Efectos del hidrógeno en la tenacidad a la fractura y fatiga de aceros cromo-molibdeno-vanadio para su uso en contacto con hidrógeno a presión

Abstract

En los países más avanzados del mundo, hoy en día, se están desarrollando proyectos de investigación cuyo objetivo principal es la fabricación de prototipos de pilas de combustible y estaciones de suministro de hidrógeno sometidos a altas presiones de trabajo de hasta 70 MPa, que se consideran esenciales para el desarrollo de una economía/sociedad basada en el uso del hidrógeno como una fuente de energía alternativa para un futuro inmediato. A la hora de fabricar este tipo de componentes, se están empleando aceros estructurales, pese a que las condiciones de servicio en las que operan estos componentes pueden desencadenar el ya conocido proceso de fragilización asistida por el hidrógeno, comprometiendo la integridad estructural de este tipo de equipos debido al deterioro prematuro de las propiedades mecánicas de los aceros. En este marco, este trabajo de investigación se centra en el estudio de aceros cromo-molibdeno y cromo-molibdeno-vanadio de media y alta resistencia mecánica capaces de almacenar hidrógeno a presión de forma segura durante periodos prolongados de tiempo. Para ello, una vez elegidos los aceros objeto de estudio, se utilizó un método de precarga desde un reactor que contiene hidrógeno gaseoso a presión. Se ha prestado una importancia particular al diseño de todas las probetas de ensayo con objeto de asegurar tanto la carga de hidrógeno en las cantidades requeridas, como para evitar en la medida de lo posible su salida antes de la finalización de los ensayos mecánicos. En este sentido, el estudio se focaliza en el efecto de la presencia de hidrógeno interno en la tenacidad a la fractura y en la propagación de grietas por fatiga de los aceros de media y alta resistencia mecánica, y se contrastan estos resultados con los fenómenos que dominan la interacción hidrógeno-microestructura en este tipo de aceros (trampas microestructurales).