综述：管线钢氢脆现状概述

本综述系统探讨氢能输送核心挑战——管线钢氢脆（HE）问题，从机理到防控策略全面解析。文章重点评述合金设计与热处理两大抗HE技术路径，剖析其有效性及局限性，为提升管线钢可靠性提供关键研究方向，对清洁能源基础设施建设具有重要参考价值。

　　

Abstract

作为绿色低碳的清洁能源，氢能在可持续能源体系中占据关键地位。然而安全高效的氢能输送仍是工业应用的挑战。管道输送因其高效、低成本和经济可行性成为主流输氢方式，但氢脆（Hydrogen Embrittlement, HE）对输氢管道构成重大风险。提升管线钢抗HE能力已成为紧迫课题。本文综述HE的内在机制，探索合金设计与热处理两大预防策略，讨论各方法的有效性及局限，同时提出未来关键研究方向以提升管线钢的可靠性与性能。

氢脆机制探析

氢脆主要表现为氢致开裂（Hydrogen-Induced Cracking, HIC）和应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Cracking, SCC）。当氢原子渗透至金属晶界或缺陷处，会降低材料韧性，导致脆性断裂。研究表明HE与氢扩散系数、陷阱密度及局部应力集中密切相关。高压氢气环境会加剧氢吸附和解离过程，促进氢在晶界的富集，引发微裂纹萌生。

合金设计防控策略

通过调整Cr、Mo、Nb等微合金元素可有效提升抗HE性能。Cr元素促进致密氧化膜形成，阻隔氢渗透；Mo碳化物可作为氢陷阱位点，减少可扩散氢浓度；Nb细化晶粒并增强晶界强度。但过高合金含量可能导致成本上升和焊接性能下降，需平衡力学性能与经济性。

热处理工艺优化

调质处理（Quenching and Tempering, Q&T）可通过调控马氏体/贝氏体比例改善HE抗力。低温回火保留高位错密度作为氢陷阱，但可能增加内应力；中温回火在韧性与强度间取得平衡。研究显示经400°C回火的X80钢其氢致断裂门槛值（K_HE）显著高于轧态样品。

未来研究方向

需开发多尺度建模关联氢扩散与宏观性能，探索纳米析出相（如TiC、V4C3）的氢捕获机制，并建立适用于高压氢环境的标准化测试规范。跨学科合作融合材料计算与原位表征技术，将是突破现有技术瓶颈的关键路径。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。