En este trabajo de tesis se analiza la soldabilidad de aceros de alta resistencia y baja aleación utilizados en la construcción de cañerías para el transporte de hidrocarburos mediante procesos de soldadura por arco eléctrico. El objetivo fue determinar la influencia de los parámetros de soldadura en la aparición y posterior eliminación de constituyentes Martensita - Austenita que forman parte de regiones de la zona afectada por calor (ZAC) de la soldadura, denominada zonas frágiles locales. Para ello se aplicaron métodos de caracterización metalográfica para su observación por microscopia óptica y se implementaron técnicas de análisis posterior a los ensayos mecánicos para garantizar la evaluación de la ZAC. Se analizaron los parámetros de soldadura encontrandose que la temperatura de precalentamiento tiene una fuerte influencia en los cambios microestructurales de la ZAC y que las temperaturas de precalentamiento recomendadas por los códigos de diseño y fabricación de componentes soldados no resultaron suficiente para la disolución de los constituyentes M-A una vez formados. La presencia de regiones segregadas en el metal base favorecen la formación de los mismos. Esto fue corroborado con aceros más modernos en los que se encontró menor nivel de segregación y modificación en las técnicas de fabricación que evitan la formación de los constituyentes M-A.. Se evaluó además la soldadura con fluidos circulando con el fin de establecer si en la misma se generaban estos constituyentes. A través de la medición de la temperatura en la pared interna de la cañería se encontró que en los aceros en servicio el riesgo de falla más esperado es por fisuración en frío, mientras que en los aceros más nuevos el riesgo mayor es la perforación durante la soldadura de reparación. En función de los resultados se determinó un método analítico que permite obtener la dureza en la ZAC para este tipo de soldadura, una vez establecido el tiempo de enfriamiento en la misma. / In this thesis work, the weldability of high strength and low alloy steels used in the construction of pipes for the hydrocarbon transport by means of electric arc welding processes is analyzed. The objective was to determine the influence of welding parameters in the appearance and later elimination of components Martensite - Austenite that comprise regions of the heat affected zone (HAZ) of the weld denominated local brittle zones. For that, metallographic characterization methods for their observation by optical microscopy were obtained and techniques of analysis were implemented subsequent to mechanical tests to guarantee the HAZ evaluation. Welding parameters were analyzed and it was found that the pre heating temperature has a great influence on the HAZ micro structural changes and the temperatures recommended by design and construction codes for welded components were not enough to achieve dissolution of M-A constituents once they were formed. The presence of segregated regions in the base metal helps to their formation. This was corroborated in more modern steels in which was found a lower level of segregation and a modification in the fabrication techniques that avoid the formation of M-A constituents. It was also evaluated the welding with a fluid flowing in order to investigate whether these constituents were generated. By means of measuring the temperature on the internal wall of the pipe, it was found that, in steels already in service the risk of failure most expected is by cold cracking, whereas in newer steels the greater risk is to be perforated during the repair welding. Based on the results, a new analytical method was established which allows to obtain the hardness in the HAZ for this type of welds once the cooling time is given.

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. / Tesis

La creciente demanda de la industria por disponer de recubrimientos de alta resistencia a la corrosión y abrasión con un menor costo, induce el desarrollo de nuevos compuestos con menor rugosidad superficial y mayor adherencia al substrato. El desgaste abrasivo es uno de los grandes problemas que se presentan en piezas que trabajan en contacto con minerales. Las técnicas de proyección térmica y soldadura PTA, son usadas para formar recubrimientos duros y se basan en conferir al material a depositar (en forma de polvo o varilla), suficiente energía térmica con tal de proyectar material fundido o parcialmente fundido con alta energía cinética formando un recubrimiento compacto. El estudio que se presenta a continuación tiene su origen en la observación del desgaste prematuro en asientos de válvulas API-9 de bombas GEHO ZPM Duplex presentes en la minería del cobre, las cuales sufren desgaste por abrasión y son reemplazadas cada apróx. 800 [h]. El objetivo del trabajo es producir recubrimientos duros, determinar la influencia de la composición y micro-estructura en el comportamiento en desgaste y micro-dureza y comparar los resultados con el material presente en dicha válvula. Se fabricaron 4 probetas de acero SAE 1020 de dimensiones 50x50x10 [mm], dos de ellas con recubrimientos metálicos; base niquel (Durmat 59 PTA), base hierro (Durmat 505 PTA), y dos con recubrimientos cerámicos una mezcla niquel y carburo de tungsteno (Durmat 62 PTA), y una con Carburo de tungsteno-Cobalto (Durmat 101 PTA). Se hizo Microscopía Óptica, se sometieron a ensayo de desgaste ASTM-G65 procedimiento A, microscopía electrónica de barrido (SEM) y Micro-dureza. Los resultados arrojaron que Durmat 101 HVOF pierde un 65 % menos de peso y un 32% menos de espesor frente al material de la válvula. Además este recubrimiento es un 68 % más duro que la válvula, con un valor promedio de 1341,8 HV03,. Es el único recubrimiento que obtiene mejores resultados que el material de la válvula. El 59 PTA muestra un crecimiento dendrítico fino en la microscopía, y al agregar carburos de tungsteno la resistencia al desgaste mejora y la dureza aumenta en un 31%. El 505 PTA tiene una micro-estructura muy fina y compacta, con carburos finos ordenados en una matriz de hierro. De los recubrimientos aportados por soldadura de arco transferido, fue el de mejor desempeño. El recubrimiento metálico base Níquel, Durmat 59 PTA, es el que presenta el comportamiento más deficiente en todas las pruebas y es el único que en el ensayo de desgaste llegó al material base.

El siguiente trabajo toma como premisa la necesidad de contar con juntas soldadas de calidad para la unión de tuberías que transportan gas natural. La importancia de este trabajo va relacionado a la necesidad de masificar el uso de este hidrocarburo como fuente principal de energía para la población. Se realiza la comparación entre los procedimientos SMAW y mixto GTAW/SMAW para una tubería API 5L X52M de 152 mm. de diámetro y 7.11 mm. de espesor. Estas son dimensiones requeridas para obtener la presión de diseño de 19 bares. El estudio realizado consta de cuatro capítulos. El primer capítulo abarca las teorías fundamentales para la elaboración de este, entre ellos resalta la Norma API 1104, la cual ha sido fundamental para establecer los criterios de aceptación a los dos procedimientos comparados. El segundo capítulo abarca la metodología realizada para poder obtener el WPS preliminar de ambos procedimientos. Se justifica la selección de los electrodos de aportes, corriente, temperatura de precalentamiento, entre otras variables esenciales más. Todo lo anterior considerando las mejores prácticas, recomendaciones de fabricantes y la Norma API 1104. El tercer capítulo toca en mayor profundidad los requisitos establecidos para calificar los procedimientos de soldadura. Se identifica el número de probetas y ensayos a realizar a cada uno de estos. Asimismo, se procede con la soldadura de los cupones el corte de probetas para someterlos a los ensayos requeridos. Finalmente, en el cuarto capítulo se analiza los resultados obtenidos del ensayo y se concluye si las discontinuidades son aceptables o no. Asimismo, se realiza el cálculo y comparación de costos asociados para obtener una junta soldada.

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.