Ensayos de fatiga en soldaduras circunferenciales de un acero x60 empleado para gasoductos

• I. Montero ^[2] ; M. Carboneras ^[1] ; J.C. Suárez ^[1]
  1. [1] Universidad Politécnica de Madrid

     Universidad Politécnica de Madrid

     Madrid, España

     
  2. [2] Enagás Transporte SA.U. Dirección General de Infraestructuras. Gerencia de Equipos y Materiales Paseo de los Olmos, 19. 28005 Madrid. España
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 7, 2024, págs. 255-260
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    El presente trabajo persigue como objetivo la evaluación del comportamiento a fatiga de una soldadura de construcción (girth weld; en soldadura y en metal base) de un gasoducto existente de transporte de gas natural. El estudio experimental se ha llevado a cabo con probetas de tubería soldada de acero API 5L PSL2 grado X60 con costura longitudinal realizada mediante arco sumergido (SAW-L), procedentes directamente de la red de gasoductos en servicio de Enagás, para mayor reproducibilidad de las condiciones reales de servicio. Se han mecanizado probetas normalizadas tipo compacto (CT) con curvatura, extraídas de la zona del baño de fusión en la unión soldada circunferencial de unión de carretes, realizada mediante soldadura con electrodo celulósico, así como probetas de idénticas características obtenidas del metal base. Esta tipología de probeta permite considerar el efecto de la curvatura en la medida de la tenacidad a la fractura, efecto que ha sido ya objeto de diversos estudios, evidenciando la problemática de emplear probetas planas, para las que el constreñimiento plástico es menor. Se han realizado ensayos de propagación de grietas por fatiga en máquina de ensayos con un sistema multiprobeta, provisto de un utillaje de introducción de carga específicamente diseñado y construido para ensayar de forma simultánea hasta cinco probetas, colocando extensómetros en la boca de la entalla de cada una de ellas para poder determinar el CMOD (Crack Mouth Opening Displacement) a lo largo del ensayo. La generación de una pequeña fisura o pre-grieta inicial por fatiga a partir de la entalla inicial mecanizada (pre-agrietamiento) y el posterior análisis post-ensayo hacen posible la determinación de los mecanismos de progresión de la grieta por fatiga en el cordón de soldadura, para su futura comparación con el mismo acero fragilizado con hidrógeno. Los ensayos realizados han permitido determinar la velocidad de propagación de grieta (da/dN) en función de la variación del factor de intensidad de tensiones (ΔK), desarrollando un estudio comparativo del comportamiento a fatiga del cordón de soldadura, con relación al del metal base, bajo las mismas condiciones de ensayo

  • English

    The aim of this work is to evaluate the fatigue behaviour of a girth weld (weld and base metal) of an existing natural gas transmission line. The experimental study has been carried out with welded LSAW pipes, API 5L PSL2 grade X60 material. Normalized compact tension (CT) test specimens with curvature have been machined, extracted from the girth weld, made by welding with a cellulosic electrode, as well as specimens with identical characteristics obtained from the base metal. This type of specimen allows to consider the effect of curvature on the measurement of fracture toughness, an effect that has already been the subject of various studies, evidencing the problem of using flat specimens, for which the plastic constraint is lower. Fatigue crack propagation tests have been carried out in a testing machine with a multispecimen system, provided with a specifically designed tool for applying the load and built to simultaneously test up to five specimens, placing extensometers at the mouth of the notch of each one of them to be able to determine the CMOD (Crack Mouth Opening Displacement) throughout the test. The generation of a small initial fatigue crack or pre-crack from the initial machined notch (pre-cracking) and the subsequent post-test analysis make it possible to determine the progression mechanisms of the fatigue crack in the weld bead, for its future comparison with the same hydrogen embrittled steel. The tests carried out have allowed to determine the crack propagation speed (da/dN) as a function of the variation of the stress intensity factor (ΔK), developing a comparative study of the fatigue behaviour of the weld bead, in relation to that of the base metal, under the same test conditions.