Analysis of anisotropic hardening in high strength steel (HSS) in line pipes for strain-based applications

Análisis del endurecimiento anisotrópico en acero de alta resistencia (HSS) en tuberías para aplicaciones basadas en la deformación

En este artículo se presentan los resultados de una extensa e innovadora caracterización mecánica llevada a cabo en tres tuberías de gran diámetro para el transporte de gas, útil para calibrar un nuevo modelo de simulación numérica por elementos finitos (FEM) de plasticidad desarrollado en Rina Consulting - Centro Sviluppo Materiali. En particular, el endurecimiento anisotrópico de los materiales se ha caracterizado mediante ensayos de tracción realizados en el material base de la tubería con probetas de tracción extraídas a lo largo de diferentes orientaciones, considerando también la dirección de paso del espesor de la tubería.

INTRODUCCIÓN

Los aceros para oleoductos y gasoductos con gran capacidad de deformación son necesarios en entornos (zonas sísmicas, zonas de permafrost, oleaje forestal, aplicaciones en aguas profundas, etc.) en los que pueden producirse grandes movimientos de los estratos. Cuando se produce un gran movimiento de los estratos, la tubería queda expuesta a grandes deformaciones plásticas que pueden provocar su rotura. Las tuberías que operan en estas condiciones ambientales utilizan una estrategia de diseño basada en la deformación para proteger la tubería del fallo. Esta estrategia de diseño basada en la deformación para tuberías de transmisión requiere que la tubería no sólo sea capaz de soportar la elevada presión de funcionamiento interna, sino que también tenga buenas características de resistencia a la deformación. Por lo tanto, los aceros para tuberías con alta capacidad de deformación suministrados para la aplicación basada en la deformación tienen que alcanzar una alta resistencia/resistencia, un buen rendimiento de soldadura junto con una excelente capacidad de deformación plástica. Esto requiere que el comportamiento transversal del acero para tuberías cumpla los requisitos de las especificaciones técnicas del grado de acero para tuberías en cuanto a resistencia, tenacidad, ensayo de desgarro por peso de caída, dureza, etc.

Además de los requisitos de propiedades mecánicas transversales, el acero para tuberías para estas aplicaciones también debe cumplir los requisitos longitudinales. Para lograr una buena capacidad de deformación longitudinal se requiere un mayor grado de índice de mejora de la deformación (n), un mayor alargamiento uniforme (A_g, %), una baja relación entre el límite elástico y la tracción (Rt_0,5 /R_m ), una curva de tensión-deformación de tracción continua (roundhouse) sin alargamiento del límite elástico. En los últimos años se ha impulsado con éxito el desarrollo de materiales de tuberías de alta resistencia para aplicaciones de diseño basadas en la deformación [1-4]. Asimismo, los métodos de diseño y las herramientas de predicción han mejorado continuamente [5].