Study of embrittlement in austenitic stainless steel AISI 304h with 15 years in service exposed high temperature

Abstract

RESUMEN
El presente estudio está dirigido a obtener un modelo para 
predecir la tenacidad de impacto del acero inoxidable austenítico 
AISI 304H expuesto a elevada temperatura, de manera de definir 
el grado de fragilización producto de su degradación metalúrgica 
debido a la precipitación de fase Sigma/Chi. El elemento estudiado 
corresponde a una tubería de 60 pulgadas de diámetro asociado 
al sistema de tope de un regenerador que opera continuamente 
en 1300 °F en una planta de Craqueo Catalítico de una planta 
de refinación de petróleo con 15 años en servicio. Se tomaron 12 
muestras a lo largo de la tubería estudiada, tomando una muestra 
por cada componente de la tubería, una muestra para cada codo 
mitrado y una muestra para cada tramo recto, de los cuales se fabricaron 3 probetas por muestra, para un universo de 36 probetas, 
cumpliendo con las dimensiones definidas en la norma ASTM E 23-
90. Se determinó la composición química del acero mediante un 
analizador portátil basado en identificación positiva de materiales, se observó la microestructura del acero mediante Microscopía 
Óptica, se dimensionó el precipitado para determinar el factor de 
forma y analizar su agrupación, así como también la cuantificación de la precipitación de fase sigma mediante un analizador de 
imágenes digital. Se realizó la medición de dureza Vickers en sitio. 
Se estableció que conociendo la cantidad y forma del precipitado, 
su agrupación y la dureza, se predice la tenacidad de impacto del 
acero inoxidable, lo que proporciona una herramienta valiosa para 
el estudio de integridad mecánica de componentes fabricados de 
acero inoxidable AISI 304H y que están expuestos a operación 
continúa a elevada temperatura. La degradación metalúrgica del 
acero inoxidable debido a la precipitación de fase Sigma/Chi, presenta un comportamiento logarítmico indicando que la tenacidad 
de impacto presenta una disminución brusca en función a la aceleración del deterioro, es decir pierde la capacidad de deformarse 
plásticamente y por ende una alta probabilidad de ocurrencia de 
una falla frágil en sistemas operacionalmente críticos, por tanto 
debe ser monitoreada rutinaria y rigurosamente en el ámbito industrial, resaltando su importancia de monitorear mediante una 
metodología “in situ” basados en ensayos no destructivos.