Estudio sobre la fragilización por hidrégeno (FPH) del acero inoxidable martensítico grado API 5CT L80 13 Cr

Abstract

Los tubos OCTG (del inglés, Oil Country Tubular Goods) de acero inoxidable martensítico grado API 5CT L80 13Cr son susceptibles a la fragilización por hidrógeno (FPH) en estado sin revenir durante su fabricación. Debido a esto y para evitar que sufran fisuración diferida tras la etapa de laminación, los tubos son tratados térmicamente dentro de un determinado período de tiempo de forma preventiva. Dicho período no está optimizado para la planta Siderca y existe un gran interés en poder incrementarlo con el objetivo de mejorar la eficiencia del proceso productivo. En este trabajo, se busca determinar el tiempo de incubación de fisuras en tubos austenizados y templados al aire (sin revenir) debidas al FPH. Se realizó una caracterización exhaustiva, tanto del estado laminado como de los estados austenizados y templados, incluyendo metalografías (con microscopio óptico y microscopio electrónico de barrido), medición de tamaño de grano, difracción de rayos X, medición de hidrógeno total, mediciones de dureza, ensayos de tracción y ensayos de flexión por impacto. También se desarrolló un método de ensayos a deformación constante para conocer el tiempo para el cual ocurre fisuración diferida en tubos OCTG debido a la FPH. Fue posible obtener una buena caracterización de diferentes propiedades de los estados metalúrgicos estudiados y determinar que los mismos son susceptibles a la FPH. Sin embargo, no se manifestó la fisuración diferida durante los ensayos realizados con tensiones aplicadas superiores a la fluencia debido a una concentración de hidrógeno menor a la crítica en las probetas utilizadas.

Oil Country Tubular Goods (OCTG) made of martensitic stainless steel grade API 5CT L80 13Cr are susceptible to hydrogen embrittlement (HE) in the untempered condition during manufacturing. To prevent delayed cracking after the rolling stage, these tubes undergo a specific heat treatment within a defined timeframe as a preventive measure. However, this timeframe is not optimized for the Siderca plant, and there is significant interest in extending it to enhance production process efficiency. This study aims to determine the crack initiation time in austenitized and air-tempered (untempered) tubes because of HE. Comprehensive characterization was conducted on the asrolled state, as well as on the austenitized and tempered states, including metallography (using optical and scanning electron microscopy), grain size measurement, X-ray diffraction, total hydrogen measurement, hardness tests, tensile tests, and impact bending tests. Additionally, a constant strain testing method was developed to find out the time at which delayed cracking occurs in OCTG tubes because of HE. The study provided a thorough characterization of various metallurgical states studied and determined their susceptibility to HE. However, delayed cracking did not occur during tests conducted at stress levels above yield due to hydrogen concentrations below the critical level in the test specimens used.