Desarrollo de un procedimiento para réplicas metalográficas en campo de rodetes hidráulicos de acero inoxidable CA6NM

Resumen

Los rodetes hidráulicos tipo Pelton y Francis, además de otros componentes de turbinas de generación hidroeléctrica,

se fabrican usualmente en aceros inoxidables martensíticos blandos, particularmente en el grado CA6NM de la norma

ASTM A743, también conocido como 13-4.  Estos componentes hidromecánicos se pueden deteriorar en servicio por

la aparición de grietas o fracturas, o por desgastes asociados a la cavitación o la erosión.  Los defectos se suelen reparar

con procesos de soldeo convencionales usando electrodos de composición química, microestructura y propiedades mecánicas similares a las del CA6NM.  Las reparaciones con soldadura producen no solo esfuerzos residuales, sino también microestructuras de solidificación y zonas afectadas térmicamente (HAZ) duras con microestructuras martensíticas que hacen que los componentes sean susceptibles al agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC) o a la fractura frágil en servicio.  Por tal motivo, se deben hacer tratamientos térmicos posteriores al soldeo (PWHT) que reduzcan el nivel de los esfuerzos residuales y transformen la martensita fresca de la HAZ en una martensita revenida más blanda y tenaz.  El PWHT de rodetes hidráulicos Pelton o Francis es costoso debido a las grandes dimensiones y pesos de estos componentes y a la logística de desmontaje, transporte y, por supuesto, lucro cesante.  Cuando las reparaciones con soldadura son menores, los costos del PWHT se hacen inviables.  En esos casos, existe la alternativa de hacer PWHTs localizados (no globales) en sitio con equipos apropiados.  Sin embargo, siempre surge la duda de cómo verificar la efectividad de un PWHT localizado.  Para poder garantizar que estos PWHTs logran, por lo menos, modificar la microestructura del metal fundido y de la HAZ, se pueden hacer mediciones de dureza en sitio y hacer metalografías en campo mediante la técnica no destructiva de réplicas metalográficas.  En este trabajo se describe la metodología seguida para validar un procedimiento de obtención y evaluación de réplicas metalográficas en aceros de CA6NM y soldaduras superficiales aplicadas con electrodo EC410NiMo en condiciones As-welded, con temple y con temple y revenido.  Se compararon las microestructuras obtenidas con métodos convencionales de metalografía en laboratorio para acero AISI 4140 y soldaduras de EC410NiMo con las réplicas para establecer la efectividad de la técnica para aplicaciones de componentes de turbinas de generación hidroeléctrica.  El procedimiento planteado por el estudio permite obtener micrografías por réplica en acero CA6NM o en soldaduras similares con EC410NiMo de calidad suficiente para identificar los constituyentes principales.