أضرار الهيدروجين

يُعدّ التلف الهيدروجيني مصطلحًا عامًا يُطلق على العديد من عمليات تدهور المعادن نتيجة تفاعلها مع ذرات الهيدروجين . ولا يُحدث الهيدروجين الغازي الجزيئي التأثير نفسه الذي تُحدثه الذرات أو الأيونات المنطلقة في المحلول الصلب للمعدن.

تتعرض الفولاذات الكربونية المعرضة للهيدروجين في درجات حرارة عالية لهجوم الهيدروجين عند درجات الحرارة العالية ، مما يؤدي إلى إزالة الكربون من الداخل وإضعافها. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

قد يتجمع الهيدروجين الذري المنتشر عبر المعادن عند العيوب الداخلية كالشوائب والطبقات، مُشكلاً هيدروجينًا جزيئيًا. وقد يتراكم ضغط عالٍ في هذه المواقع نتيجة امتصاص الهيدروجين المستمر، مما يؤدي إلى تكوّن فقاعات ونموها وانفجارها في النهاية. وقد لوحظ هذا النوع من تشقق الفقاعات الناتج عن الهيدروجين في الفولاذ وسبائك الألومنيوم والتيتانيوم ومواد البناء النووية. وتُعد المعادن ذات الذوبانية المنخفضة للهيدروجين (مثل التنجستن) أكثر عرضةً لتكوّن الفقاعات. ^{[ 3 ]} بينما في المعادن ذات الذوبانية العالية للهيدروجين، مثل الفاناديوم، يُفضل الهيدروجين تكوين هيدريدات معدنية مستقرة بدلاً من الفقاعات أو الفقاعات.

تُعدّ الشقوق المتقشرة وشقوق التفتت شقوقًا داخلية تُلاحظ في المشغولات الكبيرة. يتجمع الهيدروجين المُمتص أثناء الصهر والصب في الفراغات الداخلية والفواصل، مُسببًا هذه العيوب أثناء عملية التشكيل. أما بقع "عين السمكة" فهي بقع لامعة سُميت بهذا الاسم نسبةً لمظهرها على أسطح الكسر، وخاصةً في اللحامات. يدخل الهيدروجين إلى المعدن أثناء اللحام الانصهاري، مُسببًا هذا العيب أثناء الإجهاد اللاحق. تُصاب أوعية احتواء الصلب المُعرضة لضغوط هيدروجين عالية للغاية بشقوق صغيرة أو ثقوب دقيقة قد تتسرب من خلالها السوائل.

يقلل الهيدروجين من مطيلية الشد في العديد من المواد. في المواد المطيلية، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي وسبائك الألومنيوم، قد لا يحدث تقصف ملحوظ، ولكن قد يظهر انخفاض كبير في مطيلية الشد (نسبة الاستطالة أو  نسبة انخفاض المساحة) في اختبارات الشد.

إن أفضل طريقة للسيطرة على أضرار الهيدروجين هي التحكم في التلامس بين المعدن والهيدروجين. يمكن اتخاذ خطوات عديدة للحد من دخول الهيدروجين إلى المعادن أثناء العمليات الحساسة مثل الصهر، والصب، والتشكيل (الدرفلة، والحدادة، وما إلى ذلك)، واللحام، ومعالجة الأسطح، كالتنظيف الكيميائي، والطلاء الكهربائي، والتآكل، وذلك خلال فترة خدمتها. ويُعدّ التحكم في البيئة والتحكم المعدني في المادة لتقليل قابليتها للتأثر بالهيدروجين من أهمّ الطرق للحدّ من أضرار الهيدروجين.

توجد طرقٌ عديدة لتحديد ومراقبة أضرار الهيدروجين بدقة، منها طريقة توهين صدى الموجات فوق الصوتية ، وقياس التشتت العكسي القائم على السعة ، ونسبة السرعة، وقياس الموجات الزاحفة /زمن الانتقال، وسرعة موجة القص في نمط الإرسال والاستقبال، وتقنيات التشتت العكسي المتقدمة للموجات فوق الصوتية (AUBT)، وحيود زمن الانتقال (TOFD) ، ورسم خرائط السُمك، والتصوير المعدني الموضعي باستخدام النسخ المتماثلة. ^{[ 4 ]} في حالة أضرار الهيدروجين، تُستخدم تقنية التشتت العكسي للكشف عن المناطق المتضررة في المادة. وللتحقق من نتائج قياس التشتت العكسي وتأكيدها، تُستخدم تقنية قياس نسبة السرعة. أما للكشف عن الشقوق الدقيقة والكبيرة ، فيُعد حيود زمن الانتقال طريقةً مناسبة.

• هشاشة الهيدروجين
• هندسة التآكل