No es necesariamente difícil trabajar con acero inoxidable, 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 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 críticas de tuberías, 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 una soldadura inadecuada puede reducir su resistencia a la corrosión. La aplicación de demasiado aporte de calor y el uso del metal de aporte incorrecto son dos culpables.
Seguir algunas de las mejores prácticas para la soldadura de acero inoxidable puede ayudar a mejorar los resultados y garantizar que el metal conserve su resistencia a la corrosión. Además, actualizar el proceso de soldadura puede brindar beneficios de productividad sin comprometer la calidad.
En la soldadura de acero inoxidable, la selección del metal de aporte es fundamental para controlar el contenido de carbono. Los metales de aporte utilizados para la soldadura de tuberías de acero inoxidable deben mejorar el rendimiento de la soldadura y cumplir con los requisitos de la aplicación.
Busque metales de aporte con una designación "L", como ER308L, ya que brindan un contenido de carbono máximo más bajo que ayuda a mantener la resistencia a la corrosión de las aleaciones de acero inoxidable con bajo contenido de carbono. La soldadura de un metal base con bajo contenido de carbono con metales de aporte estándar aumenta el contenido de carbono de la unión soldada, lo que aumenta el riesgo de corrosión. Evite los metales de aporte marcados con una "H", ya que brindan un mayor contenido de carbono y están diseñados para aplicaciones que requieren mayor resistencia a temperaturas elevadas.
Al soldar acero inoxidable, también es importante elegir un metal de aporte con niveles bajos de trazas (también conocidas como impurezas) de elementos. Estos son elementos residuales en las materias primas utilizadas para fabricar metales de aporte, 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 a la entrada de calor, la preparación de las juntas 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, la antorcha debe permanecer en un lugar más tiempo y se requiere más metal de aporte para llenar esos espacios. Esto puede causar que se acumule calor en el área afectada, lo que puede sobrecalentar la pieza.
La limpieza de este material también es muy importante. Cantidades muy pequeñas de contaminación o suciedad en las juntas soldadas pueden causar defectos que reducen la resistencia y la resistencia a la corrosión del producto final. Para limpiar el sustrato antes de soldar, use un cepillo especial de acero inoxidable que no se haya usado en acero al carbono o aluminio.
En 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 hechas con retrolavado GTAW.
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 aglutinan el 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 aporte y al control de la entrada de calor. Como se mencionó anteriormente, es importante elegir un metal de aporte con bajo contenido de carbono para la soldadura de acero inoxidable. Sin embargo, a veces se requiere carbono para brindar resistencia en ciertas aplicaciones. El control del calor es especialmente importante cuando los metales de aporte 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, comúnmente consideradas de 950 a 1500 grados Fahrenheit (500 a 800 grados Celsius). Cuanto menos tiempo pase la soldadura en este rango, menos calor generará. Siempre verifique y observe la temperatura entre pases en el procedimiento de soldadura de aplicación.
Otra opción es usar metales de aporte 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 aporte 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 distintos gases de protección afectan la resistencia a la corrosión del material.
Cuando se suelda acero inoxidable mediante el proceso de soldadura por arco metálico con gas (GMAW), tradicionalmente se usa argón y dióxido de carbono, una mezcla de argón y oxígeno, o una mezcla de tres gases (helio, argón y dióxido de carbono). Por lo general, estas mezclas contienen principalmente argón o helio y menos del 5 % de dióxido de carbono, ya que el dióxido de carbono aporta carbono al baño de soldadura y aumenta el riesgo de sensibilización. No se recomienda el argón puro para GMAW en acero inoxidable.
El alambre tubular 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 carbón 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 proporcionar una calidad similar y una mayor productividad en muchas aplicaciones de acero inoxidable.
Las soldaduras ID de acero inoxidable hechas 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 la deposición de metal regulada (RMD) de Miller, elimina el retrolavado en algunas aplicaciones de acero inoxidable austenítico. El pase de raíz RMD puede ir seguido de GMAW pulsado o pases de relleno y tapa de soldadura por arco con núcleo fundente, un cambio que ahorra tiempo y dinero en comparación con el uso de GTAW con purga a contracorriente, especialmente en tuberías más grandes.
RMD utiliza transferencia de metal de cortocircuito controlada con precisión para producir un arco y un charco de soldadura tranquilos y estables. Esto brinda menos posibilidades de vueltas frías o falta de fusión, menos salpicaduras y una pasada de raíz de tubería de mayor calidad. La transferencia de metal controlada con precisión también proporciona una deposición uniforme de gotas, lo que facilita el control 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 usa un RMD, la velocidad de soldadura puede ser de 6 a 12 pulg./min. 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 de GMAW pulsado proporciona longitudes de arco más cortas, conos de arco más angostos y menos entrada de calor que la transferencia de pulso de rociado convencional. Dado que el proceso es de circuito cerrado, la desviación del arco y las variaciones de distancia entre la punta y la pieza de trabajo prácticamente se eliminan. Esto proporciona un control más fácil del charco para soldadura en el lugar y fuera del lugar.
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