Difusión de hidrógeno en acerosSesión 6

Introducción

La presencia de hidrógeno en las aleacionesferrosas constituye un serio problema para loscomponentes expuestos a este elemento.

Por ejemplo, en la industria petrolera cada año sondestinados millones de dólares a la reparación oreemplazo de tubos que presentan fallasprovocadas por procesos de degradación de laspropiedades mecánicas del acero asociados con elambiente de trabajo de esas estructuras.

Introducción

En la industria metalúrgica, los efectos sobre laspropiedades mecánicas de un acero debido a lapresencia de hidrógeno conlleva a fenómenos como:

• Fragilización

• Fractura inducida

por hidrógeno (HIC)

• Ampollamiento

• Exfoliación

¿Cómo se introduce el H?

El hidrógeno atómico puede introducirse en losaceros a causa de varios procesos como:

• Decapado con ácidos.

• Galvanoplastia.

• Tratamientos térmicos.

• Soldadura.

Difusión intersticial

La difusión de los átomos dehidrógeno en la matriz dehierro α (bcc) a temperaturaambiente se explica por ladiferencia en el tamañoatómico de estos elementos:el radio atómico delhidrógeno es de 53 pm y elde hierro es de 156 pm.

FeFe

Fe Fe

H

Difusión IntersticialEl hidrógeno entra en unacero, tal como lo hacen elnitrógeno y el carbono perodebido a su tamaño relativoa los espacios intersticialesde la celda y, porconsiguiente, a la pocadeformación que induce, elmovimiento del hidrógenodentro de la red cristalina sevuelve más sencillo que elpresentado por los demáselementos.

Fragilización por hidrógeno

La fragilización de un acero por la presencia de hidrógenose produce debido a que el carbono presente en el aceroreacciona con el hidrógeno que ha penetrado en suestructura.

Y si existen las condiciones necesarias para formarcompuestos como metano (alta presión y condiciones dealta temperatura), el volumen del gas se expande, y causagrietas en el componente.

Fragilización por hidrógeno

Como un método para evitar la fragilización por hidrógeno,de acero se ha añade algunos elementos como: Cr, Mo, W,Ti, V, o Nb.

Estos elementos son eficaces en la prevención de lafragilización por hidrógeno debido a que forman carburosmuy estables, de manera que fijan el carbono en el acero,impidiendo que éste reaccione con el hidrógeno paraformar metano.

Fuerza motriz

La fuerza motriz para la difusión del hidrógeno en elacero se debe fundamentalmente a un gradiente deconcentración de hidrógeno.

Etapas durante el proceso de difusión de hidrógeno en acero•