Tenacidad al impacto de tuberías soldadas por resistencia eléctrica

Con el rápido desarrollo de la industria del petróleo y el gas, la construcción de oleoductos y gasoductos a nivel mundial ha entrado en una etapa de rápido desarrollo. La mejora continua de la presión en oleoductos y gasoductos ha incrementado los requisitos de calidad de la soldadura de las tuberías de acero. Los siguientes factores afectan la tenacidad al impacto de las soldaduras por resistencia eléctrica:

1. Influencia de las materias primas del acero para tuberías en la tenacidad al impacto de la soldadura

1.1 Composición química

Los principales componentes del acero para tuberías son Fe, C y elementos de aleación, además de impurezas como S y P, entre las cuales C y S tienen la mayor influencia en la tenacidad al impacto. Con el aumento del contenido de C, el contenido de perlita en el acero aumenta proporcionalmente, ya que la perlita contiene una gran cantidad de cementita laminar frágil, lo que resulta en una tenacidad al impacto deficiente. Por lo tanto, el acero con bajo contenido de carbono ofrece una mejor tenacidad al impacto que el acero con alto contenido de carbono. El S se presenta a menudo en forma de FeS compuesto en el acero y forma un cocristal binario de FeS+S de bajo punto de fusión (985 °C), con Fe distribuido en el límite de grano. Por lo tanto, cuando el acero se trabaja en caliente a 1000 ~ 1200 °C, se agrieta a lo largo del límite de grano debido a la fusión de los cocristales de bajo punto de fusión en dicho límite. Parte del P se disuelve en la ferrita del acero, lo que aumenta su resistencia y dureza, disminuye su plasticidad y tenacidad, y forma parcialmente compuestos con alta fragilidad, lo que provoca una marcada disminución de la plasticidad y tenacidad del acero a temperatura ambiente. El Si se disuelve principalmente en la ferrita para reforzarla, mejorando así la resistencia, la dureza y el límite elástico del acero, y reduciendo en consecuencia su plasticidad y tenacidad. El Mn disuelto en la ferrita reduce la fragilidad del acero, y la tenacidad al impacto puede mejorarse cuando la fracción másica de Mn se encuentra entre el 1 % y el 1,5 %.

1.2 Inclusiones

Las inclusiones en el acero reducen su tenacidad al impacto. La inclusión de óxido tiene una gran influencia en la resistencia a la fatiga del acero. Cuando el punto de fusión del metal de soldadura es inferior al de la inclusión de óxido, este es difícil de eliminar y permanece en la soldadura.

2. Influencia del proceso de soldadura en la tenacidad al impacto

La influencia del proceso de soldadura en la calidad de la soldadura se refleja en el ajuste de la energía térmica, la presión de extrusión, la velocidad de soldadura, el ángulo de apertura, la forma del borde del tubo, la colocación del electrodo o inductor y el dispositivo de impedancia, etc. Las líneas de flujo del metal de soldadura de alta frecuencia pueden reflejar directamente la situación general del proceso de soldadura.

2.1 Línea de fusión

La línea de fusión es una línea brillante que se forma cuando los dos metales del borde se calientan a alta temperatura (≥1400 °C) simultáneamente durante la soldadura, y el elemento C superficial se quema o la fase líquida rica en C se extruye. Tras la corrosión en caliente con una solución de ácido pícrico al 5%, el color es blanco brillante. La forma, el estado y la anchura de la línea de fusión están estrechamente relacionados con el nivel de energía de la línea de soldadura, la presión de extrusión de formación, la velocidad de soldadura y otros parámetros, que son indicadores importantes para medir la calidad de la soldadura.

2.2 Zona afectada por el calor del "tambor de cintura"

La forma y el ancho de la zona afectada por el calor de la soldadura no solo sirven como referencia para determinar la energía de la línea de soldadura, sino también para determinar la idoneidad de otros parámetros del proceso. Cuanto mayor sea la energía de la línea de soldadura, mayor será la influencia térmica del metal base, y la zona afectada por el calor del "tambor de cintura" se ensanchará, y viceversa. Si la energía de la línea de soldadura es fija, cuanto menor sea la velocidad de soldadura, menor será la difusión del calor, y la forma del "tambor de cintura" también se ensanchará, y viceversa. Cuando la energía y la velocidad de la línea de soldadura son relativamente razonables y estables, si la presión de extrusión es demasiado baja, no se extruye una gran cantidad de metal fundido, y el "tambor de cintura" también se ensanchará; por el contrario, se reducirá.

2.3 Forma de la línea de flujo del metal

La línea de flujo del metal es una de las características de visualización más importantes en diversas formas de piezas soldadas. Se trata de una estructura cristalina con una forma especial que se forma por la fusión parcial o semifundición del metal bajo ciertas condiciones bajo la acción de la presión. Además, representa la magnitud y dirección de la presión de extrusión, la energía de la línea y la velocidad de soldadura.

2.4 Distancia entre centros demasiado grande

La distancia entre centros se refiere a la distancia entre el centro de la línea de flujo del metal y el centro del espesor de la pared del rodillo. Además de la inestabilidad de la fuerza de extrusión, el paralelismo del borde de la placa también la afecta.

(1) Cuando la presión de extrusión no se ajusta correctamente, el centro de la línea de flujo del metal se encuentra hacia arriba o hacia abajo, lo que dificulta su coincidencia con el centro del espesor de la pared de la placa. Cuanto mayor sea la distancia entre centros, más desigual será la separación de la costura, más fácil será producir un borde incorrecto en la soldadura, y el óxido será difícil de extruir, empeorando la calidad de la soldadura. Cuando la distancia entre centros es cercana a cero, el punto de soldadura puede estar cerca del centro del rodillo de extrusión, la distribución de la presión de extrusión es uniforme y la calidad de la soldadura alcanza su mejor nivel.

(2) Cuando el borde de la placa no es paralelo, es fácil que la distancia entre centros sea demasiado grande, lo que dificulta las uniones paralelas, reduce el efecto térmico local de la soldadura y, en condiciones de soldadura a baja temperatura, dificulta la eliminación del óxido y aumenta la tendencia a la formación de puntos grises.

3. Influencia del tratamiento térmico en la tenacidad al impacto de la soldadura

Algunos estudios muestran que la temperatura de calentamiento es más importante que el tiempo de calentamiento como factor influyente del tratamiento térmico en la tenacidad al impacto de la soldadura.
La tenacidad al impacto disminuye cuando la temperatura es demasiado alta. El tiempo de calentamiento de 650 a 950 °C debe variar entre 12 y 37 s. Cuando la temperatura máxima de calentamiento es de 950 °C, la velocidad de calentamiento de 650 a 950 °C no es sensible al aumento de temperatura. Si bien la disminución de la velocidad de calentamiento puede reducir la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la pared del tubo y homogeneizar completamente la microestructura, una velocidad de calentamiento demasiado baja puede provocar el crecimiento del grano y reducir la tenacidad de la soldadura.

4. Conclusión

(1) Mejorar la pureza de las materias primas es fundamental para garantizar la tenacidad al impacto de las soldaduras de tuberías por resistencia eléctrica.

(2) Un proceso de soldadura adecuado y adecuado es un método importante para mejorar la tenacidad al impacto de las soldaduras de tuberías por resistencia eléctrica.

(3) El tratamiento térmico también es uno de los factores que afectan la tenacidad al impacto de las soldaduras de tuberías por resistencia eléctrica.