氫鼓泡是指鋼材氫損傷後出現的一種巨觀缺陷一表面鼓泡。是由於鋼材在氫環境下已溶解了大量的氫，溫度下降後溶解度降低，便聚集成氫氣泡，但又無法逸出，能形成很大的內壓力，不但會使鋼材內部產生氫致微裂紋，而且在接近鋼材的表面將鋼材撐破而形成鼓泡。一些電鍍零件、加氫反應器等笏出現這種缺陷，可以在巨觀檢查中發現這種缺陷。
基本介紹
- 中文名：氫鼓泡
- 外文名：hydrogen blistering
- 產生原因：由於氫進入金屬內部而產生
- 危害：破壞材料
- 套用領域：腐蝕與防護
- 學科：材料科學
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氫鼓泡原理
硫化氫是一種弱的酸性電解質，在pH值等於1～5的水溶液中主要以分子態的硫化氫形式存在。研究表明H2S是比HS-、S2-更為有效的毒化劑，在表面發生下列反應：
為氫滲入鋼中創造條件。進人鋼中的氫原子通過擴散到達缺陷處，並析出成氫分子，氫分子積聚產生很高壓力。實驗證明，非金屬夾雜物是裂紋主要形核位置，特別是Ⅱ型MnS夾雜，它與基體膨脹係數不同，熱軋過程中變成扁平狀，夾雜與基體界面存在孔隙，可視為二維缺陷。氫原子往往在其端部聚積，並由此引發裂紋?氫誘發開裂的機構示意圖見圖1。
圖1 氫誘發開裂的機構此外，矽酸鹽、串鏈狀氧化鋁及較大的碳化物、氮化物也能成為裂紋的起始位置，低碳鋼主要是珠光體一鐵素體組織，裂紋往往沿著Mn、P偏析造成的低溫轉變的反常組織（馬氏體或貝氏體）或帶狀珠光體擴展，造成氫誘發開裂。
影響氫鼓泡的因素
首先是介質的影響。隨H2S的酸性水溶液pH值降低，裂紋發生率增大，隨H2S濃度增大，出現裂紋傾向增大。Cl-的存在，影響電極反應過程，促進氫的滲透。故試驗室試驗通常用5%NaCl+0.5HAc的飽和H2S溶液檢查材料的抗氫誘發開裂性能。
其次是溫度的影響。因氫鼓泡主要在室溫下出現，提高或降低溫度可減少開裂傾向。油、氣管線如在60～200℃工作，一般不發生這種破壞。
另外降低鋼中硫化物夾雜的數量，尤其MnS夾雜可改善其氫鼓泡的敏感性。鋼中加入0.2%一0.3%Cu由於抑制表面反應可減少氫誘發開裂。加入少量Cr、Mo、V、Nb、Ti等元素可改善鋼的力學性能，提高基體對裂紋擴展阻力。
氫鼓泡防止方法
除去環境中含有硫化物、氰化物、含磷離子等阻止放氫反應的成分最為有效；也可選用無空穴的鎮靜鋼以代替有眾多空穴的沸騰鋼。此外，可採用氫不易滲透的奧氏體不鏽鋼或鎳的襯裡，或橡膠、塑膠、瓷磚襯裡，加入緩蝕劑等。
