Page 30 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin
P. 30
30
1.3 Механізми дії водню на деформований матеріал
На практиці реалізація того чи іншого механізму дії водню в трубних
сталях визначається сукупністю чинників, серед яких основними є: 1) рівень
механічного навантаження відносно границі плинності; 2) тип і густина
мікроструктурних дефектів; 3) характер взаємодії дифузійно-рухомого водню з
дефектами структури [72, 88]. Оскільки трубні сталі мають низьку схильність до
утворення гідридних фаз, механізми ВО в них, як правило, не пов’язують з
утворенням і розкладом гідриду заліза [107]. Незважаючи на те, що природа ВО
остаточно не з’ясована, на сьогодні запропоновано кілька механізмів, які
найповніше пояснюють експериментальні закономірності. Слід зазначити, що ці
механізми не є взаємовиключними і в реальних умовах експлуатації можуть
реалізовуватися одночасно або послідовно залежно від властивостей матеріалу,
концентрації водню та умов навантаження [32].
Локальна пластичність, зумовлена воднем. Теорію локальної
пластичності, зумовленої воднем (Hydrogen-Enhanced Local Plasticity, HELP),
вперше запропонував Бехем (Beachem) у 1972 році [17], а надалі її розвинули
Бірнбаум (Birnbaum) і Софроніс (Sofronis) [19]. Вона ґрунтується на результатах
експериментальних досліджень поверхонь руйнування сталей середньої
міцності, окрихчених воднем, та спостереженнях за особливостями пластичного
деформування поблизу вершини тріщини (рис. 1.3а).
Згідно з механізмом HELP (рис. 1.3б), міжвузлові атоми водню переважно
накопичуються в областях із підвищеним гідростатичним розтягувальним
напруженням, де локально збільшується міжатомна відстань і, відповідно,
зростає розчинність водню [69]. Значна частина атомів водню локалізується
поблизу ядер дислокацій, утворюючи так звані атмосфери Коттрела (Cottrell
atmospheres) [116, 127]. Взаємодія водню з дислокаціями знижує енергію їхнього
руху, послаблює взаємодію між дислокаціями та мікроструктурними
перешкодами і, як наслідок, підвищує їхню рухливість. Це сприяє локалізації
