Dinámica del proceso de adsorción de hidrogeno en acero al carbono para tubería bajo polarización catódica en medios con pH alcalino y neutro

Abstract

The X60 steel as-received condition was characterized microstructural, it is consisted of ferrite and perlite. Subsequently, three thermal treatments were carried out, the first consisting of austenitizing at 950 ° C for 30 minutes and then quenching in water (X60MCl-C). The other two heat treatment consisted in austenitizing at 1050 ° C for 30 and 15 minutes, to immediately temper in water. The immediate result of the heat treatments was a change in the microstructure and an increase in the mechanical properties determined by tension tests. The change in fracture toughness was evaluated by the Charpy test, and in general the absorbed energy of all the steels decreased considerably with respect to the steel as-received condition. Susceptibility to atomic hydrogen absorption is a very important parameter in practical applications for these steels, two soil solutions were evaluated: a standard NS4 solution that is frequently used by researchers to assess susceptibility to hydrogen damage, but this has the problematic that it is a nonrepresentative soil solution of a specific environmental to be evaluated. For this, a soil solution characteristic of the state of Campeche was reconstituted, this could indicate a more representative susceptibility to hydrogen absorption than that which would be obtained with the NS4 standard solution. A necessary and very important step in the characterization of the two solutions analyzed is to determine the level of aggressiveness of the soil solutions for each one of the steels tested, for which potential (V) vs. time (sec) analyzes were performed, and thus determining the thermodynamic susceptibility of the steels in the NS4 and CAMP soil solutions. Potentiodynamic tests were also carried out to determine the corrosion rate of each of the steels tested.

Muestras de acero API 5L X60, en condición de llegada se sometieron a caracterización metalográfica la cual indicó una microestructura constituida por ferrita y perlita. Se aplicaron tres tratamientos térmicos a diferentes muestras del acero. El primero consistió en un temple convencional con austenización a 950 °C por 30 minutos seguido de temple en agua. Los otros dos tratamientos térmicos se consideran de temple no convencional debido a que consistieron en austenización a 1050 °C por 30 y 15 minutos, seguido de temple en agua. El resultado inmediato y esperado de los tratamientos térmicos fue un cambio en la microestructura y un aumento en las propiedades mecánicas determinadas por ensayos de tensión. La aplicación del temple no convencional se debe a que estudios anteriores mostraron un efecto benéfico en el comportamiento mecánico, electroquímico y de absorción de hidrógeno en este tipo de acero. El efecto del temple sobre la tenacidad de fractura fue evaluado por ensayos de impacto Charpy, los cuales mostraron que las muestras templadas disminuyeron considerablemente la energía absorbida con respecto a las muestras de acero en condición de llegada. La susceptibilidad a la absorción al hidrógeno atómico por muestras de acero API 5L X60 en las tres condiciones metalúrgicas estudiadas, condición de llegada, temple convencional y temple no-convencional se evaluó utilizando métodos electroquímicos de hidrogenación y oxidación en dos electrolitos con composición química diferente. Se utilizó una solución que simula suelo boscoso con pH neutro, la solución estándar NS4 y una solución que simula el suelo característico del estado de Campeche (CAMP), con un pH ligeramente alcalino. La absorción de hidrógeno atómico es un parámetro muy importante en aplicaciones prácticas para estos aceros, porque permite evaluar su susceptibilidad al daño por hidrógeno a través de la cara externa de tuberías enterradas.