CT&F Ciencia, Tecnología & Futuro (Jan 2003)
BEHAVIOR OF THERMAL SPRAY COATINGS AGAINST HYDROGEN ATTACK
Abstract
The behavior of nickel and chrome alloys applied as thermal spray coatings to be used as protection against embrittlement by hydrogen is studied. Coatings were applied on a carbon steel substrate, under conditions that allow obtain different crystalline structures and porosity levels, in order to determine the effect of these variables on the hydrogen permeation kinetics and as a protection means against embrittlement caused this element. In order to establish behaviors as barriers and protection, hydrogen permeation and corrosion tests under stress were carried out, supported by measurements of the potential’s drop in the substrate-coating system under simultaneous conditions of stress and a corrosive agent with H2S in solution. Findings show that alloy coatings with face centered cubic structure possess greater hydrogen solubility than coatings with body centered cubic structures and than carbon steel used as substrate. Additionally, porosity inherent to the formation of this type of coating reduces hydrogen diffusion through its structure. The analysis of these results allows selecting the coating with better performance as a protection means against embrittlement by hydrogen.Se estudia el comportamiento de aleaciones de níquel y cromo aplicadas como recubrimientos mediante termorociado, para ser utilizadas como protección ante la fragilización por hidrógeno. Los recubrimientos fueron aplicados sobre un substrato de acero al carbono, bajo condiciones que permitieron obtener diferentes estructuras cristalinas y niveles de porosidad, con el fin de determinar el efecto de estas variables en la cinética de permeación de hidrógeno y como medio de protección ante la fragilización producida por este elemento. Para establecer el comportamiento como barrera y protección, se realizaron pruebas de permeación de hidrógeno y de corrosión bajo esfuerzos apoyadas por mediciones de la caida de potencial del sistema substrato recubrimiento en condiciones simultáneas de esfuerzos de tensión y un agente corrosivo con H2S en solución. Se pudo establecer que los recubrimientos de aleaciones con estructura cristalina cúbica centrada en las caras poseen mayor solubilidad del hidrógeno, que los recubrimientos con estructura cúbica centrada en el cuerpo y que el acero al carbono utilizado como substrato. Adicionalmente, la porosidad propia de la conformación de este tipo de recubrimientos reduce la difusión de hidrógeno a través de su estructura. El análisis de estos resultados permitió seleccionar el recubrimiento de mejor desempeño como medio de protección ante la fragilización por hidrógeno.Estudase o comportamento de ligamentos de níquel e cromo aplicados como recobrimentos mediante termorociado, para serem utilizados como proteção ante a fragilização por hidrogênio. Os recobrimentos foram aplicados sobre um substrato de aço ao carbono, sob condições que permitiram obter diferentes estruturas cristalinas e níveis de porosidade, com o fim de determinar o efeito destas variáveis na cinética de permeação de hidrogênio e como meio de proteção ante a fragilização produzida por este elemento. Para estabelecer o comportamento como barreira e proteção, realizaramse provas de permeação de hidrogênio e de corrosão sob esforços apoiados por medições da queda de potencial do sistema substrato recobrimento em condições simultâneas de esforços de tensão e um agente corrosivo com H2S em solução. Pôdese estabelecer que os recobrimentos de ligas com estrutura cristalina cúbica centrada nas faces possuem maior solubilidade do hidrogênio, que os recobrimentos com estrutura cúbica centrada no corpo e que o aço ao carbono utilizado como substrato. Adicionalmente, a porosidade própria da conformação deste tipo de recobrimentos reduz a difusão de hidrogênio através da sua estrutura. A análise destes resultados permitiu selecionar o recobrimento de melhor desempenho como meio de proteção ante a fragilização por hidrogênio.
