Measurement of hydrogen transport in a duplex stainless steel

Hutchings, R.; Turnbull, A.; May, A.T.

doi:10.1016/0956-716x(91)90134-m

Cited by 30 publications

(15 citation statements)

References 4 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…In fact hydrogen transport in duplex steels is a very complicated process because of this extremely different mobility of hydrogen in the two phases as well as trapping of hydrogen atoms at the ferrite-austenite interface. Experimental analyses (Ref 17,18) of permeation transients have shown that the effective diffusivity of hydrogen in a DSS containing 44% austenite was reduced by 400 times as compared to that in one fully ferritic steel and also that trapping of hydrogen atoms at the ferrite-austenite interface was a significant factor in reducing the diffusivity. However, hydrogen could diffuse quickly in the ferrite phase, resulting in its embrittlement.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 97%

Embrittlement of a Duplex Stainless Steel in Acidic Environment Under Applied Cathodic Potentials

Roychowdhury

Kain

2008

J. of Materi Eng and Perform

View full text Add to dashboard Cite

Hydrogen-induced degradation of mechanical properties of a duplex stainless steel in 0.1N H 2 SO 4 solution has been studied under in situ cathodic charging conditions. Significant reductions in percentage of elongation, toughness, and time to failure were noticed due to the ingress of hydrogen into the material at various applied cathodic potentials in the range of -200 to -800 mV (SCE). Cleavage fractures were identified mainly in the ferritic phases. Crack growth was observed to be inhibited by the austenite phase. However, depending on the severity of the environment, both the ferrite and austenite phases could be embrittled. At less negative potentials, presence of surface film and low hydrogen fugacity seemed to control hydrogen ingress in the metal. Addition of thiosulfate to the acidic solution further degraded the mechanical properties of the steel at the applied cathodic potential.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 97%

Embrittlement of a Duplex Stainless Steel in Acidic Environment Under Applied Cathodic Potentials

Roychowdhury

Kain

2008

J. of Materi Eng and Perform

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Indeed, hydrogen diffusivity measured by electrochemical methods is reported to be greater in duplex alloys than austenitic alloys. [13][14][15][16] Finite-element diffusion calculations [17,18] for austenitic stainless steels exposed to 138 MPa hydrogen gas at 573 K demonstrate that 7 days is sufficient time for achieving hydrogen concentrations at the center of 6.5-mm-diameter round cylinders that are greater achieving hydrogen concentrations at the center of 6.5-mm-diameter round cylinders that are greater than 90 pct of the surface concentration. In contrast, longer.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Mechanical Properties of Super Duplex Stainless Steel 2507 after Gas Phase Thermal Precharging with Hydrogen

Marchi

Somerday

Zelinski³

et al. 2007

Metall Mater Trans A

View full text Add to dashboard Cite

Thermal precharging of super duplex stainless steel 2507 with 125 wppm hydrogen significantly reduced tensile ductility and fracture toughness. Strain-hardened 2507 exhibited more severe ductility loss compared to the annealed microstructure. The reduction of area (RA) was between 80 and 85 pct for both microstructures in the noncharged condition, while reductions of area were 25 and 46 pct for the strain-hardened and annealed microstructures, respectively, after hydrogen precharging. Similar to the effect of internal hydrogen on tensile ductility, fracture toughness of strain-hardened 2507 was lowered from nearly 300 MPa m 1/2 in the noncharged condition to less than 60 MPa m 1/2 in the hydrogen-precharged condition. While precharging 2507 with hydrogen results in a considerable reduction in ductility and toughness, the absolute values are similar to high-strength austenitic steels that have been tested under the same conditions, and which are generally considered acceptable for high-pressure hydrogen gas systems. The fracture mode in hydrogen-precharged 2507 involved cleavage cracking of the ferrite phase and ductile fracture along oblique planes in the austenite phase, compared to 100 pct microvoid coalescence in the absence of hydrogen. Predictions from a strain-based micromechanical fracture toughness model were in good agreement with the measured fracture toughness of hydrogen-precharged 2507, implying a governing role of austenite for resistance to hydrogenassisted fracture.

show abstract

“…A fração volumétrica das fases presentes está em concordância com a literatura; para o SDSS SAF 2507 na condição como recebido têm sido relatadas percentagens de austenita entre 45 e 49% [1,17]. Para um DSS Urano B50® recozido a 1050ºC durante uma hora foi obtida uma percentagem de austenita de 33% [6] enquanto que em um DSS H25N5M foi encontrada uma percentagem de austenita de 40% após um tratamento de recozimento a 1050ºC durante 90 minutos [8]. As diferenças encontradas durante este estudo podem ser consequência de variações na composição química dos aços mencionados.…”

Section: Quantificação Das Fasesunclassified

“…Apesar do bom desempenho contra a corrosão de AID e AISD em ambientes altamente corrosivos, estes podem falhar devido à fragilização por hidrogênio, dependendo da concentração de hidrogênio presente, das condições mecânicas e de serviço e do tratamento térmico da liga. Os átomos de hidrogênio podem ser gerados por corrosão localizada, por carga catódica associada com processos de proteção catódica ou por interação galvânica, por exemplo, em contacto com um aço de carbono [6]. A susceptibilidade das ligas metálicas à degradação por hidrogênio depende, principalmente, da absorção de átomos de hidrogênio na fase metálica, da mobilidade destes átomos e da distribuição do hidrogênio entre a rede cristalina e os defeitos estruturais os quais agem como armadilhas; os dois últimos fatores estão diretamente relacionados com as características microestruturais do material [7].…”

Section: Introductionunclassified

“…A susceptibilidade das ligas metálicas à degradação por hidrogênio depende, principalmente, da absorção de átomos de hidrogênio na fase metálica, da mobilidade destes átomos e da distribuição do hidrogênio entre a rede cristalina e os defeitos estruturais os quais agem como armadilhas; os dois últimos fatores estão diretamente relacionados com as características microestruturais do material [7]. A interação de hidrogênio com AID e AISD tem sido caracterizada usando a técnica de permeação eletroquímica de hidrogênio [1,6,8,9]. Foi determinado que a difusão de hidrogênio nestes aços ocorre principalmente através da fase ferrítica porque o coeficiente de difusão do hidrogênio nesta fase é muito maior (até cinco ordens de magnitude) do que o encontrado na austenita.…”

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Estudo Da Difusão E Fragilização Por Hidrogênio Em Aço Inoxidável Superduplex

Ceballos¹,

Lage²,

Assis³

et al. 2017

Anais Do Congresso Anual Da ABM

View full text Add to dashboard Cite

ResumoOs aços inoxidáveis duplex e superduplex são caracterizados por uma estrutura bifásica contendo ilhas de austenita precipitadas numa matriz de ferrita. Estes aços possuem boas propriedades mecânicas e boa resistência à corrosão. No entanto, estes aços podem apresentar fragilização por hidrogênio. No desenvolvimento deste trabalho se estudou a difusão e fragilização por hidrogênio de um aço inoxidável superduplex SAF 2507 nos estados como recebido e tratado térmicamente. Para avaliar a influência da microestrutura sobre a difusão do hidrogênio foram realizados ensaios de permeação electroquímica de hidrogênio. Observou-se que o coeficiente de difusão aparente aumenta em função da temperatura de recozimento. A influência de hidrogênio na resistência à fratura do material recozido a 1300°C foi estudada a partir de ensaios de tenacidade à fratura (CTOD). Determinou-se que a resistência à fratura do material diminui consideravelmente quando o mesmo é submetido a uma carga de hidrogênio. A presença de hidrogênio também modificou o mecanismo de fratura do material, observou-se uma fratura completamente dúctil no material que foi testado em ausência de hidrogênio e uma fratura frágil, caracterizada por clivagem, foi observada no material hidrogenado. Determinou-se que a fase austenítica pode ser fragilizada sob certas condições de carga de hidrogênio. Palavras-chave: Aços superduplex; Difusão de hidrogênio; Fragilização por hidrogênio; CTOD. STUDY OF HYDROGEN DIFUSSION AND EMBRITTLEMENT IN SUPER DUPLEX STAINLESS STEEL AbstractDuplex stainless steels are characterized by a biphasic structure containing austenite islands precipitated in the ferrite matrix. These steels have good mechanical properties and good corrosion resistance. However, these materials are susceptible to hydrogen embrittlement. In this work has been studied the hydrogen diffusion and embrittlement of super duplex stainless steel SAF 2507 in the material as received and annealed. To evaluate the influence of microstructure on the diffusion have been performed hydrogen electrochemical permeation tests. It was observed that the apparent diffusion coefficient increases with annealing temperature. The influence of hydrogen on toughness of the annealed material was studied using CTOD testing. It was determined that the fracture toughness of the material decreases considerably when it is subjected to hydrogen charge. The presence of hydrogen also changed the material fracture mechanism, a completely ductile fracture of the material has been observed in the material tested in the absence of hydrogen and a brittle fracture, characterized by cleavage, was observed in the hydrogenated material. It has been determined that the austenitic phase could be embrittle by hydrogen under certain conditions.

show abstract

Measurement of hydrogen transport in a duplex stainless steel

Cited by 30 publications

References 4 publications

Embrittlement of a Duplex Stainless Steel in Acidic Environment Under Applied Cathodic Potentials

Embrittlement of a Duplex Stainless Steel in Acidic Environment Under Applied Cathodic Potentials

Mechanical Properties of Super Duplex Stainless Steel 2507 after Gas Phase Thermal Precharging with Hydrogen

Estudo Da Difusão E Fragilização Por Hidrogênio Em Aço Inoxidável Superduplex

Contact Info

Product

Resources

About