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Título : Tecnologías para la recuperación por soldadura de álabes de turbinas hidráulicas construidas de acero inoxidable martensítico ASTM A743 CA-6NM (UNS J91540).
Autor : Cañizares Silva, Cristhian Fabián
Quinchuela Paucar, Juan Carlos
Director(es): Caicedo Reyes, Jorge Isaías
Tribunal (Tesis): Villavicencio Cevallos, Julio César
Palabras claves : TURBINAS HIDRÁULICAS;ACERO INOXIDABLE MARTENSÍTICO;TRATAMIENTO TÉRMICO POST SOLDADURA;ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS;ENSAYOS MECÁNICOS;METALOGRAFÍA
Fecha de publicación : 12-jul-2017
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Cañizares Silva, Cristhian Fabián; Quinchuela Paucar, Juan Carlos. (2017). Tecnologías para la recuperación por soldadura de álabes de turbinas hidráulicas construidas de acero inoxidable martensítico ASTM A743 CA-6NM (UNS J91540). Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDFM;15T00666
Abstract : The main objective of this technological proposal is to develop the welding and inspection procedures for the recovery of blades of hydraulic turbines constructed of martensitic stainless steel ASTM A743 CA-6NM. The method of recovery is by welding, as it allows filling large volumes, joining elements separated by fracture or incorporating new replacement elements. This research studies the control of the severe changes produced in the microstructures, and therefore, in the mechanical properties of the material, due to the important variations of temperature. For the recovery, three welding processes were employed, including combinations SMAW-GMAW-GTAW. Austenitic materials were used (ER309LMo) for the first passes and martensitic (E410NiMo-15 or ER410NiMo) for the forthcoming passes. Preheating and PWHT were carried out for the relief of residual stresses, in addition to temperature control among passes, with an energy input below 1 KJ/mm. The maximum width of the HAZ was 3 mm, similar to the target of 2.94 mm of the equations derived from Rosenthal. Nondestructive tests (NDT) of VT, PT, MT and UT type were performed on all coupons. Subsequently, tensile and lateral guide bend tests were performed, complying with the minimum requirements of the material specification, with minimum tensile strength values of 829 MPa. Hardness and microhardness were evaluated, showing a maximum reduction of 23.5% after PWHT. Finally, the microstructure was evaluated, finding a refinement in the size of the martensite, slight presence of islands of delta ferrite and retained austenite; in addition to the formation of carbides in a lower proportion in the grain boundaries. The Welding Procedure Specifications were scored with the mechanical tests obtaining its respective PQR, validating the quality of the welding procedures. It is recommended to continue the study of the thermal cycle for the dissolution of carbides, fractographic analyses in the tensile specimens to better understand the mechanisms of produced failure and the influence of the austenitic contribution in the resistance to cycle load and energy absorption (impact) of welding coupons.
Resumen : El principal objetivo de esta propuesta tecnológica es desarrollar los procedimientos de soldadura e inspección para la recuperación de álabes de turbinas hidráulicas construidas de acero inoxidable martensítico ASTM A743 CA-6NM. El método de recuperación es por soldadura, ya que permite rellenar grandes volúmenes, unir elementos separados por fractura o incorporar nuevos elementos de reemplazo. Esta investigación estudia el control de los cambios severos producidos en las microestructuras y, por lo tanto, en las propiedades mecánicas del material, debido a las variaciones importantes de temperatura. Para la recuperación se empleó tres procedimientos de soldadura, que incluyen combinaciones SMAW-GMAW-GTAW. Se usaron materiales de aporte austenítico (ER309LMo) para los primeros pases y martensítico (E410NiMo-15 o ER410NiMo) para los pases siguientes. Se realizó precalentamiento y PWHT para el alivio de tensiones residuales, además del control de temperatura entre pases, con un aporte de energía por debajo de 1 KJ/mm. El máximo ancho de la ZAT fue 3 mm, similar al obtenido de 2.94 mm de las ecuaciones derivadas de la de Rosenthal. Ensayos no destructivos (END) de tipo VT, PT, MT y UT se realizaron en todos los cupones. Posteriormente se realizaron ensayos de tensión y doblez lateral guiado, cumpliendo con los requerimientos mínimos de la especificación del material, con valores de resistencia mínima a la tensión de 829 MPa. Se evaluó la dureza y microdureza, mostrando una reducción máxima de 23.5% luego del PWHT. Finalmente se evaluó la microestructura, encontrándose un refinamiento en el tamaño de la martensita revenida, ligera presencia de islas de ferrita delta y austenita retenida; además de la formación de carburos en menor proporción en los límites de grano. Los WPS fueron calificados con los ensayos mecánicos obteniéndose sus respectivos PQR, validando la calidad de los procedimientos de soldadura. Se recomienda continuar con el estudio del ciclo térmico para la disolución de carburos, análisis fractográficos en las probetas de tensión para entender mejor los mecanismos de falla producidos y la influencia del aporte austenítico en la resistencia a carga cíclica y absorción de energía (impacto) de los cupones de soldadura.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/6977
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