李川

摘 要：在機械行業(yè)，特別是汽車生產(chǎn)企業(yè)，標準件、特標件大多采用電鍍鋅的表面處理方式，而高強度等級的螺栓產(chǎn)品電鍍后容易產(chǎn)生氫脆斷裂問題，本文通過對比試驗，介紹了氣泡法的操作方法及使用該方法時該注意的問題。

關(guān)鍵詞：氣泡法;氫脆檢測;鍍鋅;高強度螺栓;U型螺栓

1 前言

某公司某型號的U型螺栓在使用過程中出現(xiàn)異常斷裂的問題，經(jīng)過分析檢驗，該產(chǎn)品的化學(xué)成份、基體組織無異常，硬度檢測符合相關(guān)技術(shù)條件要求（HB316-375），初步判斷為產(chǎn)品氫脆斷裂。根據(jù)經(jīng)驗，一般的氫脆問題都是在裝配后的24小時內(nèi)發(fā)生，而國家標準 《GB/T3098.17 緊固件機械性能 檢查氫脆用預(yù)載荷試驗 平行支撐面法》只在產(chǎn)品生產(chǎn)商在生產(chǎn)工序完成后進行試驗適用。針對這種情況，在產(chǎn)品采購入庫時，需要一種快速有效的檢驗方法對產(chǎn)品進行氫脆檢驗，以減少質(zhì)量風(fēng)險及質(zhì)量損失。

2 試驗過程及結(jié)果

2.1 斷口分析

對上述某公司斷裂的U型螺栓進行取樣，如圖1、圖2所示，零件在斷裂部位附近外表面存在肉眼可見裂紋，斷口平齊，沒有塑性變形現(xiàn)象，斷口干凈，未見銹蝕等腐蝕產(chǎn)物，在斷口上可觀察到些許白點。

樣品經(jīng)超聲波清洗之后，使用掃描電子顯微鏡下進行觀察，在67X和2000X下觀察斷面，發(fā)現(xiàn)斷口處存在放射性條紋，其微觀形貌為沿晶+解理（見圖3），斷口中部微觀形貌為韌窩+沿晶，并伴隨有雞爪形的撕裂棱（見圖4），符合典型的脆性沿晶斷裂特征。

2.2 氣泡法檢測結(jié)果

在上述同一零件上取樣，經(jīng)清潔并烘干后置于120±10℃凡士林中加熱3～5分鐘，觀察氣泡產(chǎn)生及逸出情況。試驗過程中在產(chǎn)品表面出現(xiàn)大量氣泡逸出（見圖5）。而同樣試驗條件下，另外批次產(chǎn)品的樣件未出現(xiàn)氣泡（見圖6）。

2.3 不同生產(chǎn)條件對比試驗檢測結(jié)果

取同一型號產(chǎn)品，按照正常生產(chǎn)條件、非正常生產(chǎn)條件狀態(tài)（①取消去氫工序②延長酸洗時間30min，延長電鍍時間15min），用氣泡法檢測結(jié)果如表1：

通過上述試驗，可以發(fā)現(xiàn)，a、產(chǎn)品中的含氫情況可通過氣泡法觀察出來;b、酸洗時間和電鍍時間會影響產(chǎn)品滲氫程度。

3 氣泡法試驗方法

氣泡法是指將清潔并烘干的被測件置于180±10℃適量的石蠟（或者120±10℃硅油或凡士林）中加熱3～5分鐘，觀察氣泡產(chǎn)生及逸出情況，由此判斷產(chǎn)品含氫情況：

a.如樣品中有密集、連續(xù)氣泡逸出并時間較長（加熱3分鐘仍有氣泡逸出）;說明樣品中含氫或是含氫量較高，該批產(chǎn)品判定可疑或者不合格。如3分鐘后仍未看到有氣泡逸出，說明樣品中不含氫或是含氫量極低，該批產(chǎn)品判定可接收。

b.因產(chǎn)品未清洗干凈或表面處理材料會在加溫初期形成個別氣泡（初放樣品時的氣泡）或者粘附在產(chǎn)品表面上較長時間而不上升的氣泡，為無效氣泡，該批產(chǎn)品判定可接收。

c.若產(chǎn)品放入加熱至規(guī)定溫度的溶液中保溫3分鐘內(nèi)有少量氣泡，但3分鐘后無氣泡逸出，該批產(chǎn)品判定可接收。

4 應(yīng)注意的問題

4.1 待檢產(chǎn)品應(yīng)用汽油、酒精等清洗劑清洗、沖洗、烘干處理，確認表面不存在污染物并且是干燥的。

4.2 因溶液使用時間較長或產(chǎn)品未清洗干凈而帶入溶液的雜質(zhì)，造成溶液透光率下降至不足原溶液的75%左右時會影響觀察，需定期更換溶液;

4.3 該方法僅可以判別產(chǎn)品中是否含有氫，但是無法判別單位體積氫含量，試驗過程中出現(xiàn)大量氣泡的現(xiàn)象不代表就會100%出現(xiàn)氫脆斷裂的問題，但可以明確該狀態(tài)下，氫脆斷裂的風(fēng)險大大提高，針對判定為可疑或者不合格的產(chǎn)品，應(yīng)謹慎對待。

5 結(jié)語

氣泡法操作簡單、用時短、成本低，其試驗結(jié)果目前沒有形成統(tǒng)一規(guī)范的技術(shù)要求，可作為減小氫脆風(fēng)險的一個參考依據(jù)。建議使用該方法進行試驗時，不斷地補充完善，形成本公司內(nèi)控標準，甚至是行業(yè)規(guī)范。

參考文獻：

[1]GB/T3098.17 緊固件機械性能 檢查氫脆用預(yù)載荷試驗 平行支撐面法.

[2]孫升.螺栓氫脆檢測方法及標準分析.航天標準化 2011年第1期.

[3]陳昌達.40CrNiMoA鋼螺栓斷裂原因分析《理化檢驗（物理分冊）》.2011.