Fragilizacion Por Hidrogeno

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.



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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)



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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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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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APLICACIONES

Estructuras yrefuerzos

para laindustria delautomvil

Construccin

EstructurasMetlicas(Puentes)

Entretenimiento

(Montaasrusas)


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FRAGILIZACIN PORHIDROGENO



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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



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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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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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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)


TIPOS DE FRAGILIZACINPOR HIDRGENO


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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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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



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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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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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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



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Ver SEM de la superficie de fractura de una muestra a la traccin conmuesca en V hecha de acero AISI 4340 de aleacin (50-53 R C ) yelectrodepositado con cadmio, sin hornear posterior, despus de lafractura por ensayo de traccin a carga constante. (B) Un mayoraumento de regin Un 1 en (a). (C) Un mayor aumento de



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CONCLUSIONES Este tipo de aceros est diseado para

resistir altos esfuerzos, sin embargo altrabajar en medios de alto contenidos dehidrogeno, sea por sobre proteccin catdica

o por estar en un medio con pH muy acido,estos aceros sufren un tipo de corrosin abajo esfuerzos, debido a la fragilizacinsufrida por la influencia del hidrgeno en la

estructura interna del metal.

La forma como se produce el agrietamientoes debido a la presencia de hidrogeno

molecular en la estructura interna, que se


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BIBLIOGRAFIA[1] PREVENTION OF HYDROGEN EMBRITTLEMENT IN HIGHSTRENGTH STEELS, WITH EMPHASIS ON RECONDITIONEDAIRCRAFT COMPONENTS R.J.H. Wanhill National AerospaceLaboratory Amsterdam NETHERLANDS S.A. Barter, S.P. Lynch andD.R. Gerrard Defence Science and Technology OrganizationFishermans Bend, Victoria AUSTRALIA[2] Fundamentos del dao por hidrgeno en los aceros IVNURIBE PREZ, ALDRIN BELISARIO VELOSA PACHECO, LUISEDUARDO ZABALA CAPACHO, El hombre y la maquina, No. 36,Enero-Junio 2011[3] HYDROGEN EMBRITTLEMENT BEHAVIOUR OF HSLA

LINEPIPE STEELS UNDER CATHODIC PROTECTION M.Cabrini,S.Lorenzi, P.Marcassoli, T.Pastore[4] ASM international, ASM Handbook #13: Corrosion, ASMInternational, 1998[5] Damage due to hydrogen embrittlement and stress corrosioncracking Jarmila Woodtli, Rolf Kieselbach, Received 3 September

1999; accepted 20 September 19996 Mecanica de la fractura analisis de falla Hector Hernandez



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