Caracterización microestructural y mecánica del efecto del aporte térmico en una unión disímil de acero inoxidable súper dúplex 2507 y API X-70

Abstract

The super dúplex stainless steel (SDSS) alloy has good mechanical properties and a better corrosion resistance if compared to AISI 300 alloys. On the other hand, the API X-70 steel is used in industry pipelines of the oil industry due to its good mechanical properties and weldability. In order to reduce cost and to optimize mechanical response of components, the industry is increasingly using dissimilar welds in the engineering design of pipelines or structures. In this study, the effects of different heat inputs on the microstructure and mechanical performance of a dissimilar joint between a super dúplex stainless steel (DSS 2507) and a API X-70 steel was fusion welded by means of the GMAW process using an ER-2209. The optical microstructural characterization of the HAZ did not show the evidence of precipitation of intermetallic phases such as sigma phase. The anasysis show the presence of chromium nitrate colonies (Cr2N) in the 2507 SDSS HAZ for the three heat input levels. Also, it was found that the variation in heat input influences the fraction volumen of austenite and ferrite phases of the 2507 SDSS HAZ and in the a bainitic transformation in the HAZ of the API X-70 steel. Furthemore, it was found that the effect of heat input benefits the nucleation and growth of acicular ferrite and bainite in the HAZ which resulted in a improvement of local hardness in that zone.

El acero inoxidable súper dúplex (AISD) es una aleación que presenta buenas propiedades mecánicas y mejor resistencia a la corrosión en comparación a las aleaciones AISI 300. Por otro lado, el acero API X-70 cuenta con propiedades mecánicas y buena soldabilidad, además es un acero utilizado en la fabricación de tubería para el transporte de hidrocarburos. La necesidad de llevar a cabo uniones disímiles en materiales ha incrementado con el fin de minimizar los costos de materiales y principalmente para optimizar el desempeño en las propiedades mecánicas en el diseño ingenieril en uniones soldadas como tuberías o estructuras. En esta investigación se realizó una unión soldada disímil de un acero inoxidable dúplex (AISD) 2507 con un acero API X-70 mediante el proceso GMAW empleando un electrodo ER- 2209 con diferentes niveles de aporte térmico, con la finalidad de analizar la microestructura y la respuesta mecánica de la unión soldada, la cual fue evaluada mediante ensayos de tensión. En cuanto a la caracterización microestructural de la unión soldada disímil no presentó precipitación de fases intermetálicas como la fase sigma ? en la ZAT y metal de soldadura, solo reveló que se tuvo la presencia de colonias de nitruros de cromo Cr2N en la ZAT del AISD 2507 en los tres niveles de aporte térmico. Se encontró que la variación del aporte térmico influye proporcionalmente en el volumen de las fases austenita y ferrita de la ZAT del AISD 2507 y en la transformación bainítica en el API X-70. Además, el efecto de aporte térmico tiene un beneficio en la nucleación y crecimiento de ferrita acicular y bainita en la ZAT mejorando las propiedades mecánicas en dicha zona.