抗?jié)B氫劑對高強鋼氫滲透及氫損傷行為的抑制作用及機理研究.pdf

1、氫損傷是一種普遍存在于石油化工、航空航天、海洋工程、儲氫材料、核能開發(fā)等領域結構材料中的氫腐蝕現(xiàn)象，常常導致材料力學性能失效或突發(fā)性脆性斷裂。隨著目前海洋資源開發(fā)和海洋軍事對材料強度、耐蝕性能要求的不斷提高，高強材料氫脆敏感性高的問題成為限制海洋用鋼及其焊接構件廣泛應用的關鍵因素。因此，找到一種實用、高效、綠色的抑制氫損傷，降低高強構件氫脆敏感性的方法具有重要意義。
　　基于前期探索發(fā)現(xiàn)少量抗?jié)B氫劑能有效抑制酸性環(huán)境和拉應力對10

2、CrSiNiCu鋼氫滲透行為和力學性能下降的毒化作用，本文進一步利用氫滲透實驗、力學性能實驗、電化學充氫以及靜態(tài)充氫等實驗方法從多方面對抗?jié)B氫劑抑制鋼在酸性3.5％NaCl溶液中的氫滲透、氫致裂紋等氫損傷行為以及氫致塑性損失的作用進行了驗證，并有效結合化學、電化學、XPS和形貌表征等測試技術對抗?jié)B氫劑抑制氫滲透作用機理及其催化析氫脫附效應進行了深入分析。結果表明：
　　添加適量抗?jié)B氫劑可有效降低10CrSiNiCu鋼在酸性充氫溶液

3、中的滲氫電流密度，使表面及內部可擴散氫濃度降低，明顯改善充氫表面氫鼓泡、截面氫致裂紋以及氫致塑性下降等行為。這主要來源于添加適宜濃度抗?jié)B氫劑(1000~1250 ppm)條件下， X離子優(yōu)先水解并在鋼表面均勻沉積。一方面，X沉積物有效覆蓋鋼表面陰極反應活性位點，降低表面能，減少表面氫富集、滲透通道；同時，X元素外層電子結構中豐富的d/f電子和充足的d/f軌道有利于鋼表面電子遷移和共享，使 X產物沉積表面陰極析氫活性增強，促進表面形成富H

4、的“X-H活性空間”以及 Hads“復合-脫附”過程，使鋼表面陰極析氫反應產生的有限 Hads迅速被催化“復合-脫附-逸出”，于是靜態(tài)充氫鋼表面出現(xiàn)快速氫氣泡脫附逸出現(xiàn)象，釋放氫氣量也大幅度增加，從而使表面可擴散氫原子濃度降低，滲透氫含量顯著減少，充氫表面氫損傷程度也得到明顯改善。但同時 X元素的陰極去極化作用也會提高陰極析氫反應速率。因此當添加劑濃度過高（≥1500 ppm）時，X元素催化表面 Hads“復合-脫附”效應占主導，會極大