Investigación de los efectos mecano-electroquímicos en la distribución de hidrógeno en defectos de corrosión
Autores: Dai, Zhixiang; Tang, Jiamin; Zheng, Sijia; Wang, Feng; Bie, Qin; Kang, Pengcheng; Wang, Xinyi; Guo, Shiwen; Chen, Lin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación de los efectos mecano-electroquímicos en la distribución de hidrógeno en defectos de corrosión
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Estudio
Coeficientes de difusión de hidrógeno
Comportamiento electroquímico
Acero X80
Deformación por tracción
Agrietamiento inducido por hidrógeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio empleó pruebas de tracción, mediciones de permeación de hidrógeno y pruebas de polarización potentiodinámica para investigar las propiedades mecánicas, los coeficientes de difusión de hidrógeno y el comportamiento electroquímico del acero X80. Se desarrolló un modelo de elementos finitos (EF) acoplado multifísico que incorporó el efecto mecano-electroquímico (M-E) para analizar la distribución de tensión-deformación, el potencial de equilibrio anódico, la densidad de corriente de intercambio catódico y las características de distribución de hidrógeno en los defectos de corrosión de los oleoductos bajo diferentes tensiones de tracción. Los resultados indicaron que la tensión de tracción modulaba significativamente el potencial de equilibrio anódico y la densidad de corriente de intercambio catódico, lo que conducía a una acumulación localizada de hidrógeno en los defectos de corrosión. La concentración de tensión y la deformación plástica en el sitio del defecto se intensificaron a medida que aumentaba la tensión de tracción, promoviendo aún más el enriquecimiento de hidrógeno. El estudio concluyó que el efecto M-E agravaba el enriquecimiento de hidrógeno en los sitios de defecto, aumentando el riesgo de agrietamiento inducido por hidrógeno. Los resultados de la simulación mostraron que el estado de distribución de hidrógeno se alineaba con el modelo de acoplamiento de tensión-difusión de hidrógeno al considerar el efecto M-E. Sin embargo, el efecto M-E aumentó ligeramente la concentración de hidrógeno en el defecto. Estos hallazgos proporcionan información crítica para mejorar la seguridad y durabilidad de los oleoductos de transmisión de hidrógeno.
Descripción
Este estudio empleó pruebas de tracción, mediciones de permeación de hidrógeno y pruebas de polarización potentiodinámica para investigar las propiedades mecánicas, los coeficientes de difusión de hidrógeno y el comportamiento electroquímico del acero X80. Se desarrolló un modelo de elementos finitos (EF) acoplado multifísico que incorporó el efecto mecano-electroquímico (M-E) para analizar la distribución de tensión-deformación, el potencial de equilibrio anódico, la densidad de corriente de intercambio catódico y las características de distribución de hidrógeno en los defectos de corrosión de los oleoductos bajo diferentes tensiones de tracción. Los resultados indicaron que la tensión de tracción modulaba significativamente el potencial de equilibrio anódico y la densidad de corriente de intercambio catódico, lo que conducía a una acumulación localizada de hidrógeno en los defectos de corrosión. La concentración de tensión y la deformación plástica en el sitio del defecto se intensificaron a medida que aumentaba la tensión de tracción, promoviendo aún más el enriquecimiento de hidrógeno. El estudio concluyó que el efecto M-E agravaba el enriquecimiento de hidrógeno en los sitios de defecto, aumentando el riesgo de agrietamiento inducido por hidrógeno. Los resultados de la simulación mostraron que el estado de distribución de hidrógeno se alineaba con el modelo de acoplamiento de tensión-difusión de hidrógeno al considerar el efecto M-E. Sin embargo, el efecto M-E aumentó ligeramente la concentración de hidrógeno en el defecto. Estos hallazgos proporcionan información crítica para mejorar la seguridad y durabilidad de los oleoductos de transmisión de hidrógeno.