Modeling of roughness effect on hydrogen permeation in a low carbon steel

A model is presented to evaluate the effect of the roughness and the profile of concentration of hydrogen in a low carbon steel. The model takes advantage of the Fick's Second Law, to predict the transport of hydrogen in the steel. The problem is treated as a variational one and its space solution is made numerically by means of the Finite Elements Method, while the temporal equation is solved via the Finite Differences Method, in order to determine the concentration profiles of Hydrogen in the steel and to quantify the roughness effect. Simultaneously, bipotentiostatic hydrogen permeation test were performed to evaluate the coefficient of mass transfer. El presente trabajo modela el efecto de la rugosidad y el perfil de concentración de hidrógeno en un acero, tomando como punto de partida la segunda ley de Fick para explicar el transporte de hidrógeno en el acero. El problema se trata como un problema variacional y su solución espacial se hace numéricamente por el Método de Elementos Finitos, mientras que la temporal por el Método de Diferencias Finitas, siendo estas las herramientas utilizadas para determinar los perfiles de concentración y cuantificar el efecto superficial presentado en este tipo de fenómeno. Además, a partir de la teoría se obtienen ecuaciones algebraicas que determinan el efecto que tiene la preparación superficial y el coeficiente de transferencia de masa con la permeación y concentración de hidrógeno en el acero.