当前位置:网站首页 - 新闻中心

工业气体中有关氢脆

钢发生氢脆的特征主要表现在微观组织上。它的腐蚀面常可见到钢的脱碳铁素体,氢脆层有沿着晶界扩展的腐蚀裂纹。腐蚀特别严重的容器,宏观上可以发现氢脆所产生的鼓包。

造成压力容器氢脆破坏的氢,可以是设备中原来就存在的,例如,炼钢、焊接过程中的湿气在高温下被还原而生成氢,并溶解在液体金属中。或设备在电镀或酸洗时,钢表面被吸附的氢原子过饱和,使氢渗入钢中;也可以是使用后由介质中吸收进入的,例如在石油、化工容器中,就有许多介质中含氢或含混有硫化氢的杂质。

压力容器的氢脆(或称氢损伤)是指它的器壁受到氢的侵蚀,造成材料塑性和强度降低,并因此而导致的开裂或延迟性的脆性破坏。高温高压的氢对钢的损伤主要是因为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;氢与钢中的碳结合,使钢脱碳,或使钢中的硫化物与氧化物还原。

介质中含氢(或硫化氢)的容器是否会发生氢脆,主要决定于操作温度、氢的分压、作用时间和钢的化学成分。温度越高、氢分压越突,碳钢的氢脆层就越深,发生氢脆破裂的时间也越短,其中温度尤其是重要因素。钢的含碳量越高,在相同的温度和压力条件下,氢脆的倾向越严重。钢中添有铬、钛、钒等元素,可以阻止氢脆的产生。

hydrogen?embrittlement氢能进人许多金属,典型的如铂、钯以及储氢合金等,也能进入钢铁。当金属铁上阴极出氢时,氢离子或水分子放电后成为吸附在铁表面的氢原子,两个吸附氢原子可以复合成氢分子而逸出,但也可以越过铁的表面,并扩散进入金属的晶格。它会在缺陷处富集,同样复合成氢分子,并逐步增大压强,在钢铁结构内部造成裂缝,降低其强度,甚至破裂。这就是钢铁的“氢脆”,在电镀过程中以及对于输送含有硫化氢的油、气管道最为常见。在介质中加入适当的缓蚀剂是有效的防护方法。

——摘自《化学辞典》(2004年4月,化学工业出版社)

Hydrogen?embrittlement氢进入金属内部,使金属中存在氢或氢与金属生成氢化物而导致金属脆化。影响氢脆的因素有(1)材料因素。高强度金属材料和钛、钼等金属易发生氢脆。屈服强度愈高,氢脆敏感性愈大。硫化物夹杂和未回火的马氏体组织易发生氢脆。(2)应力因素(指应力引起氢脆)。在其他条件相同时,在临界应力以上,应力愈高,氢脆敏感性愈大。(3)环境因素。环境中有氢原子,或电极反应有氢原子析出时,均可能引起敏感性金属的氢脆。发生氢脆的温度为-100~+200℃。氢脆的断裂性质为脆性断裂。其断口宏观上是齐平的,无塑性变形。断裂的显微特征是沿晶型的也可以是穿晶型的。对于氢化物型氢脆,其裂纹沿晶界扩展,并在晶界上可看到粒状氢化物。

hydrogen?embrittlement(HE)钢中因含有氢而使材质变脆甚至引起断裂,是钢材氢损伤形态之一。通过电解、电镀、非真空条件下的冶炼与浇铸、湿环境焊接、热处理、H2S环境、高温临氢环境等途径,氢以原子态进入钢材内部,在-100~100℃的温度区间内聚集成分子态之后,一方面在钢材内造成内压与内应力,另一方面氢又使材料弱化脆化(指固溶氢使钢材的表面.能降低易断裂,还可能与材料中的Ti、Zr、V、Nb、Ta等元素形成脆弱的氢化物)。这样将使材料的脆性上升,塑性与韧性下降,变得易裂易断。电镀过程中溶入钢内的氢导致零部件开裂是典型的氢脆。高温加氢反应器在高温下吸收了足够的氢,停车时冷却过快使氢难以逸出钢材而使氢过饱和,将导致氢脆的出现。但温度过高或过低时不出现氢脆现象。通常氢脆导致材料性能的退化可归纳为氢环境脆化(HEE)、应力开裂(HSC)、拉伸延性损失三类。碳钢、低合金钢和高强度钢均有氢脆倾向,尤以高强度钢最为严重。

——摘自《安全工程大辞典》(材料、机械、装备)(1995年11月化学工业出版社)(安全文化网)

internal?hydrogen?embrittlement?(IHE)?氢脆的一种,是经典的氢脆问题。在材料的冶炼过程和零件的制造与装配过程(如电镀、焊接)中进入钢材内部的微量氢(10—6量级)在内部残余的或外加的应力作用下导致材料脆化甚至开裂。在尚未出现开裂的情况下可以通过脱氢处理(例如加热到200℃以上数小时,可使内氢减少)恢复钢材的性能。因此内氢脆是可逆的。

—–《安全工程大辞典》(化学工业出版社)

氢脆的特点

1.裂纹从内部开始;

2.裂纹几乎不分叉,有二次裂纹;

3.腐蚀产物较少;

4.裂纹源可能是一个或多个。多在三向应力区萌生裂纹源;

5.多数为沿晶断裂,也可能出现穿晶解理或准解理断裂;

6.内部氢脆不一定要有拉应力作用;

7.合金和纯金属均可能发生;

8.只要在含氢的环境或在能产生氢的情况(如酸洗、电镀)下都能发生;

9.必须含有氢,强度越高,所需的含氢量越低;

10.对轧制方向敏感;

11.阴极保护反而促进高强钢的氢脆倾向。

评定氢脆的方法采用(1)高温真空定氢技术测定金属中氢含量;(2)测量氢在金属中的渗透率;(3)弯曲次数法,(4)通过测量断面收缩率,测定氢脆系数(0~1),值愈小,氢脆敏感性愈小;(5)σ~tF法评定。

——摘自《安全工程大辞典》(腐蚀、防腐)(1995年11月化学工业出版社)