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(fu)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(sui)著氫(qing)脆(cui)理(li)論(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)完善，很(hen)多學者(zhe)將理(li)論(lun)與實際結合起來(lai)，在(zai)工(gong)程應用中探討氫(qing)脆(cui)現象的(de)(de)(de)(de)(de)發生機理(li)。在(zai)石油化工(gong)行(xing)業中，氫(qing)致開裂事故在(zai)設備及管道中時(shi)有(you)發生，氫(qing)致開裂屬于(yu)低應力(li)脆(cui)性(xing)破(po)壞的(de)(de)(de)(de)(de)一種，斷裂前很(hen)少出現宏觀(guan)上的(de)(de)(de)(de)(de)塑(su)性(xing)變形，發生時(shi)往(wang)往(wang)沒有(you)征兆，而生產(chan)過(guo)程中的(de)(de)(de)(de)(de)物料多具(ju)有(you)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)質(zhi)(zhi)，因此(ci)學者(zhe)們將主要研究方向放在(zai)了設備管線內(nei)部介(jie)質(zhi)(zhi)對鋼(gang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)氫(qing)脆(cui)機理(li)上。例如，盧志明(ming)等學者(zhe)研究了含有(you)硫(liu)化氫(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)介(jie)質(zhi)(zhi)對于(yu)16MnR鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷裂敏感性(xing)。
在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)腐蝕(shi)方(fang)面，學者們主要研究(jiu)了大(da)(da)氣(qi)腐蝕(shi)中(zhong)陰極過(guo)程的(de)(de)氧還原(yuan)(yuan)對(dui)于(yu)鋼材(cai)(cai)的(de)(de)腐蝕(shi)，卻忽略了氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)還原(yuan)(yuan)，所以關于(yu)大(da)(da)氣(qi)環(huan)(huan)境中(zhong)的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)現(xian)象的(de)(de)研究(jiu)并不多見(jian)。室內(nei)實驗證實，用蒸(zheng)餾水濕(shi)潤過(guo)的(de)(de)鋼材(cai)(cai)試樣表面可(ke)以檢測出明顯(xian)的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)滲透電流，這說明氫(qing)(qing)(qing)(qing)滲透現(xian)象是普遍存在(zai)(zai)的(de)(de)；張大(da)(da)磊等人(ren)研究(jiu)了濕(shi)度對(dui)熱(re)鍍鋅鋼材(cai)(cai)在(zai)(zai)海(hai)洋大(da)(da)氣(qi)環(huan)(huan)境中(zhong)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)敏感性的(de)(de)影(ying)響，結果表明相(xiang)對(dui)濕(shi)度在(zai)(zai)70%以上時，氫(qing)(qing)(qing)(qing)滲透電流隨(sui)著濕(shi)度的(de)(de)增加(jia)而增大(da)(da)，氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)敏感性提高。由此可(ke)見(jian)，海(hai)洋大(da)(da)氣(qi)環(huan)(huan)境中(zhong)鋼材(cai)(cai)的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)致敏感斷(duan)裂(lie)問題不容忽視(shi)。
由(you)氫(qing)(qing)和(he)應(ying)(ying)力的(de)(de)(de)(de)共同(tong)作用導致的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)材料(liao)產生脆(cui)性斷(duan)裂的(de)(de)(de)(de)現象(xiang)，稱為(wei)氫(qing)(qing)致開裂，簡稱氫(qing)(qing)脆(cui)。近年來(lai)，應(ying)(ying)力腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)吸氫(qing)(qing)脆(cui)變(bian)理論引(yin)起了部分科技(ji)工作者的(de)(de)(de)(de)關注。該理論認為(wei)由(you)于腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)陰(yin)極反(fan)(fan)應(ying)(ying)產生氫(qing)(qing)，氫(qing)(qing)原子擴(kuo)散到裂縫尖端金(jin)(jin)屬(shu)(shu)內(nei)(nei)部，金(jin)(jin)屬(shu)(shu)材料(liao)在(zai)拉應(ying)(ying)力作用下脆(cui)斷(duan)。在(zai)腐(fu)蝕很(hen)強的(de)(de)(de)(de)海洋環(huan)境中，在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面容易發生陰(yin)極析氫(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)，造成氫(qing)(qing)在(zai)鋼鐵(tie)表面的(de)(de)(de)(de)吸附及向內(nei)(nei)部的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)散，由(you)于氫(qing)(qing)原子很(hen)小，很(hen)容易在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)格中移動，使鋼鐵(tie)結構脆(cui)變(bian)，同(tong)時在(zai)交變(bian)載(zai)荷作用下，鋼鐵(tie)結構很(hen)容易發生由(you)氫(qing)(qing)脆(cui)造成的(de)(de)(de)(de)斷(duan)裂，危害巨(ju)大。
氫(qing)(qing)(qing)致開裂(lie)是重要(yao)的應力腐蝕(shi)機理(li)之一。氫(qing)(qing)(qing)致開裂(lie)是原子(zi)氫(qing)(qing)(qing)在合金(jin)(jin)晶體結構(gou)內(nei)的滲入和擴散所導致的脆(cui)性斷(duan)裂(lie)的現象，有(you)時又稱為(wei)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)或氫(qing)(qing)(qing)損(sun)傷(shang)。嚴格(ge)來(lai)說，氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)主要(yao)涉及金(jin)(jin)屬韌性的降(jiang)低，而氫(qing)(qing)(qing)損(sun)傷(shang)除涉及韌性降(jiang)低和開裂(lie)外，還包(bao)括金(jin)(jin)屬材料(liao)其他(ta)物理(li)性能(neng)或化學性能(neng)的下降(jiang)，因此含義(yi)更為(wei)廣泛。
1. 氫的來源
氫(qing)的(de)來源可分為(wei)內氫(qing)和外氫(qing)兩(liang)種。內氫(qing)是(shi)(shi)指(zhi)材料在(zai)(zai)(zai)使(shi)(shi)用前內部就已經存在(zai)(zai)(zai)的(de)氫(qing)，主(zhu)要是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)冶煉、熱(re)處理、酸洗、電(dian)鍍、焊接(jie)等過程(cheng)中(zhong)吸收的(de)氫(qing)。外氫(qing)或環境氫(qing)是(shi)(shi)指(zhi)材料在(zai)(zai)(zai)使(shi)(shi)用過程(cheng)中(zhong)與含氫(qing)介質接(jie)觸或進行陰極析氫(qing)反應(ying)吸收的(de)氫(qing)。
2. 氫的傳輸
氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)輸有兩種方式：一(yi)是(shi)擴(kuo)散(san)(san)，金(jin)(jin)屬中(zhong)存在(zai)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)梯度(du)或應(ying)力梯度(du)時(shi)(shi)就會(hui)導致氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)。當金(jin)(jin)屬中(zhong)存在(zai)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)梯度(du)時(shi)(shi)，氫(qing)(qing)將(jiang)(jiang)從濃(nong)(nong)度(du)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)方向濃(nong)(nong)度(du)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)方擴(kuo)散(san)(san)。在(zai)穩態條件下(xia)，擴(kuo)散(san)(san)遵(zun)從菲(fei)克定律。在(zai)常溫下(xia)，由于(yu)氫(qing)(qing)陷阱(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)，對(dui)氫(qing)(qing)在(zai)金(jin)(jin)屬中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)行為影響較(jiao)大；在(zai)高(gao)(gao)溫下(xia)，影響較(jiao)小。二是(shi)位錯(cuo)(cuo)遷移，位錯(cuo)(cuo)是(shi)一(yi)種特殊的(de)(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)陷阱(jing)。位錯(cuo)(cuo)不僅能(neng)將(jiang)(jiang)氫(qing)(qing)原子捕獲在(zai)其周圍，形成科氏(shi)氣團，而且由于(yu)氫(qing)(qing)在(zai)金(jin)(jin)屬中(zhong)擴(kuo)散(san)(san)快，在(zai)位錯(cuo)(cuo)運動時(shi)(shi)氫(qing)(qing)氣團還能(neng)夠跟上位錯(cuo)(cuo)一(yi)起(qi)運動，即位錯(cuo)(cuo)能(neng)夠遷移氫(qing)(qing)。當運動的(de)(de)(de)(de)(de)位錯(cuo)(cuo)遇到與氫(qing)(qing)結合能(neng)更(geng)大的(de)(de)(de)(de)(de)不可逆陷阱(jing)時(shi)(shi)，氫(qing)(qing)將(jiang)(jiang)被“傾倒”在(zai)這些陷阱(jing)處(chu)。
3. 氫(qing)的存(cun)在形式(shi)
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。
