Interação do hidrogênio com a microestrutura dos aços inoxidáveis supermartensíticos sob regime elástico

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-05-09T16:11:39Z No. of bitstreams: 1 877464.pdf: 2763270 bytes, checksum: 0c9e2e25c5d481b50ebfa1059c2736d1 (MD5)Made available in DSpace on 2019-05-09T16:11:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 877464.pdf: 2763270 bytes, checksum: 0c9e2e25c5d481b50ebfa1059c2736d1 (MD5) Previous issue date: 2018-12Os aços inoxidáveis Super 13Cr ou supermartensíticos são aços da família 13Cr com otimização de suas propriedades por meio da adição de elementos (níquel e molibdênio) e redução do teor de carbono. Em comparação aos convencionais, apresentam elevada resistência à corrosão em ambientes com CO2, H2S e cloretos, alta resistência mecânica e tenacidade. Contudo, a sua utilização em condições severas traz problemas como perda de propriedades mecânicas e fragilização pelo hidrogênio. Sabendo que ocorrem diversas solicitações elásticas durante a operação, além da existência de tensões residuais originadas na fabricação, esse trabalho estudou a interação do hidrogênio com a microestrutura desse aço sob regime elástico. Para esse fim, técnicas de estudo do hidrogênio, caracterização microestrutural e tração uniaxial - sobretudo com amostras hidrogenadas sob tensão constante - foram realizadas juntamente com análises numéricas. Os parâmetros de interação do hidrogênio e as microestruturas foram condizentes com a literatura, com presença de aprisionadores fortes como austenita retida refletindo nos resultados encontrados. Com o aumento do tempo, da corrente catódica e da carga aplicada, maiores fragilizações foram observadas, isto é, menores alongamentos. Em relação ao regime elástico, a concentração crítica de hidrogênio para a fratura foi estimada. Localmente, devido ao estado mecânico, elevadas concentrações são atingidas, tornando maior a probabilidade de mecanismos fragilizantes ocorrerem numa maior extensão - levando a perdas cada vez mais significativas no material.The Super 13Cr stainless steel - or supermartensitic - belongs in the 13Cr steel family with enhanced properties by the addition of alloy elements (like nickel and molybdenum) and reduced carbon. They present higher corrosion resistance under CO2, H2S, and chloride rich environments, and higher mechanical resistance and toughness. Therefore, under severe conditions, properties loss and hydrogen embrittlement may occur. With the understanding of mechanical stresses during manufacturing or operation, along with residual stresses, this work studied the interaction of hydrogen with the microstructure of the Super 13Cr steel under elastic loading. For the purpose of this work, hydrogen study, microstructure characterization and uniaxial tension tests (especially with hydrogenated samples under uniform stress) were made cooperatively with numerical analyses. The hydrogen interaction parameters and the microstructure were according to the literature, with the results being affected by the presence of strong trap sites like the remaining austenite. With increasing of time, cathodic current and applied load, advanced embrittlement were observed, i.e., higher ductility loss. About the elastic regime, the critical concentration of hydrogen for fracture was obtained. Locally, because of the mechanical state, higher concentrations were achieved increasing the probability of embrittling mechanisms to happen in a larger extension - leading to even greater losses in the material