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

Abstract

Para 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. 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.

Keywords

• fase sigma
• acero dúplex
• coeficiente de transferencia de calor superficial