El acero inoxidable no es necesariamente difícil de trabajar, pero soldarlo requiere mucha atención al detalle. No disipa el calor como el acero dulce o el aluminio, y puede perder algo de resistencia a la corrosión si se le aplica demasiado calor. Las buenas prácticas ayudan a mantener su resistencia a la corrosión. Imagen: Miller Electric
La resistencia a la corrosión del acero inoxidable lo convierte en una opción atractiva para muchas aplicaciones críticas de tuberías, incluidas las de alimentos y bebidas de alta pureza, farmacéuticas, recipientes a presión y petroquímicas. Sin embargo, este material no disipa el calor como el acero dulce o el aluminio, y una soldadura inadecuada puede reducir su resistencia a la corrosión. Aplicar demasiado calor y usar un metal de aporte incorrecto son dos de las causas principales.
Seguir algunas buenas prácticas para la soldadura de acero inoxidable puede ayudar a mejorar los resultados y garantizar que el metal conserve su resistencia a la corrosión. Además, la mejora del proceso de soldadura puede aportar beneficios en términos de productividad sin comprometer la calidad.
En la soldadura de acero inoxidable, la selección del metal de aporte es fundamental para controlar el contenido de carbono. Los metales de aporte utilizados para la soldadura de tuberías de acero inoxidable deben mejorar el rendimiento de la soldadura y cumplir con los requisitos de la aplicación.
Busque metales de aporte con la designación "L", como ER308L, ya que proporcionan un menor contenido máximo de carbono que ayuda a mantener la resistencia a la corrosión de las aleaciones de acero inoxidable con bajo contenido de carbono. Soldar un metal base con bajo contenido de carbono con metales de aporte estándar aumenta el contenido de carbono de la junta soldada, lo que incrementa el riesgo de corrosión. Evite los metales de aporte marcados con una "H", ya que proporcionan un mayor contenido de carbono y están diseñados para aplicaciones que requieren mayor resistencia a temperaturas elevadas.
Al soldar acero inoxidable, también es importante elegir un metal de aporte con bajos niveles de trazas (también conocidas como impurezas) de elementos. Estos son elementos residuales en las materias primas utilizadas para fabricar metales de aporte, como antimonio, arsénico, fósforo y azufre. Pueden afectar en gran medida la resistencia a la corrosión del material.
Dado que el acero inoxidable es muy sensible al calor, la preparación de las juntas y el correcto ensamblaje son fundamentales para controlar la temperatura y mantener las propiedades del material. Debido a los huecos entre las piezas o a un ajuste irregular, la antorcha debe permanecer más tiempo en un mismo lugar y se requiere más material de aporte para rellenar esos huecos. Esto puede provocar una acumulación de calor en la zona afectada, lo que puede sobrecalentar la pieza. Un mal ajuste también puede dificultar la unión del hueco y la obtención de la penetración de soldadura necesaria. Asegúrese de que las piezas encajen en el acero inoxidable lo mejor posible.
La limpieza de este material también es muy importante. Cantidades mínimas de contaminación o suciedad en las juntas soldadas pueden causar defectos que reducen la resistencia y la resistencia a la corrosión del producto final. Para limpiar el sustrato antes de soldar, utilice un cepillo especial de acero inoxidable que no se haya utilizado en acero al carbono ni en aluminio.
En el acero inoxidable, la sensibilización es la principal causa de pérdida de resistencia a la corrosión. Esto puede ocurrir cuando la temperatura de soldadura y la velocidad de enfriamiento fluctúan demasiado, alterando la microestructura del material.
Esta soldadura exterior en tubería de acero inoxidable, soldada mediante GMAW y deposición de metal regulada (RMD) sin retrolavado de la pasada de raíz, es similar en apariencia y calidad a las soldaduras realizadas con GTAW con retrolavado.
Un componente clave de la resistencia a la corrosión del acero inoxidable es el óxido de cromo. Sin embargo, si el contenido de carbono en la soldadura es demasiado alto, se formará carburo de cromo. Este se une al cromo e impide la formación del óxido de cromo deseado, que es el que confiere al acero inoxidable su resistencia a la corrosión. Si no hay suficiente óxido de cromo, el material no tendrá las propiedades deseadas y se producirá corrosión.
La prevención de la sensibilización depende de la selección del material de aporte y del control del aporte térmico. Como se mencionó anteriormente, es importante elegir un material de aporte con bajo contenido de carbono para la soldadura de acero inoxidable. Sin embargo, en ocasiones se requiere carbono para proporcionar resistencia en ciertas aplicaciones. El control del calor es especialmente importante cuando no es posible utilizar materiales de aporte con bajo contenido de carbono.
Minimice el tiempo que la soldadura y la zona afectada por el calor permanecen a temperaturas elevadas, generalmente entre 950 y 1500 grados Fahrenheit (500 y 800 grados Celsius). Cuanto menos tiempo permanezca la soldadura en este rango, menos calor generará. Compruebe y observe siempre la temperatura entre pasadas durante el procedimiento de soldadura.
Otra opción es utilizar metales de aportación diseñados con componentes de aleación como titanio y niobio para evitar la formación de carburo de cromo. Debido a que estos componentes también afectan la resistencia y la tenacidad, estos metales de aportación no se pueden utilizar en todas las aplicaciones.
La soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) para la pasada de raíz es el método tradicional para soldar tuberías de acero inoxidable. Esto generalmente requiere un lavado a contracorriente con argón para ayudar a prevenir la oxidación en la parte posterior de la soldadura. Sin embargo, el uso de procesos de soldadura por alambre en tubos de acero inoxidable es cada vez más común. En estas aplicaciones, es importante comprender cómo los diferentes gases de protección afectan la resistencia a la corrosión del material.
Al soldar acero inoxidable mediante el proceso de soldadura por arco metálico con gas (GMAW), tradicionalmente se utilizan argón y dióxido de carbono, una mezcla de argón y oxígeno, o una mezcla de tres gases (helio, argón y dióxido de carbono). Normalmente, estas mezclas contienen principalmente argón o helio y menos del 5 % de dióxido de carbono, ya que este último aporta carbono al baño de soldadura y aumenta el riesgo de sensibilización. No se recomienda el uso de argón puro para la soldadura GMAW en acero inoxidable.
El alambre tubular con fundente para acero inoxidable está diseñado para funcionar con una mezcla tradicional de 75 % de argón y 25 % de dióxido de carbono. El fundente contiene ingredientes diseñados para evitar que el carbono del gas de protección contamine la soldadura.
A medida que los procesos GMAW han evolucionado, han simplificado la soldadura de tubos y tuberías de acero inoxidable. Si bien algunas aplicaciones aún pueden requerir procesos GTAW, los procesos avanzados de soldadura por hilo pueden proporcionar una calidad similar y una mayor productividad en muchas aplicaciones de acero inoxidable.
Las soldaduras de acero inoxidable en el diámetro interior (ID) realizadas con GMAW RMD son similares en calidad y apariencia a las soldaduras correspondientes en el diámetro exterior (OD).
La pasada de raíz que utiliza un proceso GMAW de cortocircuito modificado, como la Deposición Regulada de Metal (RMD) de Miller, elimina el retrolavado en algunas aplicaciones de acero inoxidable austenítico. La pasada de raíz RMD puede ir seguida de pasadas de relleno y de recubrimiento de soldadura GMAW pulsada o de soldadura por arco con núcleo fundente, un cambio que ahorra tiempo y dinero en comparación con el uso de GTAW con purga de retroceso, especialmente en tuberías más grandes.
RMD utiliza una transferencia de metal por cortocircuito controlada con precisión para producir un arco y un baño de soldadura estables y sin sobresaltos. Esto reduce la posibilidad de solapamientos fríos o falta de fusión, disminuye las salpicaduras y proporciona una pasada de raíz de tubería de mayor calidad. La transferencia de metal controlada con precisión también proporciona una deposición uniforme de gotas y un control más sencillo del baño de soldadura y, por lo tanto, del aporte de calor y la velocidad de soldadura.
Los procesos no convencionales pueden aumentar la productividad de la soldadura. Al utilizar un RMD, la velocidad de soldadura puede ser de 6 a 12 pulgadas/min. Debido a que el proceso aumenta la productividad sin calentar adicionalmente las piezas, ayuda a mantener las propiedades y la resistencia a la corrosión del acero inoxidable. La menor entrada de calor del proceso también ayuda a controlar la deformación del sustrato.
Este proceso GMAW pulsado ofrece longitudes de arco más cortas, conos de arco más estrechos y menor aporte de calor que la transferencia por pulsos de pulverización convencional. Dado que el proceso es de circuito cerrado, la deriva del arco y las variaciones de la distancia entre la punta y la pieza de trabajo se eliminan prácticamente por completo. Esto facilita el control del baño de fusión para la soldadura tanto en posición fija como en posición invertida. Finalmente, la combinación del GMAW pulsado para el cordón de relleno y de acabado con RMD para el cordón de raíz permite realizar el procedimiento de soldadura con un solo alambre y un solo gas, eliminando los tiempos de cambio de proceso.
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