氫脆的研究由來已久，各國學者對其在各種環境下的產生原理及過程有著廣泛而深入的探索。J.Woodtli等學者研究了氫脆現象和應力腐蝕開裂現象的特征及破壞作用；M.V.Biezma等學者探討了氫在微生物腐蝕環境下對于應力腐蝕(shi)開裂過程的影響，結果表明在此環境下，氫脆和應力腐蝕使材料力學性能的下降，并且兩者之間有協同作用；R.A.Oriani等學者在氫的作用導致材料性能降低方面進行了研究，實驗重點考察了吸收和解吸作用對氫滲透電流的影響，建立了一種新型的氫滲透數據處理模型。


  隨著氫(qing)脆(cui)理論(lun)的(de)(de)(de)完善，很多(duo)學者將理論(lun)與實際(ji)結(jie)合起來，在(zai)工程應用中探討氫(qing)脆(cui)現象的(de)(de)(de)發(fa)生機(ji)理。在(zai)石油化(hua)工行業(ye)中，氫(qing)致開(kai)裂事(shi)故在(zai)設備及管道(dao)中時有(you)發(fa)生，氫(qing)致開(kai)裂屬于(yu)低應力(li)脆(cui)性(xing)破壞的(de)(de)(de)一種(zhong)，斷(duan)裂前很少(shao)出現宏觀(guan)上的(de)(de)(de)塑(su)性(xing)變(bian)形，發(fa)生時往往沒(mei)有(you)征(zheng)兆，而生產過(guo)程中的(de)(de)(de)物(wu)料多(duo)具有(you)腐蝕性(xing)質，因此(ci)學者們將主要(yao)研究方(fang)向(xiang)放在(zai)了(le)設備管線內部介(jie)質對鋼(gang)材的(de)(de)(de)氫(qing)脆(cui)機(ji)理上。例如，盧志明等學者研究了(le)含有(you)硫化(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)介(jie)質對于(yu)16MnR鋼(gang)的(de)(de)(de)應力(li)腐蝕斷(duan)裂敏感性(xing)。


  在(zai)(zai)大(da)氣(qi)(qi)腐(fu)蝕(shi)(shi)方(fang)面，學者們主要研究(jiu)了大(da)氣(qi)(qi)腐(fu)蝕(shi)(shi)中陰極過程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)氧還原對(dui)(dui)于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)，卻忽略(lve)了氫的(de)(de)(de)(de)(de)還原，所以關于(yu)大(da)氣(qi)(qi)環境中的(de)(de)(de)(de)(de)氫脆(cui)現象的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)并不(bu)多見。室內(nei)實驗證實，用蒸餾(liu)水濕潤過的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)試樣表面可(ke)(ke)以檢測出明顯的(de)(de)(de)(de)(de)氫滲透電流(liu)(liu)，這說明氫滲透現象是普遍存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)；張大(da)磊(lei)等人研究(jiu)了濕度(du)對(dui)(dui)熱(re)鍍(du)鋅鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)在(zai)(zai)海洋大(da)氣(qi)(qi)環境中氫脆(cui)敏(min)(min)感性的(de)(de)(de)(de)(de)影響，結果表明相對(dui)(dui)濕度(du)在(zai)(zai)70%以上時，氫滲透電流(liu)(liu)隨(sui)著(zhu)濕度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增加而增大(da)，氫脆(cui)敏(min)(min)感性提高。由此可(ke)(ke)見，海洋大(da)氣(qi)(qi)環境中鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)氫致(zhi)敏(min)(min)感斷裂(lie)問題不(bu)容(rong)忽視。


  由氫(qing)(qing)和應(ying)力的(de)(de)(de)共同作用導致(zhi)的(de)(de)(de)金(jin)屬材(cai)料產(chan)生(sheng)脆性斷(duan)裂(lie)(lie)(lie)的(de)(de)(de)現象，稱為氫(qing)(qing)致(zhi)開裂(lie)(lie)(lie)，簡稱氫(qing)(qing)脆。近年來，應(ying)力腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)吸氫(qing)(qing)脆變(bian)(bian)理論(lun)引起了(le)部(bu)分(fen)科技工作者(zhe)的(de)(de)(de)關(guan)注。該(gai)理論(lun)認為由于腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)陰(yin)極反應(ying)產(chan)生(sheng)氫(qing)(qing)，氫(qing)(qing)原子擴(kuo)散(san)到裂(lie)(lie)(lie)縫尖端金(jin)屬內(nei)部(bu)，金(jin)屬材(cai)料在(zai)拉應(ying)力作用下脆斷(duan)。在(zai)腐蝕(shi)(shi)很(hen)強的(de)(de)(de)海洋環境(jing)中，在(zai)金(jin)屬表(biao)面(mian)(mian)容(rong)易發(fa)生(sheng)陰(yin)極析(xi)氫(qing)(qing)反應(ying)，造(zao)成氫(qing)(qing)在(zai)鋼鐵表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)吸附及向內(nei)部(bu)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)，由于氫(qing)(qing)原子很(hen)小，很(hen)容(rong)易在(zai)金(jin)屬的(de)(de)(de)晶格中移動，使鋼鐵結構脆變(bian)(bian)，同時在(zai)交(jiao)變(bian)(bian)載荷作用下，鋼鐵結構很(hen)容(rong)易發(fa)生(sheng)由氫(qing)(qing)脆造(zao)成的(de)(de)(de)斷(duan)裂(lie)(lie)(lie)，危害巨大。


  氫(qing)(qing)致開裂是重要的(de)(de)應(ying)力腐蝕機理之一。氫(qing)(qing)致開裂是原子氫(qing)(qing)在(zai)合金晶體結構(gou)內(nei)的(de)(de)滲入和擴散所導致的(de)(de)脆(cui)性(xing)斷裂的(de)(de)現象，有時又稱為(wei)氫(qing)(qing)脆(cui)或氫(qing)(qing)損傷(shang)(shang)。嚴格來(lai)說，氫(qing)(qing)脆(cui)主要涉及(ji)金屬韌性(xing)的(de)(de)降(jiang)低，而氫(qing)(qing)損傷(shang)(shang)除涉及(ji)韌性(xing)降(jiang)低和開裂外，還(huan)包括金屬材料其(qi)他(ta)物理性(xing)能(neng)或化學性(xing)能(neng)的(de)(de)下降(jiang)，因此含義更(geng)為(wei)廣泛。


1. 氫的來(lai)源


  氫的來源可分為內(nei)(nei)氫和外氫兩種(zhong)。內(nei)(nei)氫是指材料(liao)在(zai)使(shi)(shi)用前內(nei)(nei)部就已經存在(zai)的氫，主要是在(zai)冶煉、熱處理、酸洗、電鍍、焊接(jie)(jie)等過程中吸收(shou)的氫。外氫或(huo)環(huan)境氫是指材料(liao)在(zai)使(shi)(shi)用過程中與含氫介質接(jie)(jie)觸(chu)或(huo)進行陰(yin)極析氫反應吸收(shou)的氫。


2. 氫(qing)的傳(chuan)輸


  氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)傳輸有兩種(zhong)方式：一是擴(kuo)散(san)，金屬中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)(du)梯(ti)度(du)(du)或應(ying)力梯(ti)度(du)(du)時就會導致氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)擴(kuo)散(san)。當(dang)金屬中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)(du)梯(ti)度(du)(du)時，氫(qing)(qing)(qing)(qing)將(jiang)從(cong)濃(nong)(nong)度(du)(du)高的(de)(de)地方向濃(nong)(nong)度(du)(du)低的(de)(de)地方擴(kuo)散(san)。在(zai)(zai)(zai)穩態條件下(xia)(xia)，擴(kuo)散(san)遵(zun)從(cong)菲克(ke)定(ding)律。在(zai)(zai)(zai)常溫下(xia)(xia)，由于(yu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)陷(xian)阱(jing)(jing)的(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)(zai)，對氫(qing)(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)(zai)金屬中(zhong)的(de)(de)擴(kuo)散(san)行(xing)為影(ying)響較(jiao)大；在(zai)(zai)(zai)高溫下(xia)(xia)，影(ying)響較(jiao)小。二(er)是位錯(cuo)(cuo)遷(qian)移(yi)，位錯(cuo)(cuo)是一種(zhong)特殊的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)陷(xian)阱(jing)(jing)。位錯(cuo)(cuo)不(bu)僅能將(jiang)氫(qing)(qing)(qing)(qing)原子捕獲在(zai)(zai)(zai)其周圍(wei)，形成科氏氣團，而且由于(yu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)(zai)金屬中(zhong)擴(kuo)散(san)快，在(zai)(zai)(zai)位錯(cuo)(cuo)運(yun)(yun)動(dong)時氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣團還(huan)能夠(gou)跟上(shang)位錯(cuo)(cuo)一起運(yun)(yun)動(dong)，即位錯(cuo)(cuo)能夠(gou)遷(qian)移(yi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)。當(dang)運(yun)(yun)動(dong)的(de)(de)位錯(cuo)(cuo)遇到(dao)與氫(qing)(qing)(qing)(qing)結合能更大的(de)(de)不(bu)可逆陷(xian)阱(jing)(jing)時，氫(qing)(qing)(qing)(qing)將(jiang)被“傾倒”在(zai)(zai)(zai)這些(xie)陷(xian)阱(jing)(jing)處。


3. 氫的存在(zai)形式


 在金屬中，氫的存在形式有很多種；①. H-、H、H+,氫可以H-、H、H+的形式固溶在金屬中；②. 氫分子，當金屬中的氫含量超過溶解度時，氫原子往往在金屬的缺陷（孔洞、裂紋、晶間等）聚集形成氫分子；③. 氫化物，氫在V、Ti、Zr等IVB或VB族金屬中的溶解度較大，但超過溶解度后會形成TiH4,Ni也可以形成氫化物；④. 氣團，氫與位錯結合形成氣團，可看作是一種相。