MXPA02004534A

MXPA02004534A - Juntas soldadas en aceros resistentes al calor, de resistencia elevada, y metodo de soldadura para los mismos.

Info

Publication number: MXPA02004534A
Application number: MXPA02004534A
Authority: MX
Inventors: Komai Nobuyoshi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2004-07-16
Also published as: KR100516010B1; EP1256411A2; DE60222827D1; KR20020085833A; ZA200203616B; EP1256411A3; JP2002331362A; US6919534B2; US20030038167A1; EP1256411B1; JP4633959B2; CN1385278A; CN100488700C; ES2294061T3; BR0201619A; DE60222827T2

Abstract

Esta invencion proporciona un metodo de soldadura y una junta soldada para aceros resistentes a la temperatura, de resistencia elevada que produce la misma resistencia que el metal de base en la junta soldada, resolviendo de esta manera los problemas de resistencia en el area afectada por el calor haciendo un cambio sencillo al metodo de soldadura, y adicionalmente. O extender esta ventaja a aceros resistentes al calor de ferrita de resistencia elevada proporcionando un metodo de soldadura de acumulacion de multiples pasadas para dichos aceros resistentes al calor de ferrita de resistencia elevada. El area de fusion de la tapa 15a de multiples capas se extiende mas alla del area 13 afectada por el calor que queda fuera de la ranura 11, y el area superficial de la extension anterior que se requiere para impartir el mismo nivel de resistencia a la termofluencia que es inherente en el metal de base se basa en la relacion entre la anchura de ranura y el espesor de metal de base mostrada como area rayada en la Figura 1(B).

Description

JUNTAS SOLDADAS EN ACEROS RESISTENTES AL CALO , DE RESISTENCIA ELEVADA, Y MÉTODO DE SOLDADURA PARA LOS MISMOS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención La presente invención se relaciona con un método de soldadura para juntas soldadas en aceros resistentes al calor, de resistencia elevada, especialmente en aceros inoxidables de austenita de resistencia elevada y aceros resistentes al calor de tipo de ferrita de resistencia elevada; en particular, se relaciona con una junta de soldadura de acumulación de múltiples pasadas y método de soldadura para aceros resistentes al calor, de resistencia elevada asi como una junta de soldadura de acumulación de pasados múltiples y método de soldadura para aceros resistentes al calor de tipo de ferrita de resistencia elevada, que mejora la resistencia a la temperatura elevada de las juntas soldadas .

Descripción de la Técnica Relacionada Recientemente, la eficiencia de generación de electricidad mejorada en plantas de energía térmica ha elevado las temperaturas y presiones para generación de vapor, lo que a su vez, ha aumentado el uso de aceros resistentes al calor, de resistencia elevada. Entre estos aceros resistentes al calor, de resistencia elevada, aceros de austenita de resistencia elevada, y de las perspectivas ce economía y coeficientes de expansión térmica, los aceros resistentes al calor de tipo de íerrita de resistencia elevada desarrollados recientemente, basados en composiciones de martensita templados se han utilizado. En particular, los aceros resistentes al calor de tipo de ferrita de resistencia elevada tienen coeficientes de expansión térmica bajos no vistos en los aceros de austenita, y su aguante adicional, incluyendo resistencia a la presión elevada, resistencia a la tensión y fracturas de corrosión, y resistencia al desprendimiento de su escama de óxido. Estas ventajas no se ven en aceros de austenita, y su bajo contenido de aleación los hace económicos desde las perspectivas de recursos . Un gran número de aceros de ferrita de cromo elevado se desarrollaron entonces para uso en materiales resistentes al calor tales como calderas y en tubería de acero de conducción de calor; estos aceros aprovecharon las resistencias inherentes de aceros resistentes al calor de tipo ferrita convencionales, mientras que ofrecen mejoras adicionales en resistencia a la temperatura elevada, resistencia a la corrosión y resistencia a la corrosión por vapor. Por ejemplo, la Publicación de Patente japonesa Hei 3-97832 y la Publicación de Patente japonesa Hei 5-311345 describen la tecnología de aceros excepcionales que retienen la resistencia adecuada, resistencia a la corrosión, y resistencia a la corrosión por vapor aún en ambientes de temperatura elevada de 600 y superior. Sin embargo, los aceros arriba descritos y los aceros de ferrita de cromo elevado convencionales estaban todavía plagados por solo problema no resuelto, la "resistencia a la temperatura elevada de juntas de soldadura " . Aún cuando la Publicación de Patente japonesa Hei 9-13150 describió un acero de ferrita de cromo elevado con excelentes propiedades termo f luencia en sus juntas soldadas, para otros aceros generalmente usados, el problema de resistencia a temperatura elevada en juntas soldadas, ocasionada por el calor de soldadura que induce cambios estructurales en el área afectada por el calor de la junta soldada, permanecía sin resolver. El área afectada por el calor anteriormente mencionada es aquella área de la soldadura en donde el flujo entrante de calor durante la soldadura ocasiona cambios estructurales, y esos cambios estructurales se determinan por la temperatura de calentamiento máxima generada por la fuente de calor de soldadura y el régimen de enfriamiento. A decir, el área de metal de base se afecta por el calor de soldadura de la linea de soldadura en el limite entre el metal de base y el metal de relleno de soldadura de los cambios de temperatura sucesivos de la temperatura elevada justamente debajo de su punto de fusión a temperaturas bajas. Después del calentamiento rápido, el enfriamiento rápido subsecuente ocasiona transformación, deposición, recuperación, recristalización, crecimiento de cristal, recocido, templado u otros cambios metalúrgicos. Además, puesto que la fuente de calor de soldadura ocasiona calentamiento a temperaturas elevadas y luego enfriamiento rápido, la estructura del metal de base en el área afectada por el calor de soldadura difiere de la estructura original del metal de base. En el caso de aceros de ferrita de resistencia elevada, esta es una de las causas de una declinación en propiedades de resistencia a temperatura elevada en la junta de soldadura, incluyendo el área afectada por el calor anterior . La Figura 6 (A) muestra una junta soldada y una ranura para una soldadura hecha en el metal de base de acero resistente al calor, de resistencia elevada anteriormente mencionado utilizando técnicas de soldadura convencionales; la Figura 6 (B) muestra el estado de ruptura de termo f luencia . Como se muestra en la Figura 6 (A), la junta de soldadura 55 se formó en la ranura 51 que tiene la raíz 52 que utiliza múltiples capas de pasada. El área de fractura frágil 54 para la junta de soldadura que tiene la estructura arriba descrita, como se muestra en la Figura 6 (B) , está dentro del área 53 afectada por el calor. Las características de resistencia entre el metal de base 10 y la junta de soldadura 55 para el caso convencional anterior se muestran en la Figura 7. Como se muestra en la figura, las propiedades cambian de conformidad con tiempo y temperatura. En la técnica anterior, se vieron reducciones en esfuerzo de fractura de termo f luencia de 10 a 15% con respecto a la tensión del metal de base. La Figura 8 es un diagrama estructural que muestra el método de soldadura descrito en la Publicación de Patente de Japón Hei 7-9147, para impedir la fragilidad en el área afectada por el calor de aceros inoxidables de ferrita altamente puros. En esta proposición, se realiza una acumulación de múltiples pasadas mediante soldadura de arco cubierta, y el metal de relleno de soldadura se acumula a la capa final, y luego la superficie de metal de base en el área afectada por el calor se funde utilizando una pasada de un arco TIG. E arco TIG, que no requiere ningún fundente para eliminar óxidos en el área afectada por el calor antes mencionada, impide la fragilidad en el área afectada por el calor . Como se describió arriba, puesto que ocurre inevitablemente un cambio estructural en la zona afectada por el calor anteriormente mencionada en el metal de base cuando se utiliza el metal de relleno de soldadura para hacer una junta soldada, que ocasiona, comparada con el metal de base, la resistencia a la temperatura elevada de la junta soldada total, como se describió utilizando las figuras anteriores, para someterse a una reducción de tensión de aproximadamente 10 a 15%. Aún cuando se ha hecho una gran cantidad de investigación en el mecanismo de esta reducción y para mejorar el componente de metal de base, el problema permanece sin resolver. Consecuentemente, cuando los aceros resistencias al calor de resistencia elevada, incluyendo los aceros resistentes al calor de ferrita de resistencia elevada anteriormente mencionados, se utilizan para fabricar equipo de temperatura elevada, el diseño total para la tubería y placa de acero debe ser aproximadamente 10% más grueso para compensar la declinación en la resistencia a la temperatura elevada de las juntas soldadas . Consecuentemente, se derivan pérdidas enormes de la cantidad de material que se necesi ta . ut 11 izar , y la encomia se pierde. Asimismo, los incidentes de fractura en el área afectada por el calor anterior de las juntas soldadas se han reportado, y puesto que la ruptura de dicho equipo de presión elevada, temperatura elevada puede ocasionar accidentes que amenazan la vida, el problema está en necesidad urgente de solución.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN El objetivo de la presente invención es resolver los problemas arriba descritos, proporcionando un método de soldadura y una junta de soldadura para aceros resistentes a la temperatura, de resistencia elevada, que produce la misma resistencia que el metal de base en la junta soldada, resolviendo de esta manera los problemas de resistencia en el área afectada por el calor de la junta soldada convencional haciendo un cambio sencillo al método de soldadura, y adicionalmente , para prolongar esta ventaja a aceros resistentes al calor de ferrita de alta resistencia proporcionando un método de soldadura de acumulación de múltiples pasadas para dichos aceros resistentes al calor de ferrita de resistencia elevada . La presente invención es una junta soldada para aceros resistentes al calor, de resistencia elevada, en donde las juntas soldadas en aceros resistentes al calor, de resistencia elevada tienen la ranura de junta llenada utilizando el método de soldadura de acumulación de múltiples pasadas, y subsecuentemente, una tapa de soldadura de múltiples capas se crea sobre la cara de soldadura que funde cuando menos una parte del área afectada por el calor, en donde, la estructura se caracteriza por el área de fusión en el área afectada por el calor anterior que se forma desplazando la línea de soldadura de la punta de la ranura y extendiéndola a través de la escala completa del área afectada por el calor en la superficie del metal de base, a fin de formar una tapa de soldadura de múltiples capas que cure dicha área entendida, en donde el área superficial de la extensión anterior que se requiere para impartir el mismo nivel de resistencia a la termof luencia como es inherente en el metal de base, está basada en la relación entre la anchura de ranura y el espesor de metal de base (ver el área cruzada de la Figura 1 (B) .

A decir, después de completar la soldadura de acumulación de múltiples pasadas de la ranura, la invención arriba descrita, requiere, antes de formar el exceso de metal sobre la soldadura, extendiendo la linea 5 de soldadura desde la punta de la ranura a través de la escala completa del área afectada por el calor del metal de base para extender gradualmente el área de fusión sobre el área afectada por el calor anterior y creando una acumulación de múltiples pasadas sobre esa superficie 10 para formar la tapa de soldadura superior sobre el metal de base como el medio para compensar la declinación en resistencia que ocurriría normalmente en la soldadura cuando se somete a temperaturas elevadas Consecuentemente, independientemente del tipo 15 de metal de base utilizado, es posible lograr resistencia de junta de temperatura elevada que iguala la resistencia inherente del metal de base. Además, al formar la tapa de soldadura de múltiples capas superior mediante la extensión del área 20 de fusión, la acumulación de múltiples pasadas gradualmente absorbe la tensión residual del área afectada por el calor en la superficie del metal de base. De esta manera, puesto que la tensión residual en el área afectada por el calor de la superficie del 25 metal de base en el área de la tapa de múltiples capas se ¦¦ ·¦¦ "' ??G??-? ha absorbido sucesivamente a través de la extensión anterior de la fusión, compensa la declinación de resistencia a temperatura elevada que habría resultado de los cambios estructurales inducidos por el calor de soldadura . Debido a que, como se describió arriba, se hace compensación por la declinación en resistencia a temperatura elevada que habría resultado en el área afectada por el calor mediante el calor de soldadura haciendo posible que la junta soldada retenga la misma resistencia a la temperatura elevada que el metal de base, la presente invención también se puede proponer como un método de soldadura de junta para aceros resistentes al calor, de temperatura elevada. A decir, esta invención es un método de soldadura para juntas de soldadura, en donde después de completar la soldadura de la ranura de junta mediante soldadura de acumulación de múltiples pasadas, el método de soldadura de acumulación de múltiples pasadas se utiliza para depositar el exceso de soldadura sobre cuando menos una parte del área afectada por el calor, que se caracteriza por formar una zona de fusión en el área afectada por el calor anterior empezando una línea de soldadura en la punta de la ranura y, antes de formar el exceso de metal sobre la soldadura, extender sucesivamente la linea a través de la escala completa del área afectada por el calor en la superficie del metal de base, utilizando acumulación de múltiples pasados sobre el área entendida, en donde , el mismo nivel de resistencia a la fragilidad como es inherente en el metal de base se puede lograr utilizando un mapa de computación, que está basado en la relación entre la anchura de ranura y el espesor del metal de base, para determinar el área superficial para la extensión de fusión anterior Además, la presente invención, es un método de soldadura de junta soldada para aceros resistentes al calor, de resistencia elevada, que imparte el mismo nivel de resistencia a temperatura elevada a las juntas como es inherente en el metal de base, en el que, después de completar la soldadura de acumulación de múltiples pasadas de la ranura, funde una tapa de soldadura de múltiples capas que cubre cuando menos una parte del área afectada por el calor, en donde, el área de fusión anterior sobre el área afectada por el calor se forma extendiendo sucesivamente la línea de soldadura desde la punta de la ranura a través del área completa del área afectada por el calor en la superficie del metal de base, con la fusión absorbiendo sucesivamente la tensión residual que fue creada en el área afectada por el calor sobre la superficie del metal de base, para crear una acumulación de múltiples pasadas sobre el mismo, en donde el establecimiento de la extensión de área superficial para la extensión de fusión anterior para lograr la misma resistencia a la fragilidad como es inherente en el metal de base de puede determinar mediante un mapa de computación basado en la relación entre la anchura de ranura y el espesor del metal de base. Asimismo, en esta invención se propone un método de soldadura de junta soldada para aceros resistentes al calor de ferrita de resistencia elevada que compensa las declinaciones en la resistencia a la temperatura elevada debidas a los cambios estructurales en el área afectada por el calor de la junta a partir del calor de soldadura para de esta manera hacer posible la retención de la misma resistencia a la temperatura elevada que es inherente en el metal de base, en donde, después de completar la soldadura de acumulación de múltiples pasadas de la ranura, una tapa de soldadura de múltiples capas que cubre cuando menos una parte del área afectada por el calor se funde sobre la superficie del metal de base, en donde, el área de fusión anterior sobre el área afectada por el calor se forma extendiendo sucesivamente la linea de soldadura desde la punta de la ranura a través del área completa del área afectada por el calor en la superficie del metal de base, con la fusión anterior absorbiendo sucesivamente la tensión residual que fue creada en el área afectada por el calor sobre la superficie del metal de base, para crear una acumulación de múltiples pasadas sobre el mismo, y en donde, el establecimiento del área de superficie de extensión para lograr la misma resistencia a la fragilidad como es inherente en el metal de base para la extensión de fusión anterior se puede determinar mediante un mapa de computación basado en la relación entre la anchura de ranura/y el espesor del metal de base. Puesto que la invención arriba descrita proporciona un método de soldadura para juntas en los aceros resistentes al calor de tipo de ferrita de resistencia elevada que se utilizan en equipo de temperatura elevada, todavía es posible reducir las pérdidas de ruptura de equipo de temperatura elevada, presión elevada sin tener que recurrir a diseñar en aproximadamente 10% de exceso de espesor de pared para tubos y placas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 (A) es un diagrama que muestra la configuración de ranura, el área afectada por el calor, y la configuración de la acumulación de múltiples pasadas de relleno de soldadura cuando se utiliza el método de soldadura de esta invención. La Figura 1 (B) es una gráfica de las relaciones entre los valores conocidos de t (espesor de metal de base) y X (la anchura de ranura), y los valores desconocidos de h (el espesor del área de capas) y W (la anchura del área de capas). La Figura 2 es un esquema que muestra el proceso de la formación de tapa de múltiples capas con exceso de soldadura que se realiza después del llenado de acumulación de múltiples pasadas de la ranura para la junta soldada 15 de la Figura 1. La Figura 3 (A) es un esquema que muestra una modalidad que resulta del uso del método de soldadura de esta invención. Muestra la acumulación de múltiples pasadas en la junta soldada formada en el metal de base que tiene un espesor 5, así como la configuración de la tapa de múltiples capas 15a, que tiene una altura h y una anchura W. La Figura 3 (B) es un esquema que muestra los detalles de la ranura 11 que se formó en el metal de base para la modalidad mostrada en la Figura 3 (A) .

La Figura 4 (A) es un esquema que muestra los resultados de la prueba de destrucción en la modalidad mostrada en la Figura 3 anterior, y la Figura 4 (B) es una gráfica que muestra los caracteres de resistencia a tensión . La Figura 5 es un esquema que muestra la estructura aproximada de las muestras de prueba a la fractura por termo f luencia utilizadas en las pruebas de fractura de termof luencia , que se utilizaron para evaluar el estado de fractura de fragilidad a alta temperatura para juntas soldadas de conformidad con el método de esta invención . La Figura 6 (A) es un esquema aproximado que muestra una junta soldada de conformidad con una técnica anterior, y la Figura 6 (B) es un esquema que muestra el estado de ruptura de termof luencia . La Figura 7 es una gráfica que muestra los caracteres de resistencia a la tensión de conformidad con una técnica anterior. La Figura 8 es un diagrama estructural que muestra el método de soldadura de conformidad con una técnica anterior para impedir la fragilidad en el área afectada por el calor de una junta soldada, DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS En esta sección se explicarán diversas modalidades preferidas de esta invención con referencia a los dibujos anexos. Siempre que el tamaño, materiales, configuraciones, posiciones relativas y otros aspectos de las partes descritas en las modalidades no estén definidas claramente, el alcance de la invención no está limitado solamente a las partes mostradas, que se presentan solamente para el propósito de ilustración. La Figura 1 (A) es un diagrama que muestra la configuración de ranura, área afectada por el calor, y la forma de la acumulación de múltiples pasadas de relleno de soldadura cuando se utiliza el método de soldadura de esta invención; la Figura 1 (B) es una gráfica correspondiente al mapa de computación de esta invención de las relaciones entre los valores conocidos de t (espesor de metal de base) y X (la anchura de ranura), y los valores desconocidos de h (el espesor del área de capas) y W ( la anchura del área de capas) de la Figura 4 (A) . Como se ilustra en la Figura 1 (A), la junta de soldadura 15 de esta invención formada en el metal de base 10 con un espesor de t, está comprendida de la ranura 11 en forma de "I", que tiene una anchura de X, y raíz 12; el área de metal de relleno de soldadura 14 en el metal de base, formada por la soldadura de acumulación de múltiples pasadas en la ranura 11 con la línea de soldadura 14a; y la tapa 15a de múltiples capas de metal de relleno de soldadura que tiene un espesor h. Como se muestra por la Figura 1 (A) , el área de fusión de la tapa 15a de múltiples capas se extiende más allá del área 13a afectada por el calor que queda fuera de la ranura 11 (mostrado por el rayado que se eleva a la derecha), y más allá del área 13b afectada por el calor (mostrada por el rayado que desciende a la derecha) . En otras palabras, que se forma la junta 15 soldada en el metal de base 10 con un espesor de t, primero se forma la ranura 11 en forma de "I" con la raíz 12 y anchura X. A continuación, el mapa de computación mostrado en la Figura 1 (B) se utiliza con los valores conocidos anteriores de t y X, para determinar tanto la altura y de la tapa de múltiples capas [(W - X)/2], y luego, la anchura T del área 13a afectada por el calor se utiliza para determinar de la gráfica, un valor de diseño óptimo para W, la anchura de la tapa 15a superior de múltiples capas anterior . La vista en sección mostrada en la Figura 1 (A) es aplicable a cualquiera, el metal de base que está en la forma de acero plano, o el tubo de acero de paredes gruesas . i i i i ittoi^i fmii*ti *-f> ik^^fa^+&-WSkMiiik El área de rayado en la Figura 1 (B) representa la escala en donde la resistencia a la termo fluencia es equivalente a aquella del metal de base, mientras que el área debajo de la curva está en la escala en donde la resistencia a la termof luencia sería inferior a aquella del metal de base. De esta manera, el tamaño de la extensión de la tapa 15a de capas anterior sobre el área afectada por el calor, cuando se deriva como valor W, que es la anchura del área 13a afectada por el calor, con el espesor T de la gráfica (mapa de computación), cualquier fractura de termof luencia de temperatura elevada no ocurriría en la junta soldada, sino más bien en el metal de base. La Figura 2 muestra el proceso de la formación de tapa de múltiples capas con exceso de soldadura que se realiza después de la acumulación de múltiples pasadas que llena la ranura para la junta 15 soldada de la Figura 1. Como ilustra la figura, la soldadura de acumulación de múltiples pasadas se realiza a la línea 14b de fusión hasta la punta de la ranura 11, y luego, después de formar el exceso de soldadura 15b para cuando menos fundirse sobre una parte del área 13 afectada por el calor. el área de fusión del área 13a afectada por el calor anterior se extiende a cuando menos la anchura T', que es ligeramente más amplia que T, a través del área 13a afectada por el calor en la superficie del metal de base que trabaja la línea desde 14a hacia 14b, y luego la tapa 15a de múltiples capas se forma sobre el área extendida en la superficie del metal de base a una anchura de W. Debido a que la tapa de múltiples capas formada extendiendo el área de fusión anteriormente mencionada moviendo la línea de soldadura de 14a a 14b ocasiona que las tensiones residuales en el área 13a afectada por el calor anterior en la superficie del metal de base que se va a absorber gradualmente a través de la extensión del área de fusión anterior, el método es efectivo al compensar la pérdida de resistencia a temperatura elevada que se otra manera ocurriría de la entrada de calor de soldadura a la zona afectada por el calor. La Figura 3 (A) muestra una modalidad que resulta del uso del método de soldadura de esta invención mostrada en la Figura 1, Muestra la acumulación 16 de múltiples pasos en la junta soldada formada en el metal de base que tiene un espesor t, así como la configuración de la tapa 15a de múltiples capas, teniendo una altura h y anchura W. La Figura 3 (B) muestra los detalles de la ranura 11 que se formó en el metal de base 10 para la modalidad mostrada en la Figura 3 (A) . Como se describió anteriormente, la ranura 11 anterior se formó en el metal de base 10 que tiene un espesor 5, junto con la raíz 12 que tiene una anchura S. para crear una ranura en forma de "I" con un piso redondeado al radio D. Como se detalla en el Cuadro 1, el material en el ejemplo anterior fue tubería de paredes gruesas, diámetro grande, hecha de acero resistente al calor de tipo de ferrita de resistencia elevada. La soldadura se hace en atmósfera inerte generando un arco entre los electrodos y el metal de base. en este paso, se utiliza soldadura TIP en donde un alambre de soldadura de agente de soldadura se inserta al arco para remover la membrana de óxido, y se hace una soldadura de múltiples capas para 40 capas de soldadura.

Tubería de paredes gruesas de diámetro grande ASME SA-335 P91 Comercial (diámetro 350 x espesor 50) Alambre de soldadura TIG de cobre 9CR mejorado comercial (diámetro 1.2 mm) Condiciones de soldadura: temperatura de precalentamiento 150 grados C Corriente de soldadura: 90 - 300A ,i A ü I -¡ ii.fi · i i' - #tt-H ¦¦Í'TÍ«fW¾¾Í ¾ír½^«-rÍ!¾^¾Í'¾-i :'a Voltaje de soldadura: 9 - 14V Régimen de soldadura: 60 mm/minuto Número de capas: 40 capas Tratamiento Recocido de liberación de tensión RF térmico después de soldadura durante 2 horas a 750 grados C La Figura 4 (A) muestra los resultados de la prueba de fractura en la modalidad mostrada en la Figura 3 anterior. Comparada con la junta soldada convencional anteriormente citada mostrada en la Figura 6 (B) , en la que la posición de fractura estuvo en el área 54 de fractura de termof luencia de la junta soldada y cerca del área afectada, la junta soldada de conformidad con el método de soldadura de la presente invención exhibió la fractura 20 en el metal de base 10, demostrando de esta manera que la junta tuvo una resistencia igual a o mayor que aquella del metal de base. Además, como es evidente a partir de la gráfica de propiedades de fractura de termo f luencia a temperatura elevada en la Figura 4 (B) , la resistencia de la junta 15 soldada de conformidad con esta invención fue casi idéntica a aquella del metal de base 10, no se observó nada de la tensión disminuida 10-15% como se muestra en la Figura 6 anteriormente citada para la junta soldada convencionalmente . Estos resultados indicaron que las juntas soldadas de conformidad con la presente invención retienen aproximadamente el mismo nivel de resistencia a temperatura elevada como el metal de base. Esto significa que comparado con equipo de temperatura elevada soldada mediante técnicas de soldadura convencionales, el presente método permite una reducción en espesor de pared de tubería de 10 a 15%, y aproximadamente el mismo nivel de reducción en la cantidad de material utilizada para fabricación. La Figura 5 muestra las dimensiones de las muestras de prueba de fractura de termo f luencia utilizadas en las pruebas de fractura de termo f luencia , que se utilizaron para evaluar el estado de fractura de fragilidad a temperatura elevada para juntas soldadas de conformidad con el método de esta invención. El Cuadro 2 muestra los resultados de las pruebas de fractura de termof luencia para juntas soldadas cuando se utilizaron dimensiones constantes para el metal de base de 50 mm y X = 15 mm para la anchura de la ranura, mientras que se varía la dimensión h y para la acumulación de múltiples capas.

Cuadro 2 Número de Metal Tiempo (horas) en fractura Resultado de Base de termo f luencia a 650 de frac- grado C X 100 MPa tura de termo- fluencia t h X h/t ( -x)/6 (h) - 50 _ — _ 1012 1 50 0 15 15 0 .00 0 176 X 2 50 2 15 15 0 .04 0 216 X 3 50 4 15 15 0 .08 0 214 X 4 50 6 15 15 0 .12 0 242 X 5 50 8 15 15 0 .16 0 185 X 6 50 10 15 15 0 .20 0 104 X 7 50 12 15 15 0 .24 0 134 X 8 50 14 15 15 0 .28 0 135 X 9 50 0 17 15 0 .00 1 219 X 10 50 2 17 15 0 .04 1 236 X 11 50 4 17 15 0 .08 1 126 X 12 50 6 17 15 0 .12 1 151 X 13 50 8 17 15 0 .16 1 235 X 14 50 10 17 15 0 .20 1 107 X 15 50 12 17 15 0 .24 1 161 X 16 50 14 17 15 0 .28 1 111 X 17 50 0 19 15 0 .00 2 210 X 18 50 2 19 15 0 .04 2 160 X 19 50 4 19 15 0 .08 2 134 X 20 50 6 19 15 0 .12 2 121 X 21 50 8 19 15 0 .16 2 167 X 22 50 10 19 15 0 .20 2 213 X 23 50 12 19 15 0 .24 2 113 X 24 50 14 19 15 0 .28 2 224 X 25 50 0 21 15 0 .00 3 217 X 26 50 2 21 15 0 .04 3 121 X 27 50 4 21 15 0 .08 3 160 X 28 50 6 21 15 0 .12 3 249 X 29 50 8 21 15 0 .16 3 121 X 30 50 10 21 15 0 .20 3 243 X 31 50 12 21 15 0 .24 3 135 X 32 50 14 21 15 0 .28 3 213 X »¦-¦¾·»·-·¦«· a-H-tiii i liilltltiiiiii ú -ti- <í -ii 33 50 0 23 15 0.00 4 177 X 34 50 2 23 15 0. , 04 4 225 X 35 50 4 23 15 0 .08 4 165 X 36 50 6 23 15 0 .12 4 198 X 37 50 8 23 15 0 , 16 4 247 X 38 50 10 23 15 0 , , 20 4 880 X 39 50 12 23 15 0 .24 4 1079 0 40 50 14 23 15 0. , 28 4 1111 0 41 50 0 25 15 0 5 229 X 42 50 2 25 15 0 , 04 5 219 X 43 50 4 25 15 0 .08 5 560 X 44 50 6 25 15 0 12 5 735 X 45 50 8 25 15 0 .16 5 1034 0 46 50 10 23 15 0. .2 5 1142 0 47 50 12 25 15 0 .24 5 1045 0 48 50 14 25 15 0 , 28 5 1125 0 49 50 0 27 15 0 6 235 X 50 50 2 27 15 0. 04 6 498 X 51 50 4 27 15 0 , 08 6 980 X 52 50 6 27 15 0. 12 6 1118 0 53 50 8 27 15 0. ,16 6 1033 0 54 50 10 27 15 0. 2 6 1034 0 55 50 12 27 15 0 .24 6 1018 0 56 50 14 27 15 0. 28 6 1028 0 57 50 0 29 15 0 7 137 X 58 50 2 29 15 0. 04 7 320 X 59 50 4 29 15 0. , 08 7 873 X 60 50 6 29 15 0. 12 7 1034 0 61 50 8 29 15 0 .16 7 1055 0 62 50 10 29 15 0. 2 7 1034 0 63 50 12 29 15 0. 24 7 1100 0 64 50 14 29 15 0. 28 7 1034 0 65 50 0 31 15 0 8 237 X 66 50 2 31 15 0. 04 8 354 X 67 50 4 31 15 0. 08 8 638 X 68 50 6 31 15 0. 12 8 1034 0 69 50 8 31 15 0. 16 8 1076 0 70 50 10 31 15 0. 2 8 1034 0 71 50 12 31 15 0. 24 8 1005 0 72 50 14 31 15 0. 28 8 1117 0 (Nota) : En el cuadro 2, las marcas de círculo en la resistencia a la termof luencia significan que la resistencia está al mismo nivel que aquella del metal de base, y las marcas X significan más débil que el metal de base . Como es evidente a partir del Cuadro 2, para que la resistencia a la termo f luencia alcance aproximadamente el mismo nivel que aquella del metal de base, satisface aproximadamente la relación entre h/y y (W - X)/2, como se muestra en la gráfica de la Figura 1 (B) . De esta manera, es posible utilizar equipo de soldadura existente y simplemente variar la técnica de soldadura para producir juntas soldadas que tienen resistencia en un par con aquella del metal de base. Comparado con equipo de temperatura elevado fabricado mediante técnicas de soldadura convencionales, esta invención hace posible reducir el espesor de pared de tubería en 10-15%, hacer reducciones similares en la cantidad de material utilizado. Esto a su vez reduce los costos de fabricación para equipo de temperatura elevada, conserva recursos, y contribuye para reducir los costos por unidad de electricidad generada. También facilita la con f iabi 1 idad en el equipo de temperatura elevada. La presente invención es además marcadamente efectiva con aceros resistentes al calor de tipo de i « ferrita de resistencia elevada. que normalmente se someten a reducciones de resistencia dramáticas en el área afectada por el calor de soldadura. Permite sus ventajas únicas, que no se ven en aceros de tipo de austenita, para ser efectivamente explotados.

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Una junta de soldadura en aceros resistentes al calor, de resistencia elevada, que tienen una ranura de junta llenada con la soldadura de acumulación de múltiples pasadas, y subsecuentemente cubierta con una tapa de soldadura de múltiples capas sobre la cara de soldadura que funde cuando menos parte del área afectada por el calor, en donde la junta se caracteriza por el área de fusión en el área afectada por el calor que se forma desplazando la linea de soldadura desde la punta de la ranura y extendiéndola sobre la escala completa del área afectada por el calor sobre la superficie del metal de base a fin de formar una tapa de soldadura de múltiples capas que cubre el área extendida.

2. - Una junta de soldadura en resistencia elevada con la soldadura de acumulación de múltiples pasadas de conformidad con la reivindicación 1, en donde el área superficial de la extensión que se requiere para impartir el mismo nivel de resistencia a la termof luencia como es inherente en el metal de base se basa en la relación entre la anchura de ranura y el espesor de metal de base .

3. - Una junta soldada en resistencia elevada con la soldadura de acumulación de múltiples pasadas de conformidad con la reivindicación 1, en donde la tapa de soldadura de múltiples capas mediante la extensión del área de fusión se forma mediante la acumulación de múltiples pasadas que absorbe gradualmente la tensión residual del área afectada por el calor en la superficie del metal de base. 4.- Un método de soldadura para una junta soldada en aceros resistentes al calor, de resistencia elevada que tiene la ranura de junta llenada con la soldadura de acumulación de múltiples pasadas, y subsecuentemente cubierta con una tapa de soldadura de múltiples capas sobre la cara de soldadura que funde cuando menos una parte del área afectada por el calor, que comprende el paso de formar una área de fusión en el área afectada por el calor empezando una linea de soldadura en la punta de la ranura y, antes de formar el exceso de metal sobre la soldadura, extender sucesivamente la linea sobre la escala completa del área afectada por el calor sobre la superficie del metal de base, formando la acumulación de múltiples pasadas sobre el área extendida, en donde el mismo nivel de resistencia a la termof luencia como es inherente en el metal de base se puede lograr utilizando un mapa de computación, que se basa en la relación entre la anchura de ranura y el espesor del metal de base, para determinar el área superficial para la extensión de fusión. 5.- Un método de soldadura para una junta soldada en aceros resistentes al calor de ferrita de resistencia elevada que tiene una ranura de junta llenada con la soldadura de acumulación de múltiples pasadas, y cubierta subsecuentemente con una tapa de soldadura de múltiples capas sobre la cara de soldadura que funde cuando menos una parte del área afectada por el calor, que comprende el paso de formar una zona de fusión en el área afectada por el calor empezando con una línea de soldadura en la punta de la ranura y, antes de formar el exceso de metal sobre la soldadura, extender sucesivamente la linea sobre la escala completa del área afectada por el calor en la superficie del metal de base, utilizando la acumulación de múltiples pasadas sobre el área extendida, en donde el mismo nivel de resistencia a la termof luencia que es inherente en el metal de base se puede lograr utilizando un mapa de computación, que se basa en la relación entre la anchura de ranura y el espesor del metal de base, para determinar el área superficial para la extensión de fusión.