氫(qing)(qing)(qing)能夠(gou)(gou)導(dao)致合金(jin)材(cai)(cai)料(liao)發生(sheng)多種樣式損壞(huai),如氫(qing)(qing)(qing)致滯后斷(duan)裂(lie)、氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)及高(gao)溫氫(qing)(qing)(qing)腐蝕等(deng),其(qi)中氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(Hydrogen Embrittlement,HE)指在應力(li)和(he)氫(qing)(qing)(qing)這兩種因(yin)素的共同作(zuo)用下(xia)引起金(jin)屬(shu)(shu)塑性降(jiang)低、產(chan)生(sheng)損傷或斷(duan)裂(lie)的現象,氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)又被稱為氫(qing)(qing)(qing)損傷或氫(qing)(qing)(qing)致開裂(lie),不僅(jin)能夠(gou)(gou)降(jiang)低金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)(cai)料(liao)的斷(duan)面收縮率,同時也會使金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)(cai)料(liao)的沖擊韌性值和(he)疲勞壽(shou)命得(de)到顯著降(jiang)低。氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)在小于金(jin)屬(shu)(shu)斷(duan)裂(lie)強度(du)的拉伸作(zuo)用條件(jian)下(xia),經過一段時間后能夠(gou)(gou)導(dao)致金(jin)屬(shu)(shu)產(chan)生(sheng)忽然脆(cui)(cui)斷(duan),這種脆(cui)(cui)斷(duan)是(shi)在沒有預兆的情況下(xia)發生(sheng)的,因(yin)而氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)的破壞(huai)性和(he)危(wei)險性是(shi)極大的,并且材(cai)(cai)料(liao)發生(sheng)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)能夠(gou)(gou)引起較低應力(li)下(xia)的開裂(lie)、斷(duan)裂(lie)及爆炸等(deng)事(shi)故,危(wei)害(hai)人身安全(quan)并且容易(yi)帶來財產(chan)的嚴重(zhong)損耗。
雙相不銹鋼(gang)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)脆的(de)(de)發(fa)生與氫(qing)有(you)著十分密切的(de)(de)聯(lian)系,其中氫(qing)的(de)(de)來源主要有(you)兩個方(fang)面(mian),即內氫(qing)和外氫(qing)。
1. 內氫
內氫是指在(zai)冶(ye)(ye)煉(lian)、酸洗、焊(han)(han)接(jie)等過(guo)(guo)程(cheng)中導(dao)致鋼(gang)(gang)內部(bu)存在(zai)氫,即鋼(gang)(gang)在(zai)使用和(he)實驗之前就已(yi)經存在(zai)氫,例(li)如(ru),在(zai)冶(ye)(ye)煉(lian)鋼(gang)(gang)的(de)(de)進程(cheng)中,爐(lu)內部(bu)的(de)(de)水(shui)發生(sheng)(sheng)分(fen)解進而導(dao)致氫的(de)(de)生(sheng)(sheng)成;鋼(gang)(gang)在(zai)電鍍(du)前和(he)熱(re)處理后全部(bu)要經過(guo)(guo)酸洗這一(yi)過(guo)(guo)程(cheng),在(zai)這過(guo)(guo)程(cheng)中鋼(gang)(gang)跟酸會進行電化學反應進而導(dao)致氫在(zai)陰(yin)極區生(sheng)(sheng)成,這些氫中有的(de)(de)會擴散到鋼(gang)(gang)的(de)(de)內部(bu);焊(han)(han)接(jie)是一(yi)種局部(bu)冶(ye)(ye)煉(lian)過(guo)(guo)程(cheng),涉及焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)融化和(he)凝固,當(dang)焊(han)(han)條(tiao)藥皮或者環境中含(han)有較多水(shui)分(fen)時,在(zai)焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)局部(bu)高(gao)溫下也可(ke)以將氫代入熔池,容易將氫引入到金(jin)屬(shu)內部(bu)進而造成與白點類似的(de)(de)問題,于(yu)焊(han)(han)接(jie)熱(re)影(ying)響區產生(sheng)(sheng)焊(han)(han)接(jie)冷裂紋(wen)。
2. 外氫
外氫(qing)(qing)是(shi)指材料本身含氫(qing)(qing)量較(jiao)少(shao),但是(shi)在致(zhi)氫(qing)(qing)氣(qi)體中(zhong)及(ji)在氫(qing)(qing)氣(qi)中(zhong)工(gong)(gong)作或(huo)(huo)者(zhe)腐蝕的陰極過程中(zhong)都(dou)有可能引入(ru)氫(qing)(qing),這些氫(qing)(qing)都(dou)可以在鋼(gang)(gang)的表(biao)面形(xing)成原子氫(qing)(qing)進入(ru)到鋼(gang)(gang)的內部(bu)(bu),例如:石化工(gong)(gong)業(ye)中(zhong)的反應塔等受力結構(gou)鋼(gang)(gang)件是(shi)在具有氫(qing)(qing)或(huo)(huo)者(zhe)硫化氫(qing)(qing)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)進行(xing)工(gong)(gong)作的,由(you)于工(gong)(gong)作環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)存在氫(qing)(qing)并且氫(qing)(qing)進入(ru)到金屬(shu)內部(bu)(bu)進而導致(zhi)應用結構(gou)鋼(gang)(gang)件氫(qing)(qing)脆(cui)的產生(sheng);又如析氫(qing)(qing)腐蝕過程中(zhong)生(sheng)成的氫(qing)(qing)大部(bu)(bu)分是(shi)因為鋼(gang)(gang)存在于H+的介質(zhi)中(zhong),其(qi)表(biao)面與(yu)含氫(qing)(qing)物(wu)質(zhi)發(fa)(fa)生(sheng)反應生(sheng)成[H]或(huo)(huo)者(zhe)H2,氣(qi)態氫(qing)(qing)或(huo)(huo)者(zhe)吸附在鋼(gang)(gang)表(biao)面或(huo)(huo)者(zhe)發(fa)(fa)生(sheng)分解(jie)進而形(xing)成活性氫(qing)(qing)原子,能夠進一(yi)步導致(zhi)鋼(gang)(gang)發(fa)(fa)生(sheng)脆(cui)化。

