Agrietamiento por carga sostenida

Modo de falla metalúrgica de agrietamiento bajo una carga estática prolongada

El agrietamiento por carga sostenida , o SLC , es un fenómeno metalúrgico que ocasionalmente se desarrolla en recipientes a presión y componentes estructurales bajo tensión durante períodos de tiempo sostenidos. ^[1]

Se observa particularmente en recipientes a presión de aluminio, como cilindros de buceo . ^{[2] [3]}

El agrietamiento por carga sostenida no es un defecto de fabricación; es un fenómeno asociado a determinadas aleaciones y condiciones de servicio:

• 6351 aleación de aluminio ^[2]
• Sobreesfuerzo debido a una presión de llenado excesiva ^[2]
• Abuso y daño mecánico ^[2]

Ocurrencia

Luxfer , un importante fabricante de cilindros de aluminio de alta presión, informa que el crecimiento de grietas es muy lento . ^[4] Se informa que las grietas se desarrollan durante períodos del orden de 8 años o más antes de llegar a una etapa en la que es probable que el cilindro tenga fugas, lo que permite la detección oportuna por parte de inspectores debidamente capacitados que utilizan equipos de detección de grietas por corrientes parásitas. ^[5]

Se han detectado grietas SLC en cilindros producidos por varios fabricantes, incluidos los cilindros de gas Luxfer, Walter Kidde y CIG.

La mayor parte de las grietas se han observado en las áreas del cuello y los hombros de los cilindros, aunque también se han informado algunas grietas en la parte cilíndrica. ^[1]

Historia

El fenómeno se notó por primera vez en 1983 en los cilindros de aleación de aluminio reforzados con fibra enrollados en aro, que explotaron al usarse en los EE. UU. La aleación era 6351 con un contenido de plomo relativamente alto (400 ppm), pero incluso después de que se redujo el contenido de plomo, el problema se repitió y, posteriormente, se detectó el problema en cilindros de aluminio monolíticos. ^{[6] [5]} La primera incidencia de una grieta SLC en la parte cilíndrica de un cilindro se informó en 1999. ^[1]

Detección

Las grietas del cuello se observan fácilmente durante la inspección, pero las del cuerpo y los hombros son más difíciles de detectar. ^{[1] Las} grietas de la rosca del cuello se pueden probar de forma no destructiva utilizando un equipo de detección de grietas por corrientes parásitas. Se informa que esto es confiable para la aleación 6351, pero se han reportado falsos positivos en las pruebas de la aleación 6061. ^[5]

Factores contribuyentes

Todas estas formas de desarrollo de grietas son el resultado de que el cilindro está sujeto a alta presión durante períodos prolongados. Las grietas son intergranulares y ocurren en los límites de los granos. No hay evidencia de corrosión por tensión o fatiga. ^{[1] [5]}

La presencia de un contenido de plomo relativamente alto se ha identificado como un factor contribuyente. El agrietamiento en los límites de los granos se acelera en presencia de plomo. También se sospecha que la presencia de bismuto contribuye. ^[1]

También se ha descubierto que la composición de la aleación es un factor. La aleación 6061 ha mostrado una buena resistencia al SLC, al igual que las aleaciones 5283 y 7060. Se ha demostrado que los defectos de fabricación, como los pliegues en la superficie interior, son perjudiciales, especialmente para los cilindros de rosca paralela. Se ha demostrado que el tamaño del grano tiene una importancia relativamente menor. ^{[1] [5]}

Composición de la aleación

Código de material ^[1]

Elemento (% en peso)	Aleación 6082 †	Aleación 6351 †	Aleación 6061	Aleación 5283	Aleación 7060
Silicio	0,7–1,3	0,7–1,3	0,4-0,8	Máximo 0,30	Max 0,15
Hierro	Máximo 0,50	Máximo 0,50	Máximo 0,70	Máximo 0,30	Max 0,20
Cobre	0,10 máx.	0,10 máx.	0,15-0,40	Máximo 0.03	1.8-2.6
Manganeso	0,40-1,0	0,40-0,80	Max 0,15	0,5-1,0	Max 0,20
Magnesio	0,6-1,2	0,40-0,80	0,8-1,2	4.5–5.1	1.3–2.1
Cromo	Máximo 0,25	-	0.04–0.35	Máximo 0.05	0,15-0,25
Zinc	Max 0,20	Max 0,20	Máximo 0,25	0,10 máx.	6,1–7,5
Titanio	0,10 máx.	Max 0,20	Max 0,15	Máximo 0.03	Máximo 0.05
Otros cada uno *	Máximo 0.05	Máximo 0.05	Máximo 0.05	Máximo 0.05	Máximo 0.05
Otros total	Max 0,15	Max 0,15	Max 0,15	Max 0,15	Max 0,15
Aluminio	Recordatorio	Recordatorio	Recordatorio	Recordatorio	Recordatorio
* Además de este límite, es necesario restringir el plomo y el bismuto al 0,003% como máximo. † La aleación 6351 se encuentra esencialmente dentro del límite de la aleación 6082.

Ver también

Referencias

1. Barthélémy, Hervé; Birch, David; Dörner, Wolfgang; Erlandsson, Jörgen; Gabrieli, Giorgio; Kriese, Alexander; Vandererven, Els; Webb, Andy (2004). Recomendaciones para evitar la formación de grietas de cilindros de aleación de aluminio de carga sostenida, IGC Doc 57/11 / E, Revisión de CIG Doc 57/04 / E . Bruselas: Asociación Europea de Gases Industriales AISBL . Consultado el 1 de septiembre de 2012 .
2. Cilindros de gas Luxfer (2015). "Agrietamiento por carga sostenida: ¿qué tipos de cilindros son más susceptibles a las rupturas relacionadas con el SLC?" . Cilindros de gas Luxfer . Consultado el 6 de octubre de 2018 .
3. Alto, Bill. "Grietas y roturas de cilindros de aluminio SCBA y SCUBA fabricados con aleación 6351 (copia archivada)" (PDF) . PSI, Inc. Archivado desde el original (PDF) el 26 de diciembre de 2015 . Consultado el 9 de octubre de 2015 . Se accedió originalmente el 30 de agosto de 2012.
4. Cilindros de gas Luxfer (2015). "Agrietamiento de carga sostenida: ¿con qué rapidez crecen las grietas?" . Cilindros de gas Luxfer . Consultado el 6 de octubre de 2018 .
5. "Agrietamiento por carga sostenida (SLC) en un cilindro de buceo roto hecho de aleación de aluminio 6351 (copia archivada)" . 22 de octubre de 2007. Archivado desde el original el 17 de junio de 2015 . Consultado el 9 de octubre de 2015 .
6. Forjas macizas, sin refuerzo de bobinado de filamentos.