Aplicación de tratamientos térmicos no convencionales y soldadura con interacción electromagnética de baja intensidad en aceros de la serie API, X60 y X70

Abstract

In this work, we studied two low-C microalloyed steels of the most used in Mexico in the transport of hydrocarbons (API X-60 and X-70). Non-conventional thermal treatments were applied to two steels of the API 5L, X-60 and X-70 series. The steel X-60 was subjected to a heat treatment at a temperature of 1200 ° C due to its high content of niobium (0.100%) with permanence of 30 and 60 minutes followed by water quenching. The X-70 steel was heat treated at a temperature of 1050 ° C, which is the dissolution start temperature of the Nb carbonitrides, with residence times of 15 and 30 minutes followed by water tempering. The aim of the thermal treatments is to modify the ferrite and perlite microstructure typical of API steels to a needle-ferrite microstructure, with the purpose of improving its mechanical properties without deteriorating its ductility, increasing its resistance to corrosion and reducing its susceptibility to corrosion cracking phenomenon under stress (Stress Corrosion Cracking-SCC, for its acronym in English). In response to the heat treatment, the creep stress was increased by 80 MPa and the stress stress for both steels increased by 200 MPa, however, the deformation percentage decreased. In both steels the tenacity to the impact was diminished and this one was more pronounced for the steel X-60. In terms of microhardness, X-70 steel with thermal treatment for 15 minutes showed the highest increase with an average value of 334 DV. The microstructural analysis revealed a microstructure preferably of acicular ferrite in the X-70 steel with 15 minutes of permanence, thus achieving the objective of the non-conventional thermal treatment.

En este trabajo se estudiaron dos aceros microaleados de bajo C de los más usados en México en el transporte de hidrocarburos (API X-60 y X-70). Se aplicaron tratamientos térmicos no convencionales a dos aceros de la serie API 5L, X-60 y X-70. Al acero X-60 se le aplicó un tratamiento térmico a una temperatura de 1200 °C debido a su alto contenido de niobio (0.100%) con permanencia de 30 y 60 minutos seguido de un temple en agua. El acero X-70 fue tratado térmicamente a una temperatura de 1050 °C, la cual es la temperatura de inicio de disolución de los carbonitruros de Nb, con tiempos de permanencia de 15 y 30 minutos seguido de un temple en agua. El objetivo de los tratamientos térmicos es modificar la microestructura típica de ferrita y perlita de los aceros API a una microestructura de ferrita acicular, con el propósito de mejorar sus propiedades mecánicas sin deteriorar su ductilidad, incrementar su resistencia a la corrosión y disminuir la susceptibilidad al fenómeno de agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo (Stress Corrosion Cracking-SCC, por sus siglas en inglés). En respuesta al tratamiento térmico se incrementó en 80 MPa el esfuerzo de fluencia y más de 200 MPa el esfuerzo último de tensión para ambos aceros, sin embargo, el porcentaje en deformación disminuyó. En ambos aceros la tenacidad al impacto se vio disminuida y esta fue más pronunciada para el acero X-60. En términos de microdureza, el acero X-70 con tratamiento térmico por 15 minutos mostró el mayor incremento con un valor promedio de 334 DV. El análisis microestructural reveló una microestructura preferentemente de ferrita acicular en el acero X-70 con 15 minutos de permanencia, logrando así el objetivo del tratamiento térmico no convencional.