Pengantar Penggetasan Hidrogen

Penggetasan hidrogen adalah hasil dari penyerapan hidrogen oleh logam yang rentan, yang mengakibatkan hilangnya keuletan dan pengurangan kemampuan menahan beban. Tegangan di bawah tegangan luluh material yang digetarkan dapat mengakibatkan retak dan kegagalan getas yang dahsyat. Penggetasan hidrogen juga disebut sebagai retakan yang diinduksi hidrogen atau serangan hidrogen.

Pada suhu kamar, atom hidrogen dapat diserap ke dalam kisi logam dan berdifusi melalui butiran. Hidrogen yang diserap dapat hadir baik sebagai atom atau bentuk molekul gabungan. Terlepas dari bentuknya, atom atau molekul bergabung membentuk gelembung kecil pada batas butir logam. Gelembung ini bertindak sebagai konsentrator tekanan, membangun tekanan di antara butiran logam. Tekanan dapat meningkat ke tingkat di mana logam telah mengurangi keuletan, menyebabkan pembentukan retakan kecil di dalam material. Retaknya intergranular. Artinya, retak tumbuh di sepanjang batas butir logam. (Untuk informasi lebih lanjut tentang subjek ini, lihat Hidrogen Blistering dan Hydrogen Embrittlement:Penyebab dan Tindakan Pencegahan .)

Contoh kegagalan karena penggetasan hidrogen ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Gambar kiri menunjukkan pandangan makroskopik dari baut baja berlapis krom yang retak. Gambar kanan menunjukkan gambar mikroskop elektron pemindaian permukaan fraktur. Penampilan segi permukaan fraktur menunjukkan fraktur intergranular. Baut menjadi rapuh selama proses pelapisan krom.

Baut retak dan gambar mikroskop elektron pemindaian permukaan patahan.

Ada tiga faktor yang diperlukan untuk kegagalan karena penggetasan hidrogen:

1. Material yang rentan
2. Paparan ke lingkungan yang mengandung hidrogen
3. Adanya tegangan tarik akibat tegangan sisa dan/atau tegangan yang diterapkan

Baja karbon kekuatan tinggi dan baja paduan rendah adalah paduan yang paling rentan terhadap penggetasan hidrogen. Baja dengan kekuatan tarik ultimit kurang dari 1000 MPa atau kekerasan kurang dari 30 HRC umumnya tidak dianggap rentan terhadap penggetasan hidrogen. (Contoh lain dapat ditemukan di artikel Masalah Penggetasan Hidrogen dengan Seng:Panduan Baru Dibahas.)

Hidrogen masuk dan berdifusi melalui permukaan logam pada suhu sekitar atau suhu tinggi. Hal ini dapat terjadi selama berbagai operasi manufaktur dan perakitan atau penggunaan operasional—di mana pun logam bersentuhan dengan atom atau molekul hidrogen.

Proses yang dapat menyebabkan penggetasan hidrogen termasuk fosfat, pengawetan asam, pelapisan listrik dan pengelasan busur. Selama proses ini, ada kemungkinan penyerapan hidrogen oleh material. Misalnya, selama pengelasan busur, hidrogen dilepaskan dari uap air (misalnya pada pelapisan elektroda las; untuk meminimalkan hal ini, elektroda hidrogen rendah khusus digunakan untuk mengelas baja berkekuatan tinggi).

Selama penggunaan, hidrogen dapat dimasukkan ke dalam logam sebagai akibat dari korosi, reaksi kimia logam dengan asam, atau dengan bahan kimia lainnya—terutama hidrogen sulfida dalam perengkahan tegangan sulfida.

Adapun tegangan yang menyebabkan patah, bahkan tegangan sisa dalam suatu komponen dapat mencukupi.

Langkah-langkah yang dapat diambil untuk menghindari penggetasan hidrogen termasuk mengurangi paparan hidrogen, serta memanggang setelah pelapisan dan pemrosesan lainnya yang mengarah pada penyerapan hidrogen. Pemanggangan memungkinkan hidrogen berdifusi keluar dari logam. Jika memanggang bukanlah pilihan, maka penggunaan baja berkekuatan lebih rendah dan mengurangi tegangan sisa dan tegangan yang diterapkan adalah cara yang mungkin untuk menghindari patah karena penggetasan hidrogen. Ini mungkin pilihan terbaik untuk keadaan yang mengakibatkan penyerapan hidrogen saat komponen sedang digunakan.

***
Artikel dan gambar sebelumnya muncul di https://www.imetllc.com/hydrogen-embrittlement-steel/ . Dicetak ulang dengan izin. Hak Cipta Industrial Metallurgists, LLC .