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República Bolivariana de VenezuelaMinisterio de Educación Superior Universitaria
Instituto Universitario de Tecnología de Maracaibo
P.N.F. Ingeniería de Materiales IndustrialesUnidad Curricular: Análisis de Falla
DADAÑÑOS POR CREEPOS POR CREEP(Termofluencia)(Termofluencia)
Realizado por:Rosa Pirela
James RamírezJonathan Villasmil
Javier GarcésJesús PirelaJulio Ferrer
Sección 536
Marzo de 2012
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DEFINICIONES
Termo: Calor o temperatura.
Fluencia o Cedencia: Punto a partir del cual el material se deformaplásticamente.
Termofluencia: Deformación de tipo plástica que se produce en un períodocuando un material está sometido a un esfuerzo constante y a temperaturaconstante durante largos periodos de tiempo.
En los metales, la fluencia suele producirse únicamente a elevadastemperaturas. La fluencia a temperatura ambiente es más común en losmateriales plásticos y se conoce como flujo frío o deformación bajo carga.
Según API 571, todos los metales y aleaciones son susceptibles a este
fenómeno.
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MECANISMO DE FALLA
La termofluencia es causada por el movimiento de lasdislocaciones las cuales no semueve sobre un plano dedeslizamiento como sería elcaso de la deformación plásticacausadas por una fuerza mayor,sino que se muevenperpendicular a su planode deslizamiento.
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MECANISMO DE FALLA
Etapa Primaria: La primera etapa(llamada fluencia primaria) es laregión de la deformación elásticainicial por la carga aplicada,seguido por una región deaumento de la deformación
plástica en una velocidad dedeformación decreciente.
Etapa Secundaria: Llamadatambién como la región de lafluencia en estado estacionario,porque la relación de fluencia es amenudo nominalmente constantepara un cierto período de tiempo.
Etapa Terciaria: Se incrementa
drásticamente la tasa dedeformación con rápida extensióna la fractura.
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MECANISMO DE FALLA
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DADAÑÑOS POR CREEPOS POR CREEP (Termofluencia)(Termofluencia)
FACTORES CRÍTICOS
a) La tasa de deformación por fluencia esta en función del material, la carga y
temperatura. Generalmente, un aumento de alrededor de 25 ° F (12 ° C) oun aumento de 15% sobre el esfuerzo puede reducir la vida útil restante ala mitad o más, dependiendo de la aleación.
b) Umbrales de temperaturas por encima de los cuales el daño por
termofluencia es inevitable.
Fuente: API 571 6
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MORFOLOGIA DE FALLAS POR CREEP
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TUBO FALLADO EN EL HOGAR DEUN HORNO DE PIROLISIS
OPERANDO (T° > 800°C) TUBOS DE HOGAR DE UNHORNO DE PIROLISIS
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MORFOLOGIA DE FALLAS POR CREEP
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SANO
DEFORMACIÓNPOR CREEP
TUBOS DE HORNO DEPIROLISIS
MULTIPLE AGRIETAMIENTOLONGITUDINAL
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MORFOLOGIA DE FALLAS POR CREEP
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Tubos del hogar de una Caldera(T° > 400 °C)
Punto Caliente con formaciónde múltiples grietas generadas
por “Creep”9
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MORFOLOGIA DE FALLAS POR CREEP
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Agrietamiento por “Creep” de un álabe de turbina de Gas.Fuente: Metals Handbook Vol. 11 10
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MICROESTRUCTURA DE FALLAS POR CREEP
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MICROSCOPIA ELECTRÓNICA DE BARRIDO DE FALLA POR CREEP
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Grieta resultante de fallas por “Creep”. Aleación 26Cr/15Ni 12
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MICROESTRUCTURA DE FALLAS POR CREEP
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Microestructura del borde externo de la
Sección transversal de un tubo fallado por “creep” en el hogar de un horno de pirólisisde la planta Olefinas 2.
Probeta de la sección transversalde un tubo asociado a una hornode pirólisis. Aleación ASTM A 297
grado HP 26Cr35Ni
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CRITERIOS DE VIDA ÚTIL
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Fuente: Metals Handbook Vol. 11 14
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COMPARACIÓN CON OTRAS FALLAS
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Creep
CorrosiónBajo Tensión
Fatiga
CorrosiónIntergranular
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EQUIPOS Y/O MATERIALES SUSCEPTIBLES A FALLAR POR CREEP
• TUBOS, ACCESORIOS Y SOPORTES INTERNOS DE HORNOS Y CALDERAS
• ROTORES Y TUBERIAS ASOCIADOS A LINEAS DE VAPOR
• RECIPIENTES PRESURISADOS Y TUBERIAS EN REACTORES NUCLEARES• ÁLABES DE TURBINAS DE GAS
• UNIONES POR SOLDADURAS DE MATERIALES DIFERENTES
(FERRÍTICOS/AUSTENITICOS) DEBIDO A LAS TENSIONES PORDIFERENCIALES EN LA EXPANSIÓN TÉRMICA
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ENSAYO PARA DETERMINAR “CREEP” EN UN MATERIAL
ASTM E 139 “ Métodos de prueba estándar para la realización de pruebas Creep,
Creep-Ruptura y Tensión-Ruptura de
Materiales Metálicos”
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DADAÑÑOS POR CREEPOS POR CREEP (Termofluencia)(Termofluencia)
INSPECCIÓN Y MONITOREO
• Para los recipientes a presión, la inspección debe centrarse en lassoldaduras de aleaciones de Cr/Mo que operan en el rango de fluencia. Losmétodos utilizados pueden ser: inspecciones visuales, seguido por PT enintervalos de varios años.
• Los tubos de calderas deben ser examinados por VT, observando posibleformación de ampollas, grietas y/o flacidez.
• Las mediciones de espesor de pared de los tubos de calderas debe hacersedonde las perdidas de estos espesores son más probables que ocurran.
• La combinación de técnicas (UT, RT, mediciones dimensionales y replicas
metalográficas) pueden ser empleadas.
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