Rincón de Consumibles: Estrategias para la verticalidad

Apr 25, 2024

Los colaboradores de Consumables Corner, Rob Koltz y Nino Mascalco, ayudan al lector a resolver problemas de rendimiento al utilizar soldadura por arco metálico con gas (GMAW), soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) y soldadura por arco con núcleo fundente (FCAW) para aplicaciones verticales hacia arriba en aceros inoxidables. . imágenes falsas

P: Me interesaría cualquier información sobre soldadura vertical de aceros inoxidables. Las restricciones de cromo hexavalente impiden que en la mayoría de los lugares se utilice soldadura por arco con núcleo fundente (FCAW), y la soldadura por arco metálico con gas (GMAW) no funciona muy bien en ninguna dirección para soldaduras de ranura. ¿Qué están haciendo otros fabricantes para obtener un mejor rendimiento y confiabilidad?

R: El acero inoxidable (SS) en general plantea varias dificultades de fabricación, desde el manejo de materiales hasta el corte y la soldadura. Hagamos un repaso rápido de lo que hace que el acero sea inoxidable.

Existen varios grupos diferentes de SS, pero en general el acero al carbono se convierte en acero inoxidable con una adición mínima de 10,5% de cromo en peso. La versión más común de acero inoxidable es el acero inoxidable austenítico, que incluye aproximadamente un 8 % de níquel en peso. Esto mejora la resistencia a la corrosión, actúa como catalizador de austenita y mejora enormemente la tenacidad para aplicaciones criogénicas.

La familia de SS austeníticos, que se clasifican como materiales con 18% de cromo/8% de níquel, ofrecen una resistencia efectiva a la oxidación y la corrosión de naturaleza ambiental o química. La selección de un tipo particular de SS depende de su capacidad para ofrecer las propiedades mecánicas requeridas para las condiciones de servicio. Estos varían según la concentración del producto, el rango de temperatura de funcionamiento o la viscosidad. Los ataques abrasivos pueden reducir en gran medida la eficacia de ciertos grados o tipos de SS en función de la temperatura de funcionamiento.

Con respecto a la soldadura, la adición de cromo y níquel, junto con otros elementos de aleación, también es lo que hace que la soldadura de acero inoxidable sea más desafiante. Estos elementos cambian la dinámica del baño de soldadura, uno de ellos es la fluidez, que es causada por las variaciones en la transferencia de energía del arco y la tensión superficial del baño de soldadura fundido. Por estas razones, la soldadura vertical hacia arriba (3G/F) o vertical hacia abajo se vuelve más desafiante.

El primer objetivo cuando se trata de la fabricación de soldaduras de acero inoxidable es encontrar un metal de aportación adecuado que cumpla con las condiciones de servicio previstas.

Si es necesario, se debe tener en cuenta un gas de protección en función de las condiciones de servicio requeridas. Suponiendo que se hayan satisfecho todas esas condiciones, el siguiente objetivo es utilizar un proceso de soldadura y un metal de aportación que le brinden la capacidad de ofrecer una soldadura libre de defectos y optimizar la tasa de deposición del proceso de soldadura.

Para la mayoría de las aplicaciones, las opciones serán la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW), GMAW o FCAW para procesos de soldadura manual. GTAW produce algunas de las soldaduras de más alta calidad, pero es muy lento en términos de tasas de deposición y velocidad de desplazamiento, por lo que no lo consideraremos en este momento. Por supuesto, la soldadura de servicio de campo también tendría la soldadura por arco metálico protegido (SMAW) como una opción potencial para simplificar el equipo, pero nos centraremos en la fabricación interna.

Dado que el SS tiene una variedad de composiciones químicas, mucho más que los aceros al carbono, lo que funciona para un grado o tipo puede no funcionar tan bien para otro grado. El grado específico de material base SS necesario para las condiciones de servicio requiere que seleccione un metal de aportación que iguale o supere las propiedades mecánicas requeridas.

Los problemas comunes con la soldadura vertical hacia abajo son que las soldaduras resultantes tienen una apariencia deficiente del cordón de soldadura, salpicaduras excesivas, uniones deficientes de los pies de la soldadura, falta de fusión y una apariencia descolorida (o cóncava). Aún se puede crear una soldadura estructuralmente sólida y a prueba de fugas en materiales delgados, pero en general estas variables combinadas pueden hacer que los fabricantes busquen otras soluciones. Tenga en cuenta que, para materiales de menos de 3/16 de pulgada, la soldadura vertical hacia abajo es la técnica más común.

Si la pieza que está soldando no se puede colocar de manera segura para que las soldaduras estén en posición plana u horizontal (1G/F o 2G/F), entonces 3G/F (vertical hacia arriba) puede ser la única opción.

Para secciones gruesas, el mejor rendimiento proviene de la soldadura vertical hacia arriba con GMAW o FCAW. La soldadura con FCAW genera más humo y vapores que con GMAW, pero produce soldaduras de alta calidad y tasas de deposición decentes. Muchas empresas utilizan FCAW para soldar SS con los controles de ingeniería adecuados para que sea seguro para el soldador. Sin embargo, consulte con su departamento de seguridad y con los higienistas industriales locales para garantizar que se empleen prácticas seguras adecuadas y se cumplan los requisitos de OSHA.

Considerando todo esto, esto nos deja con GMAW como el proceso ideal para soldar SS. GMAW tiene dos opciones para la selección de cables: cable sólido o cable con núcleo metálico. Para aplicaciones de alambre sólido, la práctica más común en la industria es utilizar un diámetro de 0,035 a 0,045 pulgadas. alambre sólido, una mezcla de gas protector de 98% argón/2% dióxido de carbono y el modo de transferencia por cortocircuito. Querrá una fuente de poder de soldadura de voltaje constante que tenga una pendiente pronunciada e inductancia ajustable, que minimice las salpicaduras de soldadura y permita una mayor fluidez del charco al soldar en la posición 3G/F. Esto es fundamental para producir soldaduras de calidad y una excelente apariencia con este modo de transferencia de metal de soldadura.

Si tiene un equipo que puede soldar en modo de transferencia de pulsos, puede usar alambres con núcleo metálico. Normalmente, este cable utiliza una mezcla de gas protector de 90 % argón y 10 % dióxido de carbono. Querrá utilizar un diámetro de 0,045 o 0,052 pulgadas. electrodo y soldar en el modo pulsante.

En algunas aplicaciones, el modo de transferencia de pulsos ofrece buenos resultados al soldar verticalmente hacia abajo y en otras verticalmente hacia arriba según los espesores de material discutidos anteriormente. Dependiendo del fabricante del equipo de soldadura y sus formas de onda de soldadura por pulsos, la calidad y la química del metal de aportación y el grado de SS con el que esté trabajando, tendrá que experimentar un poco para encontrar los parámetros de soldadura que produzcan el mejor resultado.