Los aceros aleados ferríticos ASTM A335 son ampliamente utilizados en la industria petroquímica y plantas de energía, debido a su adecuada resistencia mecánica (-29°C a 593°C con presiones de 105.5 kg/cm2 [10.4 MPa] y 13.4 kg/cm2 [1.3 MPa] respectivamente [1]) y resistencia a la corrosión frente a los aceites crudos que contienen sulfuro de hidrogeno y otros agentes corrosivos [2] y [3]. Los aceros ASTM A335 Gr. P5, son usados como tuberías para vapor, intercambiadores de calor, condensadores y catalizadores [3]. Al soldar, reparar o deformar los aceros ASTM A335 Gr. P5, las transformaciones microestructurales y las tensiones internas residuales pueden reducir la fiabilidad y durabilidad de la tubería en servicio; con el fin de reducir la influencia de tales transformaciones microestructurales y tensiones internas, se realiza la operación de tratamiento térmico, tal como lo especifican los códigos de construcción (ASME B31.3 [4], ASME B31.1 [5] y Welding Procedure GP 18-07-01 [6]). En la presente tesis se realizó la soldadura de cupones simulando las repetidas reparaciones en donde se varió las condiciones (configuraciones) del tratamiento térmico con el objetivo de obtener valores de dureza y energía absorbida mediante el ensayo Charpy V que cumplan con los requerimientos de los códigos de construcción, además que la microestructura obtenida sea aceptable; otro de los objetivos es determinar la variación de dureza, resistencia al impacto y microestructura simulando las repetidas reparaciones desde la primera hasta la cuarta reparación con la mejor condición (configuración) de tratamiento térmico obtenida. La metodología seguida fue la siguiente: PRIMERO, se caracterizó el metal base en estado virgen (o suministro); SEGUNDO, se determinó de acuerdo a la revisión del estado del arte el óptimo valor del parámetro “P” del PWHT de las uniones soldadas del acero ASTM A335 Gr. P5, este parámetro fue seleccionado buscando los mayores valores de resistencia al impacto; TERCERO, se elaboró la Especificación del Procedimiento de Soldadura (WPStesis), las variables de soldadura de este WPStesis no fueron utilizadas para los tratamientos térmicos, ya que cada tratamiento térmico tiene una condición (configuración) especifica; CUARTO, se realizó la soldadura de un cupón utilizando las variables del WPStesis y el óptimo valor del parámetro “P” obtenido, después se realizaron los ensayos de Dureza, Impacto Charpy V y Análisis de la Microestructura con la finalidad de que los valores obtenidos sean razonablemente comparables con los valores obtenidos en estudios anteriores, y sirvan de comparación con los valores obtenidos en la soldadura de cupones simulando las repetidas reparaciones; QUINTO, se soldaron cupones simulando tres y cuatro reparaciones utilizando las variables del WPStesis con cuatro condiciones (configuraciones) diferentes de tratamiento térmico, antes de tales reparaciones, los cupones fueron soldados utilizando las variables del WPStesis con el parámetro “P” = 20.26; SEXTO, se realizó la soldadura de los cupones simulando las repetidas reparaciones desde la primera hasta la cuarta reparación utilizando las variables del WPStesis con la mejor condición (configuración) del tratamiento térmico obtenida. Los resultados de los valores de dureza y resistencia al impacto de los cupones soldados con tres y cuatro reparaciones son cercanos entre sí, y sus microestructuras son similares; el análisis de los efectos de las configuraciones de tratamiento térmico son: con parámetro “P” = 20.26, han disminuido en promedio en -9% (ZAC) y 8% (ZAC) la dureza y resistencia al impacto respectivamente con respecto al “cupón soldado sin reparación”; con parámetro “P” = 21.79, han disminuido en -34% (ZAC) y -34% (MA) en dureza y resistencia al impacto respectivamente con respecto al “cupón soldado sin reparación”; con PWHT a 950°C por 2h, han disminuido en promedio en -27% (ZAC) y -96% (MA) en dureza y resistencia al impacto respectivamente con respecto al “cupón soldado sin reparación”, además su microestructura presenta los mayores tamaños de grano de ferrita y colonias de carburos coagulados en los bordes de grano; con tratamiento térmico antes (950°C por 2h) y después (725°C por 2h) de la soldadura, han variado en promedio en -9% (ZAC) y +21% (ZAC) en dureza y resistencia al impacto respectivamente con respecto al “cupón soldado sin reparación”, además la dureza ha disminuido en -25% en el MB. Los resultados y análisis de los valores de dureza y resistencia al impacto de los cupones soldados desde la primera hasta la cuarta reparación con PWHT con la mejor condición (configuración) del tratamiento térmico obtenido en el párrafo anterior, son: la máxima disminución en promedio de dureza es -13% (ZAC) en la cuarta reparación, y la máxima disminución en promedio en resistencia al impacto es – 12% en la segunda reparación. Se concluye que la configuración optima del tratamiento térmico para las juntas soldadas con tres y cuatro reparaciones del acero ASTM A335 Gr. P5 es cuando presenta un PWHT con parámetro “P” = 20.26, ya que presenta disminuciones pequeñas en la dureza y resistencia al impacto, además la microestructura es favorable ya que presenta principalmente una matriz de ferrita con carburos dispersos aleatoriamente. Otra conclusión es que la configuración del tratamiento térmico paras las juntas soldadas reparadas antes (950°C por 2h) y después (725°c por 2h) de la soldadura es aceptable, ya que los valores de dureza, resistencia al impacto y microestructura son cercanos a lo obtenido en el “cupón soldado sin reparar”, sin embargo, se requiere mayores recursos y tiempo para ejecutar los tratamientos térmico antes y después de la soldadura. Otra conclusión es que la configuración del PWHT para las juntas soldadas reparadas con parámetro “P” = 21.79 no es aceptable, ya que la dureza y la resistencia al impacto presentan disminuciones considerables. Otra conclusión es que la configuración del PWHT para las juntas soldadas reparadas a 950°C por 2h no es aceptable, ya que la dureza y la resistencia al impacto presentan disminuciones severas, además su microestructura es frágil debido al incremento en el tamaño de grano y los carburos coagulados en los bordes de grano. Además, se concluye se concluye que las juntas soldadas reparadas del acero ASTM A335 Gr. P5, pueden ser reparadas hasta cuatro veces, con PWHT con parámetro “P” = 20.26 aplicado desde la primera hasta la cuarta reparación, debido a que no se obtuvo disminuciones severas en la dureza, resistencia al impacto y microestructura comparado con los resultados obtenidos en el “cupón soldado sin reparar”. / Tesis

Debido a la poca práctica en el soldeo y obtención de uniones disimilares (materiales de diferente composición química y propiedades mecánicas), los conocimientos sobre estos tipos de uniones son muy reducidos en comparación con las uniones similares. El problema principal de este tipo de uniones es que las características de cada unión son muy particulares según los metales bases que se quieran unir y el material de aporte que se use. En el presente trabajo se estudió la soldabilidad de una unión disimilar formada por una aleación de Cu-5Zn y acero estructural ASTM A36, ambos de 3,0 mm de espesor. El proceso de soldeo empleado fue SMAW. Luego de ensayos previos, se obtuvieron uniones soldadas con propiedades mecánicas satisfactorias empleando como aportes (electrodos) ECuSn-A (Cu-6Sn) y ECuSn-C (Cu-9Sn-3Ni). Las uniones soldadas obtenidas con ambos aportes, fueron ensayadas a tracción, rompiendo en el metal Cu-5Zn. Estas uniones presentan una resistencia máxima a tracción promedio que varía entre el 80% y 84% de la resistencia del metal base Cu-5Zn. Las uniones obtenidas con el aporte ECuSn-C alcanzan una resistencia a la tracción de 243 MPa; mientras que, las uniones obtenidas con el aporte ECuSn-A logran alcanzar 234 MPa. Los valores de elongación (ductilidad) obtenidos a través del ensayo de tracción muestran que con ambos aportes se alcanzan valores muy similares (22 %). De los ensayos de microdureza Vickers realizados, se aprecia que no existe mayor diferencia en los valores de dureza encontrados en ambas ZACs y metales de aporte. De acuerdo a los resultados encontrados en la presente tesis, se recomienda el empleo del aporte ECuSn-C (Cu-9Sn-3Ni) para las uniones soldadas mediante el proceso SMAW entre el acero estructural ASTM A36 y la aleación Cu-5Zn, ambos de 3,0 mm de espesor. Este aporte presenta un costo que es un 8% menor que el aporte ECuSn-A (Cu-5Sn); además, que las uniones presentan un mejor acabado superficial.

En el siguiente trabajo se analiza económicamente diferentes procesos de soldadura a fin de determinar la mejor opción para la fabricación en serie de tanques de acero SA612 Gr. 90 para el almacenamiento de 5200 galones de GLP. Además se determina el material de aporte apropiado que sea disponible con proveedores locales. La fabricación es realizada según el con el código ASME Sección VIII División I “Reglas para la construcción de Recipientes a Presión” y para la calificación del procedimiento de soldadura y soldador se utiliza el código ASME Sección IX “Procedimientos para calificaciones de soldadura, soldadura fuerte y fusión”. Los parámetros a usar para conseguir una soldadura sana y reproducible en serie se consiguieron por recomendaciones según el espesor y el diseño de junta, éstos se deben validar con un registro de ensayos a las probetas para verificar las propiedades mecánicas requeridas antes de la producción en serie. Por último, se muestran dos procedimientos de soldadura preliminares para la fabricación del tanque de almacenamiento. El primero procedimiento se usa para la unión virola-virola y virolafondo; el segundo se usará para la última unión virola-fondo.

La presente investigación tiene como objetivo comprobar la factibilidad de uso de una varilla material de aporte, de geometría tubular, en el proceso de soldadura de un acero inoxidable AISI 316L mediante soldadura GTAW. Se elimina de esta manera la necesidad de uso de gas de protección en algunas de las etapas del proceso generando asi un ahorro considerable en la utilización de gas de protección. Para lograr tal cometido, se ha efectuado ensayos electroquímicos para comparar la resistencia a la corrosión de uniones soldadas con material de aporte convencional y el propuesto en esta investigación. Todas las muestras fueron sometidas a ensayos de obtención de potencial de corrosión en circuito abierto y a ensayos potenciodinámicos. Se hallaron así valores como intensidad de corrosión y velocidad de penetración de corrosión. En base a los resultados obtenidos se ha podido caracterizar cualitativamente las propiedades de la capa pasiva del material. Además de los ensayos electroquímicos, se ha realizado también ensayos de metalografía para poder caracterizar la microestructura de las muestras. Los resultados indican que no existe una pérdida de propiedades anticorrosivas de la unión soldada empleando el material de aporte tubular, todas las microestructuras observadas son adecuadas y los valores obtenidos de velocidad de corrosión e intensidad de corrosión son aceptables, tomando como referencia el metal base AISI 316L cuyos valores de Intensidad de corrosión y velocidad de penetración de corrosión son respectivamente 3,985 mg/cm2*y y 5,006 um/y (obtenidos en la presente investigación) comparados contra los valores del cordón de soldadura del aporte TG-X 316L 1,881 mg/cm2*y y 2,363 um/y y los valores del material de aporte convencional ExsaTIG2010Mo 2,075 mg/cm2*y y 2,606 um/y, se observa que los valores del material de aporte tubular son tan buenos como los obtenidos para las soldaduras realizadas con material de aporte convencional. Se concluye que es factible la utilización de este material de aporte, particularmente, su mejor utilidad está enfocada en la soldadura de tuberías y tanques, generando así un ahorro considerable en la utilización de gas de protección.

En el presente trabajo se estudió la soldabilidad de una unión disimilar formada por el acero estructural ASTM A36 y la aleación de aluminio AA5052-H34. Las uniones disimilares obtenidas no lograron alcanzar la resistencia mecánica mínima indicada en el código AWS B 2.1 que establece que este tipo de uniones como mínimo deben alcanzar 170 MPa de resistencia a la tracción. En esta investigación los mejores resultados obtenidos alcanzaron los 86 MPa de resistencia a la tracción, representando el 50,6% de lo requerido por el código. De los resultados se determinó que no es posible obtener uniones, entre el acero estructural ASTM A36 y la aleación de aluminio AA5052-H34, empleando un solo metal de aporte, pues se presentan problemas de soldabilidad básicamente entre el aporte y el acero. Se hace necesario realizar el proceso de enmantequillado o buttering en el lado del acero mediante el electrodo Cu-8Al. Luego de realizado el buttering, para la elaboración de los cupones de soldadura disimilares se emplearon diversos materiales de aporte y procesos de soldadura en la búsqueda de un procedimiento de soldadura que cumpla con lo estipulado en el código AWS B2.1. Para el desarrollo de este trabajo, se emplearon los procesos de soldadura más comunes en el medio como SMAW, GMAW y GTAW. El procedimiento de soldadura con el que se obtuvieron las mejores propiedades mecánicas fue el realizado mediante el buttering a cinco pasadas mediante el proceso SMAW (62 A, 25 V) y realizando la unión con el proceso GMAW usando un aporte de Al-5Si (15.4 V, 105 A). Estas uniones no cumplieron lo requerido por el código en resistencia mecánica, ni en el ensayo de doblado, pues durante ambos ensayos se produce desprendimiento del buttering y el metal de aporte. En el barrido de durezas realizado a la sección transversal del cordón, en las uniones mencionadas, se apreció que no existe mayor variación en los valores de dureza encontrados en las ZAC de ambos metales, lo que demuestra que se evitó la formación de zonas duras.