Estudio de la evolución de daño de un acero de alta resistencia aplicable a la industria minera.

Abstract

A medida que ha avanzado la industria, se han desarrollado nuevos materiales que toman el lugar de otros que ofrecen menor resistencia. Un claro ejemplo de aplicaciones para materiales más resistentes se encuentra en la industria minera, petrolera y automotriz; ya que por su alta demanda y necesidad de constante producción, buscan prolongar los tiempos entre paradas de mantenimiento. A pesar de las mejoras en cuanto a propiedades mecánicas de materiales como aceros, hay factores como las grietas causadas por fatiga mecánica, las cuales, a pesar de que se hagan óptimos seguimientos, pueden aparecer de forma inesperada despertando el interés en entender el comportamiento de origen y propagación y como se ven modificados de acuerdo a procedimientos de conformado. Este trabajo presenta la caracterización microestructural y mecánica del acero estructural S690QL en estado de entrega de fábrica y el tratamiento térmico que aproximó la microestructura desarrollada en la zona afectada térmica en un proceso de corte térmico y/o de soldadura. La caracterización se llevó a cabo empleando ensayo de tracción, tenacidad a impacto Charpy y tenacidad a fractura; siendo este último el mayor énfasis del documento ya que se emplea una probeta SENB para evaluar la propagación de grieta por fatiga para obtener las constantes de la ley de Paris. El documento finaliza con el análisis fractográfico de los dos estados empleando microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido (SEM por sus siglas en inglés). La investigación evidenció la disminución de la tenacidad del material afectado térmicamente lo que además redujo el tiempo de propagación de grietas por fatiga; adicionalmente se evidenciaron características de isotropía en el material.

Abstract. As the industry has progressed and it have been developed, new materials take the place of others that offer less resistance, a clear example of stronger materials applications are mining, oil and automotive industry; which for its high demand and need for constant production seek to prolong the time between maintenance shutdowns, however, other factors may appear unexpectedly such as cracks caused by fatigue, which It involves trying to understand the behavior of spread and how it is modified according to forming processes. This work presents the microstructural and mechanical characterization of structural steel delivery status S690QL in factory and heat treatment that approached the microstructure developed in the heat affected zone on a process of thermal cutting and welding, using optical and scanning electron microscopy, tensile test, impact and fracture toughness; the latter being the main emphasis of the document and a SENB probe is used to evaluate the fatigue crack propagation constants for the Paris law. The paper concludes with fractographic analysis of the two states. The investigation showed the decrease in toughness of the heat affected materials which also reduced the time propagation of fatigue cracks; characteristics of isotropy is further evidenced in the material.