“氢脆”有多可怕？刚建造完成的巨型油轮，停在水面没动断成两截

1943年1月16日，斯克内克塔迪号油轮在试航归来后，就停靠在码头上。当天天气晴朗，不远处的人们在这个晴朗的天气里眺望远处的风景。

突然，一阵金属撕裂刺耳的声音，打破了这份难得的宁静，人们顺着声音望过去，看到令他们终身难忘的一幕。

刚才停在港口好好的斯克内克塔迪号油轮，从中间开始断裂，随着裂缝越来越大，声音也越发刺耳，岸边的人们捂着耳朵，面面相觑，不可思议的看着这一幕。

这条裂缝是从船体上方开始，裂缝向下延伸到左舷和右舷，裂缝一直延伸到龙骨，造成龙骨也断裂开来。

最终裂缝扩大，整艘船断成了两截，船头和船尾向下触碰到了水底，龙骨折断的地方露出了水面。在整艘船断裂的过程中，发出巨大并且刺耳的声音，传到2公里之外。

实际上，斯克内克塔迪号油轮并不是第一次发生这样的情况，之前这种情况也发生过10多次，只不过断裂没有斯克内克塔迪号油轮这次严重，断裂没有这次彻底，完全断裂成了两截的情况。

只不过之前一直没有找到原因，为何新建造刚完工的船，停留在水面上没动，就会断裂成为两截了呢？美国方面决定要调查清楚。

油轮断裂的原因有些意外

如果是一艘旧油轮，发生这样的情况，还可以理解。但斯克内克塔迪号油轮可不是一艘老旧的船只，它是一艘新船，是一艘刚完工的油轮，靠近轮船边上，甚至能够闻到一股刚刷上的油漆味。

在调查过程中，发现斯克内克塔迪号油轮，是俄勒冈州天鹅岛造船厂建造的第一艘油轮。

整艘油轮原本计划的建造时间为8个月，然而，当时处于二战时期，这些建造的油轮都是用来运送物资，在被定下的那一刻，就已经开始为这些油轮安排了任务。

所以这些油轮的建造只能提前，而不能推后。正是在这种背景下，斯克内克塔迪号油轮的建造速度非常快。1942年7月1日龙骨才安放，船体于10月24日就下水了。

12月31日，下水不到两个月的时间，整艘船上所有的设施都已经安装到位，意味着整艘船建造6个月后，就全部完工，比计划提前了两个月时间左右。

当时美国建造速度还是非常快的，由于战争需要一年要制造数百条新船，并且还不是小船，而是大型船只或者巨型油轮。

在知道这些信息后，调查人员心中就有了自己的猜测，第一次建造油轮，并且是在赶工期提前两个月完工的情况下，那是不是电焊工，在焊接的时候马虎了，所以导致焊接没有达到要求，才会出现新油轮断成两截的情况呢？

最终经过专业人士的检验，发现焊接都没问题。最终把问题锁定在应力、气候和设计等方面。最终确定断裂原因为脆性断裂，而引发的原因是“氢”，也就是“氢脆”。

什么事“氢脆”，为何这么可怕？

氢脆现象在金属应用中非常常见，其在金属冶炼、加工、电镀和热处理过程中，都会出现这样现象。

至于为何会出现氢脆现象，目前在科学界有很大的争议，一般认为氢脆现象主要是以下几个原因导致的；

1、一些金属与氢有比较大的亲和力，在富含氢的环境中，氢原子会渗入到金属的内部，过饱和的氢会与原子形成氧化物，形成了原子团簇。

致使金属的晶格结构发生变化，这些原子团簇会占据金属内部的缝隙，形成微小的裂纹，当出现极端天气，例如天气寒冷的时候，金属性能下降，就会出现断裂的情况。

2、金属在炼制的时候，内部温度非常高，氢气会渗入金属中与碳发生反应，形成甲烷，而甲烷气泡会在金属中聚集长大，也在金属中形成一个个看不见的气泡，在极端天气下，导致金属性能下降，容易出现断裂的情况。

3、一般金属中的原子呈现规则的排列，被称为晶格，而氢原子由于其只有一个质子，所以个头相对较小，当氢原子进入到金属中的时候，会进入到晶格的缝隙之中。

而当金属受到应力的时候，由于氢原子的存在，会导致金属内部受到的应力分布不均，在材料的内部产生缺陷和微小的裂痕，导致金属材料性能下降并且裂痕会延伸，在极端天气下，这些裂痕会进一步扩大，就会发生断裂。

4、金属在凝固的过程中速度过快，由于之前与氢有过接触，这些氢没能及时释放出来，最终在金属内部扩散，并且在金属晶格中不断地凝聚，形成一个个白点，也就是微小的裂痕。

从目前对于氢脆的研究上来看，氢脆只能预防，而不能消除，一旦氢脆产生后，将会一直存在金属内部。

氢脆现象如何防范

在宇宙中，要说什么元素最多，那一定是氢元素了，一个恒星系中，重量占比最大的一定是氢元素最多。例如太阳，占据整个太阳系质量的99.8%左右，而氢元素占据了71%，氦元素占据27%，其他元素仅2%。

根据保守估计，氢元素占到整个宇宙的75%左右，至于氢元素后面的元素，都是氢元素在核聚变之后形成的。

虽然氢元素在宇宙中非常广泛，但是在地球上占比比较少，仅占到0.14%左右，这是因为氢元素比较轻，容易逃逸，一般都是以化合物的方式存在。

虽然地球上的氢元素少，但是并未没有，例如煤炭中除去碳元素外，排名第二的就是氢元素了，所以在炼制金属的时候，就不可避免的碰到了氢。

既然不可避免，那么如何防范，才能把氢元素对金属的影响降到最低，从而避免产生氢脆现象呢？

目前避免氢脆的方法，主要是改进施工工艺，在加工和锻造的过程中，尽量使用惰性气体以减少氢气的接触。

另外使用热处理和表面处理的方式，来改变金属晶粒的结构和状态。另外利用现代材料学和工程学的手段，来改变金属材料的抗氢能力，利用合金等方式，减少金属内部的晶格空间，不给氢可乘之机。

另外，在日常使用过程中，使用镀层或者是涂层，阻挡氢进入到金属内部，以增加延长金属的使用年限。

通过这些方法，可以有效的避免产生可怕的氢脆，不会再次发生刚完工的船只，停着不动就会断成两截的情况发生。