氫能夠(gou)(gou)導致(zhi)(zhi)合(he)金(jin)(jin)材(cai)(cai)料(liao)發生多種(zhong)樣式損(sun)(sun)壞(huai),如氫致(zhi)(zhi)滯(zhi)后斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)、氫脆及高溫(wen)氫腐蝕等,其(qi)中氫脆(Hydrogen Embrittlement,HE)指在(zai)應力和氫這兩種(zhong)因素的(de)(de)(de)(de)共同作(zuo)用下(xia)(xia)引起(qi)金(jin)(jin)屬(shu)塑性(xing)降(jiang)低(di)、產生損(sun)(sun)傷或(huo)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)現象,氫脆又(you)被稱為氫損(sun)(sun)傷或(huo)氫致(zhi)(zhi)開裂(lie)(lie),不僅能夠(gou)(gou)降(jiang)低(di)金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)斷(duan)(duan)面收(shou)縮率,同時也(ye)會使金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)沖擊韌性(xing)值(zhi)和疲勞壽命得(de)到(dao)顯(xian)著降(jiang)低(di)。氫脆在(zai)小(xiao)于金(jin)(jin)屬(shu)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)強度的(de)(de)(de)(de)拉伸作(zuo)用條件下(xia)(xia),經過一段時間后能夠(gou)(gou)導致(zhi)(zhi)金(jin)(jin)屬(shu)產生忽然脆斷(duan)(duan),這種(zhong)脆斷(duan)(duan)是在(zai)沒(mei)有預兆的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)發生的(de)(de)(de)(de),因而氫脆的(de)(de)(de)(de)破壞(huai)性(xing)和危(wei)(wei)險性(xing)是極大的(de)(de)(de)(de),并且材(cai)(cai)料(liao)發生氫脆能夠(gou)(gou)引起(qi)較低(di)應力下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)開裂(lie)(lie)、斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)及爆炸等事(shi)故,危(wei)(wei)害人身安全并且容易帶來(lai)財產的(de)(de)(de)(de)嚴重損(sun)(sun)耗。


  雙相不(bu)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)脆的(de)發生(sheng)與氫(qing)(qing)有著十分密切的(de)聯系,其中氫(qing)(qing)的(de)來源主要有兩個方面,即內氫(qing)(qing)和(he)外氫(qing)(qing)。


1. 內氫


  內氫(qing)(qing)是(shi)指在(zai)(zai)冶煉、酸(suan)洗(xi)(xi)、焊接(jie)等過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)導(dao)致(zhi)(zhi)鋼內部(bu)(bu)存(cun)在(zai)(zai)氫(qing)(qing),即(ji)鋼在(zai)(zai)使(shi)用和實(shi)驗之(zhi)前(qian)就已(yi)經(jing)存(cun)在(zai)(zai)氫(qing)(qing),例如,在(zai)(zai)冶煉鋼的(de)(de)進(jin)程(cheng)中(zhong),爐內部(bu)(bu)的(de)(de)水發生(sheng)(sheng)分(fen)解進(jin)而導(dao)致(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)的(de)(de)生(sheng)(sheng)成(cheng);鋼在(zai)(zai)電(dian)鍍前(qian)和熱(re)處(chu)理后全部(bu)(bu)要經(jing)過(guo)(guo)酸(suan)洗(xi)(xi)這(zhe)一過(guo)(guo)程(cheng),在(zai)(zai)這(zhe)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)鋼跟酸(suan)會進(jin)行電(dian)化(hua)學(xue)反應進(jin)而導(dao)致(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)在(zai)(zai)陰極(ji)區(qu)(qu)生(sheng)(sheng)成(cheng),這(zhe)些氫(qing)(qing)中(zhong)有的(de)(de)會擴散到(dao)鋼的(de)(de)內部(bu)(bu);焊接(jie)是(shi)一種局部(bu)(bu)冶煉過(guo)(guo)程(cheng),涉及(ji)焊縫金屬的(de)(de)融化(hua)和凝固,當焊條藥皮或者(zhe)環境中(zhong)含有較多(duo)水分(fen)時,在(zai)(zai)焊接(jie)的(de)(de)局部(bu)(bu)高溫下也(ye)可(ke)以(yi)將(jiang)氫(qing)(qing)代入(ru)熔池,容易將(jiang)氫(qing)(qing)引入(ru)到(dao)金屬內部(bu)(bu)進(jin)而造成(cheng)與白點(dian)類似(si)的(de)(de)問題,于(yu)焊接(jie)熱(re)影響區(qu)(qu)產生(sheng)(sheng)焊接(jie)冷裂紋。


2. 外(wai)氫


  外氫(qing)(qing)(qing)(qing)是指材料本身含氫(qing)(qing)(qing)(qing)量較少,但是在(zai)致(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)體中(zhong)(zhong)及在(zai)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)中(zhong)(zhong)工作(zuo)或(huo)者腐蝕的(de)陰極過程中(zhong)(zhong)都有(you)可能引入氫(qing)(qing)(qing)(qing),這些(xie)氫(qing)(qing)(qing)(qing)都可以在(zai)鋼的(de)表面(mian)形(xing)成(cheng)原子氫(qing)(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)入到(dao)鋼的(de)內部,例如(ru):石化(hua)(hua)工業中(zhong)(zhong)的(de)反應塔等(deng)受力(li)結構(gou)鋼件是在(zai)具有(you)氫(qing)(qing)(qing)(qing)或(huo)者硫化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)環境中(zhong)(zhong)進(jin)(jin)行(xing)工作(zuo)的(de),由于工作(zuo)環境中(zhong)(zhong)存在(zai)氫(qing)(qing)(qing)(qing)并且氫(qing)(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)入到(dao)金屬內部進(jin)(jin)而導致(zhi)(zhi)應用結構(gou)鋼件氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆的(de)產生;又如(ru)析氫(qing)(qing)(qing)(qing)腐蝕過程中(zhong)(zhong)生成(cheng)的(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)大部分是因為鋼存在(zai)于H+的(de)介(jie)質中(zhong)(zhong),其(qi)表面(mian)與含氫(qing)(qing)(qing)(qing)物質發生反應生成(cheng)[H]或(huo)者H2,氣(qi)態氫(qing)(qing)(qing)(qing)或(huo)者吸附在(zai)鋼表面(mian)或(huo)者發生分解(jie)進(jin)(jin)而形(xing)成(cheng)活性氫(qing)(qing)(qing)(qing)原子,能夠進(jin)(jin)一步(bu)導致(zhi)(zhi)鋼發生脆化(hua)(hua)。