Page 51 - Дисертаця Венгринюк
P. 51
51
Для моделювання ініціювання та росту тріщин, спричинених дією
водню, застосовують метод когезійних зон (Cohesive Zone Modelling – CZM).
У таких моделях параметри когезійної міцності залежать від локальної
концентрації водню, що дозволяє описувати прискорене руйнування трубних
сталей у водневому середовищі [100, 101]. Ефективність когезійних моделей
підтверджена для прогнозування росту тріщин у сталях X65 та X70 [100, 101].
Останніми роками активно розвивається метод фазового поля (Phase-
Field Method – PFM), який дає змогу моделювати складні траєкторії поширення
тріщин без явного задання їх геометрії. У працях [102, 103] показано
ефективність таких моделей ля опису руйнування трубопровідних сталей,
спричиненого воднем, за різних режимів навантаження та концентрацій
водню.
Важливим напрямом також є створення моделей деградації
трубопровідних сталей за умов циклічного навантаження у водневих
середовищах. Встановлено, що водень суттєво прискорює швидкість росту
втомних тріщин [49, 50], особливо у високоміцних трубних сталях. Для опису
цих процесів використовують модифіковані закони Періса та енергетичні
критерії руйнування, параметри яких залежать від концентрації водню [104].
Для прогнозування зміни механічних характеристик сталей
трубопроводів за дії водню важливим є моделювання його дифузії.
Розширений підхід до моделювання дифузії водню в матеріалах за дії
напружень запропоновано у праці [105]. Показано, що напружений стан
поблизу тріщин значно збільшує локальну концентрацію водню, яка збільшує
ризик крихкого руйнування. Подібні результати були отримані у праці [106],
які підтверджують, що пластична деформація та локальні напруження
сприяють накопиченню водню поблизу тріщин. У праці [107] встановлено
залежність локальної концентрації водню від внутрішнього тиску
водневмісних середовищ, що є важливим для прогнозування водневого
окрихчення у трубопроводах. Показано, що максимальна концентрація водню
у матеріалі зосереджена у зонах підвищених гідростатичних напружень, що
