Estudio del efecto de la microestructura sobre la fragilización por hidrógeno en aceros utilizados en tuberías de transporte de gas natural

Rátiva Melo, Yesenia

Publicación:
Estudio del efecto de la microestructura sobre la fragilización por hidrógeno en aceros utilizados en tuberías de transporte de gas natural

dc.contributor.advisor	Pérez Ceballos, Ana María
dc.contributor.advisor	Rincón Ortiz, Mauricio
dc.contributor.author	Rátiva Melo, Yesenia
dc.contributor.evaluator	Calderón Gutiérrez, Jorge Andrés
dc.contributor.evaluator	Blanco Vásquez, Sergio Ismael
dc.date.accessioned	2025-11-14T16:38:42Z
dc.date.available	2025-11-14T16:38:42Z
dc.date.created	2025-11-05
dc.date.issued	2025-11-05
dc.description.abstract	La transición energética hacia fuentes más sostenibles ha impulsado la búsqueda de estrategias innovadoras para reducir las emisiones de carbono en diversos sectores industriales. Una de estas estrategias consiste en la inyección controlada de hidrógeno en las redes de gas natural. No obstante, este enfoque conlleva desafíos técnicos considerables, como la fragilización por hidrógeno (FPH). Este fenómeno, causado por la interacción del hidrógeno con la red cristalina de los materiales, puede comprometer las propiedades mecánicas de los aceros y ocasionar fallos en servicio. Este estudio se centró en analizar la influencia de la microestructura sobre la susceptibilidad a la fragilización por hidrógeno en un acero API 5L X42, ampliamente utilizado en tuberías para el transporte de gas natural. Mediante tratamientos térmicos, se obtuvieron diferentes microestructuras, incluyendo ferrita masiva de grano fino, perlita, ferrita Widmanstätten y ferrita equiaxial. Los ensayos de permeación electroquímica de hidrógeno, realizados en una celda tipo Devanathan y Stachurski, revelaron que la difusión del hidrógeno es más lenta en microestructuras de grano fino y ferrita Widmanstätten, mientras que se acelera en microestructuras de granos más grandes y equiaxiales. Adicionalmente, los ensayos de tracción comparativos entre muestras sin hidrógeno y muestras cargadas electroquímicamente con hidrógeno demostraron que el acero en estado de entrega presenta una alta susceptibilidad a la fragilización por hidrógeno. Estos resultados no solo profundizan el entendimiento del comportamiento de los aceros en ambientes ricos en hidrógeno, sino que también proporcionan información valiosa para garantizar una transición energética segura y eficiente.
dc.description.abstractenglish	The energy transition towards more sustainable sources has driven the search for innovative strategies to reduce carbon emissions in various industrial sectors. One such strategy involves the controlled injection of hydrogen into natural gas networks. However, this approach presents significant technical challenges, such as hydrogen embrittlement (HE). This phenomenon, caused by the interaction of hydrogen with the crystalline structure of materials, can compromise the mechanical properties of steels and lead to service failures. This study focused on analyzing the influence of microstructure on the susceptibility to hydrogen embrittlement in API 5L X42 steel, widely used in pipelines for natural gas transportation. Through heat treatments, different microstructures were obtained, including fine-grained massive ferrite, pearlite, Widmanstätten ferrite, and equiaxed ferrite. Electrochemical hydrogen permeation tests, conducted in a Devanathan and Stachurski-type cell, revealed that hydrogen diffusion is slower in fine-grained and Widmanstätten ferrite microstructures, whereas it accelerates in larger-grained and equiaxed ferrite microstructures. Additionally, comparative tensile tests between hydrogen-free samples and electrochemically hydrogen-charged samples demonstrated that the as-received steel exhibits high susceptibility to hydrogen embrittlement. These results not only deepen the understanding of steel behavior in hydrogen-rich environments but also provide valuable insights to ensure a safe and efficient energy transition.
dc.description.cvlac	https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0002085630
dc.description.degreelevel	Maestría
dc.description.degreename	Magíster en Ingeniería de Materiales
dc.description.orcid	https://orcid.org/0000-0002-7469-6480
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/46464
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.program	Maestría en Ingeniería de Materiales
dc.publisher.school	Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.uri	https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Fragilización
dc.subject	Difusión
dc.subject	Hidrógeno
dc.subject	Tubería API 5L
dc.subject	Microestructura
dc.subject.keyword	Embrittlement
dc.subject.keyword	Diffusion
dc.subject.keyword	Hydrogen
dc.subject.keyword	API 5L Pipeline
dc.subject.keyword	Microstructure
dc.title	Estudio del efecto de la microestructura sobre la fragilización por hidrógeno en aceros utilizados en tuberías de transporte de gas natural
dc.title.english	Study of the Effect of Microstructure on Hydrogen Embrittlement in Steels Used for Natural Gas Pipeline Applications
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
dspace.entity.type	Publication