氫(qing)(qing)(qing)(qing)能(neng)夠(gou)導(dao)致合金(jin)(jin)材料(liao)發生(sheng)(sheng)多種樣(yang)式(shi)損(sun)(sun)壞,如氫(qing)(qing)(qing)(qing)致滯后(hou)(hou)斷(duan)裂、氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)及高溫氫(qing)(qing)(qing)(qing)腐蝕等,其中(zhong)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(Hydrogen Embrittlement,HE)指在(zai)應力(li)和氫(qing)(qing)(qing)(qing)這兩(liang)種因(yin)素的(de)(de)(de)(de)(de)共同作用下引起(qi)金(jin)(jin)屬(shu)塑性降(jiang)低(di)、產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)損(sun)(sun)傷或斷(duan)裂的(de)(de)(de)(de)(de)現象,氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)又被(bei)稱為氫(qing)(qing)(qing)(qing)損(sun)(sun)傷或氫(qing)(qing)(qing)(qing)致開裂,不(bu)僅能(neng)夠(gou)降(jiang)低(di)金(jin)(jin)屬(shu)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)斷(duan)面收縮率,同時也會使(shi)金(jin)(jin)屬(shu)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)沖擊韌性值和疲勞壽(shou)命得到顯著降(jiang)低(di)。氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)在(zai)小(xiao)于金(jin)(jin)屬(shu)斷(duan)裂強度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)拉伸(shen)作用條件下,經過一段(duan)時間后(hou)(hou)能(neng)夠(gou)導(dao)致金(jin)(jin)屬(shu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)忽(hu)然(ran)脆(cui)(cui)斷(duan),這種脆(cui)(cui)斷(duan)是在(zai)沒有預兆(zhao)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下發生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de),因(yin)而氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)的(de)(de)(de)(de)(de)破壞性和危險性是極(ji)大的(de)(de)(de)(de)(de),并且(qie)材料(liao)發生(sheng)(sheng)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)能(neng)夠(gou)引起(qi)較(jiao)低(di)應力(li)下的(de)(de)(de)(de)(de)開裂、斷(duan)裂及爆(bao)炸等事故(gu),危害人身安全并且(qie)容易帶(dai)來財產(chan)(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)嚴重損(sun)(sun)耗。
雙相(xiang)不(bu)銹鋼由于其較優的抗腐蝕能力及力學性能,在油氣運輸業、煉油化工業及石油天然氣開采等領域得到越來越多的使用,在這些使用環境中,雙相不銹鋼面臨最主要的腐蝕問題為氫脆。氫主要留存于鋼的晶格間隙中,同時也會以原子的形態留在鋼的組織缺陷處,鋼的組織缺陷主要包括位錯、晶界、空位、微孔洞及第二相微粒等。通常情況下,合金晶格缺陷周邊區域都會具有應變場和應力,有助于將氫吸引在晶格缺陷周邊進而能夠捕獲氫;另外,在擴散機制作用下,金屬或合金的晶格間隙點及內部氫陷阱點的氫原子會達到一個平衡。
氫(qing)脆(cui)的發生與氫(qing)有著十分密(mi)切的聯系(xi),其(qi)中氫(qing)的來源主要有兩個方面,即內氫(qing)和外氫(qing)。
1. 內氫
內(nei)氫(qing)是指在冶煉、酸洗(xi)、焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)等過程(cheng)中導(dao)致(zhi)鋼(gang)內(nei)部(bu)存在氫(qing),即鋼(gang)在使用和(he)實驗(yan)之前就已經存在氫(qing),例如,在冶煉鋼(gang)的(de)(de)(de)進程(cheng)中,爐內(nei)部(bu)的(de)(de)(de)水發生分解(jie)進而導(dao)致(zhi)氫(qing)的(de)(de)(de)生成;鋼(gang)在電鍍前和(he)熱(re)處理后全(quan)部(bu)要經過酸洗(xi)這(zhe)(zhe)一過程(cheng),在這(zhe)(zhe)過程(cheng)中鋼(gang)跟(gen)酸會進行電化學反應進而導(dao)致(zhi)氫(qing)在陰極區生成,這(zhe)(zhe)些氫(qing)中有的(de)(de)(de)會擴(kuo)散到鋼(gang)的(de)(de)(de)內(nei)部(bu);焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)是一種局部(bu)冶煉過程(cheng),涉及焊(han)(han)(han)(han)縫金屬的(de)(de)(de)融(rong)化和(he)凝(ning)固,當焊(han)(han)(han)(han)條藥(yao)皮或(huo)者環境中含(han)有較多水分時(shi),在焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)局部(bu)高溫下也(ye)可以將氫(qing)代入熔池,容易將氫(qing)引入到金屬內(nei)部(bu)進而造(zao)成與白點(dian)類(lei)似的(de)(de)(de)問題,于(yu)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)影(ying)響區產生焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)冷(leng)裂紋。
2. 外氫
外氫(qing)(qing)是指(zhi)材(cai)料本身含氫(qing)(qing)量較少,但是在(zai)致(zhi)氫(qing)(qing)氣體中(zhong)(zhong)及在(zai)氫(qing)(qing)氣中(zhong)(zhong)工(gong)作或(huo)者(zhe)腐蝕的(de)(de)陰極過程中(zhong)(zhong)都(dou)(dou)有可能引入氫(qing)(qing),這(zhe)些氫(qing)(qing)都(dou)(dou)可以(yi)在(zai)鋼(gang)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)形成(cheng)(cheng)原子(zi)氫(qing)(qing)進入到鋼(gang)的(de)(de)內部,例(li)如(ru):石化(hua)工(gong)業中(zhong)(zhong)的(de)(de)反應塔等受(shou)力結構鋼(gang)件是在(zai)具有氫(qing)(qing)或(huo)者(zhe)硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)環境中(zhong)(zhong)進行工(gong)作的(de)(de),由于工(gong)作環境中(zhong)(zhong)存在(zai)氫(qing)(qing)并且氫(qing)(qing)進入到金屬內部進而導(dao)致(zhi)應用結構鋼(gang)件氫(qing)(qing)脆的(de)(de)產生(sheng)(sheng)(sheng);又如(ru)析氫(qing)(qing)腐蝕過程中(zhong)(zhong)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)(de)氫(qing)(qing)大(da)部分(fen)是因為(wei)鋼(gang)存在(zai)于H+的(de)(de)介質中(zhong)(zhong),其表(biao)(biao)面(mian)與(yu)含氫(qing)(qing)物(wu)質發生(sheng)(sheng)(sheng)反應生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)[H]或(huo)者(zhe)H2,氣態氫(qing)(qing)或(huo)者(zhe)吸(xi)附在(zai)鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)或(huo)者(zhe)發生(sheng)(sheng)(sheng)分(fen)解進而形成(cheng)(cheng)活(huo)性氫(qing)(qing)原子(zi),能夠進一(yi)步導(dao)致(zhi)鋼(gang)發生(sheng)(sheng)(sheng)脆化(hua)。