氢脆案例及思考

背景：

钢轨闪光对接焊缺口试样，超声探伤合格，冲击后发生断裂，断口如下图1，左侧位置发现光滑的异常断口形貌。

判断：裂纹源位置光滑且明亮，形状如同眼睛，具有典型的氢致开裂特征。

“H”从何而来？

钢轨放置一段时间后都会产生锈蚀，焊接时，若未将铁锈清除彻底，铁锈中的水（游离水和结晶态水）在焊接过程中分解释放出H，残留在焊缝之中。

“H”为何会在该位置富集？

钢轨焊接时采用顺序凝固的方式，为保证钢轨工作面的质量，优先凝固该位置，而图中左下角位置则为最后凝固位置，因此，H会随着凝固的顺序被“赶”至最后凝固部位，易产生H富集。

氢脆的表现形式：

氢鼓包——低强度钢-去除厚度较大心部部位；

氢致开裂（白点）——高强度钢和合金钢，以及低强度钢的厚度较大构件的心部。

为何超声检测未探测出来？

钢轨焊接后，只进行了超声检测。超声检测采用的是直探头，对与超声传播方向平行的裂纹不敏感。因而，此缺陷无法检出。

纠正：

1）应采用斜探头进行焊缝部位的缺陷检测。按标准要求，应从焊缝两侧分别进行检测，或者采用至少2个K值的探头，从焊缝一侧进行检测。

2）补充射线检测进行检测或者相控阵超声检测。

无损检测优缺点：

超声检测，对面型缺陷（例如：裂纹）敏感（但超声的方向要与缺陷方向形成角度），对体积性缺陷（例如：气孔、夹杂等）不敏感；对表面缺陷和近表面缺陷也不敏感。

射线检测，对体积性缺陷敏感，对面型缺陷不敏感（只有面型缺陷与射线透照方向平行时，才可反映出来）。

相控阵检测，对面型和体积型缺陷敏感度可以，但对表面缺陷和近表面缺陷也不敏感。

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