ESTUDIO DE LA FRAGILIZACIÓN DE UN ACERO INOXIDABLE AUSTENÍTICO AISI 304H CON 15 AÑOS DE SERVICIO EXPUESTO A ELEVADA TEMPERATURA

Resumen

El presente estudio está dirigido a obtener un modelo para predecir la tenacidad de impacto del acero inoxidable austenítico AISI 304H expuesto a elevada temperatura, de manera de definir el grado de fragilización producto de su degradación metalúrgica debido a la precipitación de fase Sigma/Chi. El elemento estudiado corresponde a una tubería de 60 pulgadas de diámetro asociado al sistema de tope de un regenerador que opera continuamente en 1300 °F en una planta de Craqueo Catalítico de una planta de refinación de petróleo con 15 años en servicio. Se tomaron 12 muestras a lo largo de la tubería estudiada, tomando una muestra por cada componente de la tubería, una muestra para cada codo mitrado y una muestra para cada tramo recto, de los cuales se fabricaron 3 probetas por muestra, para un universo de 36 probetas, cumpliendo con las dimensiones definidas en la norma ASTM E 23-90. Se determinó la composición química del acero mediante un analizador portátil basado en identificación positiva de materiales, se observó la microestructura del acero mediante Microscopía Óptica, se dimensionó el precipitado para determinar el factor de forma y analizar su agrupación, así como también la cuantificación de la precipitación de fase sigma mediante un analizador de imágenes digital. Se realizó la medición de dureza Vickers en sitio. Se estableció que conociendo la cantidad y forma del precipitado, su agrupación y la dureza, se predice la tenacidad de impacto del acero inoxidable, lo que proporciona una herramienta valiosa para el estudio de integridad mecánica de componentes fabricados de acero inoxidable AISI 304H y que están expuestos a operación continúa a elevada temperatura. La degradación metalúrgica del acero inoxidable debido a la precipitación de fase Sigma/Chi, presenta un comportamiento logarítmico indicando que la tenacidad de impacto presenta una disminución brusca en función a la aceleración del deterioro, es decir pierde la capacidad de deformarse plásticamente y por ende una alta probabilidad de ocurrencia de una falla frágil en sistemas operacionalmente críticos, por tanto debe ser monitoreada rutinariamente y rigurosamente en el ámbito industrial, resaltando su importancia de monitorear mediante una metodología “in situ” basados en ensayos no destructivos. Palabras Claves: acero inoxidable, 304 H, fases Sigma, fase intermetálica, fragilización, tenacidad de impacto