AGRIETAMIENTO EN FRIO Y EN CALIENTE.ppt

OBJETIVOS: • Identifcar entre los distintos de allo en los aceros, identifcando las causas que originan unos u otros. •  Conocer Conocer las principales de prevencin ! re"edios ante la posi#ilidad de producirse tales en"enos. •  Conocer Conocer la fsono"$a de cada c ada tipo de agrieta"iento ! ser

COMPLEJIDAD DE UNA UNION SOLDADA  • Unión compleja porq las microestructuras de los metales a soldar se modifican con la T° originada por el aporte térmico para realizar fgura la soldadura. • En una unión soldada por fusión hay al menos 3 zonas con propiedades diferentes ya que sus microestructuras son diferentes. !as zonas son las siguientes" & - Las inalteradas del metal o metales que se sueldan.

 _ - Las zonas aectadas térmicamente térmicamente (ZA (ZAT) de dichos metales ase.  _ - La zona undida ! solidifcada solidifcada de la uni"n. fgura

'()T( *E CO+TI+I*(* E+ )( +IO+ SO)*(*( • #eneralmente se pretende dar continuidad a una estructura desde punto de $ista resistente. !a transmisión de carga en una unión soldada de%e realizarse sin q se generen esfuerzos locales q puedan pro$ocar el fallo. figura Tales esfuerzos pueden ser pro$ocados por "  & - Formas geométricas inadecuadas y entallas.  & - Imperfecciones y defectos de la soldadura.  & - Fisuras o grietas.  & - Inclusiones y porosidad.  & - Falta de fusión y de penetración.  & - Sobreespesores, descolgaduras, desalineaciones, etc.  & - Mordeduras.

•

*E'ECTOS -(VES E+ )( SO)*(*( !a continuidad en la estructura atómica se rompe por la presencia de grietas q formar'an form ar'an por la e(istenc e(istencia ia de tensiones q rompen los enlaces atómicos. figura

• !as grietas pueden crecer o propagarse con facilidad de%ido a la intensificación de las tensiones en ella. !os defectos gra$es gra$ es de la soldadura q pueden propagarse y que gra$es se consideran planos" •

) !as *isuras o #rietas.

•

) !as *altas de *usión o de +enetración. y en ocasiones:

•

) !as ,ordeduras.

•

) !as -nclusiones o +orosidades lineadas. lineadas.

• !os defectos en una unión soldada se detectan normalmente mediante métodos de E+*.  Es Es necesario identificar el tipo d defecto a partir d la se/al q se o%ser$a. • !os defectos se e$al0an de acuerdo con los criterios y est1ndar de aceptación y rechazo esta%lecidos en los códigos normas o especificaciones. !a no superación d los requisitos puede suponer el rechazo d la estructura o la reparación del defecto. • 2e puede e$aluar la gra$edad de un defecto plano en función del ser$icio q ha de prestar el componente.

C(S(S *E 'IS(CIO+ +ara que se produzca una fisura es necesario" • Un estado tensional q surge a consecuencia de deformaciones impuestas por dilataciones contracciones cam%ios de estado etc en el ciclo térmico se$ero del proceso de soldeo  el se superpone el de%ido a las tensiones de ser$icio. • Un material sin capacidad de deformación en algunas zonas o con resistencia inadecuada en otras zonas en que haya ha%ido segregación de elementos durante la solidificación.

y esto es debido a que las diferentes microestructuras microestructuras originan originan zonas zonas con con diferentes propiedades

FISURAS ORIGINADAS DURANTE EL PROCESO DE SOLDEO Fisuras importantes durante el proceso de soIdeo pueden producirse por: • La Solidifcación. • La Fusión de Eutecticas (Desgarre en Caliente) • EI Desgarre Laminar. (en la ZAT) • El Agrietamiento en Frío  la Fragilidad !or "  (Fisuras en la ZAT)  #  (Fisuras • El T T de $ostsoldadura% fsuras en la  &ona 'undida  en la ZAT)

FISURAS DESARROLLADAS DURANTE EL SERVICIO !as grietas desarrolladas durante el ser$icio de un componente son -as de%idas a" • 4oncentración de tensiones en entallas geométricas o metal0rgicas 5discontinuidad en la microestructura de%ida a una fase diferente a la matriz 6 y las fisuras propagadas %ajo cargas est1ticas o din1micas. • !as condiciones de fatiga mec1nica o térmica. • !a corrosión la corrosión %ajo tensión o la corrosión 7 fatiga.

 AGRIETAMIENTO EN CALIENTE FACTORES DE INFLUENCIA 

2e produce a 8T° entre 9::)3::° 4 por de%ajo del punto de fusión del acero.   esas T° unas zonas d las microestructura del acero ya han solidificado y transmiten cargas y otras zonas aun est1n muy re%landecidas no son resistentes y generan fisuras o microfisuras. figura !os factores que influyen en el agrietamiento en caliente son" • • • •

,icroestructura %asta de solidificación. 2egregación de constituyentes. #eometr'a de la unión. Tensiones generalmente de%idas a la contracción Los aceros inoxidables son más sensibles que los aceros al carbono.

 AGRIETAMIENTO EN CALIENTE

TIPOS puede producirse en los siguientes casos" ) ;urante solidificación de la zona fundida y su%siguiente enfriamiento. Se denomina Agrietamiento por contracción de solidificación. ) ;urante calentamiento de%ido al ciclo térmico del soldeo del material que era sólido %ien de pasadas anteriores %ien de la T? E> 4!-E>TE

!" #!$%"A##I!$ &E S!'I&IFI#A#I!$ 

MICROESTRUCTURAS DE SOLIDIFICACIÓN

• El calor de la zona fundida se disipa por conducción en el metal sólido inici1ndose en la interfase liquido)sólido la solidificación que progresa hacia el interior del l'quido con una estructura dendr'tica @ los granos ser1n columnares. • !a segregación se produce por reparto de elementos de aleación del acero entre el sólido y el liquido durante la solidificación y no puede ser e$itada. • !os que mas tienden a segregarse en los aceros son" 2 & ? & A & + & 4 & Ti & > & B  2

• !a segregación de elementos puede originar constituyentes de C  punto punto de fusión distri%uidos a lo largo de los L'mites de Grano que disminuyen la cohesión y aumentan por lo tanto el riesgo de fisuración en caliente. • 2i e(isten tensiones los !# del acero de la zona de fusión de la soldadura pueden ser candidatos a generar fisuras en caliente tanto durante la solidificación como en un e$entual calentamiento posterior 5por Ej. en una pasada cuando se realiza la siguiente6

INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS SOBRE LA TENDENCIA AL  AGRIETAMIENTO Tendencia al (grieta"iento

CyS P  N    AI   Mn

 Aumenta mucho  Aumenta Aumenta  Aumenta Aumenta  Aumenta Aumenta

C!   Mo    V 

Re"uce D&mnuye  Aumenta

!e"uce #a ten"enca a# a$!etamento y com%en&a &en&'#emente e# e(ecto %e!)u"ca# "e# a*u(!e

 AGRIETAMIENTO EN POR CONTRACCION CALIENTE POR DE TENSIONES

• Tras un proceso de soldeo quedan tensiones residuales en -a soldadura. !as tensiones residuales pro$ienen de la contracción de solidificación y de enfriamiento y son autocompensadas en una sección q se considere. Duiere decir que en esa sección ha%r1 tantos esfuerzos de tracción como de compresión. figura • En la zona en que los esfuerzos sean de tracción pueden aparecer fisuras si el material no puede soportar esos esfuerzos. •

!as tensiones de tracción longitudinales son intensas y alcanzan el $alor del l'mite el1stico en las pro(imidades del eje del cordón tomando $alores ligeros de compresión en zonas mas alejadas del eje.

• La& ten&one& #on$tu"na#e& %ue"en %!o"uc!

$!eta& t!an&+e!&a#e&,

• La& ten&one& t!an&+e!&a#e& "e t!acc-n tenen

un +a#o! n(e!o! a# #.mte e#/&tco, E&ta& ten&one& %ue"en %!o"uc! $!eta& #on$tu"na#e&,

• La& 0&u!a& 1 %!o'a'#e& %o! A$!et, ca#ente 2

cont!acc-n "e &o#"(, &e #oca#*an en #a #.nea cent!a# "e #a &o#"a"u!a3 ya 4 e& #o u#tmo en &o#"0ca! y &u %#ano e& %e!%en"cu#a! a #a "!ecc-n "e #a& ten&one& "e t!acc-n,

• Tam'5n %ue"en a%a!ece! ent!e #o& $!ano&

co#umna!e&3 %o! una (a#ta "e %enet!ac-n,

 AGRIETAMIENTO EN CALIENTE POR CONTRACCION DE SOLIDIFICACIÓN EN

(CEOS I+O/I*(B)ES • Los AI Austenitico son más sensibles q los aceros al C  a a la fsuración en caliente. La austenita q es compacta solubiliza menos que la erríta, por lo que se serean más. fura • La contracción de solidifcación es !, las tensiones tambi"n # se dan las condiciones para q e$ista fsuración sobre las zonas sereadas, q están más blandas.

• Los AI% & pueden tener estructura '(() austenitica o pueden tener un ) de errita delta *+ en su su microestructura. • Los ) de austenita, errita delta #-o en su caso martensita, pueden deducirse del diarama de c/a0er,  1alido para estructuras solidifcadas de soldadura. *igura • La e$istencia en la zona de usión d un ) mínimo del 2 a 3) de errita + pre1iene la fsuración en caliente. fura • e puede conseuir la ormación de Fe%+ seleccionando el metal de aporte adecuado con la a#uda del 4. de c/a0er • ) mu# altos de Fe%+ *'5 % 2() pueden /acer que esta esta desemboque en ase 6, que es una ase ráil e indeseable.

 AGRIETAMIENTO EN CALIENTE

POR FUSION DE EUTECTICAS6 • Gene!ac-n "e 0&u!a& nte!$!anu#a!e& %o! #a

&e$!e$ac-n "e m%u!e*a& "u!ante #a &o#"0cac-n3 "e'"o a 4ue "cha& *ona& &e$!e$a"a& 4ue"an !e'#an"ec"a& o (un""a& y %o! e##o tenen !e&&tenca muy 'a)a o nu#a,

• La %e!manenca a 7T8 y 9 y t%o "e m%u!e*a

en e# MB n:uyen en e&te a$!etamento3 4ue &e #oca#*a %!e(e!entemente en #a *ona "e #a #.nea "e (u&-n y en #a ;AC,

•

DESGARRE LAMINAR E&(ue!*o& "e t!acc-n en e# &ent"o "e# e&%e&o! "e #a cha%a , > ?ue e# mate!a# &ea &en&'#e a #a "e&cohe&-n en e# &ent"o "e &u& 0'!a&3 cuan"o e& &omet"o a un cc#o t5!mco a 7T8,

 AS$ECTS - CASAS  ,, E# tama@o e&ta #mta"o %o! e# "e #a ;AC, La %!o(un""a" "e #a& 0&u!a& &ue#e a#can*a! #a co!!e&%on"ente a #a "e #a &o#"a"u!a, Un mate!a# e& &en&'#e cuan"o &u& mc!onc#u&one& %e!"en cohe!enca con #a mat!* "u!ante e# cc#o

• E# Diseño na"ecua"o "e una un-n &o#"a"a &ue#e

e&ta! "et!/& "e un (a##o %o! "e&$a!!e #amna!,

• S e# Diseño  "e "e #a un-n no %e!mte e+ta! #a&

&o#ctacone& "e ca!$a &o'!e #a cha%a en #a "!ecc-n * en #a !a.*> en *ona "e mo!"e"u!a& en e# &o'!e e&%e&o! "e# co!"-n> en e# meta# "e &o#"a"u!a, In:uye6 > Una Mc!oe&t!uctu!a Su&ce%t'#e, > E#e+a"a& Ten&one& Re&"ua#e& o Im%ue&ta&, % La %!e&enca "e "!o$eno,

Lo& ace!o& a# ca!'ono y a#ea"o& &on &u&ce%t'#e&

EFECTO DE LA MICROESTRUCTURA  La *ona %!e(e!ente "e #oca#*ac-n "e #a 0&u!ac-n en (!.o e& #a *ona "e $!ano $!ue&o "e #a ;AT, E&to &e "e'e a 4ue6 % Tene meno! &u%e!0ce "e 'o!"e "e $!ano3 4ue una "e

$!ano 0no y %o! #o tanto meno! ca%ac"a" "e "e(o!mac-n En #a *ona %!-2ma a #a #.nea "e (u&-n e# $!ano  Au&tentco tam'5n (ue mayo! y e&e mate!a# %o! tanto ma& tem%#a'#e C/$SICI 0I/ICA, La 0&u!ac-n en (!.o &e +e a(ecta"a %o! #a tem%#a'#"a"3 #a "u!e*a y #a So#"a'#"a" "e# mate!a# 'a&e3 y e&to& a &u +e* n:uenca"a& %o! #a C,?, %o! E),6 una a#ta tem%#a'#"a"3 4 e& (unc-n "e #o& e#emento& a#eante&3 &e t!a"uce en o'tene! e&t!uctu!a& "e tem%#e COMPORTAMIENTO FRAGIL Fo!mu#a& "e# Ce4, Pue"e mo"0ca!&e %a!a contem%#a! %!e&enca "e  y e# e&%e&o! y !e:e)a! a&. una ten"enca a #a 0&u!ac-n, $ar1metro de Fisuración,  $ar1metro

Pc    C 1 S  1 1 Mn  1 1 Cu  1 1 N  1 1  C!  C!  1 Mo  1 1 V  1 B 1 e 1       H H  

e    e&%e&o! mate!a# A# E&ta"o Ten&ona#, En(!amento,

> A #a Ve#oc"a" "e

E# "&e@o n:uye en e# em'!"amento "e #a un-n y3 en e# e&ta"o ten&ona# %!o"uc"o %o! #a 7 cont!acc-n "e #a &o#"a"u!a, La& ten&one& en una un-n em'!"a"a %ue"en  La& a#can*a! e# +a#o! "e# #.mte e#/&tco3 nc#u&o "e un mate!a# en"u!ec"o y %!o"uc! #a !otu!a, E# "&e@o n:uye en #a +e#oc"a" "e en(!amento %o! #a& +.a& e2&tente& "e "&%ac-n "e ca#o!3 #o 4ue %ue"e enten"e!&e como &e+e!"a" t5!mca   0$u!a

INTRODUCCION DEL IDROGENO en e# PROCESO DE SOLDEO • E#  &e nt!o"uce en e# 'a@o "e (u&-n3 'en

%!oce"ente "e !e+e&tmento& "e e#ect!o"o& 4ue #o conten$an