Impact energy analysis of quenched and tempered fine grain structural steel specimens after weld thermal cycle simulation

Análisis de la energía de impacto de probetas de acero estructural de grano fino templado y revenido tras la simulación del ciclo térmico de soldadura

_​Se analiza numéricamente el estado de tensión-deformación elastoplástico tridimensional de la unión soldada agrietada entre el cabezal "caliente" y la carcasa del generador de vapor PGV-1000M. La grieta se localiza en la superficie interior del tubo conector, cerca del filete. Se evalúa el efecto del historial de carga sobre el factor de intensidad de tensiones en la punta de la grieta.

INTRODUCCIÓN

Para comprender los efectos de la velocidad de enfriamiento sobre las propiedades de las uniones soldadas, es importante estudiar los efectos que los campos de temperatura tienen sobre la transformación de la microestructura durante la soldadura. La velocidad de enfriamiento y el tiempo de enfriamiento de 800 a 500 °C (t_8/5) pueden utilizarse para expresar dichos efectos. La bibliografía disponible que describe la influencia de los campos de temperatura en las propiedades mecánicas de las uniones soldadas de acero microaleado mejorado S960QL no profundiza en los efectos que la velocidad y el tiempo de enfriamiento de 800 a 500 °C (t_8/5) pueden tener en la dureza y la tenacidad al impacto. El tiempo de enfriamiento afecta a la estructura de la zona afectada por el calor (ZAC) y del metal de soldadura (WM), así como a las propiedades mecánicas de las uniones soldadas. [1] La velocidad y el tiempo de enfriamiento óptimos de 800 a 500 °C (t_8/5) pueden conseguirse mediante relaciones bien equilibradas entre la dureza y la resistencia a la fisuración en frío en la producción.

Una velocidad y un tiempo de enfriamiento adecuados de 800 a 500 °C (t_8/5) pueden contribuir a la obtención de unas propiedades mecánicas óptimas en las uniones soldadas y a la resistencia a diferentes tipos de fisuración durante la producción y el servicio. Los parámetros de soldadura y el aporte de calor durante la soldadura deben mantenerse dentro de ciertos límites para obtener la microestructura y las propiedades mecánicas adecuadas de cualquier unión soldada. Por debajo de ciertos límites, los valores más bajos de aporte térmico suelen permitir un enfriamiento más rápido y pueden dar lugar a estructuras demasiado frágiles. Valores más altos de aporte térmico por encima de ciertos límites darán lugar a un tamaño de grano demasiado grueso y pueden reducir la resistencia. Deben evitarse los límites y determinarse un aporte térmico óptimo. [2]

PLAN DE INVESTIGACIÓN

El plan de investigación consistió en la simulación del ciclo térmico de soldadura con distintos tiempos de enfriamiento de 800 a 500°C en muestras de acero S960 QL (las composiciones y propiedades mecánicas se presentan en las tablas 1 y 2), de dimensiones 11 x 11 x 57 mm.