El daño por hidrógeno es el nombre genérico que se le da a un gran número de procesos de degradación de metales debido a la interacción con átomos de hidrógeno . Cabe señalar que el hidrógeno gaseoso molecular no tiene el mismo efecto que los átomos o iones liberados en 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 una descarburación interna y 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, lo que conduce a la formación de ampollas, el crecimiento y el estallido final de la ampolla. Este 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 por rotura son fisuras internas que se observan en piezas forjadas de gran tamaño. El hidrógeno que se absorbe durante la fusión y la colada se segrega en los huecos y discontinuidades internas y produce estos defectos durante la forja. Los ojos de pescado son manchas brillantes que reciben su nombre por su apariencia y se observan en las superficies de fractura, generalmente de las piezas soldadas. El hidrógeno entra en el metal durante la soldadura por fusión y produce este defecto durante el estresado 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 los fluidos.
El hidrógeno reduce la ductilidad a la tracción en muchos materiales. En materiales dúctiles, como los aceros inoxidables austeníticos y las aleaciones de aluminio, no puede producirse una fragilización marcada, pero puede mostrar una reducción significativa de la ductilidad a la tracción (% de alargamiento o % de reducción del área) en las pruebas de tracción.
El mejor método para controlar el daño por 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 fundición, la fundición, el trabajo (laminado, forjado, etc.), la soldadura y la preparación de superficies, como la limpieza química, la galvanoplastia y la 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 por hidrógeno.
Existen varios métodos para identificar y monitorear adecuadamente el daño por hidrógeno, incluido el método de atenuación de eco ultrasónico , retrodispersión basada en amplitud , relación de velocidad, ondas progresivas /medición de tiempo de vuelo, velocidad de onda transversal en modo de lanzamiento-captura, técnicas avanzadas de retrodispersión ultrasónica (AUBT), difracción de tiempo de vuelo (TOFD) , mapeo de espesor 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 hallazgos de la medición de retrodispersión, se utiliza la técnica de medición de relación de velocidad. Para la detección de micro y macro grietas, la difracción de tiempo de vuelo es un método adecuado para usar.