金属的氢气危机：氢脆

从事氢气相关行业的都应该明白，氢脆现象对工业应用中构成了重大挑战，一旦产生氢脆而不被察觉，后果不堪设想！今天带大家简单了解一下氢脆及相关处置措施。

1、氢脆的概念

氢脆主要是金属材料因为吸收氢原子后而导致其力学性能降低，特别是塑性降低和脆性增加。氢原子很小，可以渗透进固体金属中，一旦被金属吸收，氢会降低金属中裂纹萌生和扩展所需的应力，从而导致脆化。氢脆最显著的发生在钢材以及铁、镍、钛、钴及其合金中，铜、铝和不锈钢则不易发生氢脆，一般来说，强度更高的材料更容易发生氢脆。。氢脆一般不会发生在常温下，大多数金属在150℃以上的温度会产生氢脆，300℃以上更为显著。

2、氢脆的产生机制

氢脆是一个复杂的过程，其中主要包括以下几条：

1）内部压力：在高氢浓度下，吸收的氢物质在空隙中重新组合形成氢分子，从金属内部产生压力，造成内部形成裂纹，称为氢开裂，若在表面形成气泡，称为氢致起泡。

2）氢增强局部塑性：氢增加了裂纹位错运动，导致局部塑性变形增加。

3）氢促进分离：氢原子降低金属原子间的结合力。

4）氢吸附诱导位错发射：氢原子吸附在位错线上，降低位错运动的能垒，促进位错发射。

5）氢增强应变诱导空位：氢与应变诱导的空位相互作用，形成氢-空位复合体，影响材料的塑性变形 。

6）氢化物形成：某些金属与氢有较大的亲和力，在应力集中区域，过饱和的氢可能与金属原子结合生成氢化物，这些脆性相组织可能导致断裂 。

7）环境因素影响：氢脆现象还受到温度、应力等环境因素的影响。

8）氢陷阱效应：氢原子在材料中的陷阱位置发生偏聚，形成氢陷阱。

3、常见金属材料的氢脆特性

氢脆现象在金属材料中普遍存在，不同材料的氢脆特性和影响因素各有不同。主要包括：钢铁材料、铝合金、钛合金、镁合金、高强度紧固件、工业管道，作为氢能从业者，工业管道的氢脆现象主要是氢以原子状态渗入金属内，并在金属内部再结合成分子，产生很高的压力，严重时会导致表面鼓包或皱折。

4、预防氢脆的方法

氢脆现象在使用过程中无法预防，只能从源头控制，以下是一些常见的预防氢脆的措施：

1）尽量缩短酸洗时间，加入缓蚀剂以减少产氢量。

2）选择高强度、高韧性材料，保证材料洁净度。

3）降低材料使用应力、避免应力集中。

4）采用机械镀锌、达克罗、久美特等不产生氢的表面处理方式。

5）对电镀锌的螺栓、螺母在电镀后及时进行烘烤驱氢处理。

总结而言，氢脆现象要求我们端正态度，更好地应对这一挑战，确保金属材料的长期稳定性和安全性。随着科技发展，我们有理由相信，氢脆这一古老而复杂的问题将得到更有效的管理和解决。

来源：氢气充装指南公众号。