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HIC氫致開裂又被稱為氫脆，氫脆現(xiàn)象導(dǎo)致的材料降級可能會(huì)導(dǎo)致氫儲(chǔ)罐和其他氫存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)(比如壓力計(jì)的)的失效。因此氫脆現(xiàn)象是氫氣與安全相關(guān)的一個(gè)重要特性。

氫脆hydrogen Embrittlement (HE)的發(fā)生是由于氫原子非常小，可以在固體金屬中滲透擴(kuò)散，一旦吸收了氫原子，金屬的延展性會(huì)降低，產(chǎn)生開裂并逐漸蔓延。氫脆又被稱作氫致開裂hydrogen-assisted cracking (HAC) or hydrogen-induced cracking (HIC)。

可能發(fā)生氫脆的金屬，最常見的是鋼材，其他金屬如鐵，鎳，鈷，鈦，以及這些金屬的合金都可能發(fā)生氫脆。銅，鋁和不銹鋼相對更不容易發(fā)生氫脆。

有一系列因素可能影響氫脆，例如環(huán)境溫度和壓力;氫的純度，濃度和暴露時(shí)間;金屬的內(nèi)部應(yīng)力，物理與機(jī)械特性，微結(jié)構(gòu)，表面條件;以及材料中裂口的情況等等。

氫脆最容易發(fā)生在室溫條件下，大多數(shù)金屬在溫度超過150度時(shí)不會(huì)發(fā)生氫脆。不過要注意區(qū)分氫脆現(xiàn)象與鋼材在溫度超過200度時(shí)出現(xiàn)的高溫氫攻擊現(xiàn)象(HTHA, High Temperature Hydrogen Attach)。氫脆是氫原子在鋼材表面滲透，在表面的缺陷或其他應(yīng)力中心處形成局部的塑性形變，而HTHA的機(jī)理是在高溫下氫原子與鋼材中的碳反應(yīng)生成甲烷的過程。

高強(qiáng)度鋼相比低強(qiáng)度鋼，由于內(nèi)部應(yīng)力(張力)更大，更容易發(fā)生氫脆。

氫脆是由于氫原子的滲透而產(chǎn)生的，處于分子狀態(tài)的氫氣并不會(huì)導(dǎo)致氫脆。純凈的氫氣是分子氫，而不純凈的氫氣，比如其中含有的硫化氫雜質(zhì)更容易分解出氫原子。

使金屬產(chǎn)生氫脆的氫原子有兩個(gè)主要來源，一是金屬表面直接暴露于氫氣，比如高壓儲(chǔ)氫容器，輸氫管路。二是各種電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫原子，包括各種使用酸的表面加工工藝(比如酸洗，刻蝕和清潔)，腐蝕(比如陰極保護(hù)和堿性腐蝕)和電鍍。此外金屬加工也可能使氫原子進(jìn)入金屬內(nèi)部，比如熔融或焊接時(shí)由于環(huán)境的濕度而產(chǎn)生的原子氫。因此氫脆現(xiàn)象并不僅僅是與直接接觸氫的金屬(比如儲(chǔ)氫容器，輸氫管路)有關(guān)的問題，而是金屬材料科學(xué)的一個(gè)普遍問題。

以16Mn鋼抗硫抗氫為例：

根據(jù)NACE 0284—2003和NACE TM 0177—2005,采用氫致開裂(HIC)實(shí)驗(yàn),硫化物應(yīng)力腐蝕(SSC-A, SSC-四點(diǎn)彎曲法)實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)測試,檢測16Mn鋼的抗硫化氫應(yīng)力腐蝕(SSC)開裂能力。

將16Mn鋼經(jīng)過96 h的氫致開裂實(shí)驗(yàn),加載比例分別為小屈服強(qiáng)度的80%,85%,90%的SSC-A實(shí)驗(yàn)和SSC-四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)720 h,均未發(fā)現(xiàn)裂紋。

結(jié)果表明，16Mn鋼具有較好的抗硫抗氫應(yīng)力腐蝕能力。

硫化氫和二氧化碳是對油氣田設(shè)備酸性腐蝕的危險(xiǎn)因素。硫化氫不僅有劇毒,而且會(huì)腐蝕油套管以及其他井下設(shè)備,是生產(chǎn)和人身安全的隱患。

用于含硫化氫油氣田鋼管的抗硫化氫應(yīng)力腐蝕性能檢驗(yàn)按照NACE TM 0177—2005[1]和NACE 0284—2003[2]進(jìn)行。