Page 32 - Стасишин Дисертація

32

Проникнення водню у сталь спричиняє спотворення її кристалічної ґратки і, як

наслідок, відбувається зменшення сили міжатомної взаємодії [44]. У самій же

кристалічній ґратці можливі розриви когезивних зав’язків між атомами за

досягнення критичного рівня концентрації водню у матеріалі. Настання критичної

концентрації у металах є різним для різних рівнів напружень у конкретній локальній

області. Тобто, що швидше настає критичний рівень в локальній області, то вищий

рівень напружень у металі в початковому стані. Один з визначальних показників

прискорення руйнування є тривимірний напружений стан. Він задає граничні області

в яких може відбуватися руйнування без пластичної деформації. За досягнення

критичної концентрації водню та її перевищення відбувається ріст тріщини, а за

меншої від порогового рівня – ознак розтріскування не спостерігається.

Проведені експериментальні дослідження авторами [45] показали, що

накопичення водню у вершині тріщини або у місцях підвищеної напруженості

сприяє руйнуванню та повністю змінює кінетику руйнування. Експерименти зі

зразками радіусом 25 мм, які виготовляли зі сплавів ОТ4, ОТ-41 та ВТ14, показали,

що кінетика росту тріщини залежить від швидкості проникнення і дифузії водню до

вершини, рівня концентрації водню у металі та співвідношення рівнів напружень,

які діють в цей момент. Якщо прикладені напруження та швидкості росту тріщини є

малими, то у вершині тріщини, де є місця скупчення дислокацій, відбувається ріст

концентрації водню. Проте за прикладання великих напружень до металу

відбувається пластична деформація у вершині тріщини за рахунок того, що водень

не встигає досягти своєї критичної концентрації в цій локальній області, так як він

не може продифондувати у достатній кількості у її вершину. Тільки за умови

досягнення критичної концентрації водню у вершині тріщини, що утворюється,

настає момент за якого відбувається інтенсивне зростання її розмірів. За проведення

зламів спостерігається нерівномірний (стрибкоподібний) характер росту тріщини,

що свідчить про різну концентрацію водню в локальних областях вздовж тріщини. З

таких досліджень можна визначити середню швидкість дифузії водню, яка може
складати близько 1мм/год.