在石油化工容器中,有一些容器的工作介质是温度为几百度、压力为几百个大气压、含有一定比例的氢的混合气体。例如合成氨的合成塔,介质为氮、氢、氨的混合气体。碳钢及低合金钢在高温高压的还原性介质(特别是氢)的作用下,强度和塑性都会严重降低,而它的外表面却没有明显的破坏迹象。这一现象俗称“氢脆”。原因是发生了化学反应,高温高压的氢进入钢中,与渗碳体相互作用,生成甲烷,使钢脱碳。其反应为:
Fe₃C+2H₂ →3Fe+CH₄
氢气是否会使钢发生氢脆,主要决定于它的压力、温度、作用时间和钢的化学组成。通常,氢的分压越大、温度越高,钢的脱碳层越深,发生氢脆断裂的时间越短。其中温度因素尤为重要。
钢中碳与合金的含量对氢脆也有很大影响。在相同的温度和压力条件下,碳含量越高,越容易发生氢脆。在合金钢中,碳含最的影响就更为明显。钢中若加入铬、钛、钒等元素,则可阻止钢产生氢脆。