CORROSION POR HIDROGENO

INTRODUCCION:

El termino daño por hidrogeno (DPH) cubre toda una variedad de

degradación de las propiedades mecánicas desde la perdida de

ductibilidad mas o menos pronunciada hasta la fragilizacion

propiamente dicha (rotura catastrófica).

El hidrogeno (H) es responsable de muchas fallas que ocurren en los

metales especialmente en aquellas industrias que trabajan con

ambientes que lo contienen o pueden liberarlo por reacciones con el

material. Se ha producido problemas en contenedores empleados en

la industria gaseosa, en reactores nucleares, en productos tubulares y

comprensores de la industria química y petrolera, etc. A pesar de

numerosos problemas acontecidos en servicio, en este momento el

hidrogeno es considerado como la opción del futuro para sustituir el

pretroleo como fuente principal de energía, tanto en el campo de la

automoción y el transporte como en cualquier otro.

No obstante los esfuerzos y progresos realizados después de mas de

un ciclo de estudio, el problema de DPH en los aceros no está resuelto

ni desde el punto de vista teórico ni práctico

Los daños por hidrógeno más importantes son:

1. Descarburización

2. Ataque por hidrógeno

3. Ampollamiento por hidrógeno

4. Fragilidad y ruptura por hidrógeno

DAÑO POR HIDRÓGENO Aunque la degradación producida por el hidrógeno puede

aparecer en distintas formas, los casos más importantes se agrupan en dos categorías:

hidrógeno combinado e hidrógeno en solución.

Hidrógeno combinado: Se puede citar el ataque por hidrógeno y ampollamiento

inducido por hidrógeno. Se presentan características como daño irreversible y ausencia

de tensiones.

ATAQUE POR HIDROGENO: Se denomina habitualmente ataque por hidrógeno al tipo

de daño que se presenta a temperaturas superiores a 200 oC bajo presiones y con la

presencia de este elemento. Los aceros que revelan este daño sufren una fuerte

descarburación con reducción de su tenacidad y resistencia mecánica. El mecanismo de

daño consiste en que el hidrógeno presente en el material reacciona con el carbono al

descarburizar el material y formar metano (CH4). Las burbujas de metano se alojan

preferencialmente en los límites de grano y ocasionan fisuración intergranular.

El mecanis es el siguiente: los aceros en presencia de H a presiones elevadas (700 KPa)

y temperaturas elevadas (> 200°C ) sufren una descarburación importante con la

formación in situ de metano que no puede difundir debido al tamaño de la moléculas,

provocando fisuración intergranular. Las fisuras finas y numerosas; la disminución de la

capacidad de deformación es muy marcada; los daños son definitivos. En otras palabras

este tipo de daño es irreversible.

AMPOLLAMIENTO INDUCIDO POR HIDRÓGENO: Este fenómeno se conoce como

Blistering. Esta forma de daño se encuentra muy frecuentemente en aceros de baja

resistencia mecá- nica que trabajan en medios que promueven una fuerte entrada de

hidrógeno al material. Las inclusiones alargadas juegan un papel clave en el

ampollamiento, en especial los sulfuros de manganeso, cadenas de alúmina y cadenas de

óxidos, que generan microcavidades en las interfases inclusión–matriz y facilitan la

recombinación de hidrógeno en estos sitios. El mecanismo de daño consiste en que el

hidrógeno atomico producido en la superficie del acero penetra en el material y se

recombina en los lugares más susceptibles: interfaces matriz – inclusión, matriz –

carburos, cavidades y límites de grano y ocasionan en este sitio un aumento de la presión

interna una descohesión de los granos y finalmente la parición y crecimiento de fisura.

Fragilizacion asistida por hidrogeno (FPH)

La FPH es el daño por H mas peligroso y el menos conocido en lo referente a su

mecanismo. Este tipo de daño se traduce por una alteración de la mayoría de las

propiedades mecánicas del material, especialmente perdida de ductibilidad pudiendo

llegar a producir rotura catastrófica.

Para q se produzca la FPH se necesita: una cantidad mínima de H en el material

(concentración crítica) una tensión mínima en el rango elástico (tensión critica) aplicada

y/o interna y una microestructura suceptible.

Es de carácter reversible es decir que, si es detectado a tiempo, puede eliminarse

mediante tratamientos adecuados. Pero es muy peligrosa debido a q no es detectable

fácilmente por el control no destructivo.

Lo que es sumamente grave es que en el caso de piezas libre de tensiones residuales o

externas, la fragilizacion puede producirse luego de la aplicación de tenciones el decir en

la puesta en servicio de dicha pieza o rotura (rotura diferida). Es mas importante a la

temperatura ambiente.

FISURACION INDUCIDA POR HIDROGENO (FIH):

La FIH se produce a la temperatura ambiente, en ausencia de tensiones, cuando parte del

H atomico generado en la superficie del acero como consecuencia de una reacción de

corrosión penetra y se recombina en forma molecular, en interfase entre la matriz metalica

y partículas no metalica (inclusión alcanzando) presiones suficientemente altas para

despegar las interfaces y producir ampollas y/o fisuras.