Estimación del umbral en condiciones de fragilización por hidrógeno mediante la aplicación del método de los escalones al ensayo Small Punch

Abstract

ABSTRACT: In recent works the Small Punch Test (SPT) has been used to estimate the mechanical properties of steels in aggressive environments, where characterizations by means of constant loading tests are slow, and sometimes presents a considerable dispersion in the results. The standard ASTM F1624 solves this, by applying constant loads gradually increased, called loading steps, until the sample fails.

In the present work, it is proposed to apply the incremental step loading technique from ASTM F1624 adapted to SPT.

Modifications on the steps durations are proposed according with the sample thickness, allowing to obtain the threshold stress in aggressive environments within a few days, by using at least 3 samples. The proposed methodology is applied to a set of two steels, of medium and high-strength, in hydrogen embrittlement environments under three different levels of cathodic polarization in an acid electrolyte. As a reference, cylindrical tensile specimens were subjected to conventional standard tests in accordance with ASTM F1624.

The correlation between the threshold stresses, obtained according to ASTM F1624, and the threshold loads, obtained by the Small Punch proposal, is presented and analysed. Finally, from the aforementioned correlation, a threshold stress estimation based just on Small Punch tests is proposed.

RESUMEN: En trabajos recientes, el ensayo Small Punch (SPT) ha sido utilizado para estimar las propiedades mecánicas de aceros en ambientes agresivos, donde las caracterizaciones mediante ensayos de carga constantes son lentas, y a veces presentan una dispersión considerable en los resultados. La norma ASTM F1624 resuelve esto, aplicando cargas constantes aumentadas gradualmente, llamadas escalones de carga, hasta el fallo de la probeta. En el presente trabajo, se propone aplicar la técnica de carga por escalones incrementales de la norma ASTM F1624 adaptada al SPT. Se han propuesto modificaciones en las duraciones de los escalones de acuerdo al espesor de probeta, lo que permite obtener la carga umbral en pocos días mediante el uso de al menos 3 muestras. La propuesta se aplica a dos aceros, de media y alta resistencia, en entornos de fragilización por hidrógeno bajo tres niveles diferentes de polarización catódica en un electrolito ácido. Como referencia, probetas cilíndricas de tracción convencionales fueron ensayadas de acuerdo a ASTM F1624. Se presenta y analiza una correlación entre tensiones umbral, obtenidas según ASTM F1624, y las cargas umbral, obtenidas según la propuesta. Finalmente, a partir de la citada correlación, se propone la estimación de tensión umbral basada sólo en SPT.