Caracterizacin de acero API 5l grado A
Characterization of API 5L Grade A Steel
Caracterizao do Ao API 5L Grau A
Mnica Moreno-Barriga I
https://orcid.org/0000-0002-9881-6360
Andrs Noguera-Cundar II
https://orcid.org/0000-0001-6763-9288
Lidia Castro-Cepeda III
https://orcid.org/0000-0002-0471-2879
Correspondencia: monica.moreno@espoch.edu.ec
Ciencias tcnica y aplicada
Artculo de investigacin
*Recibido: 15 de noviembre de 2020 *Aceptado: 21 de diciembre de 2020 * Publicado: 09 de enero de 2021
I. Magister en Sistemas Integrados de Gestin de la Calidad Ambiente y Seguridad, Ingeniera Industrial Tecnloga Qumica Especialidad Industrial, Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.
II. Master Universitario en Ingeniera Mecnica, Ingeniero Automotriz Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.
III. Master Universitario en Ingeniera de la Energa, Ingeniera Industrial Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.
Resumen
El presente trabajo fue realizado con el fin de comparar el tipo de acero empleado en una tubera en la industria petrolera, comparando su microestructura, composicin, as como los diferentes tratamientos a los que sern sometidas las probetas normalizadas. Segn la norma UNE EN 10020:2001, se define al acero como aquel material en el que el hierro es el elemento predominante, el contenido en carbono es, generalmente inferior al 2% y contiene adems a otros elementos.
El lmite superior del 2% en el contenido de carbono (C) es el lmite que separa al acero de la fundicin. En general, un aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la traccin, pero como contrapartida incrementa su fragilidad en fro y hace que disminuya la tenacidad y la ductilidad. En la industria petrolera el Grado en API es una designacin alfa o alfanumrica, nos ayuda a identificar el nivel de resistencia de un tubo, y est relacionada con la composicin qumica del acero. La especificacin API 5L para una tubera de conduccin, va desde grados bajos como L175 o A25, o los ms altos L830 o X120. La parte numrica de la designacin representa la resistencia, adems es el mnimo esfuerzo de fluencia soportado por el tubo en MPa y ksi .El esfuerzo de fluencia es aquel esfuerzo que soporta un material metlico, al someterse a una fuerza de tensin, justo antes de deformarse permanentemente. Por lo que es necesario la comparacin con otros materiales.
Palabras claves: Api, API 5L; esfuerzo de fluencia; fuerza de tensin; deformacin.
Abstract
The present work was carried out in order to compare the type of steel used in a pipe in the oil industry, buying its microstructure, composition, as well as the different treatments to which standardized specimens will be subjected. According to the UNE EN 10020: 2001 standard, steel is defined as that material in which iron is the predominant element, the carbon content is generally less than 2% and it also contains other elements.
The upper limit of 2% on carbon (C) content is the limit that separates the steel from the cast iron. In general, an increase in the carbon content in steel increases its tensile strength, but on the other hand, it increases its brittleness in cold conditions and reduces its toughness and ductility. In the oil industry, the API Grade is an alpha or alphanumeric designation; it helps us identify the resistance level of a pipe, and is related to the chemical composition of the steel. The API 5L specification for a conduit pipe ranges from low grades like L175 or A25, to the highest L830 or X120.
The numerical part of the designation represents the resistance, it is also the minimum yield stress supported by the tube in MPa and ksi. The yield stress is that stress that a metallic material supports, when subjected to a tensile force, just before become permanently deformed. So a comparison with other materials is necessary.
Keywords: Api; API 5L; yield strees; tensile force; deformed.
Resumo
O presente trabalho foi realizado com o objetivo de comparar o tipo de ao utilizado em um duto na indstria de petrleo, comparando sua microestrutura, composio, bem como os diferentes tratamentos a que sero submetidos os corpos de prova padronizados. De acordo com a norma UNE EN 10020: 2001, ao definido como o material em que o ferro o elemento predominante, o teor de carbono geralmente inferior a 2% e tambm contm outros elementos.
O limite superior de 2% no teor de carbono (C) o limite que separa o ao do ferro fundido. Em geral, um aumento no teor de carbono no ao aumenta sua resistncia trao, mas, por outro lado, aumenta sua fragilidade a frio e reduz sua tenacidade e ductilidade. Na indstria do petrleo, o API Grade uma designao alfa ou alfanumrica, que nos ajuda a identificar o nvel de resistncia de um tubo e est relacionado composio qumica do ao. A especificao API 5L para um tubo de condute varia de graus baixos, como L175 ou A25, at os mais altos L830 ou X120. A parte numrica da designao representa a resistncia, tambm a tenso de escoamento mnima suportada pelo tubo em MPa e ksi. A tenso de escoamento aquela tenso que um material metlico suporta, quando submetido a uma fora de trao, pouco antes ficar permanentemente deformado. Portanto, uma comparao com outros materiais necessria.
Palavras-chave: API; API 5L; limite de elasticidade; fora de trao; deformao.
Introduccin
El acero bsicamente es una aleacin binaria hierro y carbono con una cantidad de carbono que puede estar entre 0,03% y 1,2% en peso de la composicin total, sin descartar que contendrn cantidades menores de otros elementos, segn la aplicacin del material.
Es importante adems diferenciar entre el hierro y el acero. El hierro es un elemento metlico relativamente duro, la diferencia principal entre el hierro y el acero se encuentra en el porcentaje de carbono, presente en la aleacin. Esta presencia de carbono en la estructura hace que el material resultante conserve las caractersticas metlicas del hierro puro, y adems mejorar sus propiedades fsico-qumicas, y el aspecto ms importante y sobresaliente mejorar su resistencia.
Existen varios tipos de acero segn los elementos aleantes que se utilicen. Cada uno de estos tipos de acero ser adecuado para aplicarlos en diferentes usos, es decir que un acero es un material que se adapta a distintos requerimientos tecnolgicos y adems es un material de uso comn y fcil de encontrar.
Los componentes del acero se encuentran en gran cantidad de forma natural. Esta caracterstica hace que el acero sea un material con una produccin bastante sencilla y relativamente econmica, entonces sus aplicaciones se encuentran en diferentes mbitos, como: en las industrias de la construccin, maquinaria, automotriz, petrolera, mdica, entre otras, todos los elementos manufacturados en estas industrias requieren que los materiales posean excelente resistencia al impacto o fatiga, siendo el acero el ms adecuado, por lo tanto su estudio y caracterizacin es importante para definir o mejorar las caractersticas de los mismos.
Es as que surge la necesidad tecnolgica de buscar alternativas que permitan utilizar los aceros en condiciones de trabajo ms especficas, ms exigentes etc, estas alternativas son los tratamientos trmicos, que bsicamente se definen como, procedimientos de calentamiento, mantenimiento y enfriamiento a distintas temperaturas y bajo condiciones determinadas, a que se someten los aceros para lograr en ellos ciertos cambios en sus caractersticas, bridndoles particularidades ms adecuadas para la aplicacin especfica a la que sern sometidos.
En el presente trabajo por lo tanto, se analiza un acero utilizado en el transporte de hidrocarburos, en su estado de suministro, y con diferentes tratamientos trmicos, realizando micrografas, ensayos de impacto, EDS para determinar la composicin de las inclusiones presentes en el material, de tal forma que se pueda conocer el material ms a profundidad logrando determinar que tratamiento trmico sera el mejor para aplicar a este material de tal forma que responda de mejor manera a los requerimientos propios del transporte de hidrocarburos.
Metodologa
Dentro del campo del anlisis metalogrfico cuyo principal objetivo es analizar a profundidad la micro estructura de los materiales y relacionarla con sus propiedades y caractersticas, para llegar a determinar la mejor aplicacin, en el presente trabajo se ha utilizado en primer lugar la tcnica denominada espectroscopia para determinar la composicin del acero, el cual es un mtodo instrumental que permite medir las concentraciones especficas de un material en una mezcla y determinar con precisin una gran variedad de elementos. Esta tcnica se utiliza para determinar la concentracin de diferentes elementos en un material de una muestra especfica, esta operacin se la realizo en tres probetas diferentes para verificar los resultados, los cuales indican que el material estudiado es un acero API 5L Grado A.
Despus de esta primera etapa de reconocimiento del material, se somete a distintas probetas a diferentes tratamientos trmicos, como son normalizado, recocido, y temple, bajo condiciones definidas bajo norma. Estas probetas fueron tratadas y preparadas para ser observadas con microscopio ptico, con el objetivo de observar su microestructura verificando de esta forma que los tratamientos trmicos han logrado un cambio en las propiedades del material.
En la siguiente fase, se analiza cada probeta con microscopio electrnico SEM, realizando EDS, encontrando en primer lugar las inclusiones no metlicas presentes en las probetas, y examinando la composicin qumica de las mencionadas inclusiones.
Para finalmente realizar ensayos de dureza Vickers y Brinell en las distintas probetas, a fin de encontrar cual tratamiento trmico resulta ms beneficioso para el material, en trminos de mejora de la resistencia del material a la deformacin plstica localizada.
Este anlisis se realiza con el fin de conocer a detalle las caractersticas y propiedades del material bajo estudio.
Resultados
Para la composicin del acero se utiliz la espectroscopia de absorcin atmica, de este proceso experimental se obtuvieron los resultados obtenidos en las siguientes tablas, la prueba se replic tres ocasiones para obtener una fiabilidad de resultados.
Tabla 1: Espectrometra 1
Sample: 1 |
||||
Anlaysis time: 11-03-2019 16:35 |
||||
C% |
Si% |
Mn% |
P% |
S% |
0.266 |
0.277 |
0.631 |
0.0030 |
0.0030 |
Cr% |
Mo% |
Ni% |
Cu% |
Al% |
0.067 |
0.105 |
0.103 |
0.045 |
0.027 |
Co% |
Nb% |
Ti% |
V% |
W% |
0.0060 |
0.0050 |
0.0027 |
0.0068 |
0.020 |
B% |
Sn% |
Fe% |
|
|
0.0010 |
0.0063 |
98.46 |
|
|
Fuente: Elaboracin propia.
Tabla 2: Espectrometra 2
Sample: 2 |
||||
Anlaysis time: 11-03-2019 16:35 |
||||
C% |
Si% |
Mn% |
P% |
S% |
0.271 |
0.277 |
0.618 |
0.0030 |
0.0030 |
Cr% |
Mo% |
Ni% |
Cu% |
Al% |
0.064 |
0.103 |
0.097 |
0.045 |
0.031 |
Co% |
Nb% |
Ti% |
V% |
W% |
0.0045 |
0.0050 |
0.0026 |
0.0068 |
0.020 |
B% |
Sn% |
Fe% |
|
|
0.0010 |
0.0057 |
98.47 |
|
|
Fuente: Elaboracin propia.
Tabla 3: Espectrometra 3
Sample: 3 |
||||
Anlaysis time: 11-03-2019 16:35 |
||||
C% |
Si% |
Mn% |
P% |
S% |
0.270 |
0.286 |
0.614 |
|
0.0030 |
Cr% |
Mo% |
Ni% |
Cu% |
Al% |
0.064 |
0.108 |
0.099 |
0.046 |
0.034 |
Co% |
Nb% |
Ti% |
V% |
W% |
0.004 |
0.0050 |
0.0025 |
0.0062 |
0.030 |
B% |
Sn% |
Fe% |
|
|
0.0010 |
0.011 |
98.43 |
|
|
Fuente: Elaboracin propia
Con las tres muestras se puede determinar los valores promedios de cada elemento constituyente del acero, esta composicin de elementos mas representativos se detalla en la Tabla 1.
Tabla 4: Composicin promedio de material utilizado.
Elemento |
Composicin (%) |
C |
0,269 |
Si |
0,280 |
Mn |
0,621 |
Cr |
0,065 |
Mo |
0,105 |
Ni |
0,099 |
Fuente: Elaboracin propia.
Estos datos de composicin qumica obtenidos de las probetas de la tubera se comparan con la composicin tpica de un Acero API 5 L de diferentes grados indicados en la la Tabla 2, obtenindose como resultado que el material en analisis un acero API 5 L grado A.
Tabla 5: Composicin qumica Acero API 5L de diferentes grados.
Fuente: https://www.octalsteel.com/api-5l-pipe-specification
La siguiente etapa, consiste en analizar y observar las diferentes probetas sometidas a tratamientos trmicos, para estas observaciones de microestrutura, las probetas se someten a un proceso de corte para obtener probetas prismticas segn norma (ASTM). Las probetas se someten a un proceso de lijado con una granulometra #1200 y posterior pulido con pao, y finalmente ataque qumico con NITAL 3%.
Los elementos resultantes se observador con microscopio ptico, resumiendo los anlisis en las siguientes tablas comparativas.
Tabla 6: Anlisis microgrfico de probetas con tratamiento trmico de normalizado.
ANALISIS MICROGRAFIAS ESPOCH CENTRO CARROCERO ACERO API 5L GRADO A |
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LABORATORIO DE MATERIALES ESPOCH |
CENTRO CARROCERO |
||
Normalizado a 100x |
Normalizado a 20x |
||
|
Observamos que la distribucin de la ferrita proeutectoide de un acero con 0.269 % de C , 0.621 % de Mn ,adems el tamao de grano austenitico ser menor. |
|
Observamos que gracias al normalizado se muestra un refinamiento de grano que mejorara las propiedades mecnicas del material , siendo la parte clara la ferrita proeutectoide nuclear en los bordes de grano de la austenita .
|
Normalizado a 200x |
Normalizado a 50x |
||
|
Observamos una mayor rea en la distribucin de la ferrita proeutectoide de un acero con 0.269 % de C , 0.621 % de Mn ,adems el tamao de grano austenitico ser mayor . |
|
Observamos una microestructura ferrita y perlita. La cementita de la perlita se contrae en forma de glbulos, quedando inserta en una matriz de ferrita. |
Normalizado a 700x |
Normalizado a 100x |
||
|
Se observa menor rea al pasar de 200x a 700x mostrando una microestructura Perltico-ferrtico, es decir ferrita en una matriz perltica. |
|
Observamos que el tamao de grano austentico es relativamente grande comparado con el tamao de la ferrita proeutectoide que est creciendo, durante el enfriamiento el centro en los granos de la austenita se volvern sobresaturados con respecto a la ferrita. |
Fuente: Elaboracin propia.
Tabla 7: Anlisis microgrfico de probetas con tratamiento trmico de recocido.
ANALISIS MICROGRAFIAS ESPOCH CENTRO CARROCERO ACERO API 5L GRADO A |
||||
LABORATORIO DE MATERIALES ESPOCH |
CENTRO CARROCERO |
|||
Recocido a 100x |
Recocido a 20x |
|||
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Observamos un enfriamiento rpido que presenta la formacin de perlita y cementita, donde la cementita es oscura y la perlita es clara. |
|
Observamos con mayor claridad la formacin del tamao de grano as como la formacin de perlita y cementita , donde la perlita es oscura y la cementita la parte clara . |
|
Recocido a 200x |
Recocido a 50x |
|||
|
Observamos con mayor claridad los tamaos de grano y tambin las fases presentes evidenciando las dos fases: cementita y perlita. |
|
Observamos con mayor claridad la homogenizacin del tamao de grano, as como la mayor rea de perlita en comparacin de la cementita. |
|
Recocido a 700x |
Recocido a 100x |
|||
|
Observamos que la estructura presente es cementita y perlita, en la cual la perlita se observa como pequeas laminas. |
|
Observamos que la microestructura tiene lmites de gano definidos as como la gran cantidad de perlita en comparacin con la cementita . |
|
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 8: Anlisis microgrfico de probetas con tratamiento trmico de suministro.
ANALISIS MICROGRAFIAS ESPOCH CENTRO CARROCERO ACERO API 5L GRADO A |
|||
LABORATORIO DE MATERIALES ESPOCH |
CENTRO CARROCERO |
||
Suministro a 100x |
Suministro a 20x |
||
|
Observamos la formacin de perlita y ferrita, la seccin oscura se trata de perlita y la parte clara se trata de ferrita. Los granos no se encuentran bien definidos . |
|
Observamos los lmites de grano, se distinguen las fases perlita y ferrita encontrados en este acero sin tratamiento trmico. |
Suministro a 200x |
Suministro a 50x |
||
|
Observamos una mayor porcentaje de ferrita en comparacin con la perlita, est delimitada por franjas de color oscuro , adems el tamao de grano es mayor. |
|
Observamos un tamao de grano mucho mayor , as como su dispersin adems se distinguen porcentaje de ferrita es superior a la perlita |
Suministro a 700x |
Suministro a 100x |
||
|
Observamos una microestructura ferrtico-perltico, en el cual la perlita est en los lmites de grano como pequeas laminas, se definen ms los lmites de grano . |
|
Observamos perlita en una matriz ferrtica , as como granos homogneos limitados |
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 9: Anlisis microgrfico de probetas con tratamiento trmico de temple.
ANALISIS MICROGRAFIAS ESPOCH CENTRO CARROCERO ACERO API 5L GRADO A |
|||
LABORATORIO DE MATERIALES ESPOCH |
CENTRO CARROCERO |
||
Temple a 100x |
Temple a 20x |
||
|
Observamos una microestructura ferrtico perltico, no se puede distinguir los granos ni delimitar los mismos . |
|
Observamos dos fases presentes ferrita y perlita , las cuales se diferencian por el color de cada una de ellas . |
Temple a 200x |
Temple a 50x |
||
|
Observamos una microestructura martenstica y los puntos negros son carburos presentes en las probetas . |
|
Observamos un matriz tipo de lminas debido al tipo de tratamiento al que ha sido expuesto. As como no se distinguen los granos ni sus lmites presentes |
Temple a 700x |
Temple a 100x |
||
|
Observamos una menor cantidad de martensita dispersa sobre la matriz de ferrita de forma acicular, la estructura no muestra lmites de grano debido a que su enfriamiento es rpido. |
|
Observar una microestructura acicular es decir en forma de agujas, la cual nuclea en los lmites de grano y crece en forma de agujas hacia el interior de los granos de austenita. |
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 10: Anlisis microgrfico de probetas con tratamiento trmico de bonificado.
ANALISIS MICROGRAFIAS ESPOCH CENTRO CARROCERO ACERO API 5L GRADO A |
|||
LABORATORIO DE MATERIALES ESPOCH |
CENTRO CARROCERO |
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Bonificado a 100x |
Bonificado a 20x |
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Observamos inclusiones presentes en la microestructura , no se aprecia con claridad la forma con la que se presenta las fases. |
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Observamos tamaos de grano no homogneos , no homogneos , adems no se distinguen las fases presentes |
Bonificado a 200x |
Bonificado a 50x |
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Observamos que la microestructura no diferencia bien las fases presentes , asi como los tamaos de grano presentes . |
|
Observamos que no existen lmites de granos presentes , esto sucede al aplicar este tratamiento, y finos granos equiaxiales de cementita. |
Bonificado a 700x |
Bonificado a 100x |
||
|
Observamos que se trata perlita en una matriz de cementita, no se distinguen los granos presentes ni sus lmites de grano. |
|
Observamos perlita con matriz cementita, y no se puede delimitar los granos presentes . |
Fuente: Elaboracin propia
EDS lineal
En la siguiente etapa se utiliza la espectrometra de dispersin de energa de rayos X, disponible en el microscopio electrnico de barrido. Los EDS se realizaron a inclusiones no mete laicas presentes en cada probeta, para determinar la composicin qumica de las mismas.
Figura 4: Eds Lineal Probeta de Normalizado
Observamos en la micrografa las lminas de perlita, en una matriz perlitica ferritica, el anlisis de barrido EDS nos ayuda con la composicin en 20 puntos, dndonos como resultado la composicin qumica del acero en puntos diferentes , la variacin se representa por el tratamiento aplicado , as como por el ambiente al cual se ha sometido la probeta (corrosin), muchas de los elementos encontrados dependern de las condiciones a las que el material se someti.
Figura 5: Eds Lineal Probeta de Recocido
Observamos en la micrografa lminas de perlita, en una matriz de cementita y perlita, en su composicin se presenta Mn que en este caso es un elemento disperso que acta como agente de desoxidacin y desulfuracin, ayudando a que el acero sea ms duro y resistente, adems encontramos S que tambin acta como desoxidante adems se contribuir con el endurecimiento del acero.
Figura 6: Eds Lineal Probeta de Suministro
Observamos una microestructura ferrtico-perltico, en el cual la perlita est en los lmites de grano como pequeas laminas, el Si y Mn son aadidos al acero para estabilizar los carburos presentes en el acero.
Figura 7: Eds Lineal Probeta de Temple
Observamos una microestructura ferrtico perltico, en los cuales la composicin del Si es del 0.31% variando la estabilidad de los carburos con el Mn, as como su composicin de Mn ayuda a la penetracin de temple y contribuye a su resistencia y dureza, debido al tratamiento trmico aplicado su dureza ser mayor.
Figura 8: EDS Lineal Probeta de Bonificado
Se observa presencia de Mn y Si, dando como resultado que el tipo y morfologa de las inclusiones encontradas en el acero fueron similares, donde el constituyente principal de las inclusiones son el Mn y Si, siendo estas inclusiones consistentes entre todas las probetas observadas.
EDS Especficos
Figura 9: EDS Especfico Probeta de Normalizado
Se aprecia un EDS especfico de la probeta de normalizado, de forma redondeada, se observa que en su composicin se encuentra Al ,Ca y Mg, , las grietas estn asociadas con Al enriquecido el cual produce un acero de grano Fino y Si, en el caso de los aceros con Mn, su tamao variara entre 1,5-4,6 μm valores mnimos y mximos, y correspondera a la clasificacin de D-globular oxide-sulfides, clasificacin segn la norma ASTM INTERNATIONAL E45−13, 2013.
Figura 10: EDS Especfico Probeta de Recocido
Se observa un EDS especfico de la probeta de recocido , de forma redondeada, se observa que en su composicin se encuentra Al ,O y Ca, al aumentar el contenido de oxgeno, de aluminio, y sulfuros en el material, disminuyen las propiedades mecnicas del acero y el control de las inclusiones no-metlicas, formando sulfuros y xidos, su tamao promedio variara entre 1,5-4,6 μm valores mnimos y mximos, y correspondera a la clasificacin de D-globular oxide-sulfides, clasificacin segn la norma ASTM INTERNATIONAL E45−13, 2013.
Figura 11: EDS Especfico Probeta de Suministro
Se presenta un EDS especfico de la probeta de suministro, con una forma redondeada, los elementos presentes son principalmente Al ,O,S y Ca , al aumentar el contenido de oxgeno y de aluminio, existe un incremento en el tamao promedio de las inclusiones, su tamao variara entre 1,5-4,6 μm valores mnimos y mximos, y correspondera a la clasificacin de D-globular oxide-sulfides, clasificacin segn la norma ASTM INTERNATIONAL E45−13, 2013.
Figura
12:
EDS Especfico Probeta de Temple
Se estudia un EDS especfico de la probeta de temple , de forma redondeada, se observa que en su composicin se encuentra Al ,O,S , Ca,Mg y Mn, al aumentar el contenido de oxgeno y de aluminio, existe un incremento en el tamao promedio de las inclusiones, adems el silicio, magnesio y manganeso produce varios tipos inclusiones de xidos que reducen la ductilidad del material, con respecto a sus dimensiones, estas varan entre 1,5-4,6 μm valores mnimos y mximos, y correspondera a la clasificacin de D-globular oxide-sulfides, clasificacin segn la norma ASTM INTERNATIONAL E45−13, 2013.
Figura 13: EDS Especfico Probeta de Bonificado
Con la realizacin de estas pruebas se observa que la superficie pulida de las probetas de API 5L Grado A, presenta inclusiones distribuidas uniformemente dentro de la matriz y en la regin bajo anlisis, en las inclusiones estn presente principalmente elementos como: Ca, Al, Mg y Mn. Tomando en cuenta la forma de las inclusiones redondeadas y que existe una variacin de tamaos entre 1,5-4,6 μm valores mnimos y mximos, correspondera a la clasificacin de D-globular oxide-sulfides, clasificacin segn la norma ASTM INTERNATIONAL E45−13, 2013.
Dureza del Acero API 5L Grado A
Se llevan a cabo dos tipos de ensayos: dureza Vickers y dureza Brinell en el Centro de Fomento Productivo Metalmecnico Carrocero para cada tratamiento trmico a una misma temperatura y humedad, tomndose una cantidad de cinco mediciones. Los datos obtenidos durante el ensayo Brinell se muestran a continuacin:
Tabla 11: Dureza Brinell (Normalizado).
TRATAMIENTO |
NORMALIZADO |
||
Temperatura C |
Humedad % |
Dureza Brinell |
|
MEDICIN 1 |
21 |
54,2 |
126 |
MEDICIN 2 |
134 |
||
MEDICIN 3 |
130 |
||
MEDICIN 4 |
127 |
||
MEDICIN 5 |
133 |
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 12: Dureza Brinell (Suministro)
TRATAMIENTO |
SUMINISTRO |
||
Temperatura C |
Humedad % |
Dureza Brinell |
|
MEDICIN 1 |
20,9 |
54,6 |
135 |
MEDICIN 2 |
137 |
||
MEDICIN 3 |
133 |
||
MEDICIN 4 |
135 |
||
MEDICIN 5 |
136 |
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 1: Dureza Brinell (Bonificado)
TRATAMIENTO |
BONIFICADO |
||
Temperatura C |
Humedad % |
Dureza Brinell |
|
MEDICIN 1 |
21 |
54,1 |
150 |
MEDICIN 2 |
147 |
||
MEDICIN 3 |
155 |
||
MEDICIN 4 |
153 |
||
MEDICIN 5 |
149 |
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 2: Dureza Brinell (Recocido).
TRATAMIENTO |
RECOCIDO |
||
Temperatura C |
Humedad % |
Dureza Brinell |
|
|
|||
MEDICIN 1 |
20,9 |
54,2 |
102 |
MEDICIN 2 |
103 |
||
MEDICIN 3 |
100 |
||
MEDICIN 4 |
96 |
||
MEDICIN 5 |
98 |
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 3: Dureza Brinell (Temple).
TRATAMIENTO |
TEMPLE |
||
Temperatura C |
Humedad % |
Dureza Brinell |
|
MEDICIN 1 |
21,3 |
52,5 |
347 |
MEDICIN 2 |
358 |
||
MEDICIN 3 |
343 |
||
MEDICIN 4 |
356 |
||
MEDICIN 5 |
356 |
Fuente: Elaboracin propia
Los datos obtenidos del ensayo de dureza Vickers se muestra a continuacin:
Tabla 4: Dureza Vickers (Normalizado)
TRATAMIENTO |
NORMALIZADO |
|||||
Temperatura C |
Humedad % |
Diagonal 1 |
Diagonal 2 |
Dureza Vickers |
||
MEDICIN 1 |
19,1 |
58,8
|
103,75 |
102,9 |
173,7 |
|
MEDICIN 2 |
107,26 |
103,27 |
164,2 |
|||
MEDICIN 3 |
103,3 |
102,82 |
174,6 |
|||
MEDICIN 4 |
103,9 |
104,56 |
170,7 |
|||
MEDICIN 5 |
104,53 |
105,12 |
168,8 |
|||
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 5: Dureza Vickers (Suministro).
TRATAMIENTO |
SUMINISTRO |
||||
Temperatura C |
Humedad % |
Diagonal
1 |
Diagonal
2 |
Dureza Brinell |
|
MEDICIN 1 |
21,1 |
56,5 |
121,53 |
120,29 |
126,8 |
MEDICIN 2 |
115,55 |
116,23 |
138,1 |
||
MEDICIN 3 |
115,8 |
114,54 |
139,8 |
||
MEDICIN 4 |
112,13 |
112,23 |
147,9 |
||
MEDICIN 5 |
113,78 |
112,81 |
144,5 |
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 6: Dureza Vickers (Bonificado).
TRATAMIENTO |
BONIFICADO |
|||||
Temperatura C |
Humedad % |
Diagonal
1 |
Diagonal
2 |
Dureza Brinell |
|
|
|
||||||
MEDICIN 1 |
19,6 |
57,1 |
100,09 |
100,49 |
184,4 |
|
MEDICIN 2 |
100,98 |
99,59 |
184,4 |
|
||
MEDICIN 3 |
101,58 |
100,83 |
181,1 |
|
||
MEDICIN 4 |
99,74 |
100,92 |
184,2 |
|
||
MEDICIN 5 |
102,02 |
102,5 |
177,3 |
|
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 7 : Dureza Vickers (Recocido).
TRATAMIENTO |
RECOCIDO |
||||
Temperatura C |
Humedad % |
Diagonal
1 |
Diagonal
2 |
Dureza Brinell |
|
MEDICIN 1 |
21,6 |
54,7 |
125,13 |
124,09 |
119,4 |
MEDICIN 2 |
124,82 |
124,79 |
119,1 |
||
MEDICIN 3 |
124,58 |
125,24 |
118,9 |
||
MEDICIN 4 |
123,34 |
122,8 |
122,4 |
||
MEDICIN 5 |
122,34 |
123,26 |
123 |
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 20 :Dureza Vickers (Temple).
TRATAMIENTO |
TEMPLE |
|||||
Temperatura C |
Humedad % |
Diagonal
1 |
Diagonal
2 |
Dureza Brinell |
|
|
|
||||||
|
||||||
MEDICIN 1 |
21,3 |
55,3 |
68,27 |
68,36 |
397,3 |
|
MEDICIN 2 |
67,32 |
67,24 |
409,7 |
|
||
MEDICIN 3 |
67,86 |
66,92 |
408,3 |
|
||
MEDICIN 4 |
67,94 |
68,81 |
396,7 |
|
||
MEDICIN 5 |
67,83 |
68,07 |
401,6 |
|
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 21: Ensayo de Impacto (Normalizado)
TRATAMIENTO |
NORMALIZADO |
||
Temperatura C |
Humedad % |
Energa absorv. (J) |
|
PROBETA 1 |
23,8 |
48,8 |
57,83 |
PROBETA 2 |
54,51 |
||
PROBETA 3 |
60,47 |
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 22: Ensayo de Impacto (Suministro)
TRATAMIENTO |
SUMINISTRO |
||
Temperatura C |
Humedad % |
Energa absorv. (J) |
|
PROBETA 1 |
23,8 |
47,9 |
55,97 |
PROBETA 2 |
53,31 |
||
PROBETA 3 |
51,13 |
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 23: Ensayo de Impacto (Bonificado)
TRATAMIENTO |
BONIFICADO |
||
Temperatura C |
Humedad % |
Energa absorv. (J) |
|
PROBETA 1 |
23,9 |
47,8 |
93,72 |
PROBETA 2 |
95,31 |
||
PROBETA 3 |
96,03 |
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 24: Ensayo de Impacto (Recocido)
TRATAMIENTO |
RECOCIDO |
||
Temperatura C |
Humedad % |
Energa absorv. (J) |
|
PROBETA 1 |
24,2 |
47,3 |
67,83 |
PROBETA 2 |
67,62 |
||
PROBETA 3 |
71,75 |
Fuente: Elaboracin propia
Tabla 25: Ensayo de Impacto (Temple)
TRATAMIENTO |
TEMPLE |
||
Temperatura C |
Humedad % |
Energa absorv. (J) |
|
PROBETA 1 |
24,2 |
47,5 |
42,53 |
PROBETA 2 |
46,91 |
||
PROBETA 3 |
45,73 |
Fuente: Elaboracin propia
Conclusiones
Las probetas analizadas corresponden a tubera Api 5l Grado A , basndonos en un anlisis de espectrometra as como en la comparacin de los datos con el Data Sheet , lo cual ayuda a tener una composicin de datos que variaran dentro de rango mximos y mnimos.
Se determina que las probetas de Api 5L Grado A con diferentes tratamientos trmicos logran mejorar las propiedades mecnicas lo cual se evidencia en los ensayos realizados obtenindose valores altos de dureza Brinell en la probeta de temple, debido a la formacin de agujas en el interior de la martensita.
Las probetas que absorbieron mayor impacto son las de bonificado con valores de hasta 96 J, esto es debido a la cementita presente.
La mayora de probetas presentan inclusiones metlicas en la probeta de bonificado, es posible acumulacin de oxgeno en el material.
Referencias
1. Avils, J. M. (2017). APLICACIN DE LA TECNICA DE IMPEDANCIA ELECTROQUIMICA PARA ELESTUDIO Y LA EVALUACIN DE LA CORROSIN EN ACEROS.
2. Callister. (2018). Inroduccion a la Ciencia e Ingenieria de Materiales.
3. Gutirrez, D. E. (2018). Caracterizacin microestructural y mecnica de aceros de fase dual (ferrita-martensita), obtenidos mediante procesos trmicos y termomecnicos. Scielo.
4. Ingeniera-UNLP, F. d. (2016). Estructura y Propiedades de las Aleaciones.
5. Institute, A. P. (2005). Obtenido de https://law.resource.org/pub/us/cfr/ibr/002/api.5l.2004.pdf
6. L., S. (1992). Optical Microscopy of Carbon Steels. ASM International.
7. Larre, V. (2017). ESTRUCTURAS DEL ACERO. En ESTRUCTURAS DEL ACERO.
8. Len, J. B. (2011). Scielo. Obtenido de Scielo.
9. Materia, T. (s.f.). Obtenido de http://search.totalmateria.com/MaterialDetails/MaterialDetail?vkKey=1354803&keyNum=6155&type=2&hs=0
10. Metalogrfico, P. d. (2020). Universidad Complutense.
11. Octal. (2020). API 5L. Obtenido de https://www.octalsteel.com/api-5l-pipe-specification.
12. UPV. (2018). Experiencia sobre el proceso de recocido contra acritud. Obtenido de Experiencia sobre el proceso de recocido contra acritud: https://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm04/pfcm4_4_1.html
13. W.F, S. (1993 ). Structure and Properties of Engineering Alloy. McGraw-Hill, Inc.
2020 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)
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