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力腐蝕開裂過程的影響，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(qing)脆(cui)(cui)理論的(de)完善，很多學者將理論與實際結合起來，在工程應用中探討氫(qing)脆(cui)(cui)現象的(de)發(fa)生(sheng)機理。在石油化(hua)(hua)工行業中，氫(qing)致開裂(lie)事(shi)故在設(she)備(bei)及管道中時有發(fa)生(sheng)，氫(qing)致開裂(lie)屬于低應力脆(cui)(cui)性破壞的(de)一種，斷裂(lie)前很少出現宏觀上的(de)塑性變(bian)形(xing)，發(fa)生(sheng)時往往沒有征兆，而生(sheng)產過程中的(de)物料多具有腐蝕性質(zhi)，因(yin)此學者們將主要研(yan)(yan)究(jiu)方向放在了設(she)備(bei)管線(xian)內(nei)部(bu)介(jie)質(zhi)對鋼材(cai)的(de)氫(qing)脆(cui)(cui)機理上。例如，盧(lu)志明等(deng)學者研(yan)(yan)究(jiu)了含(han)有硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)的(de)介(jie)質(zhi)對于16MnR鋼的(de)應力腐蝕斷裂(lie)敏感性。


  在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)腐(fu)(fu)蝕方面(mian)，學者們主(zhu)要研究(jiu)了大(da)(da)氣(qi)腐(fu)(fu)蝕中陰極過(guo)(guo)程的(de)(de)(de)氧還原對于(yu)鋼(gang)材的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕，卻忽略(lve)了氫的(de)(de)(de)還原，所以(yi)關于(yu)大(da)(da)氣(qi)環(huan)境(jing)中的(de)(de)(de)氫脆現(xian)象的(de)(de)(de)研究(jiu)并不多(duo)見。室內實驗證實，用蒸餾水濕潤過(guo)(guo)的(de)(de)(de)鋼(gang)材試(shi)樣表(biao)面(mian)可以(yi)檢測出明顯(xian)的(de)(de)(de)氫滲透電流，這說明氫滲透現(xian)象是普遍存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)；張(zhang)大(da)(da)磊等人研究(jiu)了濕度(du)對熱(re)鍍鋅鋼(gang)材在(zai)(zai)海洋大(da)(da)氣(qi)環(huan)境(jing)中氫脆敏感(gan)性的(de)(de)(de)影響(xiang)，結果表(biao)明相對濕度(du)在(zai)(zai)70%以(yi)上時，氫滲透電流隨著濕度(du)的(de)(de)(de)增加而增大(da)(da)，氫脆敏感(gan)性提高。由此可見，海洋大(da)(da)氣(qi)環(huan)境(jing)中鋼(gang)材的(de)(de)(de)氫致(zhi)敏感(gan)斷裂(lie)問題不容忽視。


  由氫(qing)(qing)和應(ying)力的(de)(de)共同(tong)(tong)作(zuo)用導致(zhi)的(de)(de)金(jin)屬材料(liao)產生(sheng)脆(cui)(cui)性(xing)斷(duan)裂(lie)的(de)(de)現象，稱為氫(qing)(qing)致(zhi)開裂(lie)，簡(jian)稱氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)。近年來，應(ying)力腐(fu)蝕的(de)(de)吸氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)變理論(lun)引起(qi)了部(bu)分科技工作(zuo)者的(de)(de)關注。該理論(lun)認為由于腐(fu)蝕的(de)(de)陰(yin)極反(fan)應(ying)產生(sheng)氫(qing)(qing)，氫(qing)(qing)原子(zi)擴散(san)到裂(lie)縫尖端金(jin)屬內部(bu)，金(jin)屬材料(liao)在拉應(ying)力作(zuo)用下脆(cui)(cui)斷(duan)。在腐(fu)蝕很強的(de)(de)海洋環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)，在金(jin)屬表(biao)面容易(yi)(yi)發生(sheng)陰(yin)極析氫(qing)(qing)反(fan)應(ying)，造成氫(qing)(qing)在鋼(gang)鐵表(biao)面的(de)(de)吸附及(ji)向內部(bu)的(de)(de)擴散(san)，由于氫(qing)(qing)原子(zi)很小，很容易(yi)(yi)在金(jin)屬的(de)(de)晶格中(zhong)(zhong)移動，使鋼(gang)鐵結構脆(cui)(cui)變，同(tong)(tong)時在交變載(zai)荷作(zuo)用下，鋼(gang)鐵結構很容易(yi)(yi)發生(sheng)由氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)造成的(de)(de)斷(duan)裂(lie)，危(wei)害巨大(da)。


  氫(qing)(qing)致開(kai)裂是(shi)(shi)重(zhong)要的應力腐蝕機理之一(yi)。氫(qing)(qing)致開(kai)裂是(shi)(shi)原子氫(qing)(qing)在合(he)金晶(jing)體結構內的滲入和擴(kuo)散(san)所導致的脆性(xing)斷(duan)裂的現象，有時又稱為氫(qing)(qing)脆或氫(qing)(qing)損(sun)傷。嚴格來(lai)說，氫(qing)(qing)脆主(zhu)要涉(she)及金屬韌(ren)性(xing)的降低(di)，而氫(qing)(qing)損(sun)傷除涉(she)及韌(ren)性(xing)降低(di)和開(kai)裂外，還包括金屬材料其他物理性(xing)能或化(hua)學性(xing)能的下降，因此含義更為廣(guang)泛。


1. 氫(qing)的來源


  氫(qing)(qing)(qing)(qing)的來源可分為內氫(qing)(qing)(qing)(qing)和外氫(qing)(qing)(qing)(qing)兩(liang)種。內氫(qing)(qing)(qing)(qing)是(shi)指材(cai)料(liao)在(zai)使(shi)用(yong)前內部(bu)就已經存(cun)在(zai)的氫(qing)(qing)(qing)(qing)，主(zhu)要是(shi)在(zai)冶煉、熱(re)處(chu)理、酸洗、電鍍、焊接等過(guo)程中吸收(shou)的氫(qing)(qing)(qing)(qing)。外氫(qing)(qing)(qing)(qing)或(huo)環境氫(qing)(qing)(qing)(qing)是(shi)指材(cai)料(liao)在(zai)使(shi)用(yong)過(guo)程中與含氫(qing)(qing)(qing)(qing)介質(zhi)接觸或(huo)進行陰極析氫(qing)(qing)(qing)(qing)反應吸收(shou)的氫(qing)(qing)(qing)(qing)。


2. 氫的傳輸


  氫(qing)(qing)的傳輸有兩種方式：一是(shi)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)，金(jin)(jin)(jin)屬中存(cun)在(zai)(zai)(zai)氫(qing)(qing)的濃(nong)(nong)度(du)梯(ti)度(du)或應力梯(ti)度(du)時就會導(dao)致氫(qing)(qing)的擴(kuo)(kuo)散(san)(san)。當(dang)金(jin)(jin)(jin)屬中存(cun)在(zai)(zai)(zai)氫(qing)(qing)的濃(nong)(nong)度(du)梯(ti)度(du)時，氫(qing)(qing)將(jiang)從濃(nong)(nong)度(du)高的地方向濃(nong)(nong)度(du)低的地方擴(kuo)(kuo)散(san)(san)。在(zai)(zai)(zai)穩態條件下(xia)(xia)，擴(kuo)(kuo)散(san)(san)遵從菲克定律。在(zai)(zai)(zai)常溫下(xia)(xia)，由(you)于(yu)氫(qing)(qing)陷阱的存(cun)在(zai)(zai)(zai)，對氫(qing)(qing)在(zai)(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)屬中的擴(kuo)(kuo)散(san)(san)行為(wei)影響較大(da)(da)；在(zai)(zai)(zai)高溫下(xia)(xia)，影響較小(xiao)。二是(shi)位(wei)錯(cuo)(cuo)遷移，位(wei)錯(cuo)(cuo)是(shi)一種特殊的氫(qing)(qing)陷阱。位(wei)錯(cuo)(cuo)不僅能(neng)(neng)將(jiang)氫(qing)(qing)原子捕獲在(zai)(zai)(zai)其周圍，形成科氏氣團，而且由(you)于(yu)氫(qing)(qing)在(zai)(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)屬中擴(kuo)(kuo)散(san)(san)快(kuai)，在(zai)(zai)(zai)位(wei)錯(cuo)(cuo)運動(dong)(dong)時氫(qing)(qing)氣團還能(neng)(neng)夠跟(gen)上位(wei)錯(cuo)(cuo)一起(qi)運動(dong)(dong)，即位(wei)錯(cuo)(cuo)能(neng)(neng)夠遷移氫(qing)(qing)。當(dang)運動(dong)(dong)的位(wei)錯(cuo)(cuo)遇到(dao)與(yu)氫(qing)(qing)結合能(neng)(neng)更大(da)(da)的不可逆陷阱時，氫(qing)(qing)將(jiang)被(bei)“傾(qing)倒”在(zai)(zai)(zai)這些陷阱處。


3. 氫(qing)的存在形式


 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。