Applicability of a dynamic recrystallization model for an open die forging process for the as-cast superaustenitic stainless steel Alloy 28

Abstract

En la industria petroquímica, las condiciones extremas precisan de materiales que soporten altas presiones fatiga y la exposición a ambientes altamente corrosivos. En las últimas décadas, el uso de aceros super austenícos (SASS) se ha incrementado debido a sus excelentes propiedades frente a estos ambientes. El Alloy 28 acero superaustenítico de alto niquel, presenta una resistencia a la corrosión y a altos ciclos a fatiga, que lo convierte en una de las principales opciones para la fabricación de tuberías para la industria petroquímica. Este tipo de aceros, presentan una estructura puramente austenítica debido a su alto contenido en niquel, un aleante que otorga al material de alta tenacidad y buen comportamiento en forja. Sin embargo, también lo hace susceptible a las variaciones que ocurren en los factores del proceso durante el mismo y controlar estas condiciones es esencial. Una de las propiedades más importantes a la hora de determinar el comportamiento mecanico del material es la microestructura del mismo y controlar la su durante el proceso será de suma importancia para optimizar el mismo. Para predecir el estado del material, se recurre a los software de simulación que permiten reproducir el proceso de fabricación.y obtener las propiedades del material final. Para ello, es necesario determinar un modelo matemático que permita predecir el comportamiento del mismo, y calcular los parámetros del material para un modelo concreto. En este proyecto, se ha realizado el estudio de la evolución microestructural del acero superaustenitico Alloy 28, para un proceso de forja abierta partiendo del material fundido con el objetivo de obtener el modelo fenomenológico del mismo. El archivo será utilizado para reproducir mediante el software de análisis de procesos de conformado FORGE®, el proceso real de obtención de barras redondas forjadas de TUBACEX, fabricante de tubos para aplicaciones de Oil&Gas. Para ello, se ha estudiado el proceso real y las diferentes fases que presenta el material tras la colada y al finalizar la forja. Posteriormente se ha realizado una exhaustiva búsqueda bibliográfica para comprender e identificar todos los fenómenos que ocurren durante la transformación del material sometido a una deformación en caliente y como se pueden estudiar a escala laboratorio. Esto último ha permitido determinar las condiciones para realizar ensayos de compresión en caliente y posteriormente analizar los resultados de las curvas tensión-deformación y de las microestructuras obtenidas tras la deformación. Con los resultados obtenidos, se determinan los parámetros del modelo que será implementado en la simulación. Finalmente, se valida el modelo obtenido durante este estudio comparándolo con el empleado por el fabricant. Si bien este modelo de referencia es validado industrialmente, no tiene en cuenta de manera precisa los fenómenos físicos implicados en un proceso en caliente, lo que permitirá obtener un modelo de material más precisa.