Fisuración por hidrógeno: grietas a frío.
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La fisuración por hidrógeno, o grietas a frío, son discontinuidades que ocurren algún tiempo después de ejecutada la soldadura, lo que la hace extremadamente crítica, siendo incluso más ...

La fisuración por hidrógeno, o grietas a frío, son discontinuidades que ocurren algún tiempo después de ejecutada la soldadura, lo que la hace extremadamente crítica, siendo incluso más peligrosa que las grietas a caliente, ya que si no se toman los cuidados necesarios, como por ejemplo, ensayos de inspección no destructivos (END), 48 después de ejecutado el cordón, algunas sorpresas desagradables podrán ocurrir, lo cual coloca en riesgo la integridad de las piezas, equipos y estructuras.

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Fisuración por hidrógeno: grietas a frío. Fisuración por hidrógeno: grietas a frío. Document Transcript

  • UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICAPOSGRADO Y MAESTRÍA EN MANTENIMIENTO DE PLANTAS INDUSTRIALESDiseño y Metalurgia de la SoldaduraPor: Ing. Alexis Tejedor De León, PhDwww.alexistejedor.orgFisuración por el Hidrógeno: “Grietas a frío”La fisuración por hidrógeno, o grietas a frío, son discontinuidades que ocurren algún tiempodespués de ejecutada la soldadura, lo que la hace extremadamente crítica, siendo incluso máspeligrosa que las grietas a caliente, ya que si no se toman los cuidados necesarios, como porejemplo, ensayos de inspección no destructivos (END), 48 después de ejecutado el cordón, algunassorpresas desagradables podrán ocurrir, lo cual coloca en riesgo la integridad de las piezas, equiposy estructuras.No obstante, algunas veces, el aparecimiento de las grietas puede ocurrir decenas de horasdespués de ejecutada la soldadura y poseer tamaños abajo del os límites de detección de los ensayosno destructivos adecuados, lo que las hace, aún más peligrosas. De esta manera, este tipo dediscontinuidad debe evitarse al máximo, toda vez que pueden causar severos daños a una estructurasoldada. Las grietas a frío, o fisuración a frío, normalmente aparece en la ZAC (zona afectada porel calor), incluso puede ocurrir también en la ZF(zona de fusión) de aceros de mayor resistenciamecánica.Rajaduras a fríoMecanismos de la Fisuración.La fisuración por el hidrógeno es consecuencia de la acción simultánea de cuatro factores:a.-) La presencia de hidrógeno disuelto en el metal fundido;b.-) las tensiones residuales asociadas a la soldadura;c.-) a una micro estructura frágil (normalmente martensita) yd.-) a la baja temperatura (abajo de 150 ºC)Ninguno de los cuatro factores arriba mencionados, aisladamente, provoca la fisuración afrío.Formación de hidrógeno atómico.El hidrógeno puede tener diferentes fuentes (recubrimiento orgánico de los electrodos,humedad del fundente y del recubrimiento del electrodo, compuestos hidradatos existentes en laCopyright see: www.AlexisTejedor.org
  • pieza – herrumbre; humedad del aire), éste se descompone en la atmósfera del arco liberandohidrógeno atómico o iónico (H+).Saturación de la solda por hidrógeno.La soldadura en estado líquido, disuelve cantidades apreciables de hidrógeno y lasolubilidad decrece con la temperatura, y de forma continua en la solidificación y en lasmodificaciones alotrópicas. Consecuentemente, en la fase final del enfriamiento, la soldadura estarásuper saturada en hidrógeno.Migración del hidrógeno para la ZACDebido al menor contenido de carbono de la soldadura, la templabilidad de la zona fundida,es normalmente inferior al de la ZAC, lo que permite que el hidrógeno migre para esta última zona.En el caso en que la templabilidad en la Zona de Fusión -ZF, sea superior o cuando la estructurafuese austenita, el hidrógeno permanece retenido en la zona de fusión.Microestructura frágil y baja temperaturaCopyright see: www.AlexisTejedor.orgH disueltoTemperaturade fusión dela austenita
  • La martensita, que es una micro estructura de baja tenacidad, cuando saturada en hidrógenoes considerablemente frágil. La soldadura, en virtud de su composición química y de lascondiciones térmicas de la soldadura, puede generar tales microestructuras. En esas condiciones yen la fase final del enfriamiento, presentará regiones frágiles a baja temperatura saturadas enhidrógeno, sometidas a un sistema de tensiones residuales, cuya intensidad es próximo al limite deelongación de la ZF. Lo propio puede ocurrir en la ZACTipos de grietas provocadas por el hidrógenoLas grietas en la raíz y al margen resultan de entalles como mordeduras, falta de penetracióne inclusiones, que promueven a través de la concentración de tensiones, deformaciones plásticaslocales que colocan en movimiento las discordancias, que conduce el hidrógeno, aumentando suconcentración en el local, favoreciendo la fisuración junto a los entalles.Comportamiento del hidrógeno en la soldadura con el tiempo.El mecanismo de difusión, que depende de la temperatura, hace con que mayor contenido dehidrógeno en super saturación se difunda y abandone la soldadura después de un tiempodeterminado. Por lo tanto, el riesgo de fisuración es temporal, existiendo mientras el hidrógeno seesté desprendiendo de la soldadura. Por lo tanto, siempre es recomendable el tratamiento de poscalentamiento de las soldaduras sensibles a la fisuración a frío para acelerar el proceso deeliminación del hidrógeno de la soldadura.Medidas preventivas.Se deben tomar en función a las principales causas de formación de grietas.Contenido de hidrógeno: mantener la atmósfera con el menor contenido de hidrógeno posible.Mantener los electrodos guardados en lugares adecuados y secos, promoviendo el secado en hornosde los mismos antes de utilizarlos.Micro estructura frágil: lo ideal es intentar evitarlas, utilizando un pre calentamiento, el aumentode la energía de soldadura, la selección del metal de aporte de menor resistencia posible.Tensiones: intentar promover la soldadura con el menor grado de restricciones posibles, es unaexcelente medida para evitar tensiones residuales, ya que las tensiones promueven la deformaciónplástica del material, que por su vez, aumenta el número de discordancias, que son responsablespor el transporte de hidrógeno para la extremidad de los entalles. Se debe tomar en cuenta que laCopyright see: www.AlexisTejedor.org1. Grietas bajo el cordón (underbead crack)2. Grietas en la raíz (root crack)3. Grietas al margen (toe crack)4. Grietas transversales (transverse crack)
  • acción de los esfuerzos, como por ejemplo: el propio peso, concentración de otras soldaduras,ensayos de presión y otras.Temperatura: utilice un pre calentamiento. Después de la soldadura, mantener la solda a unatemperatura suficiente para permitir la difusión del hidrógeno disminuyendo su concentración en lasolda, con eso se disminuye el riesgo de la fisuración a frío. Realizar un pos calentamiento de 2horas a 250 ºC es más que suficiente para promover la difusión del hidrógeno, y se elimina lasusceptibilidad de las grietas a frío.Copyright see: www.AlexisTejedor.org