Características de tensión y fractura del acero inoxidable 304L a temperaturas criogénicas para servicio de hidrógeno líquido
Autores: Kim, Myung-Sung; Lee, Taehyun; Park, Jong-Won; Kim, Yongjin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Combustibles neutros en carbono
Hidrógeno líquido
Temperaturas criogénicas
Mecánica de fracturas
Tenacidad a la fractura
Acero inoxidable
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
A medida que la urgencia por combustibles neutros en carbono crece en respuesta al calentamiento global y la contaminación ambiental, el hidrógeno líquido, con su alta densidad de energía, emerge como un candidato prometedor. Almacenado a temperaturas por debajo de 20 K, el sistema de contención del hidrógeno líquido requiere materiales resistentes a tales temperaturas criogénicas. El acero inoxidable austenítico, incluyendo el grado 304L, se ha utilizado ampliamente debido a sus propiedades favorables. Sin embargo, el diseño de recipientes a presión para estos sistemas requiere un profundo entendimiento de la mecánica de fractura y evaluaciones precisas de la tenacidad a la fractura del material a temperaturas criogénicas. El comportamiento mecánico a estas temperaturas difiere significativamente del que se presenta a temperatura ambiente, lo que hace que las pruebas a 20 K sean un procedimiento complejo que requiere instalaciones rigurosas. Este estudio examina el comportamiento a tracción y la tenacidad a la fractura del acero inoxidable 304L a temperaturas criogénicas, comparando y analizando las características observadas a 20 K con las de temperatura ambiente. Se ha identificado el fenómeno de fluencia discontinua, con caídas abruptas de tensión y deformación escalonada a bajas temperaturas, lo que resulta en curvas de tensión-deformación más complejas. Se encontraron limitaciones en el cálculo de la longitud de la grieta durante la evaluación de la tenacidad a la fractura en acero inoxidable en entornos de temperaturas extremadamente bajas a través del método de cumplimiento del integral J. Para abordar estas limitaciones, se llevó a cabo un análisis comparativo para determinar posibles medidas correctivas.
Descripción
A medida que la urgencia por combustibles neutros en carbono crece en respuesta al calentamiento global y la contaminación ambiental, el hidrógeno líquido, con su alta densidad de energía, emerge como un candidato prometedor. Almacenado a temperaturas por debajo de 20 K, el sistema de contención del hidrógeno líquido requiere materiales resistentes a tales temperaturas criogénicas. El acero inoxidable austenítico, incluyendo el grado 304L, se ha utilizado ampliamente debido a sus propiedades favorables. Sin embargo, el diseño de recipientes a presión para estos sistemas requiere un profundo entendimiento de la mecánica de fractura y evaluaciones precisas de la tenacidad a la fractura del material a temperaturas criogénicas. El comportamiento mecánico a estas temperaturas difiere significativamente del que se presenta a temperatura ambiente, lo que hace que las pruebas a 20 K sean un procedimiento complejo que requiere instalaciones rigurosas. Este estudio examina el comportamiento a tracción y la tenacidad a la fractura del acero inoxidable 304L a temperaturas criogénicas, comparando y analizando las características observadas a 20 K con las de temperatura ambiente. Se ha identificado el fenómeno de fluencia discontinua, con caídas abruptas de tensión y deformación escalonada a bajas temperaturas, lo que resulta en curvas de tensión-deformación más complejas. Se encontraron limitaciones en el cálculo de la longitud de la grieta durante la evaluación de la tenacidad a la fractura en acero inoxidable en entornos de temperaturas extremadamente bajas a través del método de cumplimiento del integral J. Para abordar estas limitaciones, se llevó a cabo un análisis comparativo para determinar posibles medidas correctivas.