NASA只有24摄氏度的数据, 但是是高压环境(13MPa-68MPa). 310, 316不锈钢还行, 304不行, 镍基都不推荐, 铜镍没看到有测试, 铜合金表现都不错,钛恐怕不行, 铁基表现比铜基差一小些.
报告中写的(机翻):
干燥的氢气环境对铝及其合金的影响可以忽略不计。氢气的主要问题主要来自铸造厂在熔融、铸造和凝固过程中暴露于湿气和形成充满气体的空隙。这些空隙是材料缺陷,会影响铸造和锻造产品的机械性能,例如延展性和断裂韧性。在熔体冷却过程中,氢气扩散到铸件缺陷中并沉淀,在较低温度下氢气在固体金属中的溶解度降低而产生裂纹。在接近室温、压力高达 10 ksi (69 MPa) 的干燥氢气不会在铝合金中引起显着的氢脆效应。然而,当高强度铝合金在水溶液中被氢气电化学充电时,其延展性降低。铝合金在水性介质中脆化的主要机理可能是SCC,而不是纯HE效应。阳极材料溶解SCC或阴极氢脆的综合机理对于铝合金在水环境中仍然是一个悬而未决的问题。
铜和富铜合金通常不易发生氢脆,除非它们含有氧气或氧化铜。当含氧铜及铜合金在氢气环境中退火或加热时,氢原子扩散到金属中,与氧化铜或氧气反应生成水,如果温度高于375°C(705°F),则转化为高压蒸汽。这是HRE的一个典型例子,因为蒸汽会以裂缝和水泡的形式引起氢损伤,即使不施加外部压力,也会降低金属的断裂韧性和延展性。坚韧的沥青铜通常含有少量的CuO;因此,如果它们随后暴露在 370 °C (700 °F) 以上的温度下,则不应在任何温度下暴露于氢气中。与氧化亚铜颗粒反应的方程式为(式5):
镍和镍基合金具有良好的高温强度、氧化和耐热腐蚀性能。然而,对干氧化和化学腐蚀环境具有良好额定值的镍基合金并不意味着它也对HE免疫。作为一种元素,纯镍被氢严重脆化;因此,在富镍区域,大多数富镍成分的二元合金,如镍铜、镍铁、镍钴和镍钨,也被发现被氢高度脆化[40]。在一些富镍合金体系中,也有同样的观察结果。例如,已知被称为K-Monel的富镍合金在高压下被氢脆化。然而,由于热处理和产品形态等因素,镍对钢和高温合金复杂成分的影响分析起来更为复杂。几种含镍材料和镍基高温合金的HEE指数测量分别见表3和表4。
一般来说,钛及其合金在水环境中通常具有优良的耐腐蚀性能。这种卓越的耐腐蚀性能是由于在氧化条件下在空气和水中自然形成的薄、稳定和坚韧的氧化钛 (TiO) 膜。然而,在外加电流的过度阴极充电下,已经观察到其中一些钛合金在水性介质中发生氢脆。在中低正极充电条件下,钛上自然形成的TiO膜似乎能有效抑制氢的吸收。然而,在高阴极充电电流密度下,这种保护膜会分解并成为钛合金的非保护性物质,并允许原子氢渗透到大部分材料中。在海水等近中性电解质中,当与钛在高于 80 °C (175 °F) 的温度下偶联时,与锌、铝和镁等金属的电偶联可以诱导氢吸收增强和氢化物形成。另一方面,在干氢气体环境中,随着温度和压力的升高,钛及其合金会容易吸收氢气。相对少量的氢化钛沉淀物对大多数应用无害,特别是在氢浓度为 40 至 80 ppm(百万分之一)的范围内。然而,当温度高于 250 °C (480 °F) 时,会迅速形成过量的氢化钛。这种类型的氢脆是 HRE 型;然而,在高温工艺中,如焊接或氢气存在下的热处理,它也被一些行业认为是IHE型。 对于形成不稳定氢化物的金属,IHE和HRE之间的区别并不总是得到很好的认可,因为它们紧密地位于重叠区域,如图1所示。
钢的HEE磁化率一般可分为四类:奥氏体、铁素体、马氏体和沉淀硬化。一般来说,相对于铁素体钢,大多数低强度奥氏体钢不太容易受到氢脆的影响。然而,众所周知,马氏体钢和沉淀硬化钢极易受到HEE和IHE效应的影响。奥氏体不锈钢和FeNi-Cr高温合金在成分与HEE效应方面有一些共性,第5.4节(合金成分)中对此进行了更详细的讨论。关于HRE效应,在某些高温和高压下,氢原子可以扩散到金属中,并与钢基合金中的某些类型的元素和化合物发生内部反应。最常见的反应是在氢和碳化铁之间形成甲烷气体 (CH)。由于CH不能从钢中扩散出来,因此会发生积聚,从而导致开裂和起泡,从而导致氢脆,而失去强度和延展性。
对于钢基合金,可以从纳尔逊曲线判断钢对HRE的敏感性,纳尔逊曲线表示各种钢对氢敏感的温度和压力区域。第 6.2 节进一步详细讨论了用于预防和控制氢脆的 Nelson 曲线。在许多碳钢和低合金钢中添加铬和钼可作为有益的合金元素,防止HRE(其作用也称为氢侵蚀现象)脱碳和开裂。
镍基高温合金具有最复杂的微观结构,可以是固溶或沉淀强化。镍基合金的HEE指数数据比任何其他类型的高温合金都多。铁基高温合金起源于奥氏体不锈钢,其发展原理是将(面心立方体(FCC)基体与固溶硬化和沉淀形成元素相结合。铁基高温合金的主要特征是奥氏体基体由镍和铁制成,其中至少含有 25% 的镍以稳定 FCC 相。因此,铁基高温合金也称为镍铁基高温合金。钴基高温合金的微观结构不如镍基合金复杂。大多数钴合金不形成伽马素强化相,它们依赖于固溶奥氏体基体FCC的结合,最重要的是形成硬质碳化物颗粒作为强化机制。这三种高温合金的产品形态通常分为铸造型和锻造型。高温合金热处理和产品形态的差异会对HE的程度产生影响,如第5.3节所示。一般来说,已经发现传统的锻造和粉末冶金 (PM) 加工高温合金比具有类似成分的铸造多晶高温合金受高压氢环境的影响略小。
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