एक जटिल, सामग्री और पर्यावरण पर निर्भर प्रक्रिया है, इसलिए कोई भी क्रियाविधि विशेष रूप से अनुप्रयुक्त नहीं होते है।[14]

  • आंतरिक दाब: उच्च हाइड्रोजन सांद्रता पर, अवशोषित हाइड्रोजन प्रकार धातु के भीतर से दाब बनाते हुए हाइड्रोजन अणु (H2) उत्पादित करने के लिए रिक्तियों में पुन: संयोजित होते हैं। यह दाब उन स्तरों तक बढ़ सकता है जहां तरेड़ें उत्पन्न होती हैं, सामान्यतः हाइड्रोजन-प्रेरित तरेड़न (HIC) के साथ-साथ प्रतिरूपो की सतह पर उदवर्त बनते हैं, जिन्हें हाइड्रोजन-प्रेरित तिक्त कहा जाता है। ये प्रभाव तन्यता और परम तनन शक्ति को कम कर सकते हैं।[15]
  • हाइड्रोजन परिवर्धित स्थानीयकृत सुघट्यता (एचईएलपी): हाइड्रोजन एक तरेड़ अग्रभाग पर केंद्रक और अव्यवस्थाओं की गति को बढ़ाता है। एचइएलपी के परिणामस्वरूप आसपास की सामग्री में होने वाली निम्न विरूपण के साथ तरेड़ के अग्रभाग पर स्थानीयकृत तन्य विफलता द्वारा तरेड़ संचरण होता है, जो विभंजन को भंगुर रूप प्रदान करता है।[14][12]
  • हाइड्रोजन अव्यवस्था उत्सर्जन में कमी: आणविक गतिशीलता अनुकरण विलीन हाइड्रोजन द्वारा तरेड़ अग्रभाग पर अव्यवस्था उत्सर्जन के दमन के कारण एक तन्य-से-भंगुर संक्रमण को प्रकट करता है। यह तरेड़ के अग्रभाग को निष्कोणन होने से रोकता है, इसलिए तीव्र तरेड़ भंगुर-तरेड़ विफलता की ओर ले जाती है।[16]
  • हाइड्रोजन वर्धित संसंजन (एचईडीई): अंतरालीय हाइड्रोजन धातु के परमाणुओं को पृथक करने के लिए आवश्यक प्रतिबल को कम करता है। एचईडीई केवल तभी हो सकता है जब हाइड्रोजन की स्थानीय सांद्रता अधिक हो, जैसे तरेड़ की अग्रभाग पर तनन प्रतिबल क्षेत्र में हाइड्रोजन घुलनशीलता में वृद्धि के कारण, प्रतिबल सांद्रता पर या किनारो की अव्यवस्था के प्रतिबल क्षेत्र में होते है।[12]
  • धातु हाइड्राइड का निर्माण: मूल सामग्री के साथ भंगुर हाइड्राइड का निर्माण तरेड़ों को भंगुर रीति में प्रवर्धन की अनुमति देता है। यह विशेष रूप से वैनेडियम मिश्र धातुओं के साथ एक समस्या है,[17]परन्तु अधिकांश संरचनात्मक मिश्रधातुएँ सरलता से हाइड्राइड नहीं उत्पादित करती हैं।
  • प्रावस्था रूपांतरण: हाइड्रोजन कुछ सामग्रियों में प्रावस्था रूपांतरणों को प्रेरित कर सकती है और नयी प्रावस्था कम तन्य हो सकती है।

भौतिक संवेदनशीलता

हाइड्रोजन इस्पात,[18][19] एल्यूमीनियम (केवल उच्च तापमान पर[20]), और टाइटेनियम सहित विभिन्न प्रकार के धातुओं का उत्सर्जन करता है।[21] ऑस्टपायन लौह भी अतिसंवेदनशील होते है, हालांकि ऑस्टपायन इस्पात (और संभवतः अन्य ऑस्टपायन धातु) हाइड्रोजन भंगुरता के लिए बढ़ते प्रतिरोध को प्रदर्शित करते है।[22] नासा ने समीक्षा की है कि कौन सी धातुएं भंगुरता के लिए अतिसंवेदनशील हैं और जो केवल गर्म हाइड्रोजन आवेग के लिए प्रवण हैं: निकल मिश्र धातु, ऑस्टेनाइटी जंगरोधी इस्पात, एल्यूमीनियम और मिश्र धातु, तांबा (मिश्र धातु सहित, बेरिलियम तांबा)।[2]सन्डिआ ने एक व्यापक पंथक भी तैयार किया है।[23]


इस्पात

कैथोडी भरण के माध्यम से इस्पात को हाइड्रोजन के साथ उत्सर्जित किया गया। हाइड्रोजन सामग्री को कम करने के लिए ऊष्मा उपचार (भर्जन) का उपयोग किया गया। उच्च हाइड्रोजन सामग्री के कारण अवभर्जन करने में कम समय लगने के कारण विभंजन शीघ्रता से होता है।[24]

1000 एमपीए (~145,000 पीएसआई) से कम की परम तन्यता शक्ति या कठोरता रॉकवेल पैमाने पर एचआरसी 32 से कम की कठोरता वाले इस्पात को सामान्यतः हाइड्रोजन भंगुरता के लिए अतिसंवेदनशील नहीं माना जाता है। गहन हाइड्रोजन भंगुरता के एक उदाहरण के रूप में, 17-4PH वर्षा कठोर जंगरोधी इस्पात की विफलता पर बढ़ाव को 17% से केवल 1.7% तक गिरावट के लिए मापा गया था जब सपाट प्रतिरूपो को उच्च दाब वाले हाइड्रोजन के संपर्क में लाया गया था।[2]

जैसे-जैसे इस्पात की सामग्री शक्ति बढ़ती है, विभंजन की कठोरता कम हो जाती है, इसलिए संभावना है कि हाइड्रोजन भंगुरता से विभंजन बढ़ जाएगा। उच्च-शक्ति वाले इस्पात में, एचआरसी 32 की कठोरता से ऊपर की कोई भी चीज हाइड्रोजन को प्रस्तुत करने वाली लेपन प्रक्रियाओं के पश्चात प्रारम्भिक हाइड्रोजन तरेड़न के लिए अतिसंवेदनशील हो सकती है। कैथोडी संरक्षण और अन्य स्रोतों से समय के साथ हाइड्रोजन के संचय के कारण उन्हें सेवा में रखे जाने के पश्चात हफ्तों से लेकर दशकों तक किसी भी समय दीर्घकालिक विफलताओं का अनुभव हो सकता है। एचआरसी 32-36 और उससे अधिक की कठोरता सीमा में कई विफलताओं की सूचना मिली है; इसलिए, यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे अतिसंवेदनशील नहीं हैं, गुणवत्ता नियंत्रण के पर्यंत इस श्रेणी के भागों की जाँच की जानी चाहिए।

हाइड्रोजन-आवेशित, भंगुर प्रतिरूपो की विभंजन कठोरता का परीक्षण हाइड्रोजन को विसरित से रोकने के लिए द्रव नाइट्रोजन में आवेशित प्रतिरूपो को अति शीतल रखने की आवश्यकता से जटिल है।[25]


ताम्र

गर्म हाइड्रोजन के संपर्क में आने पर ऑक्सीजन युक्त तांबे की मिश्र धातुओं को उत्सर्जित किया जा सकता है। तांबे के माध्यम से विसरित होता है और Cu
2O के समावेशन के साथ प्रतिक्रिया करता है, 2 धात्विक Cu परमाणु और H2O (जल) उत्पादित करते हैं जो तब कण परिसीमा पर दाब वाले असार्न उत्पन्न करता है। यह प्रक्रिया कण को वस्तुतः एक दूसरे से दूर करने का कारण बन सकती है और इसे वाष्प भंगुरता के रूप में जाना जाता है (क्योंकि वाष्प सीधे तांबे के स्फटिक जालक के अंदर उत्पन्न होती है, इसलिए नहीं कि तांबे के बाह्य वाष्प के संपर्क में आने से समस्या होती है)।

वैनेडियम, निकल और टाइटेनियम

वैनेडियम, निकल और टाइटेनियम के मिश्र धातुओं में उच्च हाइड्रोजन घुलनशीलता होती है और इसलिए हाइड्रोजन की महत्वपूर्ण मात्रा को अवशोषित कर सकते हैं। इससे हाइड्राइड का निर्माण हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अनियमित आयतन विस्तरण और कम तन्यता होती है (क्योंकि धातु हाइड्राइड भंगुर सिरेमिक पदार्थ हैं)। हाइड्रोजन पृथक्करण झिल्लियों में उपयोग के लिए गैर- पैलेडियम-आधारित मिश्र धातुओं का अन्वेषण करते समय यह एक विशेष समस्या है।[17]


श्रांति

जबकि अभ्यास में अधिकांश विफलताएं तीव्रता से विफलता के माध्यम से हुई हैं, प्रायोगिक साक्ष्य हैं कि हाइड्रोजन इस्पात के श्रांति गुणों को भी प्रभावित करता है। तीव्रता से विभंजन के लिए प्रस्तावित भंगुरता क्रियाविधि की प्रकृति को देखते हुए यह पूर्णतया से अपेक्षित है।[26][15]सामान्यतः हाइड्रोजन भंगुरता का उच्च-प्रतिबल, निम्न-चक्र श्रांति और उच्च-चक्र श्रांति पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है।[2][23]


पर्यावरणीय भंगुरता

हाइड्रोजन भंगुरता एक मात्रा प्रभाव है: यह सामग्री की मात्रा को प्रभावित करता है। पर्यावरणीय भंगुरता[2]एक सतह प्रभाव है जहां परीक्षण के अंतर्गत सामग्री के आसपास के वातावरण से अणुओं को नव तरेड़ वाली सतह पर अधिशोषित किया जाता है। यह श्रांति (सामग्री) मापन से सबसे स्पष्ट रूप से देखा जाता है जहां मापित तरेड़ विकास दर[23] वायु की तुलना में हाइड्रोजन में अधिक परिमाण का क्रम हो सकती है। यह प्रभाव अधिशोषण के कारण होता है, जो तरेड़ की सतह को पूर्णतया आच्छादित करने पर संतृप्त होता है, हाइड्रोजन के दाब पर प्रभाव की कमजोर निर्भरता से समझा जाता है।[23]

तीव्र विभंजन परीक्षणों में विभंजन की कठोरता को कम करने के लिए पर्यावरणीय भंगुरता भी देखी गई है, परन्तु श्रांति में समान प्रभाव की तुलना में गंभीरता बहुत कम है[23]

हाइड्रोजन भंगुरण वह प्रभाव है जहां पूर्व से भंगुरता सामग्री में विभंजन की कठोरता कम होती है, जिस भी वातावरण में इसका परीक्षण किया जाता है। पर्यावरणीय भंगुरण वह प्रभाव होता है जब कम विभंजन की कठोरता केवल तब देखी जाती है जब परीक्षण उस वातावरण में होता है।

हाइड्रोजन के स्रोत

निर्माण के पर्यंत, हाइड्रोजन को फॉस्फेटीकरण, अम्लोपचार (धातु), विद्युत लेपन, विभुंचन, कार्बनीकरण, सतही विरलन, विद्युत रासायनिक मशीनन, संधान, संभवन (धातु) और ऊष्मा उपचार जैसी प्रक्रियाओं द्वारा घटकों में विलीन किया जा सकता है।

सेवा उपयोग के पर्यंत, हाइड्रोजन को धातु में नम संक्षारण से या कैथोडी सुरक्षा जैसे सुरक्षा उपायों के दुरुपयोग के माध्यम से विलीन किया जा सकता है।[2] सैन फ्रांसिस्को-ओकलैंड बे सेतु के निर्माण के पर्यंत विफलता की एक स्थितियों में जस्तेदार (अर्थात, जस्ता -पटटित) छड़ों को पूर्वप्रतिबलित ठोस होने से पूर्व 5 वर्ष तक नम छोड़ दिया गया था। जल के साथ जस्ते की प्रतिक्रिया ने इस्पात में हाइड्रोजन का परिचय दिया।[27][28][29]

निर्माण के पर्यंत भंगुरता की एक सामान्य स्थिति निष्फ्राण चाप संधान अभ्यास है, जिसमें हाइड्रोजन को नमी से मुक्त किया जाता है, जैसे कि संधान इलेक्ट्रोड की विलेपन में या नम संधान छड़ से मुक्त किया जाता है।[21][30] चाप संधान के उच्च तापमान प्रद्रव्य (भौतिकी) में परमाणु हाइड्रोजन के विचरन से परिवर्जन के लिए, संधान छड़ों को उपयोग से पहले उचित तापमान और अवधि में एक भट्ठी में पूर्णतया शोषित किया जाना चाहिए। हाइड्रोजन के निर्माण को कम करने का एक अन्य विधि उच्च शक्ति वाले इस्पात की संधान के लिए विशेष निम्न-हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का उपयोग करना है।

चाप संधान के अतिरिक्त, सबसे सामान्य समस्याएं रासायनिक या विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं से होती हैं, जो हाइड्रोजन आयनों या जल की कमी से सतह पर हाइड्रोजन परमाणु उत्पन्न करती हैं, जो धातु में तीव्रता से घुल जाती हैं। इन रासायनिक प्रतिक्रियाओं में से एक में हाइड्रोजन सल्फाइड (H
2S) सल्फाइड प्रतिबल तरेड़न (SSC) में, तेल और गैस उद्योगों के लिए एक महत्वपूर्ण समस्या है।[31]

एक निर्माण प्रक्रिया या निष्पादन के पश्चात जो हाइड्रोजन के प्रवेश का कारण बन सकता है, घटक को हाइड्रोजन को पदच्युत या स्थिर करने के लिए अवभर्जित किया जाना चाहिए।[28]


निवारण

हाइड्रोजन भंगुरता को कई पद्धतियों द्वारा रोका जा सकता है, जिनमें से सभी धातु और हाइड्रोजन के मध्य, विशेष रूप से निर्माण और जल के विद्युत् अपघटन के पर्यंत संपर्क को कम करने पर केंद्रित हैं। अम्लोपचार (धातु) जैसी भंगुर प्रक्रियाओं से परिवर्जन करना चाहिए, साथ ही गंधक और फास्फेट जैसे तत्वों के संपर्क में वृद्धि करनी चाहिए। उचित विद्युत लेपन समाधान और प्रक्रियाओं का उपयोग भी हाइड्रोजन भंगुरता को रोकने में सहायता कर सकता है।

यदि धातु ने अभी तक तरेड़ करना प्रारंभ नहीं किया है, तो हाइड्रोजन स्रोत को पदच्युत कर और धातु के भीतर हाइड्रोजन को ऊष्मा उपचार के माध्यम से विसरित करने के लिए हाइड्रोजन उत्सर्जक को उत्क्रमित किया जा सकता है। निम्न हाइड्रोजन अनीलन या भर्जन के रूप में प्रचारित, यह डी-भंगुरता प्रक्रिया, विद्युत लेपन जैसे विधियों की परिक्षीणता को दूर करने के लिए उपयोग की जाती है, जो धातु को हाइड्रोजन प्रस्तुत करती है, परन्तु यह सदैव पूर्णतया प्रभावी नहीं होती है क्योंकि पर्याप्त समय और तापमान तक पहुंचना चाहिए।[32] एएसटीएम F1624 जैसे परीक्षण का उपयोग न्यूनतम भर्जन समय की तीव्रता से पहचान करने के लिए किया जा सकता है (प्रयोगों के प्रतिरूपो का उपयोग करके परीक्षण करके, इस मूल्य को इंगित करने के लिए अपेक्षाकृत कम संख्या में प्रतिरूपो का उपयोग किया जा सकता है)। फिर उसी परीक्षण का उपयोग गुणवत्ता नियंत्रण जांच के रूप में किया जा सकता है ताकि मूल्यांकन किया जा सके कि प्रति प्रचय के आधार पर भर्जन पर्याप्त थी या नहीं थी।

संधान की स्थितियों में, प्रायः पूर्वतापन और पश्चतापन धातु को अनुप्रयुक्त किया जाता है ताकि हाइड्रोजन को किसी भी हानि से पूर्व विसरित की अनुमति प्राप्त हो सके। यह विशेष रूप से क्रोमियम/मोलिब्डेनम/वैनेडियम मिश्र धातुओं जैसे उच्च-शक्ति वाले इस्पात और कम मिश्र धातु वाले इस्पात के साथ किया जाता है। हाइड्रोजन परमाणुओं को हाइड्रोजन अणुओं में पुनः संयोजित करने के लिए आवश्यक समय के कारण, संधान प्रवर्तन पूर्ण होने के 24 घंटे पश्चात संधान के कारण हाइड्रोजन तरेड़न हो सकता है।

सामग्री चयन के माध्यम से इस समस्या को रोकने का एक अन्य प्रकार है। यह इस प्रक्रिया के लिए एक अंतर्निहित प्रतिरोध का निर्माण करेगा और पश्च संसाधित्र या विफलता के लिए निरंतर अनुवीक्षण की आवश्यकता को कम करेगा। कुछ धातु या मिश्र धातु इस निर्गमन के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, इसलिए वांछित गुणों को बनाए रखते हुए कम से कम प्रभावित होने वाली सामग्री का चयन करना भी एक इष्टतम समाधान प्रदान करेगा। हाइड्रोजन के साथ कुछ धातुओं की अनुकूलता को सूचीबद्ध करने के लिए परितृप्त शोध किये गए है।[23] एएसटीएम F1624 जैसे परीक्षणों का उपयोग सामग्रियों के चयन के पर्यंत मिश्र धातुओं और विलेपन के क्रम को करने के लिए भी किया जा सकता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके (उदाहरण के लिए) कि तरेड़न की अवसीमा हाइड्रोजन-सहायता वाले प्रतिबल संक्षारण तरेड़न के लिए अवसीमा से नीचे है। गुणवत्ता नियंत्रण के पर्यंत इसी तरह के परीक्षणों का उपयोग तीव्रता से और तुलनीय विधियों से उत्पादित होने वाली सामग्री को अधिक प्रभावी रूप से योग्य बनाने के लिए भी किया जा सकता है।

परीक्षण

हाइड्रोजन भंगुरता के लिए अधिकांश विश्लेषणात्मक विधियों में (1) उत्पादन से आंतरिक हाइड्रोजन और/या (2) हाइड्रोजन के बाह्य स्रोतों जैसे कैथोडी संरक्षण के प्रभावों का मूल्यांकन करना सम्मिलित है। इस्पात के लिए, प्रयोशालाओं में प्रतिरूपो का परीक्षण करना महत्वपूर्ण है जो अंतिम भागों की तुलना में कम से कम कठोर (या कठिन) होंगे। आदर्श रूप से, प्रतिरूप अंतिम सामग्री या निकटतम संभावित निरुपक से से बने होने चाहिए, क्योंकि निर्माण हाइड्रोजन-सहायता वाले तरेड़न के प्रतिरोध पर गहरा प्रभाव डाल सकता है।

हाइड्रोजन भंगुरता के परीक्षण के लिए कई एएसटीएम मानक हैं:

  • एएसटीएम B577 ताम्र में ताम्रमय ऑक्साइड (हाइड्रोजन भंगुरण प्रवणता) के संसूचन के लिए मानक परीक्षण विधि है। परीक्षण ताम्र मिश्र धातुओं के हाइड्रोजन उत्सर्जक पर केंद्रित है, जिसमें धातुचित्रण मूल्यांकन (विधि A) सम्मिलित है, धातु विज्ञान (विधि B) के पश्चात हाइड्रोजन आवेशित कक्ष में परीक्षण और विधि C विधि B के समान है परन्तु इसमें बंक परीक्षण सम्मिलित है।
  • एएसटीएम B839 धात्विक विलेपन, बाह्‍यतः सूत्रित नियमावली, कीलक, और बेंत-प्रवृत्त अंतर्घट्ट विधि में अवशिष्ट भंगुरता के लिए मानक परीक्षण विधि है।
  • एएसटीएम F519 लेपन/विलेपन प्रक्रियाओं और सेवा वातावरण के यांत्रिक हाइड्रोजन भंगुरता मूल्यांकन के लिए मानक परीक्षण विधि है। 7 अलग-अलग प्रतिरूप प्रारुप हैं और दो सबसे सामान्य परीक्षण हैं (1) त्वरित परीक्षण, उत्प्रवण चरण भार परीक्षण (RSL) विधि प्रति एएसटीएम F1624 और (2) निरंतर भारण परीक्षण, जिसमें 200 घंटे लग जाते हैं। निरंतर भार परीक्षण अभी भी कई रिक्थ मानकों में सम्मिलित है, परन्तु गति, पुनरावर्तनीयता और परीक्षण की मात्रात्मक प्रकृति के कारण आरएसएल पद्धति को तीव्रता से अधिगृहीत किया जा रहा है। आरएसएल विधि आंतरिक और बाह्य दोनों स्रोतों से हाइड्रोजन के प्रभाव की सटीक श्रेणीक्रम प्रदान करती है।
  • एएसटीएम F1459 हाइड्रोजन गैस भंगुरण (HGE) परीक्षण के लिए धातु सामग्री की संवेदनशीलता के निर्धारण के लिए मानक परीक्षण विधि है।[33] परीक्षण एक अंतरीय दाब के साथ भारित किए गए मध्‍यच्‍छद का उपयोग करता है।
  • एएसटीएम G142 उच्च दाब, उच्च तापमान, या दोनों पर हाइड्रोजन युक्त वातावरण में भंगुरता के लिए धातुओं की संवेदनशीलता के निर्धारण के लिए मानक परीक्षण विधि है।[34] परीक्षण हाइड्रोजन या हीलियम के साथ दाब वाले एक आवेष्टन में परीक्षण किए गए बेलनाकार तन्य प्रतिरूप का उपयोग करता है।
  • एएसटीएम F1624 वार्धिक चरण भारण प्रविधि द्वारा इस्पात में हाइड्रोजन भंगुरण अवसीमा के मापन के लिए मानक परीक्षण विधि है। परीक्षण आंतरिक हाइड्रोजन भंगुरता (IHE) और पर्यावरणीय हाइड्रोजन भंगुरण (EHE) और विलेपन के कारण हाइड्रोजन-प्रेरित तरेड़न के प्रांरभ के लिए हाइड्रोजन भंगुरण अवसीमा प्रतिबल के लिए मात्रात्मक परीक्षण के लिए वार्धिक चरण भारण (ISL) या उत्प्रवण चरण भार परीक्षण (RSL) विधि का उपयोग करता है।[35][36] F1624 आंतरिक स्रोतों और बाह्य स्रोतों (जो एक विद्युत् रासायनिक कोशिका में एक चयनित वोल्टता को अनुप्रयुक्त करके पूर्ण किया जाता है) दोनों से हाइड्रोजन के प्रभावों का एक तीव्र, मात्रात्मक माप प्रदान करता है। F1624 परीक्षण एक मानक तीव्र-विभंजन तन्यता शक्ति की तुलना एक उत्प्रवण चरण भार परीक्षण अभ्यास से विभंजन शक्ति की तुलना करके किया जाता है, जहां भार प्रत्येक चरण पर घंटों के लिए रखा जाता है। कई स्थितियों में इसे 30 घंटे या उससे कम समय में किया जा सकता है।
  • एएसटीएम F1940 पटटित या विलेपित कीलकों में हाइड्रोजन भंगुरता को रोकने के लिए प्रक्रिया नियंत्रण सत्यापन के लिए मानक परीक्षण विधि है।[37] जबकि शीर्षक में अब स्पष्ट रूप से कीलक शब्द सम्मिलित है, F1940 मूल रूप से इन उद्देश्यों के लिए अभिप्रेत नहीं था। F1940 F1624 विधि पर आधारित है और F519 के समान है परन्तु विभिन्न वर्गमूल त्रिज्या और प्रतिबल एकाग्रता कारकों के साथ है। जब प्रतिरूप शुद्ध विभंजन शक्ति के 75% की अवसीमा तरेड़न को प्रदर्शित करते हैं, तो लेपन कुण्ड को 'गैर-भंगुरण' माना जाता है।

हाइड्रोजन भंगुरता के लिए कई अन्य संबंधित मानक हैं:

  • एनएसीई TM0284-2003 (एनएसीई अंतरराष्ट्रीय) हाइड्रोजन-प्रेरित तरेड़न का प्रतिरोध है।
  • आईएसओ 11114-4:2005 (मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन) हाइड्रोजन भंगुरता के लिए प्रतिरोधी धातु सामग्री के चयन के लिए परीक्षण विधियाँ है।
  • लेपन / विलेपन प्रक्रियाओं और सेवा वातावरण के यांत्रिक हाइड्रोजन भंगुरता मूल्यांकन के लिए मानक परीक्षण विधि है।[38]


हाइड्रोजन भंगुरता से उल्लेखनीय विफलताएँ

  • 2013 में, प्रारंभिक से छह मास पूर्व, सैन फ्रांसिस्को-ओकलैंड बे सेतु का पूर्वी स्पैन प्रतिस्थापन परीक्षण के पर्यंत विफल हो गया। केवल दो सप्ताह की सेवा के पश्चात, स्पैन में कर्तक काबले में विनाशकारी विफलताएँ हुईं, जिसमें विफलता के लिए भंगुरता को उत्तरदायी ठहराया गया था (ऊपर विवरण देखें)।[29][27]
  • लंदन शहर में, 122 लीडेनहॉल सड़क, जिसे सामान्यतः 'चीज़ग्रेटर' के रूप में जाना जाता है, इस्पात काबला में हाइड्रोजन भंगुरता से व्यथित है, 2014 और 2015 में तीन काबले विफल हो गए। 3,000 काबले में से अधिकांश को £ 6m की लागत से परिवर्तित कर दिया गया।[39][40]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 Lynch, S. P. (2011-01-01), Raja, V. S.; Shoji, Tetsuo (eds.), "2 - Hydrogen embrittlement (HE) phenomena and mechanisms", Stress Corrosion Cracking, Woodhead Publishing Series in Metals and Surface Engineering (in English), Woodhead Publishing, pp. 90–130, ISBN 978-1-84569-673-3, retrieved 2022-06-10
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 NASA (2016). "हाइड्रोजन एमब्रिटिलमेन्ट" (PDF). Retrieved 18 December 2020. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
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