氢脆

摘要： 叙述了当下氢能发展的整体发展需求,分析了氢储运的特点及选材,阐述了如何控制不锈钢抗氢脆材料的关键点。从马氏体相变、镍当量、δ-铁素体相、氧化膜、加工状态、析出物等六个方面研究,表明了奥氏体不锈钢选材需关注的焦点以及分析了不锈钢抗氢脆材料的优缺点等。

摘要： 作为一种绿色、清洁的燃料(或能源载体),氢在实现净零排放目标上将发挥重要作用。在建设以氢能为基础的规模经济中,氢的高效、安全运输是关键的一环。氢的管道运输具有运载量大、效率高、经济实惠等优势,如果能够利用现有天然气管网实现氢的运输,则可以进一步降低成本,促进氢的规模经济的发展,但高压氢气管道或天然气/氢气混输管道存在氢脆失效的风险。阐述了氢能与氢经济发展的背景以及管道运输的巨大意义,讨论了氢气管道发生氢脆的热力学条件、氢的渗透与扩散行为、氢致失效的机理和失效形式等,证明了管线钢在管输条件下氢分子发生解离吸附的热力学可行性,分析了氢气管道存在发生氢脆或其他氢致失效形式的风险。当前,氢气管道发生氢致失效的研究具有相当大的发展空间,进一步的研究将主要集中在原子尺度测量与计算模拟方面。

摘要： 奥氏体不锈钢焊件是高压氢系统中重要的承载结构,其长期服役在高压高纯氢气环境中会出现塑性损减、疲劳裂纹扩展速率加快等氢脆现象,导致高压氢系统存在安全隐患。因此,为保障高压氢系统的安全运行,研究高压氢环境奥氏体不锈钢焊件的氢脆具有重要意义。本文首先介绍奥氏体不锈钢焊件中氢的两种来源,随后讨论评价材料氢脆敏感性的静态实验方法和动态实验方法,其次概述当前主流的氢脆机理,然后着重分析内部因素及外部因素对奥氏体不锈钢焊件氢脆敏感性的影响,最后归纳并总结五种典型的奥氏体不锈钢焊接工艺对焊件微观组织的影响,并进一步探讨相应焊件的氢脆敏感性。基于上述分析,针对奥氏体不锈钢焊件氢脆性能研究现状及发展趋势提出了若干建议。

摘要： 车辆发动机舱盖锁扣安装固定支架的螺钉,装配完成一段时间后,发现螺钉杆部存在断裂现象,导致发动机舱盖打不开。通过对失效螺钉的断口分析、化学成分验证、硬度检查、金相分析、非金属夹杂物检查、氢脆试验以及装配扭矩确认,结果表明,失效的主要原因为折叠裂纹与氢同时存在,在较高的轴向载荷作用下导致螺钉发生延迟断裂。通过控制摩擦系数、螺纹折叠、热处理工艺以电镀工艺等措施,达到预防螺钉装配延迟断裂的效果。

摘要： 目前,钢质零件氢脆缺陷分析存在着工序复杂、周期长的问题。针对上述问题,详细研究了典型的汽车零件氢脆失效分析案例,提出了一种简便、快速的定性分析方法———金相检测法。同时,采用X射线应力分析和扫描电子显微镜(SEM)断口分析,对金相检测法的有效性进行了验证。

摘要： 主起落架供飞机起飞、着陆、滑跑、停放使用,主起落架的活塞杆在压缩时承受油液的压力和冲击力,在使用过程中会出现活塞杆裂纹而失效的情况。文中对活塞杆裂纹进行失效分析。分析结果表明,活塞杆失效是氢脆导致的,镀铬或镀铬后的除氢处理工艺控制不当是造成氢脆的主要原因。该产品活塞杆采用300M钢材质,对氢脆比较敏感,因此在产品加工的过程中应对除氢工艺进行严格控制,以避免氢脆现象的发生。

摘要： 对于抗拉强度超过1000 MPa的超高强钢,氢脆敏感性是钢材整体性能评估和应用过程中首先要考虑的性能之一。通过2种1800 MPa级热成形钢(Press Hardened Steel,PHS)浸酸氢脆试验,同时与1500 MPa级PHS进行平行对比,研究了1800 MPa级PHS的氢脆敏感性,并从机械性能、微观组织等方面对各钢种进行分析比较,结果表明,相较1500 MPa级别PHS,1800 MPa PHS的氢脆敏感性更高,对钢中夹杂物的控制要求更高。该研究结果对1800 MPa级别PHS在汽车上推广应用的风险考察具有重要的意义。

摘要： 对电化学修复后经过不同静置时间的钢筋进行了低周疲劳试验,通过疲劳寿命、滞回曲线、剩余强度等力学性能指标研究了静置时间对电化学修复后钢筋疲劳性能的影响,并推导得到不同静置时间下钢筋疲劳的本构参数,基于此本构进行数值模拟,探究了静置时间对电化学修复后桥墩抗震性能的影响。结果表明,电化学修复后钢筋的疲劳寿命和总耗能能力分别下降了12%~23%及13.2%~30%;随着电流的介入,钢筋软化阶段提前,其塑性损伤发展增快,强度和刚度下降速率增大,疲劳失效进程也加快;随着静置时间的延长,钢筋的疲劳性能在第30 d基本恢复至原有水平,且软化阶段延后,钢筋的塑性性能得到恢复;电化学修复后钢筋疲劳性能的退化会导致构件耗能能力下降和延性退化,但随着静置时间的延长其抗震性能得以恢复。

摘要： 高强度马氏体钢的开发通过优化微合金成分设计,匹配合理热处理可以控制C、N等纳米化合物的析出,形成良性“氢陷阱”,进而降低材料在使用过程中的氢致延迟开裂风险。对比不同热处理工艺下Ti、Nb、Cu合金元素在马氏体钢中的析出形态及其氢捕获位点,并评价了析出相在高强度马氏体钢中氢捕获能力。结果发现氢捕捉能力大小排序为:NbC>TiC>晶界>ε-Cu>位错,并且微合金元素复合添加可以起到更好的抗氢脆作用。

摘要： 扭杆弹簧在使用时发生断裂,通过化学成分、力学性能、金相组织、扫描电子显微镜等方法对断裂试样进行检测分析,结果表明:扭杆弹簧的断裂为沿晶脆性断裂,断裂源位于自由端弯曲处外侧,断裂源处钢丝表面有划伤。断裂的原因为扭杆弹簧与座椅骨架整体酸洗时,氢沿着表面划伤渗入弹簧钢基体,在扭转应力的作用下经过一段时间运行发生氢脆断裂。

摘要： 本文对电解充氢后的304奥氏体不锈钢显微硬度测试以及超声表面波的无损评估。结论如下：硬度较充氢前试样有明显上升，从而证实氢对304的影响是氢致硬化;超声表面波随着电解充氢时间的增加，材料中渗入的氢增加，导致不锈钢表面附近平均弹性模量减小，波速下降。波速与充氢时间的关系证明了用超声表面波评价氢脆的可行性。

摘要： 研究了弱酸性氯化钾-乙酸铵体系电镀锌镍合金工艺,开发了适于本体系的光亮剂,深入探讨了镀液组成及工艺条件对镀层组成的影响,确定了获得全光亮锌镍合金镀层的最佳工艺。在最佳工艺条件下,镀层中镍的质量分数约为13%,主要由Y相Ni5Zn21组成。缺口试样持久拉伸试验及镀件氢含量测试表明,该电镀锌镍合金工艺具有较低的氢脆性,适合于高强钢的电镀。

摘要： 采用动电位极化和交流阻抗电化学试验方法以及恒位移实验,研究了模拟南海飞溅带环境下E690钢的应力腐蚀行为.随试验周期延长,E690钢阴极电流密度逐渐增加,阳极电流密度逐渐减小,耐腐蚀性能先减小后略有增大.E690钢在模拟严酷海洋环境下具有明显的SCC敏感性,SCC机理为阳极溶解和氢脆的混合控制机制,裂纹扩展模式为典型的穿晶扩展.E690钢腐蚀产物以Fe3O4为主,并伴有α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、FeOCl.E690钢中的Cr促进了锈层的致密化,有利于材料耐腐蚀性能的提高,减缓了均匀腐蚀的发生;但Cl能穿过锈层并富集在金属基体表面,加速局部阳极溶解,促进了金属基体表面的局部酸化和氢浓度的升高,E690钢在模拟南海飞溅带环境下具有明显的应力腐蚀开裂倾向.

摘要： 氢以原子态进入金属,以分子态使金属损伤,其损伤是一个从微观到宏观的过程,并以不同方式表现。氢致开裂(HIC)是工程失效中最常见的现象,它涉及到氢的来源、材料的组织结构及金属受力的状况。在分析中需要从宏观和微观角度及方法进行综合仔细的观察和检测,方可得到明确的结论。在此基础上,才可以提出有效的、可靠的预防措施。

摘要： 本文通过采用电化学分析测试的方法评价了两种不同强度的17-4PH 合金在海水中的析氢转变电位，以及材料在-1.1V （vs.SCE ，下同）电位下的渗氢电流变化规律，结果表明：两种不同强度的17-4PH 不锈钢在海水中的析氢转变电位均在-0.90V 左右。充氢结果显示，两种强度的17-4PH 合金在-1.1V 电位下阴极极化15 天后，低强度不锈钢的含氢量仅为2.55ppm ，而高强度不锈钢的含氢量则高达6.84ppm ，渗氢电流测试结果也表明，高强度不锈钢的渗氢电流要远远大于低强度合金。另外，对两种强度17-4PH 合金在充氢前后进行慢拉伸实验，结果表明，试样充氢后，高强度不锈钢的断裂脆性明显增加，而低强度不锈钢的变化相当要小很多。通过计算两种强度17-4PH 不锈钢在充氢后的氢脆系数可以得出，高强度不锈钢的氢脆系数远超过25%，此时材料已存在氢脆危险，而低强度不锈钢的氢脆系数约为18% 左右，尚处于氢脆安全区。

摘要： 利用扫描电镜、光学显微镜、金属原位分析仪对船板钢拉伸断口分层试样进行形貌、夹杂物、显微组织和成分分布检验分析,结果表明,钢板拉伸断口分层与心部成分偏析、过冷组织偏析带、铸造缺陷、轧后冷却过程中的热/组织应力和中心微裂纹的存在有关,通过中心偏析区原始缺陷、微裂纹、氢脆和分层的关系,证明拉伸断口分层实质为氢脆断裂,并提出了减缓钢板中心分层的措施。

摘要： 在常温下对经医用酒精浸泡过的TC4钛合金试样进行了单轴拉伸实验和超声疲劳实验，研究酒精溶液对TC4钛合金力学性能的影响。单轴拉伸实验结果表明酒精对TC4钛合金的单轴拉伸力学性能影响极小，而经酒精浸泡再放置一段时间后，TC4钛合金的屈服强度和断面收缩率有一定的变化。疲劳试验结果表明经酒精浸泡后，TC4钛合金的疲劳性能明显下降。本文认为酒精溶液对TC4钛合金性能的影响是由于钛合金在酒精溶液中发生渗氢反应，使钛合金固溶氢浓度增加，在外载荷作用下，氢向材料缺陷处扩散富集，形成氢脆效应的结果。

摘要： 电镀乃是将物体的表面，镀上一层密着性良好的金属镀层的工艺，其目的不外乎是为求保护、美观及工程应用三种基本效应，例如：镀锌可防锈；镀银可增加美观；镀铬可加强表面硬度；镀铜可以增加导电强度等。rn 电镀的基本工艺就是把被镀物浸置于接通阴极的欲镀物金属之离子溶液中，并将被镀金属置于阳极，通过直流电源，便形成电镀系统之架构，也就是以阴极、阳极、电镀液、外部电路四大部分所组成，运用金属氧化还原的方式，综合化学作用与电化作用的物理化学反应工程。rn 除了电镀工程之外，其前处理工程及后处理工程，通常是造成质量及效率问题的主要原因，再者对于环保法规及健康安全的要求更是日益严苛，普遍为业者所讨论。

摘要： 电镀乃是将物体的表面，镀上一层密着性良好的金属镀层的工艺，其目的不外乎是为求保护、美观及工程应用三种基本效应，例如：镀锌可防锈；镀银可增加美观；镀铬可加强表面硬度；镀铜可以增加导电强度等。rn 电镀的基本工艺就是把被镀物浸置于接通阴极的欲镀物金属之离子溶液中，并将被镀金属置于阳极，通过直流电源，便形成电镀系统之架构，也就是以阴极、阳极、电镀液、外部电路四大部分所组成，运用金属氧化还原的方式，综合化学作用与电化作用的物理化学反应工程。rn 除了电镀工程之外，其前处理工程及后处理工程，通常是造成质量及效率问题的主要原因，再者对于环保法规及健康安全的要求更是日益严苛，普遍为业者所讨论。

摘要： 电镀乃是将物体的表面，镀上一层密着性良好的金属镀层的工艺，其目的不外乎是为求保护、美观及工程应用三种基本效应，例如：镀锌可防锈；镀银可增加美观；镀铬可加强表面硬度；镀铜可以增加导电强度等。rn 电镀的基本工艺就是把被镀物浸置于接通阴极的欲镀物金属之离子溶液中，并将被镀金属置于阳极，通过直流电源，便形成电镀系统之架构，也就是以阴极、阳极、电镀液、外部电路四大部分所组成，运用金属氧化还原的方式，综合化学作用与电化作用的物理化学反应工程。rn 除了电镀工程之外，其前处理工程及后处理工程，通常是造成质量及效率问题的主要原因，再者对于环保法规及健康安全的要求更是日益严苛，普遍为业者所讨论。

摘要： 本发明涉及一种高压氢环境金属氢脆试验的增压和充氢方法，包括：提供充氢装置，所述充氢装置具有一内腔；将储氢合金和金属样品共同置于所述充氢装置的内腔中，并向所述充氢装置的内腔中充入氢气，使所述储氢合金吸氢饱和；以及将所述充氢装置进行加热，使吸氢饱和的所述储氢合金放出高压氢气，使所述充氢装置的内腔环境成为高压氢环境，并对所述金属样品进行充氢。本发明所述方法仅需要小幅升温就能使充氢装置的内腔环境成为高压氢环境，消耗少、成本低、安全性相对较高，并且可以直接对金属样品进行充氢，提高充氢速度。

摘要： 本发明属于管道氢脆温度影响预测技术领域，本发明涉及基于氢扩散动力学的管道氢脆温度阈值预测方法和应用。具体步骤为：采用渗氢电流密度实验确定管线钢中的基体氢浓度与温度的关系，从而最终确定使缺陷力场饱和所需的氢原子数量N；通过分子动力学模拟确定氢原子扩散率与温度的关系，从而最终确定氢原子富集运动速度V；确定管道氢脆温度阈值，使N/V比值达到最小值的温度为氢脆最剧烈的温度。解决了温度对于管道寿命影响的不可预测性，对于管道完整性管理和风险评价意义重大。

摘要： 本发明涉及一种高压氢环境金属氢脆试验的增压和充氢方法，包括：提供充氢装置，所述充氢装置具有一内腔；将储氢合金和金属样品共同置于所述充氢装置的内腔中，并向所述充氢装置的内腔中充入氢气，使所述储氢合金吸氢饱和；以及将所述充氢装置进行加热，使吸氢饱和的所述储氢合金放出高压氢气，使所述充氢装置的内腔环境成为高压氢环境，并对所述金属样品进行充氢。本发明所述方法仅需要小幅升温就能使充氢装置的内腔环境成为高压氢环境，消耗少、成本低、安全性相对较高，并且可以直接对金属样品进行充氢，提高充氢速度。

摘要： 本发明涉及掺氢天然气管网运输领域，旨在提供一种基于绿氢掺氧预防掺氢天然气管道氢脆的系统及方法。该方法包括：按体积比例0.05％～0.5％将氧气掺入氢气中，得到掺氧氢气；将掺氧氢气掺入天然气中，得到掺氢天然气；掺氧氢气在掺氢天然气中的体积百分比为1％～20％。本发明利用特定量氧气对氢气在管材中氢脆有抑制作用的机理，通过掺氧抑制天然气管道氢脆现象，保障掺氢天然气管道安全输送；本发明使用可再生能源制氢系统，可以同时获得的氢气和氧气，能够最大程度降低生产、运输成本，可实现综合效益最大化。

摘要： 本发明涉及氢能装备关键材料部件领域，具体地说是一种高压氢压机膜片用耐疲劳耐氢脆板材的制备方法。本发明基于镍铬钼合金体系，利用铬、钼以及铌的固溶强化和晶界调控来保证板材的高强度、耐疲劳和耐氢脆能力，通过真空感应熔炼→钢模铸造→电渣重熔→锻造→热轧制→冷轧制→固溶处理→小变形冷轧→退火热处理的方法制备板材，板材宽度不小于800mm、厚度在0.4～0.6mm、长度不小于1000mm，板材表面粗糙度Ra≤0.4μm、不平度不大于10mm/m，厚度精度±0.05mm，其室温及250°C屈服强度可分别达425MPa和350MPa以上，室温疲劳极限可达250MPa以上，同时兼有良好的塑性、耐氢脆能力，可用于制备高压(45MPa及以上级)氢气隔膜压缩机临氢气侧膜片。

摘要： 本发明属于金属材料技术领域，涉及一种氢脆试验中提高金属样品预充氢速度的方法，包括：于金属样品表面形成储氢合金薄膜，得到预充氢试样；以及将所述预充氢试样置于充氢装置中进行预充氢。本发明中，由于储氢合金薄膜具有加速氢分子解离成氢原子的催化作用，使得预充氢试样的表面氢原子浓度高，同时，由于储氢合金薄膜具有吸收氢原子的作用，而且氢原子在储氢合金薄膜中扩散速度极快。因此，通入充氢装置中的高压氢气在储氢合金薄膜的作用下能够更快速的分解为氢原子，并通过储氢合金薄膜与金属样品的界面扩散进入金属样品的基体内部，从而有效提高金属样品的预充氢速度，缩短预充氢的时间。

摘要： 本发明涉及氢能装备关键材料部件领域，具体地说是一种90MPa氢压机膜片用高强度耐氢脆板材的制备方法。按重量百分计，板材的化学成分为，Ni：29.50～31.50，Cr：14.00～16.00，Mo：0.90～1.50，V：0.10～0.40，Ti：1.80～2.40，Al：0.60～0.80，B：0.001～0.0030，Fe：余量。本发明基于纳米尺寸γ′‑Ni3(Al,Ti)强化相的引入和晶界调控来保证板材的高强度和耐氢脆能力，通过真空感应熔炼→钢模铸造→真空自耗冶炼→锻造→热轧制→冷轧制→固溶处理→小变形冷轧→退火处理→时效处理的方法制备板材。本发明专用板材的宽度不小于800mm、厚度在0.4～0.6mm、长度不小于1000mm，板材表面粗糙度Ra≤0.8μm、不平度不大于10mm/m，厚度精度±0.05mm，其室温和250°C屈服强度都可达600MPa以上。

摘要： 本发明通过具有以下钢组成：以质量％计，含有C：0.02～0.50％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.5～2.0％、P：0.05％以下、S：0.01％以下、Al：0.01～0.10％、N：0.0005～0.008％及O：0.01％以下，还含有V及Mo，且满足V：0.05～0.30％、Mo：0.05～1.13％且V的原子数/Mo的原子数为0.6～2.0的范围，余量由Fe及不可避免的杂质构成，而且将由V及Mo构成的复合微细碳化物的平均粒径控制在1～20nm的范围，可以得到高压氢气中的耐氢脆化特性优异的储氢容器、氢用管线等氢用钢结构物。

摘要： 本发明提供一种耐氢脆化的氢能工业管道合金及管道制备方法，所述合金包括的元素及相应的质量百分比为：C：0.005～0.015％，Si：0.05～0.50％，Mn：5～10％，Cr：16～19％，Cu：1.5～4％，Mo：1.2～2.5％，Nb：0.05～0.15％，V：0.15～0.2％，N：0.10～0.3％，B：0.002～0.008％，P：0.008％以下，S：0.006％以下，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明的技术方案解决了现有输氢管道合金存在的氢脆问题。

摘要： 本发明公开了一种氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢及其制备方法与应用；本发明通过对奥氏体不锈钢进行固溶处理；对所得的固溶处理后的奥氏体不锈钢进行恒定高应变速率拉伸的应变强化处理，得到氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢；其中：固溶处理的温度为1000～1100°C，保温时间为8～10min；应变强化处理的应变速率为1×10‑2～2×10‑2s‑1，预应变量为20～30％。本发明通过上述技术工艺可以消除奥氏体不锈钢中的第二相，细化奥氏体组织晶粒，降低应变强化过程中产生的形变诱导马氏体组织含量，在提高奥氏体不锈钢力学性能的同时，提高其抗氢脆性能。