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(kai)裂(lie)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(zhu)氫(qing)脆理論(lun)的(de)完善，很(hen)多(duo)學(xue)者將理論(lun)與實際結合起來，在(zai)工程(cheng)應用中探討氫(qing)脆現象的(de)發生機理。在(zai)石(shi)油化工行(xing)業中，氫(qing)致開裂(lie)事故在(zai)設備(bei)及管(guan)道(dao)中時有(you)發生，氫(qing)致開裂(lie)屬于低應力(li)脆性破壞的(de)一種，斷(duan)裂(lie)前很(hen)少出現宏(hong)觀上(shang)的(de)塑性變形，發生時往往沒(mei)有(you)征兆，而生產過程(cheng)中的(de)物料多(duo)具有(you)腐蝕性質(zhi)(zhi)，因(yin)此學(xue)者們(men)將主要研(yan)究方向放在(zai)了設備(bei)管(guan)線內部(bu)介質(zhi)(zhi)對鋼材的(de)氫(qing)脆機理上(shang)。例如(ru)，盧(lu)志明等學(xue)者研(yan)究了含有(you)硫化氫(qing)的(de)介質(zhi)(zhi)對于16MnR鋼的(de)應力(li)腐蝕斷(duan)裂(lie)敏(min)感性。


  在大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)腐(fu)蝕(shi)方面，學者們主要研究了大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)腐(fu)蝕(shi)中(zhong)陰(yin)極(ji)過程的(de)(de)氧還原對(dui)于(yu)鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)，卻忽略了氫(qing)(qing)的(de)(de)還原，所(suo)以(yi)關于(yu)大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)環(huan)境(jing)(jing)中(zhong)的(de)(de)氫(qing)(qing)脆(cui)現象的(de)(de)研究并不(bu)多見。室內實驗證實，用(yong)蒸餾水濕(shi)(shi)潤過的(de)(de)鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)試樣(yang)表面可(ke)以(yi)檢測出(chu)明顯的(de)(de)氫(qing)(qing)滲透電(dian)流(liu)，這說明氫(qing)(qing)滲透現象是普遍存在的(de)(de)；張大(da)(da)(da)磊等人研究了濕(shi)(shi)度(du)(du)對(dui)熱(re)鍍鋅鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)在海(hai)洋(yang)大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)環(huan)境(jing)(jing)中(zhong)氫(qing)(qing)脆(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)性的(de)(de)影(ying)響，結(jie)果表明相對(dui)濕(shi)(shi)度(du)(du)在70%以(yi)上時，氫(qing)(qing)滲透電(dian)流(liu)隨著濕(shi)(shi)度(du)(du)的(de)(de)增加而增大(da)(da)(da)，氫(qing)(qing)脆(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)性提高。由(you)此可(ke)見，海(hai)洋(yang)大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)環(huan)境(jing)(jing)中(zhong)鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)的(de)(de)氫(qing)(qing)致敏(min)(min)感(gan)(gan)斷裂(lie)問題不(bu)容忽視(shi)。


  由(you)(you)氫(qing)和應(ying)力的(de)(de)共同作用(yong)(yong)(yong)導致的(de)(de)金(jin)屬(shu)材料產生(sheng)脆(cui)(cui)性斷裂(lie)的(de)(de)現(xian)象，稱(cheng)為氫(qing)致開裂(lie)，簡稱(cheng)氫(qing)脆(cui)(cui)。近年來，應(ying)力腐(fu)蝕的(de)(de)吸氫(qing)脆(cui)(cui)變(bian)理(li)(li)論引起了部分科(ke)技工作者的(de)(de)關注。該理(li)(li)論認為由(you)(you)于(yu)腐(fu)蝕的(de)(de)陰極反應(ying)產生(sheng)氫(qing)，氫(qing)原(yuan)(yuan)子擴散到(dao)裂(lie)縫尖端金(jin)屬(shu)內(nei)部，金(jin)屬(shu)材料在(zai)(zai)拉應(ying)力作用(yong)(yong)(yong)下脆(cui)(cui)斷。在(zai)(zai)腐(fu)蝕很強的(de)(de)海洋環境(jing)中，在(zai)(zai)金(jin)屬(shu)表(biao)面容易(yi)(yi)發生(sheng)陰極析氫(qing)反應(ying)，造(zao)成(cheng)(cheng)氫(qing)在(zai)(zai)鋼鐵表(biao)面的(de)(de)吸附及(ji)向內(nei)部的(de)(de)擴散，由(you)(you)于(yu)氫(qing)原(yuan)(yuan)子很小，很容易(yi)(yi)在(zai)(zai)金(jin)屬(shu)的(de)(de)晶格(ge)中移動，使鋼鐵結構脆(cui)(cui)變(bian)，同時在(zai)(zai)交(jiao)變(bian)載(zai)荷作用(yong)(yong)(yong)下，鋼鐵結構很容易(yi)(yi)發生(sheng)由(you)(you)氫(qing)脆(cui)(cui)造(zao)成(cheng)(cheng)的(de)(de)斷裂(lie)，危(wei)害(hai)巨大。


  氫(qing)(qing)(qing)(qing)致開(kai)裂(lie)是重要(yao)的應力腐蝕機理之一。氫(qing)(qing)(qing)(qing)致開(kai)裂(lie)是原子(zi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)在合金晶體結構內的滲(shen)入和擴散所(suo)導致的脆(cui)性(xing)斷裂(lie)的現象，有時又稱為氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)或氫(qing)(qing)(qing)(qing)損傷。嚴格來說，氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)主要(yao)涉及金屬(shu)韌性(xing)的降(jiang)低(di)，而氫(qing)(qing)(qing)(qing)損傷除(chu)涉及韌性(xing)降(jiang)低(di)和開(kai)裂(lie)外，還(huan)包括金屬(shu)材料(liao)其他(ta)物理性(xing)能或化學性(xing)能的下(xia)降(jiang)，因此含(han)義更(geng)為廣(guang)泛。


1. 氫的來源(yuan)


  氫(qing)(qing)的(de)來源可分為內氫(qing)(qing)和外氫(qing)(qing)兩種。內氫(qing)(qing)是指材料(liao)在使用前內部就已(yi)經(jing)存在的(de)氫(qing)(qing)，主(zhu)要是在冶煉、熱處理、酸洗、電(dian)鍍、焊接(jie)等(deng)過程(cheng)中吸(xi)收(shou)的(de)氫(qing)(qing)。外氫(qing)(qing)或環境氫(qing)(qing)是指材料(liao)在使用過程(cheng)中與含氫(qing)(qing)介(jie)質接(jie)觸或進(jin)行陰(yin)極(ji)析氫(qing)(qing)反應(ying)吸(xi)收(shou)的(de)氫(qing)(qing)。


2. 氫的(de)傳輸


  氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)傳輸(shu)有(you)兩種方式：一是(shi)擴(kuo)(kuo)散，金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)濃度梯(ti)度或應力梯(ti)度時就會導致氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)擴(kuo)(kuo)散。當(dang)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)濃度梯(ti)度時，氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)將從濃度高的(de)地方向濃度低的(de)地方擴(kuo)(kuo)散。在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)穩態條件下(xia)，擴(kuo)(kuo)散遵(zun)從菲克定律。在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)常溫下(xia)，由(you)于氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)陷(xian)阱(jing)的(de)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)，對(dui)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中的(de)擴(kuo)(kuo)散行(xing)為(wei)影(ying)響較大；在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)高溫下(xia)，影(ying)響較小。二是(shi)位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)遷移，位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)是(shi)一種特殊的(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)陷(xian)阱(jing)。位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)不僅能將氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)原(yuan)子(zi)捕獲在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)其周(zhou)圍(wei)，形成(cheng)科氏(shi)氣團，而(er)且(qie)由(you)于氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中擴(kuo)(kuo)散快，在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)運(yun)動(dong)(dong)時氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣團還能夠跟上(shang)位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)一起運(yun)動(dong)(dong)，即位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)能夠遷移氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)。當(dang)運(yun)動(dong)(dong)的(de)位(wei)(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)遇到(dao)與(yu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)結合(he)能更大的(de)不可逆(ni)陷(xian)阱(jing)時，氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)將被“傾倒(dao)”在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)這些(xie)陷(xian)阱(jing)處。


3. 氫(qing)的存在形式


 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。