Evaluacion de la tenacidad

Jornadas SAM 2000 - IV Coloquio Latinoamericano de Fractura y Fatiga, Agosto de 2000, 519-525

EVALUACION DE LA TENACIDAD A LA FRACTURA EN ACEROS FERRITICOS CON UN PROLONGADO TIEMPO EN SERVICIO A ALTA TEMPERATURA
F. Cambiasso , H. Centeno , J.J. Balderrama y E. Asta
a a b a a

Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo. Grupo de Investigación Mecánica de la Fractura. París532, (1706), Haedo. Bs. As. b Universidad de la Marina Mercante. Billinghurst 376, (1174) Capital Federal. E-mail: gmfract@utnrha.edu.ar

RESUMEN Es bien conocido que los aceros ferríticos del tipo C-Mo y Cr-Mo sufren un proceso de fragilización por revenido al ser sometidos a un prolongado tiempo en servicio en el rango de temperaturas entre 350 y 600 °C así como daño relacionado con procesocreep. Ambos mecanismos provocan en estos aceros, aplicados a retenedores de presión y cañerías utilizados en instalaciones de alta temperatura, un importante deterioro de la tenacidad a la fractura de los mismos y consecuentemente puede llevar a los mismos a un serio compromiso de integridad estructural y vida residual. En el presente trabajo se han efectuado ensayos de tenacidad a la fracturaelasto-plástica en términos de J a fin de evaluar las consecuencias de un prolongado tiempo en servicio a alta temperatura de un acero C-Mo y otro del tipo Cr-Mo pertenecientes a componentes sometidos a presión. El acero C-Mo muestra importantes signos de degradación en la tenacidad a la fractura con presencia de fractura frágil no ocurriendo lo mismo con el material Cr-Mo. A partir de estos resultadosse analiza la integridad estructural del componente, su capacidad de sobrevida y márgenes de seguridad frente a la presencia de fisuras. Palabras claves Fractura, Acero, Fisura, Materiales, Presión INTRODUCCION Se sabe que los aceros del tipo C-Mo y Cr-Mo, ampliamente utilizados en recipientes sometidos a presión y cañerías de reactores pertenecientes a refinerías de petróleo o a instalaciones deusinas térmicas de generación de energía eléctrica, sufren un proceso de fragilización por revenido al ser sometidos a un rango de temperaturas entre 350 y 600 °C [13]. En consecuencia estos materiales pueden ser fragilizados durante el tratamiento térmico posterior a la soldadura en la fabricación o en reparaciones, donde el material es llevado a una temperatura de entre 600 a 700 °C durante untiempo de permanencia más o menos prolongado en función del espesor del material base, y/o durante largo tiempo de utilización en servicio. El principal indicador de la fragilización que sufren estos aceros es el corrimiento hacia valores más altos de la temperatura de transición, en términos de la curva de transición dúctil a frágil obtenida por medio de ensayos Charpy-V y definida por lo generala un nivel de energía de 40J . Muchos de estos componentes estructurales son utilizados a temperaturas

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correspondientes al límite superior (upper shelf) de la curva de transición donde el material mantiene su nivel de tenacidad y donde el modo de falla predominante responde al daño por creep. Por lo tanto la fragilización por revenido afecta laintegridad estructural y seguridad de operación del componente cuando el mismo es operado en transitorios de puesta en marcha o paradas así como toda aquella fluctuación operativa que signifique condiciones importantes de carga a relativamente baja temperatura donde el material degradado se encuentra fragilizado por aumento de la temperatura de transición. El problema de la fragilización porrevenido en materiales C-Mo y Cr-Mo afecta tanto al material base como al metal de soldadura y zona afectada térmicamente (ZAC). De acuerdo a una importante cantidad de trabajos que se han desarrollado desde las últimas dos décadas hasta el presente la causa del proceso de fragilización está vinculado a efectos de composición y microestructura [3,4,5], particularmente el tenor de impurezas (P, Sb, Sn,...