Fragilizacion Por Hidrogeno

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  • 5/27/2018 Fragilizacion Por Hidrogeno

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    FRAGILIZACIN PORHIDROGENO DE ACEROS

    DE ALTA RESISTENCIA

    V.CANDELAD.MONTILLA

    F.GAMBOAJ.MERCHAN

    INGENIERIA METALURGICA

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    INTRODUCCINLa fragilizacinse produce porun proceso deabsorcin ydifusin delhidrgeno

    cuando este seincorpora a la redcristalina deforma

    permanente otem oral.

    INGENIERIA METALURGICA

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    INGENIERIA METALURGICA

    la presencia del

    hidrgeno en los acerosno es deseada ya quealteraconsiderablemente las

    propiedades mecnico-metalrgicas de estosmateriales y puedellevarlos a la fractura.

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    ACEROS DE ALTA

    RESISTENCIA Y BAJAALEACIN (HSLA)

    INGENIERIA METALURGICA

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    INGENIERIA METALURGICA

    Son aceros de bajo omedio contenido encarbono con pequeascantidades de elementosde aleacin. Secaracterizan por poseeruna elevada ductilidad,

    estructura de grano fino,adems de combinar unasexcelentes propiedadesmecnicas con una buena

    conformabilidad y

    CARACTERISTICAS

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    COMPOSICIN QUMICA

    Contenido Max para todos de 0,05%S y 0,90%Si

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    INGENIERIA METALURGICA

    PROPIEDADES

    MECANICAS

    Resistencia de fluencia mnimas entre275 y 345 Mpa

    Alta soldabilidad

    Buena resistencia a la fatiga

    Alta resistencia a la Corrosin

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    INGENIERIA METALURGICA

    APLICACIONES

    Estructuras yrefuerzos

    para laindustria delautomvil

    Construccin

    EstructurasMetlicas(Puentes)

    Entretenimiento

    (Montaasrusas)

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    FRAGILIZACIN PORHIDROGENO

    INGENIERIA METALURGICA

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    Stress Corrosion CrackingLa corrosin poresfuerzos mecnicoses un tipo de corrosinlocalizada, sereconoce por lapresencia de fracturasen la estructurametlica. Lamorfologa de ste tipode corrosin es muycaracterstico, en lasuperficie del metal seproducen fisuras muypequeas de forma

    INGENIERIA METALURGICA

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    INGENIERIA METALURGICA

    El material debe tener una determinadacomposicin.

    La superficie del componente debe estar bajotensin (ya sea por trabajo externo de la piezao tensiones internas).

    El material debe estar sometido a un tipo

    determinado de ataque

    La SCC slopuede tenerlugar cuandose cumplanestas tres

    condiciones:

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    INGENIERIA METALURGICA

    El hidrogeno es un medio muy influyente en el SCC, seconoce como fragilizacin por hidrogeno, cuando en el

    interior del material hay disuelto molculas de hidrogeno.

    La fragilizacin por hidrogeno se presenta en muchos casos,siendo la disolucin de hidrogeno combinada con esfuerzosde tensin las de mayor causa de falla. El hidrogeno tiende a

    ser atrado por regiones de altos esfuerzos de tensin triaxialdonde la estructura del metal esta dilatada. Por lo tanto, esllevado a zonas de presencia de grietas o entallas que estnbajo esfuerzos.

    Influencia del hidrogeno en el

    Stress Corrosin Cracking

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    INGENIERIA METALURGICA

    SITIOS DE INTERS PARA LADIFUSIN DE HIDRGENO

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    HE interna (reversible)

    Fragilizacin inducida por hidruros

    Fragilizacin por hidrogeno delmedio ambiente

    HE interno (irreversible)

    Ataque por hidrogeno (fragilizacinpor reaccin de hidrgeno)

    INGENIERIA METALURGICA

    TIPOS DE FRAGILIZACINPOR HIDRGENO

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    INGENIERIA METALURGICA

    Todos los aceros son afectados por el hidrogeno, losmateriales mas vulnerables son los aceros de altaresistencia, aleaciones de titanio y aluminio, donde la

    influencia del hidrogeno es causa del crecimiento delas grietas por corrosin bajo tensin.

    Fragilizacin por hidrgeno

    de los HSLA

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    INGENIERIA METALURGICA

    Grieta producida por lafragilizacin delmaterial, en una matrizde una acero

    inoxidable

    Fractura frgil de unabarra de acero de altaresistencia usado enestructuras de

    concreto

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    CARACTERIZACIN DE LAFRAGILIZACIN POR

    HIDROGENO, CORROSIN BAJO

    ESFUERZOS Y FRAGILIZACINDE LA MARTENSITA (TEMPERED)

    DE ACEROS DE ALTA

    RESISTENCIA

    CASO PRACTICO

    INGENIERIA METALURGICA

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    INGENIERIA METALURGICA

    Caractersticas de la fragilizacin por

    hidrgeno, corrosin bajo tensin yfragilizacin martensita templada en aceros de

    alta resistenciaMaterial Acero AISI4340

    En trenes deaterrizaje de los

    aviones

    Pruebasdurante su

    fabricacin yservicioSEM, DRX Y

    PRUEBAS DE

    MICRODUREZA

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    CARACTERISTICAS SCC HETensin Esttica Esttica

    Ambiente corrosivoacuoso

    Especifico para laaleacin

    Cualquiera

    Metal puro Mas resistente Susceptible

    Morfologa de lagrieta Ramificada TG y TI Ramificada TGy TI

    Productos decorrosin en la grieta

    Ausente Ausente

    Aspecto superficialde la grieta

    Hendidura Hendidura

    Polarizacin catdica Suprime Acelera

    Incremento en lavelocidad dedeformacin

    Disminuye Disminuye

    Nivel cercano a lafuerza mxima

    Susceptible perodespus predomina Acelera

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    PROCEDIMIENTO

    En general, el concepto de este trabajo fue prepararmuestras estndar del mismo lote de acero, parafragilizarlos de una manera controlada por diferentes

    procesosC Ni Cr Minnesota

    Mo Si S Fe

    Aceroestudia

    do0.41 1.88 0.87 0.76 0.27 0.33 0.02 Rem.

    AMS6415 ,38-,43

    1,65-2,00

    0,70-0,90

    0,65-0,85

    0.20-0.30

    0.15-0.35

    0.025max Rem.La composicin qumica (% en peso) del acero estudiado AISI

    4340, tal como se obtiene por el espectrmetro de emisinptica en comparacin con los requisitos de la norma AMS6415

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    ndice demuestra

    Tipo de muestra Tratamiento Carga

    REF1Traccin con entalla en V

    (R 43-46 C) - Falla por impacto

    REF2Traccin con entalla en V

    (R 43-46 C)- Falla por Ensayo de traccin

    H1, H2Traccin con entalla en V

    (R 43-46 C)Galvanoplastia de cromo

    duro, sin horneartensin bajo carga constante

    H3, H4Traccin con entalla en V

    (R 43-46 C)Galvanoplastia cadmio, sin

    horneartensin bajo carga constante

    H5, H6 Traccin con entalla en V(R 50-53 C)

    Galvanoplastia cadmio, sinhornear

    tensin bajo carga constante

    SCC1Traccin con entalla en V

    (R 43-46 C)-

    Tensin simultnea bajo carga yla exposicin a la solucin de

    NaCl al 3,5% constante

    Scc2, SCC3 Anillo C (43-46 RC) Recubrimiento de cera

    Simultnea de carga constante-deformacin y la exposicinalternativa para solucin de

    NaCl 3,5%

    TME1 Traccin con entalla en VAustenizacin a 850 C,

    templado en aceite, unrevenido a 350 C

    Impacto

    TME2 Traccin con entalla en VAustenizacin a 850 C,

    templado en aceite, unrevenido a 350 C

    Falla por Ensayo de traccin

    TME3 Traccin con entalla en V Austenizacin a 1000 C,templado en aceite, unrevenido a 350 C

    Falla por Impacto

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    DAO POR HIDROGENOEfecto del hidrgeno sobre las propiedadesmecnicas de los aceros implican fenmenos comola fragilizacin, la fractura retardada o la fatigaesttica, la corrosin bajo tensin Y elampollamiento

    El hidrgeno no necesita estar presente en

    concentraciones por encima del lmite desolubilidad, para fragilizar aceros martensticos yferrticos. Ambas estructuras pueden serfuertemente degradados por concentracionesrelativamente bajas de hidrgeno procedente ya sea

    de la mayor parte de la aleacin o de un entornoque contiene hidrgeno. En general, cuanto mayor

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    INGENIERIA METALURGICA

    RESULTADOS DEL ENSAYO

    SEM de la superficie de fractura de una muestra con muesca en Vhecha de acero AISI 4340de aleacin (43-46 R C ) fracturado por tensin. (B) Un mayoraumento de regin Un 1en (a).

    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630701000097
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    INGENIERIA METALURGICA

    SEM superficie de fractura de una muestra con muesca en Vhecha de acero AISI 4340 de aleacin (43-46 R C ) yelectrodepositado con cromo duro, sin hornear posterior, despusde la fractura por ensayo de traccin a carga constante. (B) Un

    mayor aumento de regin Un 1en (a). (C) Un mayor

    RESULTADOS DEL ENSAYO

    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630701000097
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    INGENIERIA METALURGICA

    Ver SEM de la superficie de fractura de una muestra a la traccin conmuesc