El presente trabajo surge a partir de un proyecto colombiano del año 2014 cuyo objeto era fabricar varios puentes de tráfico vehicular con acero estructural bajo norma ASTM A709 Grado 50W. La empresa contratista del proyecto había adquirido un acero estructural bajo norma ASTM A588 que, no obstante tener la misma composición química que el ASTM A709 Grado 50W, no tiene los requisitos de tenacidad al impacto Charpy, CVN, requeridos para la fabricación de componentes de vigas de puentes vehiculares sometidos a tracción. En acuerdo con la interventoría, se decidió que se hicieran las pruebas de impacto CVN de las platinas de acero ASTM A588 adquirido de múltiples acerías diferentes para complementar los ensayos requeridos y hacerlas comparables con el ASTM A709 Grado 50W especificado en el diseño original de los puentes. Los ensayos CVN se realizaron con una frecuencia H, es decir por colada, tal como se establece en la ASTM A709. La localización, orientación y número de pruebas CVN realizadas en las platinas del proyecto se establecieron según la norma ASTM A673 Standard Specification For Sampling Procedure for Impact Testing of Structural Steel. El método, procedimiento y cantidad de probetas para los ensayos de impacto se estableció según la norma ASTM A370 Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products. El proceso para demostrar la equivalencia entre estos dos aceros implicó la ejecución de cerca de 400 ensayos de impacto CVN de probetas extraídas de platinas provenientes de varias acerías del mundo con un costo cercano a los $250'000.000=. Con la idea de aprovechar la información de estos ensayos CVN, se escogieron para el presente estudio los informes de laboratorio más significativos de los que se contara con toda la información (productor de la platina, registros de calidad de materiales, composición química, platina de origen, espesor, entre otra) quedando un total de 276 pruebas de impacto CVN extraídas de 52 platinas diferentes provenientes de cinco acerías: dos de China, dos de Ucrania y una de USA.
La mayoría de valores obtenidos con los ensayos CVN superaron los criterios mínimos de energía absorbida de impacto Charpy (Cv) de la norma ASTM A709 Grado 50W que es de 27J @ 21°C para aceros hasta 50 mm de espesor de un elemento de fractura crítica de un puente para la Zona 1 (mínima temperatura de servicio de 0°C). No obstante, hubo diferencias muy significativas en los valores de Cv para platinas provenientes de una acería a otra; por ejemplo, algunas probetas de una acería china tuvieron valores particularmente altos de energía absorbida en comparación con las probetas de las acerías restantes (del orden de 1 a 10). Con este proyecto de investigación se pretende explicar estos comportamientos aprovechando la información proveniente de los resultados de impacto CVN, las superficies de fractura de las probetas impactadas (a nivel macro/micro y expansión lateral), del material mismo de las probetas (composición química, microestructura, dureza, tamaño de grano, etc.) y la información de los aceros emitida por los productores (MTRs).
Se relacionarán los valores de resistencia al impacto Charpy de platinas de acero ASTM A588 con las características fractográficas de las superficies de fractura observándolas tanto en estereoscopio como en SEM. Se explicarán los valores de resistencia al impacto Charpy de platinas de acero ASTM A588 de las diversas acerías con base en la composición química y la microestructura, para lo que se realizaran ensayos de metalografía de los aceros y determinación del tamaño de grano. A partir del análisis de los ensayos metalográficos, de dureza, fractográfícos, del tamaño de grano y de la composición química, se ofrecerá una explicación del porqué algunas acerías logran obtener altos valores de Cv y en otras dicho valor está apenas por encima de los requisitos mínimos. La empresa contratista nos entregó las probetas, información y registros de ensayos. |