Evaluación de la influencia de los gases de protección de soldadura en las propiedades del acero inoxidable UNS S32707

Abstract

Los aceros inoxidables dúplex están siendo utilizados en diversas aplicaciones tales como plantas de generación de energía, instalaciones para desalinización y construcciones marinas, debido a sus excelentes propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión; los aceros inoxidables híper dúplex, han sido desarrollados para aplicaciones extremas como en intercambiadores de calor donde las generaciones anteriores no alcanzan a cubrir los requerimientos solicitados, sin embargo, no han sido estudiados aún con detenimiento respecto a la variación de estas propiedades frente al ciclo térmico generado por la soldadura y la influencia de los gases de protección. El objetivo de la presente investigación es evaluar la influencia de las mezclas de gases Ar+2%N2, Ar+5%N2 y N2+10%H2, sobre las propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión del acero inoxidable híper dúplex UNS S32707, a través de la ejecución de líneas de fusión longitudinales en tuberías de 25,4 mm. de diámetro. Según la metodología experimental, inicialmente se llevó a cabo la caracterización del material base a través de ensayos mecánicos, análisis químico y evaluación metalográfica; luego se procedió con la caracterización de la zona fundida, mediante inspección visual y registro fotográfico, propiedades mecánicas a tracción, ensayo metalográfico, ensayo de dureza, análisis de la fractura por microscopía electrónica de barrido y microanálisis químico por espectrometría de energía dispersiva de rayos X (EDS). Por otro lado, se llevó a cabo la predicción y cuantificación de las fases presentes en las zonas de fusión basada en modelos empíricos de predicción mediante los diagramas de Espy, Outokumpu (Schaeffler-De Long modificado), WRC-92, McCowan y Olson; y la medición a través de ferritometría, método estereológico (de acuerdo a ASTM E562-11) y difracción de rayos x (DRX). Finalmente, se evaluaron las uniones soldadas mediante ensayos de corrosión de acuerdo a la norma ASTM G48-11 (Método C), y se caracterizaron las muestras corroídas por macrografía y metalografía. Como resultado del presente trabajo se ha concluido que la mezcla Ar+2%N2, fue la que presentó mejor comportamiento en referencia a propiedades mecánicas (más cercanas a las del material base), balance de fases ferrita-austenita, composición química (mayor número PREN), y menor pérdida de peso en los ensayos de corrosión; los modelos empíricos propuestos por Espy y Outokumpu demostraron ser los más apropiados para ser utilizados con aceros inoxidables híper dúplex, debido a que muestran la mejor correlación comparados con los valores de ferrita medidos mediante ferritometría y el método estereológico.