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tipo de corrosión que afecta a piezas de acero, ocurriendo diferentes fenómenos
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Daño Por HidrógenoJosé Rosas
Profesora: Fabiola PinedaElementos de Corrosión
UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIADEPARTAMENTO DE INGENIERIA METALURGICA Y DE MATERIALES
Elementos de Corrosión - Daño por Hidrógeno 2
Introducción.• La presencia de hidrógeno en aceros produce la degradación de propiedades
mecánicas.
• El hidrógeno es responsable de muchas fallas, por ejemplo en la industria petrolera, generando gastos de millones de dólares en reparaciones o reemplazo de tubos.
• Los efectos sobre las propiedades mecánicas de un acero debido a la presencia de hidrógeno conlleva fenómenos como:1. Ataque por hidrógeno.2. Fisuración inducida por hidrógeno.3. Fragilización asistida por hidrógeno.
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Ataque por Hidrógeno.• Síntesis de amoniaco (NH3), refinerías de petróleo y plantas
petroquímicas.
• Presencia de Hidrogeno.• Altas temperatura (>200 [°C]) y presión (700 [kPa]).
Disminución de propiedades mecánicas
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Ataque por Hidrógeno.• Hay difusión del hidrogeno.• Descarburización, por la formación de metano (CH4).• Provoca la fisuración intergranular.
• Fisuras finas y numerosas.• Disminuye la capacidad de deformación.• Daño irreversible.
Ref. “Una mirada a daño por hidrogeno en materiales metálicos” – Dr. José Ovejero Garcia.
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Fisuración Inducida por Hidrógeno.• Se conoce como ampollamiento o blistering.
• Ocurre en aceros de baja resistencia mecánica.
• Aceros que trabajan en medios que promueven la entrada del hidrógeno al material.
• Ocurre a temperatura ambiente y en ausencia de tensiones.
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Fisuración Inducida por Hidrógeno.
Ref. http://es.slideshare.net/LTDH2013/sesin-tcnica-sala-tuzandpetl-evaluacin-de-laminaciones-en-ductos-de-transporte-de-hidrocarburos-mediante
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Fisuración Inducida por Hidrógeno.• Lugares susceptibles: interfaces matriz – inclusión, matriz – carburos,
cavidades, limites de grano.
• Genera un aumento de la presión interna, provocando una descohesión de las interfaces produciendo ampollas y/o fisuras.
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Fragilización asistida por Hidrógeno.• Este fenómeno se puede presentar durante:
• El proceso de elaboración.• El proceso de fabricación: Fisuración en frio (soldadura), protección catódica,
recubrimiento electrolítico.• El servicio: almacenamiento y transporte de hidrogeno, industria química del
petróleo, etc.
• Para que se produzca es necesario:• Tensiones aplicadas y/o internas.• Concentración critica (cantidad mínima) de hidrogeno en elmaterial.• Microestructura susceptible.
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Fragilización asistida por Hidrógeno.• Debido al gradiente de tensiones, existentes en el material, el hidrógeno
difunde a los sitios concentradores de tensiones llegando a alcanzar la concentración crítica para producir la fisuración y/o rotura del material.
• Los modelos teóricos tendientes a explicar la fragilización por hidrógeno son numerosos, sin que ninguno pueda satisfacer todos los casos.
• La mayor parte de las teorías presenta dos conceptos en común: la captura de hidrógeno por defectos de la red (trampas) y cantidad mínima de hidrógeno necesario para inducir una disminución de la cohesión o para producir tensiones suplementarias (concentración crítica).
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Fragilización asistida por Hidrógeno.• No es posible dar cifras sobre el contenido de hidrógeno, depende:• Condiciones de utilización (temperatura, presión, composición y química del
medio).• Posibilidades de penetración del hidrógeno (estado de la superficie físico-
química del metal, estructura del acero, solubilidad del hidrógeno en el material, coeficiente de difusión).
• Propiedades mecánica:• Al aumentar el límite de elasticidad los riesgos de fragilización por el
hidrógeno en solución aumentan.
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Fragilización asistida por Hidrógeno.• Estructura del material• La fragilización por el hidrógeno de los aceros está estrechamente vinculada a
su microestructura, (trampas) y ésta varía dentro de un amplio rango.• La martensita está terminantemente prohibida debido a su fragilidad
intrínseca al hidrógeno.• Las inclusiones pequeñas y homogéneamente distribuidas son en general
favorables. • El fenómeno de FPH es muy sensible a las tensiones existentes, internas y
aplicadas.
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Fragilización asistida por Hidrógeno.• Aceros conocidos como Nuevos Materiales, se caracterizan por:• El incremento del contenido de Cr efectivo (resistencia a la corrosión).• Reducción del contenido de carbono ( tenacidad, soldabilidad).• Adición de Ni ,para mantener la martensita sin ferrita δ, ( tenacidad, FPH).• El agregado de Mo para mejorar la resistencia a la corrosión localizada y al H2S.
• Estas características los hacen aptos como material de cañerías para fluidos en la industria petrolera, en el transporte de gas y crudos conteniendo CO2 y H2S, y es apto para su aplicación futura en transporte de hidrógeno. El costo de estos aceros es bajo en comparación con otros aceros inoxidables.
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Caso Extra: Cobre• Presenta el daño por hidrogeno.• Expuesto a atmosfera con hidrógeno.• El hidrógeno difunde y se pone en contacto con oxido de cobre,
formado vapor de agua.• Este vapor se presenta en los bordes de grano y se producen
cavidades en los mismo observándose ampollas.• Depende netamente de la cantidad de oxido presente.
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Referencias.• “Una mirada a daño por hidrogeno en materiales metálicos” – Dr. José
Ovejero Garcia.• “Fundamentos del daño por hidógeno en los aceros” – I.Perez – A.
Velosa – L. Zabala.• “Corrosion engineering” – Mars Fontana.• http://es.slideshare.net/LTDH2013/sesin-tcnica-sala-tuzandpetl-
evaluacin-de-laminaciones-en-ductos-de-transporte-de-hidrocarburos-mediante.
Daño Por HidrógenoJosé Rosas
Profesora: Fabiola PinedaElementos de Corrosión
UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIADEPARTAMENTO DE INGENIERIA METALURGICA Y DE MATERIALES