5 consejos sobre cómo soldar tubos y tuberías de acero inoxidable

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

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 de alimentos y bebidas de alta pureza, farmacéuticos, de 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. Aplicar demasiada entrada de calor y usar el metal de relleno incorrecto son dos culpables.

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, actualizar el proceso de soldadura puede brindar beneficios de productividad sin afectar la calidad.

En la soldadura de acero inoxidable, la selección del metal de aporte es crucial para controlar los niveles de carbono. El metal de aporte utilizado para la soldadura de tubos y tuberías de acero inoxidable debe mejorar las propiedades de la soldadura y cumplir con los requisitos de la aplicación.

Busque metales de aporte con una designación "L", como ER308L, porque proporcionan un contenido máximo de carbono más bajo, lo que ayuda a conservar la resistencia a la corrosión en aleaciones de acero inoxidable con bajo contenido de carbono. La soldadura de un material base con bajo contenido de carbono con un metal de aporte estándar puede aumentar el contenido de carbono de la unión soldada y, por lo tanto, aumentar el riesgo de corrosión. Evite los metales de aporte con una 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 aporte con elementos traza bajos (también llamados trampas). Estos son elementos residuales, incluidos el antimonio, el arsénico, el fósforo y el azufre, en las materias primas utilizadas para fabricar metales de aporte. Pueden afectar sustancialmente la resistencia a la corrosión del material.

Debido a que el acero inoxidable es tan 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 aporte 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 espacios y obtener la penetración de soldadura necesaria. Asegúrese de que el ajuste de las piezas 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 ​​la resistencia a la corrosión en el producto final. Para limpiar el material base antes de soldar, utilice un cepillo específico para acero inoxidable que no se haya utilizado en acero al carbono o aluminio.

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 tasas de enfriamiento fluctúan demasiado, cambiando la microestructura del material.

Esta soldadura OD en una tubería de acero inoxidable, soldada con GMAW y deposición de metal regulada (RMD) sin purga trasera para el pase de raíz, es similar en apariencia y calidad a las soldaduras hechas con GTAW con purga trasera.

Una parte clave de la resistencia a la corrosión en el 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 previenen 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 se puede producir 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 aporte con bajo contenido de carbono para la soldadura de acero inoxidable. Sin embargo, a veces se necesita carbono para proporcionar resistencia para ciertas aplicaciones. Cuando no es posible elegir un metal de aporte con bajo contenido de carbono, es especialmente importante controlar el calor.

Minimice el tiempo 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 pasa una soldadura en este rango, menos calor se puede acumular. Siempre verifique y respete las temperaturas entre pases en el procedimiento de soldadura para la aplicación.

Otra opción es utilizar metales de aporte 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 aporte no se pueden usar en todas las aplicaciones.

El uso de soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) para la pasada 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 entender cómo los distintos gases de protección 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 baño de fusión y aumentar el riesgo de sensibilización. No se recomienda el argón puro para GMAW en acero inoxidable.

Los alambres tubulares 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 de protección contamine la soldadura.

A medida que los procesos 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.

Una soldadura ID en acero inoxidable, hecha con GMAW RMD, es similar en calidad y apariencia a la soldadura OD correspondiente.

El uso de un proceso GMAW de cortocircuito modificado como Deposición de metal regulada (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 pasadas de relleno y tapa de GMAW pulsado o soldadura por arco con núcleo de fundente, un cambio que ahorra tiempo y dinero en comparación con el uso de GTAW con purga trasera, especialmente en tuberías más grandes.

RMD utiliza una transferencia de metal de cortocircuito controlada con precisión que crea un arco y un charco de soldadura tranquilos y estables. Esto proporciona menos posibilidades de superposición fría o falta de fusión, menos salpicaduras y una pasada 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 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 bucle cerrado, prácticamente se eliminan la desviación del arco y las variaciones en las distancias entre la punta y el trabajo. Esto proporciona un control del charco más fácil para la soldadura en posición y fuera de posición. Finalmente, el acoplamiento de GMAW pulsado para pases de relleno 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.