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

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.

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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.



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