Title

PERMEABILIDADE DE HIDROGÊNIO EM AÇO ALTA RESISTÊNCIA BAIXA LIGA GRAU X80 CONTENDO NIÓBIO

HYDROGEN PERMEATION IN X80 MICROALOYED STEEL WITH HIGH NIOBIUM CONTENTS

Authorship

Hincapié-Ladino, Duberney; Silva, Samar de Carvalho Lopes da; Calderón-Hernandez, José Wilmar; Falleiros, Neusa Alonso

Hincapié-Ladino, Duberney

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Silva, Samar de Carvalho Lopes da

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Calderón-Hernandez, José Wilmar

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Falleiros, Neusa Alonso

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DOI

10.5151/1516-392X-27804

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Abstract

O presente trabalho estuda os parâmetros de permeabilidade de hidrogênio de um tubo API 5L X80, e uma chapa de aço grau X80, onde a principal diferença está na composição química, o primeiro contém 0,07%C e 0,04%Nb e o segundo 0,04%C e 0,102%Nb. As amostras foram cortadas com espessura de aproximadamente 1 mm, lixadas e recobertas com um filme de níquel, em uma das faces. Nos ensaios de permeabilidade foi utilizada uma célula modificada tipo Devanathan-Stachurski, com a solução A da norma NACE TM0284, com injeção de H2S no lado de geração e 0,2M NaOH no lado de detecção. As curvas de corrente em função do tempo obtidas passaram por tratamentos matemáticos (método tlag), permitindo a obtenção dos parâmetros de difusividade aparente, concentração máxima de hidrogênio e número de traps (sítios de ancoramento). Tais parâmetros mostraram-se iguais para os dois materiais. As curvas foram normalizadas e modificadas de maneira a eliminar o efeito da espessura das amostras. Estas novas curvas foram comparadas com o modelo teórico da segunda lei de Fick. A comparação evidenciou que o procedimento inicial para a obtenção dos parâmetros de permeabilidade mostra-se eficiente e vantajoso por apresentar maior praticidade. Pôde-se concluir que a semelhança no comportamento dos parâmetros de permeabilidade foi devida às similaridades nas suas microestruturas. Os resultados obtidos no presente trabalho evidenciam que o tipo e quantidade de traps nestes materiais são determinados pela microestrutura.

This paper study the hydrogen permeability parameters of API 5L X80 pipeline steel, and a plate grade X80, the main difference is the chemical composition, 0.07% C and 0.04% Nb and 0.04% C and 0.102% Nb, respectively, specimens were cut to be approximately 1 mm thickness, sanded and nickel plated in one side. A modified Devanathan's cell was used in the experiments. The hydrogen charge compartment was filled with NACE solution A with H2S injections and the oxidation compartment was filled with 0.2M NaOH solution, A time-current characteristic curve was obtained, time-lag method was used to determine apparent diffusivity, hydrogen concentration and the number of trap sites. These parameters were the same for both materials. All the curves were normalized to eliminate the effect of sample thickness. These new curves were compared with the theoretical model of the Fick’s second law. Time-lag method was showed advantages than the curve-fitting method for determine the permeation parameters. It was concluded that the similarity in the permeability parameters was due to similarities in their microstructures. The results obtained in this study showed that the type and amount of traps sites were determined by the microstructure.

Keywords

Permeabilidade de hidrogênio, Difusividade de hidrogênio, Sítio de ancoramento, Nióbio.

Hydrogen permeation, Hydrogen diffusivity, Hydrogen trap site, Niobium