Impact energy analysis of HSLA specimens after simulated welding thermal cycle

Análisis de la energía de impacto de probetas HSLA tras un ciclo térmico de soldadura simulado

En este artículo se presentan los resultados de la energía de impacto de probetas fabricadas con acero de grano fino TStE 420 de alta resistencia tras la simulación de ciclos térmicos. Estos resultados se obtienen examinando probetas Charpy. Se realiza un análisis metalográfico, se mide la dureza y se divide la energía de impacto total en componentes dúctiles y frágiles.

INTRODUCCIÓN

En el mundo técnicamente avanzado siempre ha habido una tendencia a crear construcciones portantes más ligeras con el fin de lograr diferentes ventajas como menores costes de producción, eficiencia energética en la explotación de construcciones móviles ligeras (es decir, componentes de vehículos ferroviarios y de carretera, grúas, buques marinos, etc.), mejores propiedades anticorrosivas, reducción de la contaminación del medio ambiente, mejor calidad, seguridad y fiabilidad del producto, etc. El desarrollo y la producción de HSLA (aceros de alta resistencia y baja aleación), junto con los logros alcanzados en relación con sus propiedades, han abierto nuevas vías para su aplicación. En particular, las demandas de la industria petrolera y el aumento mundial del consumo de petróleo han influido en el desarrollo de recipientes a presión, vagones de ferrocarril y cisternas. Con la generalización del uso de HSLA, aparecieron los primeros problemas. Uno de los más graves fue el daño por corrosión bajo tensión [1]. El HSLA TStE 420 se seleccionó intencionadamente para este examen, ya que es el material elegido recientemente para la construcción de vagones cisterna que se utilizan para el transporte y almacenamiento de gas licuado de petróleo necesario para la industria croata de procesamiento de petróleo.

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

Los estudios relativos a la influencia de los campos térmicos en las propiedades mecánicas de las soldaduras HSLA, así como los ensayos preliminares realizados en el simulador de ciclo térmico en el Laboratorio de Soldadura de la Facultad de Ingeniería Mecánica de Maribor, han demostrado que no se conoce suficientemente el efecto de la velocidad de enfriamiento o del tiempo de enfriamiento de 800o a 500o C (△t_8/5) sobre la dureza y tenacidad del HSLA tipo TStE 420. Se hace especial hincapié en el efecto de la velocidad de enfriamiento sobre la dureza y la tenacidad de las soldaduras de una sola pasada realizadas en este material. El tiempo de enfriamiento △t_8/5 debe establecerse experimentalmente para la zona más débil de la unión soldada, la parte de la zona afectada por el calor (ZAC) más cercana al borde de fusión. Un valor óptimo de △t_8/5 es crucial, pero para el acero HSLA también es necesario conocer el valor límite mínimo y máximo. Cualquier valor por debajo del mínimo suele implicar un enfriamiento demasiado rápido y puede causar una estructura quebradiza [2,3]. Los valores superiores al máximo provocarán un tamaño de grano demasiado grande y una disminución de la resistencia. Dado que para TStE 420 se recomienda △t_8/5= 8 a 12 s [4], debe determinarse la inmisión de calor óptima para ∆t_8/5= 10s, mientras que 8s servirá como valor mínimo y 12s como máximo.