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HTHA 是氫原子擴散到鋼中并與微觀(guān)組織中的碳化物發(fā)生反應的結果。 

在臨氫條件下，吸附在鋼表面的分子氫通過(guò)金屬晶格和晶界向鋼內擴散， 使鋼嚴重脫碳產(chǎn)生沿晶腐蝕裂紋，力學(xué)性能下降。 這種腐蝕速度取決于溫度、 氫分壓、 加熱時(shí)間、 鋼的含碳量和合金元素等因素。 

有2種反應和 HTHA 相關(guān)， 一個(gè)是氫分子 （H2） 分解成能在鋼中擴散的氫原子 （H），第二個(gè)反應發(fā)生在原子氫和金屬碳化物之間， 4H + MC==CH4+ M。

對鋼材的破壞也有2種形式， 一是因甲烷氣體在碳化物基體界面上積聚， 形成了很高的局部應力， 而產(chǎn)生內部脫碳和裂紋或鼓包， 其力學(xué)性能發(fā)生顯著(zhù)的劣化； 

二是原子氫和鋼材表面或臨近表面的碳化物發(fā)生反應產(chǎn)生的表面脫碳， 在該表面甲烷氣體可溢出而不會(huì )形成裂縫。 內部裂縫一般可在碳鋼、 C-0.5Mo鋼和高氫分壓下的Cr-Mo鋼中觀(guān)察到， 而表面脫碳在高溫和低的氫分壓下的Cr-Mo鋼中更普遍。 增加鋼中合金的Cr、 Mo元素， 碳化物的穩定性提高， 可減緩 HTHA。

鋼的抗氫腐蝕性能與鋼的顯微組織也有密切關(guān)系。 所以， 壓力容器的制造和熱處理制度對設備的抗 HTHA 性能影響也很大， 對于淬火狀態(tài)， 只需經(jīng)很短時(shí)間加熱就出現了氫腐蝕， 但進(jìn)行回火處理， 且回火溫度越高， 由于形成穩定了的碳化物， 抗氫腐蝕性能也得到改善。 

另外， 對于在臨氫環(huán)境下使用的鉻-鉬鋼設備， 進(jìn)行焊后熱處理同樣具有提高抗氫腐蝕能力的效果。 試驗證明， 2.25Cr-1Mo鋼焊縫若不進(jìn)行焊后熱處理， 則發(fā)生氫腐蝕的溫度將比納爾遜 （Nelson） 曲線(xiàn)表示的溫度低100℃以上。

在高溫氫腐蝕中， 在高溫氫氣中材料的蠕變強度會(huì )下降。 特別是由于二次應力 （如熱應力或由冷作加工所引起的應力） 的存在會(huì )加速高溫氫腐蝕。 當沒(méi)有變形時(shí)， 氫腐蝕具有較長(cháng)的 “孕育期”； 隨著(zhù)冷變形量的增大， “孕育期” 逐漸縮短， 當變形量達到一定程度時(shí)， 則無(wú)論在任何試驗溫度下都無(wú) “孕育期”， 只要暴露到此條件的氫氣中， 裂紋立刻就發(fā)生。

高溫高壓氫環(huán)境下的設備選材是按照 “納爾遜 （Nelson） 曲線(xiàn)” 來(lái)選擇的。該曲線(xiàn)是本推薦準則中所列的臨氫作業(yè)用鋼防止脫碳和開(kāi)裂的操作極限， 在溫度和氫分壓范圍， 這些鋼已經(jīng)得到成功應用而沒(méi)有因 HTHA 造成的破壞。 

材料默認為退火狀態(tài)， 不能用于含 As、 Sb、 Sn和 P等高含量混入元素的鋼， 如懷疑高含量混入元素， 則臨界Pv 系數應降低， 對于高含量的混入元素的鋼的熔煉爐次， 臨界Pv 系數可低至0.25。

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