La norma E1921 y la curva maestra

Una norma y un manual sobre la resistencia a la fractura

Por Cicely Enright

La curva maestra (master curve)—y la norma que detalla el procedimiento— caracteriza la tenacidad a la fractura dúctil a frágil de los aceros ferríticos.

La norma es la E1921, método de prueba para determinar la temperatura de referencia, To, para los aceros ferríticos que estén en la gama de transición, y A Introduction to the Development and Use of the Master Curve Method (Introducción al desarrollo y uso del método de la curva maestra), es el manual sobre sus antecedentes y su aplicación.

Antes de la norma E1921, antes de la curva maestra, el costo y las exigencias de los materiales complicaban, si no impedían, el uso de la mecánica de fractura para determinar la resistencia a la fractura dúctil a frágil de los aceros ferríticos. “Sin la curva maestra, no podrían usarse las probetas de vigilancia usadas en los reactores nucleares para determinar la resistencia a la fractura de los materiales”, dice el Dr. Kim R. W. Wallin, profesor de la Academia de Finlandia, Helsinki, Finlandia, considerado el padre de la curva maestra.

En 1997, la publicación de la norma E1921 cambió por completo la situación y la hizo controlable.

“Su eficacia [la de la norma E1921] radica en que puede determinar la curva de resistencia a la fractura desde un comportamiento dúctil a frágil con un número reducido de probetas relativamente pequeñas”, dice el Dr. Randy Nanstad, líder del Grupo de Mecánica de Rotura de la División de Metales y Cerámicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL, Oak Ridge National Laboratory) ubicado en Oak Ridge, Tennessee, y miembro de los Comités E08 sobre fatiga y fractura y E10 sobre tecnología y aplicaciones nucleares.

La norma, que se encuentra bajo la jurisdicción del Comité E08, plantea un procedimiento que posibilita la estimación de la resistencia a la fractura —de estructuras en funcionamiento— mediante sólo la extracción de probetas de metal pequeñas de 0.2 a 0.4 pulgadas (5 a 10 mm). Wallin explica que el método de la curva es pertinente para los resultados principales de los modelos de fractura por escisión teórica y los expresa en un esquema técnico fácil de usar. Según el procedimiento, las probetas compactas o con entalla de ensayo de flexión prefisuradas por fatiga se evalúan a la temperatura en las que ocurre la formación de grietas y la tenacidad a la fractura se calcula a partir de la fuerza registrada comparada con los datos de desplazamiento.

“Éste es único método con las herramientas y los procedimientos para caracterizar el comportamiento de transición de la fractura dúctil a la frágil de los aceros ferríticos”, dice el Dr. Mikhail Sokolov, líder del Programa de irradiación de acero de gran espesor de la U.S. Nuclear Regulatory Commission (Comisión de Control Nuclear de los EE. UU.) del ORNL y miembro de los comités E08 y E10. “Esta norma en particular proporciona un potente sistema estadístico para describir esta transición de la fractura dúctil a la frágil de manera consistente para que puedan compararse diferentes aceros según un solo parámetro”.

El uso predominante de este método de determinación de la curva maestra de resistencia se da en aplicaciones de reactores nucleares; el ensayo brinda un indicador de posibles problemas estructurales de los reactores. Sin embargo, el uso del procedimiento se ha ido extendiendo a la industria petroquímica y podría también aplicarse en aceros ferríticos para otros fines.

Encontrará información y aplicaciones útiles de la norma E1921 en el conciso manual informativo escrito por Donald E. McCabe, John G. Merkle y Wallin, un libro que brinda orientación tanto sobre la precisión de los resultados de los ensayos como también de las posibles situaciones en las que el método no funcionaría.

El manual consta de los capítulos titulados:

Prefacio (nomenclatura),
Antecedentes,
Requisitos para la validez de datos de la curva Kjc,
Probetas de ensayo,
Instrumental de ensayos,
La prefisura y el ranurado lateral de las probetas,
Métodos de ensayo,
Cálculos de resistencia a la fractura,
Determinación del parámetro de escala,
Determinación de la temperatura de referencia,
Desarrollo de límites de tolerancia,
Conceptos que se están estudiando, y
Aplicaciones.

Si hoy hubiera una nueva versión del manual sería ligeramente diferente porque “el método de la curva maestra sigue siendo un procedimiento vivo que se encuentra en constante desarrollo”, dice Wallin. Pero el trabajo sigue siendo una guía importante para los ingenieros con poca experiencia en mecánica de rotura elastoplástica o métodos estadísticos avanzados.

Para comprarlo, haga clic aquí y escriba MNL52 en el motor de búsqueda de la página o comuníquese con el Departamento de Atención al Cliente de la ASTM (teléfono: 610-832-9585).

		Magazines & Newsletters / ASTM Standardization News feature PRINCIPAL \| ANUNCIANTES \| CABECERA \| ARCHIVO SUBSCRIPCIONES \| CONTACTO \| EJEMPLAR GRATIS Enero/Febrero 2010 En la mira La norma E1921 y la curva maestra Una norma y un manual sobre la resistencia a la fractura Por Cicely Enright La curva maestra (master curve)—y la norma que detalla el procedimiento— caracteriza la tenacidad a la fractura dúctil a frágil de los aceros ferríticos. La norma es la E1921, método de prueba para determinar la temperatura de referencia, To, para los aceros ferríticos que estén en la gama de transición, y A Introduction to the Development and Use of the Master Curve Method (Introducción al desarrollo y uso del método de la curva maestra), es el manual sobre sus antecedentes y su aplicación. Antes de la norma E1921, antes de la curva maestra, el costo y las exigencias de los materiales complicaban, si no impedían, el uso de la mecánica de fractura para determinar la resistencia a la fractura dúctil a frágil de los aceros ferríticos. “Sin la curva maestra, no podrían usarse las probetas de vigilancia usadas en los reactores nucleares para determinar la resistencia a la fractura de los materiales”, dice el Dr. Kim R. W. Wallin, profesor de la Academia de Finlandia, Helsinki, Finlandia, considerado el padre de la curva maestra. En 1997, la publicación de la norma E1921 cambió por completo la situación y la hizo controlable. “Su eficacia [la de la norma E1921] radica en que puede determinar la curva de resistencia a la fractura desde un comportamiento dúctil a frágil con un número reducido de probetas relativamente pequeñas”, dice el Dr. Randy Nanstad, líder del Grupo de Mecánica de Rotura de la División de Metales y Cerámicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL, Oak Ridge National Laboratory) ubicado en Oak Ridge, Tennessee, y miembro de los Comités E08 sobre fatiga y fractura y E10 sobre tecnología y aplicaciones nucleares. La norma, que se encuentra bajo la jurisdicción del Comité E08, plantea un procedimiento que posibilita la estimación de la resistencia a la fractura —de estructuras en funcionamiento— mediante sólo la extracción de probetas de metal pequeñas de 0.2 a 0.4 pulgadas (5 a 10 mm). Wallin explica que el método de la curva es pertinente para los resultados principales de los modelos de fractura por escisión teórica y los expresa en un esquema técnico fácil de usar. Según el procedimiento, las probetas compactas o con entalla de ensayo de flexión prefisuradas por fatiga se evalúan a la temperatura en las que ocurre la formación de grietas y la tenacidad a la fractura se calcula a partir de la fuerza registrada comparada con los datos de desplazamiento. “Éste es único método con las herramientas y los procedimientos para caracterizar el comportamiento de transición de la fractura dúctil a la frágil de los aceros ferríticos”, dice el Dr. Mikhail Sokolov, líder del Programa de irradiación de acero de gran espesor de la U.S. Nuclear Regulatory Commission (Comisión de Control Nuclear de los EE. UU.) del ORNL y miembro de los comités E08 y E10. “Esta norma en particular proporciona un potente sistema estadístico para describir esta transición de la fractura dúctil a la frágil de manera consistente para que puedan compararse diferentes aceros según un solo parámetro”. El uso predominante de este método de determinación de la curva maestra de resistencia se da en aplicaciones de reactores nucleares; el ensayo brinda un indicador de posibles problemas estructurales de los reactores. Sin embargo, el uso del procedimiento se ha ido extendiendo a la industria petroquímica y podría también aplicarse en aceros ferríticos para otros fines. Encontrará información y aplicaciones útiles de la norma E1921 en el conciso manual informativo escrito por Donald E. McCabe, John G. Merkle y Wallin, un libro que brinda orientación tanto sobre la precisión de los resultados de los ensayos como también de las posibles situaciones en las que el método no funcionaría. El manual consta de los capítulos titulados: Prefacio (nomenclatura), Antecedentes, Requisitos para la validez de datos de la curva Kjc, Probetas de ensayo, Instrumental de ensayos, La prefisura y el ranurado lateral de las probetas, Métodos de ensayo, Cálculos de resistencia a la fractura, Determinación del parámetro de escala, Determinación de la temperatura de referencia, Desarrollo de límites de tolerancia, Conceptos que se están estudiando, y Aplicaciones. Si hoy hubiera una nueva versión del manual sería ligeramente diferente porque “el método de la curva maestra sigue siendo un procedimiento vivo que se encuentra en constante desarrollo”, dice Wallin. Pero el trabajo sigue siendo una guía importante para los ingenieros con poca experiencia en mecánica de rotura elastoplástica o métodos estadísticos avanzados. 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