LIBS обнаруживает диффузионный водород в стали без разрушения образца

Исследователи группы Corrosion@Manchester (Университет Манчестера) опубликовали в ICorr работу о применении лазерной спектроскопии на основе пробоя (LIBS) для локальной картографии водорода в конструкционных металлах.

Проблема конкретная: водород - наименьший атом с высокой диффузивностью - вызывает локальное охрупчивание стальных конструкций (hydrogen embrittlement, HE) и преждевременное разрушение компонентов. Источник водорода - не только хранилища и трубопроводы: катодные реакции при атмосферной коррозии тоже генерируют диффузионный водород и способны инициировать зарождение трещин в ряде сплавов.

Действующие методы анализа либо разрушают образец (TDA/TDS, горячее и расплавное извлечение), либо требуют специальной подготовки поверхности (SKP, GD-OES). В аустенитных сталях из-за низкой диффузивности водорода газовые сенсоры дают неприемлемо долгие времена отклика.

LIBS работает иначе. Импульсный лазер высокой мощности с продувкой инертным газом (Ar, He, Ne или их комбинации) аблирует объём порядка нескольких мкм³ поверхности. Плазма рекомбинирует - ПЗС-матрица регистрирует спектр оптической эмиссии, характерной для элементного состава материала. Метод квазинеразрушающий: образец остаётся целым, специальная подготовка поверхности не нужна.

Работу ведут аспирант Том (направление - гиперспектральная визуализация коррозии морской инфраструктуры) и профессор Дирк Энгельберг, специалист по водородному охрупчиванию, коррозии под напряжением и ядерным материалам.

Фон: инвестиции в технологии электролизёров в рамках программ Net-Zero за последние годы выросли в 3-4 раза. Водородная инфраструктура расширяется - вместе с ней растёт потребность в быстрых и неразрушающих методах контроля HE в конструкционных сталях.

Источник — ICorr — Institute of Corrosion