Вплив водню на міцність металевих конструкцій

Анотація

У роботі розглянуто фізико-хімічні та механічні механізми деградації металевих конструкцій під дією водню, що адсорбується та дифундує в зону напружено-деформованого стану. Наведено рівняння, що описують вплив поверхневих процесів на критичний тиск, за якого відбувається нестійке поширення тріщини. Побудовано макрорівневий критерій воднево-обумовленого руйнування, який поєднує концентрацію водню, параметри напруженого стану та енергію деформації. Показано, що цей критерій узгоджується з локальними умовами водневого накопичення у вершині тріщини. Розглянуто локальний критерій досягнення критичної концентрації, що визначається інтенсивностями напружень та пластичних деформацій зсуву. Встановлено зв’язок між поверхневими адсорбційними процесами, дифузійним перенесенням водню та мікромеханізмами зародження й розвитку мікротріщин. Створена модель забезпечує єдине багаторівневе описання впливу водню на тріщиностійкість металів: від зміни поверхневої енергії до критеріїв локального та макроруйнування. Запропоновані співвідношення формують основу для подальших числових експериментів та можуть бути використані для оцінювання залишкового ресурсу і прогнозування довговічності елементів конструкцій, що працюють у водневому середовищі.