80年前的一個(gè)夜晚，美國(guó)天鵝島造船廠中突然傳出了一聲驚天巨響。嚇醒了旁邊結(jié)束一天工作正在休息的工人們。

他們來(lái)不及穿好衣服就匆匆沖上碼頭，看到的竟然是那艘剛剛完工沒超過半個(gè)月的油輪生生斷成了兩節(jié)！而這艘船明天就即將下水進(jìn)行最后的試驗(yàn)。

這還不是一個(gè)偶然的事件，這批油輪中，一共有1500艘都出現(xiàn)了嚴(yán)重的裂縫，要知道，當(dāng)時(shí)一艘自由輪的造價(jià)在200萬(wàn)美元左右，這可算是一筆價(jià)格不菲的費(fèi)用。

不過幸運(yùn)的是，這些油輪并不是在洶涌的海水中被一分為二的，不然死傷的情況可就難以讓人估量了。

發(fā)生這些事情之后，一時(shí)之間謠言四起，人心惶惶。要知道人為力量是絕對(duì)不會(huì)將這些巨輪在沒有任何預(yù)兆的情況下毀成兩半，大伙們斷言肯定是有超自然的能力，要么是外星人向我們下了手，要么就是不知道何方而來(lái)的妖魔鬼怪想給我們點(diǎn)顏色瞧瞧。

眼看著大家的揣測(cè)越來(lái)越離譜，政府也決定從頭到尾徹查這件事情。

好端端的輪船斷成兩半，負(fù)責(zé)調(diào)查的專家首先就從焊接工人開始詢問，是不是在焊接過程當(dāng)中出現(xiàn)了什么意外情況。

這可把負(fù)責(zé)焊接的小弟們嚇壞了，他們跟專家反饋說自己每個(gè)步驟都是嚴(yán)格按照生產(chǎn)規(guī)章手冊(cè)進(jìn)行的，絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)問題。

專家們左檢查右檢查，甚至都懷疑到外部海水溫度上面去了，但卻始終一籌莫展，最后就連專家們都懷疑難不成真的有什么外太空的UFO當(dāng)晚襲擊了我們。

但其實(shí)毀滅船體的元兇就是：氫。這種我們?cè)谏钪胁徽f十分熟悉，至少也經(jīng)常聽聞的普通元素。

“神秘力量”——?dú)?/h1>

大家可能會(huì)產(chǎn)生疑惑，這氫不是大自然中的一種化學(xué)元素嗎？看不見摸不著的難道會(huì)有這么大的威力？

氫是元素周期表中最簡(jiǎn)單的元素，也是宇宙中最豐富的元素之一，學(xué)過化學(xué)的小伙伴們肯定都知道是用“H”表示。其原子構(gòu)成只有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，可以參與許多的化學(xué)反應(yīng)。

它可以與氧結(jié)合形成水分子，是生命中不可或缺的組成部分。同時(shí)，氫也能與其他元素發(fā)生反應(yīng)，形成各種化合物。在工業(yè)生產(chǎn)中，氫常被用作還原劑，參與到多種合成和生產(chǎn)過程中。

是不是感覺氫挺萬(wàn)能的，隨時(shí)都能變身？但是當(dāng)我們將氫引入金屬的領(lǐng)域時(shí)，就會(huì)涉及到一個(gè)現(xiàn)象，即氫脆。

在焊接過程中，小小的氫原子會(huì)滲透到金屬晶格中，形成氫分子，再與金屬原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氫化物。

它們聚集在金屬的晶粒附近，破壞原有的結(jié)構(gòu)，使其膨脹變脆，一些金屬材料在受到外部應(yīng)力或負(fù)荷時(shí)變得脆弱易斷，內(nèi)部甚至?xí)纬杉?xì)小的裂紋，這種現(xiàn)象也就是“氫脆”。

特別容易發(fā)生氫脆的金屬包括鋼鐵和鋁合金。在一些工業(yè)制造和建筑領(lǐng)域，如果不謹(jǐn)慎處理氫脆問題，可能會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性造成影響。

其實(shí)在十九世紀(jì)八十年代的時(shí)候，科學(xué)家強(qiáng)森就偶然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)神奇的現(xiàn)象，難以掰彎的條在醋里面浸泡一下，醋液中的氫就會(huì)溶解到了鐵中，使其變得異常脆弱，輕輕一折就可以折斷。

這就是科學(xué)們第一次認(rèn)識(shí)到氫脆現(xiàn)象的發(fā)生，但盡管如此，人們卻未真正認(rèn)識(shí)到這一現(xiàn)象可能帶來(lái)的潛在危害。

氫脆事件都是事前毫無(wú)預(yù)兆突然發(fā)生的，比如這次的郵輪也是因?yàn)闅浯喱F(xiàn)象而產(chǎn)生的斷裂，類似的情況還發(fā)生在許多其他領(lǐng)域，如航空、石油、化工、核能等。

1903年洛杉磯時(shí)報(bào)曾經(jīng)發(fā)生過一場(chǎng)大火，當(dāng)時(shí)洛杉磯時(shí)報(bào)的辦公室正使用氫氣充當(dāng)印刷機(jī)的動(dòng)力源。就在印刷時(shí)突然引起了一場(chǎng)大火，整個(gè)建筑幾乎在瞬間被吞噬。原因竟然是印刷機(jī)中的氫氣在與空氣中的氧氣混合后發(fā)生了爆炸。

1937年的“希尼堡災(zāi)難”中，一艘名為“希尼堡”的巨型飛艇在降落時(shí)由于引擎主軸斷裂而墜落，最終爆炸起火，造成了慘重的人員傷亡。

1975年美國(guó)芝加哥一家煉油廠，一根15cm的不銹鋼管也是突然發(fā)生破裂，引起爆炸和火災(zāi)，不僅造成人員傷亡，而且對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成了嚴(yán)重污染。

1988年法國(guó)工廠中也發(fā)生了一場(chǎng)意外事故，一個(gè)裝有3000升氫氣的金屬罐突然發(fā)生爆炸，附近的居民和樓房全部受到波及，傷亡人數(shù)數(shù)不勝數(shù)。

現(xiàn)代如何避免“氫脆”現(xiàn)象發(fā)生？

在我們?nèi)粘５纳钪?，氫元素?zé)o疑是金屬材料中不可或缺的一部分，但是一旦氫脆的現(xiàn)象發(fā)生，就會(huì)引起巨大的災(zāi)難。那么，我們究竟該如何在使用氫氣的時(shí)候，避免這令人頭疼的化學(xué)反應(yīng)呢？

我國(guó)的煉鋼工人通過長(zhǎng)期的生產(chǎn)勞動(dòng)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氫元素雖然在一些金屬中容易擴(kuò)散，但在鉻、鈦、釩等金屬中卻表現(xiàn)得相對(duì)穩(wěn)定。

所以在使用氫氣時(shí)，能都選擇合適的金屬材料是至關(guān)重要的。為了防范氫脆現(xiàn)象的突然發(fā)生，我們需要避免使用那些容易與氫氣產(chǎn)生反應(yīng)的金屬，而應(yīng)選擇那些更為穩(wěn)定的材料。

氫脆一般在-50℃~100℃之間發(fā)生，這是因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范圍內(nèi)，氫的擴(kuò)散速度較慢。而在寒冷的環(huán)境中，一般通過太高溫度的烘烤就能將氫“烤”出金屬，讓氫元素離開，自然也就減少了氫脆的風(fēng)險(xiǎn)。

為了進(jìn)一步降低氫脆的發(fā)生概率，我國(guó)的工業(yè)化生產(chǎn)采取了一項(xiàng)巧妙的措施——去氫過程。在金屬完工之后，通過將金屬加熱至200~240°C的溫度，這樣大部分的氫都會(huì)被驅(qū)逐出去。這就像是對(duì)金屬進(jìn)行一次“排毒”，確保氫元素不再潛伏其中，從而降低氫脆的風(fēng)險(xiǎn)。

科學(xué)家們一直在不懈努力，致力于尋找最佳方法來(lái)最大限度地避免氫脆現(xiàn)象的發(fā)生。早在2015年，牛津大學(xué)的研究小組就開始了一項(xiàng)研究，目標(biāo)是生產(chǎn)出一種不會(huì)受到氫脆影響的鋼。

這種創(chuàng)新的鋼體，可以在讓氫原子在進(jìn)入金屬之初就被困住。這就好比在鋼材內(nèi)部安裝了一個(gè)能夠吸收氫原子的“海綿”，一旦氫原子進(jìn)入，就會(huì)被迅速、牢固地吸收，從而避免對(duì)材料性能造成嚴(yán)重危害。

更為驚喜的是，研究小組發(fā)現(xiàn)，通過使用碳和金屬的混合化合物，可以借助碳的特性，讓氫原子有效吸附在其表面，從而降低對(duì)金屬的破壞。這一發(fā)現(xiàn)為制定更為先進(jìn)的防范策略提供了新的思路。

在滿足產(chǎn)品技術(shù)條件的情況下，我們還可以采用不會(huì)造成滲氫的涂層，例如達(dá)克羅涂覆層可以取代傳統(tǒng)的鍍鋅，不僅不會(huì)發(fā)生氫脆，而且耐蝕性提高了7～10倍，附著力也更為出色，從而不影響裝配的穩(wěn)定性。

此外，我們也不難發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)場(chǎng)所中經(jīng)常會(huì)采用一些特殊的空氣控制系統(tǒng)，以確保氣體濃度的穩(wěn)定性。

通過科學(xué)手段，系統(tǒng)能夠努力保持氫氣的濃度在安全范圍內(nèi)，為工業(yè)領(lǐng)域設(shè)置的一道無(wú)形的安全屏障，保障著生產(chǎn)過程的平穩(wěn)進(jìn)行。

任何事物都是多面性的，被譽(yù)為宇宙第一元素的氫既是無(wú)害的存在，又可能釋放出強(qiáng)大的能量。我們能做的就是在無(wú)數(shù)次的嘗試中找到完美的解決辦法，最大限度的減少可能的災(zāi)難性事故發(fā)生。