Mig Mag Evolucion

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Introducción a la soldadura. Un poco de historia Soldadura por arco con electrodo revestido (SMAW) Soldadura por arco sin aporte o con aporte externo (TIG - GTAW) Soldadura por arco con electrodo de aporte continuo (MIG / MAG - GMAW) Solidificación del metal de soldadura Estructura cristalográfica del metal de soldadura y la ZAC Relación entre el diagrama Fe-C y las microestructuras de la ZAC Condiciones que debe tener una buena soldadura Tensiones Residuales Temperatura de precalentamiento y temperatura entre pasadas Prácticas: Como se prepara una muestra para observación Macroscópica Macrografía Microscópica Micrografía Datos que se obtienen de una observación METALURGIA DE LA SOLDADURA

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Iteresante documento para los soldadores

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Introducción a la soldadura. Un poco de historia

Soldadura por arco con electrodo revestido (SMAW)Soldadura por arco sin aporte o con aporte externo (TIG - GTAW)Soldadura por arco con electrodo de aporte continuo (MIG / MAG - GMAW)

Solidificación del metal de soldaduraEstructura cristalográfica del metal de soldadura y la ZACRelación entre el diagrama Fe-C y las microestructuras de la ZACCondiciones que debe tener una buena soldaduraTensiones ResidualesTemperatura de precalentamiento y temperatura entre pasadas

Prácticas:Como se prepara una muestra para observación

Macroscópica MacrografíaMicroscópica Micrografía

Datos que se obtienen de una observación

METALURGIA DE LA SOLDADURA

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IntroducciónDefinición de soldadura

Es el proceso de unión entre dos materiales en donde se establece una continuidad (metalúrgica) entre las partes a unir. Puede ser:

Con o sin calentamientoCon o sin aplicación de presiónCon o sin aporte de material

Unión Atornillada

Unión Remachada

Unión Mediante Adhesivos

Unión por soldadura fuerte y soldadura blanda

Unión por Soldadura

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Hitos en la evolución de los procesos de unión

Revolución industrial (1750-1850) Soldadura por Forja, Remache Sir Humphrey Davy (1801) Descubre el arco eléctrico Elihu Thomson (1886) Descubre la Soldadura por Resistencia Strohmenger (1912) Patenta el electrodo revestido, fabricación a escala industrial (1916) Soldadura oxiacetilénica (a escala industrial, por el desarrollo de la tecnología de almacenamiento de gas)

(1930) Crecimiento continuo de la soldadura por arco a partir de la 2° GM

Unión de una piedra a un palo lanza / hacha Unión de bloques de piedra adheridas con una

mezcla de yeso Pirámides / Templos Egipcios Edad de Bronce: Primeras uniones metálicas por

proceso de fusión

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1935 Se introduce el empleo de la CA.

1935 TIG: Fue el primero proceso de protección gaseosa, con electrodo no consumible (de W) y helio como gas de protección. Se usaba para bajos espesores.

1948 MIG: El electrodo de W se reemplazó por un alambre continuo consumible.

MAG: Se reemplaza el Ar / He por una mezcla de gases más económica (He+O2+CO2).Se utilizó ppalm en la industria automotriz y otras aplicaciones de baja criticidad.

1958: Automatización del electrodo revestido Electrodo tubular

MIG/MAG

Hitos en la evolución de los procesos de unión

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En la actualidad existen más de cuarenta procesos de soldadura.

Cada proceso ha sido desarrollado para resolver un problema específico o necesidad especial.

Se pueden agrupar en las siguientes categorías:La soldadura por arco incluye (protegida con escoria o con gas)

Electrodos Revestidos, TIG, MIG-MAGLa soldadura bajo gas

OxiacetilénicaSoldadura por ResistenciaSoldadura FuerteSoldadura BlandaSoldadura en Estado Sólido

Particularidades de los procesos de soldadura por arcoSon procesos que implican la FUSION del material a soldar.El calor es producido por una descarga eléctrica. El arco se descarga a través de un gas ionizado. El arco eléctrico es una fuente de calor muy intensa (T del arco > 5500°C).El efecto térmico de un arco eléctrico es muy localizado e intenso.Elevada Productividad.Portabilidad (en determinados procesos).Gran compatibilidad de materiales aptos para la soldadura por arco.

Clasificación General de los Procesos de Soldadura

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Clasificación General de los Procesos de Soldadura Y Procesos Asociados

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PROCESO SMAW (Soldadura Manual con Electrodo Revestido)

El arco se establece entre un electrodo consumible y el metal base.El electrodo proporciona el metal de aporte y lo hace por la energía los calórica liberada por el arco eléctrico. El baño líquido queda protegido por gases desprendidos por la fusión del revestimiento y también por la escoria que éste produce. La escoria se solidifica antes que el metal y lo protege durante su propio ciclo de solidificaciónPor la influencia del intenso calor del arco los componentes del revestimiento se descomponen en sus elementos componentes y vuelven a combinarse entre sí o con ciertos elementos del metal base también fundidos, para dar nuevos compuestos.

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SMAW

Ventajas• Portabilidad• Versatilidad• Aplicaciones en campo• Soldadura en toda posición• Variedad de materiales• Baja inversión en equipamiento.

Limitaciones• Baja Productividad• Dependencia habilidad soldador • No automatizable

• Electrodo = núcleo metálico + recubrimiento• Arco eléctrico entre electrodo y pieza• Electrodo se funde• Formación de atmófera protectora• Formación de metal fundido y escoria

1-Avance del eje del electrodo.2-Desplazamiento del electrodo por el cordón.3-Oscilación del electrodo.

1

2

3

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POLARIDAD DIRECTA DCEN- DC-.- Mas calor en el electrodo.- Alta tasa de deposición.- Menor penetración.

POLARIDAD INVERSA (DCEP)- DC+.- Mas calor en metal base.- Arco enérgico y penetrante.- Mayor penetración.

POLARIDAD AC- Penetración media.- Velocidad Soldadura media.

POLARIDAD EN PROCESO SMAW

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Tipos de Electrodos

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Especificaciones AWS de material de

aporte según material y proceso

de soldadura

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FUNCIONES DEL REVESTIMIENTOEléctrica• La formación del arco eléctrico requiere de la presencia de una atmósfera ionizada entre el extremo del electrodo y la pieza. El revestimiento contiene elementos generadores de iones, tales como, el sodio (Na) y el potasio (K) dado a sus bajos potenciales de ionización• El revestimiento siendo no conductor, constituye un aislante eléctrico del alambre.

Metalúrgica• Proveer una Protección gaseosa, producto de la descomposición de materias orgánicas del revestimiento, para proteger el arco eléctrico y el baño de fusión• Proveer una Protección sólida, que consiste en formar una capa de escoriaque cubre la pileta líquida.• Aporta elementos que posibilitan la acción de refinamiento del grano.• Aporta elementos de aleación, tales como silicio (Si) y manganeso (Mn) que permiten mejorar las propiedades mecánicas del metal aportado. El alma (núcleo) de los electrodos revestidos se fabrican con alambre de acero al carbono tipo SAE 1008, incorporándose los elementos de aleación a través del revestimiento,

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Soldadura Manual Con Electrodo RevestidoSMAW

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El argón y el helio son los gases más frecuentemente empleados en el proceso de electrodo de tungsteno y gas inerte (TIG). La primera y más significativa diferencia con la soldadura con protección de escoria es que en este proceso no hay escoria y que no hay interacción química entre el metal y los gases protectores, argón o helio.

Soldadura Protegida con Gas

MIG/MAG

En este caso la protección gaseosa es ministrada por una fuente externa que en forma de gas proveniente de un tubo, envuelve y encierra el arco eléctrico y la pileta líquida del metal depositado.

TIG

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TIG / GTAWAl accionar o pulsar el botón que la torcha tiene en su empuñadura. se energiza todo el circuito haciendo saltar el arco entre el extremo o punta de un electrodo no consumible y el metal base. El calor desarrollado por dicho arco funde el metal base formando un baño de metal líquido. Tanto el electrodo como el metal fundido y las áreas adyacentes, son protegida de la contaminación atmosférica por medio de un gas protector (He, Ar, He/Ar)

Una vez establecido el arco eléctrico y formado el baño de fusión se acerca una varilla (que constituye el metal de aporte) hasta que la misma toque el arco (no el tungsteno), por la acción del calor generado por el arco eléctrico, se funde el extremo de la varilla depositando una gota de metal fundido, que luego es desparramada por el arco. La varilla es introducida y retirada del arco cada vez que una gota es depositada.La pureza de los gases de soldadura debe ser del 99,99% como mínimo para asegurar una buena calidad de metal depositado.

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TIG / GTAW

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Desventaja:• Proceso lento, sobre todo para soldar espesores de

más de 4 mm en forma completa.• Requiere de habilidad por parte del soldador• En presencia de corrientes de aire puede introducir

defectos

TIG / GTAWVentajas:

• Versatilidad. Permite soldar en todas las posiciones sin afectar la calidad de soldadura.

• Arco muy suave, estable y concentrado.• Alta calidad del metal depositado.• Cordones de soldadura parejos y regulares, sin crestas

ni bordes abruptos.• No produce salpicaduras.• No forma escorias, por lo tanto no requiere limpieza

posterior.• Se puede soldar sin metal de aporte Soldadura

Autógena

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Para mejorar la estabilidad del arco CA + Impulsos de alta tensión

TIG / GTAW

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MIG-MAG / GMAW

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MIG-MAG / GMAW

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Es un proceso de soldadura por arco establecido entre un metal de aporte continuamente suministrado y la pileta líquida. Se utiliza como protección un gas externo y sin la aplicación de presión.

Soldadura Semiautomática. Los controles manuales son requeridos por el soldador en operación semiautomática para posicionar la torcha, guiarla y darle velocidad de avance. La longitud de arco y nivel de corriente son automáticamente mantenidos. Fuente de Poder: Corriente Continua

Ventajas• Gran variedad de metales a soldar• Recomendado para chapa fina, muy buen control del calor aportado y penetración.• Permite soldar en todas posiciones.• Se logran tasas de deposición superiores al proceso con electrodo revestido.• Alta productividad (mayor que en SMAW).• No requiere limpieza después de la soldadura ya que no se produce escoria.

Desventajas•Es más difícil de usar en lugares de difícil acceso porque la torcha debe estar cerca de la unión (entre 10 y 19mm) para asegurar buena protección del metal fundido.• El arco de soldadura debe protegerse contra corrientes de aire que puedan dispersar el gas protector, lo que limita su aplicación en la intemperie.• Equipamiento costoso

MIG-MAG / GMAW

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GlobularAlta energía de arcoPosición planaEsp >3,2mmCO2 o HelioAbundante salpicado

Corto CircuitoModo de baja energíaPermite soldar en cualquier posiciónLa transferencia ocurre cuando el metal toma contacto con la pileta líquida.

SprayAlta energía de arco. Posición plana. Esp >3,2mmmínimo de 80% ArTamaño de gota =< al diám del electrodo>penetracion que en SMAW pero < que en globularRequiere de una corriente mínima

MIG-MAG / GMAWModos de Transferencia

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MIG-MAG / GMAW

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GMAWAutomatizado

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Metalurgia de la SoldaduraConceptos Previos

Cristalino: Estado de un material sólido que se caracteriza por el ordenamiento atómico periódico y repetitivo de átomos, iones o moléculas.

Estructura cristalina: Forma en la cual están ordenados en el espacio los átomos o iones de un sólido cristalino.

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Conceptos Previos

Grano y Borde de Grano

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Estructuras MetalográficasMetalografía (o Microscopía)Es la ciencia que estudia las características microestructurales de un metal o aleación, relacionándolas con las propiedades físicas, químicas y mecánicas.

Mediante una metalografía es posible determinar:

• tamaño, forma y distribución de fases• tamaño y forma de la estructura granular

Esto permite revelar el tratamiento mecánico y térmicodel material.

Microscopio Óptico

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Similitudes en la solidificación: colada de un lingote y metal de aporte de una soldadura.

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Solidificación del metal de soldadura

En una unión soldada por fusión, se pueden identificar tres zonas características:

1) Metal Base2) Zona Afectada por el Calor, ZAC (HAZ)3) Metal de soldadura

Luego de aplicar calor e introducir el metal de aporte en la zona de la soldadura, la unión se deja enfriar hasta la T ambiente. El proceso de solidificación será similar al de una fundición, comenzando con la formación de granos columnares.

Estos granos son relativamente largos, y se forman paralelos al flujo de calor, dado que los metales son mucho mejores conductores de calor que el aire que los rodea.

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Identificación de microestructuras típicas en depósitos por soldadura de aceros al C - Mn

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Ferrita acicular en un depósito de acero al C-Mn por Arco Sumergido

Componentes MAC en un depósito de acero al C-Mn por Arco Sumergido

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Relación entre el diagrama de equilibrio Fe-C y las microestructuras de la ZAC

La ZAC está dentro del metal base. Tiene una microestructura distinta a la del metal base antes de soldar, porque estuvo sometido a elevadas temperaturas durante cierto tiempo en toda la operación (tratamiento térmico).

El metal base que está lo suficientemente alejado de la fuente de calor, no sufre cambios microestructurales durante la soldadura.

Las propiedades y microestructura de la ZAC dependen de:

• Velocidad de calentamiento y enfriamiento.

• T max a la que llega en esa zona.

• Propiedades del material base:Tamaño de grano originalOrientación de granosTrabajado en fríoConductividad térmica

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Metal de aporte

Zona de recalentamiento

Zona Normalizada

1- Zona de fusión parcial: entre liquidus y solidus (0.1-0.4 mm).2- Zona de recalentamiento: entre sólidus y 1100° C. Tenacidad baja. (1-3 mm).3- Zona normalizada: situada entre Ac3 y 1100°C. Mejores propiedades mecánicas en esta zona que en metal base (1.2-4 mm).4- Zona de recristalización parcial: situada entre puntos Ac1 y Ac3. Granos de metal base están mezclados con granos recristalizados.5- Zona recristalización: entre 450-700°C, notable cuando se sueldan metales que tenían deformación plástica.

Metal base no afectado

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100X

500X

200X

200X

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Factores que influyen en el tamaño de la ZAC

Difusividad térmica del metal base = conductividad térmica / (densidad x calor específico)

> Difusividad > Venf < ZAC

Calor aportado en el proceso de soldadura (proporcional a la energía del arco, H)

> Calor aporte < Venf > ZAC

Diámetro del electrodo

> Diam > I > H < Venf > ZAC

Longitud del arco

> Long > V > H < Venf > ZAC

Espesor de la pieza a soldar

> Esp > Venf < ZAC

Precalentamiento (menor disipación del calor)

Precalentamiento < Venf > ZAC

Oscilación

Oscilación < vefectiva < Venf > ZAC

]/[60][][]/[

mcmvAIVVcmJH ××

=

H = Energía del arcoV = Tensión de soldaduraI = Corriente de soldadurav = velocidad de avance

(la T se distribuye sobre una sección mayor)

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(A) variables de soldeo adecuadas;

(B) baja corriente; (C) alta corriente;

(D) pequeña longitud del arco; (E) gran longitud de arco;

(F) baja velocidad de avance; (G) alta velocidad de avance.

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TENSIONES RESIDUALES Y DISTORSIÓN

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La barra central representa el cordón de soldadura y el material inmediatamenteadyacente. Las dos barras laterales representa el material base un poco mas lejos delcordón. La curva representa la evolución de las tensiones en la barra central comoconsecuencia de un ciclo de calentamiento de la misma hasta una temperatura de 593ºCy posterior enfriamiento hasta temperatura ambiente.

La curva entre los puntos A y B representa la generación de tensiones (elásticas) decompresión debido a que la barra central al calentarse tiende a dilatar pero estadilatación es impedida por las dos barras laterales cuya temperatura no se modifica.

Al llegar a la temperatura correspondiente al punto B, un calentamiento ulterior de labarra produce una disminución de las tensiones de compresión porque a estatemperatura se produce el ablandamiento del material que por lo tanto se deformaplásticamente relajando las tensiones.

Alcanzada la temperatura pico en el punto C, comienza el enfriamiento y la barra centralexperimenta ahora una contracción, que al ser impedida por las barras laterales generauna tensión de tracción (elástica) que aumenta linealmente como lo muestra la parte CDde la curva.

Finalmente al alcanzarse el punto D, la tensión de tracción es lo suficientemente altapara producir la deformación plástica en tracción del material, que fluye plásticamentehasta alcanzar el punto E que culmina el ciclo.

Como consecuencia del ciclo térmico experimentado por la barra central, se generó unatensión residual de tracción en la misma y por lo tanto tensiones residuales decompresión equilibrantes en las barras laterales.

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TENSIONES RESIDUALESY DISTORSIÓN

Distorsión: son deformaciones o modificaciones en la geometría que se producen en las piezas durante la soldadura.

La distorsión es consecuencia de las tensiones mecánicas que se generan en las piezas como resultado de los ciclos térmicos impuestos por la soldadura.

De esta forma, la distorsión está directamente vinculada a las tensiones residuales.

Las tensiones residuales son autoequilibrantes.

La máxima tensión residual es la de tracción en dirección longitudinal al cordón de soldadura.

En aceros de baja y media resistencia, esta tensión puede llegar a ser igual a la tensión de fluencia del material

Puede ocurrir cierto grado de deformación plástica en el metal de soldadura y su adyacencia.

La tensión residual máxima en la dirección transversal es aprox 50% menor que la máxima longitudinal.

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¿En qué influye las tensiones residuales?

Influyen sobre distintos tipos de fisuración en los procesos de soldadura (por ejemplo fisuración asistida por hidrógeno).

Afecta negativamente en los mecanismos de corrosión bajo tensiones.

Disminuye la vida a la fatiga de componentes sometidos a ciclos térmicos / mecánicos.

Disminución de la resistencia a la fractura frágil de un componente soldado (principalmente en componentes de gran espesor, >32mm).

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Un caso clásico de fractura frágil. Tanker T-2 USS Schenectady.Se produjo con la nave en puerto, amarrada y descargada.

A principios de la 2da GM, EEUU enviaba navíos y aviones a los aliados en cantidades masivas. Sin embargo, la marina alemana hundía barcos aliados a una velocidad 3 veces mayor a la que se podían fabricar en aquella época (proceso de unión: roblonado).EEUU tuvo la gran idea de implementar la soldadura como proceso de unión. Entre 1940 y 1945, se fabricaron 5000 barcos de la serie Liberty, Victory y Tankers T-2. Unos 800 sufrieron fallas estructurales importantes.

Esta circunstancia llevó al inicio de un programa de investigación. Aquí nació la actual Mecánica de Fractura.

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Utilizar el mínimo volumen de junta posible para reducir la cantidad de material depositado.

Depositar material en forma simétrica con respecto al eje neutro de la junta, recurriendo a una preparación asimétrica y repelado de raíz de ser necesario.

Utilizar una progresión de soldadura desde la zona más restringida hacia la menos restringida y disminuir la longitud del cordón (paso peregrino).

Simetrizar todo lo posible la deposición de las soldaduras. Por ejemplo, utilizando dos soldadores simultáneos en lados opuestos de la pieza.

En las soldaduras de filete, utilizar el tamaño mínimo necesario para satisfacer los requerimientos de diseño.

Preposicionar las piezas para compensar la distorsión que se producirá durante la soldadura.

Emplear el menor calor de aporte posible. Precalentar la pieza. Emplear un TT de alivio de tensiones.

Reglas básicas para controlar las Tensiones Residuales y Distorsiones en soldaduras

>13mm

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Consiste en calentar el material base antes y durante la soldadura manteniendo la temperatura entre un valor mínimo (temperatura de precalentamiento) y uno máximo (máxima temperatura entre pasadas) por alguna o varias de las siguientes razones.

1. El precalentamiento es la principal defensa contra la Fisuración Inducida por Hidrogeno. Fuentes de H: Humedad, lubricantes, hidrocarburos, electrodo celulósico). NOTA: En casos particulares, se aplica un tratamiento de deshidrogenado (liberación de hidrógeno) previo al precalentamiento (sólo cuando el acero a soldar contenga hidrógeno atómico disuelto).

2. Disminuye la velocidad de enfriamiento del metal de soldadura y de la ZAC, el resultado es una microestructura mas dúctil, blanda y resistente a la fisuración.

En caso contrario, podría formarse martensita en los aceros aleados (influye tanto %C como el procentaje de aleantes)

3. Disminuye (en menor medida) las Tensiones Residuales al reducir la diferencia de temperatura entre el Metal de Soldadura y el material base, minimizando la contracción.

4. Mantiene al acero a una temperatura superior a la de transición dúctil-frágil.

5. Reduce la porosidad debida a la presencia de humedad.

TEMPERATURA DE PRECALENTAMIENTO y TEMPERATURA ENTRE PASADAS

1556CuNiVMoCrMnCCeq +

+++

++=

El Ceq es una herramienta para evaluar la soldabilidad de aceros al carbonos y aleados, de forma tal que: Ceq < 0.35 no requiere precalentamiento, 0.35 < Ceq < 0.55 requiere precalentamiento, y Ceq > 0.55 requiere precalentamiento y PWHT. Sin embargo, para el precalentamiento deben tenerse en cuenta otros factores (deshidrogenación, contenido de humedad, etc).

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Efecto del precalentamiento en la dureza de la ZAC de la soldadura de un acero aleado.

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FISURA ASISTIDA POR HIDROGENO EN LA ZAC DE UN FILETE INICIADA EN EL TALON

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1. Tratamiento térmico de alivio de tensiones local.2. Revenido total en horno.3. Realizar un procedimiento de soldadura de “autorevenido”.4. Martillado: En caliente o a bajas temperaturas. Por lo general se aplica en

materiales blandos.5. Laminación de la unión soldada entre rodillos de ancho 5-15 mm.6. Aplicación de fuerza a piezas soldadas.7. Vibración de la construcción soldada (para espesores delgados).

Métodos de alivio de tensiones

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TRATAMIENTO TÉRMICO POST SOLDADURA

A veces es necesario reducir al mínimo el nivel de tensiones residuales en una soldadura. En estos casos, el sólo hecho de aplicar un precalentamiento no es suficiente, con lo cual se recurre a un tratamiento térmico de alivio de tensiones.

Durante el TTPS, se somete la pieza a una T lo suficientemente alta como para aliviar tensiones.

No ocurren cambios significativos en la microestructura (la T es siempre inferior a la AC1).

No es un recocido ni un normalizado.

Por ejemplo, el TTPS de un acero al carbono de baja aleación se realiza a 595-675ºC por hora por pulgada de espesor. Mínimo 1 hora.

Objetivos:

Alivio de tensiones. Revenido de la Martensita Disminuye la dureza en la ZAC.

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Durezas máximas aceptadas en soldadura.

Industria Petrolera.

Un valor de dureza mayor que el que sugiere la tabla, indica la necesidad de un PWHT.

En caso de no realizar PWHT se corre el riesgo de fisuración asistida por hidrógeno u otro mecanismo de fisuración en servicio.

Metal Base HB Acero al Carbono 200C- 1/2 Mo 2251-1/4 Cr-1/2 Mo 2252-1/4 Cr-1 Mo 2415, 7, 9, Cr-Mo 24112 Cr 241

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Finalmente, cómo se logra una buena soldadura?

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Discontinuidades• Fisuras

– En caliente– En frío– Desgarre laminar (Lamellar Tearing)– Fisuración por corrosión bajo tensiones– Fisuración por formación de fases

frágiles– Fisuración por fatiga– Cráter Socavadura

• Falta de Fusión– Lateral– Entre-pasadas

• Porosidad– Aislada– Agrupada– alineada– Nido

• Penetración Inadecuada– Exceso– Falta– Quemado

• Perfil de Filete inadecuado– Excesiva concavidad– Excesiva convexidad

• Perfil de cordón inadecuado– Exceso de sobremonta– Falta de relleno

• Inclusiones– De escoria– Tungsteno.– Óxido

• Golpes de Arco• Salpicaduras• Cráter

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Fisuración Asistida por Hidrógeno

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La fisuración en frío, mas correctamente denominadafisuración asistida por hidrógeno, se manifiesta por laaparición de fisuras inmediatamente, o transcurridosminutos y en algunos casos hasta horas después decompletada la soldadura. Estas fisuras puedenpresentarse en el cordón de soldadura o en la zonaafectada por el calor del material base. Requiere para suproducción la concurrencia de los siguientes factores:

•Hidrógeno difusible en el metal de soldadura o enla zona afectada térmicamente del material base.

•Una microestructura susceptible (Típicamentemartensita de dureza superior a los 350 Hv).

•Tensiones mecánicas (P.Ej. tensiones residuales otérmicas)

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LOCALIZACION DE FISURAS ASISTIDAS POR HIDROGENO EN LA ZONA AFECTADA POR EL CALOR DEL MATERIAL

BASE EN SOLDADURAS

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FISURA ASISTIDA POR HIDROGENO EN LA ZAC DE UN FILETE INICIADA EN EL TALON

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FISURAS POR HIDROGENO EN METAL DE SOLDAURA

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FISURA POR HIDROGENO EN CORDON DE SOLDADURA EN ENSAYO DE FISURACION

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Fisuración por Licuación

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Fisuras por licuación enmetal de soldadura.Obsérvese la correlaciónentre la posición de la fisuray las zonas de mas probablesegregación. En el caso delfilete, la fisuración puedehaberse asistido por laexcesiva separación entrepiezas. La fisuración serelaciona con la formaciónde compuestos de S yeventualmente P de bajopunto de fusión, debido afenómenos de segregaciónayudados por contamina-ción.

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Los aceros inoxidables austeníticos pueden ser susceptiblesa este tipo de fisuración si no contienen ferrita delta en sumicroestructura o si sólo contienen cantidades marginales.

Fisura central en filete con alta restricción, soldado con alto aporte térmico y con contenido de ferrita delta marginal

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Fisuración por Fatiga

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Fisuras por fatiga formadas en el talón de una soldadura a tope transversal

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Fisura por fatigaformada en elenganche de unfilete longitudinal.

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Influencia de la forma del defectosobre la resistencia a la fatiga de launión soldada. Obsérvese que sólo eldefecto planar de falta de penetraciónque se muestra en la figura (c) es máseficaz que los talones para producir lafisura por fatiga. La presencia dedefectos severos de porosidad einclusiones de escoria no modifica demanera significativa la resistencia a lafatiga de las uniones soldadas comolo muestran las figuras (a) y (b).

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Otras Formas de Fisuración

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Desgarre laminar. Se presenta en laZAC del material base cercano allímite de fusión. Es consecuencia dela limitada ductilidad transversal enaceros como consecuencia de losestratos de microinclusionesresultantes del proceso delaminación. Se produceprincipalmente en juntastransversales de filete o depenetración total de espesor elevado(Aprox.>20 mm). Para evitarlo encasos de severa restricción, el acerodebe exhibir suficiente ductilidad enun ensayo de tracción transversal.P.Ej.20% de reducción de área.Alternativamente se puede recurrir atécnica de enmantecado.

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Corrosión bajo tensiones. La mayoría de las aleaciones comerciales sonsusceptibles en el medio apropiado. Requiere la concurrencia detensiones mecánicas y por lo tanto las soldaduras pueden ser afectadas.Ejemplos particularmente importantes son las soldaduras en aceros al Cen medios agrios (H2S húmedos), aceros inoxidables austeníticos ymartensíticos en presencia de iones cloruro, aleaciones de aluminio endistintos medios, etc. Se reduce el riesgo eliminando concentradores detensión, P.Ej. mediante amolado de los talones y limitando la dureza de laZAC por debajo de los 200BHN en aceros al C. Laselección del material esimportante: aceros tipo AISI316 conteniendo Mo sonmenos susceptibles que lostipo 304, 321, o 347. Losaceros inoxidables ferríticosy los duplex son menossusceptibles en medios concloruros pero pueden serloen presencia de H2Shúmedo.

Page 74: Mig Mag Evolucion

CAUSA SOLUCIÓNInadecuada Limpieza. Bisel sucio con grasa aceite u óxido

Limpiar zona de soldadura antes de soldar (25 mm.)

Velocidad de Avance muy alta o Corriente muy baja

Utilizar parámetros correctos

Inadecuada orientación electrodo

Utilizar orientación correcta

Falta de Fusión

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Falta de Penetración

CAUSA SOLUCIÓN

Corriente baja o Velocidad muy alta

Aumente calor aportado

Diámetro Electrodo muy grande Utilice Electrodo más pequeño

Incorrecta técnica de oscilación Remueva más la pileta de soldadura

Temperatura de Precalentamiento muy baja

Aumente temperatura de precalentamiento

Tipo de consumible incorrecto para la penetración deseada

Utilice electrodo de mayor penetración ( Ej. Celulósicos)

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Falta de Penetración

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Socavado

CAUSA SOLUCIÓN

Corriente muy alta Disminuya CorrienteÁngulo de avance muy pequeño

Mantenga el elect. 5-10º respecto a la vertical

Longitud arco muy larga

Utilice longitud igual al diam. Elect.(o ½diam si es electrodo Básico)

Oscilación inadecuada

Aumente oscilación para rellenar todo el bisel

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Poros

CAUSA SOLUCIÓN

Suciedad metal Base (aceite, humedad, grasa, óxido)

Limpiar zona de soldadura (25 mm a cada lado bisel)

Long. Arco muy larga Mantenga adecuada Long. arco

Insuficiente mezcla de pileta liquida por medio del arco

Utilizar técnica de movimiento de electrodo correcta

Electrodos Húmedos Reseque electrodosUtilice envases selladosUse termo porta-electr.

Excesivo Viento Utilice carpa

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Poros

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Cráter Inadecuado

CAUSA SOLUCIÓN

El cráter no fue rellenado adecuadamente (Continuación de cordones)

Arranque arco adelante cráter a rellenar y regrese con el arco hacia el cráter hasta rellenarlo, y luego continué hacia adelante

Cráter con exceso (o falta) de metal de aporte

Coloque la masa lo más lejos posible del arco

Arco desviado hacia un lado Incline el electrodo hacia el lado opuesto donde el arco es desviadoDisminuya al máximo longitud de arcoUtilice Corriente Alterna (si es posible)

Page 81: Mig Mag Evolucion

Exceso de penetración

CAUSA SOLUCIÓNLuz excesiva para el proceso que utiliza

Disminuya la luz o cambie a un proceso que permita utilizar la luz que tiene

Long. Arco muy corta

Mantenga adecuada Long. arco

Velocidad de Avance muy baja o Corriente muy alta

Utilizar parámetros correctos

Page 82: Mig Mag Evolucion

Excesiva Sobremonta

CAUSA SOLUCIÓN

Corriente muy alta Disminuya Corriente

Velocidad de avance muy lenta

Aumente velocidad de avance

Si utiliza acordonado, excesiva cantidad de cordones

Disminuya cantidad de cordones

Si utiliza técnica oscilada, Oscilación inadecuada

Aumente oscilación y tiempo de espera sobre los lados para cubrir más homogéneamente

Valores típicos de sobremonta:1 a 3mm, según aplicación

Page 83: Mig Mag Evolucion

Salpicaduras

CAUSA SOLUCIÓN

Excesiva corriente Disminuya CorrienteÁngulo de avance muy grande Mantenga el elect. 5-10º respecto

a la vertical

Longitud arco muy larga Utilice longitud igual al diam.Elect.(o ½ diam si es electrodo Básico)

Fuerza de arco excesiva Disminuya fuerza de arco en el panel de la fuente

Page 84: Mig Mag Evolucion

Inclusiones de Escoria

CAUSA SOLUCIÓNCorriente muy baja Aumente Corriente para que

la escoria flote antes que metal solidifique

Velocidad de Avance muy alta Reduzca veloc. para que la escoria flote antes que metal solidifique

Insuficiente Limpieza entre pases Elimine toda la escoria de la pasada anterior

Page 85: Mig Mag Evolucion

Golpe de arco

CAUSA SOLUCIÓN

Arranque de electrodo en lugar indebido. Los cambios bruscos de temperaturas en la zona produce microfisuras

Arranque el electrodo enfrente del cordón que está haciendo, asegurándose que luego pasará por este lugar refundiendo la zonaUtilice una chapa auxiliar de arranque de electrodo

Page 86: Mig Mag Evolucion

Soplo de arco

CAUSA SOLUCIÓNPieza sometida a campos magnéticos importantes durante el servicio (Reparaciones)

Enrolle el cable de masa alrededor de la pieza para desmagnetizarla

Disposición incorrecta de cable de masa

Coloque la masa lo más lejos posible del arco

Arco desviado hacia un lado Incline el electrodo hacia el lado opuesto donde el arco es desviadoDisminuya al máximo longitud de arcoUtilice Corriente Alterna (si es posible)

Page 87: Mig Mag Evolucion

Información Adicional

Macrografía de una estructura de soldadura multipasadas.

Page 88: Mig Mag Evolucion

Información Adicional

Esquema de un procedimiento de soldadura “autorevenido”.

Page 89: Mig Mag Evolucion

Información Adicional

Fotografías de ampollas de hidrógeno.