氫脆的研究由來已久，各國學者對其在各種環境下的產生原理及過程有著廣泛而深入的探索。J.Woodtli等學者研究了氫脆現象和應力腐蝕開裂現象的特征及破壞作用；M.V.Biezma等學者探討了氫在微生物腐蝕環境下對于應力腐蝕開裂過程的影響，結果表明在此環境下，氫脆和應力腐蝕使材料力學性能的下降，并且兩者之間有協同作用；R.A.Oriani等學者在氫的作用導致材料性能降低方面進行了研究，實驗重點考察了吸收和解吸作用對氫滲透電流的影響，建立了一種新型的氫滲透數據處理模型。


  隨著氫(qing)脆理論的完(wan)善，很多學者將(jiang)理論與實際(ji)結合起(qi)來，在工程(cheng)應(ying)用中探討氫(qing)脆現象的發生(sheng)機理。在石(shi)油化(hua)工行業中，氫(qing)致開裂事故在設(she)備(bei)及(ji)管道中時有(you)發生(sheng)，氫(qing)致開裂屬于低應(ying)力(li)脆性破壞的一種，斷裂前很少出(chu)現宏觀上(shang)的塑性變(bian)形(xing)，發生(sheng)時往(wang)往(wang)沒有(you)征兆，而生(sheng)產過程(cheng)中的物料(liao)多具(ju)有(you)腐(fu)(fu)蝕(shi)性質，因此學者們(men)將(jiang)主要(yao)研究方(fang)向放在了(le)設(she)備(bei)管線(xian)內部介質對鋼材的氫(qing)脆機理上(shang)。例如，盧志明(ming)等學者研究了(le)含有(you)硫化(hua)氫(qing)的介質對于16MnR鋼的應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷裂敏感性。


  在(zai)大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)腐(fu)蝕方面，學者們主要(yao)研(yan)究(jiu)了(le)(le)大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)腐(fu)蝕中陰(yin)極過程的(de)(de)(de)(de)氧還原(yuan)對(dui)于(yu)鋼(gang)材的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕，卻忽略了(le)(le)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)還原(yuan)，所以關于(yu)大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)環境中的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)現象的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)并不多見。室(shi)內實驗證實，用蒸餾水濕潤過的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)材試樣表(biao)(biao)面可(ke)以檢測出明(ming)(ming)顯的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)滲透電流，這(zhe)說(shuo)明(ming)(ming)氫(qing)(qing)滲透現象是普遍(bian)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)；張大(da)(da)(da)(da)磊等人(ren)研(yan)究(jiu)了(le)(le)濕度(du)對(dui)熱(re)鍍鋅鋼(gang)材在(zai)海洋大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)環境中氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)敏(min)感(gan)性的(de)(de)(de)(de)影響，結(jie)果表(biao)(biao)明(ming)(ming)相對(dui)濕度(du)在(zai)70%以上時，氫(qing)(qing)滲透電流隨著濕度(du)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)而增大(da)(da)(da)(da)，氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)敏(min)感(gan)性提高。由(you)此可(ke)見，海洋大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)環境中鋼(gang)材的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)致敏(min)感(gan)斷裂問(wen)題(ti)不容(rong)忽視。


  由(you)(you)氫和應(ying)(ying)力的(de)(de)共同(tong)作(zuo)用(yong)導致(zhi)(zhi)的(de)(de)金屬材料(liao)(liao)產生脆(cui)(cui)性(xing)斷裂(lie)(lie)的(de)(de)現象，稱為氫致(zhi)(zhi)開裂(lie)(lie)，簡稱氫脆(cui)(cui)。近年來，應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)吸氫脆(cui)(cui)變理(li)(li)論(lun)引起了部分科技工作(zuo)者(zhe)的(de)(de)關注。該理(li)(li)論(lun)認為由(you)(you)于(yu)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)陰極反應(ying)(ying)產生氫，氫原子(zi)擴(kuo)散到裂(lie)(lie)縫尖端金屬內部，金屬材料(liao)(liao)在拉應(ying)(ying)力作(zuo)用(yong)下(xia)脆(cui)(cui)斷。在腐(fu)(fu)蝕很強的(de)(de)海洋環境(jing)中，在金屬表面容(rong)(rong)易發(fa)生陰極析氫反應(ying)(ying)，造成氫在鋼鐵表面的(de)(de)吸附及向內部的(de)(de)擴(kuo)散，由(you)(you)于(yu)氫原子(zi)很小，很容(rong)(rong)易在金屬的(de)(de)晶(jing)格(ge)中移(yi)動，使(shi)鋼鐵結構(gou)脆(cui)(cui)變，同(tong)時在交變載荷(he)作(zuo)用(yong)下(xia)，鋼鐵結構(gou)很容(rong)(rong)易發(fa)生由(you)(you)氫脆(cui)(cui)造成的(de)(de)斷裂(lie)(lie)，危害巨大。


  氫(qing)(qing)致開裂是(shi)重要的(de)(de)應(ying)力腐蝕機理(li)之一。氫(qing)(qing)致開裂是(shi)原子氫(qing)(qing)在合金(jin)晶(jing)體結構內的(de)(de)滲(shen)入和擴散所導致的(de)(de)脆(cui)性(xing)斷裂的(de)(de)現象，有時又稱為(wei)氫(qing)(qing)脆(cui)或氫(qing)(qing)損傷(shang)。嚴格來說，氫(qing)(qing)脆(cui)主要涉及(ji)金(jin)屬(shu)韌(ren)性(xing)的(de)(de)降(jiang)低，而氫(qing)(qing)損傷(shang)除涉及(ji)韌(ren)性(xing)降(jiang)低和開裂外(wai)，還(huan)包括金(jin)屬(shu)材料其他物理(li)性(xing)能或化學性(xing)能的(de)(de)下降(jiang)，因此含(han)義(yi)更為(wei)廣泛(fan)。


1. 氫的來源


  氫(qing)(qing)的(de)(de)來源可分為內氫(qing)(qing)和外氫(qing)(qing)兩種。內氫(qing)(qing)是(shi)指(zhi)材料(liao)在(zai)(zai)使用前內部(bu)就已經存在(zai)(zai)的(de)(de)氫(qing)(qing)，主要是(shi)在(zai)(zai)冶煉、熱處理、酸洗、電鍍、焊接等過(guo)程中吸(xi)收的(de)(de)氫(qing)(qing)。外氫(qing)(qing)或環境(jing)氫(qing)(qing)是(shi)指(zhi)材料(liao)在(zai)(zai)使用過(guo)程中與含氫(qing)(qing)介質接觸或進行陰極析氫(qing)(qing)反應吸(xi)收的(de)(de)氫(qing)(qing)。


2. 氫的傳輸


  氫(qing)(qing)的(de)(de)傳輸有兩種(zhong)方(fang)式：一是(shi)擴(kuo)散，金屬(shu)中存(cun)在(zai)氫(qing)(qing)的(de)(de)濃(nong)度(du)(du)梯(ti)度(du)(du)或應力梯(ti)度(du)(du)時(shi)(shi)就會(hui)導致氫(qing)(qing)的(de)(de)擴(kuo)散。當金屬(shu)中存(cun)在(zai)氫(qing)(qing)的(de)(de)濃(nong)度(du)(du)梯(ti)度(du)(du)時(shi)(shi)，氫(qing)(qing)將從濃(nong)度(du)(du)高的(de)(de)地方(fang)向濃(nong)度(du)(du)低的(de)(de)地方(fang)擴(kuo)散。在(zai)穩態條件下，擴(kuo)散遵從菲克定律。在(zai)常溫(wen)下，由于氫(qing)(qing)陷(xian)(xian)阱(jing)(jing)的(de)(de)存(cun)在(zai)，對氫(qing)(qing)在(zai)金屬(shu)中的(de)(de)擴(kuo)散行為影(ying)響(xiang)較大(da)；在(zai)高溫(wen)下，影(ying)響(xiang)較小。二是(shi)位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)遷(qian)(qian)移(yi)，位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)是(shi)一種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)氫(qing)(qing)陷(xian)(xian)阱(jing)(jing)。位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)不僅能(neng)(neng)將氫(qing)(qing)原子捕獲在(zai)其(qi)周圍，形(xing)成科(ke)氏氣團(tuan)(tuan)，而且(qie)由于氫(qing)(qing)在(zai)金屬(shu)中擴(kuo)散快(kuai)，在(zai)位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)運動時(shi)(shi)氫(qing)(qing)氣團(tuan)(tuan)還能(neng)(neng)夠(gou)跟(gen)上位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)一起運動，即位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)能(neng)(neng)夠(gou)遷(qian)(qian)移(yi)氫(qing)(qing)。當運動的(de)(de)位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)遇到(dao)與氫(qing)(qing)結合能(neng)(neng)更大(da)的(de)(de)不可逆陷(xian)(xian)阱(jing)(jing)時(shi)(shi)，氫(qing)(qing)將被“傾(qing)倒”在(zai)這(zhe)些陷(xian)(xian)阱(jing)(jing)處。


3. 氫的存在形式


 在金屬中，氫的存在形式有很多種；①. H-、H、H+,氫可以H-、H、H+的形式固溶在金屬中；②. 氫分子，當金屬中的氫含量超過溶解度時，氫原子往往在金屬的缺陷（孔洞、裂紋、晶間等）聚集形成氫分子；③. 氫化物，氫在V、Ti、Zr等IVB或VB族金屬中的溶解度較大，但超過溶解度后會形成TiH4,Ni也可以形成氫化物；④. 氣團，氫與位錯結合形成氣團，可看作是一種相。