Las grietas por enfriamiento en tubos de acero industriales sin costura son defectos que ocurren debido al agrietamiento inducido por tensión durante el proceso de enfriamiento cuando la tensión interna dentro del material supera su resistencia a la fractura. La causa subyacente de las grietas por enfriamiento es compleja: se forma tensión interna durante el enfriamiento, caracterizada por tensión de tracción. Estas grietas están estrechamente relacionadas con la transformación martensítica del material, lo que genera tensiones excesivas. La composición química del acero, especialmente el contenido de carbono (C) y los elementos de aleación, juega un papel crucial. Generalmente, un mayor contenido de carbono aumenta la probabilidad de agrietamiento. Está ampliamente aceptado que las grietas por enfriamiento no ocurren cuando el contenido de carbono (w(C)) es del 0,2% o menos. Los factores externos, como los métodos de enfriamiento por enfriamiento y la calidad de la superficie de las tuberías de acero, también pueden contribuir al enfriamiento de las grietas.
Para evitar las grietas por enfriamiento, se pueden implementar varias medidas basadas en posibles factores contribuyentes.
1. Medidas preventivas para grietas de enfriamiento inducidas por defectos superficiales:
Para apagar las grietas causadas por la concentración de tensiones debido a defectos superficiales, es esencial mejorar la calidad de la superficie del tubo laminado. La reducción de los macrodefectos y los cambios repentinos de forma en el material ayuda a minimizar las concentraciones de tensión localizadas, reduciendo así el riesgo de agrietamiento.
2. Medidas preventivas para las grietas de enfriamiento por tensión:
Reducir la velocidad de enfriamiento durante el enfriamiento puede aliviar la tensión residual al reducir la tensión estructural generada durante la transformación martensítica. Es clave garantizar un gradiente controlado entre las paredes interior y exterior de la tubería de acero durante el proceso de transformación. Esto se puede lograr reduciendo el caudal de agua de refrigeración mientras se mantiene la velocidad de enfriamiento requerida (50-60 °C/s) para lograr una estructura martensítica. Se puede emplear un método de enfriamiento combinado de enfriamiento por rociado interno y enfriamiento por ducha externo retardado. El retraso permite que se complete la transformación martensítica en la pared interna de la tubería de acero, generando tensión de compresión alrededor de la tubería, lo que ayuda a reducir o eliminar grietas por enfriamiento al inducir tensión de compresión residual en la dirección circunferencial de la tubería.
3. Medidas preventivas para las grietas por enfriamiento inducidas por la carburación superficial:
Para evitar las grietas causadas por la carburación de la superficie, es importante controlar las condiciones de la escoria durante el proceso de fabricación. Aumentar la viscosidad de la escoria protectora, reducir el consumo de escoria y espesar la capa de escoria líquida puede ayudar a prevenir las fluctuaciones superficiales del acero fundido. La mayor viscosidad ralentiza la difusión del carbono desde la escoria al acero fundido. La adición de agentes oxidantes (como MnO₂) a la escoria promueve la oxidación del carbono en la escoria, reduciendo efectivamente el contenido de carbono en la capa enriquecida y la escoria. Alternativamente, el uso de escoria protectora libre de carbono puede ayudar a mitigar el riesgo de grietas relacionadas con la carburación de la superficie.
4. Medidas preventivas para apagar grietas en aceros sensibles a las grietas:
Para aceros que son muy sensibles al agrietamiento, ajustar la composición del acero puede mejorar la resistencia al enfriamiento de las grietas. Esto implica reducir el contenido de carbono, refinar la estructura del grano y mejorar la resistencia a la propagación de grietas. En los aceros templados con agua, es fundamental controlar las fracciones de masa de carbono y manganeso (Mn). Para evitar el agrietamiento durante el enfriamiento con agua, se puede utilizar el enfriamiento con aceite como alternativa. Para aceros con alto contenido de carbono y manganeso, reducir la temperatura de enfriamiento y la velocidad de enfriamiento puede reducir aún más el riesgo de grietas por enfriamiento.
Al comprender los factores que contribuyen al enfriamiento de las grietas e implementar medidas preventivas adecuadas, se puede minimizar significativamente la probabilidad de agrietamiento durante el enfriamiento, mejorando la calidad y durabilidad de los productos de acero.
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