氫(qing)(qing)能(neng)(neng)夠(gou)導(dao)致(zhi)合金(jin)材(cai)料(liao)發(fa)生(sheng)多(duo)種(zhong)樣式損(sun)壞,如氫(qing)(qing)致(zhi)滯后斷(duan)裂(lie)、氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)及高溫(wen)氫(qing)(qing)腐(fu)蝕等,其中氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)(Hydrogen Embrittlement,HE)指在應力(li)和氫(qing)(qing)這兩種(zhong)因(yin)素(su)的(de)(de)共同作(zuo)用下(xia)引起金(jin)屬(shu)(shu)塑性(xing)(xing)降低(di)、產(chan)生(sheng)損(sun)傷(shang)或斷(duan)裂(lie)的(de)(de)現象(xiang),氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)又被稱為氫(qing)(qing)損(sun)傷(shang)或氫(qing)(qing)致(zhi)開(kai)裂(lie),不僅(jin)能(neng)(neng)夠(gou)降低(di)金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)料(liao)的(de)(de)斷(duan)面收(shou)縮率(lv),同時也會使金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)料(liao)的(de)(de)沖擊韌性(xing)(xing)值和疲勞(lao)壽命(ming)得(de)到顯著降低(di)。氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)在小于金(jin)屬(shu)(shu)斷(duan)裂(lie)強度的(de)(de)拉伸作(zuo)用條件下(xia),經過一段(duan)時間后能(neng)(neng)夠(gou)導(dao)致(zhi)金(jin)屬(shu)(shu)產(chan)生(sheng)忽然脆(cui)(cui)斷(duan),這種(zhong)脆(cui)(cui)斷(duan)是在沒有預兆的(de)(de)情(qing)況下(xia)發(fa)生(sheng)的(de)(de),因(yin)而氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)的(de)(de)破壞性(xing)(xing)和危險性(xing)(xing)是極大的(de)(de),并(bing)且材(cai)料(liao)發(fa)生(sheng)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)能(neng)(neng)夠(gou)引起較低(di)應力(li)下(xia)的(de)(de)開(kai)裂(lie)、斷(duan)裂(lie)及爆炸(zha)等事故,危害人身安全并(bing)且容易帶(dai)來財(cai)產(chan)的(de)(de)嚴重損(sun)耗。


  雙相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)有著十分密切的聯(lian)系,其中氫(qing)的來源主要有兩個方面,即內氫(qing)和外(wai)氫(qing)。


1. 內氫


  內(nei)氫(qing)(qing)是指(zhi)在(zai)(zai)冶煉(lian)(lian)(lian)、酸(suan)洗(xi)、焊(han)接等過程(cheng)中(zhong)導(dao)致(zhi)鋼(gang)內(nei)部(bu)存在(zai)(zai)氫(qing)(qing),即鋼(gang)在(zai)(zai)使(shi)用和(he)(he)實(shi)驗之前就已經存在(zai)(zai)氫(qing)(qing),例如,在(zai)(zai)冶煉(lian)(lian)(lian)鋼(gang)的(de)(de)進程(cheng)中(zhong),爐內(nei)部(bu)的(de)(de)水發生(sheng)分(fen)解進而導(dao)致(zhi)氫(qing)(qing)的(de)(de)生(sheng)成(cheng);鋼(gang)在(zai)(zai)電鍍前和(he)(he)熱處理后全(quan)部(bu)要(yao)經過酸(suan)洗(xi)這(zhe)一過程(cheng),在(zai)(zai)這(zhe)過程(cheng)中(zhong)鋼(gang)跟酸(suan)會進行電化學反應進而導(dao)致(zhi)氫(qing)(qing)在(zai)(zai)陰極區(qu)生(sheng)成(cheng),這(zhe)些氫(qing)(qing)中(zhong)有的(de)(de)會擴(kuo)散到鋼(gang)的(de)(de)內(nei)部(bu);焊(han)接是一種局部(bu)冶煉(lian)(lian)(lian)過程(cheng),涉及焊(han)縫金屬的(de)(de)融化和(he)(he)凝固,當焊(han)條藥皮(pi)或者環境(jing)中(zhong)含有較多水分(fen)時(shi),在(zai)(zai)焊(han)接的(de)(de)局部(bu)高溫下也可以將氫(qing)(qing)代入熔池,容易(yi)將氫(qing)(qing)引入到金屬內(nei)部(bu)進而造成(cheng)與白點類似的(de)(de)問題,于焊(han)接熱影響區(qu)產(chan)生(sheng)焊(han)接冷(leng)裂(lie)紋。


2. 外氫


  外(wai)氫(qing)(qing)(qing)是(shi)指材料(liao)本身含氫(qing)(qing)(qing)量較少,但是(shi)在(zai)(zai)致(zhi)氫(qing)(qing)(qing)氣體中(zhong)(zhong)及(ji)在(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)氣中(zhong)(zhong)工作或者腐(fu)蝕的(de)陰極過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)都(dou)有(you)可能(neng)引入(ru)氫(qing)(qing)(qing),這些氫(qing)(qing)(qing)都(dou)可以(yi)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)的(de)表(biao)面形(xing)成原(yuan)子氫(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)入(ru)到鋼(gang)(gang)的(de)內(nei)部,例(li)如:石化(hua)工業中(zhong)(zhong)的(de)反(fan)應塔(ta)等受(shou)力結構鋼(gang)(gang)件是(shi)在(zai)(zai)具(ju)有(you)氫(qing)(qing)(qing)或者硫化(hua)氫(qing)(qing)(qing)環境中(zhong)(zhong)進(jin)(jin)行工作的(de),由于工作環境中(zhong)(zhong)存在(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)并(bing)且氫(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)入(ru)到金屬內(nei)部進(jin)(jin)而(er)導致(zhi)應用結構鋼(gang)(gang)件氫(qing)(qing)(qing)脆的(de)產生(sheng)(sheng);又如析氫(qing)(qing)(qing)腐(fu)蝕過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)生(sheng)(sheng)成的(de)氫(qing)(qing)(qing)大(da)部分是(shi)因為(wei)鋼(gang)(gang)存在(zai)(zai)于H+的(de)介質中(zhong)(zhong),其表(biao)面與含氫(qing)(qing)(qing)物質發(fa)生(sheng)(sheng)反(fan)應生(sheng)(sheng)成[H]或者H2,氣態氫(qing)(qing)(qing)或者吸附在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)表(biao)面或者發(fa)生(sheng)(sheng)分解進(jin)(jin)而(er)形(xing)成活性氫(qing)(qing)(qing)原(yuan)子,能(neng)夠進(jin)(jin)一步導致(zhi)鋼(gang)(gang)發(fa)生(sheng)(sheng)脆化(hua)。