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随着工业的发展，对金属材料强度的要求日益提高，低合金高强钢被广泛应用于各个领域，如石油化工、船舶等。氢损伤是临氢设备常见的失效形式，根据氢损伤严重程度不同，材料的氢损伤可大致分为属于可逆氢损伤问题范畴的氢脆，属于不可逆氢损伤问题范畴的氢泡和氢致开裂三种阶段。可逆的氢脆阶段通常出现在材料氢损伤的早期，表现为材料的塑性损失，是由原子氢引起材料原子结合力变弱的结果，可以通过热处理的方式恢复材料性能，预防严重氢损伤问题的出现。因此研究金属材料早期的氢损伤行为，并发展一种评价材料早期氢损伤严重程度的检测方法，对于保证设备的安全运行具有重要的现实意义。 本文结合半无限源扩散模型和氢渗透模型，提出了氢沿扩散路径的分布及总含量的数学模型。以两种合金钢为研究对象，研究充氢对材料力学性能和电磁性能的影响，以氢脆指数来表征材料性能的劣化程度。研究表明，在氢损伤过程中，材料的氢含量会达到一个饱和值，且对应的氢脆指数大小趋于稳定。基于自由电子模型，材料中的间隙氢影响了电子的散射机制，改变了材料的电阻率。结果表明，金属材料的电阻率与含氢量呈近似线性增长关系。 研究了放置式涡流检测线圈在多层平板件检测应用的电磁场边值问题解析模型。以Dodd-Deeds轴对称谐波解析模型为基础，建立了该电磁场边值问题的积分和级数解析模型。运用Matlab计算所得结果与有限元仿真结果比较具有很好的一致性，为后续的定量化表征提供了理论基础。 在COMSOL Multiphysics多物理场耦合分析软件平台的AC/DC模块上进行有限元仿真分析，对比分析了厚壁大直径筒状件和平板件检测模型的相似性。引入电导率梯度变化模型，建立了不同含氢量的涡流检测模型，研究了氢作用下导体中电磁场量的变化。仿真结果表明，求解域范围内磁力线随含氢量增加分布范围变广，被测件边缘分布范围变窄。感应电压仿真信号值与含氢量和性能损失程度相关，确认了实现材料的早期氢损伤程度评价的可行性。 在Visual Basic和labview平台上设计了扫描运动和数据采集分析模块，优化了涡流检测系统的实验装置。对电化学充氢前后不同氢损伤程度的材料进行检测数据的采集，建立了电涡流感应电压信号与材料氢损伤程度之间的关联，提出了材料早期氢损伤的电涡流评价方法。设计了正交矩形柱型传感器用于后续的研究，仿真结果表明该传感器是一种具有更高检测灵敏度的传感器结构。 本文的研究内容为高强钢早期氢损伤程度的电磁表征方法研究打下了基础，为工业中的早期氢损伤程度的无损表征技术发展提供了理论和实验依据。