Southwest Research Institute en de Universiteit van Texas in San Antonio werken samen om de gevoeligheid van additief vervaardigde materialen voor waterstofbrosheid te begrijpen, een veelvoorkomend probleem dat kan leiden tot verslechtering van mechanische hardware en verlies van functionaliteit. Het project, onder leiding van W. Fassett Hickey van SwRI's Mechanical Engineering Division en Brendy Rincon Troconis van UTSA's College of Engineering, wordt ondersteund door een $125, 000 subsidie ​​van het Connecting through Research Partnerships (Connect)-programma.

Additive Manufacturing (AM) is een steeds populairdere methode om zorgvuldig ontworpen metalen onderdelen te maken door middel van 3D-printen. De toepassingen van de methode zijn praktisch eindeloos, maar Hickey en Troconis zijn vooral geïnteresseerd in de prestaties van additief vervaardigde materialen voor de lucht- en ruimtevaart en de olie- en gasindustrie.

Waterstofsulfide (H ₂ S) is een gas dat veel voorkomt bij het boren naar olie en aardgas. De atomaire waterstof in waterstofsulfide wordt vrijgemaakt en wordt geabsorbeerd in het pijpleidingmateriaal en in het boorgatgereedschap, wat leidt tot verslechtering van de materiaalprestaties. Dit wordt ook wel waterstofbrosheid genoemd.

In 2014, Het grootste olieveld van Kazachstan werd twee jaar lang stilgelegd voor reparaties vanwege waterstofbrosheid, die grote scheuren in de pijpleidingen veroorzaakte.

"Atoomwaterstof is een onbedoeld legeringselement dat grote schade kan aanrichten aan zelfs de meest geavanceerde en moderne legeringssystemen, ' zei Hickey.

De centrale focus van het project zal een poging zijn om de mechanismen van waterstofbrosheid in additief vervaardigde op nikkel gebaseerde legering 718 te begrijpen, zodat het in de toekomst mogelijk wordt om AM-onderdelen te ontwerpen die minder vatbaar of zelfs immuun zijn voor deze gevaren.

Om dit te doen, Hickey en Troconis zullen waterstofbrosheid op moleculair niveau bestuderen om te zien hoe de locatie van de waterstofatomen de integriteit van het metaalmateriaal beïnvloedt onder de hoge drukken en hoge temperaturen die typisch zijn voor booromgevingen. Dit zal worden bereikt in de unieke testfaciliteiten van SwRI, die mechanische testen mogelijk maken in gasvormige waterstof tot 3, 000 PSI en 500 graden Fahrenheit. UTSA's thermische desorptiespectrometer en scanning kelvin probe force-microscoop zullen worden gebruikt om de interactie tussen waterstof en legering verder te begrijpen en ruimtelijk op te lossen waar de waterstof zich in de microstructuur van de legering bevindt.

"Additive manufacturing brengt veel spannende nieuwe mogelijkheden, Hickey zei. "We werken met nieuwe ontwerpen die niet mogelijk waren met traditionele bewerkings- en fabricagemethoden. Als we de onderliggende mechanismen van waterstofbrosheid in AM-materialen beter kunnen begrijpen, de AM-fabricageparameters en nabewerkingsparameters van de AM-onderdelen kunnen worden ontworpen om waterstofbrosheid te voorkomen, dan zijn uiteindelijk de mogelijkheden en toepassingen voor deze AM-materialen nog groter."