氫(qing)(qing)(qing)(qing)能(neng)夠(gou)導(dao)(dao)致(zhi)合金(jin)(jin)材料(liao)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)多種(zhong)樣(yang)式損壞,如氫(qing)(qing)(qing)(qing)致(zhi)滯后(hou)斷(duan)(duan)(duan)裂、氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆及(ji)高溫(wen)氫(qing)(qing)(qing)(qing)腐蝕等,其中氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(Hydrogen Embrittlement,HE)指在(zai)應力和氫(qing)(qing)(qing)(qing)這兩(liang)種(zhong)因素的(de)(de)(de)共同(tong)作用(yong)下(xia)引(yin)起(qi)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)塑性(xing)降(jiang)低、產生(sheng)(sheng)(sheng)損傷(shang)或(huo)斷(duan)(duan)(duan)裂的(de)(de)(de)現象,氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆又被稱為(wei)氫(qing)(qing)(qing)(qing)損傷(shang)或(huo)氫(qing)(qing)(qing)(qing)致(zhi)開(kai)裂,不僅能(neng)夠(gou)降(jiang)低金(jin)(jin)屬(shu)(shu)材料(liao)的(de)(de)(de)斷(duan)(duan)(duan)面收(shou)縮率,同(tong)時(shi)(shi)也(ye)會使金(jin)(jin)屬(shu)(shu)材料(liao)的(de)(de)(de)沖擊韌性(xing)值和疲勞壽(shou)命得到(dao)顯著降(jiang)低。氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆在(zai)小于(yu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)斷(duan)(duan)(duan)裂強度(du)的(de)(de)(de)拉(la)伸(shen)作用(yong)條(tiao)件下(xia),經(jing)過一段時(shi)(shi)間后(hou)能(neng)夠(gou)導(dao)(dao)致(zhi)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)產生(sheng)(sheng)(sheng)忽(hu)然脆斷(duan)(duan)(duan),這種(zhong)脆斷(duan)(duan)(duan)是在(zai)沒(mei)有(you)預兆(zhao)的(de)(de)(de)情況下(xia)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de),因而氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆的(de)(de)(de)破壞性(xing)和危險性(xing)是極大(da)的(de)(de)(de),并(bing)且(qie)材料(liao)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆能(neng)夠(gou)引(yin)起(qi)較低應力下(xia)的(de)(de)(de)開(kai)裂、斷(duan)(duan)(duan)裂及(ji)爆炸等事故,危害人身(shen)安全并(bing)且(qie)容易帶來財產的(de)(de)(de)嚴重損耗(hao)。


  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)脆(cui)的發生與氫(qing)有(you)著十(shi)分密切的聯(lian)系(xi),其(qi)中氫(qing)的來源(yuan)主(zhu)要有(you)兩個方面(mian),即內氫(qing)和外氫(qing)。


1. 內氫(qing)


  內(nei)(nei)氫(qing)(qing)(qing)是指在(zai)(zai)(zai)冶(ye)(ye)煉、酸洗(xi)(xi)、焊(han)接(jie)(jie)等過(guo)(guo)程中導致(zhi)鋼(gang)(gang)內(nei)(nei)部存(cun)在(zai)(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing),即鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)使用和實驗(yan)之(zhi)前就已(yi)經(jing)存(cun)在(zai)(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing),例(li)如,在(zai)(zai)(zai)冶(ye)(ye)煉鋼(gang)(gang)的(de)進(jin)程中,爐內(nei)(nei)部的(de)水發生分(fen)解進(jin)而導致(zhi)氫(qing)(qing)(qing)的(de)生成;鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)電鍍前和熱處理后全部要經(jing)過(guo)(guo)酸洗(xi)(xi)這一(yi)過(guo)(guo)程,在(zai)(zai)(zai)這過(guo)(guo)程中鋼(gang)(gang)跟酸會進(jin)行電化(hua)學反應進(jin)而導致(zhi)氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)(zai)陰極區生成,這些(xie)氫(qing)(qing)(qing)中有的(de)會擴散到鋼(gang)(gang)的(de)內(nei)(nei)部;焊(han)接(jie)(jie)是一(yi)種局部冶(ye)(ye)煉過(guo)(guo)程,涉及焊(han)縫金屬的(de)融化(hua)和凝固,當焊(han)條藥皮(pi)或者環境(jing)中含有較多水分(fen)時,在(zai)(zai)(zai)焊(han)接(jie)(jie)的(de)局部高溫下也可以將(jiang)氫(qing)(qing)(qing)代(dai)入熔池,容(rong)易將(jiang)氫(qing)(qing)(qing)引入到金屬內(nei)(nei)部進(jin)而造成與白點(dian)類似(si)的(de)問題,于焊(han)接(jie)(jie)熱影(ying)響(xiang)區產生焊(han)接(jie)(jie)冷裂紋(wen)。


2. 外(wai)氫


  外氫(qing)(qing)(qing)是(shi)(shi)指材料(liao)本身含氫(qing)(qing)(qing)量較少,但是(shi)(shi)在致氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)體中(zhong)(zhong)及在氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)中(zhong)(zhong)工(gong)(gong)作或(huo)(huo)者(zhe)(zhe)腐蝕的(de)陰極過程(cheng)中(zhong)(zhong)都有可能引入氫(qing)(qing)(qing),這(zhe)些氫(qing)(qing)(qing)都可以在鋼(gang)(gang)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)形(xing)成(cheng)原(yuan)子氫(qing)(qing)(qing)進(jin)入到(dao)鋼(gang)(gang)的(de)內部(bu)(bu),例如:石化工(gong)(gong)業中(zhong)(zhong)的(de)反應塔等受力結構鋼(gang)(gang)件是(shi)(shi)在具有氫(qing)(qing)(qing)或(huo)(huo)者(zhe)(zhe)硫(liu)化氫(qing)(qing)(qing)環境(jing)中(zhong)(zhong)進(jin)行工(gong)(gong)作的(de),由于(yu)工(gong)(gong)作環境(jing)中(zhong)(zhong)存在氫(qing)(qing)(qing)并且氫(qing)(qing)(qing)進(jin)入到(dao)金屬內部(bu)(bu)進(jin)而(er)導致應用結構鋼(gang)(gang)件氫(qing)(qing)(qing)脆的(de)產生(sheng);又如析氫(qing)(qing)(qing)腐蝕過程(cheng)中(zhong)(zhong)生(sheng)成(cheng)的(de)氫(qing)(qing)(qing)大部(bu)(bu)分是(shi)(shi)因為(wei)鋼(gang)(gang)存在于(yu)H+的(de)介質中(zhong)(zhong),其表(biao)(biao)面(mian)(mian)與含氫(qing)(qing)(qing)物質發生(sheng)反應生(sheng)成(cheng)[H]或(huo)(huo)者(zhe)(zhe)H2,氣(qi)態氫(qing)(qing)(qing)或(huo)(huo)者(zhe)(zhe)吸附在鋼(gang)(gang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)或(huo)(huo)者(zhe)(zhe)發生(sheng)分解進(jin)而(er)形(xing)成(cheng)活(huo)性氫(qing)(qing)(qing)原(yuan)子,能夠進(jin)一步導致鋼(gang)(gang)發生(sheng)脆化。