Procesamiento de pilares hidráulicos por fricción

El procesamiento por fricción hidro-pilar ^{[ 1 ] [ 2 ]} ( FHPP ) es una tecnología de unión en estado sólido que puede utilizarse para rellenar grietas superficiales y subsuperficiales en metales gruesos. Por ejemplo, el FHPP se intentó por primera vez para reparar grietas en componentes externos de aleaciones de aluminio de alta resistencia del transbordador espacial. El FHPP también se está considerando para reparar grietas superficiales en rotores de turbinas de vapor de un acero de alta resistencia y resistente a altas temperaturas (grado 26NiCrMoV14-5) (Ref.). Los métodos alternativos, como los procesos de soldadura por fusión para la reparación en servicio de grietas en componentes de estos aceros de alta resistencia, seguían siendo difíciles debido a su alta templabilidad y la necesidad obligatoria de precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura. En cambio, las pruebas iniciales de FHPP lograron resistencias de unión de hasta el 90 % de los materiales base en componentes de acero de alta resistencia, especialmente aquellos utilizados en plantas petroquímicas y termoeléctricas. En particular, las tuberías y recipientes presurizados de acero AISI 4140 se utilizan ampliamente en la generación de energía, la industria del petróleo y el gas, y la petroquímica. Los estudios iniciales sobre el proceso FHPP de esta aleación han mostrado resultados prometedores.

La soldadura por fusión del acero AISI 4140 se suele recomendar en estado recocido y con alambres de aporte de baja difusión de hidrógeno y resistencia relativamente baja, como el ER70S-2 y el ER80S-D2, debido a la elevada templabilidad de los aceros Cr-Mo. Es fundamental seguir procedimientos cuidadosos de precalentamiento y tratamientos térmicos posteriores a la soldadura para evitar el agrietamiento en frío, reducir las tensiones residuales y disminuir el deterioro de las propiedades de la zona afectada por el calor (ZAC) en la soldadura por fusión de aceros Cr-Mo y de alto contenido de carbono. Dado que el proceso FHPP es un proceso de unión en estado sólido, se pueden mitigar varios de los problemas mencionados. Por consiguiente, se requiere un análisis sistemático del FHPP de aceros Cr-Mo y de carbono, pero este es escaso en la bibliografía.

Un aumento en la fuerza del perno condujo a un flujo plástico más rápido del perno y, por lo tanto, redujo el tiempo total de procesamiento y la temperatura máxima. Sin embargo, el efecto de la reducción del tiempo de procesamiento y la menor temperatura máxima en las propiedades de la unión no se abordó adecuadamente en la literatura. La selección inadecuada de la fuerza del perno a menudo condujo a defectos de "falta de relleno" cerca del fondo del orificio de la grieta en FHPP de aceros de alta resistencia. El FHPP también se intenta bajo el agua para reducir la temperatura máxima en componentes de aceros X65 de tuberías de línea de alta resistencia (Ref.). Sin embargo, la unión resultante exhibió una estructura de martensita completa debido a velocidades de enfriamiento más altas. Se informó una distribución de dureza bastante uniforme a lo largo de la unión en FHPP de acero C-Mn, especialmente a fuerzas de perno más bajas (Ref.). Aunque estos estudios proporcionaron una visión del FHPP de aceros, una comprensión cuantitativa del efecto de las variables del proceso en el campo de temperatura, la velocidad de enfriamiento y la distribución de dureza de la unión resultante siguió siendo escasa en FHPP de aceros de alta resistencia.