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为什么一艘油轮好端端会断成两半?“氢脆”究竟是什么?

日期:2022-02-28    来源:化浪视野

国际氢能网

2022
02/28
09:01
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关键词: 氢元素 氢原子 氢燃料电池汽车

1943年1月16日晚上,从美国俄勒冈州的天鹅岛造船厂里传出一声巨响,让人们震惊的是,声音来源竟是停靠在码头旁的一艘油轮,它才刚刚完工半个月,却在这个风平浪静的夜晚,毫无征兆地断成了两半。

而这还不是一个偶然的事件,二战期间,美国大约有1500艘自由轮出现了严重的裂缝,要知道,当时一艘自由轮的造价在200万美元左右,这迫使着政府着手调查,为什么好好的船体会突然断裂呢?

想要知道这个问题的答案,还得从20世纪初的焊接技术聊起,那个时候,电焊已经发展到了实用阶段,美国造船厂开始用这种焊接方式,替代了传统的铆接,这样一来,造船的时间成本和人工成本都大大降低,仅用4年时间,美国18个造船厂就制造出了2710艘自由轮,但那个时候,人们还不知道,有一个危险已经悄悄渗入,它就是我们熟悉的氢元素

在焊接过程中,小小的氢原子会钻进金属里,形成氢分子,它们聚集在金属的晶粒附近,破坏原有的结构,使其膨胀变脆,在内部形成细小的裂纹,人们把这种现象称作“氢脆”。

其实,早在1875年,科学家强森就发现,把原本弯折好几次才能掰断的铁材,放进醋液里浸泡一会儿,一下就能折断,这是因为醋液中的氢溶解到了铁中,使它变得更脆,但很可惜,尽管过去了140多年,人们早已意识到了氢脆的危害性,但氢就好像象群中的蚂蚁一样,能够在缝隙中肆意地穿梭、扩散,让科学家们难以捕捉。

所以,对于“氢脆现象”,目前既没有全面准确的解释,也没有预测的方法,能做的只有好好预防,比如缩短酸洗时间,在焊接时使用“低氢焊条”,对镀铬螺栓进行烘焙等等,而除了金属断裂引发的恶性事故,氢脆也阻碍了氢能源的发展,比如之前讲过的“氢燃料电池汽车”,它就随身携带着氢气罐,如果这个氢气罐是金属材料长期保存,那岂不是变成了一个“不定时炸弹”吗?

1988年,法国里昂附近一个3000升的金属氢气罐发生爆炸,波及到了方圆500里内的民众,后经调查发现,正是“氢脆”捣的鬼。

由此可见,不论是保护已经制造好的金属制品,还是发展未来的清洁的能源,还需要科学家门在“氢脆”中继续探索,毕竟氢的脾气,可比我们想的大的多。

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