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Tesis

Corrosión y difusión del hidrógeno en un acero inoxidable 13Cr modificado

2008



Título Corrosión y difusión del hidrógeno en un acero inoxidable 13Cr modificado
Nombre Martínez Garro, Francisco
Ingeniero Metalúrgico Universidad Nacional de La Plata Argentina
Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales UNSAM
Directores Dra. Lanzani Liliana. CNEA
Dr. Bruzzoni Pablo.
. CNEA Centro Atómico Constituyentes
Fecha Defensa 21/11/2008
Jurado Dr. Iribarren Manuel CNEA UNSAM
Ing. Pérez Teresa SIDERCA UNSAM
Dr. Semino Carlos CNEA
Código Código IT IS/T-116/08

Resumen

En este trabajo se ha estudiado la resistencia a la corrosión y la difusión del hidrógeno en un acero REMANIT 4313®, del tipo soft martensítico (también denominado acero 13Cr modificado), utilizado en la industria petrolera. Estos aceros poseen un ajustado balance químico, lo que otorga una adecuada soldabilidad, junto con una aceptable resistencia a la corrosión generalizada y localizada. La condición metalúrgica del material para los diversos ensayos realizados fue solubilizado y templado.
El comportamiento electroquímico del acero 13Cr modificado se estudió mediante el trazado de curvas de polarización potenciocinética en diferentes medios y en las soluciones propuestas por las normas NACE y EFC. A temperatura ambiente, se observó que el acero 13Cr modificado sufre disolución activa en soluciones de ácido sulfúrico a pH 0,47 y pH 1,24 mientras que en soluciones de sulfato de sodio a pH 3 y pH 3,5 el material permanece pasivo. En soluciones de NaCl a pH 3 y pH 3,5 el acero pasivo experimenta ataque localizado en forma de picado.
En las soluciones propuestas por las normas NACE Y EFC se observó que la presencia y concentración de AcONa/AcOH no afecta la pasividad del acero 13Cr modificado a pH 3 y pH 3,5 a 25ºC. A 70ºC y pH 3 el material sufre disolución activa en soluciones concentradas de AcONa conteniendo sulfato de sodio o cloruro de sodio indistintamente. En todas las soluciones tamponadas y no tamponadas conteniendo NaCl se observó picado tanto a 25ºC como a 70ºC. El potencial de picado no resultó afectado por la temperatura, ni por el pH, ni por la presencia del tampón AcONa/AcOH en distintas concentraciones. Se determinó además que el acero 13Cr modificado es susceptible al fenómeno de corrosión por rendijas. El tipo de ataque localizado se caracterizó mediante microscopía electrónica.
Con el objetivo de estudiar la difusión del hidrógeno en el acero 13Cr modificado se realizaron ensayos de permeación de hidrógeno con carga en fase gaseosa y detección electroquímica a 35°C, 50°C y 70°C. Seguidamente se empleó la técnica de carga catódica, reemplazando el hidrógeno gaseoso por un electrolito adecuado. Los medios empleados para la carga catódica fueron seleccionados a partir de los ensayos de corrosión realizados previamente con las soluciones tamponadas exclusivamente. Los ensayos se realizaron a 35ºC y 70ºC. De esta manera se cubrió un amplio intervalo de actividad de hidrógeno.
Los resultados de los ensayos de permeación de hidrógeno permitieron caracterizar la dependencia del coeficiente de difusión aparente con la actividad de hidrógeno y la temperatura, como así también obtener información sobre la energía y densidad de trampas para el hidrógeno presentes en el material para la condición metalúrgica estudiada. Por último, los resultados experimentales fueron comparados con un modelo teórico de equilibrio localizado hidrógenotrampas con alta fracción de trampas ocupadas, implementado mediante el método de diferencias finitas.

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