El ABC de la soldadura por arco

Agrietamiento SR

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) se lleva a cabo generalmente para aliviar las tensiones residuales, eliminar el hidrógeno difusible, y templar las duras microestructuras de transformación de la soldadura; evitando de este modo las fracturas quebradizas, y obteniendo las propiedades deseadas del producto. El PWHT, sin embargo, puede tener algunos efectos negativos como el Agrietamiento por Alivio de Tensión (Agrietamiento SR).

El Agrietamiento SR puede convertirse en un problema particularmente en el PWHT de aceros de alta resistencia a la tracción, aceros resistentes al calor de baja aleación, y soldaduras de acero inoxidable. La Fig. 1 muestra un ejemplo típico del Agrietamiento SR que se produjo en una soldadura de acero de alta resistencia a la tracción 780-MPa que se trató térmicamente a 600° C durante 2 horas después de la soldadura. Se cree que esta grieta microscópica se inició por el deslizamiento del metal durante la relajación de la tensión residual a altas temperaturas, particularmente, en el área de grano grueso en la Zona Afectada por el Calor (HAZ) por el borde de la soldadura. Aquí es donde se concentran las tensiones residuales. Y esta grieta se propaga a lo largo de los antiguos límites de grano de austenita de la HAZ.

Fig. 1: Agrietamientos SR típicos ocurriendo en una soldadura de acero de alta resistencia a la tracción 780-MPa (PWHT: 600° C × 2 h) [Ref. 1]

La susceptibilidad de la grieta SR de determinados tipos de acero se rige por la temperatura del PWHT y el elemento de aleación. La Fig. 2 muestra cómo la susceptibilidad de la grieta SR se ve afectada por elementos de aleación particulares que se encuentran contenidos en los aceros de prueba, y la temperatura PWHT. Se muestra claramente que la susceptibilidad al agrietamiento se incrementa a 600° C. Se cree que esto es causado por el endurecimiento por precipitación de carburo de los granos de cristal del elemento de aleación, lo cual disminuye relativamente la fuerza de los límites de grano.

Fig. 2: Susceptibilidad al Agrietamiento SR del acero de Cr-Mo (0.16% de C, 0.30% de Si, 0.60% de Mn, 0.99% de Cr, 0.46% de Mo) como función de la temperatura PWHT y los elementos de aleación adicionales en la prueba de restricción de agrietamiento de muesca-y [Ref. 2]

Ito y Nakanishi [Ref. 1] sugieren un índice de susceptibilidad al Agrietamiento SR, PSR (%) = Cr + Cu + 2Mo + 10V + 7 Nb + 5Ti - 2, donde los rangos aplicables de los elementos de aleación sean 1.5% de Cr como máx., 0.10-0.25% de C, 1.0% de Cu como máx., 2.0% de Mo como máx., 0.15% de V como máx., 0.15% de Nb como máx., y 0.15% de Ti como máx. Se cree que cuando el PSR sea mayor a cero, un agrietamiento SR puede ocurrir.

Para evitar el Agrietamiento SR, se deben adoptar las siguientes medidas:
(1) Seleccionar un acero menos susceptible teniendo en cuenta, por ejemplo, el índice de susceptibilidad al Agrietamiento SR (PSR).
(2) Refinar la HAZ de granos gruesos en la punta del pie de la soldadura mediante la aplicación de la técnica de templar el cordón.
(3) Vestir el metal de soldadura para suavizar la transición hacia la superficie del metal base, o eliminar el refuerzo del metal de soldadura para estar a nivel con la superficie del metal base para minimizar o eliminar el sitio de concentración de tensión.
(4) Evitar girar el cordón de soldadura hacia una junta de soldadura a tope para evitar tensiones residuales y concentraciones de tensión excesivas.
(5) Evitar la unión de componentes de grosores excesivamente disímiles para evitar la posible alta concentración de tensión.

» Referencias «

[1] H. Suzuki, et al. Metalurgia de Soldadura, Sanpo Pub. Inc.
　[2] H. Ikawa, et al. Soldadura de Acero Resistente al Calor, Sanpo Pub. Inc.

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