¿Qué peligro oculto puede hacer que una estructura de acero falle sin previo aviso? El agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC) es un problema crítico que afecta a muchas industrias, donde los átomos de hidrógeno se infiltran en el acero, provocando su fragilización y eventual fractura. Este artículo explora las causas, los mecanismos y los métodos de prevención del HIC, ayudándole a comprender los pasos necesarios para proteger sus componentes de acero de esta amenaza silenciosa. Aprenda a identificar los factores de riesgo y a aplicar soluciones eficaces para mantener la integridad de sus estructuras.
Se sabe que el hidrógeno provoca fragilización y agrietamiento en el acero, lo que se conoce como agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC). El HIC suele producirse en soluciones acuosas, ya que el hidrógeno puede difundirse en la matriz del acero, lo que provoca su fragilización y agrietamiento.
El HIC es el principal tema de debate hoy en día, ya que es una preocupación importante en muchas industrias. Suele deberse a factores accidentales durante el proceso de conformado o acabado que permiten la entrada de hidrógeno en la matriz de acero.
En el HIC influyen tres factores principales: rendimiento del materiallas condiciones ambientales y el estrés.
Burbujeo en la superficie de la muestra tras la carga de hidrógeno
Durante la Segunda Guerra Mundial, un caza Spitfire de la RAF cayó del aire debido a un fallo mecánico, matando instantáneamente al piloto. El incidente se consideró de gran importancia, lo que llevó a las autoridades a recoger todas las piezas del avión y crear un equipo especial de investigación para determinar la causa del accidente.
La investigación reveló que el accidente aéreo se debió a la fractura del eje principal. La fractura presentaba múltiples grietas pequeñas, conocidas en la época como fracturas capilares.
En 1940, el Sr. Li Xun, fundador del Instituto de Investigación de Metales de la Academia China de Ciencias, empezó a trabajar como investigador en la Universidad de Sheffield tras licenciarse. El requisito previo para resolver este problema era encontrar una forma de probar y analizar cuantitativamente el contenido de hidrógeno en el acero.
Posteriormente, el Sr. Li Xun inventó un determinador de hidrógeno para medir el contenido de hidrógeno en el acero. Finalmente se demostró que el hidrógeno era el responsable de la fractura del eje principal del avión. Como resultado, Li Xun se convirtió en el fundador del campo del agrietamiento inducido por hidrógeno.
Los aceros de alta resistencia que contienen cromo y níquel son muy sensibles al hidrógeno. Los aceros de alta contenido en carbono tienen una mayor tendencia al agrietamiento inducido por hidrógeno, mientras que los aceros con bajo contenido en carbono son menos propensos a este fenómeno.
Las piezas forjadas con una estructura densa son más susceptibles al agrietamiento inducido por hidrógeno que las piezas fundidas con una estructura suelta. Cuando los átomos de hidrógeno penetran en el acero, la fuerza de enlace atómico entre los granos disminuye y la tenacidad del acero se ve comprometida. La fractura causada por el agrietamiento inducido por hidrógeno es similar a otras fracturas frágiles, y los materiales de alta resistencia son más susceptibles a la fractura intergranular.
En el acero con bajo contenido en carbono, es probable que aparezcan hoyuelos pequeños e incompletos en las facetas pequeñas a lo largo del grano, formando lo que se conoce como "patrón de garra de pollo".
Fragilización por hidrógeno fractura
El agrietamiento inducido por hidrógeno tiene histéresis.
La aparición de grietas inducidas por hidrógeno en componentes soldados puede ser repentina y supone una grave amenaza tanto para las personas como para los bienes. Este problema exige gran atención.
Accidente por explosión
La eliminación del hidrógeno en los metales es una cuestión crítica que requiere atención. Algunos aceros o componentes utilizados en condiciones específicas deben someterse a un tratamiento de deshidrogenación. Por ejemplo, las piezas galvanizadas utilizadas en aeronaves deben someterse a este proceso. La eliminación del hidrógeno también es necesaria para el cincado de piezas elásticas y aceros de alta resistencia.
El proceso de eliminación del hidrógeno de las piezas implica un tratamiento térmico. La eficacia de la eliminación del hidrógeno depende de la temperatura de eliminación del hidrógeno y del tiempo de mantenimiento. Cuanto más alta sea la temperatura y más largo el tiempo, más eficaz será la eliminación del hidrógeno.
Normalmente, el componente a tratar puede introducirse en un horno de vacío y tratarse a una temperatura de 200-250°C durante 2-3 horas. También puede utilizarse aceite caliente para conseguir el mismo efecto de eliminación de hidrógeno que el horno. Este método ofrece la ventaja de un calentamiento uniforme y unos requisitos de equipo más sencillos.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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