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表面技术第53卷第8期
·84·SURFACETECHNOLOGY2024年4月
轴向应变作用下含腐蚀缺陷X80管道
氢渗透的有限元分析
1,21,2*1,21,211,2
刘韦辰，韦博鑫，尹航，许进，于长坤，孙成
（1.中国科学院金属研究所辽宁沈阳土壤大气环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站，
沈阳110016；2.中国科学技术大学材料科学与工程学院，沈阳110016）
摘要：目的研究在役天然气管道掺氢输送条件下氢原子在管道腐蚀缺陷处的扩散和分布情况及应变对腐蚀
缺陷处氢扩散行为的影响。方法利用COMSOL软件，将固体力学模型和扩散模型相结合，建立了基于有
限元的氢原子扩散渗透模型，研究了在纵向拉伸应变作用下X80钢制管道不同尺寸腐蚀缺陷处氢原子的分
布情况。结果在没有拉伸应变的情况下，氢原子一旦进入管道内，在浓度梯度的驱动下，沿径向梯度扩散
到管道内。当在管道上施加应变时，氢原子的扩散受到静水应力的驱动。氢原子在腐蚀缺陷处的最大浓度
超过了进入管道的氢原子初始浓度。结论氢原子在腐蚀缺陷处聚集。此外，施加的拉伸应变也影响氢原子
聚集的位置，随着缺陷长度的减小和深度的增大，在内壁腐蚀缺陷处，更多的氢原子会集中在缺陷中心和
尖端。
关键词：X80管道；氢扩散；腐蚀缺陷；应变；有限元模拟；点蚀
中图分类号：TE832文献标志码：A文章编号：1001-3660(2024)08-0084-09
DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.08.008
FiniteElementAnalysisofHydrogenPermeationinX80
PipelinewithCorrosionDefectsunderAxialStrain
1,21,2*1,21,211,2
LIUWeichen,WEIBoxin,YINHang,XUJin,YUChangkun,SUNCheng
(1.LiaoningShenyangSoilandAtmosphereCorrosionofMaterialNationalObservationandResearchStation,
InstituteofMetalResearch,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China;2.SchoolofMaterials
ScienceandEngineering,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Shenyang110016,China)
ABSTRACT:
收稿日期：2023-05-31；修订日期：2023-09-26
Received：2023-05-31；Revised：2023-09-26
基金项目：国家自然科学基金；中国科学院金属研究所创新基金（2023-PY12）
Fund：NationalNaturalScienceFoundationofChina;InnovationFundofInstituteofMetalsResearch,ChineseAcademyof
Sciences(
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