Optimización de los Parámetros de Soldadura por Arco Sumergido en Acero HSLA: una Aplicación para Manufactura de Tuberías de Conducción de Hidrocarburos

Abstract

Este es un artículo publicado en acceso (Open Access) abierto bajo la licencia Creative Commons Attribution NonCommercial, que permite su uso, distribución y reproducción en cualquier medio, sin restricciones siempre que sin fines comerciales y que el trabajo original sea debidamente citado.Recibido: 04 Dez., 2015 Aprobado: 17 Dez., 2015Resumen: El acero HSLA (High Strength Low Alloy) API 5L X70 es utilizado para fabricación de tuberías para transporte de hidrocarburos. La construcción de tuberías de este material involucra alta cantidad de soldadura, donde los parámetros empleados influyen directamente en las estructuras metalúrgicas y en las propiedades mecánicas del mismo cuando soldado. Así, para estudiar el impacto de los parámetros de soldadura por arco sumergido en la resistencia mecánica y dureza de la Zona Afectada por el Calor (ZAC), fue llevado a cabo un diseño central compuesto que totalizó 17 pruebas. Las variables de entrada fueron corriente, voltaje y velocidad de avance; como variables de salida se consideró resistencia a la tensión y dureza Vickers de la ZAC. Para tal estudio fue utilizado el proceso de soldadura por arco sumergido, pruebas de tensión y pruebas de dureza Vickers. Se utilizó la metodología de superficie de respuesta para el modelado y la optimización fue realizada utilizando algoritmos genéticos y la gráfica de frente de Pareto. Fueron obtenidas 16 combinaciones de parámetros con la optimización, de las cuales fue escogida una para validar los modelos. Con los resultados fue posible establecer modelos matemáticos empíricos satisfactorios para las variables de respuesta.Palabras-clave: Metodología de superficie de respuesta; Proceso SAW; Acero HSLA. Optimization of Welding Parameters in HSLA Steel Using SAW Process: a Pipeline Manufacturing ApproachAbstract: The HSLA steel API 5L X70 is used to manufacture pipes for transporting hydrocarbons. The construction of pipe of this material involves high amount of welding, where the parameters used affect directly in the metallurgical structure and in the mechanical properties thereof when welded. Thus, to study the impact of the parameters of the submerged arc welding in mechanical strength and hardness of the heat affected zone (HAZ), it was held a central composite design which totaled 17 tests. The input variables were current, voltage and travel speed; as output variables was considered tensile strength and Vickers hardness of the HAZ. For this study it was used the SAW process (Submerged Arc Welding), tensile testing and Vickers hardness testing. The response surface methodology was used for modeling and the optimization was done using genetic algorithms and Pareto front graph. Sixteen combinations of parameters were obtained with the optimization, of which one was chosen to validate the models. With the results it was possible to establish satisfactory empirical mathematical models for the response variables. Key-words:Response surface methodology; SAW process; HSLA steel. IntroducciónLa soldadura por arco sumergido (Submerged Arc...

Evaluación de resistencia a tracción y dureza de cordones de soldadura por proceso Smaw y Mig-Mag

“…Este blindaje impediría una transferencia de calor con el ambiente. Además, el incremento de dureza respecto al material que no está soldado, lo que demostraría su efecto sobre la microestructura cristalina en el proceso de fusión del material de aporte y de base (Costa, 2015;Das, 2015). Los valores de dureza adquiridos durante las pruebas de ambos procedimientos, son relativamente bajos frente a valores de materiales cuyo contenido de carbón está por encima del 0.3 %, considerando la composición química del material usado en las probetas, de ASTM 36.…”

A Coupled Thermo-Mechanical-Metallurgical Model Capturing Essential Transformations in the Welding of High Strength Low-Alloy Steels

“…It is well recognized that High Strength Low Alloy (HSLA) steels are a group with important applications in several engineering designs, requiring permanent research in order to exploit and optimize its already attractive properties and ensuring that it will be preserved when HSLA steels are submitted to a determined fabrication or repair procedure. Following this matter, Costa et al [9] have evaluated the influence of input variables as current, tension, and travel speed on output variables as tensile strength and hardness at the HAZ in welds of HSLA API 5L X70 steel performed by the SAW (submerged arc welding) process aiming to obtain satisfactory empirical mathematical models for the response variables, based in the response surface methodology (RSM) and with the purpose of welding parameters optimization. On the other hand, the thermal history from the welding procedure can promote harmful microstructural changes in HSLA steels, affecting their major technological properties, such as toughness and corrosion resistance, and generating a high level of residual stresses, which could interact with an unfavorable microstructure.…”

Análisis Estadístico en Aplicación de Soldadura GTAW Usando Diseño de Experimentos Factorial Completo

“…Algunos investigadores usan la estadística como apoyo para el análisis de los experimentos; en el 2014 Cruz et al [11] obtienen los criterios de calidad para mejor el proceso GTAW, el número de experimentos se reduce mediante el uso del análisis de modo y efecto "AMEF" y los resultados se analizan con un diseño central compuesto, obteniendo un nivel de correlación superior al 80%. Costa et al [12] utilizan la metodología de superficie de respuesta para el modelado de funciones objetivo (variables de respuesta con variables de entrada) y la optimización se realiza con algoritmos genéticos y la gráfica de frente de Pareto, siendo posible establecer modelos matemáticos empíricos satisfactorios para las variables de respuesta. Posteriormente, los autores en [13] realizan un estudio experimental con 15 operadores en el cual se estudia el sesgo de la eficiencia del arco, dando como resultado que el sesgo primordialmente es provocado por la caída del voltaje debido al mal estado de los cables de soldadura, siendo insignificante el factor de la manipulación del operador; estos resultados se evalúan estadísticamente.…”