氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)夠(gou)導致合金(jin)(jin)材料發(fa)生(sheng)(sheng)多種樣(yang)式損壞(huai),如氫(qing)(qing)(qing)致滯后斷(duan)(duan)(duan)裂、氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)及(ji)高(gao)溫氫(qing)(qing)(qing)腐蝕等,其中氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(Hydrogen Embrittlement,HE)指在應力和氫(qing)(qing)(qing)這兩種因(yin)素(su)的共同作用(yong)下(xia)(xia)引(yin)起金(jin)(jin)屬(shu)塑性降低、產生(sheng)(sheng)損傷(shang)或斷(duan)(duan)(duan)裂的現(xian)象,氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)又(you)被稱(cheng)為氫(qing)(qing)(qing)損傷(shang)或氫(qing)(qing)(qing)致開(kai)裂,不僅能(neng)(neng)夠(gou)降低金(jin)(jin)屬(shu)材料的斷(duan)(duan)(duan)面(mian)收縮率,同時也會使金(jin)(jin)屬(shu)材料的沖(chong)擊韌(ren)性值和疲勞壽命得到顯著降低。氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)在小于金(jin)(jin)屬(shu)斷(duan)(duan)(duan)裂強度的拉伸作用(yong)條(tiao)件下(xia)(xia),經過一段時間后能(neng)(neng)夠(gou)導致金(jin)(jin)屬(shu)產生(sheng)(sheng)忽(hu)然脆(cui)斷(duan)(duan)(duan),這種脆(cui)斷(duan)(duan)(duan)是(shi)在沒(mei)有(you)預(yu)兆的情況(kuang)下(xia)(xia)發(fa)生(sheng)(sheng)的,因(yin)而氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)的破(po)壞(huai)性和危險性是(shi)極大的,并且材料發(fa)生(sheng)(sheng)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)能(neng)(neng)夠(gou)引(yin)起較低應力下(xia)(xia)的開(kai)裂、斷(duan)(duan)(duan)裂及(ji)爆炸等事(shi)故(gu),危害人身(shen)安全(quan)并且容易(yi)帶(dai)來財產的嚴重(zhong)損耗。
雙相(xiang)不銹鋼由于其較優的抗腐蝕能力及力學性能,在油氣運輸業、煉油化工業及石油天然氣開采等領域得到越來越多的使用,在這些使用環境中,雙相不銹鋼面臨最主要的腐蝕問題為氫脆。氫主要留存于鋼的晶格間隙中,同時也會以原子的形態留在鋼的組織缺陷處,鋼的組織缺陷主要包括位錯、晶界、空位、微孔洞及第二相微粒等。通常情況下,合金晶格缺陷周邊區域都會具有應變場和應力,有助于將氫吸引在晶格缺陷周邊進而能夠捕獲氫;另外,在擴散機制作用下,金屬或合金的晶格間隙點及內部氫陷阱點的氫原子會達到一個平衡。
氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)的發(fa)生與氫(qing)(qing)(qing)有著十分(fen)密切的聯系,其中氫(qing)(qing)(qing)的來源主要有兩個方面(mian),即內氫(qing)(qing)(qing)和外氫(qing)(qing)(qing)。
1. 內氫
內(nei)(nei)氫(qing)是(shi)指(zhi)在(zai)冶(ye)煉(lian)(lian)、酸(suan)洗(xi)、焊接(jie)等過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)導致(zhi)鋼內(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)存(cun)在(zai)氫(qing),即鋼在(zai)使用和實驗之前(qian)就已經存(cun)在(zai)氫(qing),例如,在(zai)冶(ye)煉(lian)(lian)鋼的(de)進(jin)程(cheng)中(zhong)(zhong),爐(lu)內(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)水發生(sheng)分(fen)解(jie)進(jin)而導致(zhi)氫(qing)的(de)生(sheng)成(cheng);鋼在(zai)電鍍(du)前(qian)和熱處理后全部(bu)(bu)(bu)要經過(guo)酸(suan)洗(xi)這一(yi)(yi)過(guo)程(cheng),在(zai)這過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)鋼跟酸(suan)會進(jin)行電化(hua)學(xue)反應(ying)進(jin)而導致(zhi)氫(qing)在(zai)陰極區生(sheng)成(cheng),這些(xie)氫(qing)中(zhong)(zhong)有的(de)會擴(kuo)散到鋼的(de)內(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu);焊接(jie)是(shi)一(yi)(yi)種局部(bu)(bu)(bu)冶(ye)煉(lian)(lian)過(guo)程(cheng),涉及焊縫金(jin)屬的(de)融化(hua)和凝固,當焊條藥皮(pi)或(huo)者環境(jing)中(zhong)(zhong)含有較多水分(fen)時,在(zai)焊接(jie)的(de)局部(bu)(bu)(bu)高溫下也可(ke)以將(jiang)氫(qing)代入熔(rong)池,容易將(jiang)氫(qing)引入到金(jin)屬內(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)進(jin)而造成(cheng)與白點類似的(de)問(wen)題,于(yu)焊接(jie)熱影響區產(chan)生(sheng)焊接(jie)冷裂紋。
2. 外氫
外氫(qing)(qing)是(shi)(shi)指(zhi)材(cai)料本身含(han)氫(qing)(qing)量較少,但是(shi)(shi)在(zai)致(zhi)氫(qing)(qing)氣(qi)體中(zhong)(zhong)及(ji)在(zai)氫(qing)(qing)氣(qi)中(zhong)(zhong)工(gong)作或者腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)陰(yin)極(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)都有可能(neng)(neng)引入(ru)氫(qing)(qing),這些氫(qing)(qing)都可以在(zai)鋼(gang)的(de)(de)(de)表面(mian)形(xing)成(cheng)原(yuan)子(zi)氫(qing)(qing)進(jin)(jin)入(ru)到(dao)鋼(gang)的(de)(de)(de)內(nei)部,例如:石化(hua)(hua)工(gong)業中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)反(fan)應塔等受力結構鋼(gang)件是(shi)(shi)在(zai)具有氫(qing)(qing)或者硫化(hua)(hua)氫(qing)(qing)環境中(zhong)(zhong)進(jin)(jin)行工(gong)作的(de)(de)(de),由于(yu)工(gong)作環境中(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)氫(qing)(qing)并且氫(qing)(qing)進(jin)(jin)入(ru)到(dao)金(jin)屬內(nei)部進(jin)(jin)而導(dao)致(zhi)應用結構鋼(gang)件氫(qing)(qing)脆的(de)(de)(de)產生(sheng);又如析氫(qing)(qing)腐蝕(shi)(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)生(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)大部分(fen)是(shi)(shi)因為鋼(gang)存(cun)在(zai)于(yu)H+的(de)(de)(de)介質中(zhong)(zhong),其表面(mian)與含(han)氫(qing)(qing)物質發(fa)生(sheng)反(fan)應生(sheng)成(cheng)[H]或者H2,氣(qi)態氫(qing)(qing)或者吸附(fu)在(zai)鋼(gang)表面(mian)或者發(fa)生(sheng)分(fen)解進(jin)(jin)而形(xing)成(cheng)活性氫(qing)(qing)原(yuan)子(zi),能(neng)(neng)夠進(jin)(jin)一步導(dao)致(zhi)鋼(gang)發(fa)生(sheng)脆化(hua)(hua)。

