Page 44 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin

44

пошкодження, які спричиняють локальну концентрацію напружень і можуть

розвиватися під дією експлуатаційних навантажень. Серед них особливе місце

займають тріщиноподібні дефекти, для яких геометричні параметри a, c, a / t та

a / c є визначальними під час оцінювання НДС, тріщиностійкості та залишкової
довговічності трубопроводу.

1.6 Математичні моделі та чисельні підходи для оцінювання процесів

взаємодії водню з деформованими металами

Взаємодія водню з деформованими металами є складним багатофакторним

процесом, який включає проникнення водню в метал, його дифузію, пасткування

в дефектах структури, накопичення в зонах підвищених напружень і вплив на

механічні властивості матеріалу [14, 29, 60, 68, 80, 97, 99, 100]. У конструкційних

сталях водень може перебувати в дифузійно-рухомому стані в міжвузлових
позиціях кристалічної ґратки або в пасткованому стані в різних

мікроструктурних неоднорідностях [14, 25, 72, 80, 97]. До пасток водню

належать дислокації, вакансії, межі зерен, включення, пори, карбіди,

мікротріщини та інші дефекти структури [14, 25, 72, 80, 97, 129]. Саме

співвідношення між дифузійно-рухомим і пасткованим воднем значною мірою

визначає локальну концентрацію водню та його вплив на процеси деформування
і руйнування металу [14, 29, 80, 97, 99].

Найпростішим підходом до опису перенесення водню в металах є дифузійні

моделі, що ґрунтуються на законах Фіка (Fick) [14, 29, 60]. У класичному випадку

потік водню визначається градієнтом концентрації, а матеріал розглядається як

середовище з певним коефіцієнтом дифузії. Такий підхід є корисним для опису
перенесення водню в однорідному матеріалі за відсутності значних механічних

полів [14, 29, 60]. Однак для деформованих металів, особливо в околі тріщин,

надрізів, включень або інших концентраторів напружень, класична дифузія, що

ґрунтується на законах Фіка (Fick), не забезпечує достатнього опису процесу,

оскільки не враховує вплив НДС на перенесення водню [29, 60, 68].