Page 83 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin

83

Числову реалізацію моделі виконували у два послідовні етапи. На першому

етапі визначали поля напружень, гідростатичного напруження та еквівалентної

пластичної деформації в околі тріщини. На другому етапі отримані поля

використовували як вхідні дані для розрахунку концентрацій дифузійно-

рухомого та пасткованого водню. Такий підхід дає змогу оцінити не лише

загальний рівень наводнювання металу, а й локальні зони підвищеної

концентрації водню, у яких найбільш імовірними є зародження та розвиток

тріщиноподібних дефектів [48].

Подальший виклад охоплює опис геометричної моделі трубопроводу,

механічних характеристик матеріалу, параметрів дифузії та пасткування водню,

граничних умов і алгоритму числової реалізації моделі.

3.7.1 Геометрична модель трубопроводу та параметри

півеліптичної тріщини

Для дослідження локального розподілу водню в околі дефекту розглянуто

трубопровід, виготовлений зі сталі 20, який експлуатується під дією

внутрішнього тиску водневовмісного середовища [37, 41, 42, 121]. Геометрію
трубопроводу задавали внутрішнім радіусом Ri та товщиною стінки t. Під час

моделювання приймали стаціонарний режим експлуатації, характерний для умов
тривалої роботи трубопровідної системи.

На внутрішній поверхні трубопроводу змодельовано півеліптичну
тріщину, яка є одним із найпоширеніших експлуатаційних дефектів, що

виникають унаслідок сумісної дії механічного навантаження, корозійного

впливу середовища та дії водню. Геометрію дефекту задавали глибиною тріщини

a та її півдовжиною c, а основним безрозмірним параметром – співвідношенням

a / c. У базовому варіанті розглядали тріщину зі співвідношенням a / c = 0,5, а під

час параметричного аналізу досліджували вплив зміни цього співвідношення на

просторовий розподіл водню в околі дефекту.

На рис. 3.1а наведено загальний вигляд тривимірної розрахункової моделі

трубопроводу на рис. 3.1б – схему розташування півеліптичної тріщини на його