FISURACION INDUCIDA POR HIDROGENO DE ACEROS

UNIVERSIDAD DE CANTABRIA

DEPARTAMENTO DE CIENCIA E INGENIERIA DEL

TERRENO Y DE LOS MATERIALES

TESIS DOCTORAL

FISURACION INDUCIDA POR HIDROGENO DE ACEROS

SOLDABLES MICROALEADOS: CARACTERIZACION y

MODELO DE COMPORTAMIENTO

JOSE ALBERTO ALVAREZ LASO

Santander, Mayo 1998

Nota de fuentes

Figura 2.4. (Capítulo 2, p. 25) “Algunos ejemplos de ensayos cualitativos de

caracterización de procesos de fisuración influida por el ambiente” en Metals

handbook ninth edition, volumen 13 corrosion, ASM International, v.1, p. 248, Fig. 7; p.

249, Fig. 10, p. 250, Fig.13; p. 253, Fig. 19.

Capítulo 2

CAPITULO 2

ESTADO DEL ARTE:

LA FISURACION INDUCIDA POR HIDROGENO

y SU CARACTERIZACION

1. PROCESOS DE FISURACION INDUCIDA POR AMBIENTE

El término fisuración asistida por ambiente (ElC, de la notación inglesa

environmentally induced cracking) acoge todos los procesos de fisuración

subcrítica con apariencia, en general, frágil que resultan de la acción combinada

de tensiones de tracción, aplicadas o residuales, y de la degradación, general o

local, producida por el ambiente en materiales susceptibles a ello [27-28]. Aun

cuando los procesos de degradación de un material debidos a la agresividad del

ambiente presenten cinéticas muy lentas y las tensiones de trabajo no superen el

límite elástico, la acción combinada, sinérgica, de ambos fenómenos puede

provocar procesos de fisuración creciente que conducen a roturas bruscas

inesperadas, siendo estos procesos los de fisuración inducida por ambiente. La

Figura 2.1 muestra esquemáticamente las condiciones necesarias para que se

produzcan.

Cualquier material, del tipo que sea, es susceptible de presentar estos fenómenos

si se encuentra en el ambiente adecuado, por agresivo, solicitado por encima

de una tensión umbral. Los mecanismos, tanto a escala macro como

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Estado del Arte

microestructural, son enormemente diferenciados de unos casos a otros en

atención a la diferencia en la dualidad material-ambiente, por lo que no hay

modelizaciones genéricas de estos procesos que abarquen algo más de las

características hasta aquí enunciadas [29]. Por ello cada caso particular de

fisuración inducida, material-ambiente, debe ser abordado de forma individual.

Tensiones

de tracción

Ambiente

agresIvo

Material

susceptible

Figura 2.1. Condiciones requeridas para la existencia de Fisuración Inducida por

Ambiente (FIA)

Los fenómenos de fisuración inducida por ambiente sobre materiales metálicos

incluyen los de corrosión bajo tensión (CBT) y corrosión fatiga (CF),

diferenciados inicialmente por la naturaleza estática (CBT) o dinámicamente

variable (CF) de las cargas aplicadas sobre el material. Algunos autores [27]

clasifican de forma separada a estos anteriores de los fenómenos de fisuración

inducida por hidrógeno (FIH), aun cuando en gran número de veces es el

hidrógeno el factor ambiental que fomenta aquéllos y, en consecuencia, se podría

también considerar que hay procesos, tanto de corrosión bajo tensión como de

corrosión fatiga, en los que la fisuración está inducida por la presencia de

hidrógeno, siendo así la FIH un caso particular, o uno de los pasos, de la CBT o

de la CF.

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Capítulo 2

2. PROCESOS DE CORROSION BAJO TENSION

El término CBT se emplea generalmente para describir procesos de fisuración

subcrítica propios de aleaciones metálicas bajo estados de solicitación estática

en ambientes corrosivos. La acción combinada de los tres factores característicos

de estos procesos de fisuración, mostrados en la Figura 2.1, provoca condiciones

adecuadas a la CBT con tensiones menores que el límite elástico del material e

incluso menores que las de diseño. En tales condiciones son frecuentes las

roturas inesperadas y catastróficas después de un crecimiento estable y a

menudo imperceptible de las fisuras.

Los procesos de corrosión bajo tensión, como otros procesos de fisuración

subcrítica, presentan dos fases: iniciación y propagación de fisuras. La primera

de las cuales puede no ser necesaria si el material presenta un estado de

fisuración inicial suficiente para sustentar las condiciones locales que establecen

la propagación en CBT. Ni una ni otra, iniciación y propagación, están asociadas

a un mecanismo único que explique su fenomenología. Los mecanismos que

operan bajo distintas condiciones y materiales son diversos, ya que no hay reglas

generales que se puedan aplicar a un material o ambiente específicos. Un mismo

material puede exhibir formas de roturas diferentes dependiendo del ambiente, o

incluso para un mismo ambiente tras distintos tratamientos térmicos.

La fisuración propia de CBT es generalmente de aspecto frágil a escala

macroestructural, sin embargo a escala local puede estar asociada a diferentes

mecanismos de rotura, tanto frágiles, intergranulares o transgranulares por cuasi¬

clivajes, como dúctiles, coalescencia de microhuecos o desgarro plástico, aún

para la misma dualidad material-ambiente, ante modificaciones

microestructurales o de concentración de agentes agresivos [25-26,30-32].

Los ambientes que causan CBT en los materiales metálicos son generalmente

acuosos y presentan determinadas sustancias químicas específicas, que aún en

proporciones muy pequeñas, en órdenes de ppm o ppb de concentración, pueden

ser el origen de la fisuración resultante . Estos ambientes se presentan

generalmente como solución o como capa húmeda sobre el material. Un

determinado ambiente, inicialmente inerte para originar problemas de CBT en un

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Estado del Arte

determinado material, puede cambiar su carácter al modificarse

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