5 consejos sobre cómo soldar tubos y tuberías de acero inoxidable

Apr 14, 2024

No es necesariamente difícil trabajar con acero inoxidable, pero soldar acero inoxidable requiere una cuidadosa atención a los detalles. No disipa el calor tan bien como el acero dulce o el aluminio, y puede perder parte de su resistencia a la corrosión si se le aplica demasiado calor. Las mejores prácticas pueden contribuir a mantener su resistencia a la corrosión. Imágenes: Miller eléctrico

La resistencia a la corrosión del acero inoxidable lo convierte en una opción atractiva para muchas aplicaciones críticas de tubos y tuberías, incluidos alimentos y bebidas de alta pureza, productos farmacéuticos, recipientes a presión y petroquímicos. Sin embargo, el material no disipa el calor tan bien como el acero dulce o el aluminio, y las malas prácticas de soldadura pueden disminuir su capacidad para resistir la corrosión. Aplicar demasiado calor y utilizar el metal de aportación 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 mantenga su resistencia a la corrosión. Además, mejorar el proceso de soldadura puede ofrecer beneficios de productividad sin afectar la calidad.

En la soldadura de acero inoxidable, la selección del metal de aportación es crucial para controlar los niveles de carbono. El metal de aportación utilizado para la soldadura de tubos y tuberías de acero inoxidable debe mejorar las propiedades de la soldadura y cumplir con los requisitos de la aplicación.

Busque metales de aportación con designación "L", como ER308L, porque proporcionan un contenido máximo de carbono más bajo, lo que ayuda a conservar la resistencia a la corrosión en aleaciones de acero inoxidable con bajo contenido de carbono. Soldar un material base con bajo contenido de carbono con un metal de aportación estándar puede aumentar el contenido de carbono de la junta soldada y, por tanto, aumentar el riesgo de corrosión. Evite los metales de aportación con designación "H", ya que proporcionan un mayor contenido de carbono diseñados para aplicaciones que requieren mayor resistencia a altas temperaturas.

Al soldar aceros inoxidables, también es importante elegir un metal de aportación con elementos de bajo rastro (también llamados trampas). Estos son elementos residuales, incluidos antimonio, arsénico, fósforo y azufre, en las materias primas utilizadas para fabricar metales de aportación. Pueden afectar sustancialmente la resistencia a la corrosión del material.

Debido a que el acero inoxidable es tan sensible al aporte de calor, la preparación de las juntas y el ajuste adecuado desempeñan un papel clave en el control del calor para mantener las propiedades del material. Con espacios o un ajuste desigual entre las piezas, el soplete debe permanecer en un lugar por más tiempo y se necesita más metal de aportación para llenar esos espacios. Esto da como resultado una acumulación de calor en el área afectada, lo que puede sobrecalentar la pieza. Un ajuste deficiente también puede dificultar el cierre de espacios y la penetración de la soldadura necesaria. Tenga cuidado de garantizar que el ajuste de la pieza sea lo más perfecto posible con acero inoxidable.

La limpieza también es muy importante con este material. Cantidades muy pequeñas de contaminantes o suciedad en la junta soldada pueden causar defectos que reducen la resistencia y la resistencia a la corrosión en el producto final. Para limpiar el material base antes de soldar, utilice un cepillo específico para acero inoxidable que no se haya utilizado en acero al carbono o aluminio.

En el acero inoxidable, la sensibilización es la causa principal de la pérdida de resistencia a la corrosión. Puede ocurrir cuando las temperaturas de soldadura y las velocidades de enfriamiento fluctúan demasiado, cambiando la microestructura del material.

Esta soldadura de diámetro exterior en una tubería de acero inoxidable, soldada usando GMAW y Deposición Regulada de Metal (RMD) sin purga inversa para el paso de raíz, es similar en apariencia y calidad a las soldaduras hechas con GTAW con purga inversa.

Una parte clave de la resistencia a la corrosión del acero inoxidable es el óxido de cromo. Pero si los niveles de carbono en la soldadura son demasiado altos, se forman carburos de cromo. Estos fijan el cromo y evitan la formación del óxido de cromo necesario que le da al acero inoxidable su resistencia a la corrosión. Sin suficiente óxido de cromo, el material no tiene las propiedades deseadas y puede aparecer corrosión.

La prevención de la sensibilización se reduce a la selección del metal de aportación y al control del aporte de calor. Como se indicó anteriormente, es importante elegir un metal de aportación con bajo contenido de carbono para soldar acero inoxidable. Sin embargo, a veces se necesita carbono para proporcionar resistencia en determinadas aplicaciones. Cuando no es posible elegir un metal de aportación con bajo contenido de carbono, controlar el calor es especialmente importante.

Minimice el tiempo que la soldadura y la zona afectada por el calor se mantienen a altas temperaturas, generalmente consideradas entre 950 y 1500 grados F (500 y 800 grados C). Cuanto menos tiempo pase una soldadura en este rango, menos calor se podrá acumular. Siempre verifique y respete las temperaturas entre pasadas en el procedimiento de soldadura para la aplicación.

Otra opción es utilizar metales de aportación diseñados con ingredientes de aleación como titanio y niobio que previenen la formación de carburos de cromo. Debido a que estos ingredientes también afectan la resistencia y la tenacidad, estos metales de aportación no se pueden utilizar en todas las aplicaciones.

El uso de soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) para el paso de raíz es el método tradicional para soldar tubos y tuberías de acero inoxidable. Por lo general, esto requiere una purga inversa de gas argón para ayudar a prevenir la oxidación en la parte posterior de la soldadura. Sin embargo, el uso de procesos de soldadura con alambre es cada vez más común en tubos y tuberías de acero inoxidable. En estas aplicaciones, es importante comprender cómo los distintos gases protectores afectan la resistencia a la corrosión del material.

Tradicionalmente se han utilizado mezclas de argón y dióxido de carbono, argón y oxígeno, o mezclas de tres gases (helio, argón y dióxido de carbono) al soldar acero inoxidable con el proceso de soldadura por arco metálico con gas (GMAW). A menudo, estas mezclas contienen principalmente argón o helio y menos del 5% de dióxido de carbono, ya que el dióxido de carbono puede aportar carbono al baño de soldadura y aumentar el riesgo de sensibilización. No se recomienda argón puro para GMAW en acero inoxidable.

Los alambres tubulares para acero inoxidable están diseñados para funcionar con mezclas tradicionales de 75 % de argón y 25 % de dióxido de carbono. El fundente contiene ingredientes diseñados para evitar que el carbón del gas protector contamine la soldadura.

A medida que los procesos GMAW han evolucionado, se ha simplificado la soldadura de tubos y tuberías de acero inoxidable. Si bien algunas aplicaciones aún pueden requerir el proceso GTAW, los procesos de alambre avanzados pueden ofrecer una calidad similar y una productividad mucho mejor en muchas aplicaciones de acero inoxidable.

Una soldadura ID en acero inoxidable, hecha con GMAW RMD, es similar en calidad y apariencia a la soldadura OD correspondiente.

El uso de un proceso GMAW de cortocircuito modificado, como la deposición regulada de metales (RMD) de Miller para el paso de raíz, elimina la purga inversa en ciertas aplicaciones de acero inoxidable austenítico. La pasada de raíz RMD puede ir seguida de pasadas de relleno y tapado de soldadura por arco con núcleo fundente o GMAW pulsado, un cambio que ahorra tiempo y dinero en comparación con el uso de GTAW con purga inversa, especialmente en tuberías más grandes.

RMD utiliza una transferencia de metal por cortocircuito controlada con precisión que crea un arco y un charco de soldadura tranquilos y estables. Esto proporciona menos posibilidades de traslape frío o falta de fusión, menos salpicaduras y una pasada de raíz de mayor calidad en la tubería. La transferencia de metal controlada con precisión también proporciona una deposición uniforme de gotas y facilita el control del charco y, por lo tanto, la entrada de calor y las velocidades de soldadura.

Un proceso no convencional puede aumentar la productividad de la soldadura. Cuando se utiliza RMD, la velocidad de soldadura puede ser de 6 a 12 pulg./min. Debido a que el proceso permite un aumento de la productividad sin aplicar calor adicional a la pieza, ayuda a mantener las propiedades y la resistencia a la corrosión del acero inoxidable. El reducido aporte de calor del proceso también ayuda a controlar la distorsión del material base.

Este proceso GMAW pulsado proporciona una longitud de arco más corta, un cono de arco más estrecho y menos entrada de calor en comparación con la transferencia de pulsos por pulverización tradicional. Dado que el proceso es de circuito cerrado, prácticamente se eliminan las desviaciones del arco y las variaciones en las distancias entre la punta y el trabajo. Esto proporciona un control más sencillo del charco para soldadura en posición y fuera de posición. Finalmente, acoplar GMAW pulsado para pasadas de llenado y tapado con RMD para la pasada de raíz permite procedimientos de soldadura con un alambre y un gas, eliminando el tiempo de cambio de proceso.