Weldability investigation steel P 91 by weld thermal cycle simulation

Investigación de la soldabilidad del acero P 91 mediante simulación del ciclo térmico de la soldadura

En este artículo se presentan los resultados de dureza y energía de impacto de probetas simuladas por ciclo térmico de acero de alta aleación P 91 y su dependencia del tiempo de enfriamiento de 800 a 500 °C. Los resultados se obtuvieron midiendo la dureza HV 1 y mediante ensayos experimentales de probetas entalladas Charpy. El análisis metalográfico de las muestras se realizó con un microscopio electrónico de barrido.

INTRODUCCIÓN

Los aceros de alta aleación se utilizan en las centrales térmicas modernas que funcionan con combustibles fósiles a altas temperaturas y gases agresivos. Los aceros al Cr-Mo convencionales no son resistentes a la fluencia ni a la oxidación a una temperatura superior a 600 °C. Por ello, los aceros de alta aleación (P 91 y P 92) se han utilizado recientemente en las centrales térmicas modernas, ya que pueden emplearse a temperaturas de hasta 600 - 625 °C, mejorando así el aprovechamiento energético y reduciendo las emisiones de dióxido de carbono si se compara con las centrales térmicas convencionales. [1]. La ventaja de utilizar aceros de alta resistencia como el P 91 en las centrales térmicas radica en su reducido espesor de pared, que repercute en la reducción de los costes de soldadura y transporte, y facilita la conservación del medio ambiente y la construcción de estructuras más compactas. Sin embargo, las propiedades positivas del acero a veces no se manifiestan porque en la zona afectada por el calor (ZAC) de las soldaduras puede haber fallos causados por grietas de fluencia de tipo IV (figura 1). Las grietas del tipo I se producen en el metal de soldadura (WM), las grietas del tipo II pueden iniciarse en el metal de soldadura y propagarse dentro del WM, o fuera de la zona, en la HAZ.

Las grietas del tipo III se producen en la ZAT de grano grueso, y las grietas del tipo IV se producen sólo en uniones de acero soldadas resistentes a la fluencia. Se caracterizan por la aparición más rápida de huecos de fluencia en la ZAT de grano fino (ZATGF) y en la zona intercrítica (ZIC). Esto conduce al fallo más rápidamente que en el material no soldado. [2,3]

MÉTODO DE INVESTIGACIÓN

No hay muchos datos sobre grietas de tipo IV y la influencia del aporte de calor durante la soldadura y la temperatura de precalentamiento en la fluencia. Los autores llevaron a cabo una investigación en un simulador de ciclo térmico en el Laboratorio de Soldadura de la Facultad de Ingeniería Mecánica de Maribor, probando varios tiempos de enfriamiento de 800 a 500 °C (t _8/5), es decir, la velocidad de enfriamiento y su impacto en la dureza y tenacidad del acero de alta aleación P 91.