El proyecto Hysteels analizará el comportamiento de diferentes aceros destinados a trabajar en presencia de hidrógeno centrándose en el fenómeno conocido como la fragilización por hidrógeno de aceros. La optimización en la selección de materiales para los componentes que almacenan o transportan H2 a presión es un factor clave en la reducción de las barreras tecnológicas para la implantación y extensión del hidrógeno verde como alternativa a los combustibles fósiles. Por tanto, este proyecto puede considerarse un hito relevante en el necesario impulso a la cadena de valor del hidrógeno como vector energético del futuro.
Se trata de un proyecto Coordinado en el que la Universidad de Oviedo y la Universidad de Burgos se coordinan para desarrollar, respectivamente, metodologías experimentales y modelos numéricos, que predigan el comportamiento de los tipos de acero que se prevé se destinen a contener hidrógeno a presión. Se han seleccionado varios aceros cuyo uso dependerá de las condiciones de trabajo: aceros estructurales (baja presión), aceros Cr-Mo (presión media/alta) y aceros inoxidables dúplex y austeníticos (condiciones exigentes). De los dos primeros aceros también se evaluará la integridad de sus uniones soldadas en presencia de hidrógeno y con los aceros inoxidables se estudiará su susceptibilidad al hidrógeno en función de que su fabricación provenga de técnicas convencionales o de nuevas técnicas, como la fabricación aditiva. Debido a las fuerte limitaciones (alto coste y baja disponibilidad) para la realización de ensayos en ambiente de hidrógeno a presión, se desarrollará una metodología alternativa que, utilizando métodos electroquímicos, mantenga la concentración de hidrógeno durante el ensayo mecánico (ensayos in-situ), consiguiéndose unas condiciones similares a las reales. El grado de fragilización se determinará mediante la realización de ensayos de tracción, tracción con entalla, fractura y fatiga, utilizando los parámetros y geometrías de probeta habituales. Para las soldaduras, en las que el material disponible es escaso, también se utilizarán ensayos miniatura. Como complemento a esta metodología, también se validará el comportamiento frente al hidrógeno de pequeños componentes, sometidos a fractura y fatiga hidráulica. Por su parte, la complejidad de los fenómenos involucrados en la fragilización por hidrógeno es tan grande que se requiere el apoyo de herramientas de simulación numérica, que faciliten tanto la optimización de los parámetros de ensayo como la previsión de concentraciones. Con este objetivo se desarrollarán modelos que reproduzcan el efecto de la microestructura del acero en los fenómenos de difusión y que incluyan condiciones de contorno realistas para los procesos electroquímicos durante la carga de hidrógeno. Finalmente, se desarrollarán modelos acoplados, que simulen el complejo proceso de fragilización y que abarquen tanto el fallo por fractura dúctil modificado por la presencia de hidrógeno, como los mecanismos de descohesión y clivaje que se desencadenan en los aceros más susceptibles. También se tendrá en cuenta la influencia del estado tensional en la acumulación local de hidrógeno en zonas fuertemente solicitadas como el frente de una grieta. Estos modelos, implementados en softwares de elementos finitos, serán calibrados y validados comparando su predicción aplicados a casos reales con la obtenida experimentalmente.
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