evaluación y comparación del desgaste corrosivo a altas temperaturas en los aceros inoxidables ...

60 Pages·2010·0.37 MB·Spanish

EVALUACIÓN Y COMPARACIÓN DEL DESGASTE CORROSIVO A ALTAS
TEMPERATURAS EN LOS ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS, AISI -
SAE 304H, AISI - SAE 316L Y ACERO AL CARBONO 1020

JAYSON DIOMER MORENO FRANCO

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
PEREIRA
2007
EVALUACIÓN Y COMPARACIÓN DEL DESGASTE CORROSIVO A ALTAS
TEMPERATURAS EN LOS ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS, AISI -
SAE 304H, AISI - SAE 316L Y ACERO AL CARBONO 1020

JAYSON DIOMER MORENO FRANCO

Trabajo de Grado

Director
José Luis Tristancho R.
M.Sc. Ingeniería Metalúrgica.

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
PEREIRA
2007
Nota de aceptación

_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________

_____________________________
Firma de Jurado

_____________________________
Firma de Jurado

_____________________________
Firma Decano
AGRADECIMIENTOS

Le agradezco a mi familia por el gran apoyo que me dieron durante mi formación
profesional y al Profesor José Luis Tristancho por su paciencia y colaboración en
la ejecución de este proyecto.
CONTENIDO

INTRODUCCIÓN 9

1. OBJETIVOS 11

1.1 OBJETIVO GENERAL 11

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 11

2. CORROSIÓN A ALTAS TEMPERATURAS POR SALES 12
FUNDIDAS.

2.1 CONCEPTOS BÁSICOS. 12

2.2 MECANISMOS DE FLUJO 15

2.2.1 Flujo básico 17

2.2.2 Flujo ácido 18

2.3 MECANISMOS DE CORROSIÓN EN CALIENTE 19

2.3.1 Deposición química 19

2.3.2 Deposición física 20

2.3.3. Corrosión en caliente tipo l 20

2.3.4. Corrosión en Caliente Tipo II 22

2.3.5 Sulfidación-oxidación 23

2.3.6. Compuestos volátiles 23

2.3.7 Flujo 24

2.4 COSTOS DE LA CORROSIÓN 26

2.5 MÉTODO GRAVIMÉTRICO 27

3. METODOLOGÍA 30

3.1 REVISIÓN BIBLIOGRAFICA 30
3.2 OBTENCIÓN DE LOS MATERIALES DE TRABAJO 31

3.2.1 Composición química de los aceros. 31

3.3 PROCEDIMIENTO EN LA PREPARACIÓN DE PROBETAS 32

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 33

4.1 CLASIFICACIÓN DE LAS PROBETAS 33

4.2 CALIBRACIÓN DEL HORNO MUFLA 33

4.3 TRATAMIENTO TERMICO DE LAS PROBETAS 33

4.4 LIMPIEZA DE LAS PROBETAS DESPUÈS DEL 34
ENSAYO

4.5 CONVERSIÓN DE DATOS 35

5. RECOLECCIÓN DE DATOS 37

5.1 VELOCIDAD DE CORROSIÓN 37

5.2 GRÁFICAS DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN 37

6. CONCLUSIONES 41

7. RECOMENDACIONES 43

8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 44

48
9. ANEXOS
LISTA DE FIGURAS

Pág.
Figura 1. Curvas velocidad de corrosión Vs.Tiempo, una temperatura 37
de 700 ºC

Figura 2. Curvas velocidad de corrosión Vs.Tiempo, a una temperatura 38
de 750 ºC.
LISTAS DE TABLAS

Pág.
Tabla 1. Composición química de los aceros utilizados en el proyecto. 31

Tabla 2. Valores de la velocidad de corrosión para los aceros AISI SAE 39
304H, AISI SAE 316L y acero al carbono 1020; para una
temperatura de exposición constante de 700 ºC.

Tabla 3. Valores de la velocidad de corrosión para los aceros AISI SAE 39
304H, AISI SAE 316L y acero al carbono 1020; para una
temperatura de 750 ºC.
INTRODUCCIÓN

La transformación de energía térmica en mecánica o en cualquier otra forma de
energía, hace que la eficiencia aumente cuanta más alta sea la temperatura a la
que se lleva a cabo la transformación. Esta es la causa de que se pretenda
trabajar en condiciones extremas con el fin de ahorrar combustible. Esta tendencia
se ve limitada por la respuesta de los materiales bajo estas condiciones a altas
temperaturas.

Las condiciones corrosivas provocan en muchas ocasiones la falla de los
materiales y por consiguiente la salida de servicio de las unidades de proceso de
las que forman parte. Las fallas en los materiales que han sufrido una degradación
metálica por corrosión de alguno de sus componentes suponen altos costos de
mantenimiento, debido a paradas no programadas, dando como resultado
sensibles disminuciones de la productividad de los equipos; además la corrosión
de las superficies de transferencia de calor en sistemas de combustión es el
mayor obstáculo para incrementar la eficiencia térmica de la combustión en planta,
debido a que el ataque por corrosión a alta temperatura de una aleación causa
una disminución del espesor y a su vez disminuye la transferencia de calor por el
carácter aislante del depósito.

Los aceros AISI - SAE 304H y AISI – SAE 316L son utilizados para la construcción
de supercalentadores, recalentadores, paredes y tuberías de caldera; estos
componentes son altamente sensibles al desgaste corrosivo a altas
temperaturas, causado por el depósito de sales fundidas o cenizas de aceite en
fase líquida.
Haciendo uso de los laboratorios que posee la Facultad de Ingeniería Mecánica de
la Universidad Tecnológica de Pereira, se emplearon técnicas gravimétricas para
evaluar la tendencia en el comportamiento de los aceros austeníticos AISI - SAE
304H, AISI - SAE 316L y acero al carbono 1020 que estuvieron en contacto
directo de una mezcla compuesta de 80% V2O5 (Pentóxido de Vanadio) y 20%
Na2SO4 (Sulfato de sodio), a temperaturas de 700°C y 750°C durante un tiempo
de 4 horas; Las probetas, junto con la mezcla corrosiva se colocan en crisoles de
20 ml, los cuales se introducen en un horno tipo mufla.

En el momento de comparar las probetas utilizadas en el ensayo, se pretende
determinar cual de los aceros inoxidables AISI - SAE 304H y AISI - SAE 316L o el
acero al carbono 1020; es el más adecuado en resistencia, durabilidad y costos
para la construcción de supercalentadores, recalentadores, paredes de caldera y
tuberías de caldera.