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Resumen de Crecimiento de grieta por fatiga asistida por hidrógeno: pre-carga vs. ensayos in-situ en ambientes gaseosos

Alfredo Manuel Zafra García, Guillermo Álvarez Díaz, Guillaume Benoit, G. Henaff, Emilio Martínez Pañeda, María Cristina Rodríguez González, F. Javier Belzunce Varela

  • español

    En este trabajo se investigan las implicaciones de realizar ensayos de crecimiento de grieta por fatiga en un ambiente de hidrógeno gaseoso (ensayos in-situ) o en aire empleando probetas previamente expuestas a hidrógeno gaseoso (ensayos en-situ en probetas precragdas). Se han empleado soldaduras del acero 42CrMo4 - candidato para la futura infraestructura de transporte de hidrógeno - lo que ha permitido comparar el comportamiento del acero base con el de la zona afectada térmicamente. Los resultados muestran diferencias significativas entre ambas metodologías de ensayo y ambas regiones de la soldadura. Específicamente, la velocidad de crecimiento de grieta aumentó más de un orden de magnitud cuando los ensayos se realizaron in-situ, frente a ensayos realizados ex-situ. Independientemente de la técnica experimental empleada, la zona afectada térmicamente mostró una mayor susceptibilidad al fenómeno de fragilización por hidrógeno.

    Estas diferencias son discutidas y racionalizadas con la ayuda de análisis mediante elementos finitos y microscopía electrónica de barrido. Los micromecanismos de fractura asociados a la presencia de hidrógeno fueron similares para ambas metodologías: descohesión entre las intercaras de lajas martensíticas en el acero base y una combinación de descohesión entre lajas y fractura intergranular, con abundante fisuración secundaria, en la zona afectada térmicamente

  • English

    We investigate the implications of conducting hydrogen-assisted fatigue crack growth experiments in a hydrogen gas environment (in-situ hydrogen charging) or in air (following exposure to hydrogen gas). The study is conducted on welded 42CrMo4 steel, a primary candidate for the future hydrogen transport infrastructure, allowing us to additionally gain insight into the differences in behaviour between the base steel and the coarse grain heat affected zone. The results reveal significant differences between the two testing approaches and the two weld regions. The differences are particularly remarkable for the comparison of testing methodologies, with fatigue crack growth rates being more than one order of magnitude higher over relevant loading regimes when the samples are tested in a hydrogen-containing environment, relative to the pre-charged samples. Aided by finite element modelling and microscopy analysis, these differences are discussed and rationalised. Independent of the testing approach, the heat affected zone showed a higher susceptibility to hydrogen embrittlement. Interestingly, similar microstructural behaviour is observed for both testing approaches, with the base metal exhibiting martensite lath decohesion while the heat affected zone experienced martensite lath decohesion, intergranular fracture and profuse secondary cracking.


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