Приведены постановка и аналитическое решение одномерной задачи диффузии водорода в сварных разнородных стыковых соединениях с учётом размеров шва и соединения, а также различных значений коэффициента диффузии и растворимости водорода. Показано, что максимальная концентрация водорода в ЗТВ разнородных соединений прямо пропорциональна начальной концентрации водорода в шве и обратно пропорциональна отношению растворимостей водорода в шве и ЗТВ и квадратному корню от отношения коэффициентов диффузии водорода в ЗТВ и шве.
При сварке ферритной стали 2.25Cr-1Mo однородными сварочными материалами максимальная концентрация водорода в ЗТВ равна 50% начального содержания в шве. Применение аустенитных хромоникелевых сварочных материалов при сварке ферритной стали 2.25Cr-1Mo приводит к уменьшению концентрации водорода в ЗТВ более чем в 2000 раз. Ключевые слова: водород, диффузия, сварное соединение, микроструктурная неоднородность, коэффициент диффузии, растворимость.
Введение.
Наряду с микроструктурой и сварочными напряжения- ми водород является основным фактором, способствующим образованию холодных трещин. По этой причине последние называются также трещинами, вызванными водородом (hydrogen-induced cracking) [1]. В основном холодные трещины образуются в зоне термического влияния (ЗТВ) [2]. Для оценки вероятности образования холодных трещин по критериям прочности требуется информация о локальной концентрации водорода в опасных зонах сварного соединения. В настоящее время имеются надёжные методы определения средней концентрации водорода в металле шва (МШ) и наплавленном металле [3], например, вакуумный метод, разработанный в СПбПУ [4, 5]. Для оценки диффузии водорода из шва в ЗТВ и основной металл (ОМ) используются расчётные методы, так как экспериментально определить локальную концентрацию водорода чрезвычайно сложно из-за очень высокой подвижности его атомов в кристаллической решётке. Предложены достаточно полные физико-математические модели диффузии водорода, реализация которых требует применения численных методов [2, 6-9] …
Читать статью полностью в журнале МИР СВАРКИ
