тем приближенного решения диффузионной задачи. Такое приближение может описывать выделение водорода только при достаточно большом промежутке времени, прошедшем от начала процесса. Но, как было показано выше, в этом случае измеренные значения коэффициента диффузии Э могут быть некорректными из-за выделения водорода из ловушек.

Полученные в работах 183, 88] экспериментальные результаты показали, что массоперенос водорода в испытанных материалах контролируется постоянным коэффициентом диффузии в области концентраций, являющихся типичными для условий сварки. Поэтому эти значения В могут быть использованы для расчетов распределения водорода в сварных соединениях. Влияние ловушек может быть установлено путем определения исходного количества водорода, аккумулированного этими ловушками.

Разработанный способ анализа массопереноса водорода был использован (рис. 4.33) для определения коэффициентов диффузии водорода в металле, наплавленном электродами основного и рутилового вида.

Экспериментально-расчетное исследование массопереноса водорода в сварном соединении. Массоперенос водорода в сварном соединении исследовали экспериментально-расчетным способом [89]. Схема установки представлена на рис. 4.34. В цилиндрическое углубление на внешней стороне крышки вакуумной камеры наплавлялся слой металла (рис. 4.35). Масс-спектральным методом, а также по изменению давления в камере после сварки определялся поток водорода, поступающего в камеру из наплавленного металла.

Предложена математическая модель, описывающая концентрационную диффузию в однородном сварном соединении. Результаты экспериментального определения и расчета скорости десорбции водорода представлены на рис. 4.35; соответствие расчетных и экспериментальных данных хорошее.

Картина изолиний концентрации водорода и ее изменение во времени показаны на рис. 4.36. Как видно, поток вещества имеет двумерный характер, т. е. водород распределяется как в аксиальном, так и в радиальном направлении. С течением времени максимальная концентрация водорода (по оси) снижается, причем точка, соответствующая максимуму концентрации, смещается к нижнему основанию. Начиная с некоторого момента времени этот максимум стабилизируется на уровне половины толщины образца. Если толщина наплавки равна половине толщины образца, то максимальное количество водорода будет на-

Датчик вакуумметра (лампа ЛТ-2)

К масс-спектрометру МИ-1305

Рис. 4.34. Схема установки для определения скорости выделения водорода через нижнюю поверхность образца: / — высоковакуумная металлическая камера; 2 — крышка-фланец, закрывающая камеру; 3— специальное цилиндрическое углубление в крышке-фланце для наплавки

Скорость выделения водорода -Ю-3, см3/мин

О 40 80 120 160 200 240 280 т. ч

Рис. 4.35. Временная зависимость скорости выделения водорода через нижнюю поверхность образца толщиной Ь, мм: / — 10; 2 — 20. Точки — экспериментальные данные, линии — расчетные