氢脆（HE）现象是由于氢进入金属内部而引起其延展性和强度下降，在应力作用下的延迟断裂现象。

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氢脆常见于高温、高压的环境中，程度取决于暴露于氢气的时间、温度、氢气压力、以及材料类型及其性能等因素。

金属在熔炼、使用过程中，有很多机会能接触到氢原子并将其吸收，而燃料电池中时刻与氢接触的金属部件，更要提防氢脆现象的出现。

燃料电池系统零部件的氢脆现象的出现是概率性事件，氢脆现象会影响燃料电池的性能，缩短使用寿命，或是造成氢气泄漏引发事故。

1、氢脆的产生机制是什么？

1. 氢局部可塑性加剧（HELP）：氢增加了裂纹尖端位错的成核和运动。HELP通过裂纹尖端的局部延性破坏导致裂纹扩展，而周围材料中发生的变形极小，从而使断裂看起来很脆。

2. 内部压力：高氢浓度下，吸收的氢原子在空隙中重新组合形成氢分子，从金属内部产生压力。氢原子的扩散需要时间，因此氢脆通常表现为延迟断裂。

3. 氢增加脱聚（HEDE）：氢降低了金属原子断裂所需要的应力，HEDE仅在氢的局部浓度高时发生。

4. 金属氢化物的形成：脆性氢化物与母材的形成使裂纹以脆性方式扩展，但大多数结构合金不容易形成氢化物。

5. 相变：氢会在某种材料中引起相变，新相的延展性可能较差。

氢脆通常发生在金属材料工作一段时间后，表现为晶间断口。氢脆试验通过对制备的样品和成品紧固件进行测试，确认材料是否容易受到氢脆的影响。

2、目前氢脆主要有两种检测方法：

1.预载荷试验平面支撑面法：预载荷试验应在适当的试验夹具上进行。紧固件承受的应力应在其屈服点以内，或者处在破坏扭矩的范围内。该应力或扭矩应至少保持 48h以上。每隔 24h应将紧固件再拧紧到初始应力或扭矩，同时检查紧固件是否因氢脆已发生破坏。

某品牌氢脆试验机 图片来源于网络

2. 硅油检测法：用 200#硅油加热到 200 ℃±10 ℃恒温，慢慢将试样置入有硅油的容器中，5分钟后检查，若无连续气泡产生，则视为合格。亦有资料建议采取石蜡（180 ℃±10 ℃ ）或凡士林（120 ℃±10 ℃ ）替代硅油进行检查。

3.如何避免产生氢脆现象？

1。零部件采用耐氢脆合金：氢脆最显著的发生在钢材以及铁、镍、钛、钴及其合金中。铜、铝和不锈钢则不易发生氢脆。通过调节合金成分和热处理可获得耐氢脆的金属材料。

2。去氢处理：如果金属还没有开始开裂，可以通过去除氢源并通过热处理使金属中的氢扩散出来来逆转氢脆。这种被称为低氢退火或烘烤的去脆化过程用于克服电镀等方法将氢引入金属的弱点，但由于必须达到足够的时间和温度，因此并不总是完全有效。

3。可以通过集中方法来防止氢脆，所有这些方法都集中在尽量减少金属和氢之间的接触，特别是在制造和电解水的过程中。应避免酸性等脆化程序，也应避免增加与硫和磷酸盐等元素的接触。使用适当的电镀溶液和程序也有助于防止氢脆。

前文提到，氢脆通常出现在高温高压的环境中，那么在燃料电池的工作环境中，氢脆现象容易出现吗？

中国工程院院士陈学东曾做出解释：“从目前的研究情况看，在常温高压下，氢气转化为氢原子的可能性是存在的，但是通用院结合超高压储氢实验容器的使用维护，开展了相关验证性实验，目前没有发现很明确的影响。”

为了防止燃料电池系统零部件出现氢脆效应，导致氢泄漏，目前高压储氢瓶和氢燃料管道、阀门等零部件通常选择抗氢脆的不锈钢、铝合金或合成材料，尽可能减小出现氢脆的概率。

虽说氢脆现象不易发生在燃料电池设备上，但作为与氢气进行长时间接触的设备，在氢脆检测和预防上也不能掉以轻心。生产厂家和终端用户需要在制造和使用过程中尽量避免氢脆现象的产生，以保障运行时的安全稳定。

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