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Hydrogen in Metals Visualized by Neutron Imaging

  • Neutron cameras allow visualizing hydrogen distributions with radiographic or tomographic imaging methods in iron (and steel) and many other metals. The necessary contrast between hydrogen and these metals stems from the high difference in the total neutron cross section of both elements. This allows, e.g., the in situ measurement of hydrogen mass flow inside cm thick metal samples with a temporal resolution of at best 10 s using neutron radiography as well as the quantitative measurement of hydrogen accumulations, e.g., at the crack’s inner surfaces in hydrogen embrittled iron samples with neutron tomography. This new quality of the information on a micrometer scale allows new insights for the analysis of hydrogen-assisted damage mechanisms. Further, this method is non-destructive and provides local information in situ and in three dimensions with a spatial resolution of 20 μm - 30 μm. In this contribution, we give a short historical overview of neutron imaging and show examples thatNeutron cameras allow visualizing hydrogen distributions with radiographic or tomographic imaging methods in iron (and steel) and many other metals. The necessary contrast between hydrogen and these metals stems from the high difference in the total neutron cross section of both elements. This allows, e.g., the in situ measurement of hydrogen mass flow inside cm thick metal samples with a temporal resolution of at best 10 s using neutron radiography as well as the quantitative measurement of hydrogen accumulations, e.g., at the crack’s inner surfaces in hydrogen embrittled iron samples with neutron tomography. This new quality of the information on a micrometer scale allows new insights for the analysis of hydrogen-assisted damage mechanisms. Further, this method is non-destructive and provides local information in situ and in three dimensions with a spatial resolution of 20 μm - 30 μm. In this contribution, we give a short historical overview of neutron imaging and show examples that demonstrate the spatial and temporal resolution of the neutron radiography and tomography methods in order to visualize and quantify hydrogen accumulations, absorption processes, and diffusion. The examples are taken from the works of researchers dealing with titanium, palladium, zirconium, and iron or steel. More detailed descriptions of the experimental and analytic procedures are given for hydrogen detection using radiography and tomography on iron and steel samples.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Beate Pfretzschner, Thomas SchauppORCiD, Axel GriescheORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Corrosion
Jahr der Erstveröffentlichung:2019
Organisationseinheit der BAM:9 Komponentensicherheit
9 Komponentensicherheit / 9.4 Integrität von Schweißverbindungen
Verlag:NACE International
Jahrgang/Band:75
Ausgabe/Heft:8
Erste Seite:903
Letzte Seite:910
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Hydrogen assisted cracking; Neutron imaging
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Degradation von Werkstoffen
DOI:10.5006/3104
ISSN:0010-9312
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:29.08.2019
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:29.08.2019
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