Fatiga de alto ciclaje en un acero API X52 soldado por el proceso SAW bajo la acción de un campo magnético

Abstract

In this research project, the fatigue properties of welded joints were evaluated under two conditions: with and without the application of a magnetic field. The 3.5 mT magnetic field was generated by a cooper coil placed next to the torch during the Submerged Arc Welding (SAW) process. A 1.6 mm diameter ER70S-6 electrode was used as filler material and a single “V” butt joint with a 60° groove angle and a 3 mm bead was used. The objective was to determine, through microstructural and mechanical characterization (tension, microhardness, and fatigue tests), whether the microstructural refinement reported in previous studies with the application of magnetic fields produces measurable improvements in material performance. Once the joints were obtained, the microstructural changes in the weld bead were analyzed, with emphasis on the heat-affected (ZAT), using optical microscopy (MO) and a scanning electron microscopy (MEB), The mechanical properties of tensile strength, microhardness, and high cycle fatigue were also determined. The results show a quantitative and dimensional reduction in porosity along the fusion line (LF), as well as a slight decrease in grain size in the ZAT and an appreciable modification in the geometry of the bead in the magnetic field condition (CCM). The tensile strength properties were similar in both conditions (without magnetic field, SCM, and with magnetic field, CCM). In microhardness, the values obtained in the ZAT were variable, with the SCM weld showing slightly higher hardness than the CCM. Finally, in the fatigue test, it was observed that the CCM condition showed greater resistance and fatigue life, with an increase in the fatigue limit, going from a fatigue resistance coefficient of 566 MPa - 596 MPa compared to the SCM composition.

En el presente proyecto de investigación, se evaluaron las propiedades a la fatiga de juntas soldadas bajo dos condiciones: con aplicación de un campo magnético y sin campo magnético. El campo magnético de 3.5 mT se generó mediante una bobina de cobre colocada junto a la antorcha durante la ejecución del proceso de soldadura por arco sumergido (SAW, Submerged Arc Welding). Se empleó un electrodo ER70S-6 de 1.6 mm de diámetro como material de aporte y una junta a tope en simple “V” con ángulo de ranura de 60° y talón de 3 mm. El objetivo fue determinar, mediante caracterización microestructural y mecánica (ensayos de tensión, microdureza y fatiga), si el refinamiento microestructural reportado en estudios previos con aplicación de campos magnéticos produce mejoras medibles en el desempeño del material. Una vez obtenidas las uniones, se analizaron los cambios microestructurales en el cordón de soldadura, con énfasis en la zona afectada térmicamente (ZAT) empleando microscopia óptica (MO) y microscopía electrónica de barrido (MEB), Asimismo, se determinaron las propiedades mecánicas de resistencia a la tensión, microdureza y fatiga de alto ciclo. Los resultados muestran una reducción cuantitativa y dimensional de las porosidades a lo largo de la línea de fusión (LF), así como una ligera disminución en el tamaño de grano en la ZAT y una modificación apreciable geometría del cordón en la condición con campo magnético (CCM). Las propiedades de resistencia a la tensión fueron similares en ambas condiciones (sin campo magnético, SCM, y con campo magnético, CCM). En la microdureza los valores obtenidos en la ZAT fueron variables, observándose que la soldadura SCM presentó una dureza ligeramente mayor respecto CCM. Finalmente, en los ensayos de fatiga se observó que la condición CCM mostró mayor resistencia y vida a la fatiga, con un incremento del límite de fatiga, pasando de un coeficiente de resistencia a la fatiga de 566 MPa – 596 MPa en comparación con la composición SCM.