Utilización de ondas guiadas para la caracterización del daño térmico de un acero inoxidable dúplex 2205

Abstract

Duplex stainless steels 2205 have great use in different fields of industry such as maritime, petrochemical, thermoelectric, etc. The application of this steel is due to the excellent mechanical properties and corrosion resistance. Good mechanical properties are due to its duplex microstructure which contains nearly equal amounts of austenite (γ) and ferrite (δ). When the 2205 duplex stainless steel is subjected to high temperatures, the microstructure changes and decreases the energy absorption capacity that has the steel due to the appearance of the sigma phase. Microstructural changes change the amplitude of the guided waves (Lamb and Rayleigh). In this investigation, the attenuation of guided waves are studied in a duplex stainless steel 2205 with aging heat treatment at a temperature of 750 ° C at different times 5 min., 30 min., 60 min., 360 min. and 1440 min. Measurements of ultrasonic velocities of longitudinal and shear waves, images of scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy (OM) and hardness measurements and tensile tests were performed, thus establishing a direct correlation with measurements of attenuation Lamb and Rayleigh waves, ultrasonic velocity and microstructural properties obtained by the heat treatment. The results obtained show tendency attenuation according to the aging time. Changes in ultrasonic attenuation are mainly affected by the grain size, precipitation of second phases and texture. The results also show ultrasonic velocity changes with aging heat treatment, showing that it is a nondestructive technique confidence.

Los aceros inoxidables dúplex 2205 tienen un gran uso en diferentes campos de la industria como la marítima, petroquímica, termoeléctrica, etc. La aplicación de este acero se debe a las excelentes propiedades mecánicas así como su resistencia a la corrosión. Sus buenas propiedades mecánicas se deben a su microestructura dúplex la cual contiene cantidades casi iguales de austenita (γ) y ferrita (δ). Cuando el acero inoxidable dúplex 2205 es sometido a altas temperaturas, su microestructura cambia y disminuye la capacidad de absorción de energía que tiene este acero debido a la aparición de la fase sigma. Los cambios microestructurales cambian la amplitud de las ondas guiadas (Lamb y Rayleigh). En esta investigación, se estudió la atenuación de ondas guiadas en un acero inoxidable dúplex 2205 con un tratamiento térmico de envejecimiento a una temperatura de 750 ºC a diferentes tiempos de permanencia 5 min., 30 min., 60 min., 360 min. y 1440 min. Se realizaron mediciones de velocidades ultrasónicas de las ondas longitudinales y de corte, imágenes de microscopía electrónica de barrido (MEB), microscopía óptica (MO), así como mediciones de dureza y ensayos de tensión, estableciendo así una correlación directa con las mediciones de atenuación de ondas Lamb y Rayleigh, velocidad ultrasónica y las propiedades microestructurales obtenidas por el tratamiento térmico. Los resultados obtenidos de atenuación muestran una tendencia conforme al tiempo de envejecimiento, los cambios en la atenuación ultrasónica son afectados principalmente por el tamaño de grano, precipitación de segundas fases y textura. Los resultados de velocidad ultrasónica también muestran cambios con el tratamiento térmico de envejecimiento, demostrando así que es una técnica no destructiva de mucha confianza.