Analisis del procedimiento de ensayo de la fragilización por hidrógeno mediante el uso del SPT

• G. Álvarez ; A. Zafra ^[1] ; C. Rodriguez ^[1] ; F.J. Belzunce ^[1]
  1. [1] Grupo de investigación SIMUMECAMAT. Escuela Politécnica de Ingenieros de Gijón
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 2, 2021, págs. 107-112
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    En esta investigación fueron utilizados tres aceros estructurales para evaluar la influencia del hidrógeno en sus propiedades mecánicas. Se propone un procedimiento de ensayo para determinar la fragilización por hidrógeno utilizando el ensayo Small Punch Test (SPT). Los ensayos obtenidos de este ensayo han sido comparados con los dados en probetas de fractura estándar. Además, se han utilizado dos métodos para introducir hidrógeno en las muestras. El primero es utilizando un autoclave de alta presión de hidrógeno con las siguientes condiciones: 19.5 MPa a 450ºC durante 21 horas.

    El segundo método se realizó en base a reacciones electroquímicas con un electrolito 2M H2SO4+As2O3 bajo una densidad de corriente de 2 mA/cm2 . Bajo estas condiciones se ha determinado la influencia de la composición química y microestructura del acero tras un análisis de los resultados desde un criterio energético y del enromamiento de la punta de la grieta (CTOD). Además, se ha caracterizado los materiales desde un punto de difusividad del hidrógeno utilizando el ensayo de permeación lo que nos permite justificar resultados. El bajo espesor y la pequeña triaxialidad de las muestras SPT ha sido tenido en cuenta para justificar su bajo índice de fragilización mostrado al utilizar este ensayo miniatura.

  • English

    Three structural steels were used to evaluate the influence of hydrogen in their mechanical properties. A testing procedure based on the Small Punch Test (SPT) was proposed to determinate hydrogen embrittlement and the results obtained in these tests were compared with the ones obtained using standard fracture toughness tests. Two pre-charging methods were also applied to introduce hydrogen in the samples. The first method was using gaseous hydrogen in a high-pressure reactor at 19.5 MPa and 450ºC for 21 hours. The second one was carried out by means of cathodic charging from 2M H2SO4 + As2O3 electrolyte under a current density of 2 mA/cm2 . Under these conditions, the effect of the steel’s chemical composition and microstructure on the corresponding embrittlement indexes was determined from results obtained on notched small punch and standard fracture toughness tests using energy and crack tip opening displacement (CTOD) criteria. Furthermore, hydrogen diffusivity was also determined by means of permeation tests, as to explain and justify the results. The low thickness and lower stress triaxiality of the SPT samples may also be taken into account to justify the lower embrittlement indexes detected when this miniature test was used.