紧固件氢脆试验的检测及预防方案

紧固件氢脆试验，对于紧固件性能尤其是高强度螺栓的性能检测，有着极为重要的地位，随着我国桥梁，航空以及汽车领域在近些年来取得了长足的进步，对于高强度螺栓氢脆的检测需求同样变得越来越旺盛。本次我们来分析一下，高强度螺栓氢脆断裂的试验方法以及具体因素。

从试验方法上来看主要分为氢探测法以及力学试验法2种试验方法，根据被检测螺栓材质的不同，所使用的试验方法也是不同的。

氢探测法。用来发现钢中原子氢并测定其含量。氢探测法就是要通过控制产品或制造工艺过程中的氢含量以实现对氢脆风险的控制，包括物理检测法、电化学法，以及气泡法。气泡法是一种比较快速、简便的试验方法，在紧固件厂比较常用，不过此方法与其他氢探测法一样只能看出其中是否含氢，但其含氢量是否足以造成氢脆却无法判定。

力学检测法。根据加载方式和检测过程不同，这些方法可分为5类：应力持久法、缺口拉伸试验、慢应变速率拉伸试验、弯曲试验和逐级加力试验。缺口拉伸试验、慢应变速率拉伸试验和弯曲试验主要是针对材料和工艺，应力持久法常用于螺栓加工过程的氢脆敏感性检验，逐级加力试验是在应力持久法基础上发展而来的一种加速试验方法，试验过程相对复杂，对试验仪器要求也较高。

从预防氢脆的角度来看：

(1)、减少金属中渗氢的数量

必须尽量减少高强度/高硬度钢制紧固件的酸洗，因为酸洗可加剧氢脆。在除锈和氧化皮时，尽量采用喷砂抛丸的方法，若洛氏硬度等于或大于HRC 32的紧固件进行酸洗时，必须在制定酸洗工艺时确保零件在酸中浸泡的时间最长不超过10分钟。

并应尽量降低酸液的浓度，并保证零件在酸中浸泡的时间不超过10分钟；在除油时，采用清洗剂或溶剂除油等化学除油方式，渗氢量较少，若采用电化学除油，先阴极后阳极，高强度零件不允许用阴极电解除油；在热处理时，严格控制甲醇和丙烷的滴注量；在电镀时，碱性镀液或高电流效率的镀液渗氢量较少。

(2)、采用低氢扩散性和低氢溶解度的镀涂层

一般认为，在电镀Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb时，渗入钢件的氢容易残留下来，而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金属镀层具有低氢扩散性和低氢溶解度，渗氢较少。在满足产品技术条件要求的情况下，可采用不会造成渗氢的涂层，如机械镀锌或无铬锌铝涂层，不会发生氢脆，耐蚀性高，附着力好，且比电镀环保。

(3)、镀前去应力和镀后去氢以消除氢脆隐患

若零件经淬火、焊接等工序后内部残留应力较大，镀前应进行回火处理，回火消除应力实际上可以减少零件内的陷阱数量，从而减轻发生氢脆的隐患。

⑷、控制镀层厚度

由于镀层覆盖在紧固件表面，镀层在一定程度上会起到氢扩散屏障的作用，这将阻碍氢向紧固件外部的扩散。当镀层厚度超过2.5μm时，氢从紧固件中扩散出去就非常困难了。因此硬度＜32HRC的紧固件，镀层厚度可以要求在12μm；硬度≥32HRC的高强度螺栓，镀层厚度应控制在8μmmax。这就要求在产品设计时，必须考虑到高强度螺栓的氢脆风险，合理选择镀层种类和镀层厚度。

在一般情况下，除了局部淬硬型紧固件外，硬度超过49HRC的高强度钢制零件不允许采用电镀的表面处理形式。