Introducción
Los Ensayos No Destructivos en la industria se usan para evaluar las propiedades y características de los materiales sin dañarlos o alterarlos de forma permanente. Se utilizan comúnmente en la industria para detectar posibles defectos o anomalías en los materiales, incluida la fragilidad que pueden afectar la integridad de activos.
La fragilidad es una propiedad que indica la susceptibilidad de un material a la fractura o la rotura bajo una carga o esfuerzo. Los materiales frágiles tienen una tendencia a fracturarse o agrietarse fácilmente, incluso bajo cargas relativamente bajas, mientras que los materiales dúctiles pueden soportar cargas y esfuerzos mucho mayores antes de fracturarse.
Los materiales empleados en estructuras críticas, como aviones, recipientes a presión y tuberías en la industria del petróleo y gas, puentes o edificios, deben tener una alta resistencia y baja fragilidad para garantizar la seguridad y la durabilidad.
Factores que afectan la fragilidad de los materiales
Existen varios factores que pueden afectar la fragilidad de los materiales, entre los más importantes se mencionan.
La microestructura del material: Esta se refiere a la estructura cristalina y la distribución de las fases dentro del material. Una microestructura mal diseñada o defectuosa puede debilitar el material y aumentar su fragilidad.
La temperatura: Algunos materiales, como el acero, pueden volverse más frágiles a bajas temperaturas, ya que los átomos de hierro que conforman el acero comienzan a moverse más lentamente a medida que disminuye la temperatura, lo que reduce su capacidad de absorber energía y los hace más propensos a fracturarse. Conforme la temperatura disminuye por debajo de la temperatura ambiente, aumentan la dureza y la resistencia a la cadencia.
Por otro lado, a altas temperaturas, la fragilidad se produce debido a la pérdida de la resistencia del acero. A medida que la temperatura aumenta, los átomos de hierro se mueven más rápidamente, lo que debilita los enlaces entre ellos y hace que el acero sea más propenso a deformarse y fracturarse.
En adición a la temperatura, la presencia de algún elemento en particular y la incidencia de otra variable tal como la presión, puede hacer que este se combine con otros elementos dentro del mismo, creando estructuras frágiles,
Un ejemplo de ello es el ataque por hidrógeno a elevadas temperaturas (HTHA) en los aceros de baja aleación, donde a determinadas temperaturas y presiones parciales del hidrógeno, este elemento se combina con el carbono de los límites de grano, formando metano cuya presión se incrementa con el tiempo haciendo frágil la estructura del material.
El agrietamiento por corrosión bajo tensión resulta de la acción combinada de una tensión de tracción aplicada y un entorno corrosivo., ambas influencias son necesarias. El SCC es un tipo de corrosión por ataque intergranular que se produce en los límites del grano bajo tensión de tracción. Un ejemplo de ello es la fragilización por hidrógeno, el cual es una de las muchas formas de agrietamiento por corrosión bajo tensión, de allí la importancia de realizar continuamente los mantenimientos industriales.
Además, los procesos de fabricación también pueden afectar la fragilidad de los materiales. Si un material se somete a un proceso de fabricación inadecuado, como una temperatura o una velocidad de enfriamiento incorrecta, esto puede afectar su microestructura y aumentar su fragilidad.
Los ensayos no destructivos en la industria: Determinación de la fragilidad de los materiales
Existen varios métodos de Ensayos no Destructivos en la industria que se utilizan para detectar la fragilidad de los materiales. Algunos de los más comunes son:
Ensayo de ultrasonido: La pruebas ultrasónicas es uno de los métodos dentro de los END más usados para la caracterización de materiales. Los parámetros de este método de ensayo se ven afectados significativamente por los cambios en las propiedades microestructurales o mecánicas de los materiales.
Algunas de las propiedades metalúrgicas importantes que se han correlacionado con los parámetros de prueba ultrasónica son el tamaño de grano, el contenido de inclusiones, el módulo elástico, la dureza, la tenacidad a la fractura, el límite elástico, la resistencia a la tracción, entre otros, y de los resultados de estos parámetros se puede determinar la condición del material evaluado como frágil o dúctil.
Ensayo de Corrientes Inducidas: La prueba no destructiva por Corrientes Eddy (ET) se basan básicamente en la interacción de campos magnéticos alternos con materiales conductores de electricidad. La conductividad eléctrica de los materiales se puede deducir del ensayo ET, lo que la convierte en un método práctico para la caracterización de materiales.
Esfuerzos residuales en un material, así como su dureza, pueden ser evaluados mediante la aplicación del ensayo de Corrientes Eddy y de allí estimar la condición frágil del componente inspeccionado.
Ensayo de Radiografía: Técnicas avanzadas como la difracción de los rayos X pueden ser aplicados para la determinación de la estructura cristalina de una muestra y de allí su condición como dúctil o frágil, esto por la determinación de parámetros de red y el tamaño de grano.
Conclusión
Los materiales con una condición frágil pueden estar presentes en la industria, y esta fragilidad puede tener graves consecuencias. En general, los END se utilizan para identificar posibles defectos o debilidades en los materiales que podrían afectar su capacidad para cumplir con sus requisitos de funcionamiento y seguridad. Al detectar y medir la fragilidad de un material, los END pueden ayudar a prevenir posibles fallas y accidentes.
Rererencias Bibliográficas.
Ultrasonic materials characterization. L. Smith. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0308912687903713
Material Characterization by Electrical Conductivity Assessment Using Impedance Analysis. Guillermo Cosarinsky, Javier Favab, Marta Ruch, Adrián Bonomi. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211812815000218
Application of X-ray Diffraction. https://qsstudy.com/application-x-ray-diffraction/
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