En la construcción de estructuras como tanques esféricos y recipientes de presión, las soldaduras se someten a un tratamiento térmico post-soldadura (PWHT) para reducir las tensiones residuales inducidas por la soldadura y para mejorar la tenacidad a la fractura y las propiedades de fatiga de las soldaduras. A medida que estas estructuras han crecido en tamaño y al estar siendo operadas a presiones cada vez mayores, junto con el reciente crecimiento de la demanda de energía, los materiales de acero utilizados se han fortalecido gradualmente. Para cumplir con esta tendencia, se ha desarrollado y confirmado que el alambre con núcleo de fundente tipo rutilo (FCW) DW-A62LSR para materiales de acero de clase HT610 o superior, cumple con los siguientes requisitos:
Soldadura: TS≧621MPa (90ksi), vE≧27J a-60℃
PWHT: TS≧586MPa (85ksi), vE≧27J a -40℃
La Tabla 1 muestra las composiciones químicas típicas del metal depositado con [T] DW-A62LSR.
C | Si | Mn | P | S | Ni | otros |
---|---|---|---|---|---|---|
0.05 | 1.14 | 1.29 | 0.007 | 0.008 | 2.59 | Mo, Ti, B |
Las figuras 1 y 2 muestran la relación entre las condiciones de PWHT y las propiedades mecánicas del metal depositado
Figura 1: Relación entre la resistencia a la tensión y el
Parámetro de Larson Miller
(LMTP por sus siglas en inglés)
LMTP=T (20+log t).
(T: Temperatura [K]; t: Tiempo de espera [hora])
Figura 2: Relación entre la energía absorbida y LMTP
Se estudió el efecto de la entrada de calor (tasa de enfriamiento a 540℃ [℃ / seg], calculada por la ecuación de Rosenthal) sobre la resistencia a la tracción y la energía absorbida del metal depositado en la soldadura y en condiciones PWHT, cuyos resultados se muestran en las Figuras 3 y 4 , respectivamente.
Figura 3: Relación entre la fuerza tensil y el radio de
enfriamiento a 540℃ en condiciones de soldadura y PWHT
(620℃×8 horas; LMTP=18.7×103)
Línea continua: soldadura; Línea punteada: PWHT
Figura 4: Relación entre la energía absorbida y el
radio de enfriamiento a 540℃ en condiciones de soldadura
y PWHT (620℃×8 horas; LMTP=18.7×103)
Línea continua: soldadura; Línea punteada: PWHT
La prueba de soldadura a tope fue realizada en las condiciones indicadas en la Tabla 2.
Cable de soldadura | DW-A62LSR (1.2mmΦ) |
---|---|
Metal de base | Acero de clase TS610MPa (60 mm de espesor) |
Dimensión de la rannura |
|
Posición y parámetros de soldadura (entrada de calor) |
(1) Plano (1G): 270A-28V (1.2kJ/mm) (2) Horizontal (2G): 260A-28V (0.8 kJ/mm) (3) Vertical arriba (3G): 220A-24V (2.4kJ/mm) |
PWHT | Soldadura / 620℃ × 8 horas (LMTP 18.7 × 103) |
Temperatura de precalentamiento e interpase |
90-110℃ y 140-160℃ |
Gas de protección | 80%Ar-20%CO2; 25 l/min |
En la figura 5 se muestra las macroestructuras de las juntas soldadas en las posiciones 1G, 2G y 3G. Los resultados de las pruebas de las propiedades mecánicas con condiciones de soldadura y PWHT del metal depositado.
Figura 5: Macro estructura de las juntas soldadas (posiciones 1G, 2G y 3G de izquierda a derecha)
Posición | Condición PWHT |
Propiedades tensoras | Resistencia de la muesca | |||
---|---|---|---|---|---|---|
0.2%PS [MPa] |
TS [MPa] |
El [%] |
Energía absorbida [J] | |||
-60℃ | -40℃ | |||||
1G | AW *1 | 713 | 748 | 22 | 67 | 81 |
PWHT *2 | 627 | 692 | 22 | 41 | 61 | |
2G | AW *1 | 722 | 752 | 22 | 81 | 91 |
PWHT *2 | 678 | 721 | 27 | 47 | 62 | |
3G | AW *1 | 640 | 706 | 24 | 61 | 90 |
PWHT *2 | 619 | 686 | 28 | 31 | 64 |
*1 AW: soldadura *2 PWHT: 620℃ x 8 horas