Fragilización por hidrógeno de un acero 25Cr-20Ni: estudio computacional

S. SIMONETTI; C. LANZ; G. BRIZUELA; A. JUAN

Congreso; Cuarto Congreso Argentino de Ingeniería Mecánica CAIM 2014; 2014

La industria petroquímica ha utilizado el acero fundido del tipo Ni 25% Cr-20% en reformadores y hornos de pirolisis. El problema que se ha encontrado con estos materiales es su grave fragilizacion en servicio por defectos inherentes. El propósito de este estudio es contribuir al entendimiento del fenómeno de fragilización por hidrógeno por mecanismo de decohesión. Con el fin de estudiar el problema en detalle, se utilizan técnicas de simulación computacional. Los átomos de hidrógeno se localizaron en la zona de la vacancia de la celda γ-55Fe-25Cr-20Ni. Las impurezas se alinearon a lo largo de la dirección [1 -1 0] y con la vacancia, en el plano (111). Este comportamiento esta relacionado con la facilidad de formar un complejo lineal vacancia-hidrógenos, que podría actuar como un precursor en la iniciación de la grieta. Se observa una transferencia de carga desde los átomos vecinos más cercanos de hierro, cromo y níquel a los átomos de hidrógeno. Este proceso de transferencia de electrones ayuda a formar los nuevos enlaces H-metal. Por otro lado, la fuerza de los enlaces metálicos vecinos disminuye. Los átomos de cromo tienen un papel importante en el proceso de fragilización, la población de solapamiento H-Cr es la más alta y los enlaces Cr-metal son los más afectados. Es posible especular que el material puede fragilizarse por un efecto de presión si aparecen burbujas de hidrógeno molecular. Hemos encontrado una débil interacción H-H que podría estar asociada con el precursor de una burbuja de hidrógeno, pero no posee la naturaleza de un enlace químico como el de la molécula de H2 en vacío. Estos procesos pueden tener un rol clave en la posterior nucleación de la corrosión localizada tanto como en el inicio de la corrosión bajo tensión.