EVALUACIÓN DE LA TENACIDAD A LA FRACTURA DEL ACERO INOXIDABLE MARTENSÍTICO GX5CRNI 13-4 EN AGUA

Abstract

La central hidroeléctrica Alfalfal, perteneciente a la empresa AES-Gener, es una central de pasada en cuya sala de máquinas operan 2 turbinas Pelton de eje vertical, las que poseen rodetes de acero inoxidable de 2632 mm de diámetro. Los rodetes Pelton son fabricados por fundición, utilizando un acero inoxidable clasificado como GX5CrNi 13-4 de acuerdo a norma europea EN-10238, equivalente a la aleación CA6NM de la denominación AISI, y a la norma ASTM A743/A743M. El rodete fundido, de contenido nominal 13% Cr y 4% Ni, es sometido a mecanizado y tratamientos térmicos entregándose en la condición de templado y revenido, o de normalizado y revenido. De esta manera adopta una estructura de martensita revenida, con una dureza en torno a los 250 HB, presentando alta resistencia tanto a la a la corrosión como al desgaste, adecuada para el uso sealado. Durante su vida de servicio, los rodetes están expuestos a diversas formas de deterioro: erosión por partículas sólidas, cavitación y generación de grietas por fatiga. Desde el punto de vista de integridad de la turbina, las grietas son los defectos más peligrosos, pudiendo conducir a la fractura catastrófica del rodete. En este contexto, el objetivo central de esta memoria es evaluar la tenacidad a la fractura del acero martensítico GX5CrNi 13-4, con el objetivo de contribuir con información relevante que permita evaluar la tolerancia del rodete a la presencia de grietas. Los ensayos fractomecánicos se realizaron a temperatura ambiente, utilizando probetas SE(B) en agua y aire y probetas C(T) en aire, todas ellas según la norma ASTM E1820. Para la evaluación del avance de grieta, se aplicó el concepto de la ley de crecimiento desarrollada en la USM como una alternativa a la construcción empírica de la curva J-a a partir de ensayos sin medición de avance de grieta, teniéndose como datos sólo fuerza, desplazamiento y los valores inicial y final de tamao de grieta. Esta metodología resulta ser muy útil cuando la probeta no es accesible, como es el caso de los ensayos en los que la probeta se sumerge en agua.