Properties and structure of the weld joints of quench and tempered 4330V steel

Propiedades y estructura de las uniones soldadas de acero 4330V templado y revenido

Este trabajo resume la investigación sobre la soldadura de acero 4330V tratado térmicamente mediante el proceso de soldadura por arco con núcleo de fundente. La investigación describe el efecto de la temperatura de precalentamiento, la temperatura entre pasadas, el aporte de calor y el tratamiento térmico posterior a la soldadura sobre la resistencia, la dureza, la tenacidad y los cambios de microestructura en la unión soldada. La soldadura con el menor aporte térmico y sin tratamiento térmico posterior da como resultado unas propiedades mecánicas óptimas en el metal de soldadura. El austemplado a 400 °C da lugar a unas propiedades mecánicas óptimas en la zona afectada por el calor (HAZ). El aumento de los precalentamientos y de la temperatura entre pasadas de 340 a 420 °C no mejoró los valores Charpy V-notch ni la resistencia a la tracción final en el metal de soldadura ni en las zonas afectadas por el calor.

INTRODUCCIÓN

Los aceros de baja aleación tratables térmicamente (HTLA) se caracterizan por una resistencia relativamente elevada, una gran tenacidad y una alta templabilidad. La alta templabilidad de los aceros HTLA garantiza una alta resistencia en secciones transversales relativamente grandes, pero también complica el proceso de soldadura. El acero de grado 4330V es un acero de baja aleación de alta resistencia, alta tenacidad y tratable térmicamente para su aplicación en las industrias del petróleo, gas y aeroespacial. Se utiliza normalmente para piezas de perforación de gran diámetro en las que se requiere una gran tenacidad y resistencia [1]. El proceso de soldadura de este tipo de acero es difícil por su alta templabilidad (gran cantidad de elementos de aleación). Para garantizar una alta tenacidad y evitar el agrietamiento, este acero debe soldarse mediante un proceso con bajo contenido en hidrógeno [2]. Los estudios sobre la composición del metal de soldadura basados en el acero AISI 4340 indican que su resistencia al agrietamiento por solidificación puede mejorarse manteniendo la suma de los contenidos de azufre y fósforo por debajo del 0,025 %. También puede mejorarse la resistencia al agrietamiento utilizando metal de aportación con un contenido de carbono y aleación inferior [1, 3-8]. Deben utilizarse procedimientos de soldadura con bajo contenido en hidrógeno con temperaturas de precalentamiento e interpasadas controladas para evitar una dureza y agrietamiento excesivos en el metal de soldadura y la ZAT [8-14]. El tratamiento térmico posterior a la soldadura también se utiliza para mejorar la tenacidad. Un enfoque común para soldar aceros HTLA es ralentizar la velocidad de enfriamiento de la soldadura lo suficiente para permitir la formación de bainita más blanda en lugar de martensita dura [1]. Se prefiere la bainita inferior a la superior debido a su mayor tenacidad [15]. La transformación completa a bainita puede no ser posible, ya sea debido a la composición química o a la incapacidad de mantener temperaturas suficientemente altas durante el tiempo necesario [1].