El acero inoxidable no es necesariamente difícil de trabajar, pero soldarlo requiere una cuidadosa atención a los detalles. 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 mejores 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 de tuberías críticas, incluidas las aplicaciones de alimentos y bebidas de alta pureza, farmacéuticas, de recipientes a presión y petroquímicas. Sin embargo, este material no disipa el calor como el acero dulce o el aluminio, y la soldadura inadecuada puede reducir su resistencia a la corrosión. Aplicar demasiado calor y usar el metal de relleno incorrecto son dos culpables.
Seguir algunas prácticas recomendadas para la soldadura de acero inoxidable puede ayudar a mejorar los resultados y garantizar que el metal conserve su resistencia a la corrosión. Además, mejorar el proceso de soldadura puede traer beneficios de productividad sin comprometer la calidad.
En la soldadura de acero inoxidable, la selección del metal de relleno es fundamental para controlar el contenido de carbono. Los metales de relleno 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 relleno con una designación "L", como ER308L, ya que proporcionan un contenido máximo de carbono más bajo 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 relleno estándar aumenta el contenido de carbono de la unión soldada, lo que aumenta el riesgo de corrosión. Evite los metales de relleno 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 relleno con bajos niveles de trazas (también conocidos como impurezas) de elementos. Estos son elementos residuales en las materias primas utilizadas para fabricar metales de relleno, incluidos el antimonio, el arsénico, el fósforo y el azufre. Pueden afectar en gran medida la resistencia a la corrosión del material.
Debido a que el acero inoxidable es muy sensible al calor, la preparación de la unión y el ensamblaje adecuado juegan un papel clave en el control del calor para mantener las propiedades del material. Debido a los espacios entre las piezas o al ajuste desigual, el soplete debe permanecer en una ubicación por más tiempo y se requiere más metal de relleno para llenar esos espacios. Esto puede provocar que se acumule calor en el área afectada, lo que puede sobrecalentar la pieza. Un ajuste deficiente también puede dificultar la superación del espacio y la obtención de la penetración de soldadura necesaria. Tenga cuidado de asegurarse de que las piezas encajen en el acero inoxidable lo más perfecto posible.
La limpieza de este material también es muy importante. Cantidades muy pequeñas de contaminación o suciedad en las uniones 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 haya sido utilizado en acero al carbono o 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, cambiando la microestructura del material.
Esta soldadura OD en tubería de acero inoxidable, soldada con GMAW y deposición de metal regulada (RMD) sin retrolavado del paso de raíz, es similar en apariencia y calidad a las soldaduras realizadas con GTAW con retrolavado.
Una parte clave de la resistencia a la corrosión del acero inoxidable es el óxido de cromo. Pero si el contenido de carbono en la soldadura es demasiado alto, se formará carburo de cromo. Estos se unen al cromo y evitan la formación del óxido de cromo deseado, lo que le da al acero inoxidable 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 se reduce a la selección del metal de relleno y el control del aporte de calor. Como se mencionó anteriormente, es importante elegir un metal de relleno con bajo contenido de carbono para la soldadura de acero inoxidable. Sin embargo, a veces se requiere carbono para proporcionar resistencia para ciertas aplicaciones. El control del calor es especialmente importante cuando los metales de relleno con bajo contenido de carbono no son una opción.
Minimice la cantidad de tiempo que la soldadura y la zona afectada por el calor permanecen a temperaturas elevadas, generalmente consideradas entre 950 y 1500 grados Fahrenheit (500 y 800 grados Celsius). Cuanto menos tiempo pase la soldadura en este rango, menos calor generará. Siempre verifique y observe la temperatura entre pasadas en el procedimiento de soldadura de la aplicación.
Otra opción es utilizar metales de relleno 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 relleno no se pueden usar en todas las aplicaciones.
La soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) para el paso de raíz es el método tradicional de soldadura de tuberías de acero inoxidable. Esto generalmente requiere un retrolavado de argón para ayudar a prevenir la oxidación en la parte posterior de la soldadura. Sin embargo, el uso de procesos de soldadura con alambre en tuberías de acero inoxidable es cada vez más común. En estas aplicaciones, es importante comprender cómo los diversos 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 el dióxido de carbono proporciona carbono al baño de soldadura y aumenta el riesgo de sensibilización. No se recomienda el argón puro para GMAW en acero inoxidable.
El alambre con núcleo 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 de alambre avanzados pueden brindar una calidad similar y una mayor productividad en muchas aplicaciones de acero inoxidable.
Las soldaduras ID de acero inoxidable realizadas con GMAW RMD son similares en calidad y apariencia a las soldaduras OD correspondientes.
El pase de raíz que utiliza un proceso GMAW de cortocircuito modificado, como el deposición de metal regulada (RMD) de Miller, elimina el retrolavado en algunas aplicaciones de acero inoxidable austenítico. El pase de raíz RMD puede ser seguido por pases de relleno y tapa con soldadura por arco con núcleo de fundente o GMAW pulsado, un cambio que ahorra tiempo y dinero en comparación con el uso de GTAW con retropurga, especialmente en tuberías más grandes.
RMD utiliza una transferencia de metal de cortocircuito controlada con precisión para producir un arco y un charco de soldadura tranquilos y estables. Esto proporciona menos posibilidades de vueltas frías o falta de fusión, menos salpicaduras y un paso 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 fácil del baño de soldadura y, por lo tanto, la entrada de calor y la velocidad de soldadura.
Los procesos no convencionales pueden aumentar la productividad de la soldadura. Cuando se utiliza un RMD, la velocidad de soldadura puede ser de 6 a 12 pulgadas por minuto. Debido a que el proceso aumenta la productividad sin calentamiento adicional de las piezas, ayuda a mantener las propiedades y la resistencia a la corrosión del acero inoxidable. La entrada de calor reducida del proceso también ayuda a controlar la deformación del sustrato.
Este proceso GMAW pulsado proporciona longitudes de arco más cortas, conos de arco más estrechos y menos entrada de calor que la transferencia de pulso de pulverización convencional. Dado que el proceso es de circuito cerrado, la deriva del arco y las variaciones de la distancia de la punta a la pieza de trabajo prácticamente se eliminan. Esto proporciona un control de charco más fácil para la soldadura en el lugar y fuera de lugar. Finalmente, el acoplamiento de GMAW pulsado para cordón de relleno y tapa con RMD para cordón de raíz permite que el procedimiento de soldadura se realice utilizando un alambre y un gas, eliminando los tiempos de cambio de proceso.
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