Proyectos de I+D+i

Caracterización micromecánica avanzada y fragilización por hidrógeno. Desarrollo de aplicaciones para el control y la mejora de la calidad de componentes industriales críticos

En este Plan de Actuación en I+D+i, subvencionado por el IDEPA y cofinanciado por la Unión Europea, nos encontramos desarrollando y validando nuevas metodologías para la caracterización a nivel micromecánico de aceros estructurales y uniones soldadas.

La tecnología que estamos desarrollando resulta especialmente interesante el caso de las uniones soldadas, en las que los ciclos térmicos a los que se someten los metales base y de aporte dan lugar a cambios metalúrgicos y a la aparición de diferentes zonas afectadas térmicamente (ZAT de grano fino, ZAT de grano grueso, zona intercrítica, etc.). Todas estas zonas tienen un comportamiento mecánico diferente. Debido al tamaño de las probetas, los ensayos mecánicos convencionales no son capaces de caracterizar el comportamiento de las diferentes subzonas de la ZAT. Por tanto, el control de calidad de estas zonas críticas no puede ser realizado en detalle, a menos que se desarrolle una tecnología lo suficientemente precisa para caracterizar estas zonas mediante ensayos miniatura.

La fragilización por hidrógeno es un fenómeno complejo de degradación de las propiedades mecánicas de los aceros y aleaciones metálicas. Este hidrógeno, muy peligroso en componentes a presión, puede ser introducido durante el servicio (hidrocarburos, agentes externos, etc.) o durante el proceso de fabricación, ya que procesos como el soldeo o el recubrimiento electrolítico generan un elevado riesgo de entrada de hidrógeno en los metales. En el caso de equipos que vayan a estar expuestos a hidrocarburos o a agentes externos agresivos (industria petroquímica, off-shore, energética, naval, etc.), resulta de gran interés obtener las propiedades mecánicas en ambiente de hidrógeno, para cuantificar el efecto de la fragilización por hidrógeno sobre los aceros utilizados en la fabricación. Las técnicas de ensayo convencionales en ambientes de hidrógeno son complejas y requieren una gran cantidad de material para el mecanizado de las probetas, por lo que resulta muy interesante disponer de técnicas de análisis miniaturizadas.

Finalmente, las técnicas de ensayo no destructivo (END), permiten evaluar la presencia y tamaño de defectos en las estructuras mecano soldadas. Sin embargo, no existe ninguna técnica en la actualidad que permita evaluar las propiedades mecánicas de manera no destructiva. Resulta por tanto de enorme interés el desarrollo de una técnica que permita, utilizando muestras muy pequeñas de material, evaluar el grado de deterioro de componentes estructurales.

Ello supondría una revolución en las inspecciones de bienes de equipo, estructuras navales, de industria energética, aeronáuticas, etc., y una mejora importante en el control y aseguramiento de la integridad estructural de componentes críticos, cuya rotura puede tener grandes repercusiones económicas y, en los peores casos, consecuencias catastróficas.

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Selección de Publicaciones

T.E. García, C. Rodríguez, F.J. Belzunce, I. Peñuelas, B. Arroyo. Development of a methodology to study the hydrogen embrittlement of steels by means of the small punch test. Material Science & Engineering A- Struct, 626, 342-351, 2015.

S.P. Jeffs, R.J. Lancaster, T.E. García. Creep lifing methodologies applied to a single crystal superalloy by use of small scale test techniques. Material Science & Engineering A- Struct, 636, 529-535, 2015.

M. Fernández, C. Rodríguez, F.J. Belzunce, T.E. García. Use of small punch test to estimate the mechanical properties of powder metallurgy products employed in the automotive industry. Powder Metallurgy, 58(3), 171-177, 2015.

C. Rodríguez, T.E. García, S. Montes, L. Rodríguez, A. Maestro. In vitro comparison between cortical and cortico-cancellous femoral suspension devices for anterior cruciate ligament reconstruction. Implications for mobilization. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy, 23(8), 2324-2329, 2014.

C. Rodríguez, J. García, E. Cárdenas, F.J. Belzunce, C. Betegón. Mechanical Properties Characterization of Heat-Affected Zone Using the Small Punch Test. American Welding Journal, 88, 188-192, 2009.

P. Sanjurjo, C. Rodríguez , I. Peñuelas, T.E. García, F.J. Belzunce. Influence of the target material constitutive model on the numerical simulation of a shot peening process. Surface & Coatings Technology, 258, 822-831, 2014.