¿Cómo Aplicamos Nuestros Conocimientos Sobre la fragilización por Hidrógeno?

CRAIG GIFFORD:
Bienvenido a Ask Swagelok. Soy Craig Gifford, hoy de nuevo con Buddy Damm, científico experto en metalurgia de Swagelok. Y estamos tratando la fragilización por hidrógeno. En relación con ésta, de lo que vamos a hablar hoy es: "¿Cómo aplicamos en Swagelok nuestros conocimientos sobre la fragilización por hidrógeno?".

BUDDY DAMM:
Esa es una buena pregunta. Y lo primero que tengo que decir es que la economía y el mercado del hidrógeno están en plena evolución. Sin duda. Y la investigación y el desarrollo que se llevan a cabo en los laboratorios nacionales y las universidades de todo el mundo, así como en las empresas, está muy activa. Hay mucha información nueva, así que intentamos estar al día. Estamos muy atentos a nuestros clientes. Tenemos muchos proyectos de éxito en el servicio de hidrógeno y queremos seguir aprendiendo de ello. Sí.

Cuando seleccionamos materiales, una de las herramientas que utilizamos es la reducción relativa de superficie. Por ejemplo, si se realiza una prueba a un material en el aire y se aplica tensión hasta que se fractura, se puede medir la ductilidad como una reducción del área. Si repites la prueba en un entorno rico en hidrógeno, la reducción del área es menor. Y esa diferencia relativa entre, en hidrógeno y el aire, se puede expresar como un porcentaje. Ok. Así que, si haces la prueba—y diré que los aceros inoxidables austeníticos son una de las aleaciones más comunes y capaces en el servicio de hidrógeno. Pero si haces la prueba con inoxidable 304, el resultado es una reducción relativa del área de cerca del 50%. Ok. Si pruebas el 316L, el resultado será cercano al 80%. Vaya! Así que es mucho mejor. Ok. En Swagelok utilizamos un 316L mejorado con un poco más de aleación, y eso te da una reducción relativa del área del 90%. De acuerdo.

Hay otros aspectos importantes, como la soldadura. Sí. Por eso, muchos de nuestros clientes sueldan todo el tubo—a nuestros componentes. Y claro, queremos saber qué rendimiento tiene esa soldadura. Cuando probamos la soldadura en hidrógeno, obtenemos alrededor de un 85% de reducción relativa del área en comparación con 90. Y eso no es mucho. Aunque está bien. Sí, muy bien.

Otro aspecto de interés es el endurecimiento por tensión. Por eso endurecemos por deformación el acero inoxidable 316, o lo trabajamos en frío, para aumentar su resistencia. Y lo hacemos para poder contener más presión. Ok. La contención de la presión del hidrógeno puede ser del orden de 700 bar o 10.000 psi. Así, al probar nuestro producto endurecido en frío, conseguimos una reducción relativa del área del 85% frente a una del 90. Lo cual está muy bien. Pero claro, un componente real, no está diseñado para que aguante hasta la rotura, ¿verdad? Lo que ocurre, más bien, es que los ciclos de presión son externos. Las cargas cíclicas provocan daños acumulados por fatiga. Por eso es importante entender: "¿Cómo afecta el hidrógeno a la fatiga?".

Si probamos el acero inoxidable 304 y comparamos su rendimiento en aire y en hidrógeno, perderemos alrededor del 90% de su vida útil en ciclos de fatiga. Ok. Si probamos el 316L y el 316L con un contenido de aleación ligeramente mejor, el resultado es una pérdida de vida útil del 70% aproximadamente. Así que sigue siendo significativo. Pero con una gran diferencia. Así es. Y si haces una buena elección de diseño para gestionar las tensiones, te queda un buen margen para reajustar. Así, por ejemplo, una modesta reducción del estrés puede multiplicar por diez la duración del ciclo de vida. Lo cual puede cambiar mucho las cosas. Eso está más que bien.

CRAIG GIFFORD:
Sí. Muchas gracias, Buddy. Y gracias a ti por acompañarnos en Ask Swagelok.