Page 78 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin

78

3.4 Феноменологічна модель дифузії та розподілу водню

Для опису наводнювання конструкційних сталей у водневовмісному

середовищі використано континуальний феноменологічний підхід, який дає

змогу врахувати вплив НДС на локальну концентрацію водню. У такій

постановці НДС діє через два основні механізми: гідростатичні напруження

змінюють хімічний потенціал і сприяють накопиченню дифузійно-рухомого

водню в зонах тривісного розтягу; пластична деформація збільшує кількість

дефектів мікроструктури, які виконують роль пасток і підвищують частку

пасткованого водню, насамперед в околі вершини тріщини [19, 59, 84, 117, 131].

У моделі водень розглянуто у двох станах: дифузійно-рухомому CL та

пасткованому CT [84, 96, 131]. Такий поділ дає змогу окремо описати перенесення

дифузійно-рухомого водню через міжвузлові положення кристалічної ґратки та

його локалізацію на мікроструктурних дефектах.

Основними шуканими величинами є просторово-часові поля концентрацій

CL і CT , а також загальна концентрація водню

,
, x
C H   t  C L   t  C T   t , (3.24)
, x
x
яку надалі використовують для оцінювання локального рівня наводнювання,
ризику водневого окрихчення та розрахунку залишкової довговічності

трубопровідних сталей [19, 41, 42].

3.5 Диференціальне рівняння дифузії рухомого водню з урахуванням

напружень

У зв’язаних моделях дифузії водню масові потоки описують у межах

феноменологічної термодинаміки нерівноважних процесів. Рушійною силою при

цьому є градієнт хімічного потенціалу, а не лише градієнт концентрації, що дає

змогу коректно врахувати дію механічних напружень [93].