Estudio del efecto conjunto del envejecimiento y del hidrógeno sobre la tenacidad a la fractura del acero 21/4cr1mo presentes en equipos de plantas de proceso de Ecopetrol S.A.
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Date
2012
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
En este estudio se evaluó el efecto del envejecimiento en servicio y del hidrógeno en las propiedades mecánicas del acero 2 ¼ Cr-1Mo proveniente de un reactor de hidrotratamiento que operó durante 43 años. Se realizó la caracterización de material en estado de entrega (envejecido en servicio) mediante ensayos de dureza Brinell, tensión y microscopía óptica. El comportamiento de la tenacidad a la fractura del material se determinó a partir de los valores de energía obtenidos mediante ensayo de impacto Charpy V-Notch (CVN) y los valores de KIc obtenidos de las ecuaciones Iwadate-Karushi-Watanabe y Robert-Newton. El ensayo Charpy se realizó sobre las muestras envejecida en servicio e hidrogenada en laboratorio a tres concentraciones 7, 8 y 8.63 ppm. Los resultados de caracterización del material envejecido en servicio mostraron una variación de los valores de dureza de la zona interna y externa de la pared del reactor asociados a cambio microestructurales sufridos por el acero, especialmente en la zona cercana al cladding. Con respecto a la tenacidad a la fractura, este estudio reveló que al aumentar la concentración de hidrógeno disminuyó la tenacidad del acero presentando una respuesta totalmente frágil con la mayor concentración de hidrógeno. Lo anterior se evidenció en el cambio sufrido por la morfología de fractura que fue desde un aspecto fibroso, opaco y con alta deformación para el material envejecido sin hidrogenar, hasta una morfología frágil de aspecto granular, brillante con mínima deformación en los labios de fractura para el material hidrogenado a la mayor concentración. Esto confirmó el efecto fragilizante del hidrógeno sobre el material envejecido en servicio. Los estudios también permitieron diseñar una celda de permeación de hidrógeno que garantizó la hermeticidad del montaje y con la cual contará el Laboratorio de Ingeniería de Materiales para futuros
Description
Keywords
Tenacidad a la fractura, Fragilización por hidrógeno, Acero 2¼Cr-1Mo, Reactor de hidrotratamiento, Celda de