La fragilización por hidrógeno (FPH) es un fenómeno de degradación asistida por hidrógeno bajo carga mecánica. FPH se traduce en la fisuración inesperada de componentes, hecho que compromete la integridad estructural, bajo las condiciones de tensión, ambiente de hidrógeno y temperatura de servicio. Los tres aspectos fundamentales que controlan este fenómeno son: carga mecánica aplicada, presión de hidrógeno impuesta y susceptibilidad e la microestructura del metal, siendo esta última tanto más susceptible al daño cuanto mayor es la resistencia (límite elástico).
Los componentes estructurales destinados al transporte y almacenamiento de hidrógeno a alta presión se enfrentan al reto de asegurar una vida en servicio segura, de manera que el contacto con el hidrógeno gaseoso a presión no degrade las propiedades mecánicas. El desafío es analizar y comprender los efectos del hidrógeno de acumulación y difusión mediante el ensayo de permeación. Esta técnica permite adquirir un mayor conocimiento sobre los fenómenos que dominan la interacción hidrógeno-microestructura.
Ventajas
- Estimación del coeficiente de difusión aparente (Dapp)
- Estimación del coeficiente de difusión del hidrógeno libre de trampas (Dred)
- Determinación de la densidad de trampas (NT)
- Predicción de la durabilidad de componentes y estructuras en entornos específicos
Aplicaciones industriales
Materiales más relevantes
- Aceros inoxidables, aceros dúplex y aceros super dúplex
- Aceros de alta resistencia y aceros de ultra-alta resistencia
Sectores y aplicaciones principales
- HIDRÓGENO: Transporte y almacenamiento de hidrógeno
- NAVAL/OFF-SHORE: Desarrollo de componentes de acero para medios acuáticos y marinos
- Aeronáutica
- Biomedicina
Normas de referencia
- ASTM G148-97:“Evaluation of Hydrogen Uptake, Permeation and Transport in Metals by an Electrochemical Technique”.
- UNE-EN ISO 17081:2014: “Método de medición de la permeación del hidrógeno y determinación de la adsorción y el transporte de hidrógeno en metales mediante técnica electroquímica».
- Mejora de la fragilización de hidrógeno
- Modelización de procesos electroquímicos y captación de hidrógeno
- Estabelecimiento de máximos umbrales de contenido de hidrógeno
- Ajuste de parámetros de hidrógeno para minimizar la fragilización de hidrógeno
El estudio de permeación electroquímica de hidrógeno es un estudio de transporte de hidrógeno que permite valorar los fenómenos de difusión y atrapamiento del hidrógeno en los metales.
Con este fin, utiliza la técnica de permeación propuesta por Devanathan y Satachurski mediante el uso de dos semiceldas electroquímicas: una de carga y otra de oxidación.
Esta técnica consiste en aplicar una concentración de hidrógeno fija y constante en un lado de una membrana fina del metal, que constituye la muestra objeto de ensayo, y registrar continuamente el flujo de hidrógeno que sale por el otro lado tras atravesar la membrana metálica. Este ensayo se encuenta estandarizado por las normas ISO 17081:2014 y ASTM G148.
Técnicas complementarias
- ASTM F519-97: Evaluación de la fragilización mecánica de hidrógeno de los procesos de revestimiento y los entornos de servicio
- ASTM G129-00 (2013): Ensayos de velocidad de deformación lenta para evaluar la susceptibilidad de los materiales metálicos al agrietamiento asistido por el medio ambiente
- ASTM E3205-20 y UNE EN 10371-2021: Small punch test (SPT) en materiales metálicos
- ASTM F1624-12: Medida de umbral de fragilidad de hidrógeno
- ASTM E647-15Ɛ1: Medición de las tasas de crecimiento de grietas por fatiga