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Memoría ACERO INOXIDABLE

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  • 1. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldador SOLDADURA DE LOS ACEROS INOXIDABLES INTRODUCCION Los aceros inoxidables que contienen níquel son Los aceros inoxidables son una excelente elecciónindispensables en la construcción de equipos para la para la construcción de equipos para la industria química,industria de procesos. Estos aceros se usan en lugar de los láctea, alimenticia, biotecnológica y para usosaceros convencionales por sus excelentes propiedades arquitectónicos y relacionados.tales como: resistencia a la corrosión, dureza a bajatemperatura y buenas propiedades a alta temperatura. Tabla I Influencia de las propiedades físicas en la soldadura de aceros inoxidables austeníticos, comparados con el acero al carbono Aceros inoxidables Aceros al carbono Observaciones austeníticos Punto de fusión El Tipo 304 requiere menos calor para producir la fusión, lo (Tipo 304) 1400 - 1450 ºC 1540 ºC cual significa una soldadura más rápida para el mismo calor, o menos calor para la misma velocidad Respuesta No magnético a Magnético hasta Los aceros inoxidables al níquel no están sujetos a la magnética todas las más de 705 ºC sopladura de arco temperaturas (1) Velocidad de El Tipo 304 conduce el calor mucho más lentamente que conductividad los aceros al carbono, lo cual produce gradientes de térmica temperatura más pronunciados. Esto acelera la A 100 ºC 28% 100 % deformación. A 650 ºC 66% 100% Una difusión más lenta del calor a través del metal de base significa que la zona soldada permanece caliente por más tiempo, resultado de lo cual puede ser una mayor precipitación de carburos, a menos que se usen medios artificiales para extraer el calor, tales como barras enfriadoras, etc Resistencia Esto es importante en los métodos de fusión eléctrica. La Eléctrica (aleado) resistencia eléctrica más grande del tipo 304 resulta en la (microhm.cm, generación de más calor para la misma corriente, o la aprox.) misma cantidad de calor con menos corriente, comparado a 20 ºC 72.0 12.5 con los aceros al carbono. Esta propiedad, junto con una a 885 ºC 126.0 125 menor velocidad de conductividad térmica, resulta en la efectividad de los métodos para soldadura por resistencia del Tipo 304 Expansión El tipo 304 se expande y contrae a una velocidad más alta térmica en el que el acero al carbono, lo cual significa que se debe rango indicado permitir expansión y contracción a fin de controlar la pulg./pulg./ºC x 17.6 11.7 deformación y el desarrollo de tensiones térmicas después 10-6 (20 - 500 ºC) (20 - 628 ºC) del enfriamiento. Por ejemplo, para el acero inoxidable deben usarse más puntos de soldadura que para el acero al carbono(1) Los aceros inoxidables dúplex son magnéticos.Propiedades físicas de los aceros inoxidables calor para lograr la fusión. Su resistencia eléctrica esausteníticos mayor que la de los aceros comunes, así que se requiere menos corriente eléctrica para la soldadura. Estos aceros Las propiedades físicas de los aceros al carbono y los inoxidables tienen un coeficiente de conductividadinoxidables austeníticos son bastante diferentes, y esto térmica menor, lo cual causa que el calor se concentre enrequiere una revisión de los procesos de soldadura. En la una zona pequeña adyacente a la soldadura. Los acerosTabla I de Propiedades Físicas, se incluyen algunos ítems inoxidables austeníticos también tienen coeficientes decomo el punto de fusión, expansión térmica, expansión térmica aproximadamente 50% más grandesconductividad térmica, y otros que no cambian que los aceros al carbono, lo cual requiere más atenciónsignificativamente con el tratamiento térmico o mecánico. en el control de la distorsión y deformación.Como se ilustra en esta Tabla, el punto de fusión de losgrados austeníticos es menor, así que se requiere menos 1
  • 2. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldadorFactores que afectan la resistencia a la corrosión de las Usar sólo cepillos de acero inoxidable que nuncasoldaduras en acero inoxidable hayan sido usado con hierro o acero al carbono. Nunca usar cepillos de alambre de acero al carbono. Antes de discutir las pautas para la soldadura, es útildescribir los tipos de soldaduras y las superficies de acero No dejar las planchas u hojas de acero inoxidable en elinoxidable que darán el mejor resultado en ambientes piso, expuestas al tráfico. Se deben guardar en posicióncorrosivos. Estos son factores que pueden controlar los vertical.soldadores, y no la elección del material, la cual se hace Si es posible, realizar las operaciones de fabricacióngeneralmente por el usuario final o por el Ingeniero en de los equipos de acero inoxidable en un lugar alejado deMateriales. La fabricación de equipos resistentes a la donde se realicen operaciones con hierro o acero alcorrosión debiera ser un esfuerzo conjunto de la selección carbono, para evitar contaminaciones con partículas dede la aleación correcta y entonces emplear las prácticas hierro provenientes de amoladoras, herramientas de cortecorrectas de fabricación y soldadura. Ambos elementos o arenadoras.son esenciales. La detección del hierro libre se discute más adelante.Penetración completa de las soldaduras Evitar óxidos superficiales de la soldadura Es bien sabido que para lograr una óptima resistencia,las soldaduras a tope deben penetrar completamente. En Para una mejor resistencia a la corrosión, lasservicio corrosivo, cualquier rendija resultante de la falta superficies de acero inoxidable deben estar libres dede penetración es un sitio potencial para el desarrollo de óxidos superficiales. Los óxidos pueden estar en la formala corrosión por rendijas. Un ejemplo típico de una rendija de tinte de calor, en el otro lado de la chapa, comoindeseable es una fusión incompleta en la pasada de raíz resultante de la soldadura, o tinte de calor en la soldadura,en la soldadura en un caño, tal como se muestra en la o en la zona afectada por el calor (ZAC). Los óxidosfigura 14-31 también se pueden desarrollar en el lado interno de las cañerías soldadas con una purga inadecuada del gas En algunos ambientes, la corrosión tiene lugar en la inerte.rendija, la cual, a su vez, puede dar lugar a una falla en lajunta soldada. Los óxidos pueden variar desde un color pajizo, pasando por el púrpura, hasta negro. Cuanto másSellar las rendijas en las soldaduras coloreado es el óxido, más grueso es, y más fácilmente Las rendijas entre dos superficies de acero inoxidable desarrollará la corrosión por picado, causando un seriotales como en los soportes para bandejas en un tanque, tal ataque al metal subyacente. Se debe entender que loscomo se muestra en la figura 14-16, también favorece la óxidos son peligrosos en ambientes corrosivos.corrosión por rendijas. Evitar tales rendijas es una Normalmente, los óxidos no necesitan ser eliminadosresponsabilidad del Ingeniero de Diseño. Sin embargo, es cuando el acero inoxidable operará a alta temperatura,útil que aquellos que están haciendo el equipo lo ayuden a donde los óxidos se formarían nuevamente. El tinte deeliminar las rendijas siempre que sea posible. calor a menudo conduce a la corrosión, una vez expuestoContaminación por hierro el acero inoxidable a la atmósfera u otro ambiente levemente corrosivo. Cuando un equipo nuevo de acero inoxidabledesarrolla puntos de herrumbre, casi siempre es el Cuando después de haber tomado todas lasresultado de la contaminación por partículas de hierro. En precauciones normales, todavía hay óxidos superficiales,algunos ambientes, si el hierro no se elimina, puede tener deben ser eliminados mediante decapado ácido,lugar un severo ataque en forma de corrosión por picado. blastinado o algunos de los otros métodos que se discutenEn atmósferas no tan exigentes, las partículas de hierro en la Limpieza de Posfabricación.pueden actuar como un contaminante, afectando la pureza Otros defectos relacionados con la soldaduradel producto, o presentar una apariencia superficialdesagradable a la vista. Se listan tres defectos relacionados con la soldadura, y el procedimiento para su eliminación: El hierro libre resulta a menudo incluido en lasuperficie del acero inoxidable durante las operaciones de Las marcas de encendido del arco dañan la capaformado o soldado. Algunas reglas a seguir para evitar la protectora del acero inoxidable y crean imperfeccionesinclusión de partículas de hierro son: similares a rendijas. Los puntos de parada de la soldadura pueden crear defectos similares a pinchazos de alfiler en No permitir el contacto de las superficies de acero el metal soldado. Ambas imperfecciones se debeninoxidable con elementos de hierro o acero. El contacto eliminar mediante un ligero pulido con abrasivos de granopodría provenir de herramientas de izado, mesas de acero fino.o rack de almacenamiento, por citar algunas. Las salpicaduras de soldadura crean pequeñas marcas No usar herramientas, tales como discos abrasivos que donde el metal fundido toca la superficie y se adhiere. Lahayan sido previamente usados con hierro o acero capa protectora de óxido del acero inoxidable esordinarios, ya que podrían tener hierro incrustado. penetrada y se crean pequeñas rendijas donde esta capa es más débil. Las salpicaduras de soldadura se pueden eliminar fácilmente aplicando una pasta a ambos lados de 2
  • 3. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldadorla soldadura, que previene la salpicadura. Esta pasta, junto Número P Metal de Basecon las salpicaduras, se lavan en el proceso posterior delimpieza. 8 Aceros inoxidables austeníticos en la Tabla VI, desde el tipo 304 hasta el 347 La escoria de algunas soldaduras practicadas con y la aleación 254 SMO, más laselectrodos revestidos es difícil de eliminar fundiciones similares a la CF de lacompletamente. Pequeñas partículas de escoria resisten la Tabla VIIlimpieza y permanecen particularmente donde haypequeñas hendiduras u otras irregularidades. 10H Aceros inoxidables dúplex, incluídas las aleaciones 255 y 2205, y las fundiciones Estas partículas crean rendijas, y deben ser eliminadas CD 4Mcumediante cepillado, un ligero pulido o blastinado conmateriales libres de hierro. 45 Aleaciones 904L y 20Cb-3 y aleaciones de molibdeno al 6% de la Tabla VI,Calificación para soldadura excepto la aleación 254 SMO Es una práctica normal para los fabricantes de equiposde proceso desarrollar o mantener especificaciones paraprocedimientos de soldadura, para los distintos tipos. Los No se ha asignado a todas las aleaciones un número P.operarios soldadores se prueban y certifican mediante la Las aleaciones que no tengan un número requieren unarealización de soldaduras de calidad aceptable. Hay un calificación individual, aún cuando se haya calificadonúmero de códigos de Sociedades Industriales que para aleaciones similares en composición. Si una aleacióngobiernan las calificaciones para la soldadura. Los dos no está listada en la Tabla de Números P, se deberámás usados en Estados Unidos para equipos resistentes a contactar al fabricante para determinar si a esa aleación sela corrosión son: le ha asignado recientemente un número P. - American Society of Mechanical Engineers, Entrenamiento del Soldador ASME, Boiler and Pressure Vessel Code - Para cumplir con las especificaciones para calificación Sección IX, Welding and Brazing Qualifications; en soldadura, tales como la ASME y ASTM, los - American Welding Society, AWS, Standard for soldadores deben pasar por una prueba de calificación. Un Welding Procedure and Performance programa de entrenamiento previo no sólo es esencial Qualification - AWS B2.1 antes de tomar las pruebas de calificación, sino que también aseguran la calidad en la ejecución de la Internacionalmente, cada país tiene sus propias soldadura. Los aceros inoxidables son tan diferentes denormas o códigos individuales. Afortunadamente, hay una los aceros ordinarios en sus características, que se debetendencia hacia la aceptación o intercambio de dar tiempo a los operarios para entrenamiento y práctica.especificaciones, en el interés de eliminar recalificaciones Una vez que están familiarizados con los acerosno deseadas. inoxidables, muchos de ellos los prefieren. Los Común a estos códigos es la identificación de entrenamientos deben cubrir no sólo los diferentesvariables esenciales que establecen cuándo se requiere un metales de base y procesos de soldadura, sino también lasnuevo proceso de calificación. Las variables esenciales formas a ser soldadas, tales como tubos o chapas finas, odifieren para cada procedimiento de soldadura, pero soldaduras en posiciones poco usuales.algunos ejemplos comunes pueden ser: Preparación para la soldadura - cambio en el metal de base a ser soldado (número Los aceros inoxidables deben ser manejados con un P) poco más de cuidado que los aceros ordinarios, en el corte - cambio en el metal de relleno (número F) y montaje. El cuidado que se tome en la preparación para la soldadura será tiempo bien usado, lo que incrementará - cambio significativo en el espesor a ser soldado la calidad de la soldadura y la terminación del producto, - cambio en el gas inerte utilizado lo cual dará un óptimo rendimiento en servicio. - cambio en el proceso de soldadura utilizado Corte y preparación de las juntas La Sección IX de la Norma ASME de clasificación de Con excepción del corte oxiacetilénico, el aceronúmeros P, a menudo determina si se necesita una nueva inoxidable puede ser cortado con los mismos métodosEspecificación de Proceso de Soldadura. Un cambio de utilizados para el acero al carbono. El corte oxiacetiléniconúmero P a otro en el mismo metal de base requiere una resulta en la formación de óxidos de cromo refractarios,recalificación. También las juntas entre dos metales que impiden un corte preciso y parejo. El espesor y ladistintos de diferentes números P requieren una forma de las partes a ser cortadas o preparadas para laEspecificación de Proceso de Soldadura separada, aún soldadura, son los que dictan cuáles de los métodos que secuando las pruebas de calificación hayan sido hechas para muestran en la Tabla II serán los más apropiados.cada uno de los metales base soldados entre sí. Los Diseño de las juntasnúmeros P son: El diseño de juntas utilizadas para acero inoxidable, es similar a las de los aceros ordinarios. El diseño de junta 3
  • 4. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldadorseleccionada debe producir una soldadura de resistencia microbiológica, y debe ser prohibida en toda construcciónapropiada y desempeño en servicio, manteniendo bajos de cañerías de acero inoxidable, para todo servicio.los costos. Las soldaduras a tope deberán ser con El acero inoxidable fundido de la soldadura espenetración completa, para servicio en atmósferas bastante menos fluido que el acero al carbono, y lacorrosivas. Los filetes de soldadura no necesitan tener profundidad de la penetración de la soldadura no es tanpenetración completa, siempre que se suelden ambos grande. Para compensar, las juntas de soldadura en acerolados y las puntas para evitar espacios vacíos que puedan inoxidable deberán tener un chaflán y un espacio para lajuntar líquido y permitir la corrosión por rendijas. pasada de raíz más anchos. El proceso de soldadura La conexión de secciones de tubería mediante filetes también influencia el diseño de junta óptimo. Porde soldadura deja una rendija grande en el interior del ejemplo, la soldadura MAG por spray de arco, da unadiámetro, lo cual favorece una corrosión por rendijas y penetración mucho más profunda que la MAG por cortocircuito. Tabla II Métodos de corte de Acero Inoxidable Método Espesor ComentarioGuillotina Láminas, cintas, placas finas Preparar el borde expuesto al ambiente para eliminar rendijasCorte por sierra y abrasivo Amplio rango de espesores Eliminar lubricantes o líquidos de corte antes la soldadura o tratamiento térmicoMaquinado Amplio rango de formas Eliminar lubricantes o líquidos de corte antes de la soldadura o tratamiento térmicoCorte con arco de plasma Amplio rango de espesores Amolar las superficies cortadas para limpiar el metalCorte con polvo metálico Amplio rango de espesores Corte menos preciso que con plasma, se deben eliminar todas las escoriasCorte por arco de grafito Usado para acanalar la parte de Amolar las superficies cortadas para limpiar el atrás de soldaduras y cortar metal formas irregulares El diseño de juntas típico para la soldadura de chapas y 1-7. Los insertos de anillos consumibles se usany planchas se muestra en la Figura 1-1 a 1-5. El diseño ampliamente, y se recomiendan para una penetracióntípico para juntas de tubos con soldadura MIG, ya sea con adecuada.o sin insertos consumibles, se muestran en las figuras 1-6 Figura 1-1: Junta para soldadura a tope de chapas Figura 1-2: Junta en "V" para chapas y placas t máximo = 3.2 mm A = 0.8 - 2.3 mm t máximo = 12.7 mm A = 0.8 - 2.4 mm B = 1.6 - 2.4 mm C = 60 a 80º 4
  • 5. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldador Figura 1-3: Junta doble "V" para placas Figura 1-4: Junta "U" para placas t = 12.7 mm o mayor A = 0.8 - 2.4 mm t = 19 mm y más A = 1.6 mín. - 3.2 máx. (mm) B = 1.6 - 2.4 mm C = 60 a 80º B = 1.6 - 2.4 mm R = 6.4 mm mín. Figura 1-5: Junta doble "U" para placas Figura 1-6: Junta para caños con inserto consumible t = 19 mm y más A = 1.6 mm mín. - 3.2 mm A = 37.5 ± 2.5º C = 1.8 ± 0.9 mm B = 1.6 a 2.4 mm R = 6.4 mm mín. Figura 1-7: Junta para caño sin inserto consumible D< diámetro del metal de aporte D> diámetro del metal de aporte para el método de alimentación continuaLimpieza en la preparación de la soldadura soldadura y de la zona afectada por el calentamiento se puede reducir sustancialmente si se deja material extraño El área a soldar que debe ser limpiada incluye los en la superficie antes de la soldadura o una operación debordes de la junta y 50 a 75 mm de la superficie calentamiento. Después de limpiadas, las juntas deben seradyacente. Una limpieza inapropiada puede causar cubiertas, a menos que se realice inmediatamente ladefectos en la soldadura tales como fisuras, porosidad o soldadura.falta de fusión. La resistencia a la corrosión de la 5
  • 6. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldadorOxido y otras capas superficiales se sacan, el calor de la soldadura puede causar fisuras, defectos de soldadura o disminución en la resistencia a la Las juntas a ser soldadas deberán estar libres de los corrosión en la soldadura y en la zona afectada por elóxidos superficiales que quedan frecuentemente después calor. Los elementos a ser evitados y su fuente comúndel corte por métodos térmicos. Estos óxidos están son:compuestos preferentemente por compuestos de cromo yníquel, los cuales se funden a una temperatura mucho Azufre, carbono Hidrocarburos tales comomayor que el metal de base, y por lo tanto no se funden fluídos de corte, grasa,durante la soldadura. A menudo una capa de óxido queda aceite, ceras e imprimantesatrapada en la soldadura, resultando en un defecto que es Azufre, fósforo, carbono Crayones para marcar ydificultoso detectar por radiografía. Esto es una diferencia pinturasbásica con la soldadura del acero ordinario. Con el acero,los óxidos de hierro funden a casi la misma temperatura Plomo, zinc, cobre Herramientas tales comoque el metal de base. Si bien se considera mala práctica martillos, barras de respaldosoldar sobre una capa de óxido en acero, esto no presenta de cobre, pinturas ricas enel problema causado por los óxidos en el acero zinc.inoxidable. Las diferencias entre las temperaturas de Suciedad del taller Cualquiera o todos de los yafusión del metal y sus óxidos se presentan en la Tabla III citados Tabla III Temperatura de fusión de metales y óxidos metálicos La presencia de azufre, fósforo y metales de bajo Metal Temperatura Oxido Temperatura punto de fusión pueden causar fisuras en la soldadura o en de fusión (ºC) metálico de fusión (ºC) la zona afectada por el calor. El carbono o materiales carbonosos dejados en la superficie antes de la soldadura,hierro 1537 Fe2O3 1565 pueden ser incluidos en la misma, resultando en una capaNíquel 1454 NiO 1982 superficial con alto carbono, que puede reducir la resistencia a la corrosión en determinados ambientes.AISI 304 1400 - 1454 Cr2O3 2266 La limpieza para eliminar estos contaminantes se puede realizar siguiendo unas pocas recomendaciones, Los productos de acero inoxidable forjados junto con el sentido común. Los contaminantes metálicosdespachados por las usinas, normalmente están libres de y materiales que no tengan una capa de grasa, se puedenóxidos y no necesitan tratamiento especial antes de ser eliminar mediante un pulido o blastinado. Es esencial quesoldados. Cualquier capa de óxido será fina y no causará los elementos que se usen para este tratamiento no esténinconvenientes en la soldadura. Con metales muy finos, contaminados con hierro de operaciones anteriores. Untales como cinta por debajo de 0.25 mm, puede ser tratamiento con ácido nítrico, seguido de unanecesaria una limpieza especial con vapor, dado que neutralización, puede también eliminar metales de bajocapas finas de óxido superficial pueden quedar atrapadas punto de fusión, sin afectar al acero inoxidable.en la soldadura que se solidifica muy rápido. Los contaminantes a base de aceite o grasa Los aceros inoxidables que han estado en servicio, a (hidrocarburos) deben ser eliminados mediante limpiezamenudo requieren una limpieza especial. Si la aleación ha con solventes, debido a que no son eliminados medianteestado expuesta a altas temperaturas, la superficie estará tratamiento ácido o con agua. Los trabajos grandes sefuertemente oxidada, carburizada o sulfurizada. Estas limpian normalmente mediante paños saturados concapas deben ser eliminadas mediante esmerilado o solvente. Otros métodos aceptables incluyen inmersión,maquinado. La limpieza con cepillos de alambre pule y no trapeado o pulverizado con soluciones alcalinas,remueve los óxidos firmemente adheridos. El emulsiones, solventes, detergentes o una combinación deequipamiento de acero inoxidable que ha estado en éstos; por limpieza con vapor, con o sin un limpiador, oservicio químico, puede estar contaminado por el por agua a alta presión. La norma ASTM A380, queproducto. Un buen ejemplo es un medio cáustico, que si refiere a los procedimientos para limpieza y decapado dese deja en la superficie durante la soldadura, la misma y la equipos de acero inoxidable, es una guía excelente parazona calentada desarrollarán fisuras. Es una práctica fabricantes y usuarios.recomendable neutralizar los residuos alcalinos con una Un procedimiento típico para eliminar aceites o grasassolución medianamente ácida y los ácidos con una incluye:solución medianamente alcalina, antes de proceder a lareparación de equipos que hayan estado en contacto con - Eliminar el exceso de contaminante por limpiezaelementos químicos. Al tratamiento neutralizador debe con un trapo limpioseguir siempre un lavado con agua caliente para eliminar - Limpiar el área a soldar (por lo menos 50 mm alos residuos. cada lado de la soldadura) con un solvente orgánico,Elementos contaminantes tales como solventes alifáticos, clorados (ver precauciones más abajo) o mezclas de los dos. Usar Hay un número de elementos y compuestos que deben únicamente solvente limpio y trapos sin uso previo.ser eliminados de la superficie antes de la soldadura. Si no 6
  • 7. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldador - Eliminar los solventes secándolos con trapo Sostenes y posicionadores limpio Los sostenes se diseñan habitualmente para cada - Asegúrese de la completa limpieza. Un residuo en montaje particular, y mantienen a las partes juntas durante el trapo de secado puede indicar limpieza incompleta. la operación de soldadura. Cuando los sostenes están Donde el tamaño lo permita, utilizar el test del ligados a posicionadores, existe la ventaja adicional de rompimiento de la película de agua. que la soldadura se puede realizar en la posición más conveniente. Algunas ventajas de usar sostenes son: La selección de los solventes para limpieza involucraalgunas consideraciones, aparte de su habilidad para - mejor ajuste de las juntaseliminar grasas o aceites. Dos precauciones son las que - menos tiempo de punteado y soldadurasiguen: - se minimiza la distorsión - Solventes clorados: Muchos solventes comerciales contienen clorados y son efectivos en la - la terminación del montaje se hace con tolerancias limpieza de partes maquinadas y componentes libres menores de fisuras. El problema potencial con solventes clorados es que pueden permanecer y concentrarse en Es importante que la superficie de los sostenes que sostienen las partes de acero inoxidable no introduzcan fisuras, y más tarde iniciar procesos de corrosión por contaminación por hierro. Esto se puede evitar haciendo rendijas o por stress. Ha habido innecesarias y costosas fallas en el acero inoxidable de que las superficies en contacto con las piezas de acero intercambiadores de calor después de limpiarlos con inoxidable, también sean del mismo material. Estos sostenes deberán usarse sólo para montaje de piezas de solventes clorados. La limpieza de áreas abiertas con acero inoxidable. solventes clorados no presenta problema, pero antes de arriesgar una mala aplicación, algunas Materiales de respaldo organizaciones prohíben el uso de cualquier solvente clorado para cualquier tarea. Los solventes no Se pueden utilizar materiales de respaldo en la clorados se prefieren para la limpieza del acero soldadura de chapas o planchas, a menos que se puedan inoxidable, y se debe usar siempre en la limpieza de soldar ambos lados. Sin un respaldo, la parte de abajo equipos y piezas con ranuras. puede tener una penetración errática, con fisuras, huecos y oxidación excesiva. Tales defectos reducen la resistencia - Riesgos para la salud: Están incluidos de la soldadura y pueden iniciar una corrosión acelerada. carcinógenos, agentes tóxicos, irritantes, corrosivos, El cobre, con su alta conductividad térmica, es el material sensibilizantes y cualquier agente que dañe los más usado para barras de respaldo. pulmones, piel, ojos o la mucosa de las membranas. Cada Organización debe asegurar que los solventes Los diseños típicos de barras de respaldo para usar que utiliza no son peligrosos para el personal o con o sin gas de respaldo, se muestran en la Figura 2. equipo. Además del efecto tóxico, se debe prever el Figura 2 venteo de vapores explosivos, y la evacuación segura Diseño de ranuras en barras de respaldo de las soluciones usadas. Obviamente estos (A) ranura estándar para uso sin gas de respaldo procedimientos deberán estar de acuerdo con las (B) ranura cuadrada empleada con gas de respaldo disposiciones de los Organismos Estatales. Los solventes utilizados en la limpieza previa de las soldaduras incluyen, pero no están limitados a: - no clorados: tolueno, metil etil cetona, y acetona - solventes clorados: 1.1.1 tricloroetano Todos deben ser utilizados de acuerdo con losrequisitos de las normas regulatorias y las instruccionesdel fabricante.Instalación y Montaje Una buena alineación de las juntas puede reducir eltiempo de la soldadura. Es esencial que las piezas a sersoldadas estén cuidadosamente alineadas para lograr unbuen resultado. Cuando una de ellas es considerablementemás gruesa que la otra, p. Ej. la cubierta de un tanque másgruesa que la pared, el lado de la cubierta debe sermaquinado para rebajarlo, para reducir la concentraciónde tensiones. Las juntas con distancias variables requierenajustes especiales por parte del soldador, y pueden darlugar a quemaduras o falta de penetración. Cuando elvolumen de las partes iguales es grande, el uso de En una operación normal de soldadura, la barra desostenes a menudo se justifica económicamente. cobre enfría el metal que se suelda. El arco no debe ser 7
  • 8. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldadormal direccionado al punto tal que el cobre se funda y se Los puntos de soldadura en el acero inoxidableincorpore dentro de la soldadura de acero inoxidable, o deberán estar considerablemente más juntos que lo queresultará una rajadura en la soldadura. Es una buena sería necesario para el acero al carbono, dado que unapráctica decapar después de soldar para eliminar trazas de expansión térmica más grande del acero inoxidable causacobre de la superficie e imprescindible si a la soldadura mayor distorsión. Una guía aproximada es usar la mitadsigue un tratamiento de temple. de la distancia que se usa en el acero al carbono, cuando la distorsión sea un factor importante. El respaldo con argón provee una excelente protecciónal lado interno de la soldaduras con TIG. Ayuda a La longitud de las puntadas de soldadura deberán sercontrolar la penetración y mantiene una superficie brillosa tan cortas como 3 mm, o un pequeño punto de soldaduray limpia. El nitrógeno también se usa como gas de para materiales finos, y hasta 25 mm de longitud pararespaldo, y tiene un precio ventajoso comparado con el placas gruesas. Lo que es más importante, es que lasargón. Sin embargo, el nitrógeno no debiera introducirse puntadas no causen defectos en la soldadura final. Lasdentro de la atmósfera del arco, porque podría alterar la puntadas gruesas o muy altas deberán ser esmeriladas. Elcomposición de la soldadura. tamaño de las puntadas se controla más fácil con el proceso TIG, siendo una buena elección para realizar Cuando una barra de cobre de respaldo o una purga puntadas de soldadura. Aquellas que se incorporen a lacon gas inerte no sea práctico, hay productos cerámicos, soldadura final deberán ser limpiadas con cepillo ocintas y pastas disponibles comercialmente. Estos ofrecen esmeriladas. Se deberán inspeccionar para comprobar quealguna protección contra el quemado, pero dan poca no tengan rajaduras, o eliminarlas por esmerilado.protección contra la oxidación, así que será necesaria unalimpieza final por medios abrasivos o decapado con Montaje de juntas de tuberías para soldadura TIGácidos. Los puntos de soldadura son importantes porque Punteado de la soldadura normalmente quedan incluidos en la soldadura final. La purga con gas inerte antes de este proceso es necesaria Las juntas no soportadas con sostenes, se deberán como protección contra la oxidación. En las juntas porpuntear para mantener una alineación y espaciado puntos con insertos consumibles, o soldaduras de raízuniforme. Las puntadas se deberán hacer en secuencia abiertas, como se las suele llamar, hay una fuertepara minimizar el efecto de contracción. Para realizar el tendencia de las fuerzas de deformación a cerrar la junta.montaje de dos chapas, se deberán hacer dos puntadas en Para mantener la separación deseada, puede ser necesariocada punta de la chapa, y luego una en el medio, tal como utilizar espaciadores e incrementar el tamaño y lase muestra en la Figura 3 (A). La Figura 3 (B) muestra cantidad de puntos de soldadura. Los espaciadorescómo se acercan las chapas cuando las puntadas se normalmente son pequeños pedazos de alambre limpio derealizan desde un extremo hacia el otro. acero inoxidable de diámetro adecuado. Cualquier punto Figura 3 de soldadura defectuoso o fisurado debe ser eliminado La secuencia correcta de puntadas se muestra en A mediante esmerilado. Ambos extremos de los puntos de Cuando las puntadas se realizan sólo desde un lado, soldadura en raíz abierta deberán ser biselados para los bordes se juntan, como se muestra en B ayudar a que se fundan dentro de la soldadura de raíz. La necesidad de mantener una separación adecuada durante la pasada de soldadura de raíz se debe a dos razones. La primera es que un espaciamiento uniforme ayuda al soldador a producir un contorno óptimo en el diámetro interno del tubo. Cuando la junta es muy cerrada, hay una tendencia a raíces cóncavas en lugar de la deseable, que es levemente convexa. La segunda es que se necesita mantener una composición química uniforme en la pasada de raíz. Para muchas aplicaciones en corrosión, la adición de metal de aporte es esencial para que la soldadura tenga una resistencia a la corrosión similar a la del metal de base. Si la junta es muy chica, será imposible fundir una cantidad adecuada de metal de aporte dentro de la soldadura de raíz. Por ejemplo, los aceros inoxidables con el 6% de molibdeno requieren una adecuada separación de la raíz y el agregado de un metal de aporte adecuado. La purga durante la soldadura de raíz en cañerías El interior del caño debe ser purgado con un gas inerte adecuado antes de la pasada de raíz con TIG. La falta de purga puede resultar en una superficie muy oxidada en la parte interior del caño, con una resistencia a la corrosión menor. La purga se realiza normalmente con argón puro, 8
  • 9. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldadorpero también se suele utilizar el nitrógeno, debido a su un alambre hueco. La zona del arco en este proceso sebajo costo. Con los aceros inoxidables dúplex, el respaldo muestra en la Figura 5.gaseoso con nitrógeno compensa la pérdida del mismo en La soldadura se lleva a cabo manualmente con elel metal soldado, y devuelve a la soldadura su resistencia soldador manteniendo control sobre la longitud del arco ya la corrosión por picado. En Europa se utiliza dirigiéndolo hacia la junta a soldar. El recubrimiento delampliamente una mezcla de nitrógeno con 10% de electrodo tiene estas funciones:hidrógeno para purgar los caños de aceros austeníticos, locual no se recomienda para aceros dúplex. - la cubierta exterior de decapante no se quema tan rápido como el alambre del electrodo, lo cual ayuda a La purga es una operación en dos pasos. La primera se controlar la acción del arco y permite soldar en variasrealiza antes de la soldadura para desplazar el aire que posiciones.contiene el caño. Para ahorrar tiempo y gas, se usan baflesa ambos lados de la junta, con el fin de reducir el área de - El decapante se utiliza para aportar aleación alpurga. metal de soldadura. El alambre del electrodo no siempre es de la misma composición que el metal que se deposita en la soldadura, y por lo tanto es una mala práctica sacar el recubrimiento del electrodo y utilizar el alambre como metal de aporte en otro proceso como la soldadura TIG. - El recubrimiento gaseoso de la descomposición del decapante excluye al oxígeno y nitrógeno del metal fundido. - La escoria fundida que se forma sobre la soldadura protege al metal de la contaminación atmosférica y ayuda a dar forma al cordón de soldadura. Figura 5 Soldadura por arco de metal protegido Figura 4 Instalación típica para purga de caños Las juntas de la soldadura de raíz abierta deberán serencintadas y los espacios muertos venteados antes de lapurga. El contenido interno de oxígeno deberá bajarse amenos del 1% antes de la soldadura. Una instalacióntípica de purga se muestra en la Figura 4. Antes de comenzar la soldadura, el flujo de la purgadeberá reducirse hasta un punto donde sólo haya unaligera presión positiva. La cinta que cubre la junta deberáser quitada sólo momentos antes de realizar la soldadura. Tipos de electrodo - Los electrodos se seleccionanDespués de la primera pasada, la purga deberá mantenerse primero en base al metal a soldar y luego de acuerdo condurante las próximas dos pasadas con metal de aporte, con el tipo de recubrimiento. Normalmente son de unael fin de minimizar el desarrollo de color en la zona aleación de la misma composición que el metal de base, oafectada por el calor (oxidación) en el interior de la más alta. En algunos casos, por razones de diseño, secañería. Esto es especialmente importante cuando no sea utilizan electrodos de aleaciones especiales. El tipo depráctico el decapado después de la soldadura. recubrimiento del electrodo generalmente se deja a criterio del fabricante. Los electrodos para aceros Procesos de soldadura inoxidables se muestran en la Tabla IV. Soldadura por arco de metal protegido La fórmula del recubrimiento del electrodo es una información celosamente guardada por el fabricante de Es un proceso versátil, ampliamente utilizado para la éstos. El recubrimiento influencia cómo el electrodo operasoldadura del acero inoxidable, cuando los tamaños o en distintas posiciones, formas y uniformidad del cordóncantidades no justifican la soldadura automática. El de soldadura. Hay dos clasificaciones básicas: 15 (óxidoelectrodo es un alambre sólido recubierto con una capa de de calcio) y 16 (óxido de titanio). Por ejemplo, undecapante extruído, aunque algunos fabricantes utilizan 9
  • 10. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldadorelectrodo puede ser 308-15 o 308-16. Los fabricantes a ferrítica, lo cual no es un inconveniente en los acerosmenudo establecen sus propios sufijos para la designación inoxidables austeníticos de la serie 300. Los electrodosde electrodos especiales, pero la Norma AWS A 5.4 - 81 mojados no deben ser reacondicionados sino descartados.reconoce sólo el -15 y -16. La humedad en el recubrimiento no es la única causa Los electrodos tipo -15 son también conocidos como de porosidad en la soldadura. Soldar sobre superficiescalcio - feldespato o tipo básico. Se usan con corriente pintadas o engrasadas puede dar lugar a poros del tipo decontinua, electrodo positivo; pero algunas marcas operan agujeros de gusano.con corriente alterna. Estos recubrimientos dan las Intensidad de corriente - Los fabricantes de electrodossoldaduras más limpias, con bajo contenido de nitrógeno, normalmente indican en cada paquete los rangosoxígeno e inclusiones. Las soldaduras tienden a ser más recomendados de intensidad de corriente para cadaduras, dúctiles, más resistentes a la rotura y tienen la diámetro. Dado que los aceros inoxidables tienen unamejor resistencia a la corrosión. Los electrodos tienen resistencia eléctrica más grande que los aceros comunes,buena penetración y se pueden usar en todas las los rangos de intensidad de corriente pueden estar entreposiciones, lo cual es deseable en un trabajo de montaje. un 25 y 50% de los utilizados para electrodos de acero El recubrimiento de los electrodos tipo -16 común. Una intensidad de corriente excesivageneralmente tiene una mezcla de óxidos de calcio y sobrecalienta el recubrimiento del electrodo, lo cual a sutitanio y se usan a menudo con corriente alterna. Son más vez causa una pérdida en la fuerza del arco y dificultad enpopulares que los del tipo -15 debido a sus mejores dirigir el arco cerca de la punta del electrodo.características de operación. El arco es estable y Encendido y apagado del arco - Las mismas técnicasuniforme, con una buena transferencia de metal. El que se utilizan para el encendido y apagado del arco encordón de soldadura es uniforme, con un contorno entre los electrodos de acero al carbono con bajo hidrógeno, talplano y ligeramente cóncavo. La escoria se elimina como el E7018, son de aplicación en la soldadura de losfácilmente sin que quede un film secundario en el cordón aceros inoxidables.de soldadura. Algunas guías son: Otras guías en el empleo de soldadura por arcometálico protegido - encender el arco en algún punto de la junta de tal manera que el metal se vuelva a fundir. Un encendido Los factores que contribuyen a una alta calidad de las del arco lejos de la soldadura puede generar grietas, ysoldaduras en acero inoxidable incluyen el manejo y a menos que sean eliminadas, darán lugar a un áreaalmacenamiento apropiado de los electrodos, una con resistencia a la corrosión disminuida.intensidad de corriente adecuada, junto con buenastécnicas para el encendido y apagado del arco. - No extinguir abruptamente el arco dejando un cráter en la soldadura. Cuando el metal se solidifique, Manejo y almacenamiento de los electrodos - Los se formará una depresión, a menudo rellena conelectrodos de acero inoxidable se suministran escoria. Una técnica aceptable es mantener el arco pornormalmente en paquetes adecuados para un largo unos momentos sobre la soldadura, y luego moverloalmacenamiento. Después que el paquete se abre, los rápidamente hacia atrás, alzando el arco del cordón deelectrodos se deben guardar en gabinetes calefaccionados soldadura. Otra técnica es apagar el arco contra una dea una temperatura recomendada por el fabricante. Si los las paredes de la junta después de llenar el cráter.electrodos han sido sobreexpuestos a la humedad, debenser reacondicionados a una temperatura y tiempo - Evitar un movimiento excesivo del electrodo. Losindicados por el fabricante. Es preferible obtener las limites de una ondulación aceptable varían de acuerdoindicaciones precisas del fabricante, dado que la con el tipo de electrodo, y con los electrodos contemperatura varía con el tipo de recubrimiento, pero a recubrimiento de tipo básico (-15) a menudo sefalta de esta información, las temperaturas más comunes necesita una pequeña oscilación para lograr un buenque se usan son: cordón de soldadura. Sin embargo, una oscilación excesiva a menudo resulta en un mayor aporte de - almacenamiento de electrodos de cajas abiertas: calor, que puede causar fisuras o deformaciones en la 110 ºC soldadura. La oscilación normalmente se limita a 2 - - tratamiento de reacondicionamiento: 260 ºC 2.5 veces el diámetro del alambre del electrodo. La humedad en los recubrimientos es un Soldadura TIGinconveniente porque el hidrógeno generado puede causar El proceso TIG (Tungsten Inert Gas) se usaporosidad en la soldadura. Los poros pueden estar en el ampliamente y es muy adecuado para soldar acerointerior de la soldadura o pueden alcanzar la superficie inoxidable. Un gas inerte (normalmente argón) se usajusto cuando el metal se solidifica, formando poros para proteger del aire al metal fundido de la soldadura. Sivisibles. La porosidad puede ocurrir en soldaduras a tope se necesita, se agrega metal de aporte en forma decuando el contenido de humedad del recubrimiento es alambre dentro del arco, bien manual o automáticamente.alto, pero ocurre más a menudo en los filetes de El proceso se ilustra en la Figura 6. Mediante el procesosoldadura. La humedad excesiva en el recubrimiento de TIG se puede soldar materiales tan finos como algunaselectrodos de aceros inoxidables dúplex tiene el riesgoañadido de causar fragilidad por hidrógeno en la fase 10
  • 11. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldador Tabla IV Materiales de aporte sugeridos para la soldadura del acero inoxidable Electrodo Electrodo Electrodo Electrodo Metal de base recubierto desnudo y Metal de base recubierto desnudo y AWS o nombre varilla - AWS o AWS o nombre varilla - AWS o común nombre común común nombre común AISI AWS A5.4 AWS A 5.9 AISI AWS A5.4 AWS A 5.9 (UNS) (UNS) (UNS) (UNS) (UNS) (UNS)304 E 308(1) ER 308(1) 20 MO-6(2) (3) (3)(S30400) (W30810) (S30880) (N08026)304L E 308L ER 308L 20Cb-3(2) E 320LR ER 320LR(S30403) (W30813) (S30883) (N08020) (W88022) (N08022)309 E 309(1) ER 309(1)(S30900) (W30910) (S30980) FUNDICIONES310 E 310 ER 310 TIPO ACI AWS A 5.4 AWS A5.9(S31000) (W31010) (S31080) (UNS) (UNS) (UNS)316 E 316(1) ER 316(1) CF-8 E 308(1) ER 308(1)(S31600) (W31610) (S31680) (J92600) (W30810) (S30880)316L E 316L ER 316L CF-3 E 308L ER 308L(S31603) (W31613) (S31683) (J92500) (W30813) (S30883)317 E 317(1) ER 317(1) CF-8M E 316(1) ER 316(1)(S31700) (S31780) (31780) (J92900) (W31610) (S31680)317L E 317L ER 317L CF-3M E 316L ER 316L(31703) (W31713) (S31783) (J92800) (W31613) (S31683)317 LM (3) (3) CN-7M E 320 LR ER 320 LR(S31725) (J95150) (W88022) (N08022)321 E 347 ER 321 CK-3Mcu (3) (3)(S32100) (W34710) (S52180) (S32154)347 E 347 ER 347 CA-6NM E 410 NiMo ER 410 NiMo(S34700) (W34710) (S34780) (J91540) (W41016) (S41086)Aleación 904L (3) (3) Notas:(N08904) (1) La "L" o grado bajo en carbono o un grado estabilizado se usa siempre para una construcción soldada, excepto en algunas pocasAleación 254 (3) (3) instancias donde es más importante una dureza un poco mayor queSMO(2) una mejor resistencia a la corrosión.(S31254) (2) Nombre comercialAL-6XN(2) (3) (3) (3) Para soldar estos aceros inoxidables se usa normalmente un metal(N08367) de aporte con 9% o más de molibdeno, tales como los dos listados abajo1925 hMo(2) (3) (3) Electrodo recubierto Electrodo desnudo y varilla(N08926) AWS A5.11 AWS 5.14 (UNS) (UNS)25-6 Mo(2) (3) (3)(N08926) E NiCrMo 3 ER NiCrMo 3 11
  • 12. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldadorcentésimas hasta espesores grandes, pero normalmente se Además de los controles para la intensidad deusa hasta 1/4" (6.4 mm) corriente en el tablero de la fuente, a menudo es útil tener un dispositivo de control de intensidad por medio de un Figura 6 - Soldadura TIG pedal. Este dispositivo permite al operario aumentar o disminuir la corriente durante el transcurso de la soldadura, para ajustarse a las condiciones, como puede ser una junta desalineada. Una ventaja adicional es que permite el apagado del arco reduciendo la intensidad de corriente. Las torchas son enfriadas por aire o por agua. Las enfriadas por aire están limitadas a un rango de corrientes más bajo que las enfriadas por agua. Los electrodos más comunes son los de tungsteno con un 2% de torio, debido a sus excelentes propiedades de emisividad, aunque se utilizan electrodos de tungsteno con otros agregados. Las opiniones difieren en cuanto al tamaño de los electrodos para diferentes amperajes. Algunos están a favor de utilizar diferentes diámetros para rangos de corriente diferentes, mientras otros usan un diámetro de 2.4 mm para un rango de corriente mucho más amplio. También varían las preferencias en cuanto a la terminación de la punta del electrodo, pero una de las usadas más comúnmente es un afilado entre 20 y 25º con el extremo despuntado a 0.25 mm de diámetro. Las toberas o copas gaseosas vienen en una amplia variedad de tamaños y formas, y es mejor adaptar la tobera a la aplicación. Los diámetros de copa más grandes Algunas ventajas de este proceso de soldadura proveen mejor protección gaseosa, mientras las másincluyen: pequeñas ayudan a mantener un arco más estable y permiten una mejor visibilidad. Una alternativa es el lente - no hay escoria que eliminar, lo cual minimiza las gaseoso, el cual crea un flujo laminar mediante pantallas tareas de limpieza posterior. especiales dentro de la tobera. El flujo de gas inerte se - es un proceso de soldadura que se puede utilizar proyecta a una distancia considerable de la punta de la en todas posiciones, lo cual lo hace especialmente apto tobera, dando una mejor protección gaseosa y buena para la soldadura de cañerías. visibilidad. - no hay salpicaduras de soldadura que limpiar. Con cualquier proceso de soldadura que utilice gas inerte, es importante revisar todas las conexiones para - prácticamente no hay una variación en la asegurar que no existan pérdidas en el sistema. Si composición química de la aleación del metal de base existiera una pérdida, por ejemplo en la línea de gas, el durante la soldadura. aire será aspirado dentro de ésta, a pesar que se crea loEquipamiento para soldadura TIG contrario. Lo estándar es utilizar corriente continua, con Consumibleselectrodo negativo. Una opción es utilizar corriente Para soldar aceros inoxidables, en el escudo gaseosopulsante, que es adecuada para soldar materiales finos y se utiliza argón puro, helio o mezclas de los dos. Laspara juntas que no están bien alineadas. La corriente mezclas de argón con oxígeno que se utilizan en lapulsante es también útil para realizar la pasada de raíz en soldadura MIG no deben ser usados en la TIG, debido alsoldadura de cañerías. Las fuentes de potencia rápido deterioro de los electrodos de tungsteno. Lanormalmente cuentan con un dispositivo de encendido de adiciones de nitrógeno no se recomiendan por la mismaalta frecuencia. Esto permite que el arco se encienda sin razón. En la soldadura manual y realización de juntas portener que tocar la superficie, lo cual puede resultar en una debajo de un espesor de 1.6 mm se prefiere al argón comocontaminación del electrodo de tungsteno. Algunas escudo gaseoso. Da una buena penetración con unafuentes tienen un dispositivo que permite que el electrodo velocidad de flujo menor que la del helio, y hay menossea posicionado sobre el trabajo, pero el arco no se oportunidad de fundir la soldadura. El helio produce unenciende hasta que la torcha sea levantada. Una ventaja mayor flujo calorífico y una penetración más profunda, losobre el encendido por alta frecuencia es que elimina la cual puede ser una ventaja en algunas operaciones deposible interferencia sobre componentes cercanos, tales soldadura automática. Las mezclas de argón-helio puedencomo computadoras y componentes electrónicos. mejorar el contorno de la soldadura y la mojabilidad. 12
  • 13. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldador Los metales de aporte adecuados para la soldadura aporte adecuado se produzca antes de que la soldadura seTIG de aceros inoxidables se muestran en la Tabla IV. solidifique, de otra manera existirían zonas segregadas deLos trozos rectos se utilizan normalmente en la soldadura alta y baja aleación. Una causa de este tipo de segregaciónmanual, mientras que los alambres en rollos o bobinas se se debe a una desigual fusión del metal de aporte, juntousan en la soldadura automática. Son esenciales prácticas con una alta velocidad de solidificación. Un ejemplo deconvencionales de control de calidad para asegurar la dónde este tipo de segregación en la soldadura puedelimpieza de los alambres y evitar la mezcla de las distintas afectar en forma adversa el comportamiento en servicio,calidades. El alambre desnudo debe ser limpiado antes de es en la soldadura de raíz de los caños utilizados enser usado y almacenado en un lugar cubierto. ambientes corrosivos. Guías técnicas para el operador Soldadura MIG La iniciación del arco se hace más fácil mediante Figura 7 -Soldadura MIGdispositivos tales como un arranque por alta frecuencia oun arco piloto. En ausencia de estos dispositivos, se iniciael arco frotando la superficie con el electrodo, con lo cualse corre el riesgo de contaminar al electrodo y al metal aser soldado. Cuando sea práctico, es útil utilizar pequeñostrozos de planchuela de acero inoxidable adyacentes a lasoldadura, para eliminar el posible daño en el metal debase. El soldador también debe ser cuidadoso cuando apagael arco. El tamaño de la parte fundida de la soldaduradebe ser disminuido, de otra manera, cuando la soldadurasolidifique quedará un cráter y se producirá una grieta. Enausencia de un pedal de control de corriente, se debeaumentar la velocidad de soldadura antes de levantar elelectrodo. Una buena práctica de apagado del arco esparticularmente importante en la pasada de raíz desoldaduras que se realizan sólo desde un lado, de otramanera las grietas serán difíciles de reparar. Después deque se rompa el arco, el soldador deberá mantener latorcha sobre el cráter por varios segundos para permitirque la soldadura se enfríe bajo la protección de laatmósfera de argón. Los aceros inoxidables son fáciles de soldar con elproceso TIG. Las aleaciones son relativamente insensiblesa una pobre protección gaseosa, comparadas con metalesreactivos, tales como titanio o zirconio. Sin embargo, es En el proceso MIG (metal inert gas, cuando se utilizauna buena práctica proveer de una buena protección un escudo gaseoso de gas inerte) o MAG (metal activegaseosa, tanto a la soldadura como al respaldo, lo mismo gas, cuando se utiliza un gas activo), se establece un arcoque mantener al metal de aporte dentro del escudo entre el electrodo consumible, un alambre desnudo y lagaseoso durante la soldadura. pieza. El arco y la soldadura se protegen de la atmósfera Si el proceso tiene una potencial limitación, es que la mediante un escudo gaseoso, compuesto principalmentesoldadura pueda parecer buena, pero tener un metal de por gases inertes, argón y/o helio. Con el objeto deaporte inadecuado. En algunas soldaduras, esta práctica obtener una mejor acción del arco y una mejorpuede resultar en una forma cóncava, que tiene una mojabilidad en la soldadura, se utilizan opcionalmentetendencia a rajarse en el centro. La utilización de un metal pequeñas cantidades de gases activos, tales como dióxidode aporte adecuado, produce una soldadura ligeramente de carbono, oxígeno e hidrógeno. Algunas ventajas delconvexa y en algunas aleaciones mejora el nivel de ferrita, proceso MIG sobre los otros procesos de soldaduralo cual aumenta la resistencia al agrietamiento. incluyen: En las soldaduras sujetas a ambientes corrosivos - mayores velocidades de soldaduraseveros, a menudo es necesario que la aleación de las - no hay escoria que eliminar, lo cual facilita elsoldaduras sea de un grado más alto que la del material de proceso de limpieza posteriorbase a ser unido, para dar una resistencia a la corrosiónsimilar. Las soldaduras de aleación enriquecida son sólo - facilidad de automatizaciónposibles con una generosa adición de metal de aporte. Es - buena transferencia de elementos a través del arcodifícil definir qué cantidad de metal de aporte se debeutilizar, pero se estima que al menos de un 50% del metal Los componentes básicos del proceso MIG sede la soldadura debiera provenir del metal de aporte. Sin muestran en la Figura 7.embargo, es importante que la mezcla con el metal de 13
  • 14. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldador Modos de transferencia del arco información general sobre el proceso MIG sin indicar el modo de transferencia del arco. Los tres modos más Los tipos de transferencia metálica en la soldadura utilizados en la soldadura de aceros inoxidables son:MIG tienen una profunda influencia en las características spray, corto circuito y arco pulsado. La Tabla V comparadel proceso, a un grado tal que a menudo es engañoso dar algunos parámetros y diferencias de uso entre los tres. Tabla V Comparación de modos de transferencia de arco en la soldadura MIG de aceros inoxidables Spray Corto Circuito Arco Pulsado Espesores 3 mm mínimo 6 mm y más 1.6 mm y más 1.6 mm y más Posiciones Plana y horizontal Todas Todas Velocidad relativa de deposición La más alta La más baja Intermedia Diámetro típico del alambre 1.16 mm 0.8 ó 0.9 mm 0.9 ó 1.2 mm Corriente típica de soldadura 250 - 300 amperios 50 - 225 amperios Arriba de picos de 250 amperios Escudo gaseoso (1) Argón - 1% oxígeno 90% helio 90% helio Argón - 2% oxígeno 7.5% argón 7.5% argón 2.5% CO2 2.5% CO2 o o 90% argón 90% argón 7.5% helio 7.5% helio 2.5% CO2 2.5% CO2 o argón - 1% oxígeno (1) Se usan otras mezclas de gases, sin embargo, el escudo gaseoso debe contener al menos 97.5% de gas inerte, por ej. argón, helio o una mezcla de los dos. Equipamiento para soldadura MIG pero en Europa, el helio es bastante caro y se usa ampliamente una mezcla de 90% argón, 7.5% helio y Las mismas fuentes de potencia, mecanismos de 2.5% CO2. Cualquiera sea la combinación, el gas dealimentación de alambre y torchas que se usan para la protección debe contener al menos un 97.5% de gasessoldadura de aceros ordinarios, se usan en aceros inertes (argón, helio o mezcla de los dos). El dióxido deinoxidables. Los recubrimientos plásticos en los carbono no debe exceder el 2.5%, o la calidad de laconductos de alimentación de alambre han demostrado ser soldadura y la resistencia a la corrosión podrán verseútiles para reducir el arrastre con alambres de acero reducidas.inoxidable. El proceso MIG tiene más parámetros quecontrolar que el TIG y la soldadura con electrodos Los metales de aporte a ser usados en la soldadurarecubiertos, tales como amperaje, voltaje, pendiente de MIG se muestran en la Tabla IV. Los diámetros máscorriente, alimentación de alambre, velocidad de pulsos y comunes son 0.9 mm, 1.2 mm y 1.6 mm, pero hay otrosmodo de transferencia del arco. Consecuentemente, las disponibles.fuentes de potencia para la soldadura MIG son más Otros procesos de soldaduracomplejas y costosas. Algunas de las fuentes más nuevas,tales como la de arco pulsado sinérgico, han hecho la Los aceros inoxidables se pueden soldar por laoperación más simple, ya que provee sólo un dial de mayoría de los procesos comerciales de soldadura. Estoscontrol para el operador, y los otros parámetros se ajustan procesos pueden ofrecer ventajas no obtenibles en losautomáticamente. La corriente de soldadura utilizada más procesos de soldadura con electrodos, MIG y TIG, ydel 95% del tiempo es de polaridad inversa. Esta corriente deberían ser tenidos en cuenta para altas producciones oda una penetración más profunda que la corriente de fabricaciones especiales. Como ejemplo, han habidopolaridad directa, y un arco más estable. La corriente de recientes avances en la producción de alambres con almapolaridad directa se limita a aplicaciones que requieren rellena de decapante, que producen soldaduras de altauna penetración superficial, tales como la soldadura en calidad, con una mayor eficiencia que la soldadura consolapa. electrodos recubiertos. Estos alambres huecos a menudo son más fáciles de producir con composiciones especiales Consumibles o rangos de ferrita, que el alambre sólido. Algunos de los gases más comúnmente usados para La soldadura por arco sumergido, se ha usadoescudos gaseosos en soldadura MIG se muestran en la extensamente para soldar espesores de unos 6.4 mm yTabla V. El gas que se usa como protección para el arco más, y para soldadura en solapa. Hay decapantesspray normalmente es argón con 1 o 2% de oxígeno. Las comerciales disponibles para usar con metales de aportesoldaduras por arco en cortocircuito y pulsado usan una usados para soldadura MIG. Los procesos por arco degran variedad de escudos gaseosos. Una mezcla popular plasma, electroescoria, haz de electrones, láser y fricciónen Norteamérica es 90% helio, 7.5% argón y 2.5% CO2; se están usando más y más; y los procesos de soldadura 14
  • 15. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldadorpor resistencia, por punto, costura, proyección y flash se estar libres de contaminantes orgánicos para que el ácidopueden adaptar fácilmente a la soldadura de los aceros sea efectivo en remover la contaminación por hierro,inoxidables. óxidos superficiales o condiciones similares. Debido a que poco se puede hacer durante la fabricación para Los aceros inoxidables se pueden soldar entre sí o a un reducir la contaminación orgánica, el fabricante lo debenúmero de otros metales por bronceado. No se usa hacer durante la limpieza final.normalmente cuando la unión estará expuesta a ambientescorrosivos severos, pero hay procesos industriales y Figura 9 - Corrosión en rendija que ocurrió cuandoalimenticios donde el bronceado provee propiedades las marcas de crayón no fueron limpiadas, en unadecuadas. recipiente de acero inoxidable La soldadura oxiacetilénica no se recomienda paraaceros inoxidables. Los óxidos de cromo que se formanen la superficie hacen que este tipo de soldadura seadificultosa. Sin embargo, más importante es el cuidadoextremo que se necesita en la soldadura para evitarreducir la resistencia a la corrosión de la soldadura y elárea adyacente. Procedimientos de limpieza de post-fabricación Muy a menudo se supone que el producto, ya sea untanque, un recipiente a presión, la junta de un caño, etc.,está listo para el servicio después de que se haya realizadola última soldadura. La limpieza después de la fabricacióndebe ser tan importante como cualquiera de los pasosdiscutidos anteriormente. La condición superficial de losaceros inoxidables es crítica, bien cuando el producto no Deteccióndebe ser contaminado (plantas farmacéuticas, alimenticiaso nucleares), o cuando el acero debe resistir ambientes La inspección visual se utiliza normalmente paraagresivos, tales como en plantas de procesos químicos. detectar la contaminación orgánica, mientras que se puedeLas condiciones superficiales que pueden reducir la usar un trapo o papel para la detección de aceite o grasa.resistencia a la corrosión se pueden agrupar en cuatro Remocióncategorías: contaminación superficial, incrustaciones dehierro, daño mecánico, o defectos relacionados con la El desengrasado, utilizando un solvente no clorado, essoldadura. La Figura 8 ilustra algunas de las condiciones efectivo. La prueba de rotura de la película de agua es unamás comunes. manera simple de juzgar la efectividad del desengrasado. Una fina cortina de agua, aplicada con una manguera Figura 8 - Defectos típicos de fabricación sobre la pared del recipiente, se romperá alrededor de las superficies contaminadas con grasa o aceite. El desengrasado se deberá repetir hasta que la película de agua deje de romperse. Los solventes clorados no se recomiendan debido a los restos de cloruros que pueden permanecer y causar procesos de corrosión cuando la unidad sea puesta en servicio. Hierro embebido Algunas veces, los tanques o recipientes se oxidan poco tiempo después que son despachados. Esto se puede deber a partículas de hierro embebidas en la superficie durante el proceso de fabricación. Las partículas de hierro se corroen en el aire húmedo o cuando son mojadas, Contaminantes superficiales dejando marcas de óxido. Además de ser desagradables a la vista, las partículas más grandes de hierro embebido En ambientes agresivos, los contaminantes orgánicos pueden iniciar procesos de corrosión por rendijas en elsobre las superficies de acero inoxidable pueden favorecer acero inoxidable subyacente. La Figura 10 muestrala corrosión por rendijas. Tales contaminantes incluyen corrosión en varios puntos a lo largo de un rayón, dondegrasas, aceites, marcas de crayones, pinturas, cintas se han incrustado partículas de hierro. En servicioadhesivas, y otros depósitos pegajosos. La Figura 9 corrosivo, la corrosión por rendijas iniciada por grandesmuestra marcas de corrosión por rendijas (en el área partículas de hierro embebido, pueden llevar a fallas pormarcada 33) en un tanque de acero inoxidable. Las corrosión, que de otra manera no hubieran sucedido. Enmarcas se formaron donde no se limpiaron las marcas de las industrias farmacéuticas, alimenticias y de otroscrayón antes de que el tanque fuera puesto en servicio. La procesos en los cuales el acero inoxidable se usasuperficies a ser decapadas o tratadas con ácido deben 15
  • 16. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldadorprincipalmente para prevenir la contaminación del Remoción del hierro embebidoproducto, el hierro embebido no puede ser tolerado. El decapado, que a menudo se realiza después del Figura 10 - Una raya profunda hecha durante la desengrase, es el método más efectivo para eliminar alfabricación, sirvió como iniciadora de la corrosión en hierro embebido. En el decapado, una capa superficialeste recipiente. menor que 0.025 mm se elimina por corrosión, normalmente con un baño ácido de nítrico / fluorhídrico a 50 ºC. El decapado no sólo elimina la contaminación por hierro y otros metales, sino que deja la superficie brillante y limpia, y en su condición más resistente. Dado que el decapado es una corrosión controlada y generalizada, se prefieren los aceros inoxidables de bajo carbono o estabilizados. El proceso puede iniciar corrosión intergranular en la zona afectada por el calor, en los grados no estabilizados. Debido a que el decapado es agresivo, destruirá las superficies pulidas o brillantes. Usando ácido nítrico solo, se eliminará la contaminación de hierro superficial, pero no las partículas que estuvieran más profundas. Al tratamiento con ácido nítrico solo se lo llama también pasivado. Esto puede dar lugar a malas interpretaciones, dado que la superficie Detección del hierro embebido decapada también se pasiva cuando entra en contacto con el aire. La prueba más simple para la detección del hierroembebido es mojar la superficie con agua limpia y dejar Los objetos pequeños de decapan mejor porque se escurra el exceso. Después de 24 horas, se inmersión. Las cañerías, tanques y recipientes demasiadoinspecciona la superficie para detectar manchas de óxido. grandes para ser sumergidos, se pueden tratar haciendoEsta es una prueba muy simple, que cualquier taller puede circular la solución dentro de ellos. Normalmente serealizar. Para asegurar la ausencia de hierro embebido, contrata a empresas especializadas para realizarla.esta prueba debe ser especificada en los documentos defabricación. Cuando la prueba del ferroxilo muestra pequeñas zonas con hierro embebido, se pueden eliminar mediante Una prueba más sensible se obtiene mediante el uso aplicación local de pasta de nítrico / fluorhídrico. Parade la prueba del ferroxilo. La solución se prepara tanques grandes, llenarlos hasta una altura de 150 mmmezclando los siguientes ingredientes: para decapar el fondo, y eliminar localmente el hierro embebido en las paredes, es también una alternativa Cantidad práctica a circular la solución decapante a través de ellos. Ingrediente % (volumen o peso) Cuando el decapado no es práctico, se puede usar el blastinado, pero no todos los abrasivos dan buenosAgua destilada 94 1.000 cm3 resultados. El blastinado con esferas de vidrio produceAcido nítrico, 60-67% 3 30 cm3 buenos resultados, pero antes de hacerlo se debe realizar una prueba para determinar si eliminará la contaminaciónFerrocianuro de potasio 3 30 g superficial. También se deberán realizar pruebas periódicas para ver qué cantidad de esferas se pueden volver a utilizar antes de que comiencen a recontaminar la La solución se aplica mejor mediante un rociador. La superficie. Las cáscaras de nuez también resultan buenascontaminación con hierro se indica por la aparición de un como abrasivo.color azul después de pocos minutos. La profundidad delcolor es un indicador del grado de contaminación. La El blastinado abrasivo con trozos de acero o arenisca,solución debe ser limpiada después de algunos minutos generalmente no dan resultados satisfactorios, debido almediante agua o un paño húmedo. riesgo que se corre de contaminación con hierro. Además, el blastinado con arenisca deja una superficie muy rugosa, La prueba del ferroxilo es muy sensible y se puede que hace al acero inoxidable susceptible de corrosión poraplicar tanto en el taller como durante el montaje. Se rendijas, ya sea que la superficie esté o no libre de hierro.puede entrenar al personal para realizarla en unas pocas El arenado también debe ser evitado cuando sea posible,horas. Esta prueba generalmente se requiere para equipos aún cuando se utilice arena nueva libre de hierro.de acero inoxidable utilizados en plantas farmacéuticas,alimenticias, nucleares, al igual que para equipos de Daño mecánicoproceso en industrias químicas. Una excelente guía básica Cuando una superficie ha sido dañada y se requiere supara estas pruebas es la norma ASTM A380, "Standard reacondicionamiento, la reparación se realizaRecommended Practice for Cleaning and Descaling normalmente mediante amolado, o soldadura y amolado.Stainless Steel Parts". Los defectos superficiales se eliminan primero por amolado, preferiblemente con un disco abrasivo limpio de 16
  • 17. ACERIND S.C. Soldadura de los aceros inoxidables Sección I: Para el soldadorgrano fino. La máxima profundidad de amolado para La adecuada ventilación es importante para minimizareliminar defectos a menudo se especifica en las normas de la exposición de los soldadores a los humos, en lafabricación, y pueden variar entre el 10 y 25% del espesor soldadura y corte de todos los metales, incluyendo altotal. acero inoxidable. Además de una buena ventilación, los soldadores deben evitar aspirar los humos que se Cuando se necesita una reparación por soldadura, se desprenden del trabajo, posicionándolo de tal manera quepuede hacer mediante cualquiera de los procesos ya su cabeza se encuentre fuera de la columna de humo. Lamencionados, pero se prefiere la TIG debido a la facilidad composición de los humos de soldadura varía con el metalen la realización de pequeñas soldaduras. Siempre se debe de aporte y el proceso. Las soldaduras por arco tambiénagregar metal de aporte, y nunca se deberán permitir producen gases como ozono y óxidos de nitrógeno. Se hasoldaduras "cosméticas" debido al riesgo que se corre de manifestado preocupación en la soldadura congrietas en las soldaduras y resistencia a la corrosión consumibles de acero inoxidable y aceros de alta aleacióndisminuida. debido al cromo, y en menor grado al níquel, presentes en Seguridad y humos de soldadura los humos de soldadura. Una buena ventilación minimizará estos riesgos a la salud. El Instituto Las normas de seguridad para soldadura de aceros Internacional de Soldadura desarrolló una serie de hojasinoxidables son esencialmente las mismas que para todos informativas para soldadores, que ofrecen sugerenciaslos metales, y se refieren a áreas tales como equipamiento internacionalmente aceptadas para el control del humo.eléctrico, de gases, protección de ojos y cara, proteccióncontra incendios, etiquetado de materiales peligrosos, etc.Una buena guía de referencia sobre seguridad ensoldadura es la norma ANSI/ASC, Z49.1-88, "Safety inWelding and Cutting", publicada por la AmericanWelding Society. 17