氫(qing)(qing)(qing)能(neng)夠(gou)導致合金材料(liao)發生多種樣式損(sun)壞(huai),如氫(qing)(qing)(qing)致滯后斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)、氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)及高溫氫(qing)(qing)(qing)腐蝕等,其中氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(Hydrogen Embrittlement,HE)指(zhi)在應力(li)和氫(qing)(qing)(qing)這兩種因素(su)的(de)(de)(de)共同作(zuo)用下引起(qi)金屬(shu)塑(su)性降(jiang)低、產(chan)生損(sun)傷(shang)或(huo)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)的(de)(de)(de)現象(xiang),氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)又被(bei)稱為(wei)氫(qing)(qing)(qing)損(sun)傷(shang)或(huo)氫(qing)(qing)(qing)致開裂(lie),不僅能(neng)夠(gou)降(jiang)低金屬(shu)材料(liao)的(de)(de)(de)斷(duan)(duan)(duan)面收縮率(lv),同時(shi)也(ye)會(hui)使金屬(shu)材料(liao)的(de)(de)(de)沖(chong)擊韌(ren)性值和疲勞壽命得到顯著(zhu)降(jiang)低。氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)在小(xiao)于金屬(shu)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)強度的(de)(de)(de)拉伸作(zuo)用條件下,經過一段(duan)時(shi)間后能(neng)夠(gou)導致金屬(shu)產(chan)生忽然脆(cui)(cui)(cui)斷(duan)(duan)(duan),這種脆(cui)(cui)(cui)斷(duan)(duan)(duan)是在沒有(you)預(yu)兆的(de)(de)(de)情況下發生的(de)(de)(de),因而氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)的(de)(de)(de)破壞(huai)性和危(wei)險性是極大的(de)(de)(de),并且材料(liao)發生氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)能(neng)夠(gou)引起(qi)較低應力(li)下的(de)(de)(de)開裂(lie)、斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)及爆(bao)炸(zha)等事故,危(wei)害人身安(an)全并且容易帶來財產(chan)的(de)(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)(qing)脆的(de)發生與氫(qing)(qing)有(you)著十分密切的(de)聯(lian)系,其中氫(qing)(qing)的(de)來源主要有(you)兩個方面,即(ji)內(nei)氫(qing)(qing)和(he)外氫(qing)(qing)。
1. 內氫
內(nei)氫(qing)(qing)是指在(zai)(zai)冶煉、酸洗(xi)、焊(han)接(jie)(jie)等過(guo)程(cheng)中(zhong)導(dao)(dao)致鋼內(nei)部(bu)(bu)存在(zai)(zai)氫(qing)(qing),即鋼在(zai)(zai)使用和(he)實(shi)驗之(zhi)前就(jiu)已經存在(zai)(zai)氫(qing)(qing),例如(ru),在(zai)(zai)冶煉鋼的(de)(de)(de)進程(cheng)中(zhong),爐(lu)內(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)水(shui)發生分解進而導(dao)(dao)致氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)生成;鋼在(zai)(zai)電(dian)鍍前和(he)熱(re)處理后(hou)全部(bu)(bu)要經過(guo)酸洗(xi)這(zhe)(zhe)(zhe)一過(guo)程(cheng),在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)(zhe)過(guo)程(cheng)中(zhong)鋼跟(gen)酸會(hui)進行電(dian)化(hua)學反應進而導(dao)(dao)致氫(qing)(qing)在(zai)(zai)陰極區(qu)生成,這(zhe)(zhe)(zhe)些氫(qing)(qing)中(zhong)有的(de)(de)(de)會(hui)擴散到鋼的(de)(de)(de)內(nei)部(bu)(bu);焊(han)接(jie)(jie)是一種局部(bu)(bu)冶煉過(guo)程(cheng),涉及(ji)焊(han)縫金屬的(de)(de)(de)融(rong)化(hua)和(he)凝固,當焊(han)條藥皮或者環境中(zhong)含有較多水(shui)分時,在(zai)(zai)焊(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)局部(bu)(bu)高(gao)溫下也可以將氫(qing)(qing)代入(ru)熔池(chi),容易將氫(qing)(qing)引入(ru)到金屬內(nei)部(bu)(bu)進而造(zao)成與白點類似的(de)(de)(de)問(wen)題,于焊(han)接(jie)(jie)熱(re)影響區(qu)產生焊(han)接(jie)(jie)冷裂紋。
2. 外氫
外氫(qing)(qing)(qing)是指材料本身(shen)含氫(qing)(qing)(qing)量較(jiao)少,但是在(zai)致(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)體中及(ji)在(zai)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)中工(gong)作(zuo)或者(zhe)(zhe)腐蝕的(de)陰極過(guo)程中都(dou)有(you)(you)可(ke)能引入氫(qing)(qing)(qing),這些氫(qing)(qing)(qing)都(dou)可(ke)以在(zai)鋼(gang)(gang)的(de)表(biao)面形成原子(zi)(zi)氫(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)入到鋼(gang)(gang)的(de)內部,例如:石化工(gong)業中的(de)反(fan)應塔等受力結構(gou)鋼(gang)(gang)件是在(zai)具有(you)(you)氫(qing)(qing)(qing)或者(zhe)(zhe)硫(liu)化氫(qing)(qing)(qing)環(huan)境(jing)中進(jin)(jin)行工(gong)作(zuo)的(de),由于(yu)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)中存在(zai)氫(qing)(qing)(qing)并(bing)且氫(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)入到金屬內部進(jin)(jin)而導致(zhi)(zhi)(zhi)應用結構(gou)鋼(gang)(gang)件氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)的(de)產生(sheng)(sheng)(sheng);又如析氫(qing)(qing)(qing)腐蝕過(guo)程中生(sheng)(sheng)(sheng)成的(de)氫(qing)(qing)(qing)大部分是因為鋼(gang)(gang)存在(zai)于(yu)H+的(de)介質中,其表(biao)面與(yu)含氫(qing)(qing)(qing)物(wu)質發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)反(fan)應生(sheng)(sheng)(sheng)成[H]或者(zhe)(zhe)H2,氣(qi)態氫(qing)(qing)(qing)或者(zhe)(zhe)吸附在(zai)鋼(gang)(gang)表(biao)面或者(zhe)(zhe)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)分解(jie)進(jin)(jin)而形成活性氫(qing)(qing)(qing)原子(zi)(zi),能夠進(jin)(jin)一(yi)步導致(zhi)(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)脆(cui)化。

