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)脆理論的(de)(de)(de)完善，很多(duo)學(xue)者(zhe)(zhe)將(jiang)理論與實際結合起(qi)來，在工(gong)(gong)程(cheng)應用中(zhong)(zhong)探(tan)討氫(qing)脆現(xian)象的(de)(de)(de)發(fa)生(sheng)機理。在石油化工(gong)(gong)行業中(zhong)(zhong)，氫(qing)致(zhi)開(kai)裂事(shi)故在設備(bei)及管(guan)道中(zhong)(zhong)時有發(fa)生(sheng)，氫(qing)致(zhi)開(kai)裂屬(shu)于低應力脆性(xing)破(po)壞的(de)(de)(de)一種，斷(duan)裂前(qian)很少出現(xian)宏觀上的(de)(de)(de)塑性(xing)變形，發(fa)生(sheng)時往(wang)往(wang)沒有征兆，而生(sheng)產(chan)過程(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)物料多(duo)具有腐蝕性(xing)質(zhi)，因(yin)此學(xue)者(zhe)(zhe)們將(jiang)主要(yao)研(yan)究(jiu)方向放(fang)在了設備(bei)管(guan)線(xian)內部(bu)介(jie)質(zhi)對(dui)鋼(gang)材的(de)(de)(de)氫(qing)脆機理上。例(li)如，盧(lu)志(zhi)明等學(xue)者(zhe)(zhe)研(yan)究(jiu)了含有硫化氫(qing)的(de)(de)(de)介(jie)質(zhi)對(dui)于16MnR鋼(gang)的(de)(de)(de)應力腐蝕斷(duan)裂敏感(gan)性(xing)。


  在(zai)(zai)大氣腐蝕方面，學者們主要研(yan)(yan)究了大氣腐蝕中(zhong)陰極過程的(de)(de)(de)氧還原對(dui)(dui)于鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)腐蝕，卻(que)忽略了氫的(de)(de)(de)還原，所以關于大氣環(huan)境(jing)(jing)中(zhong)的(de)(de)(de)氫脆現象的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究并不(bu)多(duo)見。室(shi)內實驗證實，用(yong)蒸餾水濕潤(run)過的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)試樣(yang)表面可以檢測出明(ming)顯的(de)(de)(de)氫滲透(tou)電流，這說明(ming)氫滲透(tou)現象是普遍(bian)存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)；張大磊等人研(yan)(yan)究了濕度(du)對(dui)(dui)熱鍍鋅鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)在(zai)(zai)海洋(yang)大氣環(huan)境(jing)(jing)中(zhong)氫脆敏(min)感性的(de)(de)(de)影響，結(jie)果表明(ming)相(xiang)對(dui)(dui)濕度(du)在(zai)(zai)70%以上時(shi)，氫滲透(tou)電流隨(sui)著(zhu)濕度(du)的(de)(de)(de)增加而(er)增大，氫脆敏(min)感性提高。由此可見，海洋(yang)大氣環(huan)境(jing)(jing)中(zhong)鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)氫致敏(min)感斷裂問(wen)題不(bu)容(rong)忽視。


  由(you)氫(qing)(qing)(qing)和應(ying)力(li)的(de)(de)(de)共同作(zuo)用(yong)(yong)導致的(de)(de)(de)金屬(shu)材料(liao)產生脆(cui)(cui)性斷(duan)裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)現象(xiang)，稱(cheng)為氫(qing)(qing)(qing)致開裂(lie)(lie)，簡稱(cheng)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)。近(jin)年來(lai)，應(ying)力(li)腐蝕的(de)(de)(de)吸氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)變理論引起了部分(fen)科技工作(zuo)者(zhe)的(de)(de)(de)關(guan)注(zhu)。該理論認(ren)為由(you)于腐蝕的(de)(de)(de)陰極(ji)反(fan)應(ying)產生氫(qing)(qing)(qing)，氫(qing)(qing)(qing)原子擴散到(dao)裂(lie)(lie)縫尖端金屬(shu)內部，金屬(shu)材料(liao)在(zai)(zai)(zai)拉應(ying)力(li)作(zuo)用(yong)(yong)下脆(cui)(cui)斷(duan)。在(zai)(zai)(zai)腐蝕很(hen)強(qiang)的(de)(de)(de)海洋(yang)環(huan)境中(zhong)，在(zai)(zai)(zai)金屬(shu)表面容易發生陰極(ji)析氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應(ying)，造成氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)(zai)鋼鐵表面的(de)(de)(de)吸附及(ji)向內部的(de)(de)(de)擴散，由(you)于氫(qing)(qing)(qing)原子很(hen)小，很(hen)容易在(zai)(zai)(zai)金屬(shu)的(de)(de)(de)晶格中(zhong)移動，使鋼鐵結(jie)構脆(cui)(cui)變，同時(shi)在(zai)(zai)(zai)交變載荷作(zuo)用(yong)(yong)下，鋼鐵結(jie)構很(hen)容易發生由(you)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)造成的(de)(de)(de)斷(duan)裂(lie)(lie)，危(wei)害巨大(da)。


  氫(qing)致開(kai)裂(lie)是重要的應力(li)腐蝕機理之一。氫(qing)致開(kai)裂(lie)是原子氫(qing)在合金晶體結構內(nei)的滲入和擴(kuo)散所導致的脆(cui)性(xing)斷裂(lie)的現象，有(you)時又稱為氫(qing)脆(cui)或氫(qing)損(sun)傷。嚴格來說，氫(qing)脆(cui)主要涉及金屬(shu)韌性(xing)的降低(di)，而氫(qing)損(sun)傷除涉及韌性(xing)降低(di)和開(kai)裂(lie)外，還包括金屬(shu)材料其他物理性(xing)能或化學(xue)性(xing)能的下降，因此含義更為廣泛。


1. 氫的來源


  氫(qing)(qing)(qing)的來源可(ke)分為內(nei)氫(qing)(qing)(qing)和(he)外氫(qing)(qing)(qing)兩種(zhong)。內(nei)氫(qing)(qing)(qing)是(shi)(shi)指(zhi)材(cai)料(liao)在(zai)使(shi)用(yong)前內(nei)部就已經存在(zai)的氫(qing)(qing)(qing)，主要(yao)是(shi)(shi)在(zai)冶(ye)煉、熱(re)處理、酸洗、電鍍、焊(han)接等(deng)過程(cheng)中吸收(shou)的氫(qing)(qing)(qing)。外氫(qing)(qing)(qing)或(huo)(huo)環境(jing)氫(qing)(qing)(qing)是(shi)(shi)指(zhi)材(cai)料(liao)在(zai)使(shi)用(yong)過程(cheng)中與含氫(qing)(qing)(qing)介(jie)質接觸或(huo)(huo)進行陰極(ji)析(xi)氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應吸收(shou)的氫(qing)(qing)(qing)。


2. 氫(qing)的傳(chuan)輸


  氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)傳輸(shu)有兩(liang)種方式(shi)：一(yi)是(shi)擴散(san)，金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)濃度(du)梯(ti)度(du)或應力梯(ti)度(du)時就會(hui)導致(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)擴散(san)。當(dang)金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)濃度(du)梯(ti)度(du)時，氫(qing)(qing)(qing)(qing)將從(cong)濃度(du)高的(de)(de)地方向濃度(du)低的(de)(de)地方擴散(san)。在(zai)(zai)(zai)穩(wen)態(tai)條件下，擴散(san)遵(zun)從(cong)菲克定律(lv)。在(zai)(zai)(zai)常溫下，由于氫(qing)(qing)(qing)(qing)陷(xian)(xian)阱的(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)(zai)，對氫(qing)(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)(zai)金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)擴散(san)行(xing)為影(ying)響較大；在(zai)(zai)(zai)高溫下，影(ying)響較小。二是(shi)位(wei)錯遷移，位(wei)錯是(shi)一(yi)種特殊的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)陷(xian)(xian)阱。位(wei)錯不僅(jin)能將氫(qing)(qing)(qing)(qing)原子捕獲在(zai)(zai)(zai)其(qi)周圍(wei)，形成科氏(shi)氣(qi)團，而且由于氫(qing)(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)(zai)金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)擴散(san)快(kuai)，在(zai)(zai)(zai)位(wei)錯運(yun)動(dong)(dong)時氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)團還能夠(gou)跟上位(wei)錯一(yi)起運(yun)動(dong)(dong)，即位(wei)錯能夠(gou)遷移氫(qing)(qing)(qing)(qing)。當(dang)運(yun)動(dong)(dong)的(de)(de)位(wei)錯遇到與氫(qing)(qing)(qing)(qing)結合能更(geng)大的(de)(de)不可逆陷(xian)(xian)阱時，氫(qing)(qing)(qing)(qing)將被“傾倒”在(zai)(zai)(zai)這些陷(xian)(xian)阱處。


3. 氫(qing)的存在形(xing)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。