氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)能夠導致(zhi)合金(jin)(jin)材(cai)料發(fa)生(sheng)多(duo)種(zhong)樣(yang)式(shi)損(sun)(sun)壞,如氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)致(zhi)滯后(hou)斷(duan)裂、氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆及高溫氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)腐蝕(shi)等(deng),其中氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(Hydrogen Embrittlement,HE)指在(zai)應(ying)(ying)力和氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)這兩種(zhong)因(yin)素的(de)(de)(de)共同(tong)作(zuo)用(yong)下(xia)引起金(jin)(jin)屬塑性(xing)(xing)降低(di)(di)、產(chan)(chan)生(sheng)損(sun)(sun)傷(shang)或斷(duan)裂的(de)(de)(de)現象,氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆又被稱為氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)損(sun)(sun)傷(shang)或氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)致(zhi)開(kai)(kai)裂,不僅能夠降低(di)(di)金(jin)(jin)屬材(cai)料的(de)(de)(de)斷(duan)面收(shou)縮率,同(tong)時(shi)也(ye)會(hui)使金(jin)(jin)屬材(cai)料的(de)(de)(de)沖(chong)擊韌(ren)性(xing)(xing)值和疲勞壽命(ming)得到顯著降低(di)(di)。氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆在(zai)小于金(jin)(jin)屬斷(duan)裂強度(du)的(de)(de)(de)拉(la)伸(shen)作(zuo)用(yong)條(tiao)件(jian)下(xia),經過一段時(shi)間(jian)后(hou)能夠導致(zhi)金(jin)(jin)屬產(chan)(chan)生(sheng)忽然(ran)脆斷(duan),這種(zhong)脆斷(duan)是在(zai)沒有預(yu)兆的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)發(fa)生(sheng)的(de)(de)(de),因(yin)而氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆的(de)(de)(de)破壞性(xing)(xing)和危險性(xing)(xing)是極大(da)的(de)(de)(de),并(bing)且(qie)材(cai)料發(fa)生(sheng)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆能夠引起較低(di)(di)應(ying)(ying)力下(xia)的(de)(de)(de)開(kai)(kai)裂、斷(duan)裂及爆炸(zha)等(deng)事故,危害人身(shen)安全(quan)并(bing)且(qie)容易帶(dai)來財產(chan)(chan)的(de)(de)(de)嚴重損(sun)(sun)耗。
雙相不(bu)銹(xiu)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。
氫脆的(de)發生與氫有(you)著十分(fen)密切的(de)聯系,其(qi)中(zhong)氫的(de)來源主要有(you)兩(liang)個方(fang)面,即內氫和外氫。
1. 內氫
內(nei)氫(qing)(qing)(qing)(qing)是指在冶(ye)煉(lian)、酸(suan)洗(xi)、焊(han)接等過(guo)程中導致鋼(gang)內(nei)部(bu)(bu)(bu)存在氫(qing)(qing)(qing)(qing),即鋼(gang)在使用和(he)(he)實驗之前(qian)就已經存在氫(qing)(qing)(qing)(qing),例如(ru),在冶(ye)煉(lian)鋼(gang)的(de)(de)進(jin)程中,爐(lu)內(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)水發生(sheng)(sheng)分(fen)(fen)解(jie)進(jin)而(er)(er)導致氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)生(sheng)(sheng)成(cheng);鋼(gang)在電鍍(du)前(qian)和(he)(he)熱(re)處理(li)后全部(bu)(bu)(bu)要經過(guo)酸(suan)洗(xi)這一過(guo)程,在這過(guo)程中鋼(gang)跟酸(suan)會(hui)進(jin)行電化(hua)(hua)學反(fan)應進(jin)而(er)(er)導致氫(qing)(qing)(qing)(qing)在陰極區生(sheng)(sheng)成(cheng),這些氫(qing)(qing)(qing)(qing)中有(you)的(de)(de)會(hui)擴散到鋼(gang)的(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)(bu);焊(han)接是一種局部(bu)(bu)(bu)冶(ye)煉(lian)過(guo)程,涉(she)及焊(han)縫金(jin)屬的(de)(de)融化(hua)(hua)和(he)(he)凝固,當焊(han)條藥皮或者環境中含有(you)較多(duo)水分(fen)(fen)時,在焊(han)接的(de)(de)局部(bu)(bu)(bu)高溫下也可(ke)以將氫(qing)(qing)(qing)(qing)代入熔池,容(rong)易將氫(qing)(qing)(qing)(qing)引(yin)入到金(jin)屬內(nei)部(bu)(bu)(bu)進(jin)而(er)(er)造成(cheng)與(yu)白點類似(si)的(de)(de)問題,于(yu)焊(han)接熱(re)影響區產生(sheng)(sheng)焊(han)接冷裂紋(wen)。
2. 外氫
外氫(qing)(qing)是(shi)指材料本身含氫(qing)(qing)量較少,但是(shi)在(zai)致氫(qing)(qing)氣體中(zhong)(zhong)及在(zai)氫(qing)(qing)氣中(zhong)(zhong)工作(zuo)或者(zhe)腐蝕的(de)(de)陰極(ji)過(guo)程中(zhong)(zhong)都有可(ke)(ke)能(neng)引入(ru)氫(qing)(qing),這些氫(qing)(qing)都可(ke)(ke)以在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)表面(mian)形成(cheng)原(yuan)(yuan)子氫(qing)(qing)進入(ru)到(dao)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)內(nei)部(bu),例如(ru):石(shi)化工業中(zhong)(zhong)的(de)(de)反應塔等受力(li)結構鋼(gang)(gang)(gang)件是(shi)在(zai)具有氫(qing)(qing)或者(zhe)硫(liu)化氫(qing)(qing)環(huan)境中(zhong)(zhong)進行工作(zuo)的(de)(de),由于工作(zuo)環(huan)境中(zhong)(zhong)存在(zai)氫(qing)(qing)并且氫(qing)(qing)進入(ru)到(dao)金屬內(nei)部(bu)進而導致應用結構鋼(gang)(gang)(gang)件氫(qing)(qing)脆的(de)(de)產生(sheng)(sheng);又如(ru)析氫(qing)(qing)腐蝕過(guo)程中(zhong)(zhong)生(sheng)(sheng)成(cheng)的(de)(de)氫(qing)(qing)大(da)部(bu)分是(shi)因(yin)為鋼(gang)(gang)(gang)存在(zai)于H+的(de)(de)介質中(zhong)(zhong),其表面(mian)與含氫(qing)(qing)物(wu)質發生(sheng)(sheng)反應生(sheng)(sheng)成(cheng)[H]或者(zhe)H2,氣態(tai)氫(qing)(qing)或者(zhe)吸附在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)表面(mian)或者(zhe)發生(sheng)(sheng)分解進而形成(cheng)活(huo)性氫(qing)(qing)原(yuan)(yuan)子,能(neng)夠進一步導致鋼(gang)(gang)(gang)發生(sheng)(sheng)脆化。

