螺絲氫脆是什麼？高強度螺絲為何會在安裝後斷裂

螺絲氫脆是指氫原子滲入高強度鋼材後，使扣件於受力狀態下發生脆性斷裂的現象。

斷裂通常發生於安裝後數小時至數天，出廠檢驗難以事先發現，是高強度螺絲品質管理的重點項目。

一、螺絲氫脆的成因

氫的來源可分為製程與環境兩類。製程方面，電鍍前的酸洗及電鍍過程皆會產生氫，部分氫原子會被鋼材吸收，因此鍍鋅螺絲是主要的管控對象。環境方面，扣件於使用中發生腐蝕時，亦會產生氫。

扣件鎖緊後，鋼材內的氫會往拉應力集中處擴散，例如螺紋根部與頭桿交接處。當局部氫濃度達到臨界值，即產生裂紋並持續擴展，最終導致斷裂。由於氫的擴散與累積需要時間，斷裂多呈現延遲發生的特徵。

二、高強度螺絲的風險評估

鋼材硬度愈高，對氫的敏感度愈高。過去標準以320 HV作為氫脆風險的起點，近年研究則以360 HV作為須採取額外防範措施的門檻。對照ISO 898-1的硬度範圍，各強度等級高強度螺絲的風險如下。

鑽尾螺絲經滲碳處理後表層硬度高，若採用電鍍處理，同樣須納入氫脆管控範圍。

三、預防對策

降低氫脆風險，應從製程源頭著手。除鏽時優先以噴砂等機械方式處理，必須酸洗時應縮短浸泡時間。表面處理方面，可選用達克羅等不經電解的鋅片塗層，從源頭避免製程產生的氫。

若採用鍍鋅螺絲，建議選擇鹼性鍍鋅，其鍍層有利於氫在烘烤時排出，並須於電鍍後執行除氫烘烤。ISO 4042規定以190至220°C烘烤，最長可達24小時，並應於電鍍後4小時內進行。烘烤時間不足將顯著降低除氫效果。

四、檢測方式

螺絲氫脆通常僅發生於同批產品中的少數樣品，須於製程中抽樣驗證。常用方法為ISO 15330預負載測試，將扣件鎖緊至接近降伏點，維持至少48小時，期間定時重新鎖緊並檢查有無斷裂或裂紋，樣品全數通過後方可放行。

PATTA深耕扣件產業逾40年，並取得AS9100D航太品質管理系統認證，從需求確認、品質檢驗與測試，到量產與全球交付，皆以一致的品質標準管理。若您對高強度螺絲的氫脆風險有任何疑問，歡迎透過PATTA官方諮詢頁面與我們聯繫。

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常見問題（FAQ）

Q1：什麼是螺絲氫脆？
A：螺絲氫脆是氫原子滲入高強度鋼材後，使扣件於受力下發生脆性斷裂的現象，通常於安裝後數小時至數天發生。

Q2：8.8級高強度螺絲是否有氫脆風險？
A：風險低。8.8級硬度範圍為250至320 HV，低於一般須採取額外防範措施的門檻；10.9級以上，特別是12.9級，須嚴格管控。

Q3：鍍鋅螺絲如何預防氫脆？
A：電鍍前應盡量縮短酸洗時間，電鍍後依ISO 4042於4小時內執行除氫烘烤。高強度螺絲亦可改用達克羅等不經電解的表面處理。