氫滲透進入金屬內部而造成金屬性能劣化稱為氫損傷，也叫氫破壞。氫損傷可分為四種不同類型：氫鼓泡、氫脆、脫碳和氫腐蝕。
1. 氫鼓泡（hydrogen blister）
氫鼓泡及氫誘發階梯裂紋主要發生在含濕硫化氫的介質中。硫化氫在水中離解，鋼在硫化氫水溶液中發生電化學腐蝕。鋼在這種環境中，不僅會由于陽極反應而發生一股腐蝕，而且由于S2-在金屬表面的吸附對氫原子復合氫分子有阻礙作用，從而促進氫原子往金屬內滲透。當氫原子向鋼中滲透擴散時，遇到了裂縫、分層、空隙，夾渣等缺陷，就聚集起來結合成氫分子造成體積膨脹，在鋼材內部產生極大壓力（可達數百MPa）。如果這些缺陷在鋼材表面附近，則形成鼓泡，鼓泡機理如圖8.1.11所示。
如果這些缺陷在鋼的內部深處，則形成誘發裂紋。它是沿軋制方向上產生的相互平行的裂紋，被短的橫向裂紋連接起來形成“階梯”。氫誘發階梯裂紋輕者使鋼材脆化，重者會使有效壁厚減小到管通過載、泄漏甚至斷裂。氫鼓泡需要一個硫化氫臨界濃度值。有資料介紹，硫化氫分壓在138Pa時將產生氫鼓泡。如果在含濕硫化氫介質中同時存在磷化氫、砷、蹄的化合物及CN2-離子時，則有利于氫向鋼中滲透，它們都是滲氫加速劑。氫鼓泡及氫誘發階梯裂紋一般發生在鋼板卷制的管道上。
2. 氫脆（hydrogen embrittlement）
不論以什么方式進入鋼內的氫，都將引起鋼材脆化，即延伸率、斷面收縮率顯著下降，高強度鋼尤其嚴重。若將鋼材中的氫釋放出來（如加熱進行消氫處理），則鋼的機械性能仍可恢復。氫脆是可逆的。HS-H2O介質常溫腐蝕碳鋼管道能滲氫，在高溫高壓臨氫環境下亦能滲氫；在不加緩蝕劑或緩蝕劑不當的酸洗過程能滲氫，在雨天焊接或在陰極保護過度時亦會滲氫。
3. 脫碳（decarburization）
在工業制氫裝置中，高溫氫氣管道易產生碳損傷。鋼中的滲碳體在高溫下與氫氣作用生成甲烷：Fe3C+2H2→3Fe+CH4↑。反應結果導致表面層的滲碳體減少，而碳便從鄰近的尚未反應的金屬層逐漸擴散到該反應區，于是有一定厚度的金屬層因缺碳而變為鐵素體。脫碳的結果造成鋼的表面強度和疲勞極限的降低。
4. 氫腐蝕
鋼受到高溫高壓氫作用后，其機械性能變劣，強度、韌性明顯降低，并且是不可逆的，這種現象叫作氫腐蝕。氫腐蝕的歷程可用圖8.1.12來解釋。
氫腐蝕的過程大致可分為三個階段：①. 孕育期。鋼的性能沒有變化。②. 性能迅速變化階段。迅速脫碳，裂紋快速擴展。③. 最后階段。固溶體中碳已耗盡。
氫腐蝕的孕育期是重要的，它往往決定了鋼的使用壽命。某氫壓力下產生氫腐蝕有一起始溫度，它是衡量鋼材抗氫性能的指標。低于這個溫度氫腐蝕反應速率極慢，以至孕育期超過正常使用壽命。碳鋼的這一溫度大約在220℃左右。氫分壓也有一個起始點（碳鋼大約在1.4MPa左右），即不管溫度多高，低于此分壓，只發生表面脫碳而不發生嚴重的氫腐蝕。各種抗氫鋼發生腐蝕的溫度和壓力組合條件，就是著名的Nelson曲線（在很多管道器材選用標準規范內均有此曲線圖，例如SH 3059《石油化工管道設計器材選用通則》）。冷加工變形、提高了碳氫的擴散能力，對氫腐蝕起加速作用。Nelson 曲線是對退火鋼所得的經驗曲線，如鋼在調質或正火-回火狀態下使用，則不能完全搬用此曲線。該曲線沒有考慮焊縫、熱影響區、鋼中夾雜物、制造工藝等影響，也未考慮含氫介質中其他氣體的影響，因而使用Nelson 曲線時必須謹慎。
防止氫腐蝕的措施主要是：
①. 合理使用抗氫鋼，提高鋼的抗氫腐蝕性能。工程設計選材時，碳鋼和不同類別鉻鉬鋼的使用極限是按介質的溫度和氫分壓，根據納爾遜（Nelson）曲線確定的。Nelson（納爾遜）曲線摘自API RP941《煉油廠和石油化工廠用高溫高壓臨氫作業用鋼》，見本書第五章所示。該標準規定在選擇材料時應在相關曲線之下增加一定的安全儲備，曲線溫度一般取設計溫度加28℃，曲線壓力取設計壓力加0.35MPa。
②. 為避免存在氫的靜止積聚形成氫脆，在管件選擇上盡可能選擇對焊管件。
③. 設計溫度≤230℃的含氫管道，不管多少壓力，使用碳鋼是可以的，不需要使用抗氫鋼。
④. 18-8型鉻鎳鋼具有良好的抗氫腐蝕性能，又有優良的耐熱性和工藝性，在納爾遜曲線的所有溫度和氫分壓范圍內使用，均較理想，焊后也無須進行消除應力熱處理。
