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。

标准化方法压缩氢气环境中的测试解决方案安全标准感兴趣的用户项目

ZwickRoell测试解决方案

对于材料测试，在氢气环境中，使用静态试验机和电液伺服试验系统（最大值为100 kN）在高达1000 bar的压力下进行拉伸试验、疲劳试验和断裂力学研究。（温度： -85 °C至+150 °C）。
此外，在低温（约22开）的静态、振荡和蠕变载荷下测定液态氢中材料的失效行为。在这里，静态试验机、疲劳试验机和蠕变试验机将发挥作用。有关蠕变试验的更多信息。

ZwickRoell测试解决方案

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

ASTM E1681

根据ASTM E1681标准进行的KIH试验是一种断裂力学试验，用于测定金属材料在氢环境中的临界应力强度因子(KIH)。

至 ASTM E1681

ASTM F1624

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因氢脆引起的延时失效的敏感性。

至 ASTM F1624

ASTM F519

ASTM F519标准规定了对高强度金属材料进行机械氢脆评估的试验方法。

至 ASTM F519

用于模拟压缩氢气环境的测试系统和选项

ZwickRoell提供了可准确测定管道和储罐易受氢气导致裂纹影响程度的解决方案。试验与研究的发现和结果随后会纳入用于氢气运输和储存基础设施的基于断裂力学的设计方法中，以确保结构材料的最大安全性。

蠕变试验机、静态试验机和电液伺服疲劳试验机（最高100 kN）可用于这些试验。各种各样的试验，包括拉伸试验、疲劳试验和断裂力学研究，可在氢气环境中高达1,000 bar的压力下通过氢气高压釜（高达400 bar；特殊型号最高可达1,000 bar）或通过空心试样适配器（空心试样技术；高达200 bar）在-85 °C至+150 °C的温度范围内进行。

高压釜技术与空心试样方法之间的比较

	高压釜	空心试样
优点	经验证的方法用标准化试样进行试验	成本更低测试时间更短
缺点	成本高测试时间长，尤其是在高压和低温下	试样的几何形状尚未标准化必须确定此结果与高压釜结果之间的相关性