金屬材料的腐蝕種類(lèi)有哪些,？【3】

曉昀

6,、氫腐蝕

氫腐蝕，也稱(chēng)氫脆,，或者氫損傷,。指金屬材料因吸收氫而導(dǎo)致塑性降低，性能惡化的現(xiàn)象,。

氫會(huì)導(dǎo)致多種形式的材料失效,，使其微觀結(jié)構(gòu)及組織變化，引起材料性能的下降,，如導(dǎo)致材料的脆性開(kāi)裂（產(chǎn)生裂紋）,、氫鼓泡、斷裂（氫脆）,，降低材料的疲勞壽命,，降低蠕變抗力，產(chǎn)生氫化物,。最常見(jiàn)的是導(dǎo)致構(gòu)件脆性斷裂,，這種脆性斷裂通常是突然發(fā)生的，習(xí)慣上稱(chēng)為氫脆,。

               

      

氫腐蝕機(jī)理：

高溫高壓條件下,侵入鋼中中的氫與鋼中的滲碳體(Fe3C)及不穩(wěn)定碳化物析出的碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成甲烷, 使金屬材料脫碳,，導(dǎo)致鋼材破裂的現(xiàn)象,稱(chēng)為氫腐蝕。即

2H2+Fe3C→3Fe+CH4

C+2H2→H4或C+4H→CH4

生成甲烷的化學(xué)反應(yīng)在晶界上進(jìn)行,它在鋼中的擴(kuò)散能力很小,沒(méi)有能力從鋼材中擴(kuò)散出去,在鋼材缺陷部位聚集,在孔穴處生長(zhǎng)且連接起來(lái),形成局部高壓,造成應(yīng)力集中,導(dǎo)致微觀孔隙發(fā)展,以致成內(nèi)部裂紋,使使鋼材強(qiáng)度和延性顯著降低,最后導(dǎo)致材料破裂,。氫使不是突然發(fā)生的,先要徑過(guò)一段孕育期,在此期間鋼材性能無(wú)明顯變化,然后才發(fā)展成氫腐蝕,。氫離蝕一日發(fā)生,便無(wú)注消除,是不可逆的。

影響氫腐蝕敏感性最關(guān)鍵的因素是鋼材的化學(xué)成分,、操作溫度,、暴露期間的氫分壓和應(yīng)力水平。

氫腐蝕發(fā)生的兩個(gè)階段：

鋼材發(fā)生氫腐蝕有兩個(gè)階段,，即氫脆和氫浸蝕階段,。開(kāi)始時(shí)，鋼內(nèi)部吸附的氫并未與鋼材的組分發(fā)生任何化學(xué)變化,，也沒(méi)有改變鋼材的組織狀態(tài),，只是鋼材吸附了氫，鋼材變脆了,，韌性降低了,，這是氫脆階段（暫時(shí)的氫脆是可逆的）；當(dāng)浸入到鋼材內(nèi)部的氫與鋼材中不穩(wěn)定的碳化物發(fā)生反應(yīng)生成甲烷使鋼材脫碳、鼓包,、開(kāi)裂到鋼材的強(qiáng)度和韌性大大降低,，這是氫浸蝕階段（產(chǎn)生永久脆化，不可逆）,。

產(chǎn)生氫腐蝕的的場(chǎng)合：

（1）比如,，酸洗、電解或腐燭反應(yīng)產(chǎn)生的氫,金屬凝固后內(nèi)部殘存的氫,以及介質(zhì)環(huán)境中的氫都有可能被金屬材料吸收而擴(kuò)散至內(nèi)部引起氫脆,。

（2）高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)極易發(fā)生延遲裂紋,，也與氫致開(kāi)裂有關(guān)。（高溫氫腐蝕）

（3）有色金屬鈦,、鋯對(duì)氫損傷更為敏感,。（敏感元素引起的氫腐蝕）

（4）此外，當(dāng)今氫能源汽車(chē)的充氫站需在70Mpa以上高壓下工作,，涉及到的儲(chǔ)氫容器在常溫下也會(huì)有氫脆的問(wèn)題,。（高壓氫腐蝕）

避免氫腐蝕的措施：

（1）、材料選擇   選擇具有抗氫性能的材料,，比如,，含有少量鈦、鈮,、釩,、鉻、鉬等能與碳形成強(qiáng)碳化物的低合金鋼,，都有較好的抗氫腐蝕能力,。

比如，石油,、石化行業(yè)中的臨氫容器，選擇鉻鉬鋼能夠防止高溫氫腐蝕,。

（2）消氫處理

金屬中的氫可以是在設(shè)備制造工藝過(guò)程中吸收的,如焊接接時(shí)氫溶融在液態(tài)金屬中,冷卻后氫即保留在焊縫中,。焊接接時(shí)的氫可能來(lái)自焊接材料吸附的水分,因此,焊材庫(kù)要求安裝去濕機(jī),焊材使用前應(yīng)嚴(yán)格烘干，并放入保溫瓶?jī)?nèi);氫亦可能來(lái)自施焊環(huán)境中的水分,因此在雨雨,、雪環(huán)境下或當(dāng)相對(duì)濕度大于90%時(shí)應(yīng)采有效的防護(hù)措施,否則禁止施焊,。

由于氫導(dǎo)致焊接接頭的開(kāi)裂,往往是在焊后幾小時(shí)至幾天內(nèi)發(fā)生,故亦稱(chēng)為延遲裂紋。

焊縫與金屬材料中吸收的氫,可以通過(guò)后熱處理擴(kuò)散出來(lái),。實(shí)踐證明,只要能及時(shí)進(jìn)行焊后熱處理,既可消除過(guò)大的焊接應(yīng)力,亦可使焊接接頭中的擴(kuò)散氫逸出,。

并不是所有金屬材料焊接時(shí)都會(huì)產(chǎn)生延遲裂紋,它與材料的強(qiáng)度級(jí)別和化學(xué)成分有關(guān),只有強(qiáng)度級(jí)別和化學(xué)成分有關(guān)，只有強(qiáng)度級(jí)別較高的低合金鋼才可能發(fā)生這一現(xiàn)象,。

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