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    Tesis

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

    2024



    TítuloEstudio sobre la fragilización por hidrógeno (FPH) del acero inoxidable martensítico grado API 5CT L80 13Cr
    NombreJoaquín Pedro Gambini
    Directores

    Dr. Ing. Martín E. Valdez
    Ing. Mariano Coloschi

    JuradoDr. Mariano Kappes
    Lugar de realización

    Departamento de Materiales e Integridad Estructural del Centro de Investigación y Desarrollo de Tenaris Argentina (REDE-AR), TENARIS-SIDERCA

    CódigoIT/IM-TS--xx/24

    Resumen

    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 micros-
    copio 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 fluen-
    cia debido a una concentración de hidrógeno menor a la crítica en las probetas utilizadas.

    Palabras claves: Fragilización por hidrógeno (FPH), fisuración diferida, caracterización, ensayo a
    deformación constante, ensayo de fatiga estática, acero inoxidable martensítico, OCGT.

    Complete Title

    Abstract

    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 rolled
    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.
    Keywords: Hydrogen embrittlement (HE), delay cracking, characterization, constant strain testing,
    static fatigue testing, martensitic stainless steel, OCGT.

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