Page 70 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin

70

РОЗДІЛ 3

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ОЦІНЮВАННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ ВОДНЮ

У ТРУБНИХ СТАЛЯХ ЗА УМОВ ЇХ НАВОДНЮВАННЯ

3.1 Вступні зауваження та основні рівняння моделі

Оцінювання локальної концентрації водню в трубних низьколегованих сталях

є необхідною передумовою прогнозування їхньої роботоздатності у водневовмісних

середовищах. У межах цього розділу розроблено розрахункову модель, яка враховує

тиск і температуру водню, дифузійні характеристики матеріалу, розчинність

водню в сталі та вплив НДС на його локальний перерозподіл.

Дифузія водню в металах є багатофакторним фізико-хімічним процесом,

що зумовлюється міграцією атомів водню в неоднорідних концентраційних,

температурних і механічних полях. На атомному рівні вона реалізується як

послідовне перескакування атомів водню між міжвузловими положеннями
кристалічної ґратки. Інтенсивність цього процесу визначається не лише

властивостями водню та типом кристалічної ґратки, а й структурним станом
металу, зокрема густиною дислокацій, наявністю меж зерен, вакансій,

міжфазних меж та інших дефектів.
Структурні дефекти, подібно до центрів розчинення, можуть виконувати

роль пасток для атомів водню. Залежно від енергії зв’язку з воднем і характеру

їх просторового розподілу вони по-різному впливають на процес дифузії: можуть

сповільнювати перенесення водню внаслідок його тимчасового захоплення або

створювати умови для його локального перерозподілу. Саме тому коефіцієнти

дифузії та розчинності водню в сталях є структурно чутливими параметрами і

мають визначатися або уточнюватися з урахуванням мікроструктурного стану

матеріалу [3, 74, 131].