การแตกตัวของไฮโดรเจนในสังกะสี‑สลักเกลียวโครงสร้างเกรด 10.9– อธิบาย ASTM F3125, EN 14399 และ AS 1252

1. การแตกตัวของไฮโดรเจนในโบลต์เกรด 10.9 คืออะไร
การเปราะของไฮโดรเจนเป็นการแตกหักแบบเปราะที่ล่าช้าซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออะตอมของไฮโดรเจนเข้าไปในเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง จากนั้นจึงรวมตัวภายใต้ความเค้นแรงดึงที่ต่อเนื่อง
สำหรับสลักเกลียวเกรด 10.9 (ความต้านทานแรงดึงมากกว่าหรือเท่ากับ 1,000 MPa ความแข็ง 320–380 HV) ความเสี่ยงนั้นมีอยู่จริงเนื่องจาก:
- มีความแข็งสูง→ ความไวสูงต่อไฮโดรเจน
- กระบวนการเคลือบสังกะสี (โดยเฉพาะกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับกรดดอง)→ แหล่งไฮโดรเจน
- สลักเกลียวถูกโหลดไว้ล่วงหน้า→ ความเค้นดึงต่อเนื่อง
มีสองประเภท:
- การแตกตัวของไฮโดรเจนภายใน (IHE)– ไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นในระหว่างการผลิต (เช่น การดองด้วยกรดก่อนการชุบสังกะสีหรือการชุบสังกะสี)
- การแตกตัวของไฮโดรเจนในสิ่งแวดล้อม (EHE)– ไฮโดรเจนที่เกิดจากการกัดกร่อนของสารเคลือบสังกะสีที่ใช้งานอยู่
2. ASTM F3125 (มาตรฐานสหรัฐอเมริกา) – "อนุญาตแต่ยืนยัน"
ขอบเขต
มาตรฐาน ASTM F3125รวม A325, A490 และข้อกำหนดสลักเกลียวโครงสร้างอื่นๆ เข้าด้วยกัน ครอบคลุมขนาดนิ้วและเมตริกตั้งแต่ ½″ ถึง 1½″ (M12 ถึง M36)
การควบคุมการเอ็มบริกเมนต์ของไฮโดรเจน
| ด้าน | ความต้องการ |
| อนุญาตให้เคลือบสังกะสีได้หรือไม่? | สำหรับเกรด A325 – ใช่ ด้วยการประมวลผลมาตรฐาน (ทั้งการชุบด้วยไฟฟ้าและการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน) สำหรับเกรด A490(µ10.9) – เฉพาะการประมวลผลและการตรวจสอบพิเศษเท่านั้น |
| การทดสอบเฉพาะ | มาตรฐาน ASTM F2660– ประเมินการแตกตัวของไฮโดรเจนในสิ่งแวดล้อม (EHE)ของการเคลือบ ตรวจสอบ IHE พร้อมกัน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องทำการทดสอบ IHE แยกต่างหาก |
| ช่วงความแข็ง | เกรด 10.9: 320–380 HV (เช่นเดียวกับมาตรฐานอื่นๆ) |
ความหมายเชิงปฏิบัติสำหรับโครงการของสหรัฐอเมริกา
- คุณสามารถใช้สลักเกลียวเกรด 10.9 ที่เคลือบสังกะสี (ชุบด้วยไฟฟ้าหรือชุบสังกะสี) ได้ หากระบบการเคลือบผ่าน ASTM F2660
- ความเสี่ยงได้รับการจัดการโดยการทดสอบ ไม่ใช่โดยการห้าม
ดีที่สุดสำหรับ:โครงการสะพานและอาคารของสหรัฐอเมริกาที่ต้องการการชุบสังกะสีและสามารถทดสอบได้
3. EN 14399 (มาตรฐานยุโรป) – "การป้องกันต้องมาก่อน"
ขอบเขต
EN 14399ซีรีส์นี้ครอบคลุมชุดสลักเกลียวโครงสร้างความแข็งแรงสูงที่โหลดไว้ล่วงหน้า (ระบบ HR และ HV) สำหรับขนาด M12–M36 คลาสคุณสมบัติ 10.9/10
| ด้าน | ความต้องการ |
| อนุญาตให้เคลือบสังกะสีได้หรือไม่? | ห้ามโดยชัดแจ้ง– ไม่อนุญาตให้ใช้ทั้งการชุบด้วยไฟฟ้า (การชุบสังกะสี) และการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนสำหรับสลักเกลียวเกรด 10.9 ที่โหลดไว้ล่วงหน้า |
| ทางเลือกที่ได้รับคำสั่ง | Dacromet (เคลือบเกล็ดสังกะสี) หรือฟอสเฟต |
| การทดสอบ | การทดสอบการโหลดล่วงหน้า ISO 15330 (ต้องเริ่มภายใน 24 ชั่วโมงของการผลิต) – สำหรับ IHE เป็นหลัก |
| ความแข็ง | 320–380 เอชวี |



ทำไมเข้มงวดจัง?
แนวปฏิบัติของยุโรปพิจารณาว่าไม่มีการอบหรือดีไฮโดรจีเนชันใดสามารถลดความเสี่ยงจากการใช้สลักเกลียว 10.9 ที่โหลดไว้ล่วงหน้าได้อย่างสมบูรณ์ การป้องกันที่ต้นทางเป็นหนทางเดียวที่เชื่อถือได้
ดีที่สุดสำหรับ:งานเหล็กโครงสร้างของสหภาพยุโรป โครงการที่มีเครื่องหมาย CE และการใช้งานที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัยใดๆ โดยที่ความเสี่ยงจากไฮโดรเจนต้องเป็นศูนย์
4. AS 1252 (มาตรฐานออสเตรเลีย) – "Pragmatic Hybrid"
ขอบเขต
AS 1252ระบุสลักเกลียวโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูงสำหรับการเชื่อมต่อแบบโหลดล่วงหน้าในออสเตรเลีย สอดคล้องกับข้อกำหนดของ ISO/EN อย่างใกล้ชิด แต่ให้ความยืดหยุ่นในระดับท้องถิ่นบางประการ
การควบคุมการเอ็มบริกเมนต์ของไฮโดรเจน
| ด้าน | ความต้องการ |
| อนุญาตให้เคลือบสังกะสีได้หรือไม่? | ระมัดระวังอย่างมาก – ไม่ได้ห้ามโดยสิ้นเชิง แต่การควบคุมกระบวนการที่เข้มงวดจำเป็นสำหรับการชุบด้วยไฟฟ้าและการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน |
| ข้อจำกัดในทางปฏิบัติ | ระยะเวลาในการดอง น้อยกว่าหรือเท่ากับ 15 นาที (หรือใช้วิธียิงระเบิดแทนกรด) |
| การอบ | 200 องศา เป็นเวลา 8–24 ชั่วโมง เริ่มภายใน 1 ชั่วโมงหลังการเคลือบ |
| การทดสอบ | อ้างอิง ISO 15330 (เหมือนกับ EN) |
| ความแข็ง | 320–380 เอชวี |
ทำไมต้องไฮบริด?
ออสเตรเลียมักจะอ้างอิงถึง ISO/EN สำหรับหลักการ แต่ใช้การทดสอบแบบสหรัฐอเมริกาและการจำกัดการดองแบบแอฟริกาใต้เพื่อทำให้การเคลือบสังกะสีสามารถทำงานได้ในห่วงโซ่อุปทานในท้องถิ่น
ดีที่สุดสำหรับ:โครงการในออสเตรเลียที่ระบุการเคลือบสังกะสีไว้และข้อห้ามแบบ EN นั้นไม่สามารถทำได้
5. ตารางเปรียบเทียบแบบเคียงข้างกัน
| คุณสมบัติ | ASTM F3125 (สหรัฐอเมริกา) | EN 14399 (สหภาพยุโรป) | AS 1252 (ออสเตรเลีย) |
|---|---|---|---|
| เคลือบสังกะสี(ไฟฟ้า/กัลวาไนซ์) เกรด 10.9? | อนุญาตด้วยการตรวจสอบ F2660 | ต้องห้าม | อนุญาตโดยมีการควบคุมอย่างเข้มงวด |
| ทางเลือกที่ต้องการ | ระบบการเคลือบที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว | ดาโครเมต / ฟอสเฟต | การทำความสะอาดเครื่องจักร + การอบ |
| วิธีการทดสอบ IHE | รวมอยู่ใน F2660 | ISO 15330 (หน้าต่าง 24 ชม.) | ISO15330 |
| วิธีการทดสอบ EHE | F2660 (เฉพาะด้าน) | ไม่ได้มาตรฐาน | อ้างถึงการปฏิบัติของสหรัฐอเมริกา |
| ช่วงความแข็ง | 320–380 เอชวี | 320–380 เอชวี | 320–380 เอชวี |
| ปรัชญาความเสี่ยง | ผ่านการทดสอบแล้ว | การป้องกันไว้ก่อน | ไฮบริด / ในทางปฏิบัติ |
คำถามที่พบบ่อย
ถาม:1. โบลท์เกรด 10.9 สามารถชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนได้หรือไม่
ตาม EN 14399:เลขที่
ตาม ASTM F3125:ได้ แต่เกรด A490 ต้องใช้กระบวนการพิเศษ + การทดสอบ F2660
ตาม AS 1252:ใช่ ด้วยการดองอย่างเข้มงวด (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 15 นาที) และการอบ
ถาม:2. ฉันจะทดสอบการแตกตัวของไฮโดรเจนได้อย่างไร
ASTM F2660 (EHE + IHE)
ISO 15330 (การทดสอบการโหลดล่วงหน้า การควบคุมกระบวนการเท่านั้น)
ASTM F1940 (การตรวจสอบกระบวนการโดยใช้ตัวอย่างพยาน)
ถาม:3. การอบ (ดีไฮโดรจีเนชัน) รับประกันความปลอดภัยหรือไม่?
No. Baking reduces risk but cannot completely eliminate hydrogen embrittlement for hardness >360 เอชวี ด้วยเหตุนี้ EN 14399 จึงห้ามไม่ให้มีการเคลือบสังกะสีโดยสิ้นเชิง
ถาม:4. การเคลือบที่ดีที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการเปราะของไฮโดรเจนคืออะไร?
Dacromet / เคลือบเกล็ดสังกะสี – no hydrogen generated, salt spray >1,000 ชม. และอุณหภูมิกระบวนการต่ำ (<300°C) that does not affect bolt hardness.
บทสรุป
สำหรับการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรม วิธีแก้ปัญหาที่ปลอดภัยที่สุดและเป็นที่ยอมรับในระดับสากลที่สุดคือหลีกเลี่ยงการชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้าและการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนสำหรับโบลต์โครงสร้างเกรด 10.9 ให้ระบุระบบการเคลือบที่ปราศจากไฮโดรเจน เช่น Dacromet, Geomet หรือ sherardizing แทน สิ่งเหล่านี้จะกำจัดแหล่งไฮโดรเจนโดยสิ้นเชิงพร้อมทั้งป้องกันการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม
หากไม่สามารถหลีกเลี่ยงการเคลือบสังกะสีได้เนื่องจากข้อจำกัดของโครงการ ให้ปฏิบัติตามข้อกำหนดการตรวจสอบและการควบคุมกระบวนการของมาตรฐานที่เกี่ยวข้องอย่างเคร่งครัด และอย่าพึ่งพาการอบเพียงอย่างเดียวเพื่อรับประกันการแตกหักล่าช้า
หากคุณมีคำถามเพิ่มเติม โปรดติดต่อวิศวกรฝ่ายขายของเรา