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)蝕開裂(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。
隨著氫(qing)(qing)脆(cui)理(li)論的(de)(de)(de)完善，很多學者(zhe)將理(li)論與實際結(jie)合起來(lai)，在工(gong)程(cheng)應(ying)用中(zhong)(zhong)(zhong)探討氫(qing)(qing)脆(cui)現象的(de)(de)(de)發(fa)生機理(li)。在石油化工(gong)行業中(zhong)(zhong)(zhong)，氫(qing)(qing)致(zhi)開裂事故在設備及管道中(zhong)(zhong)(zhong)時有(you)發(fa)生，氫(qing)(qing)致(zhi)開裂屬(shu)于(yu)低應(ying)力(li)脆(cui)性(xing)(xing)破壞的(de)(de)(de)一(yi)種，斷(duan)裂前很少出現宏觀上(shang)的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)變形，發(fa)生時往往沒有(you)征兆，而生產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)物料多具有(you)腐蝕(shi)性(xing)(xing)質(zhi)，因(yin)此學者(zhe)們將主要(yao)研究方向放在了(le)設備管線內部介(jie)質(zhi)對鋼材的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)脆(cui)機理(li)上(shang)。例如(ru)，盧志明等學者(zhe)研究了(le)含有(you)硫化氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)介(jie)質(zhi)對于(yu)16MnR鋼的(de)(de)(de)應(ying)力(li)腐蝕(shi)斷(duan)裂敏感性(xing)(xing)。
在(zai)大氣(qi)腐(fu)蝕方面，學者們(men)主要研究了大氣(qi)腐(fu)蝕中陰極過程(cheng)的(de)(de)氧(yang)還(huan)原對(dui)于鋼(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)腐(fu)蝕，卻(que)忽略了氫的(de)(de)還(huan)原，所以關于大氣(qi)環境中的(de)(de)氫脆現象(xiang)的(de)(de)研究并不多見。室(shi)內實(shi)驗證實(shi)，用蒸餾水濕(shi)(shi)潤過的(de)(de)鋼(gang)(gang)材(cai)試樣表面可以檢測(ce)出明顯的(de)(de)氫滲透電流，這說明氫滲透現象(xiang)是普遍(bian)存在(zai)的(de)(de)；張大磊等人研究了濕(shi)(shi)度(du)對(dui)熱(re)鍍鋅(xin)鋼(gang)(gang)材(cai)在(zai)海(hai)洋(yang)大氣(qi)環境中氫脆敏感性(xing)的(de)(de)影響，結果表明相對(dui)濕(shi)(shi)度(du)在(zai)70%以上時，氫滲透電流隨著濕(shi)(shi)度(du)的(de)(de)增加而增大，氫脆敏感性(xing)提高。由此可見，海(hai)洋(yang)大氣(qi)環境中鋼(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)氫致敏感斷裂(lie)問題不容忽視。
由氫(qing)(qing)和應(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)共同作(zuo)用(yong)導(dao)致的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)材料產生(sheng)脆(cui)(cui)性(xing)斷裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)現(xian)象，稱(cheng)為氫(qing)(qing)致開裂(lie)(lie)，簡稱(cheng)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)。近(jin)年來，應(ying)力(li)(li)腐蝕的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)變理(li)論引起了部(bu)分科技工(gong)作(zuo)者的(de)(de)(de)關注。該理(li)論認(ren)為由于腐蝕的(de)(de)(de)陰極反應(ying)產生(sheng)氫(qing)(qing)，氫(qing)(qing)原子(zi)擴(kuo)散到裂(lie)(lie)縫尖端金(jin)屬(shu)內(nei)部(bu)，金(jin)屬(shu)材料在拉應(ying)力(li)(li)作(zuo)用(yong)下(xia)脆(cui)(cui)斷。在腐蝕很強(qiang)的(de)(de)(de)海洋(yang)環境中，在金(jin)屬(shu)表面容易(yi)發(fa)生(sheng)陰極析氫(qing)(qing)反應(ying)，造成氫(qing)(qing)在鋼(gang)鐵表面的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附及向內(nei)部(bu)的(de)(de)(de)擴(kuo)散，由于氫(qing)(qing)原子(zi)很小，很容易(yi)在金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)晶格中移動，使鋼(gang)鐵結(jie)構(gou)脆(cui)(cui)變，同時在交變載荷作(zuo)用(yong)下(xia)，鋼(gang)鐵結(jie)構(gou)很容易(yi)發(fa)生(sheng)由氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)造成的(de)(de)(de)斷裂(lie)(lie)，危(wei)害巨大。
氫(qing)致開(kai)裂(lie)(lie)是(shi)重(zhong)要的(de)應(ying)力腐蝕(shi)機(ji)理(li)之一。氫(qing)致開(kai)裂(lie)(lie)是(shi)原子氫(qing)在合金(jin)(jin)晶體結(jie)構(gou)內的(de)滲(shen)入和擴散(san)所導致的(de)脆性(xing)(xing)斷裂(lie)(lie)的(de)現象，有時又稱為氫(qing)脆或(huo)氫(qing)損(sun)傷。嚴格來說(shuo)，氫(qing)脆主要涉及(ji)金(jin)(jin)屬(shu)韌(ren)性(xing)(xing)的(de)降(jiang)低(di)，而氫(qing)損(sun)傷除涉及(ji)韌(ren)性(xing)(xing)降(jiang)低(di)和開(kai)裂(lie)(lie)外，還包括(kuo)金(jin)(jin)屬(shu)材料其他(ta)物理(li)性(xing)(xing)能(neng)或(huo)化學性(xing)(xing)能(neng)的(de)下降(jiang)，因(yin)此含義(yi)更為廣(guang)泛。
1. 氫的來源
氫(qing)(qing)的(de)(de)來源可分為內(nei)(nei)氫(qing)(qing)和(he)外氫(qing)(qing)兩(liang)種。內(nei)(nei)氫(qing)(qing)是指(zhi)材料(liao)在使用(yong)前(qian)內(nei)(nei)部就已(yi)經存在的(de)(de)氫(qing)(qing)，主要是在冶煉、熱處理(li)、酸洗(xi)、電鍍、焊接等(deng)過程中吸收(shou)的(de)(de)氫(qing)(qing)。外氫(qing)(qing)或環境氫(qing)(qing)是指(zhi)材料(liao)在使用(yong)過程中與含(han)氫(qing)(qing)介質接觸或進(jin)行陰(yin)極析氫(qing)(qing)反(fan)應吸收(shou)的(de)(de)氫(qing)(qing)。
2. 氫的傳輸
氫(qing)(qing)(qing)的(de)傳輸有兩種方(fang)式：一是(shi)擴散(san)，金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)存在(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)的(de)濃度(du)(du)(du)梯(ti)度(du)(du)(du)或應力(li)梯(ti)度(du)(du)(du)時(shi)就(jiu)會導致氫(qing)(qing)(qing)的(de)擴散(san)。當(dang)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)存在(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)的(de)濃度(du)(du)(du)梯(ti)度(du)(du)(du)時(shi)，氫(qing)(qing)(qing)將(jiang)從濃度(du)(du)(du)高(gao)的(de)地(di)方(fang)向濃度(du)(du)(du)低的(de)地(di)方(fang)擴散(san)。在(zai)(zai)穩態條件(jian)下(xia)，擴散(san)遵從菲克(ke)定律。在(zai)(zai)常溫(wen)下(xia)，由(you)(you)于氫(qing)(qing)(qing)陷阱的(de)存在(zai)(zai)，對氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)的(de)擴散(san)行為影(ying)響(xiang)較大(da)(da)；在(zai)(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)，影(ying)響(xiang)較小。二是(shi)位(wei)錯(cuo)(cuo)遷(qian)移，位(wei)錯(cuo)(cuo)是(shi)一種特殊(shu)的(de)氫(qing)(qing)(qing)陷阱。位(wei)錯(cuo)(cuo)不僅能將(jiang)氫(qing)(qing)(qing)原子捕獲在(zai)(zai)其周圍，形成科氏(shi)氣團(tuan)，而(er)且由(you)(you)于氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)擴散(san)快，在(zai)(zai)位(wei)錯(cuo)(cuo)運(yun)(yun)動時(shi)氫(qing)(qing)(qing)氣團(tuan)還能夠跟上位(wei)錯(cuo)(cuo)一起運(yun)(yun)動，即位(wei)錯(cuo)(cuo)能夠遷(qian)移氫(qing)(qing)(qing)。當(dang)運(yun)(yun)動的(de)位(wei)錯(cuo)(cuo)遇到與氫(qing)(qing)(qing)結合能更大(da)(da)的(de)不可逆陷阱時(shi)，氫(qing)(qing)(qing)將(jiang)被(bei)“傾倒”在(zai)(zai)這些陷阱處。
3. 氫(qing)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。
