हाइड्रोजन एमब्रिटिलमेन्ट: Difference between revisions

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धातुओं को दो प्रकार के स्रोतों से हाइड्रोजन के संपर्क में लाया जा सकता है: धातु की सतह पर रासायनिक रूप से उत्पन्न गैसीय हाइड्रोजन और हाइड्रोजन। गैसीय हाइड्रोजन आणविक हाइड्रोजन है और भंगुरता का कारण नहीं है, हालांकि यह गर्म हाइड्रोजन आक्षेप का कारण बन सकता है (नीचे देखें)। यह रासायनिक आक्षेप से परमाणु हाइड्रोजन है जो उत्सर्जन का कारण बनता है क्योंकि परमाणु हाइड्रोजन कमरे के तापमान पर धातु में शीघ्रता से घुल जाता है।<ref name="HarryB" />गैसीय हाइड्रोजन दाब वाहिकाओं और [[हाइड्रोजन पाइपलाइन परिवहन|हाइड्रोजन संपंक्ति परिवहन]] में पाया जाता है। हाइड्रोजन के [[इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री|विद्युत रासायनिक]] स्रोतों में [[ अम्ल | अम्ल]] सम्मिलित हैं (जैसा कि [[अचार बनाना (धातु)|अम्लोपचार]] धातु), [[रासायनिक मिलिंग|निक्षारण]] या सफाई के  पर्यंत सामना किया जा सकता है), संक्षारण (सामान्यतः संक्षारण या कैथोडी रक्षण के कारण), और [[ ELECTROPLATING | विद्युत लेपन]] ।<ref name=":0" /><ref name="nasa" />[[[[गलन]]]] के  पर्यंत या धातु के पिघलने के  पर्यंत नमी की उपस्थिति से निर्माण के  पर्यंत हाइड्रोजन को धातु में प्रस्तुत किया जा सकता है। व्यवहार में विफलता का सबसे सामान्य कारण अपूर्णतः नियंत्रित विद्युत लेपन या नम वेल्डिंग छड़ें हैं।
धातुओं को दो प्रकार के स्रोतों से हाइड्रोजन के संपर्क में लाया जा सकता है: धातु की सतह पर रासायनिक रूप से उत्पन्न गैसीय हाइड्रोजन और हाइड्रोजन। गैसीय हाइड्रोजन आणविक हाइड्रोजन है और भंगुरता का कारण नहीं है, हालांकि यह गर्म हाइड्रोजन आक्षेप का कारण बन सकता है (नीचे देखें)। यह रासायनिक आक्षेप से परमाणु हाइड्रोजन है जो उत्सर्जन का कारण बनता है क्योंकि परमाणु हाइड्रोजन कमरे के तापमान पर धातु में शीघ्रता से घुल जाता है।<ref name="HarryB" />गैसीय हाइड्रोजन दाब वाहिकाओं और [[हाइड्रोजन पाइपलाइन परिवहन|हाइड्रोजन संपंक्ति परिवहन]] में पाया जाता है। हाइड्रोजन के [[इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री|विद्युत रासायनिक]] स्रोतों में [[ अम्ल | अम्ल]] सम्मिलित हैं (जैसा कि [[अचार बनाना (धातु)|अम्लोपचार]] धातु), [[रासायनिक मिलिंग|निक्षारण]] या सफाई के  पर्यंत सामना किया जा सकता है), संक्षारण (सामान्यतः संक्षारण या कैथोडी रक्षण के कारण), और [[ ELECTROPLATING | विद्युत लेपन]] ।<ref name=":0" /><ref name="nasa" />[[[[गलन]]]] के  पर्यंत या धातु के पिघलने के  पर्यंत नमी की उपस्थिति से निर्माण के  पर्यंत हाइड्रोजन को धातु में प्रस्तुत किया जा सकता है। व्यवहार में विफलता का सबसे सामान्य कारण अपूर्णतः नियंत्रित विद्युत लेपन या नम वेल्डिंग छड़ें हैं।


एक शब्द के रूप में हाइड्रोजन उत्सर्जन का उपयोग विशेष रूप से उस उत्सर्जन को संदर्भित करने के लिए किया जा सकता है जो अपेक्षाकृत कम हाइड्रोजन सांद्रता पर इस्पात और इसी तरह की धातुओं में होता है, या इसका उपयोग धातुओं पर हाइड्रोजन के सभी उत्सर्जन प्रभावों को सम्मिलित करने के लिए किया जा सकता है। इन व्यापक भंगुरता प्रभावों में [[हाइड्राइड]] निर्माण सम्मिलित है, जो टाइटेनियम और [[वैनेडियम]] में होता है, लेकिन इस्पात में नहीं, और हाइड्रोजन-प्रेरित तिक्त, जो केवल उच्च हाइड्रोजन सांद्रता पर होता है और प्रतिबल की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है।<ref name=":1" />हालांकि, हाइड्रोजन उत्सर्जन लगभग सदैव उच्च तापमान हाइड्रोजन आक्षेप (एचटीएचए) से भिन्न होता है, जो इस्पात में 400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर होता है और इसमें [[मीथेन]] कोटरिका का गठन सम्मिलित होता है।<ref name="twi-htha">{{cite web |last1=TWI – The Welding Institute |title=What is high temperature hydrogen attack (HTHA) / hot hydrogen attack? |url=https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/what-is-high-temperature-hydrogen-attack-htha-hot-hydrogen-attack |access-date=16 December 2020 |publisher=TWI - The Welding Institute}}</ref> तंत्र (कई हैं) जिसके द्वारा हाइड्रोजन इस्पात में उत्सर्जन का कारण बनता है, व्यापक रूप से समझा नहीं जाता है और इसका पता लगाया जाना और अध्ययन करना जारी है।<ref name=":0" /><ref name="Barnoush">{{cite web |last1=Barnoush |first1=Afrooz |title=सीटू इलेक्ट्रोकेमिकल नैनोइंडेंटेशन द्वारा हाइड्रोजन उत्सर्जन पर दोबारा गौर किया गया|url=http://www.uni-saarland.de/fak8/wwm/research/phd_barnoush/hydrogen.pdf |archive-url=https://web.archive.org/web/20110518222127/http://www.uni-saarland.de/fak8/wwm/research/phd_barnoush/hydrogen.pdf |access-date=18 December 2020 |archive-date=2011-05-18}}</ref><ref name="robertson15" />
एक शब्द के रूप में हाइड्रोजन उत्सर्जन का उपयोग विशेष रूप से उस उत्सर्जन को संदर्भित करने के लिए किया जा सकता है जो अपेक्षाकृत कम हाइड्रोजन सांद्रता पर इस्पात और इसी तरह की धातुओं में होता है, या इसका उपयोग धातुओं पर हाइड्रोजन के सभी उत्सर्जन प्रभावों को सम्मिलित करने के लिए किया जा सकता है। इन व्यापक भंगुरता प्रभावों में [[हाइड्राइड]] निर्माण सम्मिलित है, जो टाइटेनियम और [[वैनेडियम]] में होता है, परन्तु इस्पात में नहीं, और हाइड्रोजन-प्रेरित तिक्त, जो केवल उच्च हाइड्रोजन सांद्रता पर होता है और प्रतिबल की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है।<ref name=":1" />हालांकि, हाइड्रोजन उत्सर्जन लगभग सदैव उच्च तापमान हाइड्रोजन आक्षेप (एचटीएचए) से भिन्न होता है, जो इस्पात में 400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर होता है और इसमें [[मीथेन]] कोटरिका का गठन सम्मिलित होता है।<ref name="twi-htha">{{cite web |last1=TWI – The Welding Institute |title=What is high temperature hydrogen attack (HTHA) / hot hydrogen attack? |url=https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/what-is-high-temperature-hydrogen-attack-htha-hot-hydrogen-attack |access-date=16 December 2020 |publisher=TWI - The Welding Institute}}</ref> तंत्र (कई हैं) जिसके द्वारा हाइड्रोजन इस्पात में उत्सर्जन का कारण बनता है, व्यापक रूप से समझा नहीं जाता है और इसका पता लगाया जाना और अध्ययन करना जारी है।<ref name=":0" /><ref name="Barnoush">{{cite web |last1=Barnoush |first1=Afrooz |title=सीटू इलेक्ट्रोकेमिकल नैनोइंडेंटेशन द्वारा हाइड्रोजन उत्सर्जन पर दोबारा गौर किया गया|url=http://www.uni-saarland.de/fak8/wwm/research/phd_barnoush/hydrogen.pdf |archive-url=https://web.archive.org/web/20110518222127/http://www.uni-saarland.de/fak8/wwm/research/phd_barnoush/hydrogen.pdf |access-date=18 December 2020 |archive-date=2011-05-18}}</ref><ref name="robertson15" />




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*हाइड्रोजन ने अव्यवस्था उत्सर्जन को कम किया: आणविक गतिशीलता सिमुलेशन भंग हाइड्रोजन द्वारा तरेड़ अग्रभाग पर अव्यवस्था उत्सर्जन के दमन के कारण एक [[नमनीय-से-भंगुर संक्रमण|तन्य-से-भंगुर संक्रमण]] को प्रकट करता है। यह तरेड़ की अग्रभाग को निष्कोणन होने से रोकता है, इसलिए तीव्र तरेड़ भंगुर-तरेड़ विफलता की ओर ले जाती है।<ref name="song">{{cite journal |last1=Song |first1=Jun |title=परमाणु तंत्र और इरो में हाइड्रोजन उत्सर्जन की भविष्यवाणी|journal=Nature Materials |date=11 November 2012 |volume=12 |issue=2 |pages=145–151 |doi=10.1038/nmat3479 |pmid=23142843 |url=https://www.nature.com/articles/nmat3479 |access-date=22 December 2020}}</ref>
*हाइड्रोजन ने अव्यवस्था उत्सर्जन को कम किया: आणविक गतिशीलता सिमुलेशन भंग हाइड्रोजन द्वारा तरेड़ अग्रभाग पर अव्यवस्था उत्सर्जन के दमन के कारण एक [[नमनीय-से-भंगुर संक्रमण|तन्य-से-भंगुर संक्रमण]] को प्रकट करता है। यह तरेड़ की अग्रभाग को निष्कोणन होने से रोकता है, इसलिए तीव्र तरेड़ भंगुर-तरेड़ विफलता की ओर ले जाती है।<ref name="song">{{cite journal |last1=Song |first1=Jun |title=परमाणु तंत्र और इरो में हाइड्रोजन उत्सर्जन की भविष्यवाणी|journal=Nature Materials |date=11 November 2012 |volume=12 |issue=2 |pages=145–151 |doi=10.1038/nmat3479 |pmid=23142843 |url=https://www.nature.com/articles/nmat3479 |access-date=22 December 2020}}</ref>
* हाइड्रोजन वर्धित संसंजन (HEDE): अंतरालीय हाइड्रोजन धातु के परमाणुओं को अलग करने के लिए आवश्यक प्रतिबल को कम करता है। एचईडीई केवल तभी हो सकता है जब हाइड्रोजन की स्थानीय सांद्रता अधिक हो, जैसे तरेड़ की अग्रभाग पर तनन प्रतिबल क्षेत्र में हाइड्रोजन घुलनशीलता में वृद्धि के कारण, प्रतिबल सांद्रता पर, या एज अव्यवस्था के प्रतिबल क्षेत्र में।<ref name="Barnoush" />
* हाइड्रोजन वर्धित संसंजन (HEDE): अंतरालीय हाइड्रोजन धातु के परमाणुओं को अलग करने के लिए आवश्यक प्रतिबल को कम करता है। एचईडीई केवल तभी हो सकता है जब हाइड्रोजन की स्थानीय सांद्रता अधिक हो, जैसे तरेड़ की अग्रभाग पर तनन प्रतिबल क्षेत्र में हाइड्रोजन घुलनशीलता में वृद्धि के कारण, प्रतिबल सांद्रता पर, या एज अव्यवस्था के प्रतिबल क्षेत्र में।<ref name="Barnoush" />
*[[धातु हाइड्राइड]] का निर्माण: मूल सामग्री के साथ भंगुर हाइड्राइड का निर्माण तरेड़ों को भंगुर फैशन में फैलाने की अनुमति देता है। यह विशेष रूप से वैनेडियम मिश्र धातुओं के साथ एक समस्या है,<ref name="dolan" />लेकिन अधिकांश संरचनात्मक मिश्रधातुएँ सरलता से हाइड्राइड नहीं उत्पादित करती हैं।
*[[धातु हाइड्राइड]] का निर्माण: मूल सामग्री के साथ भंगुर हाइड्राइड का निर्माण तरेड़ों को भंगुर फैशन में फैलाने की अनुमति देता है। यह विशेष रूप से वैनेडियम मिश्र धातुओं के साथ एक समस्या है,<ref name="dolan" />परन्तु अधिकांश संरचनात्मक मिश्रधातुएँ सरलता से हाइड्राइड नहीं उत्पादित करती हैं।
* [[चरण परिवर्तन क्रिस्टलोग्राफी|चप्रावस्था रूपांतरण]]: हाइड्रोजन कुछ सामग्रियों में प्रावस्था रूपांतरण को प्रेरित कर सकता है, और नया प्रावस्था कम तन्य हो सकता है।
* [[चरण परिवर्तन क्रिस्टलोग्राफी|चप्रावस्था रूपांतरण]]: हाइड्रोजन कुछ सामग्रियों में प्रावस्था रूपांतरण को प्रेरित कर सकता है, और नया प्रावस्था कम तन्य हो सकता है।


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=== इस्पात ===
=== इस्पात ===
[[File:Hydrogen Belittlement.png|thumb|upright=1.25|कैथोडिक चार्जिंग के माध्यम से इस्पात को हाइड्रोजन के साथ उत्सर्जित किया गया। हाइड्रोजन सामग्री को कम करने के लिए हीट ट्रीटमेंट (बेकिंग) का इस्तेमाल किया गया। उच्च हाइड्रोजन सामग्री के कारण कम बेक समय के परिणामस्वरूप शीघ्रता विभंजन समय होता है।<ref name="jiasi_1958_mortlet">{{cite journal|last=Morlet|first=J. G.|date=1958|title=स्टील्स में हाइड्रोजन उत्सर्जन में एक नई अवधारणा|journal=The Journal of the Iron and Steel Institute|volume=189|pages=37}}</ref>]]1000 एमपीए (~145,000 पीएसआई) से कम की परम [[तन्यता ताकत]] या रॉकवेल पैमाने पर कठोरता की तुलना 32 से कम की कठोरता वाले इस्पात को सामान्यतः हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए अतिसंवेदनशील नहीं माना जाता है। गंभीर हाइड्रोजन उत्सर्जन के एक उदाहरण के रूप में, 17-4PH वर्षा कठोर जंगरोधी इस्पात की विफलता पर बढ़ाव को 17% से केवल 1.7% तक गिरने के लिए मापा गया था जब चिकनी प्रतिरूपो को उच्च दाब वाले हाइड्रोजन के संपर्क में लाया गया था।<ref name="nasa" />
[[File:Hydrogen Belittlement.png|thumb|upright=1.25|कैथोडिक चार्जिंग के माध्यम से इस्पात को हाइड्रोजन के साथ उत्सर्जित किया गया। हाइड्रोजन सामग्री को कम करने के लिए हीट ट्रीटमेंट (भर्जन) का इस्तेमाल किया गया। उच्च हाइड्रोजन सामग्री के कारण कम बेक समय के परिणामस्वरूप शीघ्रता विभंजन समय होता है।<ref name="jiasi_1958_mortlet">{{cite journal|last=Morlet|first=J. G.|date=1958|title=स्टील्स में हाइड्रोजन उत्सर्जन में एक नई अवधारणा|journal=The Journal of the Iron and Steel Institute|volume=189|pages=37}}</ref>]]1000 एमपीए (~145,000 पीएसआई) से कम की परम [[तन्यता ताकत]] या रॉकवेल पैमाने पर कठोरता की तुलना 32 से कम की कठोरता वाले इस्पात को सामान्यतः हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए अतिसंवेदनशील नहीं माना जाता है। गंभीर हाइड्रोजन उत्सर्जन के एक उदाहरण के रूप में, 17-4PH वर्षा कठोर जंगरोधी इस्पात की विफलता पर बढ़ाव को 17% से केवल 1.7% तक गिरने के लिए मापा गया था जब चिकनी प्रतिरूपो को उच्च दाब वाले हाइड्रोजन के संपर्क में लाया गया था।<ref name="nasa" />


जैसे-जैसे इस्पात की [[सामग्री की ताकत|सामग्री  क्षमता]] बढ़ती है, विभंजन की [[कठोरता]] कम हो जाती है, इसलिए संभावना है कि हाइड्रोजन उत्सर्जन से विभंजन बढ़ जाएगा। हाई-स्ट्रेंथ इस्पात में, एचआरसी 32 की कठोरता से ऊपर की कोई भी चीज हाइड्रोजन को प्रस्तुत करने वाली [[ चढ़ाना |लेपन]] प्रक्रियाओं के पश्चात आरम्भिक हाइड्रोजन खंडक के लिए अतिसंवेदनशील हो सकती है। कैथोडिक संरक्षण और अन्य स्रोतों से समय के साथ हाइड्रोजन के संचय के कारण उन्हें सेवा में रखे जाने के बाद हफ्तों से लेकर दशकों तक किसी भी समय दीर्घकालिक विफलताओं का अनुभव हो सकता है। एचआरसी 32-36 और उससे अधिक की कठोरता सीमा में कई विफलताओं की सूचना मिली है; इसलिए, यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे अतिसंवेदनशील नहीं हैं, [[गुणवत्ता नियंत्रण]] के  पर्यंत इस श्रेणी के भागों की जाँच की जानी चाहिए।
जैसे-जैसे इस्पात की [[सामग्री की ताकत|सामग्री  क्षमता]] बढ़ती है, विभंजन की [[कठोरता]] कम हो जाती है, इसलिए संभावना है कि हाइड्रोजन उत्सर्जन से विभंजन बढ़ जाएगा। हाई-स्ट्रेंथ इस्पात में, एचआरसी 32 की कठोरता से ऊपर की कोई भी चीज हाइड्रोजन को प्रस्तुत करने वाली [[ चढ़ाना |लेपन]] प्रक्रियाओं के पश्चात आरम्भिक हाइड्रोजन खंडक के लिए अतिसंवेदनशील हो सकती है। कैथोडिक संरक्षण और अन्य स्रोतों से समय के साथ हाइड्रोजन के संचय के कारण उन्हें सेवा में रखे जाने के बाद हफ्तों से लेकर दशकों तक किसी भी समय दीर्घकालिक विफलताओं का अनुभव हो सकता है। एचआरसी 32-36 और उससे अधिक की कठोरता सीमा में कई विफलताओं की सूचना मिली है; इसलिए, यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे अतिसंवेदनशील नहीं हैं, [[गुणवत्ता नियंत्रण]] के  पर्यंत इस श्रेणी के भागों की जाँच की जानी चाहिए।
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=== कॉपर ===
=== ताम्र ===
गर्म हाइड्रोजन के संपर्क में आने पर [[ऑक्सीजन]] युक्त तांबे की मिश्र धातुओं की सूची को भंगुर किया जा सकता है। तांबे के माध्यम से हाइड्रोजन प्रसार और समावेशन के साथ प्रतिक्रिया करता है {{chem|link=Copper(I) oxide|Cu|2|O}}, 2 धात्विक Cu परमाणु बनाते हैं और  {{H2O}} ([[पानी|जल]]), जो तब [[अनाज की सीमा|कण परिसीमा]] पर दाब वाले बुद्बुद्न बनाता है। यह प्रक्रिया कण को वस्तुतः एक दूसरे से दूर करने का कारण बन सकती है, और इसे [[भाप|वाष्प]] उत्सर्जन के रूप में जाना जाता है (क्योंकि वाष्प सीधे तांबे के [[क्रिस्टल लैटिस]] के अंदर उत्पन्न होती है, न कि तांबे के बाह्य वाष्प के संपर्क में आने से समस्या होती है)।
गर्म हाइड्रोजन के संपर्क में आने पर [[ऑक्सीजन]] युक्त तांबे की मिश्र धातुओं की सूची को भंगुर किया जा सकता है। तांबे के माध्यम से हाइड्रोजन प्रसार और समावेशन के साथ प्रतिक्रिया करता है {{chem|link=Copper(I) oxide|Cu|2|O}}, 2 धात्विक Cu परमाणु बनाते हैं और  {{H2O}} ([[पानी|जल]]), जो तब [[अनाज की सीमा|कण परिसीमा]] पर दाब वाले बुद्बुद्न बनाता है। यह प्रक्रिया कण को वस्तुतः एक दूसरे से दूर करने का कारण बन सकती है, और इसे [[भाप|वाष्प]] उत्सर्जन के रूप में जाना जाता है (क्योंकि वाष्प सीधे तांबे के [[क्रिस्टल लैटिस]] के अंदर उत्पन्न होती है, न कि तांबे के बाह्य वाष्प के संपर्क में आने से समस्या होती है)।


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हाइड्रोजन उत्सर्जन एक मात्रा प्रभाव है: यह सामग्री की मात्रा को प्रभावित करता है। पर्यावरणीय भंगुरता<ref name="nasa" />एक सतह प्रभाव है जहां परीक्षण के अंतर्गत सामग्री के आसपास के वातावरण से अणुओं को नव तरेड़ वाली सतह पर अधिशोषित किया जाता है। यह क्लांति (सामग्री) माप से सबसे स्पष्ट रूप से देखा जाता है जहां मापा तरेड़ विकास दर<ref name="sandia" />हवा की तुलना में हाइड्रोजन में अधिक परिमाण का क्रम हो सकता है। यह प्रभाव सोखने के कारण होता है, जो तरेड़ की सतह को पूर्णतया आच्छादित करने पर संतृप्त होता है, हाइड्रोजन के दाब पर प्रभाव की कमजोर निर्भरता से समझा जाता है।<ref name="sandia" />
हाइड्रोजन उत्सर्जन एक मात्रा प्रभाव है: यह सामग्री की मात्रा को प्रभावित करता है। पर्यावरणीय भंगुरता<ref name="nasa" />एक सतह प्रभाव है जहां परीक्षण के अंतर्गत सामग्री के आसपास के वातावरण से अणुओं को नव तरेड़ वाली सतह पर अधिशोषित किया जाता है। यह क्लांति (सामग्री) माप से सबसे स्पष्ट रूप से देखा जाता है जहां मापा तरेड़ विकास दर<ref name="sandia" />हवा की तुलना में हाइड्रोजन में अधिक परिमाण का क्रम हो सकता है। यह प्रभाव सोखने के कारण होता है, जो तरेड़ की सतह को पूर्णतया आच्छादित करने पर संतृप्त होता है, हाइड्रोजन के दाब पर प्रभाव की कमजोर निर्भरता से समझा जाता है।<ref name="sandia" />


[[तेज फ्रैक्चर|तीव्र विभंजन]] परीक्षणों में विभंजन की कठोरता को कम करने के लिए पर्यावरणीय भंगुरता भी देखी गई है, लेकिन क्लांति में समान प्रभाव की तुलना में गंभीरता बहुत कम है<ref name="sandia" />
[[तेज फ्रैक्चर|तीव्र विभंजन]] परीक्षणों में विभंजन की कठोरता को कम करने के लिए पर्यावरणीय भंगुरता भी देखी गई है, परन्तु क्लांति में समान प्रभाव की तुलना में गंभीरता बहुत कम है<ref name="sandia" />


हाइड्रोजन भंगुरण वह प्रभाव है जहां पहले से भंगुरता सामग्री में विभंजन की कठोरता कम होती है, जिस भी वातावरण में इसका परीक्षण किया जाता है। पर्यावरणीय भंगुरण वह प्रभाव होता है जब कम विभंजन की कठोरता केवल तब देखी जाती है जब परीक्षण उस वातावरण में होता है।
हाइड्रोजन भंगुरण वह प्रभाव है जहां पहले से भंगुरता सामग्री में विभंजन की कठोरता कम होती है, जिस भी वातावरण में इसका परीक्षण किया जाता है। पर्यावरणीय भंगुरण वह प्रभाव होता है जब कम विभंजन की कठोरता केवल तब देखी जाती है जब परीक्षण उस वातावरण में होता है।
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सेवा उपयोग के  पर्यंत, हाइड्रोजन को धातु में गीले जंग से या कैथोडिक सुरक्षा # समस्याओं जैसे सुरक्षा उपायों के दुरुपयोग के माध्यम से भंग किया जा सकता है।<ref name="nasa">{{cite journal|author=NASA|date=2016|url=https://core.ac.uk/download/pdf/84914440.pdf|title=हाइड्रोजन एमब्रिटिलमेन्ट|access-date=18 December 2020}}</ref> सैन फ्रांसिस्को-ओकलैंड बे ब्रिज [[बिजली से धातु चढ़ाने की क्रिया|गैल्वनित]] (अर्थात | जिंक-पटटित) के निर्माण के पर्यंत विफलता के एक स्थितियों में [[प्रीस्ट्रैस्सड ठोस]] होने से पहले 5 साल के लिए छड़ें गीली छोड़ दी गईं। जल के साथ जस्ता की प्रतिक्रिया ने इस्पात में हाइड्रोजन का परिचय दिया।<ref name="bay-bridge">{{cite web |last1=Francis |first1=Rob |title=ब्रिज फास्टनरों में हाइड्रोजन एम्ब्रिटलमेंट का विफलता विश्लेषण|url=https://www.corrosionpedia.com/a-failure-analysis-of-hydrogen-embrittlement-in-bridge-fasteners/2/6877 |website=Corrosionpedia |publisher=Corrosionpedia |access-date=18 December 2020}}</ref><ref name="fasteners">{{cite journal| last1=Ferraz| first1=M. Teresa| last2=Oliveira| first2=Manuela| year=2008 |title=हाइड्रोजन उत्सर्जन द्वारा स्टील फास्टनरों की विफलता|url=http://www.scielo.mec.pt/pdf/ctm/v20n1-2/20n1-2a19.pdf |journal=Ciência e Tecnologia dos Materiais| volume=20| issue=1/2| pages=128–133 |access-date=18 December 2020}}</ref><ref name=yunchung />
सेवा उपयोग के  पर्यंत, हाइड्रोजन को धातु में गीले जंग से या कैथोडिक सुरक्षा # समस्याओं जैसे सुरक्षा उपायों के दुरुपयोग के माध्यम से भंग किया जा सकता है।<ref name="nasa">{{cite journal|author=NASA|date=2016|url=https://core.ac.uk/download/pdf/84914440.pdf|title=हाइड्रोजन एमब्रिटिलमेन्ट|access-date=18 December 2020}}</ref> सैन फ्रांसिस्को-ओकलैंड बे ब्रिज [[बिजली से धातु चढ़ाने की क्रिया|गैल्वनित]] (अर्थात | जिंक-पटटित) के निर्माण के पर्यंत विफलता के एक स्थितियों में [[प्रीस्ट्रैस्सड ठोस]] होने से पहले 5 साल के लिए छड़ें गीली छोड़ दी गईं। जल के साथ जस्ता की प्रतिक्रिया ने इस्पात में हाइड्रोजन का परिचय दिया।<ref name="bay-bridge">{{cite web |last1=Francis |first1=Rob |title=ब्रिज फास्टनरों में हाइड्रोजन एम्ब्रिटलमेंट का विफलता विश्लेषण|url=https://www.corrosionpedia.com/a-failure-analysis-of-hydrogen-embrittlement-in-bridge-fasteners/2/6877 |website=Corrosionpedia |publisher=Corrosionpedia |access-date=18 December 2020}}</ref><ref name="fasteners">{{cite journal| last1=Ferraz| first1=M. Teresa| last2=Oliveira| first2=Manuela| year=2008 |title=हाइड्रोजन उत्सर्जन द्वारा स्टील फास्टनरों की विफलता|url=http://www.scielo.mec.pt/pdf/ctm/v20n1-2/20n1-2a19.pdf |journal=Ciência e Tecnologia dos Materiais| volume=20| issue=1/2| pages=128–133 |access-date=18 December 2020}}</ref><ref name=yunchung />


निर्माण के पर्यंत उत्सर्जन का एक सामान्य मामला खराब [[चाप वेल्डिंग]] अभ्यास है, जिसमें हाइड्रोजन को नमी से मुक्त किया जाता है, जैसे कि वेल्डिंग इलेक्ट्रोड की कोटिंग में या नम वेल्डिंग छड़ से।<ref name="Eberhart 2003 65"/><ref>{{cite book |last=Weman |first=Klas |date=2011 |title=वेल्डिंग प्रक्रिया हैंडबुक|publisher=Elsevier |page=115 |isbn=978-0-85709-518-3 }}</ref> आर्क वेल्डिंग के उच्च तापमान [[प्लाज्मा (भौतिकी)]] में परमाणु हाइड्रोजन के गठन से बचने के लिए, वेल्डिंग छड़ों को उपयोग से पहले उचित तापमान और अवधि में एक ओवन में पूर्णतया सुखाया जाना चाहिए। हाई-स्ट्रेंथ लो-अलॉय इस्पात|हाई-स्ट्रेंथ इस्पात की वेल्डिंग के लिए विशेष लो-हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का उपयोग करके हाइड्रोजन के निर्माण को कम करने का एक और तरीका है।
निर्माण के पर्यंत उत्सर्जन का एक सामान्य मामला खराब [[चाप वेल्डिंग]] अभ्यास है, जिसमें हाइड्रोजन को नमी से मुक्त किया जाता है, जैसे कि वेल्डिंग इलेक्ट्रोड की विलेपन में या नम वेल्डिंग छड़ से।<ref name="Eberhart 2003 65"/><ref>{{cite book |last=Weman |first=Klas |date=2011 |title=वेल्डिंग प्रक्रिया हैंडबुक|publisher=Elsevier |page=115 |isbn=978-0-85709-518-3 }}</ref> आर्क वेल्डिंग के उच्च तापमान [[प्लाज्मा (भौतिकी)]] में परमाणु हाइड्रोजन के गठन से बचने के लिए, वेल्डिंग छड़ों को उपयोग से पहले उचित तापमान और अवधि में एक ओवन में पूर्णतया सुखाया जाना चाहिए। हाई-स्ट्रेंथ लो-अलॉय इस्पात|हाई-स्ट्रेंथ इस्पात की वेल्डिंग के लिए विशेष लो-हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का उपयोग करके हाइड्रोजन के निर्माण को कम करने का एक और तरीका है।


चाप वेल्डिंग के अतिरिक्त, सबसे  सामान्य समस्याएं रासायनिक या विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं से होती हैं, जो हाइड्रोजन आयनों या जल की कमी से सतह पर हाइड्रोजन परमाणु उत्पन्न करती हैं, जो धातु में तीव्री से घुल जाती हैं। इन रासायनिक प्रतिक्रियाओं में से एक में [[हाइड्रोजन सल्फाइड]] सम्मिलित है ({{Chem|link=Hydrogen sulfide|H|2|S}}) [[ सल्फाइड तनाव क्रैकिंग | सल्फाइड प्रतिबल खंडक]] (एसएससी) में, तेल और गैस उद्योगों के लिए एक महत्वपूर्ण समस्या।<ref>{{cite web|url=http://www.astm.org/cgi-bin/SoftCart.exe/DATABASE.CART/REDLINE_PAGES/F1940.htm?L+mystore+yvst4574+1196145312|title=चढ़ाया या लेपित फास्टनरों में हाइड्रोजन उत्सर्जन को रोकने के लिए प्रक्रिया नियंत्रण सत्यापन के लिए मानक परीक्षण विधि|publisher=Astm.org|access-date=24 February 2015}}</ref>
चाप वेल्डिंग के अतिरिक्त, सबसे  सामान्य समस्याएं रासायनिक या विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं से होती हैं, जो हाइड्रोजन आयनों या जल की कमी से सतह पर हाइड्रोजन परमाणु उत्पन्न करती हैं, जो धातु में तीव्री से घुल जाती हैं। इन रासायनिक प्रतिक्रियाओं में से एक में [[हाइड्रोजन सल्फाइड]] सम्मिलित है ({{Chem|link=Hydrogen sulfide|H|2|S}}) [[ सल्फाइड तनाव क्रैकिंग | सल्फाइड प्रतिबल खंडक]] (एसएससी) में, तेल और गैस उद्योगों के लिए एक महत्वपूर्ण समस्या।<ref>{{cite web|url=http://www.astm.org/cgi-bin/SoftCart.exe/DATABASE.CART/REDLINE_PAGES/F1940.htm?L+mystore+yvst4574+1196145312|title=चढ़ाया या लेपित फास्टनरों में हाइड्रोजन उत्सर्जन को रोकने के लिए प्रक्रिया नियंत्रण सत्यापन के लिए मानक परीक्षण विधि|publisher=Astm.org|access-date=24 February 2015}}</ref>
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== रोकथाम ==
== रोकथाम ==
हाइड्रोजन उत्सर्जन को कई तरीकों से रोका जा सकता है, जिनमें से सभी धातु और हाइड्रोजन के बीच संपर्क को कम करने पर केंद्रित हैं, विशेष रूप से निर्माण और जल के इलेक्ट्रोलिसिस के पर्यंत। पिकलिंग (धातु) जैसी भंगुर प्रक्रियाओं से बचना चाहिए, साथ ही [[ गंधक ]] और [[ फास्फेट ]] जैसे तत्वों के संपर्क में वृद्धि करनी चाहिए। उचितविद्युत लेपन समाधान और प्रक्रियाओं का उपयोग भी हाइड्रोजन उत्सर्जन को रोकने में मदद कर सकता है।
हाइड्रोजन उत्सर्जन को कई पद्धतियों से रोका जा सकता है, जिनमें से सभी धातु और हाइड्रोजन के मध्य संपर्क को कम करने पर केंद्रित हैं, विशेष रूप से निर्माण और जल के विद्युत् अपघटन के पर्यंत। अम्लोपचार (धातु) जैसी भंगुर प्रक्रियाओं से बचना चाहिए, साथ ही [[ गंधक |गंधक]] और [[ फास्फेट |फास्फेट]] जैसे तत्वों के संपर्क में वृद्धि करनी चाहिए। उचितविद्युत लेपन समाधान और प्रक्रियाओं का उपयोग भी हाइड्रोजन उत्सर्जन को रोकने में सहायता कर सकता है।


यदि धातु ने अभी तक तरेड़ करना शुरू नहीं किया है, तो हाइड्रोजन स्रोत को हटाकर और धातु के भीतर हाइड्रोजन को हीट ट्रीटमेंट के माध्यम से फैलाने के लिए हाइड्रोजन उत्सर्जक को उलटा किया जा सकता है। [[कम हाइड्रोजन एनीलिंग]] या बेकिंग के रूप में जानी जाने वाली यह डी-एमब्रिटलमेंट प्रक्रिया,विद्युत लेपन  जैसे तरीकों की कमजोरियों को दूर करने के लिए उपयोग की जाती है, जो धातु को हाइड्रोजन प्रस्तुत करती है, लेकिन यह सदैव पूर्णतया प्रभावी नहीं होती है क्योंकि पर्याप्त समय और तापमान तक पहुंचना चाहिए।<ref name="fastenal">{{cite web |url=http://www.fastenal.com/content/feds/pdf/Article%20-%20Embrittlement.pdf |title=भंगुरता|author=Federal Engineering and Design Support |website= Fastenal |publisher=Fastenal Company Engineering Department |access-date=9 May 2015}}</ref> ASTM F1624 जैसे टेस्ट का उपयोग न्यूनतम बेकिंग समय की तीव्री से पहचान करने के लिए किया जा सकता है (प्रयोगों के डिजाइन का उपयोग करके परीक्षण करके, इस मूल्य को इंगित करने के लिए अपेक्षाकृत कम संख्या में प्रतिरूपो का उपयोग किया जा सकता है)। फिर उसी परीक्षण का उपयोग गुणवत्ता नियंत्रण जांच के रूप में किया जा सकता है ताकि मूल्यांकन किया जा सके कि प्रति बैच के आधार पर बेकिंग पर्याप्त थी या नहीं।
यदि धातु ने अभी तक तरेड़ करना प्रारंभ नहीं किया है, तो हाइड्रोजन स्रोत को हटाकर और धातु के भीतर हाइड्रोजन को ऊष्मा उपचार के माध्यम से फैलाने के लिए हाइड्रोजन उत्सर्जक को उत्क्रमित किया जा सकता है। [[कम हाइड्रोजन एनीलिंग|कम हाइड्रोजन अनीलीकरण]] या भर्जन के रूप में जानी जाने वाली यह डी-भंगुरता प्रक्रिया, विद्युत लेपन  जैसे तरीकों की कमजोरियों को दूर करने के लिए उपयोग की जाती है, जो धातु को हाइड्रोजन प्रस्तुत करती है, परन्तु यह सदैव पूर्णतया प्रभावी नहीं होती है क्योंकि पर्याप्त समय और तापमान तक पहुंचना चाहिए।<ref name="fastenal">{{cite web |url=http://www.fastenal.com/content/feds/pdf/Article%20-%20Embrittlement.pdf |title=भंगुरता|author=Federal Engineering and Design Support |website= Fastenal |publisher=Fastenal Company Engineering Department |access-date=9 May 2015}}</ref> ASTM F1624 जैसे परीक्षण का उपयोग न्यूनतम भर्जन समय की तीव्री से पहचान करने के लिए किया जा सकता है (प्रयोगों के प्रतिरूपो का उपयोग करके परीक्षण करके, इस मूल्य को इंगित करने के लिए अपेक्षाकृत कम संख्या में प्रतिरूपो का उपयोग किया जा सकता है)। फिर उसी परीक्षण का उपयोग गुणवत्ता नियंत्रण जांच के रूप में किया जा सकता है ताकि मूल्यांकन किया जा सके कि प्रति प्रचय के आधार पर भर्जन पर्याप्त थी या नहीं।
   
   
वेल्डिंग के मामले में, अक्सर प्री-हीटिंग और पोस्ट-हीटिंग धातु को अनुप्रयुक्त किया जाता है ताकि हाइड्रोजन को किसी भी नुकसान से पहले फैलाने की अनुमति मिल सके। यह विशेष रूप से [[क्रोमियम]]/[[मोलिब्डेनम]]/वैनेडियम मिश्र धातुओं जैसे उच्च-शक्ति वाले इस्पात और कम मिश्र धातु वाले इस्पात के साथ किया जाता है। हाइड्रोजन परमाणुओं को हाइड्रोजन अणुओं में फिर से संयोजित करने के लिए आवश्यक समय के कारण, वेल्डिंग ऑपरेशन पूरा होने के 24 घंटे बाद वेल्डिंग के कारण हाइड्रोजन खंडक हो सकती है।
वेल्डिंग के स्थितियों में, प्रायः पूर्वतापन और पश्चतापन धातु को अनुप्रयुक्त किया जाता है ताकि हाइड्रोजन को किसी भी हानि से पहले फैलाने की अनुमति मिल सके। यह विशेष रूप से [[क्रोमियम]]/[[मोलिब्डेनम]]/वैनेडियम मिश्र धातुओं जैसे उच्च-शक्ति वाले इस्पात और कम मिश्र धातु वाले इस्पात के साथ किया जाता है। हाइड्रोजन परमाणुओं को हाइड्रोजन अणुओं में फिर से संयोजित करने के लिए आवश्यक समय के कारण, वेल्डिंग प्रवर्तन पूर्ण होने के 24 घंटे बाद वेल्डिंग के कारण हाइड्रोजन खंडक हो सकती है।


सामग्री चयन के माध्यम से इस समस्या को रोकने का एक अन्य तरीका है। यह इस प्रक्रिया के लिए एक अंतर्निहित प्रतिरोध का निर्माण करेगा और पोस्ट प्रोसेसिंग या विफलता के लिए निरंतर निगरानी की आवश्यकता को कम करेगा। कुछ धातु या मिश्र धातु इस मुद्दे के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, इसलिए वांछित गुणों को बनाए रखते हुए कम से कम प्रभावित होने वाली सामग्री का चयन करना भी एक इष्टतम समाधान प्रदान करेगा। हाइड्रोजन के साथ कुछ धातुओं की अनुकूलता को सूचीबद्ध करने के लिए काफी शोध किया गया है।
सामग्री चयन के माध्यम से इस समस्या को रोकने का एक अन्य प्रकार है। यह इस प्रक्रिया के लिए एक अंतर्निहित प्रतिरोध का निर्माण करेगा और पश्च संसाधित्र या विफलता के लिए निरंतर अनुवीक्षण की आवश्यकता को कम करेगा। कुछ धातु या मिश्र धातु इस निर्गमन के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, इसलिए वांछित गुणों को बनाए रखते हुए कम से कम प्रभावित होने वाली सामग्री का चयन करना भी एक इष्टतम समाधान प्रदान करेगा। हाइड्रोजन के साथ कुछ धातुओं की अनुकूलता को सूचीबद्ध करने के लिए काफी शोध किया गया है।
<ref name="sandia">{{Cite web|url=https://www.sandia.gov/app/uploads/sites/158/2021/12/SAND2012_7321.pdf|title=सामग्री की हाइड्रोजन अनुकूलता के लिए तकनीकी संदर्भ|last=Marchi|first=C. San|date=2012}}</ref> ASTM F1624 जैसे परीक्षणों का उपयोग सामग्रियों के चयन के पर्यंत मिश्र धातुओं और कोटिंग्स को रैंक करने के लिए भी किया जा सकता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके (उदाहरण के लिए) कि खंडक की दहलीज हाइड्रोजन-सहायता वाले प्रतिबल संक्षारण खंडक के लिए दहलीज से नीचे है। गुणवत्ता नियंत्रण के पर्यंत इसी तरह के परीक्षणों का उपयोग तीव्री से और तुलनीय तरीके से उत्पादित होने वाली सामग्री को अधिक प्रभावी ढंग से योग्य बनाने के लिए भी किया जा सकता है।
 
<ref name="sandia">{{Cite web|url=https://www.sandia.gov/app/uploads/sites/158/2021/12/SAND2012_7321.pdf|title=सामग्री की हाइड्रोजन अनुकूलता के लिए तकनीकी संदर्भ|last=Marchi|first=C. San|date=2012}}</ref> ASTM F1624 जैसे परीक्षणों का उपयोग सामग्रियों के चयन के पर्यंत मिश्र धातुओं और विलेपन के क्रम को करने के लिए भी किया जा सकता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके (उदाहरण के लिए) कि खंडक की प्रभावसीमा हाइड्रोजन-सहायता वाले प्रतिबल संक्षारण खंडक के लिए प्रभावसीमा से नीचे है। गुणवत्ता नियंत्रण के पर्यंत इसी तरह के परीक्षणों का उपयोग तीव्री से और तुलनीय तरीके से उत्पादित होने वाली सामग्री को अधिक प्रभावी ढंग से योग्य बनाने के लिए भी किया जा सकता है।


== परीक्षण ==
== परीक्षण ==


हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए अधिकांश विश्लेषणात्मक तरीकों में (1) उत्पादन से आंतरिक हाइड्रोजन और/या (2) हाइड्रोजन के बाहरी स्रोतों जैसे कैथोडिक संरक्षण के प्रभावों का मूल्यांकन करना सम्मिलित है। इस्पात के लिए, लैब में प्रतिरूपो का परीक्षण करना महत्वपूर्ण है जो अंतिम भागों की तुलना में कम से कम कठोर (या कठिन) होंगे। आदर्श रूप से, नमूने अंतिम सामग्री या निकटतम संभावित प्रतिनिधि से बने होने चाहिए, क्योंकि निर्माण हाइड्रोजन-सहायता वाले खंडक के प्रतिरोध पर गहरा प्रभाव डाल सकता है।
हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए अधिकांश विश्लेषणात्मक तरीकों में (1) उत्पादन से आंतरिक हाइड्रोजन और/या (2) हाइड्रोजन के बाह्य स्रोतों जैसे कैथोडिक संरक्षण के प्रभावों का मूल्यांकन करना सम्मिलित है। इस्पात के लिए, लैब में प्रतिरूपो का परीक्षण करना महत्वपूर्ण है जो अंतिम भागों की तुलना में कम से कम कठोर (या कठिन) होंगे। आदर्श रूप से, प्रतिरूपो अंतिम सामग्री या निकटतम संभावित प्रतिनिधि से बने होने चाहिए, क्योंकि निर्माण हाइड्रोजन-सहायता वाले खंडक के प्रतिरोध पर गहरा प्रभाव डाल सकता है।


हाइड्रोजन उत्सर्जन के परीक्षण के लिए कई [[एएसटीएम]] मानक हैं:
हाइड्रोजन उत्सर्जन के परीक्षण के लिए कई [[एएसटीएम]] मानक हैं:


* ASTM B577 कॉपर में क्यूप्रस ऑक्साइड (हाइड्रोजन भंगुरण ससेप्टेबिलिटी) का पता लगाने के लिए मानक परीक्षण विधि है। परीक्षण कॉपर मिश्र धातुओं के हाइड्रोजन उत्सर्जक पर केंद्रित है, जिसमें मेटलोग्राफिक मूल्यांकन (विधि ए) सम्मिलित है, धातु विज्ञान (विधि बी) के बाद हाइड्रोजन आवेशित कक्ष में परीक्षण, और विधि सी बी के समान है लेकिन इसमें मोड़ परीक्षण सम्मिलित है।
* ASTM B577 ताम्र में ताम्रमय ऑक्साइड (हाइड्रोजन भंगुरण प्रवणता) का पता लगाने के लिए मानक परीक्षण विधि है। परीक्षण ताम्र मिश्र धातुओं के हाइड्रोजन उत्सर्जक पर केंद्रित है, जिसमें धातुचित्रण मूल्यांकन (विधि A) सम्मिलित है, धातु विज्ञान (विधि B) के बाद हाइड्रोजन आवेशित कक्ष में परीक्षण, और विधि सी बी के समान है परन्तु इसमें मोड़ परीक्षण सम्मिलित है।
* एएसटीएम बी839 मेटैलिक कोटेड, एक्सटर्नली थ्रेडेड आर्टिकल्स, फास्टनर्स, और रॉड-इन्क्लाइन्ड वेज मेथड में रेसिडुअल एम्ब्रिटमेंट के लिए स्टैंडर्ड टेस्ट मेथड है।
* ASTM B839 धात्विक विलेपन, बाह्‍यतः सूत्रित नियमावली, कीलक, और बेंत-प्रवृत्त अंतर्घट्ट विधि में अवशिष्ट भंगुरता के लिए मानक जाँच विधि है।
* ASTM F519 चढ़ाना/कोटिंग प्रक्रियाओं और सेवा वातावरण के यांत्रिक हाइड्रोजन उत्सर्जन मूल्यांकन के लिए मानक परीक्षण विधि है। 7 अलग-अलग नमूने डिजाइन हैं और दो सबसे सामान्य परीक्षण हैं (1) रैपिड टेस्ट, [[राइजिंग स्टेप लोड टेस्टिंग]] (RSL) विधि प्रति ASTM F1624 और (2) निरंतर लोड परीक्षण, जिसमें 200 घंटे लगते हैं। निरंतर भार परीक्षण अभी भी कई विरासत मानकों में सम्मिलित है, लेकिन गति, दोहराव और परीक्षण की मात्रात्मक प्रकृति के कारण आरएसएल पद्धति को तीव्री से अपनाया जा रहा है। आरएसएल विधि आंतरिक और बाह्य दोनों स्रोतों से हाइड्रोजन के प्रभाव की सटीक रैंकिंग प्रदान करती है।
* ASTM F519 चढ़ाना/विलेपन प्रक्रियाओं और सेवा वातावरण के यांत्रिक हाइड्रोजन उत्सर्जन मूल्यांकन के लिए मानक परीक्षण विधि है। 7 अलग-अलग प्रतिरूपो डिजाइन हैं और दो सबसे सामान्य परीक्षण हैं (1) त्वरित जाँच, [[राइजिंग स्टेप लोड टेस्टिंग|राइजिंग स्टेप भारण जाँचिंग]] (RSL) विधि प्रति ASTM F1624 और (2) निरंतर भारण परीक्षण, जिसमें 200 घंटे लगते हैं। निरंतर भार परीक्षण अभी भी कई विरासत मानकों में सम्मिलित है, परन्तु गति, दोहराव और परीक्षण की मात्रात्मक प्रकृति के कारण आरएसएल पद्धति को तीव्री से अपनाया जा रहा है। आरएसएल विधि आंतरिक और बाह्य दोनों स्रोतों से हाइड्रोजन के प्रभाव की सटीक रैंकिंग प्रदान करती है।
* ASTM F1459 हाइड्रोजन गैस भंगुरण (HGE) टेस्ट के लिए धातु सामग्री की संवेदनशीलता के निर्धारण के लिए मानक परीक्षण विधि है।<ref>{{cite web |url=http://www.astm.org/Standards/F1459.htm |title=ASTM F1459 - 06(2012): Standard Test Method for Determination of the Susceptibility of Metallic Materials to Hydrogen Gas Embrittlement (HGE) |publisher=Astm.org |access-date=2015-02-24}}</ref> परीक्षण एक अंतर दाब के साथ लोड किए गए डायाफ्राम का उपयोग करता है।
* ASTM F1459 हाइड्रोजन गैस भंगुरण (HGE) जाँच के लिए धातु सामग्री की संवेदनशीलता के निर्धारण के लिए मानक परीक्षण विधि है।<ref>{{cite web |url=http://www.astm.org/Standards/F1459.htm |title=ASTM F1459 - 06(2012): Standard Test Method for Determination of the Susceptibility of Metallic Materials to Hydrogen Gas Embrittlement (HGE) |publisher=Astm.org |access-date=2015-02-24}}</ref> परीक्षण एक अंतर दाब के साथ भारण किए गए डायाफ्राम का उपयोग करता है।
* ASTM G142 उच्च दाब, उच्च तापमान, या दोनों पर हाइड्रोजन युक्त वातावरण में भंगुरता के लिए धातुओं की संवेदनशीलता के निर्धारण के लिए मानक परीक्षण विधि है।<ref>{{cite web |url=http://www.astm.org/Standards/G142.htm |title=ASTM G142 - 98(2011) Standard Test Method for Determination of Susceptibility of Metals to Embrittlement in Hydrogen Containing Environments at High Pressure, High Temperature, or Both |publisher=Astm.org |access-date=2015-02-24}}</ref> परीक्षण हाइड्रोजन या [[हीलियम]] के साथ दाब वाले एक बाड़े में परीक्षण किए गए बेलनाकार तन्य नमूने का उपयोग करता है।
* ASTM G142 उच्च दाब, उच्च तापमान, या दोनों पर हाइड्रोजन युक्त वातावरण में भंगुरता के लिए धातुओं की संवेदनशीलता के निर्धारण के लिए मानक परीक्षण विधि है।<ref>{{cite web |url=http://www.astm.org/Standards/G142.htm |title=ASTM G142 - 98(2011) Standard Test Method for Determination of Susceptibility of Metals to Embrittlement in Hydrogen Containing Environments at High Pressure, High Temperature, or Both |publisher=Astm.org |access-date=2015-02-24}}</ref> परीक्षण हाइड्रोजन या [[हीलियम]] के साथ दाब वाले एक बाड़े में परीक्षण किए गए बेलनाकार तन्य नमूने का उपयोग करता है।
* ASTM F1624 इंक्रीमेंटल स्टेप लोडिंग तकनीक द्वारा इस्पात में हाइड्रोजन भंगुरण प्रभावसीमा के मापन के लिए मानक परीक्षण विधि है। परीक्षण आंतरिक हाइड्रोजन उत्सर्जन (आईएचई) और पर्यावरण से चढ़ाना और कोटिंग्स के कारण हाइड्रोजन-प्रेरित खंडक की शुरुआत के लिए हाइड्रोजन भंगुरण प्रभावसीमा प्रतिबल के लिए मात्रात्मक परीक्षण के लिए इंक्रीमेंटल स्टेप लोडिंग (आईएसएल) या राइजिंग स्टेप लोड टेस्टिंग (आरएसएल) विधि का उपयोग करता है। हाइड्रोजन भंगुरण (ईएचई)।<ref>ASTM STP 543, "Hydrogen Embrittlement Testing"</ref><ref>{{cite book
* ASTM F1624 इंक्रीमेंटल स्टेप भारणिंग तकनीक द्वारा इस्पात में हाइड्रोजन भंगुरण प्रभावसीमा के मापन के लिए मानक परीक्षण विधि है। परीक्षण आंतरिक हाइड्रोजन उत्सर्जन (आईएचई) और पर्यावरण से चढ़ाना और विलेपन्स के कारण हाइड्रोजन-प्रेरित खंडक की शुरुआत के लिए हाइड्रोजन भंगुरण प्रभावसीमा प्रतिबल के लिए मात्रात्मक परीक्षण के लिए इंक्रीमेंटल स्टेप भारणिंग (आईएसएल) या राइजिंग स्टेप भारण जाँचिंग (आरएसएल) विधि का उपयोग करता है। हाइड्रोजन भंगुरण (ईएचई)।<ref>ASTM STP 543, "Hydrogen Embrittlement Testing"</ref><ref>{{cite book
  | title = Hydrogen Embrittlement Testing
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  | publisher = ASTM International
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</ref> F1624 आंतरिक स्रोतों और बाहरी स्रोतों (जो एक विद्युत रासायनिक सेल में एक चयनित वोल्टेज को अनुप्रयुक्त करके पूरा किया जाता है) दोनों से हाइड्रोजन के प्रभावों का एक तीव्ऱ, मात्रात्मक माप प्रदान करता है। F1624 परीक्षण एक मानक फास्ट-विभंजन तन्यता ताकत की तुलना एक राइजिंग स्टेप लोड टेस्टिंग प्रैक्टिस से विभंजन स्ट्रेंथ की तुलना करके किया जाता है, जहां प्रत्येक चरण पर घंटे के लिए लोड रखा जाता है। कई मामलों में इसे 30 घंटे या उससे कम समय में किया जा सकता है।
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* ASTM F1940 चढ़ाया या लेपित फास्टनरों में हाइड्रोजन उत्सर्जन को रोकने के लिए प्रक्रिया नियंत्रण सत्यापन के लिए मानक परीक्षण विधि है।<ref>{{cite web |url=http://www.astm.org/Standards/F1940.htm |title=ASTM F1940 - 07a(2014) Standard Test Method for Process Control Verification to Prevent Hydrogen Embrittlement in Plated or Coated Fasteners |publisher=Astm.org |access-date=2015-02-24}}</ref> जबकि शीर्षक में अब स्पष्ट रूप से फास्टनर शब्द सम्मिलित है, F1940 मूल रूप से इन उद्देश्यों के लिए अभिप्रेत नहीं था। F1940 F1624 विधि पर आधारित है और F519 के समान है लेकिन विभिन्न रूट त्रिज्या और प्रतिबल एकाग्रता कारकों के साथ। जब नमूने शुद्ध अस्थिभंग शक्ति के 75% की दहलीज खंडक प्रदर्शित करते हैं, तो चढ़ाना स्नान को 'गैर-शर्मनाक' माना जाता है।
* ASTM F1940 चढ़ाया या लेपित फास्टनरों में हाइड्रोजन उत्सर्जन को रोकने के लिए प्रक्रिया नियंत्रण सत्यापन के लिए मानक परीक्षण विधि है।<ref>{{cite web |url=http://www.astm.org/Standards/F1940.htm |title=ASTM F1940 - 07a(2014) Standard Test Method for Process Control Verification to Prevent Hydrogen Embrittlement in Plated or Coated Fasteners |publisher=Astm.org |access-date=2015-02-24}}</ref> जबकि शीर्षक में अब स्पष्ट रूप से फास्टनर शब्द सम्मिलित है, F1940 मूल रूप से इन उद्देश्यों के लिए अभिप्रेत नहीं था। F1940 F1624 विधि पर आधारित है और F519 के समान है परन्तु विभिन्न रूट त्रिज्या और प्रतिबल एकाग्रता कारकों के साथ। जब नमूने शुद्ध अस्थिभंग शक्ति के 75% की प्रभावसीमा खंडक प्रदर्शित करते हैं, तो चढ़ाना स्नान को 'गैर-शर्मनाक' माना जाता है।


हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए कई अन्य संबंधित मानक हैं:
हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए कई अन्य संबंधित मानक हैं:
* NACE TM0284-2003 ([[NACE International]]) हाइड्रोजन-प्रेरित खंडक का प्रतिरोध
* NACE TM0284-2003 ([[NACE International]]) हाइड्रोजन-प्रेरित खंडक का प्रतिरोध
* ISO 11114-4:2005 (मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन) हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए प्रतिरोधी धातु सामग्री के चयन के लिए परीक्षण विधियाँ।
* ISO 11114-4:2005 (मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन) हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए प्रतिरोधी धातु सामग्री के चयन के लिए परीक्षण विधियाँ।
* चढ़ाना / कोटिंग प्रक्रियाओं और सेवा वातावरण के यांत्रिक हाइड्रोजन उत्सर्जन मूल्यांकन के लिए मानक परीक्षण विधि<ref>{{cite web|url=http://www.astm.org/Standards/F519.htm|title=ASTM F519 - 17a Standard Test Method for Mechanical Hydrogen Embrittlement Evaluation of Plating/Coating Processes and Service Environments|website=www.astm.org|access-date=21 April 2018}}</ref>
* चढ़ाना / विलेपन प्रक्रियाओं और सेवा वातावरण के यांत्रिक हाइड्रोजन उत्सर्जन मूल्यांकन के लिए मानक परीक्षण विधि<ref>{{cite web|url=http://www.astm.org/Standards/F519.htm|title=ASTM F519 - 17a Standard Test Method for Mechanical Hydrogen Embrittlement Evaluation of Plating/Coating Processes and Service Environments|website=www.astm.org|access-date=21 April 2018}}</ref>




== हाइड्रोजन उत्सर्जन से उल्लेखनीय विफलताएँ ==
== हाइड्रोजन उत्सर्जन से उल्लेखनीय विफलताएँ ==
* 2013 में, उद्घाटन से छह महीने पहले, सैन फ्रांसिस्को-ओकलैंड बे ब्रिज का पूर्वी स्पैन प्रतिस्थापन # परीक्षण के पर्यंत बोल्ट की विफलता विफल रही। केवल दो सप्ताह की सेवा के बाद, स्पैन में [[ कतरनी बोल्ट ]] में भयावह विफलताएँ हुईं, जिसमें विफलता के लिए उत्सर्जन को जिम्मेदार ठहराया गया था (ऊपर विवरण देखें)।<ref name=yunchung>{{cite web |url=http://www.sacbee.com/news/investigations/bay-bridge/article4254712.ece/BINARY/Validity%20of%20Caltrans%27%20EHE%20Tests.pdf |title=एसएएस स्पैन में ग्रेड बीडी एंकर रॉड्स पर कैल्ट्रांस के पर्यावरणीय हाइड्रोजन एम्ब्रिटलमेंट टेस्ट की वैधता|author=Yun Chung |date=2 December 2014}}</ref><ref name="bay-bridge" />
* 2013 में, उद्घाटन से छह महीने पहले, सैन फ्रांसिस्को-ओकलैंड बे ब्रिज का पूर्वी स्पैन प्रतिस्थापन # परीक्षण के पर्यंत बोल्ट की विफलता विफल रही। केवल दो सप्ताह की सेवा के बाद, स्पैन में [[ कतरनी बोल्ट ]] में भयावह विफलताएँ हुईं, जिसमें विफलता के लिए उत्सर्जन को जिम्मेदार ठहराया गया था (ऊपर विवरण देखें)।<ref name=yunchung>{{cite web |url=http://www.sacbee.com/news/investigations/bay-bridge/article4254712.ece/BINARY/Validity%20of%20Caltrans%27%20EHE%20Tests.pdf |title=एसएएस स्पैन में ग्रेड बीडी एंकर रॉड्स पर कैल्ट्रांस के पर्यावरणीय हाइड्रोजन एम्ब्रिटलमेंट टेस्ट की वैधता|author=Yun Chung |date=2 December 2014}}</ref><ref name="bay-bridge" />
*[[लंदन शहर]] में, [[122 लीडेनहॉल स्ट्रीट]], जिसे  सामान्यतः 'चीज़ग्रेटर' के रूप में जाना जाता है, इस्पात बोल्ट में हाइड्रोजन उत्सर्जन से पीड़ित है, 2014 और 2015 में तीन बोल्ट विफल रहे। 3,000 बोल्ट में से अधिकांश को £ 6m की लागत से बदल दिया गया।<ref>{{cite web|url=https://www.constructionnews.co.uk/news/contractors-news/third-bolt-breaks-on-cheesegrater-14-01-2015/|title=लीडेनहॉल बिल्डिंग पर 'कई बोल्ट' बदलने के लिए ब्रिटिश भूमि|website=constructionnews.co.uk|access-date=21 April 2018|date= 14 January 2015 |last=Mair|first=Lucy}}</ref><ref>{{cite web |title=Cheesegrater bolts to cost Severfield £6m after Leadenhall building loses five |url=https://www.cityam.com/cheesegrater-bolts-cost-severfield-6m/ |website=cityam |date=17 June 2015 |access-date=22 December 2020}}</ref>
*[[लंदन शहर]] में, [[122 लीडेनहॉल स्ट्रीट]], जिसे  सामान्यतः 'चीज़ग्रेटर' के रूप में जाना जाता है, इस्पात बोल्ट में हाइड्रोजन उत्सर्जन से पीड़ित है, 2014 और 2015 में तीन बोल्ट विफल रहे। 3,000 बोल्ट में से अधिकांश को £ 6m की लागत से बदल दिया गया।<ref>{{cite web|url=https://www.constructionnews.co.uk/news/contractors-news/third-bolt-breaks-on-cheesegrater-14-01-2015/|title=लीडेनहॉल बिल्डिंग पर 'कई बोल्ट' बदलने के लिए ब्रिटिश भूमि|website=constructionnews.co.uk|access-date=21 April 2018|date= 14 January 2015 |last=Mair|first=Lucy}}</ref><ref>{{cite web |title=Cheesegrater bolts to cost Severfield £6m after Leadenhall building loses five |url=https://www.cityam.com/cheesegrater-bolts-cost-severfield-6m/ |website=cityam |date=17 June 2015 |access-date=22 December 2020}}</ref>


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==बाहरी संबंध==
==बाह्य संबंध==
* [http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2014/hydrogen.html  Resources on hydrogen embrittlement, Cambridge University]
* [http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2014/hydrogen.html  Resources on hydrogen embrittlement, Cambridge University]
* [https://web.archive.org/web/20110518222127/http://www.uni-saarland.de/fak8/wwm/research/phd_barnoush/hydrogen.pdf Hydrogen embrittlement]
* [https://web.archive.org/web/20110518222127/http://www.uni-saarland.de/fak8/wwm/research/phd_barnoush/hydrogen.pdf Hydrogen embrittlement]

Revision as of 09:59, 9 April 2023

See also: प्रतिबल संक्षारण अपघटन
हाइड्रोजन प्रेरित खंडक (HIC)

हाइड्रोजन उत्सर्जन (एचई), जिसे हाइड्रोजन-सहायप्रदत्त खंडक या हाइड्रोजन-उत्प्रेरित खंडक (HIC) के रूप में भी जाना जाता है, अवशोषित हाइड्रोजन के कारण धातु की तन्यता में कमी है। हाइड्रोजन परमाणु छोटे होते हैं और ठोस धातुओं में प्रवेश कर सकते हैं। एक बार अवशोषित हो जाने के पश्चात, हाइड्रोजन धातु में तरेड़ के लिए आवश्यक प्रतिबल (यांत्रिकी) को कम कर देता है, जिसके परिणामस्वरूप उत्सर्जन होता है। हाइड्रोजन उत्सर्जन विशेष रूप से इस्पात, साथ ही लोहा, निकल, टाइटेनियम, कोबाल्ट और उनके मिश्र धातुओं में होता है। ताँबा, एल्युमीनियम और जंगरोधी इस्पात हाइड्रोजन उत्सर्जन के प्रति कम संवेदनशील होते हैं।[1][2][3][4]

हाइड्रोजन उत्सर्जन की प्रकृति के विषय में आवश्यक तथ्य 19वीं शताब्दी से ज्ञात हैं।[5][6]इस्पात में लगभग कमरे के तापमान पर हाइड्रोजन उत्सर्जन को अधिकतम किया जाता है, और अधिकांश धातुएं 150 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए अपेक्षाकृत प्रतिरक्षित होती हैं।[7] तरेड़ के विकास को प्रेरित करने के लिए हाइड्रोजन उत्सर्जन को परमाणु (फैलाने योग्य) हाइड्रोजन और एक प्रतिबल (यांत्रिकी) दोनों की उपस्थिति की आवश्यकता होती है, हालांकि उस प्रतिबल को अनुप्रयुक्त किया जा सकता है या अवशिष्ट प्रतिबल।[2][8][9] हाइड्रोजन उत्सर्जन कम प्रतिबल दर पर बढ़ता है।[1][2][10] सामान्यतः, उच्च शक्ति कम मिश्र धातु इस्पात के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं।

धातुओं को दो प्रकार के स्रोतों से हाइड्रोजन के संपर्क में लाया जा सकता है: धातु की सतह पर रासायनिक रूप से उत्पन्न गैसीय हाइड्रोजन और हाइड्रोजन। गैसीय हाइड्रोजन आणविक हाइड्रोजन है और भंगुरता का कारण नहीं है, हालांकि यह गर्म हाइड्रोजन आक्षेप का कारण बन सकता है (नीचे देखें)। यह रासायनिक आक्षेप से परमाणु हाइड्रोजन है जो उत्सर्जन का कारण बनता है क्योंकि परमाणु हाइड्रोजन कमरे के तापमान पर धातु में शीघ्रता से घुल जाता है।[6]गैसीय हाइड्रोजन दाब वाहिकाओं और हाइड्रोजन संपंक्ति परिवहन में पाया जाता है। हाइड्रोजन के विद्युत रासायनिक स्रोतों में अम्ल सम्मिलित हैं (जैसा कि अम्लोपचार धातु), निक्षारण या सफाई के पर्यंत सामना किया जा सकता है), संक्षारण (सामान्यतः संक्षारण या कैथोडी रक्षण के कारण), और विद्युत लेपन ।[1][2][[गलन]] के पर्यंत या धातु के पिघलने के पर्यंत नमी की उपस्थिति से निर्माण के पर्यंत हाइड्रोजन को धातु में प्रस्तुत किया जा सकता है। व्यवहार में विफलता का सबसे सामान्य कारण अपूर्णतः नियंत्रित विद्युत लेपन या नम वेल्डिंग छड़ें हैं।

एक शब्द के रूप में हाइड्रोजन उत्सर्जन का उपयोग विशेष रूप से उस उत्सर्जन को संदर्भित करने के लिए किया जा सकता है जो अपेक्षाकृत कम हाइड्रोजन सांद्रता पर इस्पात और इसी तरह की धातुओं में होता है, या इसका उपयोग धातुओं पर हाइड्रोजन के सभी उत्सर्जन प्रभावों को सम्मिलित करने के लिए किया जा सकता है। इन व्यापक भंगुरता प्रभावों में हाइड्राइड निर्माण सम्मिलित है, जो टाइटेनियम और वैनेडियम में होता है, परन्तु इस्पात में नहीं, और हाइड्रोजन-प्रेरित तिक्त, जो केवल उच्च हाइड्रोजन सांद्रता पर होता है और प्रतिबल की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है।[10]हालांकि, हाइड्रोजन उत्सर्जन लगभग सदैव उच्च तापमान हाइड्रोजन आक्षेप (एचटीएचए) से भिन्न होता है, जो इस्पात में 400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर होता है और इसमें मीथेन कोटरिका का गठन सम्मिलित होता है।[11] तंत्र (कई हैं) जिसके द्वारा हाइड्रोजन इस्पात में उत्सर्जन का कारण बनता है, व्यापक रूप से समझा नहीं जाता है और इसका पता लगाया जाना और अध्ययन करना जारी है।[1][12][13]


तंत्र

हाइड्रोजन के कारण कठोर इस्पात में तरेड़स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) को स्कैन करके देखा गया।

हाइड्रोजन उत्सर्जन एक जटिल प्रक्रिया है जिसमें कई अलग-अलग योगदान देने वाले सूक्ष्म तंत्र सम्मिलित हैं, जिनमें से सभी को उपस्थित होने की आवश्यकता नहीं है। तंत्र में भंगुर हाइड्राइड का निर्माण, रिक्तियों का निर्माण सम्मिलित है जो उच्च दाब वाले बुद्बुद का कारण बन सकता है, आंतरिक सतहों पर संवर्धित प्रदूषण और तरेड़ युक्तियों पर स्थानीयकृत सुघट्यता जो तरेड़ों के प्रसार में सहायता करते हैं।[13] कई प्रकार के तंत्र प्रस्तावित किए गए हैं[13]और प्रसार हाइड्रोजन के धातु में घुलनशील होने के बाद भंगुरता के कारण की जांच की गई।[6] हाल के वर्षों में, यह व्यापक रूप से स्वीकार किया गया है कि एचई एक जटिल, सामग्री और पर्यावरण पर निर्भर प्रक्रिया है, ताकि कोई भी तंत्र विशेष रूप से अनुप्रयुक्त न हो।[14]

  • आंतरिक दाब: उच्च हाइड्रोजन सांद्रता पर, अवशोषित हाइड्रोजन प्रजातियां हाइड्रोजन अणुओं (H2), धातु के भीतर से दाब बनाना। यह दाब उन स्तरों तक बढ़ सकता है जहां तरेड़ें बनती हैं, सामान्यतः हाइड्रोजन-प्रेरित खंडक (HIC) के साथ-साथ प्रतिरूपो की सतह पर उदवर्त बनते हैं, जिन्हें हाइड्रोजन-प्रेरित तिक्त कहा जाता है। ये प्रभाव तन्यता और परम तनन सामर्थ्य को कम कर सकते हैं।[15]
  • हाइड्रोजन संवर्धित स्थानीयकृत सुघट्यता (भौतिकी) (HELP): हाइड्रोजन एक तरेड़ अग्रभाग पर अव्यवस्थाओं के केंद्रक और डिस्लोकेशन रेंगना बढ़ाता है। HELP के परिणामस्वरूप आसपास की सामग्री में होने वाली कम विरूपण (इंजीनियरिंग) के साथ तरेड़ की अग्रभाग पर स्थानीयकृत तन्य विफलता द्वारा तरेड़ प्रसार होता है, जो विभंजन को [[भंगुरता]] का रूप प्रदान करता है।[14][12]
  • हाइड्रोजन ने अव्यवस्था उत्सर्जन को कम किया: आणविक गतिशीलता सिमुलेशन भंग हाइड्रोजन द्वारा तरेड़ अग्रभाग पर अव्यवस्था उत्सर्जन के दमन के कारण एक तन्य-से-भंगुर संक्रमण को प्रकट करता है। यह तरेड़ की अग्रभाग को निष्कोणन होने से रोकता है, इसलिए तीव्र तरेड़ भंगुर-तरेड़ विफलता की ओर ले जाती है।[16]
  • हाइड्रोजन वर्धित संसंजन (HEDE): अंतरालीय हाइड्रोजन धातु के परमाणुओं को अलग करने के लिए आवश्यक प्रतिबल को कम करता है। एचईडीई केवल तभी हो सकता है जब हाइड्रोजन की स्थानीय सांद्रता अधिक हो, जैसे तरेड़ की अग्रभाग पर तनन प्रतिबल क्षेत्र में हाइड्रोजन घुलनशीलता में वृद्धि के कारण, प्रतिबल सांद्रता पर, या एज अव्यवस्था के प्रतिबल क्षेत्र में।[12]
  • धातु हाइड्राइड का निर्माण: मूल सामग्री के साथ भंगुर हाइड्राइड का निर्माण तरेड़ों को भंगुर फैशन में फैलाने की अनुमति देता है। यह विशेष रूप से वैनेडियम मिश्र धातुओं के साथ एक समस्या है,[17]परन्तु अधिकांश संरचनात्मक मिश्रधातुएँ सरलता से हाइड्राइड नहीं उत्पादित करती हैं।
  • चप्रावस्था रूपांतरण: हाइड्रोजन कुछ सामग्रियों में प्रावस्था रूपांतरण को प्रेरित कर सकता है, और नया प्रावस्था कम तन्य हो सकता है।

भौतिक संवेदनशीलता

हाइड्रोजन इस्पात सहित विभिन्न प्रकार की धातुओं का उत्सर्जन करता है,[18][19] एल्यूमीनियम (केवल उच्च तापमान पर[20]), और टाइटेनियम।[21] ऑस्टपायन लौह भी अतिसंवेदनशील होता है, हालांकि ऑस्टपायन इस्पात (और संभवतः अन्य ऑस्टपायन धातु) हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए प्रतिरोध को बढ़ाता है।[22] नासा ने समीक्षा की है कि कौन सी धातुएं भंगुरता के लिए अतिसंवेदनशील हैं और जो केवल गर्म हाइड्रोजन आक्षेप के लिए प्रवण हैं: निकल मिश्र धातु, ऑस्टेनाइटी जंगरोधी इस्पात, एल्यूमीनियम और मिश्र धातु, तांबा (मिश्र धातु सहित, बेरिलियम तांबा)।[2]सांडिया ने एक व्यापक परिदर्शक भी तैयार किया है।[23]


इस्पात

कैथोडिक चार्जिंग के माध्यम से इस्पात को हाइड्रोजन के साथ उत्सर्जित किया गया। हाइड्रोजन सामग्री को कम करने के लिए हीट ट्रीटमेंट (भर्जन) का इस्तेमाल किया गया। उच्च हाइड्रोजन सामग्री के कारण कम बेक समय के परिणामस्वरूप शीघ्रता विभंजन समय होता है।[24]

1000 एमपीए (~145,000 पीएसआई) से कम की परम तन्यता ताकत या रॉकवेल पैमाने पर कठोरता की तुलना 32 से कम की कठोरता वाले इस्पात को सामान्यतः हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए अतिसंवेदनशील नहीं माना जाता है। गंभीर हाइड्रोजन उत्सर्जन के एक उदाहरण के रूप में, 17-4PH वर्षा कठोर जंगरोधी इस्पात की विफलता पर बढ़ाव को 17% से केवल 1.7% तक गिरने के लिए मापा गया था जब चिकनी प्रतिरूपो को उच्च दाब वाले हाइड्रोजन के संपर्क में लाया गया था।[2]

जैसे-जैसे इस्पात की सामग्री क्षमता बढ़ती है, विभंजन की कठोरता कम हो जाती है, इसलिए संभावना है कि हाइड्रोजन उत्सर्जन से विभंजन बढ़ जाएगा। हाई-स्ट्रेंथ इस्पात में, एचआरसी 32 की कठोरता से ऊपर की कोई भी चीज हाइड्रोजन को प्रस्तुत करने वाली लेपन प्रक्रियाओं के पश्चात आरम्भिक हाइड्रोजन खंडक के लिए अतिसंवेदनशील हो सकती है। कैथोडिक संरक्षण और अन्य स्रोतों से समय के साथ हाइड्रोजन के संचय के कारण उन्हें सेवा में रखे जाने के बाद हफ्तों से लेकर दशकों तक किसी भी समय दीर्घकालिक विफलताओं का अनुभव हो सकता है। एचआरसी 32-36 और उससे अधिक की कठोरता सीमा में कई विफलताओं की सूचना मिली है; इसलिए, यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे अतिसंवेदनशील नहीं हैं, गुणवत्ता नियंत्रण के पर्यंत इस श्रेणी के भागों की जाँच की जानी चाहिए।

हाइड्रोजन-आवेशित, भंगुर प्रतिरूपो की अस्थिभंग कठोरता का परीक्षण, आवेशित प्रतिरूपो को तरल नाइट्रोजन में बहुत ठंडा रखने की आवश्यकता से जटिल है, ताकि हाइड्रोजन को फैलने से रोका जा सके।[25]


ताम्र

गर्म हाइड्रोजन के संपर्क में आने पर ऑक्सीजन युक्त तांबे की मिश्र धातुओं की सूची को भंगुर किया जा सकता है। तांबे के माध्यम से हाइड्रोजन प्रसार और समावेशन के साथ प्रतिक्रिया करता है Cu
2O, 2 धात्विक Cu परमाणु बनाते हैं और H2O (जल), जो तब कण परिसीमा पर दाब वाले बुद्बुद्न बनाता है। यह प्रक्रिया कण को वस्तुतः एक दूसरे से दूर करने का कारण बन सकती है, और इसे वाष्प उत्सर्जन के रूप में जाना जाता है (क्योंकि वाष्प सीधे तांबे के क्रिस्टल लैटिस के अंदर उत्पन्न होती है, न कि तांबे के बाह्य वाष्प के संपर्क में आने से समस्या होती है)।

वैनेडियम, निकल और टाइटेनियम

वैनेडियम, निकल और टाइटेनियम के मिश्र धातुओं में उच्च हाइड्रोजन घुलनशीलता होती है, और इसलिए हाइड्रोजन की महत्वपूर्ण मात्रा में अवशोषण (रसायन विज्ञान) कर सकते हैं। इससे हाइड्राइड का निर्माण हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अनियमित आयतन विस्तरण और कम तन्यता होता है (क्योंकि धातु हाइड्राइड भंगुर सिरेमिक पदार्थ हैं)। हाइड्रोजन पृथक्करण झिल्लियों में उपयोग के लिए गैर- पैलेडियम -आधारित मिश्र धातुओं की अन्वेषण करते समय यह एक विशेष विवाद है।[17]


क्लांति

जबकि अभ्यास में अधिकांश विफलताएं तीव्री से विफलता के माध्यम से हुई हैं, प्रायोगिक साक्ष्य हैं कि हाइड्रोजन इस्पात के क्लांति गुणों को भी प्रभावित करता है। तीव्री से विभंजन के लिए प्रस्तावित उत्सर्जन तंत्र की प्रकृति को देखते हुए यह पूर्णतया अपेक्षित है।[26][15]सामान्यतः हाइड्रोजन उत्सर्जन का उच्च-प्रतिबल (यांत्रिकी), निम्न-चक्र क्लांति और उच्च-चक्र क्लांति पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है।[2][23]


पर्यावरणीय भंगुरता

हाइड्रोजन उत्सर्जन एक मात्रा प्रभाव है: यह सामग्री की मात्रा को प्रभावित करता है। पर्यावरणीय भंगुरता[2]एक सतह प्रभाव है जहां परीक्षण के अंतर्गत सामग्री के आसपास के वातावरण से अणुओं को नव तरेड़ वाली सतह पर अधिशोषित किया जाता है। यह क्लांति (सामग्री) माप से सबसे स्पष्ट रूप से देखा जाता है जहां मापा तरेड़ विकास दर[23]हवा की तुलना में हाइड्रोजन में अधिक परिमाण का क्रम हो सकता है। यह प्रभाव सोखने के कारण होता है, जो तरेड़ की सतह को पूर्णतया आच्छादित करने पर संतृप्त होता है, हाइड्रोजन के दाब पर प्रभाव की कमजोर निर्भरता से समझा जाता है।[23]

तीव्र विभंजन परीक्षणों में विभंजन की कठोरता को कम करने के लिए पर्यावरणीय भंगुरता भी देखी गई है, परन्तु क्लांति में समान प्रभाव की तुलना में गंभीरता बहुत कम है[23]

हाइड्रोजन भंगुरण वह प्रभाव है जहां पहले से भंगुरता सामग्री में विभंजन की कठोरता कम होती है, जिस भी वातावरण में इसका परीक्षण किया जाता है। पर्यावरणीय भंगुरण वह प्रभाव होता है जब कम विभंजन की कठोरता केवल तब देखी जाती है जब परीक्षण उस वातावरण में होता है।

हाइड्रोजन के स्रोत

निर्माण के पर्यंत, हाइड्रोजन को फॉस्फेटीकरण, अम्लोपचार (धातु), विद्युत लेपन, विभुंचन, कार्बनीकरण, सतही विरलन, विद्युत रासायनिक मशीनन, वेल्डिंग, संभवन (धातु) और ऊष्मा उपचार जैसी प्रक्रियाओं द्वारा घटक में भंग किया जा सकता है।

सेवा उपयोग के पर्यंत, हाइड्रोजन को धातु में गीले जंग से या कैथोडिक सुरक्षा # समस्याओं जैसे सुरक्षा उपायों के दुरुपयोग के माध्यम से भंग किया जा सकता है।[2] सैन फ्रांसिस्को-ओकलैंड बे ब्रिज गैल्वनित (अर्थात | जिंक-पटटित) के निर्माण के पर्यंत विफलता के एक स्थितियों में प्रीस्ट्रैस्सड ठोस होने से पहले 5 साल के लिए छड़ें गीली छोड़ दी गईं। जल के साथ जस्ता की प्रतिक्रिया ने इस्पात में हाइड्रोजन का परिचय दिया।[27][28][29]

निर्माण के पर्यंत उत्सर्जन का एक सामान्य मामला खराब चाप वेल्डिंग अभ्यास है, जिसमें हाइड्रोजन को नमी से मुक्त किया जाता है, जैसे कि वेल्डिंग इलेक्ट्रोड की विलेपन में या नम वेल्डिंग छड़ से।[21][30] आर्क वेल्डिंग के उच्च तापमान प्लाज्मा (भौतिकी) में परमाणु हाइड्रोजन के गठन से बचने के लिए, वेल्डिंग छड़ों को उपयोग से पहले उचित तापमान और अवधि में एक ओवन में पूर्णतया सुखाया जाना चाहिए। हाई-स्ट्रेंथ लो-अलॉय इस्पात|हाई-स्ट्रेंथ इस्पात की वेल्डिंग के लिए विशेष लो-हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का उपयोग करके हाइड्रोजन के निर्माण को कम करने का एक और तरीका है।

चाप वेल्डिंग के अतिरिक्त, सबसे सामान्य समस्याएं रासायनिक या विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं से होती हैं, जो हाइड्रोजन आयनों या जल की कमी से सतह पर हाइड्रोजन परमाणु उत्पन्न करती हैं, जो धातु में तीव्री से घुल जाती हैं। इन रासायनिक प्रतिक्रियाओं में से एक में हाइड्रोजन सल्फाइड सम्मिलित है (H
2S) सल्फाइड प्रतिबल खंडक (एसएससी) में, तेल और गैस उद्योगों के लिए एक महत्वपूर्ण समस्या।[31] एक निर्माण प्रक्रिया या उपचार के बाद जो हाइड्रोजन के प्रवेश का कारण बन सकता है, घटक को हाइड्रोजन को हटाने या स्थिर करने के लिए बेक किया जाना चाहिए।[28]


रोकथाम

हाइड्रोजन उत्सर्जन को कई पद्धतियों से रोका जा सकता है, जिनमें से सभी धातु और हाइड्रोजन के मध्य संपर्क को कम करने पर केंद्रित हैं, विशेष रूप से निर्माण और जल के विद्युत् अपघटन के पर्यंत। अम्लोपचार (धातु) जैसी भंगुर प्रक्रियाओं से बचना चाहिए, साथ ही गंधक और फास्फेट जैसे तत्वों के संपर्क में वृद्धि करनी चाहिए। उचितविद्युत लेपन समाधान और प्रक्रियाओं का उपयोग भी हाइड्रोजन उत्सर्जन को रोकने में सहायता कर सकता है।

यदि धातु ने अभी तक तरेड़ करना प्रारंभ नहीं किया है, तो हाइड्रोजन स्रोत को हटाकर और धातु के भीतर हाइड्रोजन को ऊष्मा उपचार के माध्यम से फैलाने के लिए हाइड्रोजन उत्सर्जक को उत्क्रमित किया जा सकता है। कम हाइड्रोजन अनीलीकरण या भर्जन के रूप में जानी जाने वाली यह डी-भंगुरता प्रक्रिया, विद्युत लेपन जैसे तरीकों की कमजोरियों को दूर करने के लिए उपयोग की जाती है, जो धातु को हाइड्रोजन प्रस्तुत करती है, परन्तु यह सदैव पूर्णतया प्रभावी नहीं होती है क्योंकि पर्याप्त समय और तापमान तक पहुंचना चाहिए।[32] ASTM F1624 जैसे परीक्षण का उपयोग न्यूनतम भर्जन समय की तीव्री से पहचान करने के लिए किया जा सकता है (प्रयोगों के प्रतिरूपो का उपयोग करके परीक्षण करके, इस मूल्य को इंगित करने के लिए अपेक्षाकृत कम संख्या में प्रतिरूपो का उपयोग किया जा सकता है)। फिर उसी परीक्षण का उपयोग गुणवत्ता नियंत्रण जांच के रूप में किया जा सकता है ताकि मूल्यांकन किया जा सके कि प्रति प्रचय के आधार पर भर्जन पर्याप्त थी या नहीं।

वेल्डिंग के स्थितियों में, प्रायः पूर्वतापन और पश्चतापन धातु को अनुप्रयुक्त किया जाता है ताकि हाइड्रोजन को किसी भी हानि से पहले फैलाने की अनुमति मिल सके। यह विशेष रूप से क्रोमियम/मोलिब्डेनम/वैनेडियम मिश्र धातुओं जैसे उच्च-शक्ति वाले इस्पात और कम मिश्र धातु वाले इस्पात के साथ किया जाता है। हाइड्रोजन परमाणुओं को हाइड्रोजन अणुओं में फिर से संयोजित करने के लिए आवश्यक समय के कारण, वेल्डिंग प्रवर्तन पूर्ण होने के 24 घंटे बाद वेल्डिंग के कारण हाइड्रोजन खंडक हो सकती है।

सामग्री चयन के माध्यम से इस समस्या को रोकने का एक अन्य प्रकार है। यह इस प्रक्रिया के लिए एक अंतर्निहित प्रतिरोध का निर्माण करेगा और पश्च संसाधित्र या विफलता के लिए निरंतर अनुवीक्षण की आवश्यकता को कम करेगा। कुछ धातु या मिश्र धातु इस निर्गमन के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, इसलिए वांछित गुणों को बनाए रखते हुए कम से कम प्रभावित होने वाली सामग्री का चयन करना भी एक इष्टतम समाधान प्रदान करेगा। हाइड्रोजन के साथ कुछ धातुओं की अनुकूलता को सूचीबद्ध करने के लिए काफी शोध किया गया है।

[23] ASTM F1624 जैसे परीक्षणों का उपयोग सामग्रियों के चयन के पर्यंत मिश्र धातुओं और विलेपन के क्रम को करने के लिए भी किया जा सकता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके (उदाहरण के लिए) कि खंडक की प्रभावसीमा हाइड्रोजन-सहायता वाले प्रतिबल संक्षारण खंडक के लिए प्रभावसीमा से नीचे है। गुणवत्ता नियंत्रण के पर्यंत इसी तरह के परीक्षणों का उपयोग तीव्री से और तुलनीय तरीके से उत्पादित होने वाली सामग्री को अधिक प्रभावी ढंग से योग्य बनाने के लिए भी किया जा सकता है।

परीक्षण

हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए अधिकांश विश्लेषणात्मक तरीकों में (1) उत्पादन से आंतरिक हाइड्रोजन और/या (2) हाइड्रोजन के बाह्य स्रोतों जैसे कैथोडिक संरक्षण के प्रभावों का मूल्यांकन करना सम्मिलित है। इस्पात के लिए, लैब में प्रतिरूपो का परीक्षण करना महत्वपूर्ण है जो अंतिम भागों की तुलना में कम से कम कठोर (या कठिन) होंगे। आदर्श रूप से, प्रतिरूपो अंतिम सामग्री या निकटतम संभावित प्रतिनिधि से बने होने चाहिए, क्योंकि निर्माण हाइड्रोजन-सहायता वाले खंडक के प्रतिरोध पर गहरा प्रभाव डाल सकता है।

हाइड्रोजन उत्सर्जन के परीक्षण के लिए कई एएसटीएम मानक हैं:

  • ASTM B577 ताम्र में ताम्रमय ऑक्साइड (हाइड्रोजन भंगुरण प्रवणता) का पता लगाने के लिए मानक परीक्षण विधि है। परीक्षण ताम्र मिश्र धातुओं के हाइड्रोजन उत्सर्जक पर केंद्रित है, जिसमें धातुचित्रण मूल्यांकन (विधि A) सम्मिलित है, धातु विज्ञान (विधि B) के बाद हाइड्रोजन आवेशित कक्ष में परीक्षण, और विधि सी बी के समान है परन्तु इसमें मोड़ परीक्षण सम्मिलित है।
  • ASTM B839 धात्विक विलेपन, बाह्‍यतः सूत्रित नियमावली, कीलक, और बेंत-प्रवृत्त अंतर्घट्ट विधि में अवशिष्ट भंगुरता के लिए मानक जाँच विधि है।
  • ASTM F519 चढ़ाना/विलेपन प्रक्रियाओं और सेवा वातावरण के यांत्रिक हाइड्रोजन उत्सर्जन मूल्यांकन के लिए मानक परीक्षण विधि है। 7 अलग-अलग प्रतिरूपो डिजाइन हैं और दो सबसे सामान्य परीक्षण हैं (1) त्वरित जाँच, राइजिंग स्टेप भारण जाँचिंग (RSL) विधि प्रति ASTM F1624 और (2) निरंतर भारण परीक्षण, जिसमें 200 घंटे लगते हैं। निरंतर भार परीक्षण अभी भी कई विरासत मानकों में सम्मिलित है, परन्तु गति, दोहराव और परीक्षण की मात्रात्मक प्रकृति के कारण आरएसएल पद्धति को तीव्री से अपनाया जा रहा है। आरएसएल विधि आंतरिक और बाह्य दोनों स्रोतों से हाइड्रोजन के प्रभाव की सटीक रैंकिंग प्रदान करती है।
  • ASTM F1459 हाइड्रोजन गैस भंगुरण (HGE) जाँच के लिए धातु सामग्री की संवेदनशीलता के निर्धारण के लिए मानक परीक्षण विधि है।[33] परीक्षण एक अंतर दाब के साथ भारण किए गए डायाफ्राम का उपयोग करता है।
  • ASTM G142 उच्च दाब, उच्च तापमान, या दोनों पर हाइड्रोजन युक्त वातावरण में भंगुरता के लिए धातुओं की संवेदनशीलता के निर्धारण के लिए मानक परीक्षण विधि है।[34] परीक्षण हाइड्रोजन या हीलियम के साथ दाब वाले एक बाड़े में परीक्षण किए गए बेलनाकार तन्य नमूने का उपयोग करता है।
  • ASTM F1624 इंक्रीमेंटल स्टेप भारणिंग तकनीक द्वारा इस्पात में हाइड्रोजन भंगुरण प्रभावसीमा के मापन के लिए मानक परीक्षण विधि है। परीक्षण आंतरिक हाइड्रोजन उत्सर्जन (आईएचई) और पर्यावरण से चढ़ाना और विलेपन्स के कारण हाइड्रोजन-प्रेरित खंडक की शुरुआत के लिए हाइड्रोजन भंगुरण प्रभावसीमा प्रतिबल के लिए मात्रात्मक परीक्षण के लिए इंक्रीमेंटल स्टेप भारणिंग (आईएसएल) या राइजिंग स्टेप भारण जाँचिंग (आरएसएल) विधि का उपयोग करता है। हाइड्रोजन भंगुरण (ईएचई)।[35][36] F1624 आंतरिक स्रोतों और बाह्य स्रोतों (जो एक विद्युत रासायनिक सेल में एक चयनित वोल्टेज को अनुप्रयुक्त करके पूर्ण किया जाता है) दोनों से हाइड्रोजन के प्रभावों का एक तीव्ऱ, मात्रात्मक माप प्रदान करता है। F1624 परीक्षण एक मानक फास्ट-विभंजन तन्यता ताकत की तुलना एक राइजिंग स्टेप भारण जाँचिंग प्रैक्टिस से विभंजन स्ट्रेंथ की तुलना करके किया जाता है, जहां प्रत्येक चरण पर घंटे के लिए भारण रखा जाता है। कई मामलों में इसे 30 घंटे या उससे कम समय में किया जा सकता है।
  • ASTM F1940 चढ़ाया या लेपित फास्टनरों में हाइड्रोजन उत्सर्जन को रोकने के लिए प्रक्रिया नियंत्रण सत्यापन के लिए मानक परीक्षण विधि है।[37] जबकि शीर्षक में अब स्पष्ट रूप से फास्टनर शब्द सम्मिलित है, F1940 मूल रूप से इन उद्देश्यों के लिए अभिप्रेत नहीं था। F1940 F1624 विधि पर आधारित है और F519 के समान है परन्तु विभिन्न रूट त्रिज्या और प्रतिबल एकाग्रता कारकों के साथ। जब नमूने शुद्ध अस्थिभंग शक्ति के 75% की प्रभावसीमा खंडक प्रदर्शित करते हैं, तो चढ़ाना स्नान को 'गैर-शर्मनाक' माना जाता है।

हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए कई अन्य संबंधित मानक हैं:

  • NACE TM0284-2003 (NACE International) हाइड्रोजन-प्रेरित खंडक का प्रतिरोध
  • ISO 11114-4:2005 (मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन) हाइड्रोजन उत्सर्जन के लिए प्रतिरोधी धातु सामग्री के चयन के लिए परीक्षण विधियाँ।
  • चढ़ाना / विलेपन प्रक्रियाओं और सेवा वातावरण के यांत्रिक हाइड्रोजन उत्सर्जन मूल्यांकन के लिए मानक परीक्षण विधि[38]


हाइड्रोजन उत्सर्जन से उल्लेखनीय विफलताएँ

  • 2013 में, उद्घाटन से छह महीने पहले, सैन फ्रांसिस्को-ओकलैंड बे ब्रिज का पूर्वी स्पैन प्रतिस्थापन # परीक्षण के पर्यंत बोल्ट की विफलता विफल रही। केवल दो सप्ताह की सेवा के बाद, स्पैन में कतरनी बोल्ट में भयावह विफलताएँ हुईं, जिसमें विफलता के लिए उत्सर्जन को जिम्मेदार ठहराया गया था (ऊपर विवरण देखें)।[29][27]
  • लंदन शहर में, 122 लीडेनहॉल स्ट्रीट, जिसे सामान्यतः 'चीज़ग्रेटर' के रूप में जाना जाता है, इस्पात बोल्ट में हाइड्रोजन उत्सर्जन से पीड़ित है, 2014 और 2015 में तीन बोल्ट विफल रहे। 3,000 बोल्ट में से अधिकांश को £ 6m की लागत से बदल दिया गया।[39][40]


यह भी देखें

हाइड्रोजन की क्षति

संदर्भ

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बाह्य संबंध

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