El daño por hidrógeno es el nombre genérico que se le da a una gran cantidad de procesos de degradación de metales debido a la interacción con los átomos de hidrógeno . Tenga en cuenta que el hidrógeno gaseoso molecular no tiene el mismo efecto que los átomos o iones liberados en una solución sólida en el metal.
Creación de defectos internos
Los aceros al carbono expuestos al hidrógeno a altas temperaturas experimentan un ataque de hidrógeno a alta temperatura que conduce a la descarburación interna y al debilitamiento. [1] [2]
Abrasador
El hidrógeno atómico que se difunde a través de los metales puede acumularse en defectos internos como inclusiones y laminaciones y formar hidrógeno molecular. Se pueden acumular altas presiones en dichos lugares debido a la absorción continua de hidrógeno que conduce a la formación de ampollas, crecimiento y eventual ruptura de la ampolla. Tal agrietamiento por ampolla inducido por hidrógeno se ha observado en aceros, aleaciones de aluminio, aleaciones de titanio y materiales estructurales nucleares. Los metales con baja solubilidad en hidrógeno (como el tungsteno) son más susceptibles a la formación de ampollas. [3] Mientras que en metales con alta solubilidad en hidrógeno como el vanadio, el hidrógeno prefiere inducir hidruros metálicos estables en lugar de burbujas o ampollas.
Romper grietas, escamas, ojos de pez y microperforaciones
Las escamas y las grietas por rotura son fisuras internas que se ven en grandes forjas. El hidrógeno recogido durante la fusión y la fundición se segrega en los huecos internos y las discontinuidades y produce estos defectos durante la forja. Los ojos de pez son parches brillantes llamados así por su apariencia que se ve en las superficies de las fracturas, generalmente de las soldaduras. El hidrógeno ingresa al metal durante la soldadura por fusión y produce este defecto durante el esfuerzo posterior. Los recipientes de contención de acero expuestos a presiones de hidrógeno extremadamente altas desarrollan pequeñas fisuras o microperforaciones a través de las cuales pueden filtrarse fluidos.
Pérdida de ductilidad a la tracción
El hidrógeno reduce la ductilidad a la tracción en muchos materiales. En materiales dúctiles, como aceros inoxidables austeníticos y aleaciones de aluminio, no puede ocurrir una fragilización marcada, pero puede mostrar una disminución significativa en la ductilidad a la tracción (% de alargamiento o% de reducción en el área) en las pruebas de tracción.
Control de daños por hidrógeno
El mejor método para controlar el daño causado por el hidrógeno es controlar el contacto entre el metal y el hidrógeno. Se pueden tomar muchas medidas para reducir la entrada de hidrógeno en los metales durante operaciones críticas como fusión, fundición, trabajo (laminado, forjado, etc.), soldadura, preparación de superficies, como limpieza química, galvanoplastia y corrosión durante su vida útil. El control del medio ambiente y el control metalúrgico del material para disminuir su susceptibilidad al hidrógeno son los dos enfoques principales para reducir el daño por hidrógeno.
Detección de daños por hidrógeno
Existen varios métodos para identificar y monitorear adecuadamente el daño por hidrógeno, incluido el método de atenuación del eco ultrasónico , la retrodispersión basada en amplitud , la relación de velocidad, las ondas progresivas / medición del tiempo de vuelo, la velocidad de la onda de corte del modo de captura de tono, las técnicas avanzadas de retrodispersión ultrasónica (AUBT ), difracción de tiempo de vuelo (TOFD) , mapeo de espesores y metalografía in situ - réplicas. [4] Para daños por hidrógeno, la técnica de retrodispersión se utiliza para detectar áreas afectadas en el material. Para verificar y confirmar los resultados de la medición de retrodispersión, se utiliza la técnica de medición de la relación de velocidad. Para la detección de micro y macrogrietas , la difracción de tiempo de vuelo es un método adecuado.
Ver también
Referencias
- ^ GA Nelson, en Hydrogen Damage, CD Beachem (Ed.), Sociedad Americana de Metales , Metals Park, Ohio, (1977), p. 377
- ^ Birks, N .; Meier, Gerald H .; Pettit, FS (2006). Introducción a la oxidación de metales a alta temperatura (2ª ed.). Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press. ISBN 0-511-16162-X. OCLC 77562951 .
- ^ Condon, JB y T. Schober. " Burbujas de hidrógeno en metales " . Journal of nuclear Materials 207 (1993): 1-24.
- ^ El Instituto Australiano de Pruebas No Destructivas (AINDT), Detección y Cuantificación de Daños por Hidrógeno