Evaluation of creep properties of steel P92 and its welded joint

Evaluación de las propiedades de fluencia del acero P92 y su unión soldada

Este trabajo se centra en el ensayo y evaluación de las propiedades de fluencia del material base P92 (BM) y también de las uniones soldadas (WJ). En este artículo se presentan los resultados actualizados de los ensayos de rotura por fluencia del metal base P92 y de las soldaduras. La resistencia a la rotura por fluencia (CRS) de la WJ alcanza inicialmente valores próximos a los del BM, con tiempos más largos hasta la fractura y especialmente a temperaturas más elevadas, la resistencia a la rotura por fluencia de la WJ disminuye y los datos se aproximan a la banda de tolerancia inferior del 40 %.

INTRODUCCIÓN

La necesidad de aumentar la eficacia térmica de las centrales eléctricas avanzadas y la protección del medio ambiente han llevado al desarrollo en todo el mundo de aceros modificados con un contenido de Cr del 9-12% y una resistencia a la fluencia (CRS) muy elevada. En Europa, el acero X20CrMoV12-1 se ha utilizado en el pasado para componentes de acero de paredes gruesas de hasta 560 °C. [1]. [La demanda de parámetros de vapor cada vez más elevados (temperatura y presión) y la eficiencia de las centrales eléctricas exigieron el desarrollo de aceros modernos con mayor CRS y temperatura de servicio. En primer lugar, se desarrolló un acero modificado con un 9% de Cr, denominado P91. El desarrollo posterior trajo consigo la aleación de aceros con tungsteno. Los representantes típicos del acero al cromo modificado con wolframio son los aceros E91 1, P122 y P92 en particular. Actualmente se considera que uno de los mejores aceros al cromo modificados en términos de valores alcanzados de resistencia a la rotura por fluencia es el acero P92. Las estimaciones iniciales de la CRS de este acero, basadas en ensayos de fluencia a corto plazo, eran de unos 190 MPa a 600 °C durante 100 000 horas. El análisis detallado de los extensos datos de fluencia dio como resultado una disminución gradual de la resistencia a la rotura por fluencia [1] y los recientes cálculos basados en ensayos de fluencia a largo plazo muestran que la CRS de este acero se sitúa entre 10 y 120 MPa [2], un valor bastante alto en comparación con otros aceros al cromo.

La alta resistencia a la fluencia de los aceros al cromo modificados (incluido el acero P92) tiene su origen en las contribuciones equilibradas del refuerzo por precipitación, el refuerzo por solución sólida y también de la microestructura martensítica con alta densidad de dislocaciones. Hace muchos años se descubrió que la máxima resistencia a la rotura por fluencia se alcanza con un contenido combinado de 1,8 % en peso de W y 0,5 % en peso de Mo [3]. Las últimas investigaciones muestran que para alcanzar valores elevados de resistencia a la rotura por fluencia del acero P92 es esencial el nitrógeno y, especialmente, el boro. Se ha demostrado que el acero P92 sin boro tiene valores bajos de resistencia a la rotura por fluencia, incluso inferiores a los del acero P91 [1].