El chip sensor de los transductores de presión piezorresistivos suele estar rodeado por una membrana de acero. Para las carcasas de estos instrumentos de medición, también se utiliza acero inoxidable en la mayoría de las aplicaciones. Pero si se produce el contacto con el hidrógeno, este material puede volverse quebradizo y luego agrietarse.
La fragilización por hidrógeno afecta no solo al acero, sino también a otros metales. Es por eso que el uso de titanio no ofrece ninguna alternativa con respecto a las aplicaciones de hidrógeno.
¿Qué se entiende por fragilidad?
La fragilización por hidrógeno se refiere a una pérdida de ductilidad en el material. La ductilidad describe la propiedad de los materiales de deformarse plásticamente bajo tensión antes de que finalmente fallen. Dependiendo de su tipo, el acero puede deformarse en más del 25 por ciento. Los materiales que no tienen esta capacidad se denominan frágiles.
Pero los materiales dúctiles también pueden volverse quebradizos o frágiles. Cuando esta fragilización del material es el resultado de la absorción de hidrógeno, esto se denomina fragilidad por hidrógeno.
La fragilización por hidrógeno se produce cuando el hidrógeno atómico se difunde en el material. El requisito previo para la fragilización por hidrógeno en sí es generalmente la corrosión por hidrógeno.
La corrosión por hidrógeno , también conocida como corrosión ácida, siempre tiene lugar cuando existe una deficiencia de oxígeno y el metal entra en contacto con el agua. El producto final que queda de esta reacción redox es hidrógeno puro, que luego oxida el metal. El metal se disuelve en forma de iones y hace que el material se degrade uniformemente.
El hidrógeno liberado por esta reacción redox se difunde en el acero debido a su pequeño tamaño atómico de solo 0,1 nanómetros. El hidrógeno ocupa directamente la red metálica del material como intersticiales atómicos. Las imperfecciones de celosía que surgen aquí aumentan la capacidad de absorción. Esto conduce a una fatiga química en el material, que en última instancia puede provocar grietas desde el interior hacia el exterior, incluso con cargas bajas.
Transmisores de hidrógeno y presión
Debido a su dimensión muy pequeña, el hidrógeno no solo puede penetrar el material, sino que puede penetrarlo por completo. Por esta razón, no solo puede producirse una fragilización del material. Las membranas metálicas de los sensores de presión piezorresistivos son muy delgadas: cuanto más delgadas son, más sensible y preciso se vuelve el sensor. Si el hidrógeno se difunde en y a través de la membrana ( permeación ), puede reaccionar con el fluido de transferencia que rodea el chip sensor. Como resultado, se producen cambios en las propiedades metrológicas del puente de medición debido a la adsorción de hidrógeno. Al mismo tiempo, también puede producirse un aumento de la presión como resultado de estos depósitos, con resultados que van desde el pandeo de la membrana del sensor hasta su completa destrucción.
Además de utilizar una membrana más gruesa pero algo más imprecisa, este proceso se puede retrasar en gran medida utilizando una aleación de oro y la vida útil de la unidad optimizada. Puedes leer más sobre esto aquí .
