Tipos de grieta fría entre tubos de acero ERW

El agrietamiento en frío, o agrietamiento en frío (también conocido como agrietamiento inducido por hidrógeno o HIC), es un defecto potencial que puede ocurrir enERW (resistencia eléctrica soldada) tubos de acero, Especialmente durante el proceso de soldadura o mientras las tuberías están en uso bajo ciertas condiciones. El agrietamiento en frío generalmente ocurre cuando el metal de soldadura o la zona afectada por el calor (HAZ) experimenta fragilidad, lo que conduce a la formación de grietas a bajas temperaturas o bajo tensión mecánica. La presencia de hidrógeno o tensiones residuales es a menudo un factor clave en este tipo de grietas. El craqueo en frío puede afectar negativamente las propiedades mecánicas y la integridad estructural de la tubería, particularmente cuando se usa en aplicaciones exigentes como perforación, tuberías de petróleo y gas y otras infraestructuras críticas.

Tipos de grietas en frío en tubos de acero ERW:

-Agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC)

Causa: HIC ocurre cuando el hidrógeno se absorbe en la soldadura durante el proceso de soldadura. La presencia de hidrógeno puede provocar la fragilización del metal de soldadura o de la zona afectada por el calor (HAZ), lo que a su vez puede conducir a agrietamiento bajo tensión de tracción.

Apariencia: Las grietas de HIC a menudo aparecen como fisuras largas y estrechas que se desarrollan dentro o cerca de la zona afectada por el calor. Estas grietas típicamente se extienden perpendiculares a la soldadura y pueden propagarse más profundamente en el acero.

Prevención: El control del nivel de hidrógeno en el entorno de soldadura, el uso de electrodos de bajo hidrógeno y el precalentamiento adecuado y el tratamiento térmico posterior a la soldadura pueden ayudar a prevenir el HIC.

-Cracking de la zona afectada por calor (HAZ Cracking)

Causa: la zona afectada por el calor (HAZ) es el área de la tubería de acero que se calienta durante la soldadura pero no se funde. Si la velocidad de enfriamiento en esta zona es demasiado rápida o si el material es de alto contenido de carbono o tiene una alta dureza, puede producirse agrietamiento en la zona afectada debido a la acumulación de tensiones residuales.

Apariencia: Las grietas en la ZAC tienden a ser transversales o diagonales y pueden aparecer como pequeñas fisuras superficiales o grietas que corren a lo largo de la soldadura.

Prevención: Las tasas de enfriamiento controladas, la selección adecuada de los parámetros de soldadura y el precalentamiento de las piezas de trabajo pueden reducir el riesgo de agrietamiento de la HAZ.

-Soldadura Metal Cracking (Craqueo en frío de las soldaduras)

Este tipo de agrietamiento en frío ocurre directamente en el propio metal de soldadura, a menudo debido al alto contenido de carbono, las tensiones residuales excesivas o la presencia de hidrógeno. Normalmente ocurre inmediatamente después de la soldadura o durante las primeras etapas de enfriamiento, especialmente cuando la tubería está sometida a tensiones mecánicas.

Aspecto: El agrietamiento del metal de soldadura a menudo es longitudinal o transversal, y las grietas pueden ser poco profundas o profundas, dependiendo de la gravedad de las tensiones y las propiedades del material.

Prevención: El uso de acero con bajo contenido de carbono y técnicas de soldadura controladas (como precalentamiento, enfriamiento controlado y tratamiento térmico posterior a la soldadura) puede mitigar el riesgo de agrietamiento del metal de soldadura.

-Cracking transversal

Causa: el agrietamiento transversal ocurre cuando el cordón de soldadura o la zona afectada por el calor de la tubería se somete a tensiones de tracción mientras el acero todavía está en un estado relativamente frágil debido al enfriamiento rápido. Las grietas generalmente se asocian con aceros de alta resistencia o aquellos que han sido soldados o tratados incorrectamente.

Apariencia: Estas grietas suelen aparecer en ángulo recto con el eje de la tubería y a menudo son visibles en la superficie de la soldadura o la HAZ.

Prevención: el precalentamiento, el enfriamiento controlado y el uso de varillas de soldadura con bajo contenido de hidrógeno pueden reducir la probabilidad de agrietamiento transversal.

-Agrietamiento longitudinal

Causa: Se pueden formar grietas longitudinales debido a altas tensiones residuales a lo largo de la tubería de acero ERW, a menudo como resultado de defectos de soldadura o tratamiento térmico inadecuado. Este tipo de grieta está generalmente alineada con el eje largo de la tubería.

Apariencia: Las grietas longitudinales suelen ser más graves que las grietas transversales porque pueden propagarse a lo largo de la tubería, comprometiendo su resistencia e integridad estructural.

Prevención: Este tipo de agrietamiento se puede minimizar controlando el proceso de soldadura, el tratamiento térmico y asegurando la selección adecuada del material que resiste el agrietamiento bajo tensión.

-Lamelar desgarro

Causa: el desgarro laminar se produce en el acero con propiedades anisotrópicas, como granos deformados o alargados en la dirección de laminación. Ocurre cuando el acero está bajo tensión de tracción, típicamente durante la soldadura, y es más probable en acero de baja calidad con baja ductilidad.

Apariencia: Estas grietas aparecen como rasgaduras en forma de hendidura a lo largo de los límites de grano en el metal base o metal de soldadura. El desgarro laminar a menudo se ve en la superficie de la soldadura y puede ocultarse debajo de la superficie, lo que requiere una inspección cuidadosa.

Prevención: el enfriamiento controlado, la selección adecuada del material y el uso de un procedimiento de soldadura que reduce el riesgo de concentración de tensión en el material pueden reducir la probabilidad de desgarro laminar.

Factores que contribuyen al agrietamiento en frío en tuberías de acero ERW:

Parámetros de soldadura: la entrada de calor incorrecta, la alta velocidad de soldadura o la baja temperatura de precalentamiento pueden contribuir al agrietamiento en frío. El control adecuado sobre el proceso de soldadura es crítico.

Composición del material: el alto contenido de carbono, los elementos de aleación o los materiales que son más propensos a un comportamiento frágil a bajas temperaturas aumentan la probabilidad de agrietamiento en frío.

Tensión residual: las tensiones residuales inducidas por soldadura por un enfriamiento inadecuado, entrada de calor excesiva o ciclos térmicos pueden promover el agrietamiento en la soldadura o HAZ.

Hidrógeno: El hidrógeno es una causa importante de agrietamiento en frío. Puede absorberse en la soldadura o tubería durante la soldadura y difundirse en la zona afectada por el calor, lo que aumenta el riesgo de grietas.

Geometría y grosor de la tubería: cuanto más gruesa es la tubería, más propensa es a agrietarse en frío debido al aumento de la zona afectada por el calor y la dificultad para controlar las tasas de enfriamiento.

Medidas de prevención y mitigación:

Control del procedimiento de soldadura: los parámetros adecuados de soldadura, incluida la entrada de calor, la velocidad de soldadura y la técnica, deben controlarse de cerca.

Precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura: estos pasos ayudan a reducir el riesgo de agrietamiento al controlar las tasas de enfriamiento y aliviar las tensiones residuales.

Selección de materiales: Se deben usar aceros y aleaciones con bajo contenido de carbono que sean resistentes a la fragilización por hidrógeno, especialmente para aplicaciones críticas como tuberías de perforación o construcción de tuberías.

Uso de electrodo de bajo contenido de hidrógeno: para reducir el riesgo de agrietamiento inducido por hidrógeno, se deben usar electrodos de soldadura de bajo contenido de hidrógeno.

Inspección y pruebas: los métodos de pruebas no destructivas (NDT) como las pruebas ultrasónicas, la radiografía y la inspección de corrientes de Foucault pueden ayudar a detectar grietas frías temprano y evitar fallas durante el servicio.