氢脆（hydrogen embrittlement）
关键词：氢脆、氢腐蚀、单原子氢、

描述：焊接时会产生单原子氢（H），电焊尤其容易释放氢原子，这是因为电弧和焊条表面的纤维素涂层或空气中的水蒸汽接触，会产生单原子氢。而单原子氢会钻入金属中形成氢气（H2）。氢气在金属晶粒附近聚集起来，破坏金属的结构，让金属胀气变脆。有时氢气在金属内能累积到18.7兆帕，也就是地表气压187倍的高压。这个现象被命名为氢脆。此外在高温下，被钢铁吸收的氢原子还可能和钢材中的碳原子形成甲烷气体（CH4），使钢材脱碳变脆，这被称为氢腐蚀。电镀和清洗的过程也可能会产生单原子氢，这些单原子氢就有可能污染金属。

氢原子是元素周期表里最轻的元素，它也是宇宙中最早诞生、最多的元素，数量占比达到91.2%。氢的性质活泼，燃烧后形成水，因此氢能源也是备受期待的清洁能源。
焊接时会产生单原子氢（H），而单原子氢会钻入金属中形成氢气（H2）。

氢气在金属晶粒附近聚集起来，破坏金属的结构，让金属胀气变脆。有时氢气在金属内能累积到18.7兆帕，也就是地表气压187倍的高压。这个现象被命名为氢脆（hydrogen embrittlement）。

此外在高温下，被钢铁吸收的氢原子还可能和钢材中的碳原子形成甲烷气体（CH4），使钢材脱碳变脆，这被称为氢腐蚀（hydrogen attack）。
在使用的过程中，发生氢脆和氢腐蚀的焊接部位很容易开裂。油轮运输的重物和海浪的拍打会加速裂痕的扩张。更可怕的是，已经发生氢脆的金属表面看起来和普通金属没有什么不同，不会引起制造和使用者的警觉，这就增加了氢脆的危险性。
氢脆的现象最早是在1875年由 W. H. Johnson 发现的。不过，在自由轮大量出事前，大家还不知道氢有这么强的破坏力。在把裂开的自由轮归因于氢脆后，欧文开创了断裂力学和材料强度的学科分支，建筑业和制造业也终于开始重视这种邪门的元素了。
需要指出的是，直到现在，研究者还没有完全搞清楚氢脆的原理，也无法预测材料在何时何处会出现氢脆，因此最好的方法还是预防。
刚才说到，电焊尤其容易释放氢原子，这是因为电弧和焊条表面的纤维素涂层或空气中的水蒸汽接触，会产生单原子氢。现在出现了一种叫做低氢焊条的材料，它可以减少单氢原子的产生，适用于焊接高强度的钢材。
当然，有时氢是在制造过程中扩散到金属里的。电镀和清洗的过程也可能会产生单原子氢，这些单原子氢就有可能污染金属。

比如，为了防腐蚀，一些螺栓常会做一层镀镉。在镀镉的时候就有可能产生单原子氢。因为镀镉的问题。为了去除氢，螺栓的供应商通常在镀镉后对螺栓进行烘焙（如在200摄氏度的环境中烤数小时），让氢气从螺栓中逸出。
在氢的真面目被揭发后，现在氢脆引发的大灾难比较少见，但也并未彻底消失。
氢的讨厌性质也成了氢能源广泛使用的最大阻碍之一。
氢气（H2）虽然不能被金属直接吸收，但在某些条件下（如高压），金属表面的氢气分子会拆解成两个单原子氢，然后被金属吸收，引发氢脆。换言之，用金属材料长期储存高压氢气就相当于养了个不定时炸弹。