Analysis of primary creep in simulated heat affected zone (HAZ) of two 9 - 12% Cr Steel grades

Análisis de la fluencia primaria en la zona afectada por el calor (ZAC) simulada de dos calidades de acero de 9 - 12% Cr

Se analizó la fluencia primaria de las microestructuras de metal base (α), intercrítica (α+γ) y de grano grueso (γ) de la zona afectada por el calor (ZAT) de soldadura simulada para los aceros X20CrMoV121 y X10CrMoVNb91, envejecidos durante 4 320 horas (6 meses) a 750 °C y 17 520 horas (2 años) a 650 °C. Se observó que el tiempo y la deformación de fluencia en el punto de transición de la fluencia primaria a la secundaria variaban considerablemente entre el metal base y las dos microestructuras de ZAT simuladas. Se observó que el tiempo y la deformación por fluencia en el punto de transición de la fluencia primaria a la secundaria variaban fuertemente entre el metal base y las dos microestructuras HAZ simuladas, especialmente tras el envejecimiento a 750 °C.

INTRODUCCIÓN 

Los aceros resistentes a la fluencia con un contenido de Cr del 9-12% se utilizan en componentes vitales de centrales eléctricas alimentadas con combustibles fósiles, donde los parámetros de funcionamiento pueden alcanzar hasta 620 °C y 280 bar. Los estudios sobre la resistencia a la fluencia de estos aceros se han centrado principalmente en la velocidad de fluencia estacionaria (secundaria) y en la resistencia a la rotura del metal base. Sin embargo, la zona afectada por el calor de la soldadura (HAZ), una zona estrecha del metal base adyacente a la línea de fusión de la soldadura, se considera el lugar de fallo más vulnerable con respecto a la resistencia a la fluencia a largo plazo [1]. Además, la etapa primaria de la curva de ensayo de fluencia acelerada puede proporcionar información valiosa sobre el curso posterior de la curva.

El propósito del presente trabajo es analizar la etapa primaria de fluencia del metal base, las microestructuras intercríticas (α+γ) y de grano grueso (γ) de la ZAT simulada para dos grados de aceros con 9 - 12 % Cr, a saber, el X20CrMoV121 (X20 en adelante) y el X10CrMoVNb91 (P91 en adelante), tras un envejecimiento isotérmico de hasta 4 320 horas (6 meses) a 750 °C y 17 520 horas (2 años) a 650 °C.

EXPERIMENTAL

La composición química de los aceros estudiados, que figura en la Tabla 1, se determinó en el IMT utilizando un espectrómetro de emisión óptica con plasma de acoplamiento inductivo.

Las muestras de ambos aceros se austenizaron a 1 050 °C, se templaron en aceite y se revenieron a 810 °C durante 30 minutos. De este modo, se obtuvo la microestructura de martensita revenida, que en nuestro caso se toma como metal de base, a partir del cual se simuló la ZAT mediante tratamientos térmicos adicionales. La microestructura de grano grueso (γ) se obtuvo manteniendo las muestras a 1 000 °C (más allá de Ac3) durante 30 minutos, seguido de enfriamiento por aire y revenido durante 30 minutos adicionales a 740 °C - tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT).