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Type: Dissertação
Title: Fragilização por hidrogênio em aços 41XX utilizados em ambientes marinhos contendo H2S
Author(s)/Inventor(s): Mattos, Ligia Yassuda de
Advisor: Santos, Dilson Silva dos
Abstract: O presente trabalho analisa os mecanismos de difusão e aprisionamento do hidrogênio em um aço 41XX temperado e revenido, avaliando a sua susceptibilidade à fragilização. Através da adição de um veneno de recombinação e aplicação de diferentes correntes catódicas em testes de permeação, as condições de hidrogenação foram ajustadas para se obter um fluxo de hidrogênio similar àqueles reportados em testes com H2S. A partir disso, foram realizados testes de permeação eletroquímica e dessorção térmica em amostras finas e espessas, testes de tração uniaxial após diferentes tempos de hidrogenação e análise das fractografias em MEV. Foi possível observar que existe uma espessura crítica entre 0,5 mm e 2,3 mm na qual há uma mudança drástica na cinética de difusão, onde as condições das leis de Fick são alcançadas apenas em membranas espessas. Foi determinada uma difusividade aparente de 2,3x10−10 m2/s e uma solubilidade de 9,9 mol/m3 nas amostras espessas. Os aprisionadores apresentam uma energia de ativação de 35,7 kJ/mol, com dessorção de 34,5 molH/m3 após 24 h de hidrogenação. Já os testes de tração mostraram que em hidrogenações acima de 50 min o material sofre forte fragilização, com menos de 2% de deformação total, gerando uma superfície de fratura com uma mistura de quasi-clivagem, intergranular e plana.
Abstract: The present work analyzes the mechanisms of hydrogen diffusion and trapping in a quenched and tempered 41XX steel, evaluating its susceptibility to embrittlement. Through the addition of a recombination poison and application of different cathodic currents in permeation tests, the hydrogenation conditions were adjusted to obtain a hydrogen flow similar to those reported in H2S tests. Then, electrochemical permeation and thermal desorption tests were performed on thin and thick samples, as well as uniaxial tensile tests after different hydrogenation times and analysis of fractures by SEM. It was observed that there is a critical thickness between 0.5 mm and 2.3 mm where a drastic change in diffusion kinetics occurs, and it was noted that the Fick’s laws conditions are achieved only in thick membranes. An apparent diffusivity of 2.3x10−10 m2/s and a solubility of 9.9 mol/m3 were measured in the thick samples. The traps have an activation energy of 35.7 kJ/mol, with desorption of 34.5 molH/m3 after 24 h of hydrogenation. The tensile tests showed that after hydrogenation times above 50 min the material suffers strong embrittlement. Promoting less than 2% of total elongation, the fracture generates a surface with a mixture of quasi-cleavage, intergranular and flat features.
Keywords: Aço 41XX
Fragilização pelo hidrogênio
Difusão
Aço martensítico
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Sep-2019
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Metalúrgica e de Materiais

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