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(zhu)氫(qing)脆(cui)(cui)理論(lun)的(de)完善(shan)，很多學(xue)者將理論(lun)與實際結合起來(lai)，在(zai)(zai)工程應(ying)(ying)用(yong)中探(tan)討(tao)氫(qing)脆(cui)(cui)現(xian)象的(de)發生機理。在(zai)(zai)石油化(hua)工行業中，氫(qing)致(zhi)開(kai)裂(lie)事故在(zai)(zai)設備及管(guan)道中時有(you)發生，氫(qing)致(zhi)開(kai)裂(lie)屬(shu)于(yu)低應(ying)(ying)力脆(cui)(cui)性破壞的(de)一種，斷(duan)裂(lie)前很少(shao)出現(xian)宏觀上的(de)塑性變(bian)形，發生時往往沒有(you)征兆，而生產過程中的(de)物料多具有(you)腐蝕性質(zhi)，因(yin)此學(xue)者們將主要研究方(fang)向放在(zai)(zai)了設備管(guan)線內部介(jie)質(zhi)對鋼材(cai)的(de)氫(qing)脆(cui)(cui)機理上。例如，盧志明(ming)等學(xue)者研究了含有(you)硫化(hua)氫(qing)的(de)介(jie)質(zhi)對于(yu)16MnR鋼的(de)應(ying)(ying)力腐蝕斷(duan)裂(lie)敏感性。


  在大(da)氣(qi)(qi)腐(fu)(fu)蝕方面，學者們主(zhu)要研究(jiu)了(le)大(da)氣(qi)(qi)腐(fu)(fu)蝕中(zhong)陰極(ji)過程的(de)(de)(de)(de)氧(yang)還原對(dui)于(yu)鋼(gang)(gang)材的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕，卻忽略了(le)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)還原，所以關于(yu)大(da)氣(qi)(qi)環境(jing)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)現象的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)并不多見(jian)。室(shi)內實(shi)驗證實(shi)，用(yong)蒸(zheng)餾水濕潤過的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)材試樣(yang)表面可以檢測出明(ming)(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)滲透電(dian)流(liu)，這說明(ming)(ming)氫(qing)(qing)(qing)滲透現象是普(pu)遍存在的(de)(de)(de)(de)；張大(da)磊等人研究(jiu)了(le)濕度(du)對(dui)熱(re)鍍鋅鋼(gang)(gang)材在海洋大(da)氣(qi)(qi)環境(jing)中(zhong)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)敏(min)(min)感性的(de)(de)(de)(de)影響，結果表明(ming)(ming)相對(dui)濕度(du)在70%以上時(shi)，氫(qing)(qing)(qing)滲透電(dian)流(liu)隨著濕度(du)的(de)(de)(de)(de)增加而(er)增大(da)，氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)敏(min)(min)感性提(ti)高。由此可見(jian)，海洋大(da)氣(qi)(qi)環境(jing)中(zhong)鋼(gang)(gang)材的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)致敏(min)(min)感斷裂問(wen)題不容忽視(shi)。


  由氫(qing)和應(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)(de)共同(tong)作(zuo)用(yong)導致(zhi)的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)材料產(chan)生(sheng)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性斷裂的(de)(de)現象(xiang)，稱為氫(qing)致(zhi)開裂，簡(jian)稱氫(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)。近年(nian)來，應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕的(de)(de)吸氫(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)變理論引(yin)起(qi)了部(bu)分科技工作(zuo)者的(de)(de)關注。該理論認為由于腐蝕的(de)(de)陰極(ji)反應(ying)(ying)(ying)產(chan)生(sheng)氫(qing)，氫(qing)原子擴散到裂縫尖端(duan)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)內(nei)部(bu)，金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)材料在(zai)拉應(ying)(ying)(ying)力(li)作(zuo)用(yong)下脆(cui)(cui)(cui)(cui)斷。在(zai)腐蝕很(hen)(hen)強(qiang)的(de)(de)海洋環(huan)境中(zhong)，在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)表(biao)面(mian)容(rong)易(yi)(yi)發生(sheng)陰極(ji)析氫(qing)反應(ying)(ying)(ying)，造(zao)成氫(qing)在(zai)鋼(gang)(gang)鐵表(biao)面(mian)的(de)(de)吸附及向內(nei)部(bu)的(de)(de)擴散，由于氫(qing)原子很(hen)(hen)小，很(hen)(hen)容(rong)易(yi)(yi)在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)晶格(ge)中(zhong)移動，使鋼(gang)(gang)鐵結(jie)構脆(cui)(cui)(cui)(cui)變，同(tong)時在(zai)交(jiao)變載荷作(zuo)用(yong)下，鋼(gang)(gang)鐵結(jie)構很(hen)(hen)容(rong)易(yi)(yi)發生(sheng)由氫(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)造(zao)成的(de)(de)斷裂，危(wei)害巨(ju)大(da)。


  氫(qing)(qing)致(zhi)(zhi)開(kai)裂是重要的(de)應力腐蝕機理之一。氫(qing)(qing)致(zhi)(zhi)開(kai)裂是原子氫(qing)(qing)在合金(jin)晶體結構內的(de)滲入和擴散(san)所導致(zhi)(zhi)的(de)脆(cui)性(xing)斷裂的(de)現象，有(you)時又稱為氫(qing)(qing)脆(cui)或(huo)氫(qing)(qing)損傷(shang)。嚴格(ge)來說，氫(qing)(qing)脆(cui)主要涉(she)及(ji)金(jin)屬韌(ren)性(xing)的(de)降(jiang)低，而氫(qing)(qing)損傷(shang)除涉(she)及(ji)韌(ren)性(xing)降(jiang)低和開(kai)裂外(wai)，還包(bao)括金(jin)屬材(cai)料(liao)其他物理性(xing)能或(huo)化學性(xing)能的(de)下(xia)降(jiang)，因此含義(yi)更為廣泛。


1. 氫的來源


  氫(qing)(qing)的(de)來源(yuan)可分為內氫(qing)(qing)和(he)外(wai)氫(qing)(qing)兩種。內氫(qing)(qing)是指材料在使(shi)用(yong)(yong)前內部就(jiu)已經(jing)存在的(de)氫(qing)(qing)，主要是在冶煉、熱處理、酸(suan)洗、電鍍、焊接等(deng)過程中吸收的(de)氫(qing)(qing)。外(wai)氫(qing)(qing)或環境氫(qing)(qing)是指材料在使(shi)用(yong)(yong)過程中與含氫(qing)(qing)介質接觸(chu)或進行陰極析氫(qing)(qing)反應(ying)吸收的(de)氫(qing)(qing)。


2. 氫(qing)的傳輸


  氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)傳輸(shu)有兩種(zhong)方式(shi)：一(yi)是(shi)擴散(san)(san)(san)，金屬中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)(du)梯(ti)度(du)(du)或(huo)應力梯(ti)度(du)(du)時就(jiu)會導(dao)致氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)擴散(san)(san)(san)。當(dang)金屬中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)(du)梯(ti)度(du)(du)時，氫(qing)(qing)(qing)將從濃(nong)(nong)度(du)(du)高的(de)(de)地方向濃(nong)(nong)度(du)(du)低的(de)(de)地方擴散(san)(san)(san)。在(zai)(zai)穩(wen)態條件下(xia)，擴散(san)(san)(san)遵從菲克定律。在(zai)(zai)常溫下(xia)，由于(yu)氫(qing)(qing)(qing)陷阱的(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)，對氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)金屬中(zhong)的(de)(de)擴散(san)(san)(san)行(xing)為影響較大(da)；在(zai)(zai)高溫下(xia)，影響較小(xiao)。二是(shi)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)遷(qian)移，位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)是(shi)一(yi)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)陷阱。位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)不(bu)僅(jin)能(neng)(neng)將氫(qing)(qing)(qing)原子捕獲在(zai)(zai)其周圍，形成科(ke)氏氣團，而且由于(yu)氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)金屬中(zhong)擴散(san)(san)(san)快，在(zai)(zai)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)運動時氫(qing)(qing)(qing)氣團還(huan)能(neng)(neng)夠(gou)跟上位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)一(yi)起運動，即(ji)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)能(neng)(neng)夠(gou)遷(qian)移氫(qing)(qing)(qing)。當(dang)運動的(de)(de)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)遇到與氫(qing)(qing)(qing)結合能(neng)(neng)更大(da)的(de)(de)不(bu)可(ke)逆陷阱時，氫(qing)(qing)(qing)將被“傾倒”在(zai)(zai)這(zhe)些陷阱處。


3. 氫的存在形式(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。