fisuras en soldaduras

Escuela Superior de Ingeniería Química e
Industrias Extractivas
SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADOS E INVESTIGACIÓN

Departamento de Ingeniería Metalúrgica

Propagación de Grietas por Fatiga
en Soldaduras SAW de Tubo de Acero API 5L
en Probetas SEN Curvas no Estándar
en la Dirección Corta Radial
TESIS
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:
MAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERÍA
METALURGICA PRESENTA:ING. DANIEL
ANGELES HERRERA

Director de Tesis
Dr. Jorge Luis González Velázquez

México, D.F.

Junio del 2008

Resumen

Resumen
En el presente trabajo se evaluó la propagación de grietas por fatiga de uniones soldadas
longitudinales tipo SAW de un tubo de acero API 5L X42, en probetas curvas con
forma de arco tipo SEN modificadas, donde el radio de curvatura de las probetasfue
igual al radio del cuerpo del tubo y la grieta tuvo una orientación corta radial. En un
trabajo anterior la función K fue calibrada para este tipo de probetas. Las probetas se
ensayaron en flexión con carga en tres puntos, en aire y temperatura ambiente,
evaluando las zonas de metal base, metal depositado y zona afectada por el calor. Se
realizó el análisis fractográfico, estudiando elefecto de la microestructura en la
propagación de grietas por fatiga en las tres zonas, encontrando que la zona de mayor
resistencia a la propagación de grietas por fatiga es la del metal base, mientras que, el
metal depositado presentó la menor resistencia a la propagación de grietas por fatiga. La
zona del metal depositado y zona afectada por el calor se comportaron de acuerdo a la
ley deParis, a diferencia del metal base, esta zona presentó una alta dispersión debido a
que la grieta se propagó en la dirección transversal a la orientación preferencial y
bandeamiento de la microestructura de esta zona que son resultado del proceso de
conformado del material. Así mismo esta diferencia en las velocidades de propagación
de grietas por fatiga entre cada zona fue también atribuida ala diferencia de tenacidades
a la fractura.

Abstract

Abstract
In this work, fatigue the crack propagation of longitudinal welded unions was evaluated
in type SAW weld of a steel tube API 5L X42, using modified arc-shaped bend
specimen, where the radius of curvature of the specimen is equal to the radius of the
pipe with direction CR. The K Function was calibrated for this specimen. Thetests were
done in air and room temperature, evaluating the zones of base metal, deposited metal
and heat affected zone. The fractographic analysis was done to study the effect of the
microstructure in the fatigue crack propagation in the three zones; Finding that the zone
of greater resistance to the fatigue cracks propagation is the base metal, whereas the
deposited metal presented thesmaller resistance to the fatigue crack propagation. The
zones of the deposited metal and heat affected zone behaved according to the law of
Paris unlike the base metal, which showed a high data dispersion because the crack
propagated in the transverse direction of the preferential orientation and banded
microstructure of this zone, the direction and the banding of the microstructure is aresult of the forming process of the material. Also this difference in the fatigue crack
rate among each zone of study was attributed to the difference of fracture toughness of
the zones of study.

Índice
Resumen
Abstract
Lista de figuras
Lista de tablas
Introducción
I. Antecedentes Teóricos

Páginas

1.1. Tuberías de acero para conducción…………………………………………………1
1.2. Métodos desoldadura……………………………………………………………….2
1.2.1. Proceso de soldadura por arco sumergido (SAW)…………...….…….…..3
1.3. Metalurgia de soldadura...………………………………………………….……….4
1.3.1. Ciclo térmico de las juntas soldadas………………………………………5
1.3.2. Cambios dimensionales…………………………………………………...8
1.3.3. Esfuerzos residuales…...………………………………………………………...11
1.3.4. Transformaciones de fase del acero durante el proceso de...