金属的环境氢脆及其试验技术PDF电子书下载

第一章 引言 1

参考文献 3

第二章 金属氢脆的理论基础 4

2.1 氢在金属表面的吸附现象 5

2.1.1 单分子层吸附理论 7

2.1.2 多分子层吸附理论及多种分子的吸附 9

2.2 氢在金属中的溶解 10

2.2.1 氢在金属中的溶解度 11

2.2.2 氢在金属中的浓度表示法 12

2.2.3 氢在铁及其合金中的溶解度 13

2.3 氢在金属中的状态 16

2.4 氢在金属中的扩散 19

2.4.1 氢的扩散过程 20

2.4.2 典型情况下扩散方程的解 21

2.4.3 氢在金属中的扩散机理 24

2.4.4 氢扩散的驱动力 26

2.5 氢渗透 27

2.5.1 渗透通量的测量与扩散率的计算 28

2.5.2 氢在奥氏体不锈钢中渗透的试验结果 31

2.5.3 试样表面状态对氢渗透的影响 34

2.5.4 冷、热加工对氢渗透的影响 35

2.5.5 金属表面镀层对氢渗透的影响 38

参考文献 40

第三章 金属的氢脆 42

3.1 氢对金属材料机械性能的影响 42

3.1.1 氢对金属材料弹性模量的影响 42

3.1.2 氢对金属材料强度极限的影响 43

3.1.3 氢对金属材料屈服极限的影响 45

3.1.4 氢对金属材料冲击韧性的影响 47

3.1.5 氢对金属材料延伸率的影响 49

3.1.6 氢对金属材料断面收缩率的影响 51

3.1.7 氢对金属材料疲劳极限的影响 54

3.1.8 氢对金属材料断裂韧性的影响 56

3.2.1 氢气纯度的影响 58

3.2 试验条件对氢脆的影响 58

3.2.2 氢气压力的影响 62

3.2.3 温度的影响 65

3.2.4 应变速率的影响 69

3.2.5 应力集中系数的影响 71

3.3 不同金属的氢损减及工艺因素的影响 74

3.3.1 不同金属的氢损减和化学成分的影响 74

3.3.2 热处理对金属抗氢性能的影响 81

3.3.3 冷、热加工对金属抗氢性能的影响 85

3.4 氢脆机理 86

3.4.1 氢化物致脆机理 87

3.4.2 不形成氢化物的氢致脆化机理 89

参考文献 96

第四章 材料氢脆试验方法 98

4.1.1 几种常用的氢脆试验方法 99

4.1 材料氢脆试验方法概述 99

4.1.2 氢脆试样的充氢 101

4.1.3 金属中氢含量的测定 103

4.1.3.1 金属中氢的提取 104

4.1.3.2 金属中氢的定量测定 106

4.1.4 环境氢试验系统的清洗 109

4.1.5 氢脆试验结果的表达与应用 109

4.2 氢脆拉伸试验 110

4.2.1 拉伸试验中的氢脆判据 111

4.2.2 拉伸试验的试样 112

4.2.3 拉伸试验用容器 112

4.2.4 氢脆拉伸试验中试验因素的控制 114

4.3 氢致滞后断裂与试验 116

4.3.1 氢致滞后断裂 116

4.3.2 氢致滞后断裂临界应力σth测试方法 119

4.3.3 氢致滞后断裂临界应力强度因子Kth的测试 120

4.3.3.1 恒载荷悬臂梁弯曲试样测量材料的Kth 121

4.3.3.2 恒载荷单边裂纹拉伸试样测量材料的Kth 123

4.3.3.3 恒位移法测定材料的Kth 124

4.3.4 氢致滞后裂纹扩展速率的测量 129

4.4 圆盘压力试验 132

4.4.1 圆盘压力试验概述 132

4.4.2 圆盘压力试验的试样及系统 135

4.4.3 圆盘压力试验过程与氢脆判据 137

4.4.4 圆盘压力试验的力学基础 139

4.4.4.1 圆盘的变形与应力 139

4.4.4.2 氢压下圆盘的失效分析 146

4.4.5 圆盘压力试验的应用 147

4.4.5.1 杂质气体对氢脆的抑制 147

4.4.5.2 氢分压对圆盘氢脆的影响 148

4.4.5.3 环境温度对圆盘氢脆的影响 149

4.4.5.4 应变速率对圆盘氢脆的影响 151

4.4.5.5 圆盘在氢作用下的延迟破坏 152

4.4.5.6 圆盘在低周疲劳载荷作用下的破坏 153

4.4.5.7 材料中微缺陷对圆盘压力试验结果的影响 155

4.4.6 部分材料的圆盘压力试验结果 163

参考文献 166

第五章 环境氢脆试验中的主要技术问题 168

5.1 环境氢脆试验用氢的纯度 168

5.2 氢的净化 169

5.2.1 钯膜(管)加热扩散净化 169

5.2.2 分子筛吸附净化 171

5.2.3 贮氢合金选择性吸氢净化 174

5.3 氢气中痕量杂质气体分析 176

5.3.1 气相色谱法简介 176

5.3.2 氢中多种杂质组分的分析方法 177

5.3.3 以氦为载气的直接进样气相色谱法 178

5.3.3.1 分析流程及说明 178

5.3.3.2 氢中杂质组分的色谱图及其操作条件 181

5.3.3.3 定性分析 183

5.3.3.4 定量分析 184

5.4 氢的增压 185

5.4.1 膜压机增压 185

5.4.2 贮氢金属增压 186

5.4.3 热泵增压 188

5.4.4 其它增压装置 189

5.5 高压氢系统的设计 190

5.5.1 化学床氢源系统 190

5.5.1.1 低压化学床 190

5.5.1.2 高压化学床 193

5.5.2 膜压机高压氢源系统 195

5.5.3 高压氢源系统中的材料、密封与配件 196

5.5.3.1 高压氢源系统中的钢材 196

5.5.3.2 高压氢容器的密封 198

5.5.3.3 高压超低漏阀门 201

5.5.3.4 压力测量 203

5.5.3.5 管路接头 206

参考文献 207

第六章 环境氢脆试验中的安全与防护 208

6.1 氢的特性 208

6.1.1 氢的物理化学性质 208

6.1.2 氢的状态方程 210

6.1.3 氢的爆炸当量 216

6.2 氢的安全防护 217

6.2.1 防止氢的渗漏 217

6.2.2 防止氢与空气(或氧)的混合 218

6.2.3 防止火源的产生 218

6.2.4 防止高压系统的强度破坏 218

6.2.5 工作场听的防火防爆要求 219

6.2.6 氢爆燃时的应急处理 219

参考文献 219

附表 本书中涉及的金属材料国内外牌号对照及化学成分 220