Southwest Research Institute y la Universidad de Texas en San Antonio están trabajando juntos para comprender la susceptibilidad de los materiales fabricados de forma aditiva a la fragilización por hidrógeno. un problema común que puede provocar la degradación del hardware mecánico y la pérdida de funcionalidad. El proyecto, dirigido por W. Fassett Hickey de la División de Ingeniería Mecánica de SwRI y Brendy Rincon Troconis de la Facultad de Ingeniería de UTSA, está respaldado por $ 125, 000 de subvención del Programa Conectando a través de Asociaciones de Investigación (Connect).

La fabricación aditiva (AM) es un método cada vez más popular para crear piezas metálicas meticulosamente diseñadas a través de la impresión 3D. Las aplicaciones del método son prácticamente infinitas, pero Hickey y Troconis están particularmente interesados ​​en el rendimiento de materiales fabricados de forma aditiva para las industrias aeroespacial y de petróleo y gas.

Sulfuro de hidrógeno (H ₂ S) es un gas que se encuentra comúnmente durante la perforación de petróleo y gas natural. El hidrógeno atómico en el sulfuro de hidrógeno se libera y absorbe en el material de la tubería y las herramientas de fondo del pozo. lo que conduce a la degradación del rendimiento del material. Esto también se conoce como fragilización por hidrógeno.

En 2014, El campo petrolífero más grande de Kazajstán se cerró durante dos años para reparaciones debido a la fragilización del hidrógeno, lo que provocó grandes fisuras en sus tuberías.

"El hidrógeno atómico es un elemento de aleación no intencionado que puede causar estragos incluso en los sistemas de aleación más avanzados y modernos, "Dijo Hickey.

El enfoque central del proyecto será un esfuerzo por comprender los mecanismos de fragilización por hidrógeno en la aleación 718 a base de níquel fabricada aditivamente, para que en el futuro sea posible diseñar piezas AM que sean menos susceptibles o incluso inmunes a estos peligros.

Para hacer esto, Hickey y Troconis estudiarán la fragilización por hidrógeno a nivel molecular para ver cómo la ubicación de los átomos de hidrógeno afecta la integridad del material metálico bajo las altas presiones y temperaturas elevadas típicas de los entornos de perforación. Esto se logrará en las instalaciones de prueba únicas de SwRI, que permiten ensayos mecánicos en hidrógeno gaseoso hasta 3, 000 PSI y 500 grados Fahrenheit. El espectrómetro de desorción térmica de UTSA y el microscopio de fuerza de la sonda Kelvin de barrido se utilizarán para comprender mejor la interacción hidrógeno-aleación y resolver espacialmente dónde reside el hidrógeno dentro de la microestructura de la aleación.

"La fabricación aditiva ofrece muchas posibilidades nuevas e interesantes, ", Dijo Hickey." Estamos trabajando con nuevos diseños que no eran posibles con los métodos tradicionales de mecanizado y fabricación. Si podemos comprender mejor los mecanismos subyacentes de la fragilización por hidrógeno en los materiales AM, los parámetros de fabricación de AM y los parámetros de posprocesamiento de las piezas de AM pueden diseñarse para evitar la fragilización por hidrógeno, luego, en última instancia, las posibilidades y aplicaciones de estos materiales AM son aún mayores ".