Control del procesamiento, caracterización microestructural y comportamiento en fluencia lenta de un acero inoxidable austenítico resistente a alta temperatura

Abstract

El aumento de la eficiencia energética de las plantas de generación de energía pasa por extremar las condiciones de las mismas; es decir, estas instalaciones deben de trabajar bajo condiciones cada vez más extremas: mayores temperaturas y presiones de fluido (vapor). Por tanto, el desarrollo de los materiales resistentes a alta temperatura, que puedan operar a elevadas temperaturas junto con elevadas tensiones se ha convertido en uno de los retos más importantes dentro la ingeniería y diseño de los materiales. El acero inoxidable austenítico TX304HB es un acero resistente a alta temperatura que está siendo empleado para estos fines. Su uso para la fabricación de tubos para calderas como componentes de las plantas eléctricas se ha convertido en una práctica habitual Teniendo en cuenta la experiencia previa del grupo de Tratamientos Termomecánicos del CEIT en el control del procesamiento y la caracterización microestructural y mecánica de aceros resistentes a alta temperatura adquirida en el desarrollo de diversos proyectos de investigación con la empresa Tubacex Tubos Inoxidables, en la presente tesis doctoral se ha trabajado con el acero inoxidable austenítico TX304HB con la finalidad de conocer las relaciones entre su microestructura inicial y su comportamiento mecánico en condiciones de fluencia lenta. En primer lugar, se han aplicado una serie de tratamientos termomecánicos con el objeto de obtener una red de juntas de grano optimizada, que se caracteriza por una alta fracción de juntas CSL deseadas por su elevada resistencia a la degradación bajo condiciones de servicio. En este punto, se ha hecho un estudio detallado de la evolución microestructural del acero bajo los denominados tratamientos de Ingeniería de Junta de Grano (IJG). Este estudio ha permitido asociar las variables de proceso de estos tratamientos con el aumento de las juntas CSL, en concreto, de las juntas de tipo ∑3. Finalmente, se han analizado las propiedades en servicio del acero TX304HB; en concreto, el comportamiento mecánico bajo fluencia lenta que muestra en condiciones de temperatura y tensión algo más severas que las de servicio (ensayos acelerados). Las diferentes microestructuras que se han generado en la primera parte de este trabajo han permitido analizar el efecto de las distintas variables, tamaño de grano, carácter de la red de juntas y partículas de segunda fase, en el comportamiento a fluencia lenta. Además, a algunas de estas microestructuras se les ha aplicado una pequeña reducción en frío previa al ensayo de fluencia. La aplicación de esta deformación (alrededor de un 5% de reducción) al material solubilizado inicial ha dado lugar, de entre todos los casos analizados, al comportamiento óptimo bajo condiciones de creep.