Predicción de la fragilización por hidrógeno en reactores para la industria petroquímica y su análisis mediante ensayos de disbonding

Abstract

En este trabajo de tesis doctoral, se ha analizado el fenómeno de disbonding que tiene lugar en la etapa de parada (descenso de temperatura) de los reactores industriales bimetálicos Cr-Mo/inoxidable, que trabajan a alta presión y temperatura en ambientes ricos en gas hidrógeno. Durante el estado de no equilibrio que suponen las paradas de emergencia para labores de mantenimiento, se pueden producir grietas en la interfase entre el material base de la pared del reactor y el acero inoxidable que recubre su interior. El despegue inducido por hidrogeno (HID) es causado por la sobresaturación de hidrógeno en esa interfase, donde se genera una compleja y frágil microestructura durante el proceso de recargue y el tratamiento térmico de relajación de tensiones que siempre se aplica posteriormente. El ensayo normalizado según ASTM G 146 es una práctica para analizar la susceptibilidad al HID de los procesos de recargue, donde se simulan las condiciones de servicio y parada de emergencia a partir de una atmosfera rica en hidrogeno a alta temperatura en un pequeño reactor de hidrógeno. En este trabajo se ha determinado la influencia que tiene el acero base utilizado, el proceso de recargue aplicado y las condiciones de ensayo en el agrietamiento inducido. Se ha podido comprobar la baja susceptibilidad al disbonding de los aceros 2.25Cr-1Mo-0.25V en cualquier situación de fabricación, así como la alta probabilidad de agrietamiento en los aceros 2.25Cr-1Mo y 1.25-0.5Mo cuando se recargan mediante procesos de electroescoria de alto input térmico y se aplican condiciones de ensayo de alta presión y alta temperatura. Se ha comprobado la poca idoneidad de los dominios simplificados de ensayo para disbonding, que recomienda API 934-A para los recargues sobre el material base 1.25Cr-0.5Mo. Finalmente, mediante los ensayos de disbonding realizados sobre las probetas recargadas por explosión, en atmosfera inerte tanto en cámara de vacío como en atmosfera abierta, se observaron agrietamientos máximos del tipo ranking A (<5%), que invitan a estudiar la técnica de explosión como alternativa al recargue por soldadura.