Estudio comparativo de propiedades mecánicas y microestructurales para una junta soldada en tubería de acero HSLA API 5L grado X65 usada para líneas de transporte de hidrocarburos

Abstract

En este trabajo se realizó el análisis partiendo desde un requerimiento a nivel macro, como es la necesidad de expansión de sistemas para transporte y distribución de gas, hasta llegar al diseño y evaluación de juntas soldadas a tope para implementar en la construcción de estos sistemas. Análisis pasando por las etapas de selección de condiciones de ope-ración, estudio de regulaciones locales, selección de materiales, diseño de juntas soldadas y análisis mecánicos, hasta llegar a un nivel micro con el análisis microestructural de cada junta soldada. Se realizó el diseño de una junta a tope soldada por medio de los procesos SMAW, GTAW+SMAW y GMAW+FCAW-G, en tubería de acero al carbono HSLA API5L X65. El código de referencia empleado fue ASME B31.8 [34]. Se diseñó un WPS para cada proceso de soldadura a aplicar, con sus respectivos PQR y WPQ bajo el código ASME, sección IX [49]. A cada junta se le realizan ensayos de inspección visual, tensión, doblez guiado de cara y de raíz, dureza HRB, microdureza HV, microscopía óptica, microscopía SEM-SE, análisis de composición de elementos por SEM-BSE, medición de la ZAC y mediciones de tamaño de grano. Con los resultados se realiza la comparación entre procesos. La junta soldada con el proceso mixto GMAW+FCAW presentó los mejores valores promedio de resistencia a la tensión, dureza HRB y microdureza HV. Junta que también presento la ZAC más ancha que los otros procesos. El proceso SMAW presentó el menor valor de resistencia a la tensión y los valores más bajos de microdureza HV promedio. El proceso GTAW+SMAW obtuvo resistencia media respecto a los demás procesos aplicados. Con los resultados obtenidos, los WPS diseñados para cada proceso pueden ser implementados para soldar líneas de transporte de gas. (Texto tomado de la fuente)

In this work, the analysis was carried out starting from a requirement at the macro level, such as the need to expand systems for transport and distribution of gas, up to the design and evaluation of butt-welded joints to implement in the construction of these systems. Analysis going through the stages of selection of operating conditions, study of local regulations, selection of materials, design of welded joints and mechanical analysis, until reaching a micro level with the microstructural analysis of each welded joint. The design of a welded butt joint was carried out by means of the SMAW, GTAW+SMAW and GMAW+FCAW-G processes, in carbon steel pipe HSLA API5L X65. The reference code used was ASME B31.8 [34]. A WPS was designed for each welding process to be applied, with their respective PQR and WPQ under the ASME code, section IX [49]. Each joint undergoes visual inspection tests, tension, face and root guided bending, HRB hardness, HV microhardness, optical microscopy, SEM-SE microscopy, element composition analysis by SEM-BSE, ZAC measurement and grain size measurements. With the results, the comparison between processes is made. The joint welded with the GMAW+FCAW mixed process presented the best average values of tensile strength, HRB hardness and HV microhardness. Welded joint that also presented the ZAC wider than the other processes. The SMAW process presented the lowest tensile strength value and the lowest average HV microhardness values. The GTAW+SMAW process obtained medium resistance compared to the other applied processes. With the results obtained, the WPS designed for each process can be implemented to weld gas transportation lines.