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Tesis

Influencia de Parámetros de Proceso en la Microestructura y Propiedades Mecánicas de Uniones Soldadas ERW

2016



Tesista Nicolás ROMUALDI
Ingeniero Electromecánico - Universidad de la Marina Mercante - Argentina
Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina
Directores Ing. Teresa PÉREZ.  Tenaris Siderca, UNSAM - Argentina
Ing. Eduardo E. MARTÍNEZ.  Tenaris SIAT - Argentina
Lugar de realización SIAT y SIDERCA - Tenaris - Argentina
Fecha Defensa 01/03/2016
Jurado M.Sc. Pedro CABOT.  CNEA, UNSAM - Argentina
Ing. Luis DE VEDIA.  UNSAM - Argentina
Dra. María Inés LUPPO.  CNEA - Argentina
Código IS/T 165/16

Resumen

Las tuberías acero de baja aleación y alta resistencia, soldadas por ERW, son utilizadas para el transporte de gas a presión y tienen un importante rol en la matriz energética del mundo.
Uno de los principales limitantes para la fabricación de tuberías de mayor diámetro, las cuales requieren una mayor performance de las propiedades mecánicas, es el bajo desempeño de la tenacidad a la entalla de las uniones ERW respecto al material base.
Las tuberías ERW presentan una problemática de un valor de energía absorbida promedio menor y con una variabilidad considerablemente mayor que la del material base. Particularmente, es notoria la aparición de valores de energía absorbida considerablemente menores que el promedio, aleatoriamente.
El objetivo del presente trabajo es buscar entender las características de los resultados de tenacidad a la entalla en la unión ERW y encontrar condiciones de proceso que mejoren dichos resultados.
Se han analizado la relevancia y el efecto de los parámetros de proceso en el fenómeno de soldadura y que factores determinan las ventanas operativas para los mismos. Se ha estudiado la existencia de texturación en la unión soldada y su posible influencia en el comparativamente pobre desempeño de la tenacidad a la entalla.
El trabajo experimental incluyó pruebas efectuadas en planta y trabajo en laboratorio para la caracterización mecánica y microestructural. Este se concentró en verificar la importancia del efecto de la textura cristalográfica, analizada por EBSD, en las propiedades de impacto y la posibilidad de encontrar una ventana operativa que elimine la textura de la estructura final de la unión. Para tal fin, se eligió trabajar con un acero X42, de química Fe-C-Mn, de forma de eliminar el posible efecto en los resultados la formación de precipitados u otras fases en la tenacidad.
Se concluyó que la textura cristalográfica juega un importante papel en las propiedades de impacto de la unión soldada ERW. Se encontró una condición de tratamiento térmico que mejora considerablemente el desempeño de dichas propiedades, aunque la implementación del mismo en plantas existentes depende del balance técnico-económico en cada caso.
Keywords: linepipes, ERW, textura, tenacidad, dominio cristalográfico.

Complete Title

Effect of Process Parameters on the Microstructure and Mechanical Properties of ERW Welds

Abstract

ERW pipes of high strength low alloy steels, are used worldwide for the transportation of gas at high pressure and play an important role in the world’s energy matrix.
One of the main limitations for manufacturing pipes of bigger diameters, which require better mechanical properties, is the poor performance of the impact toughness of ERW welds compared to the base material.
ERW pipes display a problematically lower average absorbed energy and considerably higher dispersion compared to the base material. It is particularly notorious, the random occurrence of individual values considerably lower than the average.
The objective of the present work is to understand the characteristics of the impact toughness results of ERW welds and find process conditions and set-ups that improve such results.
The relevance and effects of welding process parameters on the welding phenomena has been analyzed and which factors affect their operating windows has been determined.
The experimental work included trials carried out in an industrial environment and laboratory for the mechanical and microestructural characterization. The focus was on verifying the effect of crystallographic texture, which was analyzed by EBSD, in the impact properties and the possibility of finding an operative window which could eliminate the texture from the final structure of the weld. To that end, an X42 steel was selected for the trials, which has a Fe-C-Mn chemistry, and consequently, prevents possible effects from precipitates or the formation of other phases.
It was concluded that crystallographic texture plays an important role in the impact toughness properties of the ERW weld. A heat treatment condition that considerably improves the performance of these properties was found. However, the feasibility of the implementation of such heat treatment in existing ERW mills is up the technical-economic balance for each case.
Keywords: linepipes, ERW, texture, toughness, crystrallographic domain

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