從事氫氣相關(guān)行業(yè)的都應(yīng)該明白，氫脆現(xiàn)象對工業(yè)應(yīng)用中構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)，一旦產(chǎn)生氫脆而不被察覺，后果不堪設(shè)想！今天帶大家簡單了解一下氫脆及相關(guān)處置措施。

1、氫脆的概念

氫脆主要是金屬材料因?yàn)槲諝湓雍蠖鴮?dǎo)致其力學(xué)性能降低，特別是塑性降低和脆性增加。氫原子很小，可以滲透進(jìn)固體金屬中，一旦被金屬吸收，氫會降低金屬中裂紋萌生和擴(kuò)展所需的應(yīng)力，從而導(dǎo)致脆化。氫脆最顯著的發(fā)生在鋼材以及鐵、鎳、鈦、鈷及其合金中，銅、鋁和不銹鋼則不易發(fā)生氫脆，一般來說，強(qiáng)度更高的材料更容易發(fā)生氫脆。。氫脆一般不會發(fā)生在常溫下，大多數(shù)金屬在150℃以上的溫度會產(chǎn)生氫脆，300℃以上更為顯著。

2、氫脆的產(chǎn)生機(jī)制

氫脆是一個復(fù)雜的過程，其中主要包括以下幾條：

1）內(nèi)部壓力：在高氫濃度下，吸收的氫物質(zhì)在空隙中重新組合形成氫分子，從金屬內(nèi)部產(chǎn)生壓力，造成內(nèi)部形成裂紋，稱為氫開裂，若在表面形成氣泡，稱為氫致起泡。

2）氫增強(qiáng)局部塑性：氫增加了裂紋位錯運(yùn)動，導(dǎo)致局部塑性變形增加。

3）氫促進(jìn)分離：氫原子降低金屬原子間的結(jié)合力。

4）氫吸附誘導(dǎo)位錯發(fā)射：氫原子吸附在位錯線上，降低位錯運(yùn)動的能壘，促進(jìn)位錯發(fā)射。

5）氫增強(qiáng)應(yīng)變誘導(dǎo)空位：氫與應(yīng)變誘導(dǎo)的空位相互作用，形成氫-空位復(fù)合體，影響材料的塑性變形 。

6）氫化物形成：某些金屬與氫有較大的親和力，在應(yīng)力集中區(qū)域，過飽和的氫可能與金屬原子結(jié)合生成氫化物，這些脆性相組織可能導(dǎo)致斷裂 。

7）環(huán)境因素影響：氫脆現(xiàn)象還受到溫度、應(yīng)力等環(huán)境因素的影響。

8）氫陷阱效應(yīng)：氫原子在材料中的陷阱位置發(fā)生偏聚，形成氫陷阱。

3、常見金屬材料的氫脆特性

氫脆現(xiàn)象在金屬材料中普遍存在，不同材料的氫脆特性和影響因素各有不同。主要包括：鋼鐵材料、鋁合金、鈦合金、鎂合金、高強(qiáng)度緊固件、工業(yè)管道，作為氫能從業(yè)者，工業(yè)管道的氫脆現(xiàn)象主要是氫以原子狀態(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(yán)重時會導(dǎo)致表面鼓包或皺折。

4、預(yù)防氫脆的方法

氫脆現(xiàn)象在使用過程中無法預(yù)防，只能從源頭控制，以下是一些常見的預(yù)防氫脆的措施：

1）盡量縮短酸洗時間，加入緩蝕劑以減少產(chǎn)氫量。

2）選擇高強(qiáng)度、高韌性材料，保證材料潔凈度。

3）降低材料使用應(yīng)力、避免應(yīng)力集中。

4）采用機(jī)械鍍鋅、達(dá)克羅、久美特等不產(chǎn)生氫的表面處理方式。

5）對電鍍鋅的螺栓、螺母在電鍍后及時進(jìn)行烘烤驅(qū)氫處理。

總結(jié)而言，氫脆現(xiàn)象要求我們端正態(tài)度，更好地應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，確保金屬材料的長期穩(wěn)定性和安全性。隨著科技發(fā)展，我們有理由相信，氫脆這一古老而復(fù)雜的問題將得到更有效的管理和解決。