Samarbejde for bedre at forstå metalnedbrydning

Southwest Research Institute og University of Texas i San Antonio arbejder sammen for at forstå følsomheden af ​​additivt fremstillede materialer over for brintskørhed, et almindeligt problem, der kan føre til, at mekanisk hardware forringes og mister funktionalitet. Projektet, ledet af W. Fassett Hickey fra SwRI's Mechanical Engineering Division og Brendy Rincon Troconis fra UTSA's College of Engineering, understøttes af en $125, 000 tilskud fra Connecting through Research Partnerships (Connect)-programmet.

Additive Manufacturing (AM) er en stadig mere populær metode til at skabe omhyggeligt designede metaldele gennem 3-D-print. Metodens anvendelsesmuligheder er praktisk talt uendelige, men Hickey og Troconis er især interesserede i additivt fremstillet materialeydelse til rumfarts- og olie- og gasindustrien.

Svovlbrinte (H ₂ S) er en gas, der almindeligvis støder på under boring af olie og naturgas. Det atomare hydrogen i svovlbrinte frigives og absorberes i rørledningsmaterialet og borehulsværktøjer, hvilket fører til forringelse af materialets ydeevne. Dette er også kendt som brintskørhed.

I 2014 Kasakhstans største oliefelt blev lukket ned i to år til reparation på grund af brintskørhed, hvilket forårsagede store revner i rørledningerne.

"Atomisk brint er et utilsigtet legeringselement, der kan skabe kaos på selv de mest avancerede og moderne legeringssystemer, " sagde Hickey.

Det centrale fokus i projektet vil være et forsøg på at forstå mekanismerne bag brintskørhed i additivt fremstillet nikkel-baseret legering 718, så det i fremtiden vil være muligt at designe AM-dele, der er mindre modtagelige eller endda immune over for disse farer.

At gøre dette, Hickey og Troconis vil studere brintskørhed på molekylært niveau for at se, hvordan placeringen af ​​brintatomerne påvirker integriteten af ​​metalmaterialet under de høje tryk og forhøjede temperaturer, der er typiske for boremiljøer. Dette vil blive opnået i SwRIs unikke testfaciliteter, som giver mulighed for mekanisk test i gasformig brint op til 3, 000 PSI og 500 grader Fahrenheit. UTSA's termiske desorptionsspektrometer og scanning kelvin probe kraftmikroskop vil blive brugt til yderligere at forstå brint-legeringsinteraktionen og rumligt opløse, hvor brintet befinder sig i legeringsmikrostrukturen.

"Additiv fremstilling bringer en masse spændende nye muligheder, " Hickey sagde. "Vi arbejder med nye designs, der ikke var mulige med traditionelle bearbejdning og fremstillingsmetoder. Hvis vi bedre kan forstå de underliggende mekanismer for brintskørhed i AM-materialer, AM-fabrikationsparametrene og efterbehandlingsparametrene for AM-delene kan designes til at forhindre brintskørhed, så er mulighederne og anvendelsesmulighederne for disse AM-materialer i sidste ende endnu større."