Il Southwest Research Institute e l'Università del Texas a San Antonio stanno lavorando insieme per comprendere la suscettibilità dei materiali prodotti in modo additivo all'infragilimento da idrogeno, un problema comune che può portare al degrado dell'hardware meccanico e alla perdita di funzionalità. Il progetto, guidato da W. Fassett Hickey della divisione di ingegneria meccanica di SwRI e Brendy Rincon Troconis del College of Engineering dell'UTSA, è supportato da $ 125, 000 sovvenzioni dal programma Connecting through Research Partnerships (Connect).

La produzione additiva (AM) è un metodo sempre più diffuso per creare parti metalliche progettate meticolosamente attraverso la stampa 3D. Le applicazioni del metodo sono praticamente infinite, ma Hickey e Troconis sono particolarmente interessati alle prestazioni dei materiali prodotti in modo additivo per l'industria aerospaziale e petrolifera e del gas.

Acido solfidrico (H ₂ S) è un gas che si incontra comunemente durante la perforazione di petrolio e gas naturale. L'idrogeno atomico nell'idrogeno solforato viene liberato e assorbe nel materiale della conduttura e negli strumenti del foro inferiore, che porta al degrado delle prestazioni del materiale. Questo è anche noto come infragilimento da idrogeno.

Nel 2014, Il più grande giacimento petrolifero del Kazakistan è stato chiuso per due anni per riparazioni a causa dell'infragilimento da idrogeno, che ha causato grandi crepe nelle sue condutture.

"L'idrogeno atomico è un elemento di lega non intenzionale che può devastare anche i sistemi di leghe più avanzati e moderni, "Ha detto Hickey.

L'obiettivo centrale del progetto sarà uno sforzo per comprendere i meccanismi di infragilimento da idrogeno nella lega 718 a base di nichel prodotta in modo additivo, in modo che in futuro sarà possibile progettare parti AM meno suscettibili o addirittura immuni a questi pericoli.

Per fare questo, Hickey e Troconis studieranno l'infragilimento da idrogeno a livello molecolare per vedere come la posizione degli atomi di idrogeno influisca sull'integrità del materiale metallico sotto le alte pressioni e le temperature elevate tipiche degli ambienti di perforazione. Ciò sarà realizzato nelle strutture di test uniche di SwRI, che consentono prove meccaniche in idrogeno gassoso fino a 3, 000 PSI e 500 gradi Fahrenheit. Lo spettrometro di desorbimento termico di UTSA e il microscopio a scansione di forza con sonda kelvin saranno utilizzati per comprendere ulteriormente l'interazione idrogeno-lega e risolvere spazialmente dove risiede l'idrogeno all'interno della microstruttura della lega.

"La produzione additiva offre molte nuove entusiasmanti possibilità, " Ha detto Hickey. "Stiamo lavorando con nuovi design che non erano possibili con i metodi di lavorazione e fabbricazione tradizionali. Se possiamo comprendere meglio i meccanismi alla base dell'infragilimento da idrogeno nei materiali AM, i parametri di fabbricazione AM e i parametri di post-elaborazione delle parti AM possono essere progettati per prevenire l'infragilimento da idrogeno, quindi in definitiva le possibilità e le applicazioni per questi materiali AM sono ancora maggiori."