氫(qing)(qing)能(neng)夠(gou)(gou)(gou)導致合金(jin)材(cai)料發生多種樣(yang)式損(sun)壞,如(ru)氫(qing)(qing)致滯(zhi)后斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)、氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)及(ji)高溫氫(qing)(qing)腐蝕等,其中氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)(Hydrogen Embrittlement,HE)指在(zai)應(ying)力(li)和氫(qing)(qing)這兩種因素(su)的(de)(de)(de)共同作用下(xia)(xia)引(yin)起金(jin)屬(shu)(shu)塑性(xing)(xing)降(jiang)低(di)(di)、產(chan)生損(sun)傷(shang)或斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)的(de)(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)致開裂(lie)(lie),不僅能(neng)夠(gou)(gou)(gou)降(jiang)低(di)(di)金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)料的(de)(de)(de)斷(duan)(duan)面收縮率,同時(shi)也會使金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)料的(de)(de)(de)沖(chong)擊韌性(xing)(xing)值(zhi)和疲勞壽命得到顯著降(jiang)低(di)(di)。氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)在(zai)小于金(jin)屬(shu)(shu)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)強度的(de)(de)(de)拉伸作用條(tiao)件下(xia)(xia),經過(guo)一(yi)段時(shi)間后能(neng)夠(gou)(gou)(gou)導致金(jin)屬(shu)(shu)產(chan)生忽(hu)然脆(cui)(cui)斷(duan)(duan),這種脆(cui)(cui)斷(duan)(duan)是在(zai)沒有(you)預兆的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia)發生的(de)(de)(de),因而氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)的(de)(de)(de)破壞性(xing)(xing)和危險性(xing)(xing)是極大的(de)(de)(de),并(bing)(bing)且材(cai)料發生氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)能(neng)夠(gou)(gou)(gou)引(yin)起較低(di)(di)應(ying)力(li)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)開裂(lie)(lie)、斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)及(ji)爆炸等事故(gu),危害人身(shen)安全并(bing)(bing)且容易帶來財產(chan)的(de)(de)(de)嚴重損(sun)耗。
雙(shuang)相(xiang)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)脆的發生與氫(qing)有著十分密切的聯系,其中氫(qing)的來源主要有兩個方(fang)面,即內(nei)氫(qing)和外氫(qing)。
1. 內氫
內氫(qing)是指在(zai)冶煉(lian)、酸(suan)洗、焊(han)(han)接等過程(cheng)(cheng)中導致鋼內部(bu)(bu)存在(zai)氫(qing),即鋼在(zai)使用和實(shi)驗之(zhi)前就已經存在(zai)氫(qing),例如(ru),在(zai)冶煉(lian)鋼的(de)進(jin)(jin)(jin)程(cheng)(cheng)中,爐(lu)內部(bu)(bu)的(de)水(shui)發生(sheng)分解進(jin)(jin)(jin)而導致氫(qing)的(de)生(sheng)成;鋼在(zai)電鍍前和熱處理后(hou)全(quan)部(bu)(bu)要經過酸(suan)洗這(zhe)(zhe)一(yi)過程(cheng)(cheng),在(zai)這(zhe)(zhe)過程(cheng)(cheng)中鋼跟酸(suan)會進(jin)(jin)(jin)行(xing)電化(hua)學反應進(jin)(jin)(jin)而導致氫(qing)在(zai)陰極區生(sheng)成,這(zhe)(zhe)些氫(qing)中有(you)的(de)會擴散到鋼的(de)內部(bu)(bu);焊(han)(han)接是一(yi)種(zhong)局(ju)部(bu)(bu)冶煉(lian)過程(cheng)(cheng),涉(she)及焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)的(de)融化(hua)和凝固,當焊(han)(han)條藥(yao)皮或(huo)者環境中含有(you)較(jiao)多水(shui)分時,在(zai)焊(han)(han)接的(de)局(ju)部(bu)(bu)高(gao)溫下也可以將氫(qing)代入熔池(chi),容易將氫(qing)引入到金(jin)屬(shu)內部(bu)(bu)進(jin)(jin)(jin)而造成與白點類(lei)似的(de)問題,于焊(han)(han)接熱影響區產(chan)生(sheng)焊(han)(han)接冷裂紋。
2. 外氫
外氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)是(shi)指材料本身含氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)量較(jiao)少,但是(shi)在(zai)(zai)致(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣體中(zhong)(zhong)及(ji)在(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣中(zhong)(zhong)工(gong)作或(huo)(huo)者(zhe)腐蝕的(de)(de)(de)(de)陰極過程中(zhong)(zhong)都有可能引(yin)入氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing),這(zhe)些氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)都可以在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)形成(cheng)原(yuan)子氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)進(jin)入到鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)內部,例如(ru):石(shi)化(hua)工(gong)業中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)反應(ying)塔等受(shou)力結構(gou)鋼(gang)(gang)件(jian)是(shi)在(zai)(zai)具有氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)或(huo)(huo)者(zhe)硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)進(jin)行(xing)工(gong)作的(de)(de)(de)(de),由于工(gong)作環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)存在(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)并且氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)進(jin)入到金屬內部進(jin)而導(dao)(dao)致(zhi)應(ying)用結構(gou)鋼(gang)(gang)件(jian)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)的(de)(de)(de)(de)產生;又如(ru)析氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)腐蝕過程中(zhong)(zhong)生成(cheng)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)大部分是(shi)因為鋼(gang)(gang)存在(zai)(zai)于H+的(de)(de)(de)(de)介質中(zhong)(zhong),其表面(mian)與含氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)物質發生反應(ying)生成(cheng)[H]或(huo)(huo)者(zhe)H2,氣態氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)或(huo)(huo)者(zhe)吸附(fu)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)表面(mian)或(huo)(huo)者(zhe)發生分解進(jin)而形成(cheng)活性氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)原(yuan)子,能夠進(jin)一步導(dao)(dao)致(zhi)鋼(gang)(gang)發生脆(cui)化(hua)。

