Examinando por Autor "Kappes, Mariano"

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    Determinación in situ del grado de sensibilizado de aceros inoxidables austeníticos
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Altamirano, Pablo; Kappes, Mariano; Rodríguez, Martín; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    El objetivo del presente trabajo es retomar la idea original de aplicación in situ de una técnica electroquímica, para evaluar en forma no destructiva el estado de sensibilizado de aceros inoxidables austeníticos a componentes de equipos y/o instalaciones. Para ello se toma como base el método DL-EPR, y se analizan las modificaciones necesarias, tanto al método como al dispositivo experimental utilizado, para trasladar su aplicación habitual en laboratorio a mediciones en campo. En este método se realiza un barrido de potencial en sentido noble, desde el potencial de corrosión (Ecorr), hasta un potencial de pasividad predeterminado. Luego se invierte el sentido de barrido de potenciales, que pasa a ser en dirección activa. El barrido finaliza al llegar al valor inicial de Ecorr. La relación entre el pico de corriente de reactivación (Ir), obtenido en el barrido catódico (curva de vuelta), y el pico de corriente de activación (Ia), que se obtiene en el barrido anódico (curva de ida), se utiliza como parámetro para evaluar el estado de sensibilizado del material. La solución utilizada para la medición de DL-EPR en aceros inoxidables austeníticos contiene ácido sulfúrico e iones tiocianatos y usualmente se prepara inmediatamente antes de ser utilizada. A la vez, la determinación en laboratorio se suele efectuar desoxigenando mediante burbujeo de nitrógeno. Esto resulta poco práctico a la hora de efectuar una medición in situ, sería conveniente utilizar la solución preparada de antemano y en condiciones de aireación natural. Por lo tanto, se estudió la influencia del contenido de oxígeno en la solución y el efecto del envejecimiento de la solución sobre la relación Ir/Ia medida. Los ensayos se realizaron en acero inoxidable austenítico tipo AISI 304 (UNS S30400) y AI-SI 303 (UNS S30300). Ambas aleaciones tienen similares contenidos de Cr, pero el 303 posee contenidos superiores de P y S, a fin de mejorar la maquinabilidad. Utilizando estos aceros, se efectuaron diferentes tratamientos térmicos, a fin de obtener distintos estados de sensibilizado del material. Se varió el porcentaje de trabajado en frío del acero inoxidable 304, a fin de determinar su influencia en los resultados de la medición electroquímica. El acero inoxidable 303 posee mayor contenido de inclusiones, lo cual permitió estudiar la influencia de estas segundas fases en los resultados del ensayo. Por último, se desarrolló una celda electroquímica simple y de bajo costo, que puede fijarse en superficies planas y curvas, tanto horizontales como verticales. Como resultado de la tesis se concluye que:- Es posible discriminar entre aceros inoxidables sensibilizados y no sensibilizados efectuando mediciones de DL-EPR en condiciones naturales de aireación.- La solución utilizada en la medición puede ser almacenada por un periodo de tiempo de hasta cuatro semanas sin que ello afecte a la evaluación del estado de sensibilizado.- El contenido de inclusiones modifica los valores de los picos de reactivación de materiales no sensibilizados en las curvas de DL-EPR, incidiendo directamente sobre la evaluación de sensibilizado. Este efecto puede derivar en falsos positivos. Sin embargo, si se cuenta con muestras testigo de un componente, o si se efectúa una medición previo a la puesta en servicio, es posible aplicar la técnica en forma comparativa, a fin de determinar si hubo sensibilizado del componente durante el servicio. En el caso que se desconozca el estado metalúrgico previo del acero inoxidable o no se cuente con muestras testigo, el falso positivo alerta sobre una susceptibilidad del material y justifica la realización de otros análisis, para hacer una caracterización más detallada del estado de situación. - Con los niveles de deformación en frío utilizados se detectó una disminución en el pico de reactivación de las curvas de DL-EPR, incidiendo sobre la relación Ir/Ia. El efecto no fue suficiente para modificar la categorización respecto del estado de sensibilizado previo al trabajado en frío.- Fue posible construir celdas de medición, que cumplan con la función requerida, a un bajo costo y con la suficiente versatilidad para amoldarse a las diferentes geometrías de los componentes de equipos y/o instalaciones a analizar. Para ello se utilizaron materiales disponibles en el laboratorio, como tubos tipo falcon comerciales, y se fabricaron accesorios de sujeción mediante impresión 3D. Estas conclusiones promueven el uso de mediciones de DL-EPR in situ para determinar el estado de sensibilizado de aceros inoxidables austeníticos tipo 304 en forma no destructiva y alientan el estudio de factibilidad para la aplicación de la técnica en otros materiales de interés tecnológico.
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    Efecto del H2 en propiedades mecánicas y fractomecánicas del acero grado API 5L X65 para ductos
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Fernández, Santiago Ernesto; Cravero, Sebastián; Kappes, Mariano; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"
    El objetivo del presente trabajo fue investigar la fragilización por hidrógeno gaseoso del acero API 5L X65 utilizando diferentes técnicas experimentales. Todas las probetas se obtuvieron de un mismo tubo sin costura. Se estudió el material bajo diversos estados metalúrgicos: como recibido de planta, deformado plásticamente en frío y templado en agua (sin revenido). Se realizó una caracterización básica del material en los diversos estados metalúrgicos que incluye: análisis químico, ensayo metalográfico, ensayo de dureza, ensayo de Charpy-V y ensayo de tracción. Para estudiar el efecto de fragilización por hidrógeno, el material fue analizado mediante ensayos de crack tip opening displacement (CTOD) a carga máxima en aire y post exposición a hidrógeno gaseoso en una autoclave. Para realizar este ensayo se puso a punto un procedimiento partiendo de la norma BS 7448. El parámetro calculado en el ensayo fue el CTOD a carga máxima (CTODm), medida de la fractotenacidad del material. Algunas probetas de ensayo CTOD fueron recubiertas con Pd adicionalmente, para favorecer el ingreso de hidrógeno durante exposición en autoclave. Se realizaron ensayos antes y luego de exposición en una autoclave a 170 bar de hidrógeno por 30 días, tiempo que se estima suficiente para alcanzar una concentración de hidrógeno disuelto en el material en equilibrio con la presión externa de hidrógeno. A partir del ensayo de CTOD a carga máxima se evidenció el efecto de las diferentes condiciones metalúrgicas: el material base posee aproximadamente el doble de fractotenacidad respecto de las condiciones deformada y templada. Cuando se compararon los resultados de ensayos sin exposición y con exposición previa, la distinción no fue clara. La comparación del material ensayado sin exposición con el material expuesto previamente no hubo una distinción muy clara. En el caso del material deformado en frío con exposición y paladeado se puede ver una pequeña diferencia (menor fractotenacidad) en los resultados que podrían del que no poseía recubrimiento. Se discutió la validez del resultado.
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    Evaluación del efecto del níquel en la resistencia a la corrosión bajo tensión en medios agrios de aceros de bala aleación
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Chalfoun, Danissa Romina; Kappes, Mariano; Otegui, José Luis; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    El contenido de níquel en los aceros de baja aleación (Low Alloy Steels, LASs) está limitado a un valor máximo de 1% p/p Ni desde 1975 de acuerdo a la norma NACE MR0175/ISO 15156 para su utilización en la industria de producción de gas y petróleo (Oil & Gas, O&G). Esta restricción se impone con el fin de evitar la corrosión (o fisuración) bajo tensión en medios agrios, o con H2S, (Sulfide Stress Cracking, SSC) en LASs. El SSC se acepta como un caso particular de fragilización por hidrógeno y representa una de las principales amenazas a la integridad de componentes de industrias del O&G. La ocurrencia de este fenómeno depende de la severidad del medio, del estado de tensiones y de la microestructura del componente, en especial, de la presencia de fases duras y frágiles. Más allá de la restricción mencionada, basada en ensayos realizados entre 1960 y 1970, el Ni aumenta la tenacidad y la resistencia mecánica e incluso disminuye la temperatura de transición dúctil frágil de los LASs sin penalizar su soldabilidad. Estas características lo transforman en un elemento aleante deseado en vistas de las condiciones cada vez más extremas (presiones mayores a 103 MPa y temperaturas entre –60 y 177oC) que implican la exploración y producción de O&G. Sin embargo, el Ni disminuye la temperatura crítica Ac1 al ser un estabilizador del campo austenítico por lo que la presencia de martensita sin revenir en la microestructura final puede resultar inadvertida en caso de revenidos a altas temperaturas para reducir la dureza final por debajo de 22 HRC, según la norma. El objetivo de esta tesis es la evaluación el efecto del Ni, independientemente del de otros aleantes, en la SSC abordando por separado la influencia de dicho elemento en la cinética de reacción anódica y catódica como así también su rol en la difusión y atrapamiento de hidrógeno, en presencia y ausencia de cargas mecánicas aplicadas. Se utilizaron aceros de laboratorio en los que únicamente se varió el contenido de Ni entre 0 y 5%, templados y revenidos teniendo en cuenta la influencia del %Ni en Ac1. Se obtuvo una microestructura final cercana a 100% de martensita revenida con propiedades mecánicas similares entre sí. Se concluyó que en el medio agrio simulado utilizado y al potencial de circuito abierto, el níquel promueve la formación de una capa de sulfuros de hierro y de níquel responsable de reducir la cinética anódica. En presencia de cargas mecánicas aplicadas el níquel favorece la formación de trincheras superficiales, una forma particular de picaduras profundas, asistidas por disolución anódica y deformación plástica, en cuya punta pueden nuclear y propagar fisuras asistidas por hidrógeno absorbido en el acero ayudado por el H2S, que inhibe la recombinación a H2. Se determinó que la tensión umbral a partir de la cual se forman dichas trincheras depende del %Ni y se encuentra por debajo de la tensión de fluencia. Respecto a su interacción con el hidrógeno, se observó que el níquel retarda la difusión de hidrógeno sin repercutir sustancialmente sobre su solubilidad y que no promueve el atrapamiento irreversible en los aceros estudiados.