氫(qing)(qing)能(neng)夠(gou)(gou)導致合金材(cai)(cai)(cai)料發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)多種樣式損壞(huai),如氫(qing)(qing)致滯后斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)、氫(qing)(qing)脆及(ji)高溫氫(qing)(qing)腐蝕等,其中氫(qing)(qing)脆(Hydrogen Embrittlement,HE)指在(zai)應力和(he)氫(qing)(qing)這(zhe)(zhe)兩種因素的(de)(de)共同作用下引(yin)起金屬(shu)塑性降(jiang)低、產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)損傷(shang)或(huo)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)的(de)(de)現象,氫(qing)(qing)脆又被稱(cheng)為氫(qing)(qing)損傷(shang)或(huo)氫(qing)(qing)致開(kai)裂(lie)(lie),不僅能(neng)夠(gou)(gou)降(jiang)低金屬(shu)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)斷(duan)(duan)(duan)面收縮率,同時(shi)也(ye)會(hui)使金屬(shu)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)沖(chong)擊韌性值和(he)疲勞壽命(ming)得到顯著降(jiang)低。氫(qing)(qing)脆在(zai)小于(yu)金屬(shu)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)強度的(de)(de)拉伸作用條件下,經過(guo)一(yi)段(duan)時(shi)間后能(neng)夠(gou)(gou)導致金屬(shu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)忽然脆斷(duan)(duan)(duan),這(zhe)(zhe)種脆斷(duan)(duan)(duan)是在(zai)沒(mei)有預(yu)兆的(de)(de)情況下發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de),因而氫(qing)(qing)脆的(de)(de)破壞(huai)性和(he)危(wei)險(xian)性是極大的(de)(de),并(bing)且(qie)材(cai)(cai)(cai)料發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)氫(qing)(qing)脆能(neng)夠(gou)(gou)引(yin)起較低應力下的(de)(de)開(kai)裂(lie)(lie)、斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)及(ji)爆炸等事故(gu),危(wei)害(hai)人身安全并(bing)且(qie)容易帶來財產(chan)(chan)的(de)(de)嚴重損耗。


  雙相不銹鋼(gang)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。


 氫脆的(de)發生與氫有著十分密切的(de)聯系,其中(zhong)氫的(de)來源主要有兩個方面,即內(nei)氫和外氫。


1. 內氫


  內(nei)氫(qing)(qing)(qing)是指在(zai)(zai)冶(ye)煉、酸(suan)洗、焊(han)(han)接(jie)(jie)等過程中導致(zhi)鋼內(nei)部(bu)(bu)(bu)存在(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing),即鋼在(zai)(zai)使用和實驗(yan)之前就已經存在(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing),例如,在(zai)(zai)冶(ye)煉鋼的(de)進(jin)程中,爐內(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)水發(fa)生分解進(jin)而(er)導致(zhi)氫(qing)(qing)(qing)的(de)生成(cheng);鋼在(zai)(zai)電(dian)鍍(du)前和熱處理(li)后全(quan)部(bu)(bu)(bu)要經過酸(suan)洗這(zhe)一過程,在(zai)(zai)這(zhe)過程中鋼跟酸(suan)會進(jin)行電(dian)化學反應進(jin)而(er)導致(zhi)氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)陰極區生成(cheng),這(zhe)些氫(qing)(qing)(qing)中有(you)的(de)會擴散到(dao)鋼的(de)內(nei)部(bu)(bu)(bu);焊(han)(han)接(jie)(jie)是一種局(ju)部(bu)(bu)(bu)冶(ye)煉過程,涉及焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬的(de)融(rong)化和凝固,當焊(han)(han)條(tiao)藥(yao)皮或者環境中含有(you)較多水分時(shi),在(zai)(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)局(ju)部(bu)(bu)(bu)高溫下也可以將氫(qing)(qing)(qing)代入(ru)熔(rong)池,容易將氫(qing)(qing)(qing)引入(ru)到(dao)金(jin)(jin)屬內(nei)部(bu)(bu)(bu)進(jin)而(er)造成(cheng)與白點類似的(de)問(wen)題,于焊(han)(han)接(jie)(jie)熱影(ying)響(xiang)區產(chan)生焊(han)(han)接(jie)(jie)冷裂紋。


2. 外氫


  外氫(qing)(qing)(qing)是(shi)指材(cai)料本(ben)身(shen)含氫(qing)(qing)(qing)量較少,但(dan)是(shi)在致(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)體中(zhong)及在氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)中(zhong)工(gong)作(zuo)(zuo)或(huo)者腐蝕的(de)陰極過(guo)程中(zhong)都有可能引(yin)入(ru)(ru)氫(qing)(qing)(qing),這些氫(qing)(qing)(qing)都可以在鋼(gang)(gang)(gang)的(de)表(biao)面(mian)形(xing)成(cheng)原子氫(qing)(qing)(qing)進(jin)入(ru)(ru)到鋼(gang)(gang)(gang)的(de)內部(bu)(bu),例如:石化(hua)工(gong)業中(zhong)的(de)反(fan)(fan)應塔(ta)等受力結(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)件是(shi)在具有氫(qing)(qing)(qing)或(huo)者硫化(hua)氫(qing)(qing)(qing)環境中(zhong)進(jin)行工(gong)作(zuo)(zuo)的(de),由于工(gong)作(zuo)(zuo)環境中(zhong)存在氫(qing)(qing)(qing)并且(qie)氫(qing)(qing)(qing)進(jin)入(ru)(ru)到金屬內部(bu)(bu)進(jin)而(er)導致(zhi)(zhi)應用結(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)件氫(qing)(qing)(qing)脆的(de)產生(sheng);又如析(xi)氫(qing)(qing)(qing)腐蝕過(guo)程中(zhong)生(sheng)成(cheng)的(de)氫(qing)(qing)(qing)大部(bu)(bu)分是(shi)因為(wei)鋼(gang)(gang)(gang)存在于H+的(de)介質中(zhong),其表(biao)面(mian)與含氫(qing)(qing)(qing)物質發生(sheng)反(fan)(fan)應生(sheng)成(cheng)[H]或(huo)者H2,氣(qi)態氫(qing)(qing)(qing)或(huo)者吸附在鋼(gang)(gang)(gang)表(biao)面(mian)或(huo)者發生(sheng)分解進(jin)而(er)形(xing)成(cheng)活(huo)性(xing)氫(qing)(qing)(qing)原子,能夠進(jin)一步導致(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)發生(sheng)脆化(hua)。