Evaluación de las propiedades mecánicas a elevadas temperaturas de depósitos de soldadura 9Cr con diferentes niveles de boro

Abstract

La industria de generación termoeléctrica persigue incrementar el rendimiento de sus equipos desarrollando nuevas aleaciones para sus componentes y uniones soldadas. Para aumentar la resistencia al creep, se ha modificado el contenido de algunos microaleantes. En este sentido la optimización de los niveles de boro en aleaciones 9Cr busca estabilizar la martensita formando precipitados que mejoren la vida a creep [1]. Las propiedades mecánicas de estos aceros y sus soldaduras son alcanzadas luego de aplicar un tratamiento térmico de post soldadura. El ensayo de tracción en caliente puede ser considerado como una alternativa al ensayo de creep aprovechando la ventaja de obtener resultados en cortos períodos. Muchos estudios han propuesto equivalencias entre los datos de tracción en caliente y de rotura al creep en base a las relaciones de Norton y de Monkman-Grant, extrapolando sus resultados a tiempos más prologados por métodos paramétricos como el de Larson-Miller [2-3]. En concepto, esta relación sostiene que el comportamiento durante la deformación plástica es similar en ambos ensayos siempre que la microestructura no sufra cambios significativos durante los períodos considerados. En este trabajo se evaluaron las propiedades mecánicas a elevadas temperaturas de depósitos de metal de soldadura utilizado para soldar aceros de aleación 9Cr a través de una matriz de ensayos de tracción en caliente. Se soldaron cupones de metal de aporte puro según norma ANSI/AWS A5.29/A5.29M:2010 [4] empleando alambres flux-cored experimentales mediante el proceso de soldadura semiautomático bajo protección de Ar-20%CO2, obteniéndose depósitos con niveles de 20 y 60 ppm de boro en su composición química. Muestras de ambas composiciones fueron tratadas térmicamente a 760°C durante 2 horas. De ellas se mecanizaron probetas planas para ensayos de tracción en caliente realizados a velocidades de desplazamiento de 5; 1; 0,1 y 0,02 mm/min y a temperaturas de 625 y 650°C. Se analizaron los resultados mediante las relaciones de Norton y de Monkmant-Grant y se convirtieron datos de tracción en caliente a vida a creep utilizando la parametrización de Larson-Miller. Se encontró que el mayor contenido de boro mejoró las propiedades del metal de soldadura a elevadas temperaturas dado que para una misma tensión y temperatura de trabajo durante los períodos considerados en el ensayo de tracción en caliente se requirieron de tiempos más prolongados para alcanzar la rotura de acuerdo a la parametrización empleada.