利用X射线微计算机断层扫描技术可视化氢预处理P355NH钢中氢辅助韧性裂纹扩展的3D演变过程及形态特征 亚历山大·赫尔（Alexander Hell）、 乔纳斯·费尔（Jonas Fell）、 托本·韦尔宁（Torben Werning） 以及汉斯-格奥尔格·赫尔曼（Hans-Georg Herrmann）

《Materials》：Visualizing the 3D Evolution and Morphology of Hydrogen-Assisted Ductile Crack Growth in Hydrogen-Precharged P355NH Steel Using X-Ray Micro-Computed Tomography Alexander Hell, Jonas Fell, Torben Werning and Hans-Georg Herrmann

　　

摘要

氢脆现象会显著影响用于管道和压力容器的低碳钢的机械性能，导致裂纹扩展加速和断裂韧性降低。为克服基于表面分析的局限性，本研究采用了X射线微计算机断层扫描（μ-CT）技术，对裂纹演变过程进行了全面的3D评估。该方法用于分析先前断裂力学试验中P355NH紧凑型拉伸试样中的氢辅助裂纹扩展情况，能够精确量化整个试样厚度上的裂纹路径和裂纹尖端开口角（CTOA），以及局部损伤形态。通过整合这些空间参数，可以更深入地理解氢对局部断裂机制的影响，揭示出在以往二维显微镜观察中未能发现的细节。例如，μ-CT结果清楚地表明，氢辅助裂纹扩展与裂纹尖端附近空洞形成和二次裂纹的产生有关。然而，研究认为这些结果受到了持续氢脱附过程的影响，这意味着在机械加载过程中需要实时监测氢浓度，并分析氢浓度分布。这两点将是后续研究的重点。