Title

EFFECTS OF HYDROGEN PRESSURE AND TEST FREQUENCY ON FATIGUE CRACK GROWTH PROPERTIES OF NI-CR-MO STEEL (JIS-SNCM439)

EFEITOS DA PRESSÃO DO HIDROGÊNIO E DA FREQUÊNCIA NA PROPAGAÇÃO DE TRINCAS DE FADIGA DO AÇO NI-CR-MO (JIS-SNCM439)

Authorship

Macadre, Arnaud; Matsuoka, Saburo; Murakami, Yukitaka; Filho, Françoise Barbier Jader Ferreira Furtado

DOI

10.5151/2594-5327-16717

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Abstract

Fatigue crack propagation tests were carried out on Ni-Cr-Mo (JIS-SNCM439) steel in order to investigate the effect of hydrogen pressure and loading frequency on the crack propagation rate. Hydrogen pressure has well affected the crack propagation acceleration rate, being around 86 times faster for a fixed ∆Κ value of 17.5 MPa.m1/2 and 90 MPa of hydrogen pressure. The impact of frequency was dependent upon the hydrogen pressure employed during the tests. At 90 MPa of hydrogen pressure, as it was expected, lower frequencies have generated faster crack growth rates, but at 0.6 MPa the crack propagation has presented an unusual result as the da/dN was slower for the frequencies bellow 1 Hz, which is contrary to the usual assumption that lower frequencies will conduct to higher crack growth rates due to the hydrogen embrittlement effect. The fracture surfaces of specimens analyzed with SEM have indicated that the number of facets and striation spacing were also affected by hydrogen.

 

Testes de propagaçao de trinca foram realizados no aço Ni-Cr-Mo (JIS-SNCM439) à fim de se investigar o effeito da pressão de hidrogênio e da frequência de carregamento na taxa de propagaçao da trinca. O efeito do hidrogênio foi pronunciado, chegando a alcançar uma taxa de aceleraçao em torno de 86 vezes superior à taxa de propagaçao de uma amostra testada ao ar de laboratorio para os ensaios realizados a um valor de ∆Κ constante igual a 17.5 MPa.m1/2 e pressão de H2 de 90 MPa. O impacto da frequencia foi afetado pela pressao de teste. Sob uma pressao de hidrogênio de 90 MPa, como era esperado, nas frequencias mais baixas, as taxas de aceleraçao da trinca foram mais elevadas. No entanto, os testes realizados sob pressão de 0.6 MPa apresentaram resultados atipicos, com valores de da/dN inferiores ao esperado para frequências inferiores a 1 Hz, contrariando o senso comum de que baixas frequencias conduzem a altas taxas de propagação, devido ao fenomeno de fragilização por hidrogênio. As superficies de fratura analizadas por microscopia eletronica de varredura indicaram que o numero de facetas frageis e o numero de estriaçoes foram também afetadas pelo hidrogenio.

Keywords

Hydrogen embrittlement; Fatigue crack propagation; Ni-Cr-Mo steel; JIS- SNCM439.

Fragilizaçao por hidrogênio; Propagaçao de trinca; Aço Ni-Cr-Mo.