Proyecto I+D+i
Integridad estructural en ambiente corrosivo: desde atomístico a macroscópico
Responsable: María del Pilar Ariza Moreno
Tipo de Proyecto/Ayuda: Plan Estatal 2024-2027 - Proyectos Investigación No Orientada
Referencia: PID2024-157226NB-I00
Fecha de Inicio: 01-09-2025
Fecha de Finalización: 31-08-2028
Empresa/Organismo financiador/es:
- Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades
Equipo:
- Equipo de Trabajo:
Resumen del proyecto:
La Comisión Europea ha elaborado una hoja de ruta para hacer sostenible la economía de la UE dentro del "Pacto Verde Europeo". La producción devenergía offshore mediante aerogeneradores y centrales mareomotrices, así como su distribución a través de tuberías, es un pilar fundamental del presupuesto asignado a la energía verde, que requiere infraestructuras submarinas fiables y avanzadas. Conocer la integridad de los componentes, equipos y tuberías bajo condiciones reales de exposición es crucial para garantizar el uso seguro de estas instalaciones.
La fragilización por hidrógeno es un desafío histórico en la industria de la energía offshore y, por extensión, para el desarrollo de la economía del hidrógeno. Este problema se acentúa debido al envejecimiento de las infraestructuras y a la necesidad de extender su vida útil. Cuando las estructuras submarinas están expuestas al agua de mar, el hidrógeno atómico es absorbido por los componentes metálicos, provocando su degradación (fragilización por hidrógeno). Este fenómeno puede conducir a fallos prematuros con consecuencias potencialmente catastróficas, lo que subraya la necesidad de avanzar en el desarrollo de soluciones que mitiguen riesgos y garanticen la seguridad de las inversiones en entornos marinos.
Hasta la fecha, no existe un protocolo que establezca cómo deben llevarse a cabo los ensayos de fragilización por hidrógeno, siendo los procedimientos experimentales actuales costosos y lentos. Además, la comprensión de los mecanismos micromecánicos que determinan cómo las cargas y el entorno ambiental condicionan la absorción de hidrógeno y la fragilización en metales estructurales continúa siendo insuficiente, lo que dificulta una selección y utilización racional de materiales en el diseño estructural.
Nuestro objetivo es abordar esta brecha de conocimiento con las siguientes líneas de actuación: i) Caracterización de la absorción y difusión de hidrógeno en aceros de alta resistencia bajo condiciones ambientales realistas de temperatura, presión hidrostática y potencial electroquímico, utilizando modelos atomísticos avanzados y simulaciones de largo plazo; ii) Evaluación del grado de decohesión inducido por la segregación de hidrógeno en los límites de grano, empleando modelos atomísticos avanzados y geometrías realistas de las estructuras de los granos; iii) Desarrollo de un esquema multiescala acoplado para componentes estructurales, incluyendo plasticidad, basado en las características de los materiales obtenidas en (i-ii); iv) Verificación y validación del modelo multiescala mediante datos experimentales, con el propósito de evaluar las ventajas y limitaciones de los enfoques.
Un resultado tangible de esta investigación será un entorno de simulación de código abierto que permita a investigadores e ingenieros salvar la brecha predictiva entre los procesos y propiedades fundamentales a escala atómica y la respuesta estructural durante todo el ciclo de vida. Esperamos que la metodología desarrollada y los conocimientos alcanzados durante el proyecto contribuyan significativamente a la comprensión fundamental y aplicada de la fragilización por hidrógeno en estructuras marinas, contribuyendo así a salvaguardar las infraestructuras marinas actuales y futuras. Los resultados del proyecto también sean relevantes y beneficiosos en general para aquellas industrias en las que la absorción de hidrógeno puede ser crucial para determinar su integridad estructural, seguridad y operatividad.