Metodología para el cálculo de espesores límite libres de fase sigma durante el hipertemple en piezas de aceros dúplex de gran sección

Abstract

ResumenPara conseguir las propiedades mecánicas y de corrosión deseadas en los aceros dúplex utilizados por la industria petro-química y nuclear se les somete a un tratamiento de hipertemple desde unos 1.050 °C. Con ello se evita el riesgo de aparición de precipitados intermetálicos que reducen drásticamente las propiedades de estos materiales. Sin embargo, al aumentar la profundidad a la que se encuentran los yacimientos actuales, los espesores para este tipo de canalizaciones se han visto incrementados, lo que se traduce en mayores niveles de exigencia sobre todo su proceso de fabricación, incluyendo el tratamiento térmico [1] . Para evitar la precipitación de estas fases intermetálicas, como la fase sigma, es necesario conocer el perfil de enfriamiento en el centro de la pieza y para ello, conocer el valor del Coeficiente de Transferencia de Calor Superficial (h) es fundamental. Dicho coeficiente varía durante el hipertemple y su valor se determina experimentalmente ya que depende de varios parámetros del proceso. Diversos estudios demuestran que su valor se estabiliza a los pocos segundos, por lo que para conocer el perfil de enfriamiento en el centro de grandes secciones bastaría con conocer el valor estabilizado de h. Sin embargo, los estudios existentes en la literatura se refieren a diámetros menores de 100 mm. En el presente trabajo se ha desarrollado una metodología para predecir la precipitación de fases intermetálicas en piezas de acero dúplex con grandes espesores en instalaciones industriales a partir del cálculo de h. Esta metodología nos permite calcular los perfiles de enfriamiento sin sacrificar ninguna pieza, utilizando una o varias piezas patrón sensorizadas con termopares y una simulación posterior mediante ANSYS. Palabras claveFase sigma; Acero dúplex; Coeficiente de transferencia de calor superficial. Methodology for calculating the thickness free of sigma phase in duplex stainless steels large section parts during hiperquenching AbstractTo achieve the mechanical properties and corrosion resistance desired by duplex stainless steels used by the petrochemical and nuclear industry, parts are subjected to a hiperquenching heat treatment from about 1050 °C. This avoids the risk of intermetallic precipitation which drastically reduces the properties of these materials. However with increasing depth to which the deposits are present, the thicknesses for such pipes have been increased, resulting in higher levels of demand on all its manufacturing process, including the heat treatment. To avoid the precipitation of intermetallic phases such as sigma phase it is necessary to know the cooling profile in the center of the workpiece and for this purpose to know the value of the Surface Heat Transfer Coefficient (h) is essential. This coefficient changes during the hiperquenching and its value is determined experimentally as it depends on several process parameters. Studies reveal that its value is stabilized within a few seconds. We can then assume that to know the cooling profile in the center of lar...