Desarrollo de un proceso y procedimiento de reparación por soldadura del acero HY-80

HY-80 steels; HY-130, such as HP9-4-20; 10Ni-Cr-Mo-Co are the strongest of the special tenacity and highest creep resistance properties, which have been developed for use in critical hydrospace and aerospace applications. In HY-80 type steel, the alloying elements that give high characteristics to the steels, in turn, increase the hardening power and therefore their tendency to crack. The relationship of the microstructure to the toughness property is evaluated for the welded metal and the region of the heat affected zone. SAW, SMAW or EBW welding processes are used in the manufacture of metal structures with these types of materials, however, in repairs or maintenance, the manual metal arc process with low hydrogen coated electrodes, with an adequate sequence and prior control to the qualification of the welder as well as the process in particular, allow presenting this work with satisfactory results.Los aceros HY-80; HY-130, como HP9-4-20; 10Ni-Cr-Mo-Co son los más resistentes entre los de tenacidad especial y de mayor resistencia a la fluencia, que se han desarrollado para usarse en aplicaciones críticas del hidroespacio y aeroespacial. En el acero tipo HY-80, los elementos aleantes que conceden características elevadas a los aceros aumentan a su vez el poder de temple y por consiguiente su tendencia al agrietamiento. La relación de la micro estructura con la propiedad de tenacidad se evalúan para el metal soldado y la región de la zona afectada por el calor. En la fabricación de estructuras metálicas con estos tipos de materiales se emplean procesos de soldadura SAW, SMAW o EBW, sin embargo en las reparaciones o mantenimiento, el proceso de arco metálico manual con electrodos revestidos de bajo hidrógeno, con una secuencia adecuada y control previa a la calificación del soldador así como del proceso en particular, permiten presentar este trabajo con resultados satisfactorio

Soldabilidad de un acero de blindaje con electrodos de acero inoxidable austenitico

Se evaluaron las propiedades mecánicas y la microestructura de las soldaduras obtenidas con diferentes electrodos para unir platinas de un acero, templado y revenido, de alta dureza y baja aleación producido bajo la especificación MIL A46100, el cual es usado en la fabricación de estructuras blindadas. Se determinó el efecto que tiene el material de aporte (aceros inoxidables austeníticos, E307 y E308Mo, y dúplex, E312 y Eutectic 680),aplicado con proceso de soldadura al arco con electrodo revestido (SMAW), en posiciones plana y vertical, en la microestructura de la zona afectada térmicamente del acero MIL A46100, en la susceptibilidad al agrietamiento y en las propiedades mecánicas de dureza y resistencias a la tracción y al impacto Charpy de las diferentes regiones microestructurales de la soldadura. Se emplearon juntas a tope y en filete de 4.3mm de espesor donde se identificaron cuatro regiones con microestructura y propiedades diferentes: el metal fundido con durezas entre 220 y 280HV según el material de aporte, una zona de martensita no revenida de tamaño de grano variable con durezas tan altas como 580HV, una zona de martensita sobre-revenida con durezas mínimas entre 250-300HV y el material base no afectado con una dureza mínima de 490-500HV. El metal de soldadura no presentó crecimiento epitaxial y generó límites de grano Tipo II paralelos a la línea de fusión. El cambio en la entrada de energía no afectó las características de la ZAT. No se presentaron grietas en las pruebas CTS, sin embargo en las pruebas H se agrietaron las soldaduras aplicadas con electrodos E307 y E308Mo. El comportamiento balístico de las uniones soldadas no alcanza el del metal base debido a la zona de reducción de dureza.Abstract: Mechanical properties and microestructure were evaluated on high hardness, quenched and tempered, armor plate steel weldments produced according MIL A46100 standard. Changes in microestructures and mechanical properties (tensile strength, Charpy and hardness) of weld metal and heat affected zones of MIL A46100 welds were determined using shielded metal arc welding process (SMAW), four different stainless steel filler metals (austenitic -E307 and E308Mo- and duplex Eutectic E680 and E312) and 1G and 3G welding positions. The hot and cold cracking susceptibility was also evaluated on complete joint penetration butt welds and fillet welds, 4.3mm thickness. The welded joints has four zones with different microestructures and properties: the weld metal with hardness among 220-280HV according to covered electrode, a coarse and fine grain fresh martensite zone as hard as 580HV, an overtempered martensite zone with minimum hardness between 250-300HV and the non affected base metal. The weld metal has no epitaxial growing and it has grain boundaries Type II running as the fusion line direction. Changes in heat input have no effect at HAZ characteristics. CTS test does not show cracks at any weld, however those welds made it with E307 and E308Mo did not pass the high restriction H test. Ballistic performance of welded joints is not as high as the base metal because the soft zone at the HAZ.Maestrí

Efecto de las variables del procedimiento de soldadura sobre las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión en depósitos de soldadura de aceros inoxidables supermartensíticos

La soldadura de los aceros inoxidables martensíticos ha presentado ciertas dificultades y el uso de tratamientos térmicos es normalmente obligatorio. Las razones son diferentes para cada grado de acero, pero en general, es común obtener alta dureza y baja tenacidad en la zona afectada por el calor. Este hecho está asociado con la estructura martensítica en sí misma y el contenido de carbono. Una posible solución a este problema y para alcanzar determinadas propiedades en condición como soldado o después de determinados tratamientos térmicos, el contenido de C se reduce a muy bajos niveles mejorando la soldabilidad y disminuyendo la dureza y se agregan elementos como Mo y Cu para mejorar la resistencia a la corrosión y Ni para encontrar el equilibrio químico entre elementos alfágenos y gammágenos, tratando de obtener una estructura completamente martensítica. Estas aleaciones solidifican como ferrita delta. La transformación de ferrita delta en austenita comienza alrededor de los 1300 ºC y termina, en el caso de condiciones de equilibrio, alrededor de los 1200 ºC. Con velocidades de enfriamiento reales, durante el proceso de soldadura, pequeñas cantidades de ferrita delta son retenidas en la microestructura, como así también cantidades variables de austenita. Estos aceros ofrecen buena resistencia a la corrosión en ambientes dulces o ligeramente ácidos y han sido desarrollados para aplicaciones OCTG (oil country tubular goods). Desde mediados de la década de los 90 es posible soldarlos y su utilización se ha incrementado casi exclusivamente en la industria del gas y del petróleo. El objetivo de este trabajo fue establecer las relaciones existentes entre las variables del proceso de soldadura, la microestructura resultante y las propiedades del metal de aporte puro a partir de un estudio sistemático y contribuir al entendimiento de los fenómenos microestructurales y mecánicos que controlan estas relaciones. A su vez, se buscó establecer los parámetros de soldadura óptimos para la obtención de microestructuras que maximicen dichas propiedades, aportando información adicional sobre las características metalúrgicas de estos depósitos.Se estudiaron las características microestructurales, las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión y al daño por hidrógeno del metal de aporte puro tipo acero inoxidable supermartensítico. Las variables estudiadas fueron el calor aportado, el gas de protección y el tratamiento térmico post soldadura. Este estudio se realizó sobre doce cupones o probetas de metal de aporte puro soldadas de acuerdo con la norma ANSI/AWS A5.22-95 con un alambre tubular del tipo metal cored de 1,2 mm de diámetro, bajo el proceso de soldadura semiautomática MCAW con protección gaseosa. Los diferentes gases protectores utilizados fueron: Ar+5%He, Ar+2%CO2 y Ar+18%CO2.Se realizó una caracterización química, metalúrgica y mecánica. La composición química se determinó por espectrometría de emisión óptica y los contenidos de C, O, N y S de midieron por Leco. La caracterización microestructural se llevó a cabo por medio de microscopías óptica y electrónica de barrido y difracción de rayos X determinándose, en forma aproximada, los contenidos de ferrita delta y austenita retenida por medio de metalografía cuantitativa y el método comparativo de picos, respectivamente. La caracterización mecánica se realizó a través de ensayos de dureza, tracción e impacto tipo Charpy-V, obteniéndose las curvas de transición dúctil-frágil para cada configuración de proceso.Por otro lado, sobre algunas muestras se desarrollaron líneas complementarias: tratamientos térmicos de corta duración, maximización de la tenacidad, estabilidad de la austenita, corrosión por picado, corrosión bajo tensiones y daño por hidrógeno. En forma general, los contenidos de Cr, Ni, Mo, Si, Cu y Mn disminuyeron levemente a medida que aumentó el contenido de CO2 en el gas de protección y los contenidos de C, O y N aumentaron a medida que se incrementó el potencial de oxidación en el gas de protección. Esto se observó en los cupones soldados con alto y bajo calor aportado. En todos los casos, la microestructura estuvo constituida por una matriz martensítica con pequeñas fracciones de ferrita delta, de austenita retenida y algunos precipitados para la condición como soldado.El cupón soldado con alto contenido de CO2 en la atmósfera gaseosa presentó, para una misma velocidad de calentamiento (1 °C/min), más altas temperaturas AC1 y AC3.Por otro lado, se obtuvo un leve incremento en la dureza y la resistencia a la tracción y disminución de la tenacidad a medida que se aumentaron los contenidos de CO2 en la atmósfera gaseosa. El tratamiento térmico de 650 °C – 15 minutos, disminuyó levemente los valores de dureza y resistencia a la tracción y mejoró la tenacidad de los cupones soldados, alcanzando los mejores valores, las probetas soldadas bajo Ar+He.Los tratamientos térmicos de solubilizado + doble revenido (1000 °C – 60 minutos + 650 °C – 15 minutos + 600 °C – 15 minutos), brindaron los más altos valores de austenita retenida a temperatura ambiente. Estas condiciones microestructurales generaron los más altos valores de la tenacidad al impacto, incrementando un 250 y 310 % de energía, comparándolas en condiciones como soldado para los cupones soldados con Ar+5% He y Ar+18% CO2, respectivamente.En cuanto a los ensayos de corrosión por picado, se observó que la probeta en condición como soldado proveyó una microestructura menos susceptible a este mecanismo de corrosión, que la probeta tratada térmicamente. A mayor concentración de iones agresivos, menor fue la resistencia a la corrosión por picado.Fenómenos de precipitación, asociados a los tratamientos térmicos, controlarían la resistencia a la corrosión, ya que, se obtuvo corrosión bajo tensiones intergranular en los ensayos realizados a 100 °C, 10 bares de CO2 en una solución con altos contenidos de Cl-.La resistencia a la tracción disminuyó bajo condiciones de carga de hidrógeno y las probetas con más altos valores de dureza fueron las más susceptibles a este tipo de daño.Welding of martensitic stainless steels has presented some difficulties and the use of post weld heat treatments is usually required. The reasons are different for each grade of steel, but in general it is common to obtain high hardness and low toughness in the heat affected zone. This fact is associated with both martensitic structure and the carbon content. One possible solution to this problem and to achieve certain properties in as welded condition or after certain heat treatments, is both to reduce C content to very low levels which improves the weldability and decreases the hardness, and to add elements such as Mo and Cu to improve corrosion resistance and Ni to find the chemical balance between gamma and alpha phase stabilizer elements, trying to achieve a fully martensitic structure. These alloys solidify as ferrite delta. The transformation of delta ferrite to austenite begins at about 1300 ºC and ends, in the case of equilibrium conditions, at around 1200 ºC. With actual cooling rates during the welding process, small amounts of delta ferrite are retained in the microstructure, as well as varying amounts of austenite. These steels offer good resistance to corrosion in sweet or slightly acidic environments and applications have been developed for OCTG (oil country tubular goods). Since the mid 90's it is possible to weld this steels and their use has been increased almost exclusively in the gas and oil industry. The aim of this thesis was to study and understand the relationships among the variables of the welding process, the microstructure and the properties of all weld metal. In turn, it was looked for the optimum welding parameters to obtain microstructures that maximize these properties, providing additional information on the metallurgical characteristics of these deposits. The microstructural characteristics, mechanical properties, resistance to corrosion and hydrogen damage of a supermartensitic stainless steel deposit, were studied. The variables analyzed were the heat input, shielding gas and post weld heat treatment. This study was conducted on twelve all weld metal coupons welded in accordance with ANSI/AWS A5.22-95 with a metal cored wire of 1.2 mm diameter, deposited under semiautomatic metal cored arc welding process (MCAW). The different shielding gases used were: Ar+5%He, Ar+2%CO2 and Ar+18%CO2. The chemical composition was determined by optical emission spectrometry and the contents of C, O, N and S measured by Leco. The microstructural characterization was carried out using optical microscopy, SEM and X-ray diffraction determining, approximately, the content of delta ferrite and retained austenite in the deposits. The mechanical characterization was performed by hardness measurements, tensile test and Charpy-V impact test. With some samples complementary lines were developed: short-time heat treatments, maximizing the toughness, stability of austenite, pitting corrosion, stress corrosion cracking and hydrogen damage. In general, the contents of Cr, Ni, Mo, Si, Cu and Mn decreased slightly with increasing CO2 content in the shielding gas and contents of C, O and N increased. This was observed on the coupons welded with both high and low heat input. In all cases, the microstructure consisted of a martensitic matrix with small amounts of delta ferrite, retained austenite and some precipitates in as welded condition. The specimens welded with high CO2 content in the atmosphere presented, for the same heating rate (1 °C/min), higher temperatures AC1 and AC3. It was found a slight increase in hardness and tensile strength and decrease in toughness when increasing the content of CO2 in the shielding gas. The post weld heat treatment decreased slightly the hardness and tensile strength and improved toughness, reaching the best values, the specimens welded under Ar+He. The post weld heat treatment of solubilized + double tempering (1000 °C – 60 min + 650 °C – 15 minutes + 600 °C – 15 minutes) gave the highest values of retained austenite at room temperature. These microstructural conditions generated the highest values of impact toughness, increase 250 and 310 % toughness, compared with as weld conditions for samples welded with Ar+5%He and Ar+18%CO2, respectively. In the pitting corrosion tests, it was observed that the specimen in as welded condition provided a microstructure less susceptible to this corrosion mechanism regarding to heat treated specimen. A higher concentration of aggressive ions decreased the resistance to pitting corrosion. Precipitation phenomena associated with post weld heat treatments would control the corrosion resistance, as it was found intergranular stress corrosion cracking performed at 100 °C, 10 bars of CO2 in a solution with high Cl- content. The tensile strength decreased under hydrogen charging and the specimens with higher hardness values were the most susceptible to this type of damage.Doctor de la Universidad de Buenos Aires. Área Ingeniería

Estudio del desgaste por corrosión acelerada por flujo de uniones soldadas en aceros de baja aleación empleados en tuberías de conducción de vapor

Programa Oficial de Doutoramento en Enxeñaría Naval e Industrial . 5015V01[Resumo] Os aceiros de baixa aliaxe son utilizados en gran cantidade de procesos industriais, desde procesos químicos ata centrais de produción de enerxía, para o transporte de vapor de auga. Estes elementos están sometidos a un proceso de erosión-corrosión coñecido como Corrosión Acelerada por Fluxo (FAC, Flow Accelerated Corrosion). A consecuencia deste fenómeno é a xeración dun desgaste de gran importancia sobre determinadas zonas onde se produce un cambio na dirección do fluxo, ou zonas con variación no seu espesor como son as zonas de soldadura. Estas zonas onde se sufriu adelgazamento de parede son puntos onde se adoitan producir fallos, ás veces catastróficos, que supoñen en calquera caso un custo económico a ter en conta. O obxectivo desta tese é o de realizar unha profunda análise dos problemas tribolóxicos e corrosivos xerados neste tipo de instalacións coa intención de conseguir actuar sobre algún dos parámetros que inflúen neste proceso, no sentido de reducir a deterioración dos materiais empregados.[Resumen] Los aceros de baja aleación son utilizados en gran cantidad de procesos industriales, desde procesos químicos hasta centrales de producción de energía, para el transporte de vapor de agua. Estos elementos están sometidos a un proceso de erosión-corrosión conocido como Corrosión Acelerada por Flujo (FAC, Flow Accelerated Corrosion). La consecuencia de este fenómeno es la generación de un desgaste de gran importancia sobre determinadas zonas donde se produce un cambio en la dirección del flujo, o zonas con variación en su espesor como son las zonas de soldadura. Estas zonas donde se ha sufrido adelgazamiento de pared son puntos donde se suelen producir fallos, a veces catastróficos, que suponen en cualquier caso un coste económico a tener en cuenta. El objetivo de esta tesis es el de realizar un profundo análisis de los problemas tribológicos y corrosivos generados en este tipo de instalaciones con la intención de conseguir actuar sobre alguno de los parámetros que influyen en este proceso, en el sentido de reducir el deterioro de los materiales empleados.[Abstract] Low alloy steels are used in a large number of industrial processes, from chemical processes to power generation plants, for the transport of steam. These elements are subjected to an erosion-corrosion process known as Flow Accelerated Corrosion (FAC). The consequence of this phenomenon is the generation of a major wear on certain areas where there is a change in the direction of flow, or areas with variation in thickness such as welding areas. These areas where there has been thinning of the wall are points where failures often occur, sometimes catastrophic, which in any case suppose an economic cost to take into account. The objective of this thesis is to carry out an in-depth analysis of the tribological and corrosive problems generated in this type of facilities with the intention of getting to act on some of the parameters that influence this process, in the sense of reducing the deterioration of the materials employed

Influencia de la Utilización de Insertos de Varilla Corrugada Sobre las Soldaduras de Perfil Estructural.

Durante la inspección de soldaduras realizadas en estructuras metálicas se ha verificado que se utiliza varilla de refuerzo para hormigón armado como elemento de relleno para lograr la unión de los perfiles estructurales. Sin embargo, no existe información disponible relacionada con las características y el comportamiento de este tipo de junta. Por tal motivo se ha estudiado la Influencia de la Utilización de Insertos de Varilla Corrugada Sobre las Soldaduras de Perfil Estructural. Para el estudio, se desarrollaron procedimientos de soldadura, se realizaron ensayos visuales, no destructivos y mecánicos para la calificación de los procedimientos de soldadura. Adicionalmente, se realizó la caracterización microestructural de las zonas de interés usando técnicas de microscopía óptica. Se verificó que el uso varilla como elemento de relleno en la soldadura de perfiles estructurales es causa de la formación de fisuras. Además, en esta soldadura de aceros disímiles se producen ciclos térmicos que generaron en la zona térmicamente afectada por el calor de la varilla un importante crecimiento de los granos austeníticos y la formación de fases de baja ductilidad tales como bainita, ferrita de Widmanstaetten, ferrita alotriomórfica, entre otras. Estas transformaciones se verificaron usando un diagrama modificado de transformación continua de un acero AISI 1030. Los resultados de los ensayos indicaron que la junta formada por la soldadura de varilla corrugada y perfil estructural mediante proceso SMAW (Soldadura Manual de Arco Revestido) no cumple con los criterios de calificación del Código de la Soldadura Estructural del Acero AWS D1.1. En consecuencia, se concluye que la utilización de insertos de varilla con resaltes como material de relleno en soldaduras de perfil estructural no debería utilizarse bajo los parámetros de soldadura usados en este estudio

Armaduras de Acero Inoxidable

En este libro se presentan trabajos de investigación científico-técnica, así como casos prácticos de aplicación de armaduras de acero inoxidable, realizados por grupos de investigación de reconocido prestigio. Los capítulos incluidos en esta obra, son el fruto de los resultados de investigación obtenidos en proyectos competitivos de investigación, tanto fundamental como aplicada. La utilización del acero inoxidable, de los tipos dúplex y austenítico, como refuerzos corrugados en estructuras de hormigón armado, está adquiriendo una gran atención en la actualidad. Esto se justifica debido a la mayor durabilidad de la estructura en servicio, en gran medida debido al mejor comportamiento frente a la corrosión de las armaduras de acero inoxidable. La aplicación del acero inoxidable en estructuras de hormigón armado, presagia un mayor tiempo de vida útil en servicio y por tanto un incremento de las garantías que desde la dirección de construcción de la estructura se pueden ofrecer. Los diferentes estudios realizados de las armaduras de acero inoxidable demuestran un mejor comportamiento frente a la corrosión que las armaduras tradicionalmente utilizadas de acero al carbono (habitualmente B500SD). Además satisfacen los requisitos mecánicos y de resistencia al fuego de forma óptima.Autores: Acosta, P. Matres, V. Alonso, M.C. Medina, E Álvarez, S.M. Múñoz, S Bastidas, D.M. Nóvoa, X. R. Bautista, A. Pachón, A. Belzunce, F. J. Paredes, E. C. Bonaste, V. Peiró, L. M. Fajardo, S. Picón, J. M. Fernández, J. J. Rodríguez, C. Franssen, J. M. Salmerón, A. Fuentes, J. R. Salvador, M. Fullea, J. Sánchez, J.Peer reviewe

Soldadura y su inspección

El avance tecnológico logrado en los procesos de soldadura durante los últimos años, le ha dado un lugar privilegiado a la soldadura en el sector de la construcción, como también en industrias como la petrolera, química, automotriz, metalmecánica entre otras. La soldadura es fundamental para el desarrollo de proyectos de gran envergadura que necesitan del proceso de unión de sus productos y que sería imposible de realizar por otros medios, lo cual constituye un motor de desarrollo industrial en todos los países. Por medio de este proceso se pueden fabricar y ensamblar estructuras como recipientes a presión, puentes, edificios y barcos entre otros; de modo que estas uniones queden en excelente estado, ya que la internacionalización de la economía hace necesario fabricar productos de alta calidad para que puedan competir y satisfacer las necesidades de nuevos mercados en Colombia y en otros países. Los códigos, normas, especificaciones y procedimientos de soldadura son herramientas muy necesarias que se deben seguir para una buena aplicación de soldadura, dado que aumenta la confiabilidad y se asegura calidad en el producto terminado. En los procesos de fabricación, es la soldadura uno de los más regulados, debido a las severas condiciones de servicio en las que se encuentran los elementos soldados

Estudio de la soldadura LBW, GTAW y GMAW en acero de transformación inducida por plasticidad (TRIP)

The present research focuses on the study about the effect of three different welding processes, being these, the laser beam welding process (LBW) and two arc welding processes such as gas tungsten arc welding (GTAW) and the gas metal arc welding (GMAW) over an advanced high strength steel (AHSS) transformation induced plasticity (TRIP) type, because these are the most commonly used welding processes for the joining of these materials in the manufacture of the automotive structure. However, these same processes present different thermal contributions and consequently different cooling rates, which generates a dimensional and microstructural variation in the weld, resulting in different mechanical and formability properties for each one of them. That’s why the present work hopes to provide information that allows automobile manufacturers the use of advanced steels defining the phenomenology present in the union of them.El presente trabajo se centra en el estudio del efecto de tres diferentes procesos de soldadura, siendo estos el proceso de soldadura de haz laser de fibra óptica (laser beam welding – LBW) y dos procesos de soldadura por arco eléctrico tales como el de arco de tungsteno y gas (gas tungsten arc welding - GTAW) y el de soldadura por arco de metal y gas (gas metal arc welding - GMAW) sobre un acero avanzado de alta resistencia (advanced high strength steel - AHSS) tipo transformación inducida por plasticidad (TRIP), ya que son estos los procesos de soldadura más comúnmente utilizados para la unión de estos materiales en la fabricación de la estructura automotriz. Sin embargo, estos mismos procesos presentan diferentes aportes térmicos y por consiguiente diferentes velocidades de enfriamiento, lo que genera una variación dimensional y microestructural en la franja de la soldadura, resultando así en diferentes propiedades mecánicas y de formabilidad para cada uno de estos. Motivo por el cual el presente trabajo espera proporcionar información que permita a los fabricantes de automóviles el uso de los aceros avanzados al definir la fenomenología presente en la unión de los mismos