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Neutron radiography and tomography have been used for a time resolved in situ analysis and a 3D mapping of hydrogen diffusion in iron and steel. Samples were electrochemically charged with hydrogen and afterwards neutron transmission images were taken. Hydrogen diffusion coefficients in duplex stainless steel were determined at 623 K by measuring and comparing the sample's mean intensity with a hydrogen-free reference sample and subsequent normalisation to standards with known hydrogen content. In technical iron and in supermartensitic stainless steel the hydrogen distributions have been investigated. The radiographic images in iron show blisters, cracks and the distribution of molecular hydrogen inside cracks. The analysis of the diffusion behaviour of hydrogen out of a blister illustrates the capabilities of the method with respect to time and spatial resolution. The neutron tomography of supermartensitic tensile stressed samples illustrates the capability to visualise hydrogen distributions three-dimensionally. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
On a utilisé la radiographie neutronique et la tomographie pour une analyse in situ à résolution temporelle et une cartographie 3D de la diffusion de l'hydrogène dans le fer et l'acier. On a chargé des échantillons par électrochimie avec de l'hydrogène et ensuite on a pris des images par émission de neutrons. On a déterminé les coefficients de diffusion de lhydrogène dans l'acier inoxydable duplex à 623 K en mesurant et en comparant l'intensité moyenne de l'échantillon avec un échantillon de référence sans hydrogène et une normalisation subséquente à des échantillons références à teneur connue en hydrogène. On a examiné la distribution d'hydrogène dans le fer technique et dans l'acier inoxydable supermartensitique. Les images radiographiques du fer montrent des soufflures, des fissures, et la distribution de l'hydrogène moléculaire à l'intérieur des fissures. L'analyse du comportement de diffusion de l'hydrogène hors d'une soufflure illustre les possibilités de la méthode par rapport à la résolution temporelle et spatiale. La tomographie neutronique des échantillons supermartensitiques chargés en traction illustre la capacité de visualiser les distributions d'hydrogène en trois dimensions.
We investigated the hydrogen distribution spatially and temporally in technical iron at room temperature. Samples were charged electrochemically and subsequently analysed by means of neutron radiography and tomography. The radiographic images allowed for a time-resolved analysis of hydrogen fluxes. The three-dimensional distribution of hydrogen measured by neutron tomography delivered valuable information for the damage analysis of hydrogen-induced cracks. For the first time hydrogen concentration gradients inside the material could be detect directly together with the cracks. The neutron radiography and tomography results were gained at the Research Reactor BER II of the HZB in Berlin.