Resumen

Este artículo trata de la fragilización por hidrógeno del acero dúplex austenítico-ferrítico 2205 mediante el ensayo de velocidad de deformación lenta (SSRT). El material original fue sometido a un tratamiento térmico bajo 700 °C durante 5 horas y posterior enfriamiento en aire con el objetivo de provocar la precipitación de la fase sigma y la fragilización del material. Las muestras de ambos estados se saturaron electrolíticamente con hidrógeno en solución 0,1N de ácido sulfúrico (H₂SO₄) con adición de KSCN durante 24 horas. La fragilización por hidrógeno apareció en las superficies de fractura de las barras de tracción ensayadas como un daño de cuasi-cavado en su perímetro. A partir de la profundidad establecida de la carga de hidrógeno se estimó el coeficiente de difusión del hidrógeno en el acero dúplex con estructura ferrítica-austenítica y con la estructura que contiene también la fase sigma.

INTRODUCCIÓN

Los aceros inoxidables dúplex (DSS), que contienen fases de ferrita yustenita, además de sus buenas propiedades mecánicas, ofrecen también una buena resistencia a la corrosión. Debido a su mayor resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión y a la fatiga por corrosión, especialmente en entornos que contienen cloruros, y debido a su coste razonable en comparación con los aceros inoxidables austeníticos, los aceros inoxidables dúplex son materiales atractivos para la industria del petróleo y el gas, plantas químicas, entornos marinos y otras aplicaciones similares.

Estos aceros se caracterizan por la microestructura bifásica de ferrita (α) y austenita (). Para mantener las propiedades mecánicas y de corrosión, es esencial que la estructura bifásica se aproxime lo más posible a la distribución 50/50 %. A menudo, esto puede suponer un reto, especialmente en las soldaduras, donde la estructura ferrítica frágil tiende a dominar.

A pesar de su mayor tenacidad y resistencia a la corrosión, el DSS puede sufrir fragilización por hidrógeno, ya que es bien sabido que el hidrógeno puede agrietarse en la zona afectada por el calor después de la soldadura. La susceptibilidad al agrietamiento por sulfuro de hidrógeno en la raíz de la soldadura de tuberías de petróleo y gas está bien documentada. En los últimos años también se ha informado de incidentes de agrietamiento relacionados con la protección catódica (CP) y el agrietamiento por tensión inducido por hidrógeno (HISC).

La difusión reticular por saltos intersticiales es el principal mecanismo de difusión del hidrógeno en el acero. Una estructura cúbica centrada en el cuerpo (bcc) ferrítica permite una alta tasa de difusión y una baja solubilidad debido a su estructura reticular abierta. Por el contrario, la estructura cúbica austenítica centrada en la cara (fcc) ofrece una tasa de difusión más baja y una solubilidad más alta para el hidrógeno debido a su celosía compacta. La difusividad del hidrógeno es D_α 1 1,510^-11 m²s^-1 para la fase ferrita y D 11,410^-16 m²s^-1 para la fase austenita. Además de los átomos de hidrógeno difusibles, el hidrógeno puede quedar atrapado en la estructura. El atrapamiento reduce la cantidad de hidrógeno móvil y, por tanto, retrasa el transporte de hidrógeno. La capacidad de atrapamiento de la austenita en los aceros bifásicos, como los aceros dúplex, reviste especial interés en los aceros inoxidables. Debido a su bajo coeficiente de difusión, puede afirmarse que la austenita, en sentido general, es una trampa irreversible. El coeficiente de difusión de hidrógeno del DSS, independientemente de las condiciones de carga, varía entre 1.810^-12 m²s^-1 y 4.610-16 m²s-1 1-4. Durante el proceso austenítico-ferrítico, el coeficiente de difusión de hidrógeno varía entre 1.810^-12 m²s^-1 y 4.610^-16 m²s^-1 .

• Materias:Velocidad de deformación Tratamiento térmico Hidrógeno Acero
• Subjects:Strain rate Heat treatment Hydrogen Steel
• Palabras claves:Fragilización por hidrógeno; Acero dúplex; Difusión; Ensayo de velocidad de deformación lenta (SSRT); Fase sigma
• Keywords:Hydrogen embrittlement; Duplex steel; Diffusion; Slow strain rate test (SSRT); Sigma phase