Caracterización de fallas en un acero AISI-SAE 4140 templado y revenido, soldado y con recubrimiento de cromo utilizado en la fabricación de rotores de bombas de cavidades progresivas.

Abstract

Los aceros son materiales universalmente utilizados para la construcción de máquinas, herramientas y estructuras. Las bombas de cavidades progresivas PCP,utilizadas en la industria del petróleo y gas,están construidas por un estator de el astómero con carcasa y rotor de acero. El acero utilizado en la fabricación de rotores es un AISI-SAE 4140 templado y revenido, soldado con aporte inoxidable AWS E 312-16 y con recubrimiento de cromo duro en toda la superficie.Las fallas del mismo de forma prematura por fractura, desgaste y corrosión localizada,durante su operación en la extracción de petróleo y gas en la región, fueron los puntapiés para la realización de este trabajo.La fractura del acero AISI-SAE 4140, desde el punto de vista metalúrgico,indica que el mismo no presenta uniformidad en la composición química por la presencia de zonas segregadas que generan,en el material,la presencia de diferentes microesructuras que le imparten al rotor un comportamiento mecánico fuera de especificación.Además, la unión por soldadura de este acero incrementa la posibilidad de falla por ser un material con riesgo a fisuración en frío si no se realiza un pre calentamiento y un tratamiento térmico post soldadura sumado a un aporte no compatible.El cromado debe presentar buena terminación, adherencia, espesor suficiente y ausencia de defectos para que los fluidos corrosivos no lleguen al acero y produzcan corrosión acelerada.Por último, la incorrecta selección del el astómero del estator aumenta la probabilidad de falla del rotor.La caracterización por técnicas metalográficas, microscopía óptica, electrónica de barrido SEM con detector EDS, ensayos de microdureza y de tracción permiten dilucidar las causas que provocaron las fallas.La metalurgia a través de los tratamientos térmicos de homogeneizado, aplicados al acero;la utilización de un procedimiento de especificación de soldadura bajo el código ASME IX y la propuesta de un recubrimiento bicapa de Cu-Cr como la correcta selección del elastómero, comercialmente disponible,disminuirán el riesgo de falla.