Ciencia de 4 Estaciones - Primavera de 2018

Integrantes:• Dr. Ing. Zappa, Sebastián (FI-UNLZ)• Ing. Pelayo, Marcelo (FI-UNLZ)• Dr. Ing. Svoboda, Hernán (FI-UBA)• Dr. Ing. Zalazar, Mónica (FI-UNCOMA)• Sr. Martínez Juan (INTI – alumno FI-UNLZ)• Sr. Durand, Ignacio (alumno FI-UNLZ)• Sr. Episcopo, Nicolás (alumno FI-UNLZ)

Estudios “in situ” de difracción de rayos x de alta energía sobre la estabilidad termo-mecánica de la austenita en aceros

inoxidables supermartensíticos

SEGUNDO ENCUENTRO ANUAL DE CENTROS CIC

CIECTI

Centro Interdisciplinario de Estudios en Ciencia, Tecnología e Innovación

Se espera que la producción offshore de

pyg a nivel global continúe en el futuro en

una senda de crecimiento sostenido

(gráfico 2).

En las últimas décadas más del 90% de los

grandes descubrimientos de hidrocarburos

en el mundo se dieron bajo las aguas de

los mares (gráfico 1).


CIECTI


La Argentina cuenta con once cuencas que

han sido exploradas en mayor o menor

medida en diferentes momentos históricos

y con resultados diversos.


CIECTI


En la actualidad prácticamente todas las

cuencas marinas de hidrocarburos se

encuentran improductivas, con excepción

de la cuenca Austral, principalmente

gasífera –su offshore produce mas del 15%

del gas natural del país–.


CIECTI


En 2014 el offshore proveyó el 17,4% de la

producción nacional de gas natural y el

2,8% de petróleo, a partir de dos

concesiones ubicadas en la cuenca

Austral.


Artículos periodísticos y técnicos sobre la industria off-shore en Argentina

• Abril 2017: YPF jugará fuerte en la

licitación offshore de octubre

• Noviembre 2017: Argentina espera

hallazgos de hidrocarburos en la

plataforma continental

• Noviembre 2107: Esperan hallazgos de

petróleo y gas en la plataforma continental



• Noviembre 2017: Argentina licitará la

exploración de petróleo offshore

• Diciembre de 2017: Argentina permitirá la

búsqueda de petróleo en el mar

• Diciembre de 2017: Aranguren anunció

exploración offshore en la costa Argentina



• Enero 2018: Importante compra de un área

de mar argentino

• Enero 2018: ENAP SIPETROL adquiere un

área offshore en el Mar Argentino

• Enero 2018: Las petroleras ya están

analizando el plan Off-Shore



• Enero 2018: Concesionan área off-shore a

ENAP SITETROL

• Febrero 2018: YPF jugará fuerte en la

licitación offshore de octubre

• Marzo 2018: Off-Shore: Oportunidades a

la vista



• Junio 2018: La exploración petrolera del mar argentino tiene fecha

• Abril de 2018: Cómo es el nuevo complejo off-shore en el que YPF y ENAP invirtieron

u$s 354 M

• Abril 2018: ENAP e YPF inauguraron proyecto offshore de gas en el sur argentino

• Abril 2018: YPF y ENAP se lanzan a la producción off shore

• Abril 2018: Más de 15 empresas interesadas en la exploración offshore

• Marzo 2018: Autorizan la adquisición de un área offshore a ENAP Argentina


Materiales principalmente utilizados en la industria off-shore:

• Aleaciones base Níquel

• Aceros inoxidables:

• Aceros inoxidables Dúplex (Clásicos y Superdúplex)

• Aceros inoxidables martensíticos (Supermartensíticos)

Aceros Inoxidables:Desarrollados en los comienzos de la primer guerra mundial

Fórmula correcta para su aleación en el Fierro (Fe) en aproximadamente un 70% y un 30% de otros elementos

El elemento principal es el cromo (Cr):

• Genera una película pasiva

• Oxido de Cr

• Delgada y transparente

• Impermeable e insoluble

• Auto-regenerada

Característica principal: Resistencia a la corrosión


5 familias:

Austeníticos

Ferríticos

Martensíticos

Dúplex (ferrita y austenita)

Endurecidos por precipitación

Llamados así por las particularidades

estructuras cristalinas

Llamados así por el tipo de tratamiento

térmico empleado


Endurecidos por

precipitación

304

(18-8)

Aleaciones

Ni-Cr-Fe

Superdúplex

303, 303S

Austeníticos

201, 202

Supermartensíticos

- C

Soldabilidad

Austenítico

317Superausteníticos

304L

316L

317L

321

347

Superferrítico

+ Cu, Ti, Al y –Ni

Endurecimiento

+ Cr y Ni

Mecánica y

corrosión

309, 310, 314, 330

+Ni

Corrosión a

temperatura

+ Mo

Corrosión

Austenítico

316

+ Mo

Corrosión

+ S

Maquinabilidad

+ Cr y – Ni

Mecánica

+ Mn, N y –Ni

Mecánica

– Ni y bajo Cr

+ Ni, Mo, N

Resistencia a la

corrosión

+ Ti

Soldabilidad

Sin Ni

430

+ Cr y Mo

+ Nb, Ti

Soldabilidad

martensíticos

403, 410

– C y + Ni

Soldabilidad

Dúplex

+ Cr, Ni y Mo

Corrosión


OBJETIVOS

Estudiar y entender los fenómenos que controlan:

Variables del proceso de soldadura

(gas de protección, calor aportado y tratamiento térmico post soldadura)

Macro/micro estructura

(composición química, modo de solidificación y transformaciones de fase)

Propiedades

(soldabilidad del consumible, tracción, tenacidad, corrosión y daño por hidrógeno,

resistencia al desgaste)


Soldaduras del Acero Inoxidable Supermartensítico.

10 mmMaterial base

Metal de aporte puroEnmantecado Cupón

Probeta de tracción

Tensión

[V]

Corriente

[A]

Tiempo

[seg]

Longitud

[mm]

Velocidad

[mm/seg]

Calor

[KJ/mm]

31 301 79 460 6 1,6

Soldaduras

Mecanizados

Objetivo Generar un alto contenido de austenita en la microestructura y estudiar su

estabilidad bajo condiciones mecánicas y térmicas.



0

200

400

600

800

1000

1200

0 200 400 600 800 1000 1200

Tem

pera

ture

[ C

]

Time [s]

1 C/s

10 C/s

100 C/s

-0,03

-0,02

-0,01

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0 200 400 600 800 1000 1200

ΔL

/L0

[m

m]

Temperature [ C]

620 C

685 C

735 C

1 C/s

10 C/s

100 C/s

Dilatometría A diferentes velocidades de calentamiento para determinar la temperatura crítica de

transformación de M en A



0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Tem

pera

ture

[ C

]

Time [s]

AW1

AW2

AW3

Calentamiento: 1 C/s

Enfriamiento: 20 C/s

665 C

15 min

Tratamientos térmicos

Temperatura:

• 665 C

Tiempo:

• 15 min

Tratamiento térmico intercrítico para aumentar el contenido de austenita



Velocidad de ensayo:

• 1 mm/min

Temperaturas de ensayos:

• 25 C

• 0 C

• -20 C

XRD “in situ”Equipo Termomecánica Gleeble

Cámara

Mordazas de Tracción

Control

Goniómetro



C

[%]

Mn

[%]

Si

[%]

Cr

[%]

Ni

[%]

Mo

[%]

0,028 1,85 0,51 12,83 6,71 2,64

Composición química

Microestructura

Martensita

Ferrita

Martensita

Austenita

Precipitados en BG

Condición como soldado 650 C 15 minutos



XRD “in situ” 25 C 0 C 20 C

M(111)

M(111)

M(111)

g(111)

M

g(200)

g(200) g

(200)

M(110) M

(110)

g(111)

g(111)

M(200)

M(200) M

(200)

g(220)

g(220)

g(220)

(110)



Probeta RT

[%]

UTS

[MPa]

e

[%]

RA

[%]

25 C 19 1067 11 41

0 C 22 992 11 39

-20 C 33 1011 9 32

Propiedades mecánicas

0

5

10

15

20

25

30

35

0

10

20

30

40

50

-30 -20 -10 0 10 20 30

Rela

ció

n d

e T

ransfo

rmació

n [

%]

Ductilid

ad (

e y

R.A

) [%

]

Temperatura de ensayo [ C]

e [%]

R.A. [%]

R.T. [%]

RT: Relación de transformación

UTS: Resistencia a la tracción

e: Elongación

RA: Reducción de Área

𝑅𝑇 = 100 −𝐴0 − 𝐴𝑈𝑇𝑆

𝐴0× 100


Muchas gracias!


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