氫脆

熱處理的方法是將工件加熱至某一溫度，保溫一段時間，緩冷，使氫隨溶解度逐漸變小，逐漸析出。但加熱會破壞鍍層，因此熱處理的方法對于經(jīng)過電鍍的工件并不適用。

(1)、減少金屬中滲氫的數(shù)量，必須盡量減少高強度/高硬度鋼制緊固件的酸洗，因為酸洗可加劇氫脆。在除銹和氧化皮時，盡量采用噴砂拋丸的方法，若洛氏硬度等于或大于HRC 32的緊固件進行酸洗時，必須在制定酸洗工藝時確保零件在酸中浸泡的時間最長不超過10分鐘。并應盡量降低酸液的濃度，并保證零件在酸中浸泡的時間不超過10分鐘;在除油時，采用清洗劑或溶劑除油等化學除油方式，滲氫量較少，若采用電化學除油，先陰極后陽極，高強度零件不允許用陰極電解除油;在熱處理時，嚴格控制甲醇和丙烷的滴注量;在電鍍時，堿性鍍液或高電流效率的鍍液滲氫量較少。

(2)、采用低氫擴散性和低氫溶解度的鍍涂層一般認為，在電鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時，滲入鋼件的氫容易殘留下來，而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金屬鍍層具有低氫擴散性和低氫溶解度，滲氫較少。在滿足產(chǎn)品技術條件要求的情況下，可采用不會造成滲氫的涂層，如機械鍍鋅或無鉻鋅鋁涂層，不會發(fā)生氫脆，耐蝕性高，附著力好，且比電鍍環(huán)保。

(3)鍍前去應力和鍍后去氫以消除氫脆隱患若零件經(jīng)淬火、焊接等工序后內部殘留應力較大，鍍前應進行回火處理，回火消除應力實際上可以減少零件內的陷阱數(shù)量，從而減輕發(fā)生氫脆的隱患。

⑷、控制鍍層厚度，由于鍍層覆蓋在緊固件表面，鍍層在一定程度上會起到氫擴散屏障的作用，這將阻礙氫向緊固件外部的擴散。當鍍層厚度超過2.5μm時，氫從緊固件中擴散出去就非常困難了。因此硬度<32HRC的緊固件，鍍層厚度可以要求在12μm;硬度≥32HRC的高強度螺栓，鍍層厚度應控制在8μmmax。這就要求在產(chǎn)品設計時，必須考慮到高強度螺栓的氫脆風險，合理選擇鍍層種類和鍍層厚度.

氫脆的機理學術界還有爭議，但大多數(shù)學者認為以下幾種效應是氫脆發(fā)生的主要原因:

在金屬凝固的過程中，溶入其中的氫沒能及時釋放出來，向金屬中缺陷附近擴散，到室溫時原子氫在缺陷處結合成分子氫并不斷聚集，從而產(chǎn)生巨大的內壓力，使金屬發(fā)生裂紋.

在石油工業(yè)的加氫裂解爐里，工作溫度為300-500度，氫氣壓力高達幾十個到上百個大氣壓力，這時氫可滲入鋼中與碳發(fā)生化學反應生成甲烷. 甲烷氣泡可在鋼中夾雜物或晶界等場所成核，長大，并產(chǎn)生高壓導致鋼材損傷.

在應力作用下，固溶在金屬中的氫也可能引起氫脆.金屬中的原子是按一定的規(guī)則周期性地排列起來的，稱為晶格.氫原子一般處于金屬原子之間的空隙中，晶格中發(fā)生原子錯排的局部地方稱為位錯，氫原子易于聚集在位錯附近.金屬材料受外力作用時，材料內部的應力分布是不均勻的，在材料外形迅速過渡區(qū)域或在材料內部缺陷和微裂紋處會發(fā)生應力集中.在應力梯度作用下氫原子在晶格內擴散或跟隨位錯運動向應力集中區(qū)域.由于氫和金屬原子之間的交互作用使金屬原子間的結合力變弱，這樣在高氫區(qū)會萌生出裂紋并擴展，導致了脆斷. 另外，由于氫在應力集中區(qū)富集促進了該區(qū)域塑性變形，從而產(chǎn)生裂紋并擴展. 還有，在晶體中存在著很多的微裂紋，氫向裂紋聚集時有吸附在裂紋表面，使表面能降低，因此裂紋容易擴展.

某些金屬與氫有較大的親和力，過飽和氫與這種金屬原子易結合生成氫化物，或在外力作用下應力集中區(qū)聚集的高濃度的氫與該種金屬原子結合生成氫化物.氫化物是一種脆性相組織，在外力作用下往往成為斷裂源，從而導致脆性斷裂.

工業(yè)管道的氫脆現(xiàn)象可發(fā)生在實施外加電流陰極保護的過程之中:現(xiàn)階段為了防止金屬設備發(fā)生腐蝕，一般大型的工業(yè)管道都采用外加電流的陰極保護方式，但是這種方式也能引發(fā)雜散電流干擾的高風險，可導致過保護，引發(fā)防腐層的破壞及管材氫脆。

首先，盡量縮短酸洗時間;其次加緩蝕劑，減少產(chǎn)氫量。

壓力容器的氫脆(或稱氫損傷)是指它的器壁受到氫的侵蝕，造成材料塑性和強度降低，并因此而導致的開裂或延遲性的脆性破壞。高溫高壓的氫對鋼的損傷主要是因為氫以原子狀態(tài)滲入金屬內，并在金屬內部再結合成分子，產(chǎn)生很高的壓力，嚴重時會導致表面鼓包或皺折;氫與鋼中的碳結合，使鋼脫碳，或使鋼中的硫化物與氧化物還原。造成壓力容器氫脆破壞的氫，可以是設備中原來就存在的，例如，煉鋼、焊接過程中的濕氣在高溫下被還原而生成氫，并溶解在液體金屬中。或設備在電鍍或酸洗時，鋼表面被吸附的氫原子過飽和，使氫滲入鋼中;也可以是使用后由介質中吸收進入的，例如在石油、化工容器中，就有許多介質中含氫或含混有硫化氫的雜質。鋼發(fā)生氫脆的特征主要表現(xiàn)在微觀組織上。它的腐蝕面?？梢姷戒摰拿撎艰F素體，氫脆層有沿著晶界擴展的腐蝕裂紋。腐蝕特別嚴重的容器，宏觀上可以發(fā)現(xiàn)氫脆所產(chǎn)生的鼓包。介質中含氫(或硫化氫)的容器是否會發(fā)生氫脆，主要決定于操作溫度、氫的分壓、作用時間和鋼的化學成分。溫度越高、氫分壓越高，碳鋼的氫脆層就越深，發(fā)生氫脆破裂的時間也越短，其中溫度尤其是重要因素。鋼的含碳量越高，在相同的溫度和壓力條件下，氫脆的傾向越嚴重。鋼中添有鉻、鈦、釩等元素，可以阻止氫脆的產(chǎn)生。

出現(xiàn)氫脆的工件通過除氫處理(如加熱等)也能消除氫脆，采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。如電鍍件的去氫都在200~240度的溫度下，加熱2~4小時可將絕大部分氫去除。

氫在常溫常壓下不會對鋼產(chǎn)生明顯的腐蝕，但當溫度超過300℃和壓力高于30MPa時，會產(chǎn)生氫脆這種腐蝕缺陷，尤其是在高溫條件下。如合成氨生產(chǎn)過程中的脫硫塔、變換塔、氨合成塔;煉油過程中的一些加氫反應裝置;石油化工生產(chǎn)過程中的甲醇合成塔等。

二:氫脆-鋼材中的氫會使材料的力學性能脆化，這種現(xiàn)象稱為氫脆。主要發(fā)生在碳鋼和低合金鋼中。

在任何電鍍溶液中,由于水分子的離解,總或多或少地存在一定數(shù)量的氫離子。因此,電鍍過程中,在陰極析出金屬(主反應)的同時,伴有氫氣的析出(副反應)。析氫的影響是多方面的,其中最主要的是氫脆。氫脆是表面處理中最嚴重的質量隱患之一,析氫嚴重的零件在使用過程中就可能斷裂,造成嚴重的事故。表面處理技術人員必須掌握避免和消除氫脆的技術,以使氫脆的影響降低到最低限度。

在材料的冶煉過程和零件的制造與裝配過程(如電鍍、焊接)中進入鋼材內部 的微量氫(10-6量級)在內部殘余的或外加的應力作用下導致材料脆化甚至開裂。在尚未出現(xiàn)開裂的情況下可以通過脫氫處理(例如加熱到200℃以上數(shù)小時，可使內氫減少)恢復鋼材的性能。因此內氫脆是可逆的。

范圍:本標準規(guī)定檢查緊固件氫脆的測試方法:適用于螺栓，螺柱，螺釘，螺母。墊圈定義:

1氫脆敏感性:由于鋼緊固件中存在著游離的 氫，在承受相應等級的拉應力并或處于不利于服役條下，鋼緊固件表現(xiàn)為一種脆性的破壞特性。

2氫脆傾向:如果緊固件由對氫脆敏感的鋼制成，并吸收了氫，其破壞傾向就會增大。 3生產(chǎn)批:同一標記的，用同一爐線材制造的，在整個連續(xù)周期內，采用相同或類似工藝并經(jīng)過相同的熱處理和涂層覆蓋工藝的緊固件數(shù)量。試樣:實驗用的螺栓螺母等應來自同一批生產(chǎn)，其工藝應一致。試樣以目視觀察，應看不見裂縫. 使用設備:實驗板，扭力扳手。預載荷:平行支持面法。測試程序:一、螺栓、螺釘、螺母或螺柱 1在實驗板上安裝5個螺栓或螺釘，使其緊貼實驗板表面.. 2用適當?shù)呐ちΠ馐謹Q緊組合件，直至達到各自的屈服點，擰緊扭矩的加載對象應一致，最大擰緊速度20R/MIN. 3記錄 5個實驗組合的屈服點分別對應的扭矩值。并算出平均值和最大最小值之間的差異，如差值小于平均值的15%，則此平均值作為實驗樣品的擰緊扭踞值。如果差值操過了15%，則應將試樣分別擰緊直各自的屈服點。4在實驗板上擰緊規(guī)定的試樣,達到實驗擰緊扭矩，或是符合1-3條規(guī)定的屈服點。注:A實驗時，承受應力之未旋合螺紋長度≥1D，且伸出螺母之完整螺紋長度應<5P B 螺母的實驗與螺栓相同。二:彈簧墊圈 1將規(guī)定數(shù)量的試樣，用增墊圈相互隔開，裝到螺紋公稱直徑與其公稱直徑相同的實驗螺栓 (錐型彈簧性墊圈應成對隔開) 2擰緊實驗組合件(螺帽)直至壓平彈簧性墊圈。三:1實驗最少應持續(xù)48小時，實驗件應每隔24小時重新擰緊一次，并施加到初始實驗擰緊扭矩功載荷。 2在實驗結束前，應又一次擰緊實驗件，擰緊前應擰退1/2圈，以確認短裂是否發(fā)生在螺紋旋合部件實驗評估:實驗結束后，在不使用放大鏡的條件下檢查試樣。若無目測可見之裂縫或短裂，則作為合格。注意事項:

1、實驗實施過程中，應特別注意有氫脆條件的緊固件試樣可能突然斷裂，從而造成傷害，因此應適當使用設備，以免傷害發(fā)生。

2、螺栓、螺釘、螺柱或螺母試樣在實驗前應進行潤滑，以提高實驗的可靠性。

3、本實驗的靈敏度應取決于實驗的開始時間 ，所以最好在制造結束后24小時內進行，延長時間將會減少查出氫脆的可能性。

4、實驗中試樣出現(xiàn)裂縫，掉頭或是斷裂，并不一定是表面處理工藝引起的氫脆所致，可以用沒有經(jīng)過表面處理的緊固件進對比實驗，以確定產(chǎn)生氫脆的制程。 硅油檢測法:用200#硅油加熱到200℃±10℃恒溫，慢慢將試樣置入有硅油的容器中，5分鐘后檢查，若無連續(xù)氣泡產(chǎn)生，則視合格。