Degradation of mechanical properties of CrMo creep resistant steel operating under conditions of creep

Degradación de las propiedades mecánicas del acero CrMo resistente a la fluencia en condiciones de fluencia

En esta contribución se analizan las propiedades mecánicas de un tubo de vapor fabricado con acero CrMo resistente a la fluencia tras 2,6-10⁵ horas de vida útil en condiciones de fluencia a una temperatura de 530 °C y un nivel de tensión calculado en la pared del tubo de 46,5 MPa. Durante la vida útil se produjeron en el acero cambios graduales de microestructura, primero esferoidización de la perlita, precipitación, coaugulación y engrosamiento del precipitado. No obstante, las propiedades de resistencia y deformación del acero (R_e, R_m, A₅, Z), así como la resistencia a la fractura frágil y el límite de resistencia a la fluencia, se mantuvieron prácticamente invariables tras 2,1-10⁵ horas de servicio. El tubo de vapor está ahora en servicio más de 2,6-10⁵ h.

INTRODUCCIÓN

Durante la vida útil en condiciones de fluencia se produce una degradación gradual de la microestructura del acero y con ello una cierta disminución de sus propiedades. Se supone que los procesos más perjudiciales son la coagulación y el engrosamiento de los precipitados, la transformación de los carburos, la precipitación adicional y la evacuación de los elementos de aleación de la matriz [1-5]. El resultado puede ser la fragilización, el debilitamiento de la microestructura y el fallo final por fluencia. El grado y la intensidad de la degradación por fluencia dependen tanto de las condiciones de servicio (temperatura, tensión, entorno) como del tiempo de exposición [2, 3, 6-8].

Es muy importante estudiar y conocer la dependencia temporal del comportamiento del acero en condiciones de servicio y de esta forma estudiar las posibilidades de aumento de la vida útil.

El objetivo de esta contribución es considerar el grado de degradación de la microestructura, la influencia en las propiedades mecánicas y de fractura frágil y, en primer lugar, en el límite de resistencia a la fluencia para el acero CrMo resistente a la fluencia ensayado para una vida útil de hasta 2,6-10⁵h en condiciones dadas.

MATERIAL Y MÉTODOS

El material experimental se cortó a partir de piezas del tubo de vapor de Ø 335,6 × 41 mm. El tubo estuvo en servicio a una temperatura de 530 °C y el nivel de tensión calculado en la pared del tubo fue de 46,5 MPa para los tiempos de exposición 1,02-10⁵h, 1,57-10⁵h y 2,21-10⁵h. El tubo de vapor se fabricó con acero CrMo resistente a la fluencia (10CrMo9.10). La composición química del acero ensayado figura en la Tabla 1.