Influencia de la entrada de calor en las características mecánicas y micro-estructurales finales de la zona afectada por el calor (zac) en uniones soldadas en tubería para transporte de hidrocarburos (2016)
El objetivo de esta investigación fue evaluar la influencia de la entrada de calor en las propiedades mecánicas y micro-estructurales finales de la Zona Afectada por el Calor (ZAC) en uniones soldadas en tubería API 5L Gr. X65, para transporte de hidrocarburos, empleando los procesos SMAW, GMAW STT, FCAW-S y GMAW SCT. El conocimiento del efecto térmico en la ZAC de las juntas soldadas es importante para la optimización de los parámetros de soldadura utilizados cuando se unen aceros de alta resistencia y baja aleación como es la tubería API 5L, debido a que esto tendrá una gran influencia en las propiedades mecánicas y metalúrgicas finales de la unión soldada. Se evaluaron las propiedades mecánicas y metalúrgicas de siete ensambles soldados con distintas entradas de calor y parámetros de soldadura para obtener diferentes afectaciones térmicas e investigar las variaciones en los componentes de la junta soldada como son, el metal de soldadura, zona afectada por el calor y el metal base, debido al calor aportado por el proceso y combinación de procesos de soldadura. La caracterización se efectuó mediante análisis de composición química, ensayos de dureza y microdureza, microscopía óptica (OM), microscopía electrónica de barrido (SEM), pruebas de tensión, doblado y sanidad; se diseñaron cuatro procedimientos de soldadura que fueron calificados siguiendo los requerimientos del estándar API 1104, mediante cuatro procesos de soldadura aplicados en forma individual o combinados, en cada uno de los siete arreglos de tubería empleados. Los resultados obtenidos con las diferentes entradas de calor muestran que la propiedad mecánica de resistencia a la tensión disminuye con el aumento en la entrada de calor a la unión soldada. El ensayo de microdureza muestra una zona de ablandamiento en la zona de transición entre el metal base y la ZAC, con mayor pérdida de dureza a medida que aumenta el calor de entrada, en cambio la ZAC presenta un aumento en su dureza a medida que se disminuye el calor de entrada. En las propiedades metalúrgicas la evaluación metalográfica muestra la presencia de estructuras ferríticas, bainítica, perlítica y trazas de austenita retenida presentando incremento tanto en cantidad como en engrosamiento de la ferrita y las colonias de bainita a medida que se incrementa el calor de entrada. El análisis elemental semicuantitativo (EDS) mostró que el contenido de Si, Mn y Fe aumentó levemente en la ZAC de las juntas soldadas examinadas, conforme aumenta el calor de entrada en el metal base; esto se debe al efecto térmico provocado por el calor aportado por los diferentes procesos de soldadura empleados.