氢气对金属的影响：氢脆
气态氢：试验要求和储存及运输挑战。
随着氢气技术的不断进步，材料测试面临着新的挑战：由于运输和储存期间氢气对金属材料的影响（氢脆），必须对其进行综合测试。管道和储罐是气态氢的主要运输方法。在这里，ASME B31.12作为载氢管和管道试验的主要标准，在材料测试中发挥着核心作用。
- 运输或储存之前，气态氢压缩(200-700 bar)在氢气罐或氢气瓶中。为了确保在此压力水平下的最大安全性，必须保证材料的机械稳定性，以防止氢脆。为了最大限度地满足安全要求，必须对所使用的材料进行表征。
- 管道是长距离运输大量氢气的理想之选。现有的天然气管道（经过改造）是氢气运输的有效解决方案。这里，材料特性在实现安全标准方面起着至关重要的作用，以便优化利用现有的天然气和氢气基础设施。也可以将氢气与天然气混合。在开发和改造新基础设施时，务必要了解所使用部件在其氢脆性能方面的强度。
氢脆和高压氢气环境下的材料性能是新型材料质量控制与开发的核心要素。
什么是氢脆？
氢脆是指氢渗入金属内部，致其逐渐丧失延展性（可拉伸性、成型性）并变得易脆。这会导致金属在未达到预期屈服强度或相应部件的设计应力时便过早失效。换言之，材料会逐渐疲劳。
根据氢源的不同，氢脆 (HE) 可分为两类：
- 内部氢脆。这是由于氢在材料制造过程中渗入其内部。
- 环境氢脆 (HEE)。这是指材料吸收了环境中的氢而导致脆化过程加速。
用于测定金属在氢影响下（氢脆）的性能的试验方法
很多标准化试验方法用于测定氢影响下的金属性能。ZwickRoell为这些类型的试验提供合适的测试解决方案：
- ASTM F519标准描述了一种采用持续载荷的机械试验方法，用于评估高强度金属材料在氢（氢脆、电镀工艺）影响下的性能
- ASTM F1624标准描述了一种加速试验方法，用于测定高强度金属材料对受氢影响引起的延时失效的敏感性。
- ASTM E1681标准定义了一种测定金属材料在环境辅助下开裂的临界应力强度因子的方法。ASME B31.12标准在氢气环境中的管材测试和管道测试中也规定了该试验方法。
除其他条件外，以下标准试验在氢气环境中执行：
- 拉伸试验：ASTM E8金属拉伸试验（以及ISO 6892-1）
- 蠕变试验：ASTM E139金属材料蠕变、蠕变失效和应力失效试验准则，ISO 204单轴拉伸蠕变试验，ASTM E1457金属蠕变裂纹扩展时间测量的标准试验方法
- SSRT（低应变速率试验）：ASTM G129、ASTM G142
- 蠕变疲劳/蠕变疲劳裂纹扩展：ASTM E2714、ASTM E2760
- 断裂力学：ASTM E399 K1C临界应力强度因子，ASTM E1820，BS8571，ASTM E647裂纹扩展速率
- 低周疲劳/ LCF：ASTM E606
- 高周疲劳/ HCF：DIN 50100、ASTM E466-15、ISO 1099
- 试验示例：ISO 9015 – 电弧焊接接头硬度试验，ISO 22826 – 根据维氏和努氏试验方法通过激光和电子束焊接窄接头的硬度试验，ISO 2639 – 渗碳层和硬化层深度的测定和验证
安全标准总览
- GB/T 26466：用于储存高压氢气的固定式扁钢带缠绕容器
- GB/T 35544：铝内胆全缠绕碳纤维增强气瓶，用于陆地车辆燃料的压缩氢气车载储存
- GB/T 34542：气态氢储存输送系统 - 第1部分：通用要求
- EN 17533：气态氢 - 固定储存用气瓶和管
- EN 17339：可运输气瓶 - 氢气用全缠绕碳复合材料气瓶和管
- ISO 19881：气态氢 - 陆地车辆燃料容器
- CGA G-5.4-2019用户场所的氢气管道系统标准
- CGA G-5.6-2005氢气管道系统
- CGA G-5.8-2007用户场所的高压氢气管道系统
- ASME B31.12- 2019氢气管路和管道
- ASME STP-PT006-2017氢气管路和管道的设计准则
