Sviluppo di un modello numerico per lo studio della diffusione di idrogeno in provini metallici

The phenomenon of hydrogen embrittlement is therefore a problem destined to see an increase in the coming years, by virtue of the advance of technologies that involve the widespread use of hydrogen for different purposes. In the proposed thesis work, a numerical model capable of predicting the degree of diffusion of hydrogen through the thickness of metal specimens is developed. The key equations that govern the phenomenon, reported in the literature, are initially introduced and, subsequently, the experimental bases that served as a reference for the construction of the model are illustrated. A validation process of the experimental curves used and a sensitivity study of the mesh grid are presented. The coupling dynamics of the physical phenomena of diffusion and deformation are then explored in depth through the study of the embrittlement phenomenon. Below are examples of possible implementations for predictive use of the local degree of hydrogen concentration in the material.

Il fenomeno di infragilimento da idrogeno è quindi una problematica destinata a vedere un incremento nei prossimi anni, in virtù dell’avanzata di tecnologie che prevedono un largo impiego di idrogeno, per differenti scopi. Nel lavoro di tesi proposto viene sviluppato un modello numerico in grado di prevedere il grado di diffusione di idrogeno attraverso lo spessore di provini metallici. Si introducono inizialmente le equazioni cardine che governano il fenomeno, riportate dalla letteratura, e, successivamente, si illustrano le basi sperimentali che hanno fatto da riferimento per la costruzione del modello. Sono presentati un processo di validazione delle curve sperimentali impiegate ed uno studio di sensitività del mesh grid. Vengono quindi approfondite le dinamiche di accoppiamento dei fenomeni fisici di diffusione e deformazione tramite lo studio del fenomeno di infragilimento. Di seguito, si riportano esempi delle possibili implementazioni per uso predittivo del locale grado di concentrazione di idrogeno nel materiale.