metalurgica de la soldadura

ANALISIS DE LA COMPOSICIÓN DEL
APORTE EN LA SOLDADURA DE
ACEROS 9-12% Cr.
 

 
Javier Oñoro (1) 
 
1. INTRODUCCIÓN
Los aceros con estructura de martensita revenida como aquellos que tienen contenidos de 2, 9 y 12% en cromo presentan altas propiedades mecánicas y buena resistencia a la corrosión. Los nuevos grados basados en composiciones del 9-12% en cromo compiten con los acerosinoxidables austeníticos 18Cr-8Ni al presentar mejor resistencia a la termofluencia o creep, mayor conductividad térmica y menor coeficiente térmico de expansión lineal; además de tener un menor costo de fabricación y transformación en productos tubulares. Por otro lado, los aceros 9-12%Cr debido a su alta resistencia mecánica permiten reducir los espesores de pared y mejorar la resistencia a lacorrosión en comparación con los aceros convencionales de baja y media aleación, además de presentar mejor tenacidad y comportamiento a la termofluencia.
La utilización de los aceros 9-12%Cr de alta resistencia en plantas térmicas de generación de energía eléctrica permite una mayor eficiencia de las instalaciones ya que es posible una elevación de las temperaturas y presiones del vapor generado,reduciendo por tanto, el coste asociado al combustible y disminuyendo las emisiones de CO2 al realizarse los procesos de combustión a temperaturas más elevadas
Los aceros 9-12%Cr se han desarrollado a partir de los aceros 9Cr-1Mo (T9) y el acero inoxidable 12Cr (AISI 410). Los primeros desarrollos se basaron en la optimización de la composición química obteniéndose los aceros 9Cr-1Mo-Nb-V (E91) y el12Cr-Mo-V. Los siguientes desarrollos se hicieron adicionando elementos de aleación que endurecieran la matriz y mejoraran la microestructura martensítica por la formación de carburos y nitruros dispersos como el acero 9Cr-1Mo-1W-Nb-V-N (E911). El desarrollo de plantas de producción de energía eléctrica con temperaturas de vapor de 625ºC y superiores, van a requerir la utilización de nuevos acerosaleados con otros elementos como el Co, Ir, Rh, etc, que adicionalmente al W permitan reforzar y estabilizar la matriz de martensita para las altas temperaturas y presiones necesarias[1].
Los aceros 9-12%Cr requieren un cuidadoso equilibrio entre los elementos de aleación alfágenos y gammágenos. Para conseguir una elevada resistencia a la termofluencia, el proceso de solidificación y posteriorconformado requieren una microestructura completamente austenítica. Los diagramas de equilibrio muestran que la presencia de alto contenido en cromo y silicio causa la formación de ferrita delta durante la austenización en torno a los 1100ºC [2]. Esto sugiere la necesidad de utilizar elementos estabilizadores de la austenita para prevenir la formación de ferrita delta en aceros con contenido en cromosuperior al 9% o silicio superior al 0,5%. Ni, Cu, N y Co han sido habitualmente los elementos preferiblemente utilizados para estabilizar la austenita en los acero con alto contenido en cromo [2]. Para conseguir simultaneamente un endurecimiento y estabilización de la martensita,los elementos gammágenos utilizados deberán reducir la velocidad de difusión y la temperatura de inicio de latransformación martensítica (Ms).
Los aportes de soldadura para la unión de los aceros 9-12%Cr son generalmente de composición similar al del metal base [3,4]. Los consumibles desarrollados para el acero E91, se han utilizado como base para el desarrollo de los consumibles para el acero E911 y otros aceros martensíticos 9-12%Cr. Las propiedades de resistencia mecánica y a la termofluencia del metalaportado en los aceros
9-12%Cr se obtiene después de un tratamiento térmico post-soldadura, este tratamiento deberá realizarse de forma que se eviten una disminución de la tenacidad y la ductilidad del material.
Aunque los aceros 9-12%Cr tienen habitualmente una microestructura completamente martensítica, tienen cierta tendencia a la formación de ferrita delta, especialmente durante los procesos de...