Respuesta a Fatiga Astm 516 Gr 70 Soldado Aws e7018

ANÁLISIS DE FATIGA FATIGA DE JUNTAS SOLDADAS DE ACERO AL CARBONO UTILIZADO EN RECIPIENTES R ECIPIENTES A PRESIÓN González De León, Marco Martínez, Manuel Pertuz-Comas, Alberto Álvarez, Lourdes Arenas, Miguel Resumen: Enestainvestigaciónsemuestraelcomportamientofrentealfenómenodelafatigadejuntas soldadasdeunaceroalcarbonodeal soldadasdeunace roalcarbonodealtaresistencia taresistencia,comúnmenteutil ,comúnmenteutilizadoenlac izadoenlaconstrucciónderecipie onstrucciónderecipientes ntes apresión:SA-516-70.Serealizaronensayosdefatigaenflexiónalternativaparalasjuntas,quefueron soldadasatopeconunángulode30º,conelectrodoAWSE-7018.Lamagnituddelosesfuerzosaloscuales serealizaronlosensayosrepresentaunafraccióndelesfuerzodefluencia(Sy)delmaterialbase,obtenido demaneraexperimentalapartirdelosensayosdetracción(75,80,85y90%delSy).Losmaterialesdelas juntas fueron caracterizados por microscopia óptica y ysometidos sometidos a aensayos ensayos de demicro-inden micro-indentación tación para determinarsudureza.Losresultadosrevelaronqueelcordóndesoldaduranopresentaefectosobrela resistenciaalafatigadelconjunto. resistenciaala fatigadelconjunto.Adicionalmente,se Adicionalmente,seobtuvounafamiliadecurvasS obtuvounafamiliadecurvasS-Nexperimentalcon -Nexperimentalcon valoresderesistenciaalafatiga valoresderesistenci aalafatigamayoresalosvaloresre mayoresalosvaloresreportadosenlalitera portadosenlaliteraturaparaesteac turaparaesteacero. ero. Fatiga/Juntasoldada/Recipientesa da/Recipientesapresión/A presión/AceroSA-516-70 ceroSA-516-70 Palabras clave: Fatiga/Juntasolda

FATIGUE ANALYSIS OF WELDED JOINTS IN CARBON STEEL PLATES PLATES FOR PRESSURE VESSELS Inthisarticle,afatigueanalysi afatigueanalysisofweldedjointsofSA-516-70,c sofweldedjointsofSA-516-70,carbonsteelwidelyuse arbonsteelwidelyusedforthe dforthe Abstract: Inthisarticle, fabricationofpressurevessels,ispresented.Butt-weldedjointswithabevelangleof30degreesmadeby usingAWSE-7018electrodesweretestedtobendingfatigue.Thetestsweredevelopedto75,80,85and90 %oftheminimumyieldstrength,whichwasobtainedfromstatictensiletests.High-magnificationvisual examinationsandmicroi examina tionsandmicroindentat ndentationhardness ionhardnesstestingwereusedtocharac testingwereusedtocharacterize terizethematerial thematerials.Theresult s.Theresultss showseamweldsdidnotaffectthefatigueresistanceofmaterial.Additionally,anexperimentalS-Nfamily ofcurvesisobtainedforSA-516-70,shownvaluesoffatigueresista ofcurvesisobtainedforSA-516-70,shownval uesoffatigueresistancegreaterthanthe ncegreaterthantheoreticalvalues. oreticalvalues.  Fatigue/WeldedJoint/Pressure eldedJoint/PressureV Vessel/SA-516-70CarbonSteel Keywords: Fatigue/W

I. INTRODUCCIÓN Eldiseñomecánicoderecipientesapresiónnormalmentese basa en la resistencia del material a cargas consideradas estáticas:presióninternaopresiónexterna,pesopropio,peso delfluido,vientoysismo.Sinembargo delfluido,vientoysi smo.Sinembargo,análisisrealiza ,análisisrealizadosa dosa estetipodeequiposhanevidenciadoquealgunasdeestas cargaspudieranteneruncomportamientocíclico,talescomo: cambiosen camb iosen losvalores de pres presión iónapli aplicado cados, s, cam cambios bios de temperaturaeneltiempo,restriccionesalaexpansiónoala contr con tracc acción ión par para a var variac iacion iones es nor normal males es de tem temper peratu atura, ra, vibraciones,variacionesencarg vibraciones,vari acionesencargasdeviento,et asdeviento,etc[1]. c[1]. Este Est e com compor porta tamie miento nto exi exige ge la re reali alizac zación ión de aná análi lisis sis de

esfuerzos,quepermitandeterminarlaresistenciaalafatiga de lo los s co comp mpon onen ente tes s so some meti tido dos s a la las s ca carrga gas s ex exte tern rnas as mencionadas.Elfenómenodelafatigasecaracterizaporque dichosesfuerzosfluctuantesocíclicosproducenlafalladel materia mat erial, l, en un nive nivel l de esfu esfuerzo erzo gener generalme almente ntemeno menor r al esfuerzodefluencia,sinpresentardeformaciónaparente[2], generandoloquesedefinecomofallaporfatiga.Lafractura finalporfatigaesacompañadaporcambiosacumulativose irrev ir rever ersib sibles les de ci ciert erta a com comple plejid jidad, ad, que ocu ocurr rren en a ni nivel vel microscópicoenlaestructurade microscópicoen laestructuradelmaterialen lmaterialenestudio. estudio. Elcomportamientodelmaterialbajocondicionesdefatiga varíasignificativamentedelcomportamientoreflejadoporlas rela re laci cion ones es no norm rmal ales es es esfu fuer erzo zo – de defo form rmac ació ión. n. El da daño ño

ManuscritofinalizadoenCaracas,Venezuelael2008/12/05,recibidoel2008/01/15,ensuformafinal(aceptado)el2008/06/05.ElMSc.MarcoGonzálezDe LeónesprofesorAgregadoenelDpto.deMecánicade LeónesprofesorAgreg adoenelDpto.deMecánicade laUniversidad laUniversidadSimónBolívar SimónBolívar,teléfono0212-9 ,teléfono0212-9064071, 064071,fax0212-906406 fax0212-9064062,correoelectrónic 2,correoelectrónicoo [email protected].ElDr.ManuelMartínezesProfesorAsociadoenlaFacultaddeIngeniería,EscueladeIngenieríaMecánica,UniversidadCentralde Venezuela,teléfono0212-6053248,fax0212-6053156,correoelectrónicomjmartí[email protected].ElDr.AlbertoD.Pertuz-ComasesProfesorAsociado enelDpto.deTecnologíadeProducción,FacultaddeIngeniería,EscueladeIngenieríaMecánica,mismaUniversidad,teléfono0212-6051801,fax02126053156,correoelectrónicoalberto.p 6053156,correoel ectrónicoalberto.pertuz@ucv [email protected].LosIng.Lour .com.LosIng.LourdesÁlvarezyMiguel desÁlvarezyMiguelArenasdesempeñansusactividadesenlaFacultaddeIn ArenasdesempeñansusactividadesenlaFacultaddeIngeniería, geniería, mismaEscuelaymismaUniversidad,teléfono02 mismaEscuelaymismaUniv ersidad,teléfono0212-6053248/ 12-6053248/fax0212-60531 fax0212-6053156.respectivamente. 56.respectivamente.

Volumen 12, Nº 49, diciembre 2008. pp 287-294

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acumulado durante cada ciclo de carga y la generación repetitivadeesfuerzosenregioneslocalizadasdelrecipiente, tales como en discontinuidades o en concentradores de esfuerzo,puedencausarelcrecimientodegrietasexistentes hasta la falla. Es común observar que la resistencia del materialdeunrecipientesevedisminuidacomoconsecuencia deuninadecuadodiseñoenesaszonaslocalizadas[3]. Las juntas soldadas son fuente de problemas debido a discontinuidades(macrosymicros),esfuerzosresidualesyen algunasocasiones,desalineacionesentrelaspartessoldadas [4]. Defectos como las discontinuidades pueden producir grietas por las cuales falla el material, produciéndose su crecimientoamedidaquelascargasfluctúan,hastaqueelárea restantenoescapazdesoportarelesfuerzoaplicado,fallando finalmentelapieza[5].Porestarazón,lasjuntassoldadasson frecuentementeelpuntodeubicacióndefallasporfatiga. Laresistenciaalafatigadeunajuntasoldadaesvariabley dependedeldiseñodelajuntaydelacalidaddeltrabajo desarrollado;sieldiseñodelajuntaesadecuadoylacalidad delasoldaduraesalta,seplanteaelcasodeunajuntasoldada conresistenciaalafatigaigualomayorqueelmaterialsin soldadura[4]. El objetivo principal de este trabajo es el estudio del comportamiento de juntas soldadas de un acero de alta resistencia, que se usa en la fabricación de recipientes a presión:SA-516-70 frentealafatigaenflexión porflexión alternativa.

formadepletinasde6,35mmdeespesor,76,2mmdeancho y1000mmdelargo.

Tabla I. Composición química del Acero SA-516-70 [7]

1.2 Material de Aporte Se utilizaron electrodos de revestimiento básico conalto contenidodehierroenpolvoAWSE7018,cuyacomposición químicasepresentaenlaTablaII.Estoselectrodossontípicos enlafabricaciónderecipientesapresióncuandoseusaSA516-70encuerpoycabezales.

Tabla II. Composición química del Electrodo AWS E 7018 [8].

1.3 Proceso de Soldadura

LaspletinasdelAceroSA-516-70fueronmaquinadasyluego Este artículo se inicia con una justificación del material biseladas a un ángulo de 30º, con 2 mm de talón y una seleccionado, luego se describe el tipo de soldadura y el separaciónderaízde3mm.Serealizóunajuntadobleatope material de aporte de la unión soldada. La metodología conbisel,tipoNº1,deacuerdoatablaUW-12delCódigo utilizada fue trabajo experimental, caracterizando los ASMESecciónVIIIDivisión1[9].Elprocesodesoldadura materiales de las juntas mediante Microscopía Óptica y efectuadofueporArcoManual(SMAW),enunaposición determinandopropiedadesmecánicasporensayosdetracción horizontalplanadesdearriba,estoes1G,deacuerdoaAparte ydemicro-indentación.Sobrelabasedelosresultadosdelos QW-121-1delaSecciónIXdelCódigoASME[10].Lajunta ensayosatracción,seestablecieroncuatronivelesdeesfuerzo soldadaserealizóconlosparámetrosindicadosenlaTabla paralosensayosafatigaenflexiónaesfuerzoconstante.Todo III. este desarrollo experimental es objeto de un análisis de resultadosyposteriordiscusión,parafinalmenteofrecerlas Tabla III. Parámetros del proceso de soldadura conclusiones.

II. DESARROLLO 1. Materiales 1.1. Material Base

Cadapaserealizadoparacompletarelprocesodesoldadura fuehechoutilizandolatécnicaRectayOscilante.Posteriora Paraesteestudioseseleccionócomomaterialbase,unodelos cadaunodeestospasesseejecutaunaoperacióndelimpieza, materialesmásutilizadosenVenezuelaparafabricarcuerpos primero con esmeril y luego con cepillo. Así mismo, la ycabezalesderecipientesapresiónsoldados:elaceroal remocióndelpasederaízfuerealizadamedianteelusodel carbonoSA-516-70.Lacomposiciónquímicanominaldeeste esmerilynoserealizóelprecalentamientodelapiezapara materialsepresentaenlaTablaI.Elmaterialfueobtenidoen soldar. 288

GonzálezM.etal. Análisis de fatiga en juntas soldadas de acero al carbono utilizado en recipientes a presión

2. Metodología

3.4 Ensayos de Fatiga a Flexión

2.1 General Eldiseñoinicialdelasprobetasparalosensayosdeflexión Se prepararon probetas para la caracterización de los alternativaafatigacorrespondealdescritoenelmanualdela materiales(baseyaporte)porMicroscopíaÓptica,yparalos máquinaaserutilizada.Laprincipalcaracterísticaquedeben ensayosatracción,micro-indentaciónyensayosdefatigaa presentardichasprobetases queelesfuerzogeneradosobre flexión. ellasdebepermanecerconstantealolargodetodalasección de ensayo, esto nos permite ensayar en igualdad de 2.2 Caracterización por Microscopía Óptica condicioneselcordónde soldadura,la zona afectada yel Paralacaracterizacióndelmaterialbaseydelajuntasoldada metalbase. porMicroscopíaÓpticaseutilizaronespecímenescortadosen laseccióndeinterés,quefueronsometidosaunprocesode Basándoseenlaecuacióndeesfuerzosnormalesσdebido desbasteconpapeldelijadegranulometríadesde100hasta acargastransversalesdelaMecánicadeMateriales 13 , 1200μm.Luegodeesto,seprocedióallavadoysecadode sediseñalasecciónnoprismáticadelaprobeta(Figura2). lasmuestras,realizandounaevaluaciónvisualdelasuperficie, EnestasecciónsedefineWocomoelanchomáximodela paraposteriormente continuarcon elproceso depulido. En probeta,Lcomolalongitudtotal medidadesdeWohasta estaetapaseutilizóunpañotipolonaconunasoluciónde elvérticeyxladistanciadesdedichovérticehastalafibra alúminaconuntamañodepartículade0,3μm,siguiéndolea enestudio,representandoWelanchodeltriánguloenel estetamaño,unade0,1μm. puntox. Finalmente,yparaalcanzarlacondicióndepulidoespecular, lasmuestrassesometieronaunprocesodepulidoconunpaño tipolonadebillar,impregnadoconunasolucióndepastade diamante.Unavezalcanzadalacondiciónespecularenla superficiedelamuestra,seprocedióalaaplicacióndeun ataquequímicoselectivo,pararevelarsumicro-estructura. Dichoprocesoserealizómediantelainmersióndelaprobeta en Nitral al 3%, durante 5 s, para finalmente tomar las micrografías utilizando un microscopio óptico marca Olympus.

Figura 2. Geometría de las probetas del ensayo a fatiga

2.3 Ensayos a Tracción Definiendounacorrelaciónlinealentreelincrementode Paradimensionarlasprobetasaserutilizadasenelensayode x y el valor de W ,  se puede establecer la siguiente tracción, setomó encuenta loespecificado enla norma relación: ASTM-A370 [11] y la Norma PDVSA para Ensayo de TracciónparaMaterialesMetálicos[12].Dichasdimensiones puedenserobservadasenlaFigura1. (1)

Sustituyendo en la ecuación de esfuerzos por flexión, y recordandoqueelmomentoflectorsedefinecomolacarga aplicada P por la distancia de aplicación (brazo) x, y el momentodeinerciadelaseccióntransversaldelaprobetade espesortconstante,seobtiene:

Figura 1. Dimensiones de las probetas del ensayo a tracción, mm Elensayodetracciónfuerealizadoatresprobetasdiseñadas deacuerdoalanormaestablecida,enunaMáquinaUniversal deEnsayosMecánicosServoHidráulica,marcaINSTRON, modelo8502.

(2)

Ajustando el valor del ancho máximo (Wo) a 50 mm (restriccionesimpuestasporlamáquina),sepuedenobtener lasdimensionesdelaprobetafinal,quesemuestranenla Figura3.

289


(5) dondeNeselnúmerodeciclosparafalla,yAybsonlos coeficientes que se obtienen del ajuste de los datos experimentales.

Figura 3. Dimensiones finales de las probetas del ensayo a fatiga

2.5 Ensayos de Micro-indentación Pararealizarlosensayosdemicro-indentaciónseutilizaron probetas rectangulares obtenidas mediante el corte en la seccióndeinterésdeunaseccióndelajunta.

Conlafinalidaddeverificarlafrecuenciadetrabajodela máquinaparaunamedidadadaen laperilladecontrolde velocidad,seutilizóuntacómetromarcaExtechInstruments, Loscortesfueronrealizadosutilizandounamáquinacortadora modelo461895,quepermitelamedicióndelasrevoluciones dispuestacondiscodediamante;luegolasprobetasfueron porcontactodirectoatravésdeunanillodevelocidad.Parala sometidasaprocesosdedesbasteypulidoconelobjetode realizacióndelosensayosdefatigaseutilizóunamáquinade disponerdesuperficiesaptasparaensayosdeindentación fatigauniversalmodeloLFE-300,delaempresaFatigue estática.Laspruebasdeindentaciónfueronrealizadasenel Dynamics, Inc., cuyo manual [14] fue la base de estos planotransversaldelasseccionescortadas,paraobtenerlos ensayos. datos necesarios en todas laszonas generadas duranteel procesodesoldadura. Las probetas se sometieron a esfuerzos de flexión determinadosporlaecuación: Las probetas fueron ensayadas a una carga normal constante,conelfindeobtenerinformacióncomparativade ladurezadelmaterialbase,ladurezadelazonaafectada (3) porelcaloryporúltimo,ladurezadelcordóndesoldadura. Para ello se utilizó un Microdurómetro Leco modelo M400H,conunpenetradorVickers(pirámidedediamante de base cuadrada) de carga constante 300 gramos. Las dondeb eselanchodelaprobeta. diferentesindentacionesfueronrealizadasdemaneralineal yalolargodelaprobeta,dejandounadistanciade1250µm Aefectosdeaplicardichoesfuerzo,secalculaladeflexióna entrecadahuella. la que deben ser sometidas las probetas por parte de la máquina.Elcálculodeladeflexiónesrealizadomediantela aplicacióndelasiguienteexpresión: 3. Resultados (4)

3.1 Caracterización de la Micro-estructura

Serealizóelestudiodelasmicro-estructurasdelmaterial base,delazonaafectadaydelcordóndeso ldadura;to do elloconlafinalidadderevelareltamañopromediode dondeEeselmódulodeYoungdelmaterial. losgranos,algunosaspectosdeformaydistribuciónde losmicro-constituyentes,quepermitandeterminarde Esconvenientemencionarquetodaslasprobetasensayadas maneramásexplicitalascondicionesdelmaterialen estáncompuestasportreszonas:metalbase,zonaafectada estudio. La evaluación fue efectuada en un plano porelcalorymetaldeaporte(electrodo)[4]. transversaloperpendicularaladireccióndelaminación delmaterial. Losresultadosaserobtenidosdelosensayosafatigasonel númerodeciclosalcualfallacadaprobetaprobadaaunvalor EnlaFigura4seidentificaronlaszonasevaluadasdecada de esfuerzo determinado; estos resultados son ajustados probeta:secciónA, zonaafectada ycordóndesoldadura y mediantelaecuaciónpropuestaporBasquin[15]: secciónB,materialbase.

290


Figura 4. Probeta con zonas identificadas para Ensayo de Microscopía LaFigura5representalamicro-estructuradelmaterialbase (zonaB).Lasimágenesrevelanestructurasperlíticas(zonas grises)inmersasenotraestructuradecolormásclaroque constituyenlasredesferríticas.Seapreciaclaramenteque tanto la micro-estructura como el tamaño de grano son bastantehomogéneos.Noseapreciaunazonapreferencialde direccióndelaminación,comosueleobservarseenestetipode micro-estructuras. EnlaFigura6semuestralafoto-micrografíarealizada sobrelazonaA,querepresentaelcordóndesoldadura aplicadoalmaterialbase.Seaprecialaseccióntransversal delcordón,ysepuedenverclaramentelasdiferenciasen lasformasdelasestructurasconrespectoalmaterialbase (verFigura5),debidoaquesonmaterialesdiferentes.Se observaenestafoto-micrografía,unaestructuramuchomás refinadayconláminasdeposiblebainitafina(faseoscura) en una matriz de ferrita dispersa (fase clara); dicha estructuraesclaramenterepresentativadeunmaterialmás duroqueelsubstrato.

100

m

Figura 6 .- Micrografía del cordón de soldadura: electrodo AWS E-7018 3.2 Ensayos de Micro-indentación Estática. Los resultados obtenidos durante el ensayo de microindentación, tanto del material base como del conjunto materialbase-cordóndesoldadura,sonrepresentadosenla Figura7,conlafinalidaddeapreciarlaexistenciadecambios enlaspropiedadesmecánicasdelmaterialproducidosporla aplicacióndelprocesodesoldadura.

Figura 7. Gráfico de dureza SA-516-70

100

m

Figura 5. Micrografía del material base: Acero SA-516-70

Enestafiguradevaloresdedurezaseobservaunaumento de las propiedades mecánicas, tanto para el material presenteenelcordóndesoldaduracomoenlazonaafectada por el calor, al ser comparadas con las propiedades del material base. También se puede observar un aumento acentuadoenlazonaafectadaporelcalor,conrelacióna lasotraszonas,locualconfirmaqueefectivamenteesa regiónestásiempresometidaatratamientostérmicosque afectansuestructuraygenerancambiossustancialesenlas propiedadesmecánicas.

291


3.3 Ensayos de Tracción Uniaxial

3.3 Ensayos de Fatiga a Flexión

Los resultados obtenidos durante el ensayo de tracción Paraestetrabajose realizaronensayosdefatigaa flexión uniaxialparaelaceroSA-516-70sonpresentadosenlaTabla alternativaconesfuerzomínimoigualacero,paracuatro(4) IV.Esimportantedestacarquelosdatosreflejadosenlatabla valoresdeesfuerzomáximo(R=0),establecidossobresla sonloscorrespondientesalosvaloresdeEsfuerzoRealy base de diferentes porcentajes (75, 80, 85 y 90 %) de la DeformaciónReal,obtenidosmediantelacorreccióndelos resistenciaalafluenciacalculadamediantelarealizaciónde datoscarga-alargamientoarrojadosporlamáquinadeensayos. losensayosatraccióndeprobetasdelmaterialbase.Porcada niveldeesfuerzoseensayaronalafatigaenprincipiosólotres Tabla IV. Ensayo de Tracción uni-axial Acero SA-516-70. (3)probetas,conlafinalidaddeobservarenquéregióndela muestra(metalbase,cordónozonaafectada)sucederíasu fractura. EnlaTablaVsepresentanlosresultadosdeciclosdevidade lasdoce(12)probetasensayadas,asícomoelvalorpromedio yladesviaciónestándardelnúmerodeciclosdevidapornivel deesfuerzoestablecido.

Tabla V. Resultados del Ensayo de Fatiga a Flexión

Unavezanalizadoelconjuntodelosensayosrealizados,se pudoconstatarquetodaslasfracturassesucedíanporelmetal base, portanto seconsideró quetres ensayos pornivel de esfuerzopermitiríanrealizarunestudiobastanteaceptabledel fenómeno.

Estándar[16],elcualseñalaquelacurvaobtenidadelos promediosdeNparacadaniveldeesfuerzo,representanun buenestimadodeunaprobabilidaddesupervivenciadel50% para las probetas a ser ensayadas. De igual forma, este métodopermitecompletarlafamiliadecurvasS-N,que incluyanlaprobabilidaddesupervivenciadelasprobetas, EnlaFigura8sepresentanlosresultadosdelosensayosa utilizandolosvaloresdeladesviaciónestándarparacada fatigaenunagráficaEsfuerzo(S)versusNúmerodeCiclos valordeesfuerzo,indicadosenlaTablaV.Estafamiliade (N).Debidoaltamañodelamuestra,paragenerarunafamilia curvasfueajustadausandolaecuaciónpropuestaporBasquin de curvas S-N de estos resultados, se utilizó el Método [15]

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Figura 8. Curvas S-N del acero SA-516-70 para R=0 EnlaTablaVI,sepresentanlosvaloresdeAyb,ylos coeficientesdecorrelacióndelajuste(R2),cuyosvaloresmuy cercanosa1,indicanquelasecuacionesdeBasquinobtenidas representanunbuenestimadodelosdatosexperimentales.

Tabla VI. Datos de la familia de curvas S-N del acero SA-516-70

4. Análisis de Resultados Elhechodequetodaslasprobetasevaluadasafatigafallaran aniveldelsubstrato,indicaqueeltipodejuntayelproceso desoldadurautilizadospermitieronobtenerencadacaso,una juntasoldada demejores propiedadesmecánicas ala fatiga queelmaterialbase. Estecomportamientoescorroboradoatravésdelanálisisde las micro-estructuras realizadas, ya que se presentan estructurasmásfinasydesordenadasamedidaqueseacerca alcordón desoldadura,lo queimplicaunaumentodelas propiedades mecánicas en dicha región, apesar deposeer estructurasmáspuntiagudasquepropicianlaapariciónde

microgrietasporlassolicitacionesdinámicas. Losestudiosdemicro-indentacióntambiénayudanasoportar loanteriormentedicho,yaqueseobservaunincremento(ver Figura7)enlosnivelesdedurezacuandoserealizaelestudio de la zona afectada por el calor, y unos niveles considerablementemásbajos,paraelmaterialbase. EnlaFigura9semuestraundiagramaS-N,dondesecompara lacurvateóricadelmaterialbaseSA-516-70aR=-1(S teórico = 1095,0N-0,1220),conlacurvapromedioproductodelosensayos realizadosaestematerialaR=0(S real =4098,4N -0,1632).En dichafiguraseobservaunamarcadadiferenciaencuantoal númerodeciclosdefallaparaunmismoniveldeesfuerzo.Sin embargo,losexponentesdeambascurvaspresentanvalores similares,queindicanuncomportamientoparalelo. UnarelaciónentreesfuerzosmáximosymínimosRiguala0 deberíagenerarunadisminucióndelaresistenciaalafatiga conrespectoaunR=-1[17];sinembargo,losresultados obtenidossoncontrariosaesteesquema.Tratandodeexplicar estecomportamientoseencuentraqueelmaterialensayado tienemejorespropiedadesmecánicasquelasreportadasenla literatura,locualpuedeseratribuidoalapresenciadeuna estructurauniforme,quenodejaverunainfluenciamarcada delaorientacióndelgranoalolargodelazonadelaminación.

Figura 9. Curvas S-N teórica y promedio experimental del Acero SA-516-70 293


III. CONCLUSIONES 1. Entodoslosensayos,lasprobetasevaluadasfallananivel delmetalbase,porloqueseconcluyequelapresenciadel cordóndesoldaduranomarcóinfluenciaalgunasobrela resistenciaalafatigadelasprobetas.Estecomportamiento essustentadoporlosestudiosdelasmicro–estructurasy demicro-indentación. 2. Entodoslosensayos,lasprobetasevaluadasfallananivel delmetalbase. 3. Lapresenciadelcordóndesoldaduranomarcóinfluencia algunasobrelaresistenciaalafatigadelasprobetas. 4. Elcomportamientoafatigadeestasjuntassoldadasindica unamarcadadiferenciaencuantoalnúmerodeciclosde fallaparaunmismoniveldeesfuerzo. 5. Elparalelismoquepresentanlascurvasesunresultado esperadoqueconfirmalasapreciacionesanterioressobre lasfallasenelmaterialbase.

IV. REFERENCIAS 1. Harvey.J.F.,PressureComponentConstruction.Design and Materials Application, New York, Van Nostrand ReinholdCo.,1980,p.479. 2. Zahavi,E.&Torbilo,V.FatigueDesign.LifeExpectancy ofMachineParts.BocaRaton,CRCPress,Inc.,1996,p. 322 3. Moss, D.R., Pressure Vessel Design Manual. Third Edition,Oxford,GulfProfessionalPublishingCo.,2004, p.499 4. Stephens, R.I. et. al., Metal Fatigue in Engineering, Secondedition.NewYork,JohnWiley&Sons,Inc., 2001,p.472 5. Shigley, J.E. & Mischke C.R., Diseño en Ingeniería Mecánica,6thedición,México,McGrawHill,2002 6. ASMEBoilerandPressureVesselsCode,SectionVIII, Division2.AlternativeRulesforConstructionofPressure Vessel,TheAmericanSocietyofMechanicalEngineers, NewYork,2004 7. ASMEBoilerand Pressure Vessels Code,Section II: Materials,ApartA,FerrousMaterials,Specificationfor Pressure Vessel Plates, for moderate and lower temperature service SA-516 / 516M, The American

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SocietyofMechanicalEngineers,NewYork,2004. 8. LincolnElectric.CatálogodeProductos.Electrodospara SoldadurasdeAceroalCarbonoGricon15(AWS-7018). p.1 9. ASMEBoilerandPressureVesselsCode,SectionVIII, Division1,RulesforConstructionofPressureVessels, TheAmericanSocietyofMechanicalEngineers,New York,2004. 10. ASMEBoilerandPressureVesselsCode,SectionIX, Welding and Brazing Qualifications, The American SocietyofMechanicalEngineers,NewYork,2004. 11. ASTMA370,StandardTestMethodsandDefinitionsfor Mechanical Testing of Steel Products, West Conshohocken,PA.ASTMInternational,1997,p.53. 12. PDVSA,EnsayodeTracciónparaMaterialesMetálicos, Caracas1997 13. Gere,J.M.,MecánicadeMateriales,6taEdición,Ciudad deMéxico,Ed.ThomsonLearning,2006,p.960 14. FatigueDynamics,Inc.,InstructionManual:ModelLFE300Variablespeed,life,fatigueandendurancetesting machine,1998. 15. Basquin,O.H.,ProcASTM10(2)(1910)625. 16. Collins,J.A.,FailureofMaterialsinMechanicalDesign: Analysis,Prediction,Prevention.Secondedition,New YorkJohnWiley&Sons,Inc.1993,p.654 17. Wehner,T.&Fatemi,A.,Effectofmeanstressonfatigue behaviour of a hardened carbon steel. International JournalofFatigue13.Nº3.1991.pp241-248

Agradecimientos LosautoresquierenexpresarsuagradecimientoalLaboratorio de Ensayos Mecánicos de la Escuela de Ingeniería MetalúrgicayCienciadelosMaterialesdelaFacultadde IngenieríadelaUniversidadCentraldeVenezuelaporel préstamo de los equipos utilizados en este trabajo; y al Proyecto N°: PG 08-00-5673-2004 “Estudio numérico y experimentaldedefectosygrietasenelementosdemáquinas”, financiado por el Consejo de Desarrollo Científico y HumanísticodelaUCV(CDCH).Deigualmanera,seexpresa el agradecimiento a la empresa TRIMECA (Trabajos IndustrialesyMecánicos,CA)ubicadaenValencia,estado Carabobo,porproveerelmaterialylafabricacióndelasjuntas soldadas.

Respuesta a Fatiga Astm 516 Gr 70 Soldado Aws e7018

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