Soldadura de placas de acero al carbono API Spec 5L X60 revestidas con acero inoxidable 316L mediante el proceso GMAW, con campo magnético

Abstract

The use of carbon manganese steel clad pipes provides the oil and gas industry a high resistance to corrosion with the required mechanical strength, which in turn increases the useful life of the pipes, reduces economic losses due to failures and maintenance, preventing too the contamination caused by spills of hydrocarbons; thus, it is very important to carry out research on welding bimetallic pipes. This investigation is directed to establish the microstructural and mechanical behavior of a gas metal arc welded (GMAW) joint of 316L/C-Mn clad steel plates. The cladding was made by depositing overlapped weld beads on plate using direct current reverse polarity with 22.5 V and 271 A along with the simultaneous application of an external magnetic field of 4 mT. These parameters were set after performing trials varying potential and magnetic field intensity. In order to weld the bimetallic plates with a simple “V” joint design, the ER316L filler wire was used with 22.5 V in the root pass whereas an ER70s-6 filler wire was fed for the filler and caps welding passes with 21 V. Throughout the welding process an electromagnetic field of 3.5 mT was applied to overcome magnetic blow and stabilize the electric arc. In the microstructural characterization of the welded joint, the phases that constitute each material were identified; a ferritic matrix with perlite colonies, characteristic of the API Spec. 5L X60 steel, austenite in the 316L stainless steel and martensite at the interface between the different steels as well as a grain growth in the thermally affected zones of the C-Mn steel.

La tubería de acero C-Mn con revestimiento interno aporta a la industria del gas y petróleo alta resistencia a la corrosión, lo cual refleja el incremento de su vida útil, disminución de pérdidas económicas por fallas y mantenimiento, así como en prevenir la contaminación por derrames de hidrocarburos; de ahí la importancia de la investigación en soldadura de tuberías bimetálicas. Este estudio establece el comportamiento microestructural y mecánico de una junta soldada de placas de acero C-Mn revestidas de acero 316L con el proceso soldadura por arco metálico con protección de gas (por sus siglas en inglés GMAW). El revestimiento se elaboró por medio del proceso de depositación de soldadura sobre la placa, con un potencial de 22.5 V, corriente de 271 A, corriente directa-polaridad invertida e interacción de un campo electromagnético con intensidad de 4.5 mT. Para establecer estos parámetros se variaron valores de potencial e intensidad de campo magnético. Para unir la junta de placas bimetálicas con preparación en V simple, se usó el electrodo ER316L con un potencial de 22.5 Ven la pasada de raíz y para las pasadas de relleno y de vista se utilizó el electrodo ER70s-6 con 21 V. Para prevenir el efecto del soplo magnético y estabilizar el arco eléctrico se aplicó un campo electromagnético de 3.5 mT durante todo el proceso de soldeo. En la caracterización microestructural de la junta soldada se identificaron las fases que conforman cada uno de los materiales, encontrando ferrita y perlita, características del acero API Spec. 5L X60, austenita en el acero 316L y martensita en la interfase entre los dos aceros, además de crecimiento de grano en las zonas afectadas térmicamente del acero C-Mn. ensita.