Визначення концентрації водню у зоні передруйнування біля вершини тріщини

Abstract

Аналітично в замкнутому вигляді побудовано розв’язок задачі про дифузію водню в зоні передруйнування біля вершини тріщини, що зовні контактує із водневовмісним середовищем, з урахуванням попереднього наводнювання матеріалу та ґрадієнта поля механічних напружень у цій зоні. Виявлено, що наводнювання матеріалу та викликаний у ньому біля вершини тріщини під навантаженням градієнт гідростатичної компоненти тензора механічних напружень можуть спричиняти в цій зоні концентрацію водню, що у кілька разів більша, ніж у середовищі. Виконано експериментальні дослідження і визначено локальну концентрацію водню в зоні передруйнування в зразках зі сталі 09Г2С.

Аналитически в замкнутом виде построено решение задачи диффузии водорода в зоне предразрушения около вершины трещины, которая внешне контактирует с водородосодержащей средой, с учетом предварительного наводороживания материала и градиента поля механических напряжений в этой зоне. Выявлено, что наводороживание материала и вызванный в нем около вершины трещины при нагрузке градиент гидростатической компоненты тензора механических напряжений могут создать концентрацию водорода в несколько раз больше, чем во внешней среде. Проведены экспериментальные исследования и определена локальная концентрация водорода в зоне предразрушения в образцах из стали 09Г2С.

A closed-form solution of the problem of hydrogen diffusion in the process zone at the crack tip that contacts outside with hydrogen-containing environment was constructed analytically with account of material pre-hydrogenation and a gradient of the mechanical stresses field in this zone. The obtained solution shows that pre-hydrogenation of the material and a gradient of hydrostatic component of mechanical stress tensor caused in the material at the crack tip under loading can give hydrogen over-saturation in this zone with a level of concentration several-fold higher than in the external environment. The experimental investigations were performed and local hydrogen concentration in the process zone in 09Г2С steel specimens was determined.