5 consejos para soldar tubos y tuberías de acero inoxidable

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

La resistencia a la corrosión del acero inoxidable lo convierte en una opción atractiva para muchas aplicaciones críticas de tubos y tuberías, incluidos los usos para alimentos y bebidas de alta pureza, 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. Dos culpables de esto son aplicar demasiado calor y usar el metal de relleno incorrecto.

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, la actualización del proceso de soldadura puede generar beneficios de productividad sin afectar la calidad.

Consejo 1: seleccione un metal de aportación con bajo contenido de carbono

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 soldadura y cumplir con los requisitos de la aplicación.

Busque metales de aportación con una designación “L” como ER308L, porque estos proporcionan un contenido máximo de carbono más bajo, lo que ayuda a retener la resistencia a la corrosión en las 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 unión soldada y, por lo tanto, aumentar el riesgo de corrosión. Evite los metales de aportación con designación "H", ya que estos proporcionan un mayor contenido de carbono diseñado para aplicaciones que requieren una mayor resistencia a altas temperaturas.

Al soldar aceros inoxidables, también es importante elegir un metal de aportación con elementos de baja traza (también llamados tramp). Estos son elementos residuales, que incluyen 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.

Consejo 2: preste atención a la preparación de la soldadura y al ajuste adecuado

Debido a que el acero inoxidable es sensible a la entrada de calor, la preparación de las juntas y el ajuste adecuado juegan un papel clave en el control del calor para mantener las propiedades del material. Con espacios o un ajuste desigual entre las piezas, la antorcha 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 hacer que sea más difícil cerrar los huecos y obtener la penetración de soldadura necesaria. Asegúrese de 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 unión soldada pueden causar defectos que reducen la fuerza y resistencia a la corrosión en el producto final. Para limpiar el material base antes de soldar, use un cepillo especial para acero inoxidable que no se haya usado en acero al carbono o aluminio.

Consejo 3: Controle la sensibilización con temperaturas y metal de aportación

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.

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 atan 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 aporte y al control de la entrada de calor. Como se indicó anteriormente, es importante elegir un metal de aportación con bajo contenido de carbono para la soldadura de 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.

Estas soldaduras OD (izquierda) e ID (derecha) en una tubería de acero inoxidable soldadas con GMAW y Regulated Metal Deposition (RMD) sin purga posterior para el pase de raíz, son similares en apariencia y calidad a las soldaduras hechas con GTAW con purga posterior.

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

Otra opción es utilizar metales de aportación diseñados con ingredientes de aleación como el titanio y el niobio que evitan 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 usar en todas las aplicaciones.

Consejo 4: comprenda cómo el gas protector afecta la resistencia a la corrosión

El uso de soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) para el pase de raíz es el método tradicional para soldar tubos y tuberías de acero inoxidable. Por lo general, esto requiere una purga posterior 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 se está volviendo más común con tubos y tuberías de acero inoxidable. En estas aplicaciones, es importante comprender cómo los diversos gases protectores afectan la resistencia a la corrosión del material.

Las mezclas de argón y dióxido de carbono, argón y oxígeno, o mezclas de tres gases (helio, argón y dióxido de carbono) se han utilizado tradicionalmente 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 charco de soldadura y aumentar el riesgo de sensibilización. No se recomienda el argón puro para GMAW en acero inoxidable.

Los alambres con núcleo de fundente 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.

Consejo 5: considere diferentes procesos y formas de onda

A medida que los procesos de GMAW han evolucionado, han 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.

El uso de un proceso GMAW de cortocircuito modificado como el Regulated Metal Deposition (RMD) de Miller para el pase de raíz, elimina la purga posterior en ciertas aplicaciones de acero inoxidable austenítico. La pasada de raíz RMD puede ir seguida de GMAW pulsada o pasadas de relleno y tapa con soldadura por arco con núcleo de fundente, 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 de cortocircuito controlada con precisión que crea un arco tranquilo y un charco de soldadura. Esto proporciona menos posibilidades de traslape frío o falta de fusión, menos salpicaduras y un paso 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 usa RMD, la velocidad de soldadura puede ser de 6 a 12 pulg/min. Debido a que el proceso permite un aumento en la productividad sin poner calor adicional en la pieza, ayuda a mantener las propiedades y la resistencia a la corrosión del acero inoxidable. La entrada de calor reducida del proceso también ayuda a controlar la distorsión del material base.

Este proceso de 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 pulso de pulverización tradicional. Dado que el proceso es de circuito cerrado, la desviación del arco y las variaciones en las distancias de la punta al trabajo se eliminan virtualmente. Esto proporciona un control de charco más fácil para soldaduras en posición y fuera de posición. Finalmente, el acoplamiento de GMAW pulsado para pasadas de llenado y tapa con RMD para el pase de raíz permite procedimientos de soldadura con un alambre y un gas, eliminando el tiempo de cambio de proceso.