Diseño experimental de ensayo de caracterización y validación de aceros de tubos a temperaturas criogénicas mediante Small Punch Test

El hidrógeno se considera un vector energético, es decir, un medio para almacenar y transportar energía. Sin embargo, el almacenamiento y el transporte de hidrógeno siguen siendo importantes barreras para el desarrollo de una economía de hidrógeno total debido a las condiciones a las que se encuentra (en estado líquido y a muy baja temperatura). 

Por ello, los materiales y componentes que se encuentran en contacto con este medio deben ser ensayados a temperaturas criogénicas. Este es el caso de los tubos de gran diámetro sin costura.

Con este desarrollo, el equipo de trabajo compuesto por Tubos Reunidos y AZTERLAN desea valorar la idoneidad del Small Punch Test (SPT) para realizar screenings de aceros para su uso en condiciones criogénicas. 

Autores/as:

Itziar Berriozabalgoitia (AZTERLAN), Garikoitz Artola (AZTERLAN), Marcelo López Belver (Tubos Reunidos Group)

Small Punch Test

El Small Punch Test (SPT) es un ensayo mecánico no destructivo que se utiliza para evaluar las propiedades mecánicas de los materiales. Consiste en golpear una pequeña muestra con un punzón y medir la deformación resultante. Esta prueba se utiliza a menudo cuando solo se dispone de una pequeña cantidad de material o cuando las pruebas de tracción tradicionales no son factibles.

Durante la prueba, se presiona un pequeño punzón contra la muestra, provocando que esta se deforme. Se miden la fuerza del punzón y el desplazamiento y, a partir de estos datos, se pueden estimar propiedades mecánicas como el límite elástico, la resistencia a la tracción y la ductilidad.

El Small Punch Test tiene aplicaciones diversas que van desde el control de calidad o la caracterización de materiales hasta la evaluación de la integridad de los componentes. 

Diseño de ensayo experimental

El equipo de investigación ha diseñado un ensayo experimental de caracterización y validación de materiales de tubos sin soldadura a la temperatura del hidrógeno líquido mediante el Small Punch Test (SPT). El trabajo realizado comprende:

    • La definición del esquema de ensayo 
    • El desarrollo de utillaje específico para la ejecución del ensayo
Small Punch Test aceros temperatura criogénica con nitrógeno.

Definición del esquema de ensayo, desarrollo de utillaje y ejecución del ensayo con nitrógeno líquido.

Resultados

  • Es posible utilizar la técnica SPT para realizar screenings de aceros para su uso en condiciones criogénicas.
  • Se ha conseguido trabajar con éxito hasta -196ºC (utilizando nitrógeno líquido) y el mismo concepto está en fase de pruebas para -262ºC con helio líquido (temperatura análoga a la que alcanzan las paredes de los depósitos, válvulas y conductos en contacto con hidrógeno líquido).
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