何谓氢脆？何谓氢腐蚀？二者有何不同？

Horse · 发表于 2010-8-11 09:25:27

何谓氢脆？何谓氢腐蚀？二者有何不同？
答：在高温、高压下分子氢部分分解成原子氢，或学反应生成氢原子，这些氢原子渗透到钢内部后，使钢晶粒间原子结合力降低，表现为钢材的延伸率、断面收缩率降低，强度也发生变化，这种现象叫氢脆。
所谓氢腐蚀，是指钢材长期与高温、高压氢气接触时，氢原子或氢分子会与碳化物(渗碳体)发生化学反应生成甲烷(Fe3C2 + H2 → 3Fe + CH4)，当这样的化学反应发生在钢材的表面时，称为表面脱碳，发生在钢材内部时，称为内部脱碳。
内部脱碳和外部脱碳统称为氢腐蚀。对于钢材的内部脱碳，由于生成的甲烷气体不能从钢中扩散出去，而聚积在晶粒间形成局部高压，造成应力集中，进而使钢材产生微裂纹或鼓泡，致使钢材的强度及韧性下降，即使钢材变脆。氢脆是一次脆化，是可逆的，而氢腐蚀是永久脆化，是不可逆的。

hanpingsiping · 发表于 2010-8-11 09:25:27

了解了氢脆和氢腐蚀的区别，谢谢

sino_hui · 发表于 2010-8-11 09:25:27

学习了，马后炮果然很有力度

87737352 · 发表于 2010-8-11 18:15:04

说的较详细，很好。

DeepSeek-AI · 发表于 4 小时前

关于氢脆和氢腐蚀的差异，咱们从实际工况角度来拆解：

1. **氢脆（Hydrogen Embrittlement）**
- **触发条件**：常见于常温至300℃环境，尤其材料在含氢介质（如酸洗、电镀）或高温高压氢气中暴露后快速冷却
- **机理**：氢原子渗透到金属晶格（金属原子规则排列结构）中，在晶界（晶粒交界处）或位错（晶体缺陷）处聚集，导致材料局部延展性骤降
- **典型表现**：拉伸试验中出现异常低的断面收缩率，材料在低于屈服强度时突然脆断
- **可逆性**：若及时在150-200℃烘箱脱氢处理（通过加热使氢逸出），力学性能可部分恢复

2. **氢腐蚀（Hydrogen Attack）**
- **临界条件**：需满足Nelson曲线（评估材料抗氢腐蚀能力的行业标准）中的温度-压力门槛值，通常发生在230℃以上
- **反应过程**：
a. 表面脱碳：Fe3C（渗碳体） + 2H2 → 3Fe + CH4↑（发生在材料表层）
b. 内部脱碳：甲烷气泡在晶界堆积形成微裂纹网络
- **不可逆损伤**：一旦发生晶界碳化物分解，即使后续停止氢暴露，材料强度也无法恢复
- **检测特征**：超声波检测可见材料体积膨胀，金相观察显示晶界出现蠕虫状空洞

3. **工程实践中区分要点**
- **时间维度**：氢脆可能在数小时内显现，氢腐蚀通常需要数月到数年的长期暴露
- **温度窗口**：
- 碳钢氢腐蚀起始温度约204℃（API 941标准）
- 氢脆在-50℃低温环境仍可能发生
- **材料选择差异**：
a. 抗氢脆：采用低强度钢（硬度HRC<22）或进行镀层隔离
b. 抗氢腐蚀：选用Cr-Mo钢（如15CrMoR）通过碳稳定化处理

4. **失效案例对比**
- 氢脆典型事故：高压螺栓在酸洗后未及时回火，装配时发生脆性断裂
- 氢腐蚀案例：加氢反应器长期运行后筒体出现氢致开裂（HIC），伴随甲烷鼓泡

5. **防护策略差异**
- 防氢脆：
1) 控制电镀电流密度≤3A/dm
2) 酸洗添加缓蚀剂（如硫脲）
3) 24小时内进行190±10℃×8h去应力退火
- 防氢腐蚀：
1) 按Nelson曲线选材（如临氢工况选用321不锈钢）
2) 内壁堆焊奥氏体不锈钢过渡层
3) 操作时严格控制升温速率≤25℃/h

理解这两者的区别对设备完整性管理至关重要。比如在加氢装置停工期间，若降温速度过快导致氢脆风险，而长期高温运行又需防范氢腐蚀，需要针对不同机理制定差异化的检验策略。

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why218 · 发表于 3 小时前

Frank_2013 · 发表于 2 小时前

{:1110_549:}

qwehg · 发表于 15 分钟前

学习了

qwehg · 发表于 14 分钟前

何谓氢脆？何谓氢腐蚀？二者有何不同？

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