“氢脆”有多可怕?一艘刚完工的油轮,静止状态下瞬间折成两段!

熊样娱记 2023-12-24 12:50:04

文 |羊羊史记

编辑 |羊羊史记

前言

远在80年前的一天夜里,位于美国的天鹅岛造船厂突然传来震耳欲聋的巨响,瞬间打破了宁静的夜晚。

工人们立刻从睡梦中被惊醒,慌忙冲出宿舍,只见刚完工不到半个月的油轮竟然诡异断裂成两截!

这艘船本应在次日进行最后的试水,没想到却遭遇如此离奇的灾难。究竟是什么神秘力量将坚固的油轮一分为二?

是超自然现象还是外星科技作祟?当时技术水平的限制使得专家们束手无策。而今,让我们用现代科学的角度,重新揭开这个困扰了人们多年的谜团。

一、油轮突然断裂,“罪魁祸首”是谁?

专家学者们对着焊接工人大发雷霆,大骂他们在焊接过程中出现了严重的失误。

焊接工人却对这样的指责感到委屈,逐一解释每个步骤都是严格按照生产规章手册实施的,决不可能出现纰漏。

尽管焊接工人行事严谨,专家学者们不甘心轻易认输。试图从外部原因入手,他们怀疑海水温度可能引发了油轮的断裂。

甚至有人推测遇到了外星不明飞行物,但这些猜测显然是站不住脚的。

原来是焊接过程中渗入了“氢元素”,这是人们在当时对该元素在金属材料中的作用了解甚少所导致的意外。

电焊技术的应用让人们不禁怀疑自己对氢元素确实了解不够。氢在焊接过程中渗入到船体中,逐渐导致油轮的断裂。

正因为发现了这个元凶,有关施工技术和质量管控系统方面的改进将成为未来的研究重点。

相关机构宣布将加强监管,并正式禁止使用可能产生氢渗透的焊接方法。

二、什么是氢脆?

氢脆,是一种对金属材料性能造成严重影响的现象,得名于其中起作用的元素“氢”。

虽然氢是宇宙中最丰富的元素之一,它的微小尺寸和普遍性意味着它可以轻易地渗透到金属晶格结构中,导致金属材料变得脆弱。

金属在制造和加工过程中势必会经历高温和高压的环境,这途中会产生湿气,从而“氢”就在此时一并产生,并且溶解在液态金属中。

随着更多的氢元素进入金属结构内部,氢原子会结合成氢分子,使其内部产生巨大的压力,此时便会导致金属材料发生断裂。

这就是大家所见的“氢脆”现象。

它不仅限于传统焊接工艺,它在过去几十年中对许多其他工业领域造成了重大影响。

在制造和建筑业中,钢和铝合金等金属材料应用广泛,正是由于这些金属易受氢脆现象影响,经常导致器件损坏和危险意外的发生。

可能让人感到吃惊的是,即使在严谨的焊接工艺和高强度金属使用下,氢脆现象仍然存在。

早在1874年,科学家约翰逊就观察到了铁丝在酸性溶液中浸泡后变脆和断裂的现象。尽管焊接技术和金属强度的不断提高,可它仍然在工程领域和航空航天行业等安全关键领域造成了许多严重事故。

为了解决氢脆问题,科学家和工程师们一直在努力寻找解决方案。最常见的一种就是“偷梁换柱”,用别的材料与“氢”混合,这种材料能在金属结构中吸收并储存氢,从而减轻氢脆的影响。

氢脆是一种侵蚀金属材料性能的现象。几十年来,无论是自然界还是工业领域中,氢脆现象一直是一个不容忽视的问题。

科学家和工程师们通过不断改进焊接技术、使用抗氢脆性能良好的材料和加强预处理等措施,为金属材料的安全可靠应用提供了重要的支持和指导。

三、我国在应对金属氢脆现象方面积极探索创新方法

在应对金属氢脆问题上,我国以经验总结为基础,积极探索创新的方法,努力降低氢脆的发生率。

为了进一步降低事故的风险,科学家们在传统的“去氢”工艺之外,引入了新的捕捉氢原子的技术手段。

利用先进的材料科学和纳米技术,他们成功地设计出能够在金属表面吸附和捕捉氢原子的纳米涂层。

这种涂层能够稳定地将氢原子固定在表面,减少其与金属内部相互作用,从而有效防止氢脆现象的发生。

为了提高金属板材的抗氢脆能力,我国钢铁工业开始注入特殊的抑制氢脆元素。

通过添加微量的特殊合金元素,如稀土元素等,在金属精炼和合金制备过程中控制晶界粗化和晶粒细化,交错排列的晶体结构能够限制氢原子的扩散,降低氢脆的风险。

在产品设计和制造过程中,我国工程师们也积极考虑到氢脆因素。他们利用独特的结构设计和材料组合,改善零部件的性能,增强其抵御氢脆的能力。

应用纤维增强复合材料就是替代传统金属材料的一种有效解决方案,因为纤维增强复合材料的低扩散性能可以有效削弱氢在材料内部的迁移能力。

在工业生产领域,全面加强气体安全管理也是中国应对氢脆现象的关键一环。我国以严格监测和控制环境中的氢气浓度为手段,确保工业场所氢气浓度始终处于可控范围内,从根本上防止事故的发生。

通过引入先进高效的空气处理系统,可实时监测和调节工作环境中的气体浓度,进一步提高生产过程的安全性和稳定性。

我国在应对金属氢脆现象方面积极探索,并取得了一系列实质性的突破。通过创新的材料设计、新型去氢工艺和先进的涂料技术等多个方面的持续努力,不断完善和提升金属材料的抗氢脆能力。

相信未来随着科学技术的不断进步,我国将在金属氢脆问题上持续取得突破,为工业安全稳定发展作出更大的贡献。

笔者认为

即便是最基本的元素,也可能拥有令人意想不到的多重面貌。或许它们可能是无害的,静静地在我们的生活中扮演着微不足道的角色;但它们也可能成为能量的源泉,释放出不为人知的巨大力量。

正是这种复杂的性质,要求我们在不断的尝试中寻求平衡点,寻找那个既能充分利用资源,又能确保安全的完美解决方案。

如何预测和防范那些可能因不当操作而引发的灾难性事件?尽管我们已经取得了许多成就,但在未知的领域里,仍存在诸多挑战等待着我们去克服。

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熊样娱记

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