El daño por hidrógeno es el nombre genérico que se le da a una gran cantidad de procesos de degradación de metales debido a la interacción con los átomos de hidrógeno . Tenga en cuenta que el hidrógeno gaseoso molecular no tiene el mismo efecto que los átomos o iones liberados en una solución sólida en el metal.
Los aceros al carbono expuestos al hidrógeno a altas temperaturas experimentan un ataque de hidrógeno a alta temperatura que conduce a la descarburación interna y al debilitamiento. [1] [2]
El hidrógeno atómico que se difunde a través de los metales puede acumularse en defectos internos como inclusiones y laminaciones y formar hidrógeno molecular. Se pueden acumular altas presiones en dichos lugares debido a la absorción continua de hidrógeno que conduce a la formación, el crecimiento y el eventual estallido de la ampolla. Este tipo de agrietamiento por ampollas inducido por hidrógeno se ha observado en aceros, aleaciones de aluminio, aleaciones de titanio y materiales estructurales nucleares. Los metales con baja solubilidad en hidrógeno (como el tungsteno) son más susceptibles a la formación de ampollas. [3] Mientras que en metales con alta solubilidad en hidrógeno como el vanadio, el hidrógeno prefiere inducir hidruros metálicos estables en lugar de burbujas o ampollas.
Las escamas y las grietas son fisuras internas que se observan en grandes piezas forjadas. El hidrógeno recogido durante la fusión y la fundición se segrega en los huecos y discontinuidades internas y produce estos defectos durante la forja. Los ojos de pez son parches brillantes llamados así por su apariencia en superficies de fractura, generalmente de soldaduras. El hidrógeno ingresa al metal durante la soldadura por fusión y produce este defecto durante el estrés posterior. Los recipientes de contención de acero expuestos a presiones de hidrógeno extremadamente altas desarrollan pequeñas fisuras o microperforaciones a través de las cuales pueden filtrarse fluidos.
El hidrógeno reduce la ductilidad a la tracción en muchos materiales. En materiales dúctiles, como aceros inoxidables austeníticos y aleaciones de aluminio, no puede producirse una fragilización marcada, pero puede presentar una reducción significativa en la ductilidad a la tracción (% de alargamiento o % de reducción del área) en las pruebas de tracción.
El mejor método para controlar el daño del hidrógeno es controlar el contacto entre el metal y el hidrógeno. Se pueden tomar muchas medidas para reducir la entrada de hidrógeno en los metales durante operaciones críticas como la fusión; fundición; trabajar (laminar, forjar, etc.); soldadura; y preparación de superficies, como limpieza química, galvanoplastia y corrosión durante su vida útil. El control del medio ambiente y el control metalúrgico del material para disminuir su susceptibilidad al hidrógeno son los dos enfoques principales para reducir el daño del hidrógeno.
Existen varios métodos para identificar y monitorear adecuadamente el daño por hidrógeno, incluido el método de atenuación del eco ultrasónico , retrodispersión basada en amplitud , relación de velocidad, medición de ondas progresivas /tiempo de vuelo, velocidad de onda de corte en modo tono-captura, técnicas avanzadas de retrodispersión ultrasónica (AUBT). ), difracción del tiempo de vuelo (TOFD) , mapeo de espesores y metalografía in situ – réplicas. [4] Para el daño por hidrógeno, se utiliza la técnica de retrodispersión para detectar áreas afectadas en el material. Para verificar y confirmar los resultados de la medición de retrodispersión, se utiliza la técnica de medición de la relación de velocidad. Para la detección de micro y macro fisuras, la difracción del tiempo de vuelo es un método adecuado a utilizar.