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(ying)力(li)腐蝕開(kai)裂(lie)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。


  隨著氫脆(cui)理論的(de)完(wan)善，很(hen)多學者(zhe)將理論與(yu)實(shi)際結合起來，在(zai)工程應用中(zhong)探討(tao)氫脆(cui)現(xian)象的(de)發生機理。在(zai)石(shi)油化(hua)工行業中(zhong)，氫致開(kai)裂事(shi)故在(zai)設(she)備(bei)及管道中(zhong)時有(you)發生，氫致開(kai)裂屬于(yu)(yu)低(di)應力(li)脆(cui)性破壞的(de)一(yi)種，斷(duan)裂前很(hen)少出現(xian)宏觀上的(de)塑(su)性變形，發生時往往沒有(you)征兆，而(er)生產過程中(zhong)的(de)物料多具有(you)腐(fu)蝕(shi)性質(zhi)(zhi)，因此學者(zhe)們將主(zhu)要研究(jiu)(jiu)方向放(fang)在(zai)了(le)設(she)備(bei)管線(xian)內部介質(zhi)(zhi)對鋼材的(de)氫脆(cui)機理上。例(li)如，盧志明等學者(zhe)研究(jiu)(jiu)了(le)含有(you)硫(liu)化(hua)氫的(de)介質(zhi)(zhi)對于(yu)(yu)16MnR鋼的(de)應力(li)腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂敏感(gan)性。


  在(zai)(zai)大(da)(da)(da)(da)氣腐蝕方面，學者們主要研(yan)究了大(da)(da)(da)(da)氣腐蝕中陰極過程的(de)(de)氧(yang)還原對(dui)于鋼材的(de)(de)腐蝕，卻忽略了氫(qing)(qing)的(de)(de)還原，所(suo)以(yi)(yi)關于大(da)(da)(da)(da)氣環(huan)境中的(de)(de)氫(qing)(qing)脆現象的(de)(de)研(yan)究并(bing)不(bu)多見。室(shi)內實驗(yan)證(zheng)實，用蒸餾水濕(shi)潤過的(de)(de)鋼材試樣表(biao)面可(ke)以(yi)(yi)檢測出明顯的(de)(de)氫(qing)(qing)滲透(tou)(tou)電流，這說明氫(qing)(qing)滲透(tou)(tou)現象是普遍存在(zai)(zai)的(de)(de)；張(zhang)大(da)(da)(da)(da)磊等人研(yan)究了濕(shi)度對(dui)熱鍍鋅鋼材在(zai)(zai)海洋(yang)大(da)(da)(da)(da)氣環(huan)境中氫(qing)(qing)脆敏(min)感(gan)(gan)性的(de)(de)影響，結果表(biao)明相對(dui)濕(shi)度在(zai)(zai)70%以(yi)(yi)上時，氫(qing)(qing)滲透(tou)(tou)電流隨(sui)著濕(shi)度的(de)(de)增加而增大(da)(da)(da)(da)，氫(qing)(qing)脆敏(min)感(gan)(gan)性提(ti)高。由此可(ke)見，海洋(yang)大(da)(da)(da)(da)氣環(huan)境中鋼材的(de)(de)氫(qing)(qing)致敏(min)感(gan)(gan)斷裂問題(ti)不(bu)容(rong)忽視。


  由(you)(you)氫(qing)(qing)(qing)和應(ying)(ying)力(li)的(de)共(gong)同(tong)作(zuo)用導致的(de)金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)料產生(sheng)(sheng)脆(cui)性斷(duan)裂的(de)現象，稱(cheng)為氫(qing)(qing)(qing)致開裂，簡稱(cheng)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)。近年來，應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕的(de)吸氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)變(bian)理論(lun)引起(qi)了部(bu)分科(ke)技工作(zuo)者的(de)關注。該理論(lun)認為由(you)(you)于腐(fu)(fu)蝕的(de)陰極反應(ying)(ying)產生(sheng)(sheng)氫(qing)(qing)(qing)，氫(qing)(qing)(qing)原子(zi)擴散到裂縫尖端金(jin)(jin)屬(shu)內部(bu)，金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)料在(zai)(zai)拉(la)應(ying)(ying)力(li)作(zuo)用下脆(cui)斷(duan)。在(zai)(zai)腐(fu)(fu)蝕很(hen)強的(de)海洋環境中(zhong)，在(zai)(zai)金(jin)(jin)屬(shu)表面容易(yi)(yi)發生(sheng)(sheng)陰極析氫(qing)(qing)(qing)反應(ying)(ying)，造(zao)成(cheng)氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)鋼(gang)鐵(tie)表面的(de)吸附及向(xiang)內部(bu)的(de)擴散，由(you)(you)于氫(qing)(qing)(qing)原子(zi)很(hen)小，很(hen)容易(yi)(yi)在(zai)(zai)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)晶格中(zhong)移(yi)動，使鋼(gang)鐵(tie)結構(gou)脆(cui)變(bian)，同(tong)時(shi)在(zai)(zai)交變(bian)載荷作(zuo)用下，鋼(gang)鐵(tie)結構(gou)很(hen)容易(yi)(yi)發生(sheng)(sheng)由(you)(you)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)造(zao)成(cheng)的(de)斷(duan)裂，危害巨大。


  氫(qing)(qing)致(zhi)開(kai)裂(lie)(lie)是重要的(de)(de)(de)應力腐蝕機理之一。氫(qing)(qing)致(zhi)開(kai)裂(lie)(lie)是原子氫(qing)(qing)在合(he)金晶體結構內的(de)(de)(de)滲入(ru)和(he)擴散所導(dao)致(zhi)的(de)(de)(de)脆(cui)性(xing)斷裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)現象，有時又稱(cheng)為(wei)(wei)氫(qing)(qing)脆(cui)或(huo)氫(qing)(qing)損(sun)傷。嚴格來說，氫(qing)(qing)脆(cui)主要涉及(ji)金屬韌(ren)性(xing)的(de)(de)(de)降低(di)，而氫(qing)(qing)損(sun)傷除(chu)涉及(ji)韌(ren)性(xing)降低(di)和(he)開(kai)裂(lie)(lie)外，還包括(kuo)金屬材料其他(ta)物理性(xing)能或(huo)化學性(xing)能的(de)(de)(de)下降，因(yin)此(ci)含義(yi)更為(wei)(wei)廣泛(fan)。


1. 氫的來源(yuan)


  氫(qing)的(de)來源可分為內氫(qing)和外氫(qing)兩種。內氫(qing)是指材(cai)料在使用(yong)前(qian)內部就已(yi)經(jing)存在的(de)氫(qing)，主要是在冶煉、熱處理、酸洗、電鍍(du)、焊接(jie)(jie)等過程(cheng)中吸(xi)收的(de)氫(qing)。外氫(qing)或(huo)(huo)環境氫(qing)是指材(cai)料在使用(yong)過程(cheng)中與含氫(qing)介質接(jie)(jie)觸或(huo)(huo)進行陰極(ji)析氫(qing)反(fan)應吸(xi)收的(de)氫(qing)。


2. 氫的傳輸


  氫(qing)的(de)(de)(de)傳(chuan)輸有兩種方(fang)(fang)式：一(yi)是擴(kuo)(kuo)散，金(jin)屬中(zhong)存在(zai)(zai)(zai)(zai)氫(qing)的(de)(de)(de)濃度(du)(du)梯度(du)(du)或(huo)應力梯度(du)(du)時就會(hui)導(dao)致氫(qing)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散。當金(jin)屬中(zhong)存在(zai)(zai)(zai)(zai)氫(qing)的(de)(de)(de)濃度(du)(du)梯度(du)(du)時，氫(qing)將(jiang)(jiang)(jiang)從濃度(du)(du)高的(de)(de)(de)地(di)(di)方(fang)(fang)向(xiang)濃度(du)(du)低的(de)(de)(de)地(di)(di)方(fang)(fang)擴(kuo)(kuo)散。在(zai)(zai)(zai)(zai)穩態條件(jian)下，擴(kuo)(kuo)散遵(zun)從菲克(ke)定律。在(zai)(zai)(zai)(zai)常溫(wen)下，由于氫(qing)陷(xian)(xian)阱(jing)的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)(zai)(zai)，對氫(qing)在(zai)(zai)(zai)(zai)金(jin)屬中(zhong)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散行為(wei)影響(xiang)較大；在(zai)(zai)(zai)(zai)高溫(wen)下，影響(xiang)較小。二是位(wei)錯(cuo)(cuo)遷移，位(wei)錯(cuo)(cuo)是一(yi)種特殊的(de)(de)(de)氫(qing)陷(xian)(xian)阱(jing)。位(wei)錯(cuo)(cuo)不(bu)僅能將(jiang)(jiang)(jiang)氫(qing)原(yuan)子(zi)捕獲(huo)在(zai)(zai)(zai)(zai)其周圍(wei)，形(xing)成科氏氣團，而且由于氫(qing)在(zai)(zai)(zai)(zai)金(jin)屬中(zhong)擴(kuo)(kuo)散快(kuai)，在(zai)(zai)(zai)(zai)位(wei)錯(cuo)(cuo)運動(dong)(dong)時氫(qing)氣團還能夠跟上位(wei)錯(cuo)(cuo)一(yi)起運動(dong)(dong)，即位(wei)錯(cuo)(cuo)能夠遷移氫(qing)。當運動(dong)(dong)的(de)(de)(de)位(wei)錯(cuo)(cuo)遇(yu)到與氫(qing)結(jie)合(he)能更(geng)大的(de)(de)(de)不(bu)可逆(ni)陷(xian)(xian)阱(jing)時，氫(qing)將(jiang)(jiang)(jiang)被“傾倒”在(zai)(zai)(zai)(zai)這些(xie)陷(xian)(xian)阱(jing)處。


3. 氫的存(cun)在形(xing)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。