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

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.