La soldadura de tubos y tuberías de acero inoxidable a menudo requiere un purgado inverso con argón cuando se utilizan procesos tradicionales como la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) y la soldadura por arco metálico protegido (SMAW). Sin embargo, el costo del gas y el tiempo de preparación del proceso de purgado pueden ser importantes, especialmente a medida que aumentan los diámetros y las longitudes de las tuberías.
Al soldar acero inoxidable de la serie 300, los contratistas pueden eliminar el retroceso de gases en las soldaduras de conductos radiculares abiertos cambiando de la soldadura GTAW o SMAW tradicional a un proceso de soldadura mejorado, al tiempo que logran una alta calidad de soldadura, mantienen la resistencia a la corrosión del material y cumplen con la Especificación del Procedimiento de Soldadura (WPS), que requiere un proceso de soldadura por arco metálico con gas de circuito corto (GMAW). El proceso GMAW de circuito corto mejorado también aporta beneficios adicionales en productividad, eficiencia y facilidad de uso, lo que ayuda a mejorar las ganancias.
Apreciadas por su resistencia a la corrosión y su robustez, las aleaciones de acero inoxidable se utilizan en numerosas aplicaciones de tuberías, incluidas las de petróleo y gas, petroquímica y biocombustibles. Si bien la soldadura GTAW se ha utilizado tradicionalmente en muchas aplicaciones de acero inoxidable, presenta algunas desventajas que pueden solucionarse mediante la soldadura GMAW de cortocircuito mejorada.
En primer lugar, debido a la continua escasez de soldadores cualificados, encontrar trabajadores familiarizados con la soldadura GTAW sigue siendo un reto constante. En segundo lugar, la soldadura GTAW no es el proceso de soldadura más rápido, lo que dificulta a las empresas que buscan aumentar la productividad para satisfacer las demandas de los clientes. En tercer lugar, requiere un proceso de retrolavado de tubos de acero inoxidable que consume mucho tiempo y es costoso.
¿Qué es el retroceso? La purga es la introducción de gas durante el proceso de soldadura para eliminar contaminantes y proporcionar soporte. La purga de la parte posterior protege la parte posterior de la soldadura de la formación de óxidos pesados ​​en presencia de oxígeno.
Si no se protege la parte posterior durante la soldadura de conductos radiculares abiertos, puede producirse un daño en el sustrato. Esta degradación se denomina sacarificación, llamada así porque produce una superficie que parece azúcar dentro de la soldadura. Para evitar que se aplaste, el soldador inserta una manguera de gas en un extremo del tubo y tapa el extremo del tubo con una barrera de purga. También crean una ventilación en el otro extremo del tubo. Además, suelen colocar cinta alrededor de la abertura de la junta. Después de limpiar el tubo, retiran una sección de cinta alrededor de la junta y comienzan a soldar, repitiendo el proceso de desprendimiento y soldadura hasta que se completa el cordón radicular.
Elimine el retroceso. Los retrocesos pueden costar mucho tiempo y dinero, y en algunos casos, añadir miles de dólares al proyecto. La transición a un proceso GMAW de cortocircuito mejorado ha permitido a la empresa completar las pasadas de raíz sin retrolavado en muchas aplicaciones de acero inoxidable. Las aplicaciones de soldadura para aceros inoxidables de la serie 300 son muy adecuadas para esto, mientras que las aplicaciones de soldadura para aceros inoxidables dúplex de alta pureza actualmente requieren GTAW para la pasada de raíz.
Mantener el aporte térmico lo más bajo posible ayuda a preservar la resistencia a la corrosión de la pieza. Reducir el número de pasadas de soldadura es una forma de disminuir el aporte térmico. Los procesos GMAW de cortocircuito mejorados, como la Deposición Regulada de Metal (RMD®), utilizan una transferencia de metal controlada con precisión para proporcionar una deposición uniforme de gotas. Esto facilita al soldador el control del baño de soldadura, lo que a su vez controla el aporte térmico y la velocidad de soldadura. Un menor aporte térmico permite que el baño de soldadura se solidifique más rápidamente.
Gracias a una transferencia de metal controlada y una congelación más rápida del baño de soldadura, este presenta menos turbulencias y el gas de protección sale de la pistola GMAW prácticamente sin perturbaciones. Esto permite que el gas de protección pase a través de la raíz abierta, desplazando la atmósfera y evitando la sacarificación o la oxidación en la parte posterior de la soldadura. Esta cobertura de gas solo requiere un breve período de tiempo, ya que los baños de soldadura se congelan muy rápidamente.
Las pruebas han demostrado que el proceso GMAW de cortocircuito modificado cumple con los estándares de calidad de soldadura, manteniendo al mismo tiempo la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, al igual que cuando el cordón de raíz se soldaba con GTAW.
Un cambio en el proceso de soldadura requiere que la empresa vuelva a certificar su WPS, pero dicho cambio puede generar enormes ahorros de tiempo y costes en los trabajos de fabricación y reparación.
La soldadura de conductos radiculares abiertos mediante un proceso GMAW de cortocircuito mejorado ofrece beneficios adicionales en productividad, eficiencia y capacitación de soldadores. Estos incluyen:
Elimina la posibilidad de que se produzcan canales calientes, ya que permite depositar más metal para aumentar el grosor del canal de la raíz.
Excelente tolerancia a desalineaciones altas y bajas entre secciones de tubería. Gracias a la transferencia de metal fluida, el proceso puede salvar fácilmente huecos de hasta 3/16 de pulgada.
La longitud del arco es constante independientemente de la extensión del electrodo, lo que compensa las dificultades de los operarios para mantener una extensión uniforme. Un baño de soldadura más fácil de controlar y una transferencia de metal uniforme pueden reducir el tiempo de formación de los nuevos soldadores.
Reduzca el tiempo de inactividad para los cambios de proceso. Se puede utilizar el mismo alambre y gas de protección para los canales de raíz, relleno y tapa. Se puede utilizar un proceso GMAW pulsado siempre que los canales se llenen y sellen con al menos un 80 % de gas de protección de argón.
Para las operaciones que buscan eliminar el retrolavado en aplicaciones de acero inoxidable, es importante seguir cinco consejos clave para el éxito al cambiar a un proceso GMAW de cortocircuito modificado.
Limpie el interior y el exterior de las tuberías para eliminar cualquier contaminante. Utilice un cepillo de alambre diseñado para acero inoxidable para limpiar la parte posterior de la junta, al menos a 2,5 cm del borde.
Utilice un metal de aportación de acero inoxidable con un alto contenido de silicio, como el 316LSi o el 308LSi. El mayor contenido de silicio facilita la humectación del baño de soldadura y actúa como desoxidante.
Para obtener el mejor rendimiento, utilice una mezcla de gas de protección especialmente formulada para el proceso, como por ejemplo 90 % de helio, 7,5 % de argón y 2,5 % de dióxido de carbono. Otra opción es 98 % de argón y 2 % de dióxido de carbono. El proveedor de gas para soldadura puede tener otras recomendaciones.
Para obtener los mejores resultados, utilice una boquilla y punta cónicas para canalizar las raíces y localizar la cobertura de gas. La boquilla cónica con difusor de gas incorporado proporciona una excelente cobertura.
Cabe señalar que el uso del proceso GMAW de cortocircuito modificado sin gas de respaldo produce una pequeña cantidad de cascarilla en la parte posterior de la soldadura. Esta suele desprenderse a medida que la soldadura se enfría y cumple con los estándares de calidad para aplicaciones en la industria petrolera, de centrales eléctricas y petroquímica.
Jim Byrne es gerente de ventas y aplicaciones de Miller Electric Mfg. LLC, 1635 W. Spencer St., Appleton, WI 54912, 920-734-9821, www.millerwelds.com.
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