I ricercatori della Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University (SPbPU) e dell'Institute of Problems of Mechanical Engineering dell'Accademia Russa delle Scienze hanno studiato la distribuzione dell'idrogeno nei metalli nel processo di test standard per il cracking dell'idrogeno. Hanno scoperto che esiste un effetto superficiale che non consente all'idrogeno di entrare nel metallo. Ciò può causare errori nel controllo di qualità industriale del materiale, e agli errori fondamentali in termini di ricerca scientifica sull'infragilimento da idrogeno. La scoperta è stata pubblicata in International Journal of Continuum Mechanics and Thermodynamics .

L'idrogeno influenza notevolmente le proprietà di vari materiali, il che è importante per quasi tutte le tecnologie industriali. Può entrare nel metallo fuso e rimanervi dopo la solidificazione. Durante l'utilizzo di parti metalliche, la saturazione di idrogeno si verifica a causa della corrosione, attrito o deformazione plastica. L'acqua è la fonte più comune di idrogeno. Le proprietà dei metalli sono drasticamente compromesse in presenza di eventuali additivi. diventano fragili, crepa, perdere la durata. Basta un solo atomo di idrogeno per centinaia di migliaia di atomi di metallo, mentre altre impurità possono causare danni in concentrazioni molto più elevate. Una piccola concentrazione di idrogeno è difficile da fissare, che crea problemi con la misurazione diretta del suo contenuto nei metalli, in particolare la sua distribuzione all'interno di strati metallici spessi micron. Di solito vengono utilizzate misurazioni indirette, in particolare, il tempo di saturazione con idrogeno è normalizzato.

I materiali da costruzione vengono testati prima dell'uso in condizioni di saturazione di idrogeno. I più comuni sono la saturazione elettrochimica di campioni di metallo in una soluzione elettrolitica e la saturazione in una soluzione salina neutra durante il passaggio di idrogeno solforato. Di solito si ritiene che questi metodi forniscano una saturazione universale dei campioni simile alle condizioni naturali.

Gli scienziati hanno capito se questo è vero. Gli studi sono stati condotti su un analizzatore industriale spettrometrico di idrogeno ad alta sensibilità. È stato possibile misurare la distribuzione delle concentrazioni di idrogeno in campioni di acciaio di forma standard in acciaio inossidabile, tubo, ponte e acciaio resistente agli agenti atmosferici. L'effetto superficiale è stato rilevato:si basa sul fatto che nel sottile strato di metallo sulla superficie del campione si forma una concentrazione anormalmente elevata di idrogeno, che è centinaia di volte superiore alla concentrazione interna di idrogeno. Questo strato superficiale di metallo, con uno spessore di circa 50 micron, crea una sorta di "scudo" che impedisce l'ingresso di idrogeno nel metallo. È stato inoltre sviluppato un modello teorico in termini di descrizione matematica di questo fenomeno.

"Questo è un nuovo sguardo ai test industriali della resistenza all'idrogeno dei metalli, applicato in molti metodi standardizzati di controllo della qualità. Si scopre che non è equivalente all'effettiva saturazione di idrogeno che si verifica durante lo sfruttamento delle parti metalliche. Ciò causa errori nella valutazione delle proprietà dei metalli. È importante capire che le moderne leghe ad alta resistenza sono molto sensibili all'influenza dell'idrogeno, quindi sono necessari ulteriori test e lo sviluppo di nuovi metodi di test industriale, "dice Vladimir Polyansky, professore di SPbPU. "Intendiamo studiare quanto l'effetto superficie scoperto si manifesti in costruzioni reali soggette a carichi termomeccanici, e qual è la relazione tra la saturazione dell'idrogeno modello e la fragilità dei metalli che si verifica durante il reale sfruttamento industriale."