水素熱脱離解析におけるデトラップ速度定数の算出に対する試料サイズの影響; 数値シミュレーションによる考察

Influence of specimen size on calculation of detrap rate constant in hydrogen thermal desorption analysis; A Study by numerical simulation

海老原 健一   ; 蕪木 英雄; 高井 健一*

Ebihara, Kenichi; Kaburaki, Hideo; Takai, Kenichi*

応力腐食割れの1つである水素脆化割れの機構解明には、鋼材中の欠陥による水素の捕獲状態の同定が不可欠である。欠陥による水素捕獲状態の同定では、水素を含む鋼材試料の昇温脱離解析で得られる熱脱離曲線が広く用いられるが、熱脱離曲線には水素を捕獲する欠陥の情報のほか試料のサイズや実験条件の影響が含まれるため数値解析が必要となる。従来、数値解析モデルでは、欠陥が水素をデトラップする速度定数の前指数因子は、フィッティングパラメータとして用いられてきた。今回の発表では、デトラップ速度定数の前指数因子を実験的に同定する際の試料サイズの影響について数値解析を使い調べた。結果として、純鉄及びマルテンサイト鋼において、試料サイズが0.3mmより大きくなると同定の精度が急激に落ちることが分かった。また、熱脱離曲線への影響の調査から、実験において前指数因子をオーダー程度で同定可能であることが分かった。

In order to understand the mechanism of hydrogen embrittlement, identifying the state of hydrogen trapped by defects in steels is dispensable. In the identification of the hydrogen trapping state, thermal desorption profiles of hydrogen obtained in the thermal desorption analysis of steel specimens are widely used, and need to be analyzed using the numerical model because they include the effect of the specimen size and the experimental conditions as well as the effect of defects. The prefactor of detrap rate in the model is previously used as a fitting parameter. In the presentation, the influence of specimen size on the identification of the prefactor was examined numerically. As a result, in the specimens of pure iron and martensite steels whose size is larger than 0.3 mm, the accuracy of the identification rapidly drops. In addition, according to the influence of the prefactor on the desorption profile, it is possible to identify the order of magnitude of the prefactor.