氫滲透進入金屬內部而造成金屬性能劣化稱為氫損傷，也叫氫破壞。氫損傷可分為四種不同類型：氫鼓泡、氫脆、脫碳和氫腐蝕。
1. 氫鼓泡（hydrogen blister）
氫鼓泡(pao)(pao)及氫誘發(fa)(fa)階梯裂(lie)紋主要發(fa)(fa)生(sheng)在(zai)含濕硫化(hua)氫的(de)介(jie)質(zhi)中(zhong)。硫化(hua)氫在(zai)水中(zhong)離解(jie)，鋼在(zai)硫化(hua)氫水溶液中(zhong)發(fa)(fa)生(sheng)電化(hua)學腐蝕。鋼在(zai)這種環境中(zhong)，不僅會(hui)由于(yu)陽極反應而(er)發(fa)(fa)生(sheng)一股腐蝕，而(er)且由于(yu)S2-在(zai)金(jin)屬表面(mian)的(de)吸附對氫原(yuan)子(zi)復合氫分子(zi)有阻礙作用，從而(er)促進氫原(yuan)子(zi)往(wang)金(jin)屬內(nei)滲透。當(dang)氫原(yuan)子(zi)向(xiang)鋼中(zhong)滲透擴散時，遇到(dao)了裂(lie)縫、分層、空隙，夾渣(zha)等缺陷，就聚集(ji)起來結(jie)合成(cheng)氫分子(zi)造成(cheng)體(ti)積膨脹(zhang)，在(zai)鋼材內(nei)部(bu)產生(sheng)極大壓力（可(ke)達數百MPa）。如(ru)果這些缺陷在(zai)鋼材表面(mian)附近，則(ze)形成(cheng)鼓泡(pao)(pao)，鼓泡(pao)(pao)機(ji)理如(ru)圖8.1.11所(suo)示。
如果(guo)這些缺(que)陷(xian)在(zai)(zai)鋼的(de)內(nei)部深處，則(ze)形(xing)成(cheng)誘(you)(you)發裂紋。它是沿(yan)軋制(zhi)方(fang)向上產(chan)生的(de)相互平行的(de)裂紋，被短的(de)橫向裂紋連(lian)接起來形(xing)成(cheng)“階梯(ti)”。氫(qing)誘(you)(you)發階梯(ti)裂紋輕者使鋼材脆化(hua)，重者會(hui)使有效壁厚減小到管(guan)通過載、泄漏甚至(zhi)斷裂。氫(qing)鼓(gu)泡需要(yao)一個硫化(hua)氫(qing)臨界濃度值(zhi)。有資料介紹，硫化(hua)氫(qing)分壓在(zai)(zai)138Pa時(shi)將(jiang)產(chan)生氫(qing)鼓(gu)泡。如果(guo)在(zai)(zai)含濕硫化(hua)氫(qing)介質中同時(shi)存(cun)在(zai)(zai)磷化(hua)氫(qing)、砷、蹄的(de)化(hua)合物及CN2-離子時(shi)，則(ze)有利(li)于氫(qing)向鋼中滲透，它們都是滲氫(qing)加(jia)速(su)劑。氫(qing)鼓(gu)泡及氫(qing)誘(you)(you)發階梯(ti)裂紋一般(ban)發生在(zai)(zai)鋼板卷制(zhi)的(de)管(guan)道上。
2. 氫脆（hydrogen embrittlement）
不論以什么方式進入鋼內的氫，都將引起鋼材脆化，即延伸率、斷面收縮率顯著下降，高強度鋼尤其嚴重。若將鋼材中的氫釋放出來（如加熱進行消氫處理），則鋼的機械性能仍可恢復。氫脆是可逆的。HS-H2O介質常溫腐蝕碳鋼管道能滲氫，在高溫高壓臨氫環境下亦能滲氫；在不加緩蝕劑或緩蝕劑不當的酸洗過程能滲氫，在雨天焊接或在陰極保護過度時亦會滲氫。
3. 脫(tuo)碳(tan)（decarburization）
在工業制氫裝置中，高溫氫氣管道易產生碳損傷。鋼中的滲碳體在高溫下與氫氣作用生成甲烷：Fe3C+2H2→3Fe+CH4↑。反應結果導致表面層的滲碳體減少，而碳便從鄰近的尚未反應的金屬層逐漸擴散到該反應區，于是有一定厚度的金屬層因缺碳而變為鐵素體。脫碳的結果造成鋼的表面強度和疲勞極限的降低。
4. 氫(qing)腐蝕
鋼受到高溫高壓氫作用后，其機械性(xing)能變劣，強度、韌性(xing)明顯降低，并且是不(bu)可逆的(de)，這種現(xian)象叫(jiao)作氫腐蝕。氫腐蝕的(de)歷程可用圖8.1.12來解(jie)釋(shi)。
氫腐(fu)蝕的(de)過程大致可分為三個階(jie)段：①. 孕(yun)育期。鋼(gang)的(de)性能(neng)沒(mei)有變化(hua)。②. 性能(neng)迅速(su)變化(hua)階(jie)段。迅速(su)脫碳，裂紋快速(su)擴展。③. 最后(hou)階(jie)段。固溶體中碳已耗盡。
氫(qing)(qing)(qing)腐蝕(shi)的(de)孕育(yu)期(qi)是(shi)重要(yao)的(de)，它往往決定(ding)了鋼的(de)使(shi)(shi)用(yong)(yong)壽命。某氫(qing)(qing)(qing)壓力下(xia)產生氫(qing)(qing)(qing)腐蝕(shi)有(you)一起(qi)始(shi)溫度(du)(du)，它是(shi)衡量鋼材(cai)抗氫(qing)(qing)(qing)性能(neng)(neng)的(de)指標(biao)。低于這(zhe)個溫度(du)(du)氫(qing)(qing)(qing)腐蝕(shi)反應速(su)率(lv)極慢(man)，以至孕育(yu)期(qi)超過正常使(shi)(shi)用(yong)(yong)壽命。碳(tan)鋼的(de)這(zhe)一溫度(du)(du)大(da)約在(zai)220℃左右。氫(qing)(qing)(qing)分壓也有(you)一個起(qi)始(shi)點（碳(tan)鋼大(da)約在(zai)1.4MPa左右），即不(bu)管(guan)(guan)溫度(du)(du)多高(gao)，低于此(ci)分壓，只發(fa)(fa)生表面(mian)脫碳(tan)而(er)不(bu)發(fa)(fa)生嚴重的(de)氫(qing)(qing)(qing)腐蝕(shi)。各種抗氫(qing)(qing)(qing)鋼發(fa)(fa)生腐蝕(shi)的(de)溫度(du)(du)和壓力組合條件，就(jiu)是(shi)著名的(de)Nelson曲線（在(zai)很多管(guan)(guan)道器材(cai)選(xuan)用(yong)(yong)標(biao)準規范內均有(you)此(ci)曲線圖(tu)，例如SH 3059《石油化工管(guan)(guan)道設計器材(cai)選(xuan)用(yong)(yong)通則》）。冷加(jia)工變形、提高(gao)了碳(tan)氫(qing)(qing)(qing)的(de)擴散能(neng)(neng)力，對氫(qing)(qing)(qing)腐蝕(shi)起(qi)加(jia)速(su)作用(yong)(yong)。Nelson 曲線是(shi)對退(tui)火(huo)鋼所(suo)得的(de)經驗曲線，如鋼在(zai)調質(zhi)或正火(huo)-回火(huo)狀態下(xia)使(shi)(shi)用(yong)(yong)，則不(bu)能(neng)(neng)完全搬用(yong)(yong)此(ci)曲線。該曲線沒有(you)考慮焊縫、熱影(ying)響區、鋼中夾雜物(wu)、制造工藝等影(ying)響，也未考慮含氫(qing)(qing)(qing)介質(zhi)中其他氣(qi)體(ti)的(de)影(ying)響，因而(er)使(shi)(shi)用(yong)(yong)Nelson 曲線時必須(xu)謹慎。
防止(zhi)氫腐蝕的措施主(zhu)要(yao)是：
①. 合理使用(yong)抗(kang)氫鋼，提高鋼的(de)抗(kang)氫腐蝕性能(neng)。工程設(she)計(ji)選(xuan)材時，碳鋼和不同類(lei)別(bie)鉻(ge)鉬鋼的(de)使用(yong)極限是按介質的(de)溫(wen)度和氫分壓，根據(ju)納(na)爾(er)遜（Nelson）曲(qu)(qu)線確定(ding)(ding)的(de)。Nelson（納(na)爾(er)遜）曲(qu)(qu)線摘(zhai)自API RP941《煉(lian)油廠和石油化工廠用(yong)高溫(wen)高壓臨(lin)氫作業用(yong)鋼》，見本(ben)書第五章所示。該標準(zhun)規定(ding)(ding)在(zai)選(xuan)擇材料時應在(zai)相關曲(qu)(qu)線之下(xia)增加(jia)一(yi)定(ding)(ding)的(de)安全儲備，曲(qu)(qu)線溫(wen)度一(yi)般取(qu)設(she)計(ji)溫(wen)度加(jia)28℃，曲(qu)(qu)線壓力取(qu)設(she)計(ji)壓力加(jia)0.35MPa。
②. 為(wei)避(bi)免存在氫的靜止積聚形成氫脆，在管件(jian)選(xuan)擇上(shang)盡可能選(xuan)擇對焊管件(jian)。
③. 設計(ji)溫度≤230℃的含氫管道，不管多少壓力，使用碳鋼是可以的，不需(xu)要使用抗氫鋼。
④. 18-8型鉻鎳鋼具有良好的(de)抗氫腐(fu)蝕性能，又有優良的(de)耐熱(re)性和工藝性，在納(na)爾遜曲(qu)線的(de)所有溫(wen)度(du)和氫分壓范圍內使用，均較理(li)想(xiang)，焊后也無須進行消除應力熱(re)處理(li)。
