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氫脆
氫脆是溶于鋼中的氫，聚合為氫分子，造成應(yīng)力集中，超過鋼的強度極限，在鋼內(nèi)部形成細小的裂紋，又稱白點。氫脆只可防，不可治。氫脆一經(jīng)產(chǎn)生，就消除不了。在材料的冶煉過程和零件的制造與裝配過程（如電鍍、焊接）中進入鋼材內(nèi)部的微量氫(10的負6次方量級)在內(nèi)部殘余的或外加的應(yīng)力作用下導(dǎo)致材料脆化甚至開裂。在尚未出現(xiàn)開裂的情況下可以通過脫氫處理（例如加熱到200℃以上數(shù)小時，可使內(nèi)氫減少）恢復(fù)鋼材的性能。因此內(nèi)氫脆是可逆的。
中文名：氫脆
外文名：Hydrogen embrittlement
拉丁文名：Hydrogenium embrittlement
解 釋：溶于鋼中的氫
聚合形態(tài)：氫分子
作 用：超過鋼的強度極限
1、氫脆的機理學(xué)術(shù)界還有爭議，但大多數(shù)學(xué)者認為以下幾種效應(yīng)是氫脆發(fā)生的主要原因：
在金屬凝固的過程中，溶入其中的氫沒能及時釋放出來，向金屬中缺陷附近擴散，到室溫時原子氫在缺陷處結(jié)合成分子氫并不斷聚集，從而產(chǎn)生巨大的內(nèi)壓力，使金屬發(fā)生裂紋．
在石油工業(yè)的加氫裂解爐里，工作溫度為300-500度，氫氣壓力高達幾十個到上百個大氣壓力，這時氫可滲入鋼中與碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成甲烷． 甲烷氣泡可在鋼中夾雜物或晶界等場所成核，長大，并產(chǎn)生高壓導(dǎo)致鋼材損傷．
在應(yīng)力作用下，固溶在金屬中的氫也可能引起氫脆．金屬中的原子是按一定的規(guī)則周期性地排列起來的，稱為晶格．氫原子一般處于金屬原子之間的空隙中，晶格中發(fā)生原子錯排的局部地方稱為位錯，氫原子易于聚集在位錯附近．金屬材料受外力作用時，材料內(nèi)部的應(yīng)力分布是不均勻的，在材料外形迅速過渡區(qū)域或在材料內(nèi)部缺陷和微裂紋處會發(fā)生應(yīng)力集中．在應(yīng)力梯度作用下氫原子在晶格內(nèi)擴散或跟隨位錯運動向應(yīng)力集中區(qū)域．由于氫和金屬原子之間的交互作用使金屬原子間的結(jié)合力變?nèi)?，這樣在高氫區(qū)會萌生出裂紋并擴展，導(dǎo)致了脆斷． 另外，由于氫在應(yīng)力集中區(qū)富集促進了該區(qū)域塑性變形，從而產(chǎn)生裂紋并擴展． 還有，在晶體中存在著很多的微裂紋，氫向裂紋聚集時有吸附在裂紋表面，使表面能降低，因此裂紋容易擴展．
某些金屬與氫有較大的親和力，過飽和氫與這種金屬原子易結(jié)合生成氫化物，或在外力作用下應(yīng)力集中區(qū)聚集的高濃度的氫與該種金屬原子結(jié)合生成氫化物．氫化物是一種脆性相組織，在外力作用下往往成為斷裂源，從而導(dǎo)致脆性斷裂．
工業(yè)管道的氫脆現(xiàn)象可發(fā)生在實施外加電流陰極保護的過程之中:現(xiàn)階段為了防止金屬設(shè)備發(fā)生腐蝕，一般大型的工業(yè)管道都采用外加電流的陰極保護方式，但是這種方式也能引發(fā)雜散電流干擾的高風(fēng)險，可導(dǎo)致過保護，引發(fā)防腐層的破壞及管材氫脆。
2、特殊情況
熱處理的方法是將工件加熱至某一溫度，保溫一段時間，緩冷，使氫隨溶解度逐漸變小，逐漸析出。但加熱會破壞鍍層，因此熱處理的方法對于經(jīng)過電鍍的工件并不適用。
3、如何防治
首先，盡量縮短酸洗時間；其次加緩蝕劑，減少產(chǎn)氫量。
壓力容器的氫脆(或稱氫損傷)是指它的器壁受到氫的侵蝕，造成材料塑性和強度降低，并因此而導(dǎo)致的開裂或延遲性的脆性破壞。高溫高壓的氫對鋼的損傷主要是因為氫以原子狀態(tài)滲入金屬內(nèi)，并在金屬內(nèi)部再結(jié)合成分子，產(chǎn)生很高的壓力，嚴重時會導(dǎo)致表面鼓包或皺折；氫與鋼中的碳結(jié)合，使鋼脫碳，或使鋼中的硫化物與氧化物還原。造成壓力容器氫脆破壞的氫，可以是設(shè)備中原來就存在的，例如，煉鋼、焊接過程中的濕氣在高溫下被還原而生成氫，并溶解在液體金屬中?；蛟O(shè)備在電鍍或酸洗時，鋼表面被吸附的氫原子過飽和，使氫滲入鋼中；也可以是使用后由介質(zhì)中吸收進入的，例如在石油、化工容器中，就有許多介質(zhì)中含氫或含混有硫化氫的雜質(zhì)。鋼發(fā)生氫脆的特征主要表現(xiàn)在微觀組織上。它的腐蝕面常可見到鋼的脫碳鐵素體，氫脆層有沿著晶界擴展的腐蝕裂紋。腐蝕特別嚴重的容器，宏觀上可以發(fā)現(xiàn)氫脆所產(chǎn)生的鼓包。介質(zhì)中含氫(或硫化氫)的容器是否會發(fā)生氫脆，主要決定于操作溫度、氫的分壓、作用時間和鋼的化學(xué)成分。溫度越高、氫分壓越高，碳鋼的氫脆層就越深，發(fā)生氫脆破裂的時間也越短，其中溫度尤其是重要因素。鋼的含碳量越高，在相同的溫度和壓力條件下，氫脆的傾向越嚴重。鋼中添有鉻、鈦、釩等元素，可以阻止氫脆的產(chǎn)生。[1]
出現(xiàn)氫脆的工件通過除氫處理（如加熱等）也能消除氫脆，采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。如電鍍件的去氫都在200～240度的溫度下，加熱2～4小時可將絕大部分氫去除。
氫在常溫常壓下不會對鋼產(chǎn)生明顯的腐蝕，但當(dāng)溫度超過300℃和壓力高于30MPa時，會產(chǎn)生氫脆這種腐蝕缺陷，尤其是在高溫條件下。如合成氨生產(chǎn)過程中的脫硫塔、變換塔、氨合成塔；煉油過程中的一些加氫反應(yīng)裝置；石油化工生產(chǎn)過程中的甲醇合成塔等。
二：氫脆-鋼材中的氫會使材料的力學(xué)性能脆化，這種現(xiàn)象稱為氫脆。主要發(fā)生在碳鋼和低合金鋼中。
4、消除措施
(1)、減少金屬中滲氫的數(shù)量，必須盡量減少高強度/高硬度鋼制緊固件的酸洗，因為酸洗可加劇氫脆。在除銹和氧化皮時，盡量采用噴砂拋丸的方法，若洛氏硬度等于或大于HRC 32的緊固件進行酸洗時，必須在制定酸洗工藝時確保零件在酸中浸泡的時間最長不超過10分鐘。并應(yīng)盡量降低酸液的濃度，并保證零件在酸中浸泡的時間不超過10分鐘；在除油時，采用清洗劑或溶劑除油等化學(xué)除油方式，滲氫量較少，若采用電化學(xué)除油，先陰極后陽極，高強度零件不允許用陰極電解除油；在熱處理時，嚴格控制甲醇和丙烷的滴注量；在電鍍時，堿性鍍液或高電流效率的鍍液滲氫量較少。
(2)、采用低氫擴散性和低氫溶解度的鍍涂層一般認為，在電鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時，滲入鋼件的氫容易殘留下來，而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金屬鍍層具有低氫擴散性和低氫溶解度，滲氫較少。在滿足產(chǎn)品技術(shù)條件要求的情況下，可采用不會造成滲氫的涂層，如機械鍍鋅或無鉻鋅鋁涂層，不會發(fā)生氫脆，耐蝕性高，附著力好，且比電鍍環(huán)保。
（3）鍍前去應(yīng)力和鍍后去氫以消除氫脆隱患若零件經(jīng)淬火、焊接等工序后內(nèi)部殘留應(yīng)力較大，鍍前應(yīng)進行回火處理，回火消除應(yīng)力實際上可以減少零件內(nèi)的陷阱數(shù)量，從而減輕發(fā)生氫脆的隱患。
⑷、控制鍍層厚度，由于鍍層覆蓋在緊固件表面，鍍層在一定程度上會起到氫擴散屏障的作用，這將阻礙氫向緊固件外部的擴散。當(dāng)鍍層厚度超過2.5μm時，氫從緊固件中擴散出去就非常困難了。因此硬度<32HRC的緊固件，鍍層厚度可以要求在12μm；硬度≥32HRC的高強度螺栓，鍍層厚度應(yīng)控制在8μmmax。這就要求在產(chǎn)品設(shè)計時，必須考慮到高強度螺栓的氫脆風(fēng)險，合理選擇鍍層種類和鍍層厚度.