Soldadura de Acero Inoxidable

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Soldadura de acero inoxidable 1. Características del acero inoxidable 2. Varios tipos de acero inoxidable 3. Propiedades físicas del acero inoxidable 4. Consumibles de soldadura recomendados para uniones metálicas similares 5. Consumibles de soldadura recomendados para uniones de metales distintos 6. Precalentamiento y postcalentamiento 7. Soldadura de acero inoxidable revestido 8. Puntos clave de los procedimientos de soldadura para diversos procesos de soldadura para aceros inoxidables

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MANUAL DE SOLDADURA INOXIDABLE

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Soldadura de acero inoxidable

1. Caractersticas del acero inoxidable 2. Varios tipos de acero inoxidable 3. Propiedades fsicas del acero inoxidable 4. Consumibles de soldadura recomendados para uniones metlicas similares 5. Consumibles de soldadura recomendados para uniones de metales distintos 6. Precalentamiento y postcalentamiento 7. Soldadura de acero inoxidable revestido 8. Puntos clave de los procedimientos de soldadura para diversos procesos de soldadura para aceros inoxidables

1. Caractersticas del acero inoxidableMediante la adicin de cromo (Cr) al hierro (Fe), el hierro se vuelve resistente a la corrosin atmosfrica. Cuando el contenido de Cr aumenta de 11 a 12% o ms, la resistencia a la corrosin del acero se convierte en notable alto.

Por lo tanto, al acero con una alta cantidad de Cr se le da el nombre de acero inoxidable, donde "inoxidable" significa estar libre de manchas de xido.

La razn por la que el acero inoxidable tiene buena resistencia a la corrosin es que el Cr en ella se oxida en la atmsfera y forma una pelcula protectora llamada "capa pasiva" en su superficie.

Dependiendo de las condiciones ambientales en las que el acero inoxidable se pretende utilizar, se incrementa el contenido de Cr y se aade Ni, as como tambin otros elementos al acero.

Sin embargo, ya que la resistencia a la corrosin se proporciona principalmente con Cr, el Cr es un elemento esencial para el acero inoxidable. La norma JIS define acero inoxidable como: "Acero aleado que contiene Cr o Cr y Ni para mejorar la resistencia a la corrosin, en general, que contiene aproximadamente 10,5% o ms de Cr." Del mismo modo, el manual de soldadura AWS (Vol. 4) define aceros inoxidables como "aleaciones de acero con un contenido de Cr nominal de al menos 11%, con o sin otras adiciones de aleacin.

El acero inoxidable es muy resistente al calor, as como resistente a la corrosin, por lo tanto su uso es muy verstil, desde productos para el hogar hasta equipos qumicos, as como tambin barcos, material rodante, mquinas de procesamiento de alimentos, materiales arquitectnicos y equipos de energa nuclear, son algunas muestras que el acero inoxidable es importante para nuestra industria.

2. Varios tipos de acero inoxidableEl acero inoxidable puede dividirse en acero inoxidable con Cr y acero inoxidable con Cr-Ni.Estos dos grados tambin se pueden clasificar en funcin de su estructura metalogrfica, como se muestra en la figura 1. El acero inoxidable con Cr se puede dividir en acero inoxidable martenstico y acero inoxidable ferrtico, adems el acero inoxidable con Cr-Ni se puede dividir en acero inoxidable austentico, acero inoxidable de austenita-ferrita (acero inoxidable dplex) y acero inoxidable de endurecimiento por precipitacin.

Figura 1. Clasificacin de los aceros inoxidables

(1) Acero inoxidable martensticoUn grado tpico de acero inoxidable martenstico segn la norma JIS es SUS410 (AISI 410) (Ver Tabla 1)Contiene 13% de Cr y su estructura metalogrfica es martenstica a temperatura ambiente, la cual es dura y quebradiza.

A pesar de las buenas propiedades mecnicas que se pueden obtener con este grado de acero mediante un tratamiento trmico adecuado (templado), se considera que es inferior a otros grados de acero inoxidable en la resistencia a la corrosin, debido a que su contenido de Cr es bajo.El acero inoxidable martenstico es utilizado para paletas de turbinas, vlvulas y ejes, los cuales requieren alta resistencia a la tensin, abrasin y resistencia al calor.

Tabla 1. Requerimentos qumicos para aceros inoxidables martensticos(extrado de JIS G 4305-1999 y complementado con AISI)*1

Grado de acero JIS (AISI)CSiMnPSCr

SUS410 (410)max. 0.15max. 1.00max. 1.00max. 0.040max. 0.03011.50~13.50

SUS410S (410S)max. 0.08max. 1.00max. 1.00max. 0.040max. 0.03011.50~13.50

(Nota) * 1. Para los requisitos de AISI, consulte las especificaciones correspondientes.

(2) Acero inoxidable ferrtico

Tabla 2. Muestra los grados tpicos de acero inoxidable ferrtico.Contiene alrededor de 18% de Cr y tiene una estructura metalogrfica de ferrita siendo suave y tener buena maquinabilidad. Pero da problemas metalrgicos cuando es calentado a temperaturas altas.

En comparacin con el acero inoxidable martenstico, su resistencia a la corrosin es mejor e incluso resistente a cido ntrico (HNO3), porque su contenido de Cr es superior.

Aplicaciones de acero inoxidable ferrtico se encuentran ampliamente en el interior y exterior de las arquitecturas, aparatos de cocina, automviles y electrodomsticos.

Tabla 2. Requisitos qumicos de los aceros inoxidables ferrticos (extrado de JIS G 4305 y complementado con AISI)*1

Grado de aceroJIS (AISI)CSiMnPSCrMoNOtros

SUS405 (405)max. 0.08max. 1.00max. 1.00max. 0.040max. 0.03011.50~14.50Al : 0.10~0.30

SUS430 (430)max. 0.12max. 0.75max. 1.00max. 0.040max. 0.03016.00~18.00

SUS430LX ()max. 0.030max. 0.75max. 1.00max. 0.040max. 0.03016.00~19.00Ti or Nb :0.10~1.00

SUS444 (444)max. 0.025max. 1.00max. 1.00max. 0.040max. 0.03017.00~20.001.75~2.50max. 0.025Ti, Nb, Zr osus totales 8(C%+N%)~0.80

(Nota) * 1. Para los requisitos de AISI, consulte las especificaciones correspondientes.

(3) Acero inoxidable austenticoTabla 3. Muestra los grados tpicos de acero inoxidable austentico.El grado ms comn de acero inoxidable austentico es SUS304 o AISI 304 (18% de Cr-8% de Ni). SUS316 o AISI 316 (18% Cr-12% Ni-2% Mo) ofrece una mejor resistencia a la corrosin, el cual es tambin ampliamente utilizado.

El acero inoxidable austentico ofrece una buena resistencia a la corrosin, facilidad de ser trabajado, propiedades mecnicas y facilidad de soldadura, por lo que es ampliamente utilizado para la fabricacin de tanques de almacenamiento, intercambiadores de calor, instalaciones de tratamiento de aguas residuales, utensilios de cocina, tina de bao, lavabos, etc.

Tabla 3. Requisitos qumicos para aceros inoxidables austenticos(extrado de JIS G 4305 - 1999 cpmplementado con AISI)*1

Grado de aceroJIS (AISI)CSiMnPSNiCrMoCuNOtros

SUS304 (304)max. 0.08max. 1.00max. 2.00max. 0.045max. 0.0308.00~10.5018.00~20.00

SUS304L (304L)max. 0.030max. 1.00max. 2.00max. 0.045max. 0.0309.00~13.0018.00~20.00

SUS304LN (304LN)max. 0.030max. 1.00max. 2.00max. 0.045max. 0.0308.50~11.5017.00~19.000.12~0.22

SUS309S (309S)max. 0.08max. 1.00max. 2.00max. 0.045max. 0.03012.00~15.0022.00~24.00

SUS310S (310S)max. 0.08max. 1.50max. 2.00max. 0.045max. 0.03019.00~22.0024.00~26.00

SUS316 (316)max. 0.08max. 1.00max. 2.00max. 0.045max. 0.03010.00~14.0016.00~18.002.00~3.00

SUS316L (316L)max. 0.030max. 1.00max. 2.00max. 0.045max. 0.03012.00~15.0016.00~18.002.00~3.00

SUS316LN (316LN)max. 0.030max. 1.00max. 2.00max. 0.045max. 0.03010.50~14.5016.50~18.502.00~3.000.12~0.22

SUS317 (317)max. 0.08max. 1.00max. 2.00max. 0.045max. 0.03011.00~15.0018.00~20.003.00~4.00

SUS317L (317L)max. 0.030max. 1.00max. 2.00max. 0.045max. 0.03011.00~15.0018.00~20.003.00~4.00

SUS321 (321)max. 0.08max. 1.00max. 2.00max. 0.045max. 0.0309.00~13.0017.00~19.00Ti : 5C% min.

SUS347 (347)max. 0.08max. 1.00max. 2.00max. 0.045max. 0.0309.00~13.0017.00~19.00Nb : 10C% min.

SUS329 J3L*2(31803)max. 0.030max. 1.00max. 2.00max. 0.040max. 0.0304.50~6.5021.00~24.002.50~3.500.08~0.20

SUS329 J4L*2(32250)max. 0.030max. 1.00max. 1.50max. 0.040max. 0.0305.50~7.5024.00~26.002.50~3.500.08~0.30

SUS630*3(S17400)max. 0.07max. 1.00max. 1.00max. 0.040max. 0.0303.00~5.0015.00~17.503.00~5.00Nb : 0.15~0.45

(Nota) * 1. Para los requisitos de AISI, consulte las especificaciones correspondientes.* 2. Acero inoxidable austenita-ferrita (acero inoxidable Duplex)* 3. Acero inoxidable de endurecimiento por precipitacin

3. Propiedades fsicas del acero inoxidableTabla 4. Muestra una comparacin de las propiedades fsicas entre el acero inoxidable y acero al carbono./p>

Se debe tener precaucin en la soldadura de aceros inoxidables, ya que hay grandes diferencias en las propiedades fsicas entre el acero inoxidable y acero al carbono, que afecta la soldabilidad directa o indirectamente.

Por ejemplo, aunque el coeficiente de expansin trmica del acero inoxidable martenstico y ferrtico es casi la misma que la de acero al carbono, el acero inoxidable austentico es 1,5 veces ms que la de acero al carbono. Esto indica que la deformacin y la tensin se vuelve considerablemente ms grande en la soldadura de acero inoxidable austentico que en la soldadura de acero al carbono.

Adems, si una unin de soldadura que consiste en acero inoxidable austentico y de acero al carbono se somete a ciclos trmicos, surgen tensiones trmicas debido a la diferencia del coeficiente de expansin trmica entre los dos materiales. Por lo tanto, es un problema el utilizar una junta de soldadura de metales diferentes incluyendo acero inoxidable austentico en un ambiente donde la temperatura cambia cclicamente.

An ms, como la resistencia elctrica del acero inoxidable es mucho mayor que la del acero al carbono, tiende a ocurrir la quemadura de los electrodos con acero inoxidable cubierto de electrodos en soldadura de arco de metal blindado. Por lo tanto, las corrientes de soldadura adecuadas son ms bajas que las de los electrodos de acero al carbono.

Los aceros inoxidables martensticos y ferrticos son ferromagnticos mientras austentico de acero inoxidable no magntico es normalmente.

Sin embargo, hay muchos casos en los que el acero inoxidable austentico de la soldadura de metales est diseado para contener algn tipo de estructura ferrtica; en tal caso, posee en cierta medida el magnetismo.

La existencia o no existencia del magnetismo es til para el juicio aproximado del grado de acero en relacin con el procedimiento de soldadura. Por ejemplo, el precalentamiento no se aplica al acero inoxidable no magntico, pero el precalentamiento es eficaz para acero inoxidable magntico en muchos casos.Tabla 4. Comparacin de las propiedades fsicas entre acero al carbono y aceros inoxidables

Acero carbonoAcero inoxidable martensticoAcero inoxidable ferrticoAcero inoxidable austentico

Conductividad trmica102Cal/cm/secAprox.11Aprox.6Aprox.6Aprox.4

Coeficiente de expansin trmica106/Aprox.11Aprox.11Aprox.11Aprox.17

Resistencia elctricacm15576072

MagnetismoSSSNo

4. Consumibles de soldadura recomendados para uniones metlicas similares(1) Consumibles de soldadura recomendados para acero inoxidable martenstico y ferrtico

Bsicamente, se seleccionan los consumibles de soldadura con la composicin qumica similar a la del metal base. (Vase el cuadro 4-5.)

Consumibles de soldadura tipo 309 tambin se pueden utilizar para el acero inoxidable al Cr. En este caso, sin embargo, se requiere precaucin porque existe el temor de que pueda ocurrir fatiga trmica en los ciclos trmicos, debido a que el coeficiente de dilatacin trmica es diferente entre el metal base y el metal de soldadura.

Tabla 5 Consumibles de soldadura recomendados para acero inoxidable martenstico y ferrtico

Grado de aceroJIS (AISI)Consumibles de soldadura recomendados

Electrodo cubierto SMAWCable de soldadura MAG (FCW)Cable de soldadura TIG

SUS410 (410)CR40NC39*1DW410CbDW309*1TGS410TGS309*1

SUS410S (410S)CR40NC39*1DW410CbDW309*1TGS410TGS309*1

SUS405 (405)CR40CbNC39*1DW410CbDW309*1TGS410CbTGS309*1

SUS430 (430)CR43NC39*1DW309*1TGS309*1

SUS430LX ()CR43CbNC39*1DW309*1TGS309*1

SUS444 (444)NC36LNC39MoLDW316LDW309MoLTGS316LTGS309MoL

(Nota)* 1. Es mejor evitar el uso de este tipo de consumibles, cuando las piezas a soldar se va a usar en un entorno de ciclo trmico o en un entorno corrosivo sensible al Ni.

(2) Consumibles de soldadura recomendados para el acero inoxidable austentico

Bsicamente, se seleccionan los consumibles de soldadura con la composicin qumica similar a la del metal base. (Vase el cuadro 4-6.)Cuando se utilizan cables tubulares (con ncleo fundente) para la soldadura de una estructura que se compone de acero inoxidable austentico SUS304 (AISI 304) o SUS316 (AISI 316) adecuados para temperaturas a partir de 500 C, deben utilizarse cables especficos y adecuados para alta temperatura.Consumibles de soldadura de baja emisin de carbono pueden ser utilizados para aceros inoxidables con un contenido de carbono ordinario como SUS304 (AISI 304) y SUS316 (AISI 316). Esto puede no ser aplicable en un entorno de operaciones donde la resistencia a la alta temperatura (como la resistencia a la fluencia) es requerida.Aceros inoxidables de bajo contenido de carbono, tales como SUS304L (AISI 304L) y SUS316L (AISI 316L) contienen un mximo de 0,03% de carbono, mientras que los consumibles de soldadura con las caractersticas determinadas contienen un mximo de 0,04% de carbono, de acuerdo con las normas respectivas. Por lo tanto, cuando se requiere el mismo contenido de carbono para el metal de soldadura como para la base de metal, se deben utilizar consumibles de soldadura de muy baja emisin de carbono.Tabla 6 Consumibles de soldadura recomendados para acero inoxidable martenstico y ferrtico

Grado de aceroJIS (AISI)Consumibles de soldadura recomendados

Electrodo cubierto SMAWCable de soldadura MAG (FCW)Cable de soldadura TIG

SUS304 (304)NC38NC38H*1DW308DW308H*1TGS308

SUS304L (304L)NC38LDW308LDW308LH*2DW308LP*3DWT308L*4TGS308L

SUS304LN (304LN)DW308LN

SUS309S (309S)NC39DW309DW310*1DW309LP*3DWT309L*4TGS309

SUS310S (310S)NC30DW310TGS310

SUS316 (316)NC36DW316DW316LH*1DW316LP*3TGS316

SUS316L (316L)NC36LDW316LDW316LH*2DW316LP*3DWT316L*4TGS316L

SUS316LN (316LN)NC317LDW317LDW317LP*3TGS317L

SUS317 (317)NC317LDW317LDW317LP*3TGS317L

SUS317L (317L)NC317LDW317LDW317LP*3TGS317L

SUS321 (321)NC37NC37LDW347DW347LH*1TGS347

SUS347 (347)NC37NC37LDW347DW347LH*1TGS347

SUS329J3L (31803)NC329MDW329ADW329AP*3TGS329M

SUS329J4L (32250)NC329MDW329MTGS329M

SUS630 (S17400)TGS630

(Nota)* 1. Para la especificacin de alta temperatura.* 2. Para la especificacin SR (recocido para liberacin de tensin).* 3. Para la soldadura en todas las posiciones.* 4. Para para aceros de espesor delgado o grueso, debido a una amplia gama de corrientes de soldadura aplicables.

5. Consumibles de soldadura recomendados para uniones de metales distintosWelding of two kinds of steel different in chemical composition is called dissimilar metal welding.

La soldadura de dos tipos de aceros diferentes en composicin qumica, se denomina soldadura de metales dismiles. En la soldadura de metales dismiles, la seleccin de consumibles de soldadura requiere una consideracin de resistencia suficiente al agrietamiento, resistencia a la corrosin y propiedades mecnicas de acuerdo a la combinacin de los metales base de la soldadura.

La Tabla 4-7 muestra los consumibles de soldadura ms comunes que se utilizan para la soldadura de metales dismiles. Bsicamente, este tipo de consumibles de soldadura deben ser utilizados de manera que cumpla con las propiedades mecnicas de al menos uno de los metales base de la unin o junta. A continuacin se presentan observaciones complementarias a la Tabla 4-7.En la soldadura de acero al carbono con acero inoxidable austentico, se utilizan normalmente consumibles de soldadura tipo 390 con mayor cantidad de Cr y Ni. Esto es porque, con consumibles de soldadura tipo 380, el Cr y Ni se pueden diluir con el metal base de acero al carbono y por lo tanto la estructura martenstica (estructura quebradiza) se puede deformar dentro del metal de soldadura.En la soldadura de acero al carbono con acero inoxidable austentico, ya que estos dos metales son muy diferentes en el coeficiente de expansin trmica, consumibles de soldadura tipo Inconel con alto contenido de Ni que tiene coeficiente intermedio de dilatacin trmica, debe ser usado donde la soldadura se somete a ciclos trmicos intensos.En la soldadura de acero al carbono con acero inoxidable al Cr, cualquiera de los consumibles de soldadura de tipo acero de Cr, tipo de acero austentico y tipo de alto contenido de Ni, se puede utilizar considerando las siguientes ventajas y desventajas de cada tipo.

Consumibles de acero tipo Cr son adecuados para una aplicacin bajo ciclos trmicos intensos o ambientes de corrosin sensibles al Ni. Sin embargo, el precalentamiento adecuado y el tratamiento trmico posterior a la soldadura son requieridos para evitar las grietas que se generan despus del proceso de soldado. Consumibles de acero de tipo austentico tienen excelente soldabilidad, pero causan problemas de tensin trmica en un ambiente donde la soldadura se expone a ciclos trmicos intensos.

Consumibles de tipo de alto contenido de Ni son costosos y propensos a generar grietas en caliente; de otro lado, ya que tienen que soportar ciclos trmicos intensos, son adecuados para la soldadura que es difcil de tratar trmicamente despus del soldado y se utiliza en un entorno de ciclos trmicos intensosPara la soldadura de metales diferentes, no es recomendable un proceso de soldadura que cuenta con una relacin de dilucin grande como la soldadura por arco sumergido.Cuando se utilizan los procesos de soldadura MIG y TIG para la soldadura de metales diferentes, la penetracin en el acero al carbono debe mantenerse tan pequea como sea posible.Tabla 4-7. Consumibles de soldadura recomendadas para soldadura de metales dismiles*1*2

Combinacin demetal baseProceso desoldadoAcero inoxidable austentico(JIS : US304, 316, 347, etc.)(AISI : 304, 316, 347, etc.)Acero inoxidable ferrticoy martenstico(JIS : SUS410, 430, etc.)(AISI : 410, 430, etc.)

Acero dulce,acero de baja aleacinSoldadura de arcometlico blindadoNC39NIC70ANC39, NIC70ACR43Cb

Soldadura MIGMGS309LSMGS70NCbMGS309LSMGS70NCb

Soldadura FCWDW309, DWN70ADW309, MGS430M,DWN70A

Soldadura TIGTGS309TGS70NCbTGS309TGS70NCb

Acero inoxidable ferrticoy martenstico(JIS : SUS410, 430, etc.)(AISI : 410, 430, etc.)Soldadura de arcometlico blindadoNC39, NIC70A

Soldadura MIGMGS309LSMGS70NCb

Soldadura FCWDW309, DWN70A

Soldadura TIGTGS309, TGS70NCb

Acero inoxidableaustenticoCada procesode soldaduraUn consumible de soldadura quecoincide con la base de metal dealeacin baja (especialmente Cr y Ni)

(Nota)* 1. Para metales dismiles de soldadura, se utiliza comnmente un consumible de soldadura tipo 309, pero no es adecuado para aplicaciones de ciclos trmicos intensos porque su coeficiente de dilatacin trmica es diferente de la del metal de base ferrtica.* 2. Un consumible de soldadura del tipo Inconel puede proporcionar soldaduras metalrgicamente estables, pero es costoso y tiende a ser sensible al agrietamiento en caliente.

6. Precalentamiento y postcalentamiento(1) Soldadura de metales similares

Las condiciones de precalentamiento y postcalentamiento adecuadas en la soldadura de metales bsicos de composicin qumica similares se indican en la Tabla 4-8. En el control del procedimiento de soldadura, el punto clave es el control de calor.

Especialmente, con acero inoxidable martenstico y ferrtico (tambin conocido como acero inoxidable con Cr), el control de calor de precalentamiento y postcalentamiento determina en gran medida los resultados de la soldadura.

Tabla 4-8 Condiciones de precalentamiento y postcalentamiento para soldadura de metal similar

Acero inoxidable martensticoAcero inoxidable ferrticoAcero inoxidable austentico

Temperatura deprecalentamiento200~400100~200No es necesario

Temperatura depostcalentamiento700~760Normalmente no es necesario

Propsitos deprecalentamientoEvitar los agrietamientos posteriores Prevenir que el HAZ se endurezcaAyuda a eliminar el hidrgenoEvitar los agrietamientos posteriores Ayuda a eliminar el hidrgenoEl precalentamiento no se aplicanormalmente para evitar la degradacinde la resistencia a la corrosin

Propsitos depostcalentamientoEvitar los agrietamientos posteriores Ablandamiento de HAZEliminacin de hidrgenoAtenuar tensiones residualesMejorar las propiedades mecnicasEvitar los agrietamientos posteriores Eliminacin de hidrgenoAtenuar tensiones residualesumento de la tenacidad de la muesca Mejorar la resistencia a la corrosin y de las propiedades mecnicas(Tratamiento trmico de solucin slida )Prevencin de la corrosin bajo tensin(Recocido para el alivio de tensin )

Observaciones Endurecimiento Agrietamiento en caliente Resistencia a la corrosin de HAZ Fragilizacin a 475 Fragilizacin por calentamiento a alta temperatura (900 o superior) Fragilizacin fase Sigma (600 ~ 800 )Agrietamiento en caliente Resistencia a la corrosine

(Nota)* 1. El calentamiento posterior mencionado en la tabla se refiere al recocido para atenuar la tensin (SR), excepto el tratamiento trmico de la solucin slida. En general, SR debe iniciarse en un horno inmediatamente despus que la soldadura se termine, pero antes que la soldadura se enfre a temperatura ambiente. Si esto no se puede ejecutar, la soldadura debe ser calentada de 300 a 350 durante 30 a 60 minutos justo despus que la soldadura se ha finalizado para eliminar el hidrgeno del metal de soldadura, lo cual se llama postcalentamiento inmediato.* 2. Para soldaduras de acero inoxidable austentico, normalmente no se realiza el postcalentamiento, excepto de casos especiales.

La siguiente es una explicacin detallada de a en la Tabla 4-8.

Evitar los agrietamientos posteriores

Los agrietamientos posteriores se producen despus que la soldadura se haya enfriado a la temperatura ambiente. Tres causas principales que se consideran son: hidrgeno difusible en el metal de soldadura, endurecimiento del metal de soldadura y HAZ, adems de la restriccin de la junta. Precalentamiento y recocido para atenuar la tensin, son eficaces para la prevencin de grietas posteriores Debido a que el precalentamiento puede reducir la velocidad de enfriamiento de la soldadura, disminuye efectivamente la dureza del metal de soldadura y HAZ, adems que mejora la liberacin de hidrgeno difusible. Los agrietamientos posteriores son un problema con la pieza soldada de acero inoxidable al Cr, pero no con la pieza soldada de acero inoxidable austentico. Esto es porque la pieza soldada de acero inoxidable austentico no se endurece, independientemente de la velocidad de enfriamiento y el hidrgeno disuelto no se torna difusible. Por lo tanto, el precalentamiento no se requiere en la soldadura de acero inoxidable austentico. Por el contrario, el precalentamiento puede deteriorar la resistencia a la corrosin.

Tratamiento trmico de solucin slida

El tratamiento trmico de la solucin slida, que se lleva a cabo principalmente en soldadura de acero inoxidable austentico, es llevar a cabo la soldadura de 1000 a 1150 durante 2 minutos o ms por 1 mm de espesor de la placa, seguida de un enfriamiento rpido. Durante el enfriamiento, la soldadura debe enfriarse lo ms rpidamente posible en el rango de 500 a 800 para evitar la formacin de carburo de cromo. Cuando la soldadura se lleva a cabo de 1000 a 1150 , el carburo de cromo, la fase sigma y la ferrita en el metal de soldadura se separan en la matriz. Con este tratamiento trmico, se pude mejorar la resistencia a la corrosin, ductilidad y tenacidad, adems se puede eliminar las tensiones internas causadas por el trabajo de soldadura.

Recocido para la liberacin de tensin (SR)

Los propsitos principales de SR son la prevencin de agrietamientos posteriores en soldaduras de acero inoxidable al Cr y la mejora de las propiedades mecnicas. Mientras que, para piezas soldadas de acero inoxidable austentico, el propsito principal es la prevencin de la corrosin bajo tensin. Sin embargo, cuando la resistencia a la corrosin es importante o cuando la fase sigma tiende a precipitarse como en el caso del metal de soldadura de tipo 347 o de tipo 316, SR puede ser perjudicial en muchos casos. Por lo tanto, SR de piezas soldadas de acero inoxidable austentico debe evitarse a menos que se considere indispensable despus de examinar suficientemente el grado de acero, las condiciones de uso y las experiencias pasadas de la prctica.

Agrietamiento en caliente

Mientras que las grietas en las soldaduras de acero inoxidable al Cr pueden ocurrir a temperatura ambientey son llamados agrietamientos posteriores, las grietas del metal de soldadura de acero inoxidable austentico y de alta aleacin de Ni, pueden ocurrir en la mayora de los casos, inmediatamente despus de que la solidificacin se completa y se llaman agrietamientos en caliente. Con el fin de prevenir la aparicin de agrietamientos en caliente, consumibles de soldadura para aceros inoxidables austenticos de propsito general, estn diseados de modo que el metal de soldadura contiene un pequeo porcentaje de la estructura ferrtica en la matriz austentica. Para medir el porcentaje de estructura ferrtica en el metal depositado, algunos mtodos estn disponibles: uno es utilizar diagramas de estructura metalogrfica; tambin utilizar instrumentos de medida y el otro es utilizar un microscopio. A diferencia de soldaduras de acero inoxidable al Cr, las grietas de las piezas soldadas de acero inoxidable austentico no se pueden prevenir mediante el precalentamiento y tratamiento trmico posterior a la soldadura. Para evitar grietas en las soldaduras de acero inoxidable austentico, es importante seleccionar el consumible de soldadura apropiado con la mnima cantidad de impurezas y de utilizar los procedimientos de soldadura adecuados.

Resistencia a la corrosin de HAZ

El acero inoxidable austentico se produce con el fin de poseer resistencia uniforme a la corrosin, normalmente por medio de tratamiento trmico de la solucin slida. Pero, una vez que se suelda, la resistencia a la corrosin de la HAZ se vuelve inferior a la de la zona no afectada del metal base porque carburos se precipitan en la HAZ. Esta zona de precipitacin de carburo se llama degradacin por soldadura, que se forma por calentamiento en el rango de 500 a 800 por la soldadura, y como resultado, los carburos de cromo se precipitan, disminuyendo de ese modo el Cr independiente en la matriz, que es eficaz para la mejora de la resistencia a la corrosin. En consecuencia, la resistencia a la corrosin de la HAZ se deteriora. Aunque hay casos en los que la descomposicin de soldadura no presenta ningn problema en el uso, se requieren algunas contramedidas cuando se utiliza la estructura soldada en un ambiente donde la corrosin intergranular o corrosin bajo tensin tienden a genera grietas.Los propsitos principales de SR son la prevencin de agrietamientos posteriores en soldaduras de acero inoxidable al Cr y la mejora de las propiedades mecnicas. :

(a)Mientras que, para piezas soldadas de acero inoxidable austentico, el propsito principal es la prevencin de la corrosin bajo tensin.(b)Sin embargo, cuando la resistencia a la corrosin es importante o cuando la fase sigma tiende a precipitar como en el caso del metal de soldadura de tipo 347 o de tipo 316, SR puede ser perjudicial en muchos casos.(c)Por lo tanto, SR de piezas soldadas de acero inoxidable austentico debe evitarse a menos que se considere indispensable despus de examinar suficientemente el grado de acero, las condiciones de uso y las experiencias pasadas de la prctica.

(2) Soldadura de metales dismiles

En cuanto a la temperatura de precalentamiento en la soldadura de metales diferentes, normalmente se selecciona la temperatura de precalentamiento superior entre los dos metales de base. Ejemplos de la temperatura de precalentamiento en la soldadura de metales diferentes se muestran en la Tabla 4-9. Se requiere precaucin, pues una temperatura demasiado alta de precalentamiento en la soldadura de metales diferentes puede dar lugar a una penetracin excesiva y por lo tanto la composicin qumica del metal de soldadura puede llegar a ser inadecuada. El uso de consumibles de soldadura para el acero inoxidable austentico permite reducir la temperatura de precalentamiento para la prevencin de agrietamientos posteriores. Pero el uso de temperaturas de precalentamiento inferiores puede reducir el efecto preventivo contra el endurecimiento de HAZ.

Ejemplos de temperaturas de tratamiento trmico posterior a la soldadura (PWHT) en la soldadura de metales distintos se muestran en la Tabla 4-10. A medida que el PWHT de la junta de soldadura de metales diferentes afectan tanto a los metales bsicos y el metal de soldadura de diferentes maneras, se requiere un examen a fondo en cuanto a las condiciones de PWHT o incluso si realmente es necesario o no su uso.

Si se selecciona una temperatura intermedia o una temperatura ms alta para PWHT de una junta metlica dismil en comparacin con la temperatura adecuada PWHT para cada metal base, sta puede exceder la temperatura de transformacin del metal de base cuya temperatura adecuada PWHT es menor (normalmente la base metal con menos elementos de aleacin) y, como resultado, las propiedades del metal base pueden cambiar por completo. Por lo tanto, la temperatura PWHT debe ser verificada suficientemente de antemano.

Con una combinacin de aceros ferrticos y austenticos como en la junta de soldadura de acero al carbono y el acero inoxidable austentico, es una prctica comn para seleccionar una temperatura menor de PWHT en el rango de temperaturas recomendado para el acero ferrtico. La razn por la cual se selecciona una temperatura ms baja es para minimizar la migracin de carbono en la interface de la soldadura. Tambin, se debe tener en cuenta que estas temperaturas PWHT estn en el rango donde el acero inoxidable austentico precipita carburos y fases sigma.

Tabla 4-9. Temperaturas de precalentamiento e interpasse para soldadura de metales dismiles.

Acero inoxidableAcero inoxidable austentico(JIS : SUS304, 304L, 316, 316L, 347, 321, etc.)(AISI : 304, 304L, 316, 316L, 347, 321, etc.)Acero inoxidable martenstico(JIS : SUS410, etc.)(AISI : 410, etc.)Acero inoxidable ferrtico(JIS : SUS430, 405, etc.)(AISI : 430, 105, etc.)

Acero dulceAcero de baja aleacin

Acero dulce

Acero de Mo 0,5%

Acero de 1.25%Cr0.5%Mo

Acero de 2.25%Cr1%Mo

Tabla 4-10 Temperatura de tratamiento trmico posterior a la soldadura (PWHT) para soldadura de metales dismiles

Acero inoxidableAcero inoxidable austentico(JIS : SUS304, 304L, 316,316L, 347, 321, etc.)(AISI : 304, 304L, 316, 316L, 347, 321, etc.)*2Acero inoxidable martenstico(JIS : SUS410, etc.)(AISI : 410, etc.)*1Acero inoxidable ferrtico(JIS : SUS430, 405, etc.)(AISI : 430, 105, etc.)*1

Acero dulceAcero de baja aleacin

Acero dulce

Acero de Mo 0,5%

Acero de 1.25%Cr0.5%Mo

Acero de 2.25%Cr1%Mo

(Nota)* 1. En la soldadura de metales dismiles de acero inoxidable ferrtico o martenstico de aleacin ligera / baja, utilizar la temperatura ms alta en el rango de temperatura PWHT inferior, entre los rangos de temperatura recomendados para los metales de base individuales.* 2. Para una junta de metal diferente, uno de cuyos componentes es de acero inoxidable austentico, PWHT puede degradar la resistencia a la corrosin del acero inoxidable austentico. Esta es la razn por la que la necesidad de PWHT debe ser examinada a fondo con antelacin.

7. Soldadura de acero inoxidable revestidoEl acero inoxidable revestido comprende el sustrato de acero al carbono o acero de baja aleacin y el metal revestido de acero inoxidable delgado (alrededor de 2 mm de espesor), que se utiliza para los tanques de almacenamiento y buques cisterna para productos qumicos. El acero inoxidable revestido se basa en un concepto que se requiere resistencia a la corrosin slo en la superficie y que es menos costoso que el acero inoxidable slido. El punto clave en la soldadura de acero revestido es cmo soldar la zona de transicin entre el sustrato (metal base) y el metal revestido donde se requiere soldadura de metales dismiles.

La seleccin y el mtodo de deposicin en el caso del acero revestido de SS400 (ASTM A36) y SUS304 (AISI 304) se muestran en la siguiente figura. Cuando SUS304 (AISI 304) se fusiona en la primera capa de soldadura, se utiliza un consumible de soldadura tipo 309 en todo el proceso, a travs de la ranura de soldadura hasta la superficie de la junta. Cuando SUS304 (AISI 304) se fusiona en la capa final, es necesario utilizar tres tipos diferentes de consumibles de soldadura como el acero al carbono para SS400 (ASTM A36), la de tipo 309 para la zona de transicin, y la de tipo 308 para SUS304 (AISI 304).

8. Puntos clave de los procedimientos de soldadura para diversos procesos de soldadura para aceros inoxidables(1) General

Cuando se suelda aceros inoxidables austenticos, el precalentamiento por lo general debe omitirse y la temperatura de inetrpasse debe mantenerse a 150 o ms baja.En el caso de soldadura de metales dismiles, consulte la Tabla 7 (Consumibles de soldadura recomendados para soldadura de metales dismiles). La dilucin del metal de soldadura por el metal base (acero al carbono y acero de baja aleacin) Tambin debe ser adecuadamente controlada durante la soldadura. Cuando se utiliza un consumible de soldadura tipo 309 para la soldadura de metales diferentes, es necesario el uso de una corriente baja de soldadura porque se puede producir el agrietamiento si la dilucin del metal de soldadura por el metal base es excesiva.Consumibles de soldadura completamente austenticos (por ejemplo, NC-30 y DW-310) tienden a generar grietas en caliente y por lo tanto es necesario el uso de una corriente de soldadura y velocidad bajas.(2) Soldadura por arco metlico protegido (SMAW)

El uso de una corriente excesivamente alta puede provocar que el electrodo se queme, lo que provoca mala usabilidad y las propiedades del metal de soldadura deteriorados. Por lo tanto, se debe utilizar una corriente de soldadura dentro del rango recomendado.La longitud del arco deber ser lo ms corto posible.Cuando se utiliza el entrelazado, su ancho debe mantenerse hasta 2,5 veces el dimetro del electrodo.(3) Soldadura MAG (con cables tubulares con fundente)

Fuente de energaUna fuente de energa de voltaje constante CC es adecuada con el electrodo de polaridad positiva (DCEP). Tambin se puede utilizar una fuente de energa de inversor controlado. Con una fuente de energa pulsada, la emisin de salpicaduras puede aumentar, en este caso, el circuito generador de impulsos debe estar apagado.Gas de proteccinGas de CO2al 100% es adecuado para cables de acero inoxidable DW de tipo escoria. Aunque puede utilizarse una mezcla de Ar con 20 a 50% de CO2, porosidad, tales como pozos y sopladuras, tiende a ocurrir. La velocidad de flujo del gas de proteccin se debe mantener de 20 a 25litros/min. Una mezcla de Ar de 10 a 20% de CO2es adecuado para cables de acero inoxidable de tipo metlico MX-A.Extensin del cableLa distancia de separacin de la punta de contacto de metal base debe ser de unos 15 mm para un dimetro de cable de 0,9 mm, y de 15 a 20 mm para un dimetro de cable de 1,2 o 1,6 mm. Si la extensin del cable es demasiado corta, porosidad, tales como pozos y orificios alargados, tiende a ocurrir. En una mezcla de Ar + CO2, la extensin de alambre debe ser un poco ms larga que con el gas CO2al 100%.Medidas contra el vientoCuando una velocidad del viento supera 1m/seg., El efecto de blindaje contra el viento para un arco se hace insuficiente y por lo tanto la generacin de poros tiende a ocurrir en el metal de soldadura. Adems, N en la atmsfera puede ser disuelto en el metal de soldadura, obstruyendo as la facilidad de remover la escoria o causar agrietamiento en caliente. Por lo tanto, la cantidad suficiente de gas de proteccin debe hacerse fluir y una pantalla de proteccin contra el viento debe ser usada cuando hace vientoEmisin de humo durante la soldaduraLa tasa de emisin de humo por unidad de tiempo en la soldadura MAG es mayor que en la soldadura por arco de metal blindado. Debido a que el humo de soldadura es perjudicial, se debe utilizar ya sea un sistema de extraccin local de humo o un aparato de respiracin apropiado.

Almacenamiento de alambres de soldaduraUna vez que los cables de acero inoxidable DW han absorbido la humedad, no se pueden volver a secar a una temperatura alta, a diferencia de electrodos cubiertos SMAW. Si el alambre de soldadura se deja en el alimentador de cable en la temporada de lluvias o en un ambiente muy hmedo en verano o en la noche de invierno cuando puede producirse condensacin, se puede producir porosidad como pozos y orificios alargados. Cuando guarde los cables de soldadura desempacados, tenga cuidado que el polvo o roco de agua de condensacin no se adhiera a la superficie del alambre y gurdelo en un lugar seco, donde la humedad sea baja.(4) Soldadura MIG (con cables slidos)El alambre de soldadura se debe utilizar con el electrodo de polaridad positiva de CC.Ar+2%O2se utiliza como el gas de proteccin con un caudal de 20 a 25 litros / minuto. Ar+1020%CO2no es adecuado para el acero inoxidable de bajo contenido de carbono (por ejemplo, SUS304L) debido a que C se incrementar en el metal de soldadura.Generalmente, la soldadura MIG de acero inoxidable se realiza en las condiciones de soldadura de arco de pulverizacin, en el que el voltaje de arco debe ajustarse de tal forma que la longitud de arco sea de 4 a 6 mm. Si la longitud de arco es demasiado corta, puede ocurrir orificios, y si es excesivamente larga, la humectabilidad del metal de soldadura fundida con el metal de base se torna deficiente.La soldadura MIG es propensa a ser afectada por el viento, que causan orificios en un fuerte viento. Por lo tanto, debe ser utilizada una pantalla de proteccin contra el viento, cuando la velocidad del viento es 0.5m/sec. o superior.La soldadura de arco pulsado puede producir un arco de pulverizacin estable en el rango de corriente baja. Por lo tanto, es adecuado para la soldadura por superposicin, soldadura de placas delgadas, y soldadura vertical.(5) Soldadura TIG

La polaridad del electrodo de CC debe ser negativa.El AR se utiliza normalmente como gas de proteccin y su adecuada velocidad de flujo en la soldadura manual es 7 a 15litros/minuto en el rango de corriente de 100 a 200A. Y 12 a 20litros/minuto en el rango de corriente de 200 a 300A.Hay dos tipos de antorcha de soldadura TIG. Uno de ellos es lente de gas y el otro es sin lente. El lente de gas hace que el gas fluya regularmente, se produce un buen efecto de blindaje y es eficaz especialmente para prevenir la oxidacin de la superficie de la lnea de soldadura.La extensin del electrodo adecuado desde la punta de la antorcha de soldadura es de 4 a 5 mm normalmente. Para la soldadura de la junta de la esquina donde el efecto protector es deficiente, debe ser de 2 a 3 mm. En un surco profundo, debe estar dentro de 6mm.La longitud del arco debe ser de 1 a 3 mm. Si es demasiado largo, el efecto protector se torna deficiente.En la soldadura por fusin, se hace la proteccin de la parte posterior para prevenir la oxidacin de ste lado. Sin embargo, con los cables tubulares con ncleo fundente, diseados exclusivamente para la soldadura por fusin para acero inoxidable, un grano ptimo se puede obtener sin blindaje posterior.(6) Soldadura por arco sumergido1) Configuracin de las juntasCuando se realiza la soldadura de doble lado y sin proteccin de astillado, los parmetros de soldadura debe estar verificados adecuadamente para prevenir la penetracin insuficiente y que se consuma por completo.Cuando hay temor de consumirse por completo, se debe utilizar la soldadura por arco metlico protegido para la pasada de la raz.En las placas gruesas, normalmente la configuracin de ranura de doble cara, debe adoptarse para evitar la distorsin de soldadura.En la ranura de soldadura, soldadura de mltiples pasadas por capa presenta facilidad en la eliminacin de la escoria.2) Almacenamiento y resecado del fundenteLos fundentes adheridos son aptos para absorber la humedad, deben ser almacenados en un lugar seco.Si el fundente adherido en condiciones ha absorbido humedad, es necesario volver a secar a 200 a 300 durante aproximadamente una hora.3) Corriente de soldaduraEl uso de una corriente de soldadura alta puede causar el deterioro de la resistencia a la corrosin de la zona afectada por el calor (HAZ) y el engrosamiento del tamao de grano HAZ.La corriente de soldadura adecuada para el dimetro del cable debe ser seleccionado.Cuando el dimetro del alambre es pequeo (de 2,4 mm o menor), de soldadura de CC es mejor, ya que es ms fcil de controlar la penetracin y la forma de la lnea de soldadura.La penetracin est propensa a ser profunda (Por lo tanto la dilucin por el metal base es grande), se requiere precaucin en la soldadura de las articulaciones metlicas diferentes de acero inoxidable y acero al carbono. Sobre todo, en soldadura de dos pases (una sola cara), nunca debe adoptarse para juntas metlicas disimiles.4) Voltaje del arcoSi el voltaje de arco es demasiado bajo, el agotamiento puede ocurrir a travs de la pasada de raz o fusin insuficiente puede producirse en ambos lados del cordn de soldadura.Si el voltaje de arco es demasiado alto, no se puede obtener suficiente penetracin.El consumo del fundente vara en funcin del voltaje del arco, la composicin qumica del metal de soldadura tambin puede fluctuar.Por lo general, el voltaje de arco adecuada es de 30 a 34V.5) Distribucin del fundente profundidad/alturaSi l profundidad / altura de la distribucin del fundente es excesiva, la superficie de la lnea de soldadura puede ser irregular. Para evitar esto, es necesario reducir al mnimo la profundidad / altura del fundente por lo que el arco no se har visible.

REFERENCIAhttp://www.kobelco-welding.jp/espanol/education-center/textbooks-of-welding/index.html