Técnica Destacada Vol.21

Vol.21: TRUSTARC™ DW-A62LSR (A5.29 E91T1-GM) mejora la resistencia a la muesca del metal de soldadura HSLA después de PWHT

Vol.20: Recent developments of AWS specifications

En la construcción de estructuras como tanques esféricos y recipientes de presión, las soldaduras se someten a un tratamiento térmico post soldadura (PWHT por sus siglas en inglés), para reducir las tensiones residuales inducidas por la soldadura y para mejorar la resistencia a la fractura y las propiedades de fatiga de las soldaduras. Dado que estas estructuras son cada vez más grandes y se están operando a presiones aún más altas, junto con el reciente crecimiento de la demanda de energía, los materiales de acero utilizados se han fortalecido cada vez más. Para las compañías con tal tendencia, se ha desarrollado el modelo TRUSTARC™ DW-A62LSR, un alambre de núcleo fundente tipo rutile (FCW), para materiales de acero de clase HT610 o superior, que satisface los siguientes requisitos:

Soldadura: TS≧621MPa (90ksi), vE≧27J a-60℃
PWHT: TS≧586MPa (85ksi), vE≧27J a-40℃

La Tabla 1 muestra la composición típica del metal depositado con TRUSTARC™ DW-A62LSR.

Tabla 1: composición química del metal depositado (% masa)
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 PWHT y las propiedades mecánicas del metal depositado.


Figure 1

Figure1: 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])

Figure 2

Figure2: Relación entre la energía absorbida u LMTP


Se estudió el efecto de la inserción de calor (radio de enfriamiento a 540ºC [ºC/seg], calculado mediante la ecuación de Rosenthal), sobre la resistencia a la tracción y la energía absorbida del metal depositado en condiciones de soldadura y PWHT. Los resultados se muestran en las Figuras 3 y 4, respectivamente.

Figure 3

Figure3: Relación entre la fuerza tensil y el radio de enfriamiento a 540ºC en condiciones de soldadura y PWHT (620ºC×8 horas; LMTP=18.7×103)Línea continua: soldadura; Línea punteada: PWHT

Figure 4

Figure4: Relación entre la energía absorbida y el radio de enfriamiento a 540ºC en condiciones de soldadura y PWHT (620ºC×8 horas; LMTP=18.7×103)Línea continua: soldadura; Línea punteada: PWHT


La prueba de la junta de la soldadura a tope, fue realizada bajo las condiciones mostradas en la Tabla 2.

Tabla 2: Condiciones de soldadura
Alambre para soldadura DW-A62LSR (1.2mmΦ)
Metal base Acero de clase TS610MPa (60mm de ancho)
Dimensión de la ranura

Figure 4

Después de soldar la parte frontal o cara a la vista, la ranura del lado reverso fue procesada a máquina, para tener una un ángulo de 50° y 35mm de profundidad.
Posición y parámetros de soldadura (entrada de calor) (1) Plano (1G): 270A-28V (1.2kJ/mm)
(2) Horizontal (2G): 260A-28V (0.8kJ/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

La Figura 5, muestra la macro estructura de las juntas soldadas en las posiciones 1G, 2G y 3G. Los resultados de la prueba de las propiedades mecánicas, en las condiciones del soldado y en PWHT, se muestran en la Tabla 3..

Figure 5

Figura 5: Macro estructura de las juntas de soldadura (de izquierda a derecha las posiciones 1G, 2G y 3G)



Tabla 3: Propiedades mecánicas de la junta soldada (Localización: centro)
Posición Condición PWHT Propiedades tensoras Resistencia de la muesca
0.2%PS
[MPa]
TS
[MPa]
El
[%]
Energía absorbida
-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: as welded *2 PWHT: 620℃ x 8 hours


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