氢腐蚀

氢腐蚀，也称作氢 attack，是在高温、高压的氢气环境中，钢暴露于其中时发生的腐蚀现象。在此条件下，氢原子会渗入钢的表面或内部并与不稳定碳化物反应生成甲烷，导致钢脱碳并使其机械强度遭受永久性损害。产生的甲烷在钢内部积聚形成的局部高压可能导致严重的鼓包和开裂。

影响因素

氢腐蚀的发生与多种因素有关，其中包括钢本身的特性以及加工和使用条件。钢中含有较高碳含量的碳钢，其抗氢腐蚀性能随着碳含量的增加而下降。相比之下，含有少量钛、铌、钒、钼等元素的低合金钢具有更好的抗氢腐蚀能力。此外，冶炼过程中未及时逸出的氢、焊接过程中分解出的氢以及设备运行期间工作介质中的氢都可能成为氢腐蚀的诱因。

发生机制

氢腐蚀可分为两个阶段：氢脆阶段和氢浸蚀阶段。在氢脆阶段，钢内部吸附的氢尚未与钢的成分发生化学变化，也不会改变钢的组织状态，只会使钢变脆且韧性降低。而在氢浸蚀阶段，氢与钢中不稳定的碳化物反应生成甲烷，导致钢脱碳、鼓包、开裂，最终显著降低钢的强度和韧性。

类型

氢腐蚀可分为氢鼓包、氢脆和氢蚀三类。氢鼓包指氢原子扩散至钢内并在空穴处结合成氢分子，但由于氢分子难以扩散，会在钢内积聚形成巨大内压，引发表面鼓包甚至破裂。氢脆则是指在高强度钢中，氢原子进入金属后使晶格应变增大，从而降低韧性和延性，引起脆化。氢蚀则是在高温高压环境下，氢进入金属内与一种组分或元素产生化学反应，导致金属破坏。

预防措施

针对不同类型的氢腐蚀，有不同的预防措施。对于氢鼓包，可以通过消除有毒介质、选用空穴较少的镇静钢或对氢渗透较低的奥氏体不锈钢来预防。氢脆可通过选用对氢脆不敏感的材料，如含Ni、Mo的合金钢，并在制造过程中减少氢的产生来预防。氢蚀则建议选用抗氢钢，如16MnR（HIC）、15CrMoR等，这些钢种中的铬和钼能够形成稳定的碳化物，减少氢与碳结合的机会，避免甲烷气体的产生。

参考资料

高温氢腐蚀，氢脆腐蚀有什么异同点?.高温氢腐蚀，氢脆腐蚀有什么异同点?.2024-10-30

金属的腐蚀与防护.人人文库.2024-10-30

百度教育.百度教育.2024-10-30