Efectos del hidrógeno en la tenacidad a fractura y fatiga de aceros estructurales para su uso en contacto con hidrógeno a presión

Resumen

La susceptibilidad a la fractura asistida por hidrógeno de los grados de acero Cr-Mo-V templados y revenidos ha sido evaluada mediante ensayos realizados al aire después de precargar las muestras con hidrógeno. Se utilizó una metodología mediante la cual las distintas probetas se precargaron en un reactor de hidrógeno a 195 bares y 450°C durante un tiempo de 21 horas. Para analizar la interacción entre el hidrógeno y la microestructura de los aceros se utilizó un analizador de hidrógeno LECO DH603. A este respecto, se ha determinado el contenido de hidrógeno introducido en los aceros, se ha analizado la desorción de hidrógeno a temperatura ambiente y se han determinado las energías de activación del hidrógeno desde las singularidades microestructurales (trampas). Para completar el análisis, se realizaron ensayos electroquímicos de permeación de hidrógeno con el objetivo de determinar el coeficiente de difusión. En segundo lugar, para evaluar el comportamiento mecánico en presencia de hidrógeno interno, se emplearon probetas compactas para la medida de la tenacidad a la fractura y para la determinación de la velocidad de crecimiento de grieta por fatiga. En base a los resultados obtenidos, se ha puesto en evidencia el positivo efecto que ejercen los carburos nanométricos de vanadio-molibdeno como trampas fuertes para retener el hidrógeno. Este hecho ha permitido justificar la menor disminución de la tenacidad a fractura observada en el grado de acero aleado con vanadio y por otro lado, la mayor resistencia a la propagación de grieta por fatiga en presencia de hidrógeno interno respecto a la calidad libre de vanadio, donde los efectos del hidrógeno han sido muy notorios, sobretodo, para las frecuencias más bajas utilizadas en los ensayos (0.1Hz).