22 posibles causas de la porosidad del metal de soldadura

Eche un vistazo al flujo de gas, a la condición del material y a los consumibles para evitar este

defecto

By Phil Evans

February 7, 2011

La porosidad es un defecto común de la soldadura, pero también bastante fácil de corregir. ¿Qué

factores contribuyen a la porosidad en la soldadura? Esta lista de verificación le da al soldador una

buena idea do lo que puede estar causando el problema.

Figure 1

Los hoyos redondos en el cordón de soldadura son un signo de un defecto llamado porosidad en el

metal de soldadura. Foto cortesía de Bernard.

La porosidad del metal de soldadura no es algo agradable en un cordón de soldadura, pero con

frecuencia evidencia todo.

La porosidad es contaminación del metal de soldadura en forma de un gas atrapado. Los gases de

protección o gases emitidos como resultado de la aplicación de la antorcha al metal tratado son

absorbidos en el metal fundido y emitidos conforme ocurre la solidificación. En otros casos, el gas

de protección no llega por completo al pozo de soldadura y el aire atmosférico afecta

adversamente al cordón de soldadura.

La evidencia de porosidad se presenta en forma de hoyos redondeados, llamados porosidad

esférica (vea la Figura 1). Si los hoyos son alargados, el defecto podría llamarse agujeros de gusano

o ribetes.

Debido a que la porosidad tiene niveles aceptables, es poco frecuente que se considere un defecto

serio. Sin embargo, dependiendo del código o estándar de soldadura, la porosidad podría ser

causa de un rechazo de la soldadura.

Afortunadamente, la porosidad es un defecto que tiene una tasa de prevención de

aproximadamente 90 por ciento. Con unos cuantos consejos para identificar posibles causas de la

porosidad, un soldador puede convertir rápidamente partes rechazadas en piezas soldadas que

son aceptables bajo la mayoría de los códigos de soldadura.

Posibles problemas relacionados con la porosidad

Desde la más común hasta la menos común, veamos algunas de las causas de porosidad en

soldaduras:

1. El cilindro no tiene gas. Esto pasa con mucha frecuencia.

2. El aire o una corriente de algún tipo perturba la entrega del gas de protección durante el

proceso de soldadura. Ventiladores de techo o de piso incluso a 25 pies (7.6m) de

distancia pueden causar estragos en el suministro de gas. Los soldadores además

necesitan ser concientes de puertas abiertas y aire descargándose de alguna maquinaria.

Estas co-rrientes, si son mayores a 4 o 5 millas por hora (6.4 u 8 km por hora), pueden

afectar las operaciones de soldadura por arco metálico protegido (SMAW) y de soldadura

por arco con núcleo de fundente (FCAW).

3. La presencia de humedad puede provocar problemas. Puede ser simple agua o rocío de la

mañana, pero también podría ser condensación de la soldadura en placa gruesa y juntas a

solape, la cual puede ocurrir particularmente cuando las temperaturas llegan abajo de 50

grados F (10ºC). La solución fácil es precalentar el metal entre 200 y 220 grados F (93 y

104ºC) para evaporar la humedad.

4. Las boquillas de la pistola de soldadura por arco metálico con gas (GMAW) tapadas o

limitadas—típicamente por salpicadura de soldadura—impiden el suministro de gas de

protección. Para rectificar este obstáculo, el soldador necesita ver la abertura de la

boquilla antes de empezar una soldadura. Esta doble verificación podría evitar que la

salpicadura de soldadura cayera en la soldadura.

5. La boquilla de soldadura es sostenida demasiado lejos del charco de soldadura. El

volumen de gas de protección que llega a la soldadura se reduce, y la dilución del gas de

protección con la atmósfera afecta severamente la soldadura.

6. La pistola de GMAW se pone a un ángulo que extenderá el flujo de gas y en realidad

succionará la atmósfera desde el lado posterior, opuesto a la dirección de la boquilla. Un

ángulo de 5 a 15 grados, perpendicular a la junta, es un ángulo aceptable para métodos de

empuje o de tracción con pistolas de GMAW y FCAW y electrodos de SMAW.

7. La pintura, la grasa, el aceite, el pegamento y el sudor liberan grandes volúmenes de gas

cuando se exponen a temperaturas de soldadura por arco. Esto es especialmente cierto

con GMAW de alambre sólido y soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW), pero

también los procesos de FCAW y SMAW son vulnerables. La estructura del fundente no se

diseñó para manejar dicha contaminación.

8. Cuando se sueldan escamación y herrumbre, se forman gases de descomposición y

empieza la oxidación, la cual puede involucrar la presencia de humedad. También existe la

fuerte posibilidad de traslape frío y falta de fusión en el borde de la soldadura. Cuando un

metal se oxida, en realidad ya no es un metal y no puede esperarse que responda a la

soldadura como un metal, especialmente cuando no se usa fundente de soldadura.

9. Los compuestos de revestimiento electrolítico con zinc, como en el proceso de

galvanización, pueden crear un problema. El zinc se funde a aproximadamente 420 grados

F (215.5ºC). A temperaturas de soldadura muy por a-rriba de 2,000 grados F (1093ºC), el

zinc cambia de sólido a gas en una fracción de segundo. Además, el polvo de zinc es un

subproducto del proceso de soldadura. La emisión tanto de gases como de polvo hace de

la soldadura de metal galvanizado una experiencia desagradable. (En un esfuerzo por

evitar cartas y llamadas de protesta, permítame decir que se han desarrollado electrodos y

procedimientos de soldadura para soldar exitosamente material galvanizado. Sin

embargo, la capacitación y mucha práctica son absolutamente necesarias para

contrarrestar la presencia de todo ese gas atrapado.)

10. Los electrodos de SMAW, los electrodos de FCAW y el fundente de la soldadura por arco

sumergido (SAW) absorben humedad en un ambiente no protegido. Para atender la

humedad en el proceso de soldadura, los códigos son muy claros acerca del uso de

secadores y hornos para almacenar estos materiales. El fundente de SAW en particular es

como una esponja. Una vez que se abre el contenedor, el soldador debe almacenar el

paquete de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

11. El flujo de gas es demasiado alto. Un flujo de gas de 50 a 60 pies cúbicos por hora (CFH)

(1.416 a 1.700 m3/h) en la antorcha será más que suficiente. Si no, pregunte por qué. Un

flujo de gas abierto en la boquilla en realidad crea turbulencia y puede jalar aire exterior

hacia la zona de soldadura. Además, es un terrible desperdicio de gas y agrega un gasto

innecesario al proyecto. La única excepción podría ser si el gas de protección contiene más

del 50 por ciento de helio.

12. Una manguera de gas pinchada o rota no suministra el gas de protección adecuadamente.

Si la manguera de gas mide más de 20 pies (6m), la posibilidad de que se tuerza es

bastante alta.

13. El uso incorrecto de compuestos, sprays o geles antisalpicadura puede ser un factor

importante de la porosidad. Cuando se usa en exceso, el material antisalpicadura se

convierte en un contaminante, hirviendo a un gas cuando se expone a las altas

temperaturas del arco de soldadura. Además, sumergir la pistola de GMAW en un

contenedor de gel antisalpicadura puede provocar que el gel gotee en el charco de

soldadura. Un operador debe usar el material antisalpicadura correctamente, o no usarlo

en lo más mínimo.

14. Los metales de aportación de la soldadura contaminados con pintura, grasa, cinta

adhesiva y pegamento pue-den emitir gases cuando se exponen al arco de soldadura muy

caliente. Incluso los guantes sucios usados durante la GTAW pueden contaminar los

consumibles. Limpiar el alambre sólido y el alambre con núcleo de fundente con

limpiadores de alambre, y los alambres de aportación de la GTAW con lana de acero es

una buena idea.

15. Las guías de antorcha de GMAW contaminadas pueden introducir e-lementos no

deseados al pozo de soldadura. Toda la grasa, aceite y suciedad que se encuentran en el

ambiente del taller son colectados en el alambre y terminan en el revestimiento de la

conexión de la pistola de la antorcha. Los alambres de acero inoxidable y de aleación de

níquel son especialmente susceptibles a atraer estos contaminantes.

16. La GMAW justo sobre el borde de una junta de esquina exterior pue-de crear problemas

dada la incómoda posición de la boquilla. La boquilla con frecuencia no cubre la junta

correctamente, causa turbulencia y atrae aire exterior hacia la junta de soldadura.

17. Si la junta de soldadura está abierta en la raíz, succionará aire desde el lado posterior. El

metal líquido no protegido puede absorber aire fácilmente.

18. El gas de soldadura en sí podría estar contaminado. Si se sospecha del gas de soldadura,

el taller necesita que el proveedor certifique que el gas tiene el punto de rocío correcto.

19. Una manguera de gas contaminada podría ser culpable, en particular, las mangueras que

se han usado para otras actividades antes de usarse en una aplicación de soldadura. En un

ejemplo del mundo real, se tomó una manguera de un almacén para reparar una

manguera cortada que estaba conectada al alimentador de alambre. Desafortu-

nadamente, un bicho había hecho nido en la manguera mientras permanecía sin moverse

en el almacén. En otro ejemplo, una manguera de aire que previamente se había usado

como línea de aire para una herramienta en una línea con un sistema de aceite lubricante

en ésta, se conectó rápidamente al equipo de soldar sólo para descubrir después que la

manguera estaba llena de aceite de la herramienta de aire.

20. Sellos O-ring dañados en la conexión de la pistola de GMAW donde ésta se conecta al

alimentador de alambre, o en la tapa de la antorcha de GTAW donde ésta se enrosca a la

antorcha podrían introducir aire no deseado al proceso de soldadura.

21. Una manguera cortada o quemada en cualquier punto entre el medidor de flujo del

regulador y la conexión en el alimentador podría crear problemas.

22. Una solenoide de gas defectuosa en el alimentador de alambre o en la máquina de GTAW

es un posible factor para las condiciones que crean porosidad.

Considerando el proceso de soldadura

Desde el punto de vista del procedimiento, un soldador debe mantener estos escenarios en

mente:

Al empezar una soldadura en una esquina muy cerrada, un operador necesitará más que la

pequeña ráfaga de gas de protección que se emite al inicio de la soldadura. La pequeña

ráfaga rara vez es suficiente para eliminar la cavidad en la esquina antes de que inicie el

pozo de soldadura.

La purga de la línea de gas después de un descanso o periodo de almuerzo con frecuencia

da como resultado un inicio libre de gas de protección. El soldador debe jalar el disparador

durante un segundo o dos, cortar el alambre y seguir.

Los soldadores que trabajan con aceros de baja aleación de alta resistencia, como A514, A588, y

A709, deben estar concientes de la porosidad causada por la emisión de hidrógeno. Ese gas se

queda atrapado en el acero durante la solidificación y puede provocar una grieta inducida por

hidrógeno. Estas grietas se desa-rrollan con el paso del tiempo, y ocurre una falla catastrófica

cuando la fatiga del metal alcanza cierto nivel.

Obviamente, no todas las 22 posibles causas de porosidad del metal de soldadura aplicarán al

momento de la investigación de defectos. Sin embargo, puede tener sentido seguir los pasos para

atender las causas posibles más comunes.

Verificar las fugas del sistema es fácil. Al inicio del día, el soldador debe abrir la válvula de volante

del cilindro, presurizar el sistema entre 15 y 20 segundos, cerrar el cilindro y ver el dial del

regulador. Si el dial permanece fijo, el soldador está listo para prender el arco; si empieza a bajar

en aproximadamente uno o dos segundos, hay una fuga en algún punto, y el soldador necesita

encontrarla.

Algo más que vale la pena mencionar es que el tipo o posición de la porosidad con frecuencia es la

clave de lo que está causándola. Una ejemplar de AWS B1.11, “Guide for the Visual Examination of

Welds”, explica en detalle cuál es la causa probable de la porosidad