Y ¿Por qué se partió?

Hola amigos.

Durante la producción en linea de productos de acero, suelen presentarse eventos donde la falla de estos, activan las alarmas de investigación. Hoy quiero compartir con ustedes uno de muchos casos que se presentan en este marco de acción y como se determinan sus causas.

Un trozo de acero macizo de más de una tonelada, como el que ven en la foto de la derecha, puede ser tan frágil como un plato de cerámica al caer, si las condiciones son propicias para ello.

Hoy vamos a explicar de manera sencilla y a través de un caso muy particular, como este tipo de eventos pueden ocurrir en este tipo de materiales metálicos durante su transformación.

En la foto de la izquierda vemos un lingote de 415mm de sección x 1040 mm de longitud fracturado transversalmente. Pero ¿Cómo pudo una pieza de tal magnitud, fallar de esta manera a 1300°C?

Los lingotes poligonales de acero macizo son utilizados para hacer tubos sin costura. Estos son calentados en hornos de solera giratoria hasta 1300°C, para posteriormente ser deformados secuencialmente hasta lograr la forma tubular y dimensiones deseadas.

En este caso muy particular, una pieza se fracturó después del calentamiento al ser extraída del horno, lo que activo inmediatamente la alarma de la linea de producción.

Tal cual una escena del crimen como las que estamos acostumbrados a ver por TV, se conforma un equipo de investigación, para determinar las causas de tal evento y como parte de ese equipo de investigación me tocó hacer de forense o sea "revisar al muerto" como dicen por allí.

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Lo primero que se hace en estos casos cuando se trata de una linea de producción continua, es parar la linea y acordonar el área. Inspeccionar el lugar del evento y entrevistar al personal testigo.

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En este caso, la investigación no llevó mucho tiempo, porque al realizar la trazabilidad del material, las entrevistas correspondientes, la inspección visual del tipo de fractura presentada y los ensayos de laboratorio respectivos se pudo determinar que la pieza estaba fracturada antes de ser procesada.

Y

¿Cómo se concluye esto?

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Durante la investigación existen indicios que dan pistas sobre las posibles causas de una falla, como el tipo de fractura en el material, si es frágil o dúctil, o las fases de oxidación o descarburación que presenta la misma en la zona afectada.

En este caso después de una evaluación visual se pudo determinar que la pieza presentaba otra grieta a una altura de 74 cm desde la base, cuya cobertura no abarca toda la periferia. Esto producto de haber sufrido una caída previa en un proceso anterior, según el seguimiento de trazabilidad realizado. Es decir la pieza estaba siendo reprocesada al momento de la fractura.

Por el tipo de fractura y el área de cizallamiento, la grieta inicial se encontraba presente antes de la carga al horno. Para confirmar este diagnóstico se seccionó la pieza y se enviaron muestras al laboratorio para los análisis químicos y metalográficos respectivos.

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Todo material metálico presenta una estructura cristalina intergranular, que al ser evaluada microscópicamente indica las transformaciones que sufrió la misma por efecto de los cambios térmicos o de deformación. En el caso de las fracturas en los materiales de acero al carbono una de las claves para determinar si una discontinuidad existía antes de la ocurrencia después de un proceso de calentamiento largo, es el grado de decarburación del material, cuando estos están expuestos a atmósferas tan oxidantes como la de un horno. Este fue uno de esos casos. El borde claro que presentaba la muestra de estudio en la zona afectada indicaba que la fisura estaba presenta antes de introducirla al horno.

A continuación presento una serie de fotos de las fases de investigación en este caso particular. Donde luego de este análisis se realizaron inspecciones en el patio de lingotes y se detectaron otras piezas recuperadas en iguales condiciones. Lo que activo las acciones preventivas al respecto.

Luego de esto, no volvió a ocurrir un evento similar. Se tomaron acciones preventivas como divulgar el evento y se dictaron cursos al personal involucrado. De allí la importancia de este tipo de investigaciones.

Espero les haya gustado mi post. Nos vemos pronto en otro de estos casos....

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Imágenes y textos de mi autoría.

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Referencia Bibliográfica

ASM Metals Handbook Volume 09 - Metallography And Microstructures 2004
ASM metals handbook volume 11 - Failure analysis and prevention