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Guía completa

Soldadura de Acero Inoxidable

Actualizado en: Marzo, 2021
01. Introducción

EL acero inoxidable = Hierro (Fe) + Cromo (Cr)

Los aceros inoxidables se definen como aleaciones a base de hierro que contienen al menos 10.5% de cromo. La fina pero densa película de óxido de cromo que se forma en la superficie de un acero inoxidable proporciona resistencia a la corrosión y evita una mayor oxidación.

Hay cinco tipos de aceros inoxidables dependiendo de las otras adiciones de aleación presentes, y pueden ser: Austeníticos, Ferríticos, Martensíticos, Dúplex y Endurecimiento por precipitación. A continuación, se mencionan los elementos de aleación y sus efectos en los aceros inoxidables.

Cromo
Cromo

Ofrece resistencia a la corrosión

Niquel
Niquel

Genera resistencia a la corrosión, aumenta la ductilidad y tenacidad en altas y bajas temperaturas.

Molibdeno
Molibdeno

Resistencia tensil a altas temperaturas.

Silicio (serie 4XXX)​
Silicio
Desoxidante.
Titanio
Titanio
Estabilizador de fase.
Niobio
Niobio
Estabilizador de fase.
Nitrogeno
Nitrógeno
Estabilizador de fase.
02.

Soldabilidad y Clasificación de Aceros Inoxidables

Se considera que la mayoría de los aceros inoxidables tienen buena soldabilidad y pueden soldarse mediante varios procesos de soldadura, incluidos los procesos de soldadura por arco, soldadura por resistencia, soldadura por haz de electrones y láser, soldadura por fricción y soldadura fuerte.
Contenidos

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Aceros Inoxidables Ferríticos

Los aceros inoxidables ferríticos contienen entre un 10.5 y un 30% de Cr, hasta un 0.20% de C y en ocasiones promotores de ferrita como: Al, Nb, Ti y Mo. Son ferríticos a todas las temperaturas, no se transforman en austenita y, por tanto, no se pueden endurecer por tratamiento térmico. Este grupo incluye los tipos más comunes 405, 409, 430, 442 y 446.

Son magnéticos al igual que los martensíticos. Pueden trabajarse en frío o en caliente, pero alcanzan su máxima suavidad, ductilidad y resistencia a la corrosión en la condición de recocido.
En los aceros ferríticos con un contenido alto de cromo, existe el peligro de la formación de la fase sigma (dura y frágil) cuando se les mantiene durante mucho tiempo a temperaturas cercanas a 470°C. Por otro lado, los aceros ferríticos son muy propensos al crecimiento del grano, (850-900°C), inconveniente para la soldadura.

Si las piezas a soldar son de dimensiones considerables, se recomienda post-calentar las piezas entre 700 a 850°C, seguido de un enfriamiento rápido.
Como los aceros ferríticos se pueden deformar fácilmente en frío, se utilizan mucho para estampados profundos de piezas, como recipientes para industrias químicas y alimenticias, y para adornos arquitectónicos o automotrices.

Aceros inoxidables martensíticos

Los aceros inoxidables martensíticos contienen de un 11 a un 18% de Cr, hasta un 1.20% de C y pequeñas cantidades de Mn y Ni y, a veces de Mo.

Estos aceros se transforman en austenita al calentarlos y, por tanto, pueden endurecerse por formación de martensita al enfriarse.
Este grupo incluye los tipos 403, 410, 414, 416, 420, 422, 431 y 440.
Siempre que sea posible se deben emplear como metal de aporte aleaciones austeníticas (ejemplo: E309-E310-E312) con el fin de absorber las tensiones en las zonas cercanas al cordón y así evitar grietas. Cuando se usan electrodos inoxidables martensíticos, es conveniente precalentar entre 300°C-350°C las piezas que van a ser soldadas. Después de la soldadura y una vez enfriadas las piezas, se recomienda un revenido entre 600°C a 700°C.
La resistencia óptima a la corrosión de estos aceros se obtiene efectuando tratamientos térmicos de temple y revenido a las temperaturas requeridas; sin embargo, esta resistencia a la corrosión no es tan buena como los aceros austeníticos o ferríticos.

Su campo de acción está en piezas que están sometidas a corrosión y que requieren de cierta resistencia mecánica. Se utilizan generalmente en aletas para turbinas, rodetes de turbinas hidráulicas, fundiciones resistentes a la corrosión, cuchillería, piezas de válvula, etc.

Acero inoxidable austenítico

Los aceros inoxidables austeníticos contienen 16-26% Cr, 8-24% Ni + Mn, hasta 0.40% C y pequeñas cantidades de algunos otros elementos como Mo, Ti y Nb (Cb). Estas aleaciones se caracterizan por una buena resistencia y alta tenacidad en un amplio rango de temperatura y resistencia a la oxidación por encima de 1000 °F (538 °C). Este grupo incluye los tipos 302, 304, 310, 316, 321 y 347.

Estos aceros inoxidables al cromo-níquel (tipo 3XX) y al cromo-níquel-manganeso (tipo 2XX). Son esencialmente no magnéticos en la condición de recocido y no endurecen por tratamiento térmico. Se pueden trabajar fácilmente en caliente o en frío. El trabajo en frío les imparte una amplia variedad de propiedades mecánicas y, en esta condición, el acero puede llegar a ser ligeramente magnético. Son muy resistentes al impacto y difíciles de maquinar. De todos los aceros inoxidables, estos son los que tienen la mejor resistencia a elevadas temperaturas y a la formación de escamas. Su resistencia a la corrosión suele ser mejor que la de los aceros martensíticos o ferríticos.
Debido a que el acero inoxidable se expande un 50% más que el acero al carbono y su conducción de calor es muy inferior, éste tiende a combarse o torcerse al ser soldado. Para evitar tal inconveniente se debe emplear la corriente de soldadura más baja posible o soldar a mayor velocidad. El uso de un respaldo de cobre ayudará mucho a disipar el calor y evitar las distorsiones.

Aceros inoxidables dúplex

Los aceros inoxidables dúplex (ferríticos-austeníticos) solidifican como ferrita al 100%, pero aproximadamente la mitad de la ferrita se transforma en austenita durante el enfriamiento a temperaturas superiores a aprox. 1900 °F (1040 °C). Este comportamiento se logra aumentando el Cr y disminuyendo el Ni en comparación con los grados austeníticos.

El nitrógeno se agrega deliberadamente para acelerar la tasa de formación de austenita durante el enfriamiento. Los aceros inoxidables dúplex son ferromagnéticos.
Combinan una resistencia más alta que los aceros inoxidables austeníticos con propiedades de fabricación similares a los austeníticos y con resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro de los aceros inoxidables ferríticos. El grado más común es 2205, que consta de 22% Cr, 5% Ni, 3% Mo y 0.15% N.

3.

Resumen clasificación de los aceros inoxidables y características.

acero-inoxidable-austenitico1 tipos-acero descarga (1) manual-aceros-inoxidables-austeniticos-ferriticos-duplex
Austeníticos Ferríticos Mantensíticos Dúplex
Aleantes Principales Cr-Ni Cr Cr Cr-Ni-Mo
Soldabilidad Alta Media Baja Media
Ductilidad Alta Media Baja Media
Resistencia Mecánica Media-Alta Media-Alta Alta Alta
Resistencia Corrosión Alta Baja Baja Alta
Resistencia Temperatura Alta Baja Baja Alta
Grados Comunes 304 | 316 430 410 | 420 2205
Tabla 2. Resumen clasificación de los aceros inoxidables y características
4.

Selección de metales de aporte

La selección del aporte adecuado para un determinado proceso de soldadura y aplicación tendrá como objetivo principal producir una unión, con propiedades mecánicas, físicas y químicas, iguales o superiores a las del metal base, con un metal soldado con alguna mejora, como resistencia a la corrosión o al desgaste.

En las tablas XI, XII y XIII* de AWS/ASME SFA, electrodos revestidos (A5.4); alambre con núcleo de metal y sólido (A5.9) y alambre con núcleo de fundente (A5.22), están incluidos los principales consumibles empleados para aceros inoxidables austeníticos, ferríticos y martensíticos-dúplex, respectivamente. 

TABLAS AWS/ASME SFA
5.

Guía para la Selección del Proceso de soldadura

La información a continuación permite una revisión rápida de las principales características de los procedimientos de soldadura más empleados.
Tabla 3. Procesos de soldadura para acero inoxidable.
Proceso Soldadura Características
Electrodo Revestido (SMAW) Proceso más adecuado para soldar en el exterior, cuando hay falta de limpieza en el metal o en reparaciones.
Con electrodos básicos, se pueden obtener soldaduras de calidad, con buenas propiedades mecánicas y bajo nivel de poros.
La limpieza de escorias y el bajo tiempo de arco, hace que el costo sea elevado.
TIG (GTAW) Es necesario un buen adiestramiento del soldador para obtener la calidad que puede dar el proceso.
Permite obtener la calidad más elevada, con buena penetración, bajo nivel de poros y con muy bajo trabajo de terminado.
Proceso más empleado en la soldadura de calidad de tubería.
Con TIG pulsado, se mejora el control de aporte de calor para espesores delgados, obteniéndose menos deformaciones.
Se pueden conseguir incrementos de velocidad en la soldadura de aceros austeníticos empleando mezclas de Ar-H2.
Soldadura Plasma (PAW) Cuando un proceso TIG se automatiza, en un número elevado de casos se convierte a soldadura plasma.
La penetración del arco es más estrecha y profunda, mientras que para el arco TIG es más ancha y de menos profundidad.
Las uniones para soldadura plasma deben ser de mayor calidad, con tolerancias más estrechas que con proceso TIG.
El procedimiento plasma permite la posibilidad de soldar a velocidades más elevadas que con el procedimiento TIG.
Con el procedimiento plasma se evitaría la obtención de inclusiones en el baño del electrodo de tungsteno.
MIG/Metalcored (GMAW) Fácil aprendizaje. Elevadas velocidades de soldadura y de posición, pero inferiores al arco sumergido.
Aunque con peor calidad que con TIG, permite unir espesores delgados con transferencia de arco pulsado.
Es posible obtener soldaduras con bajo contenido en escorias, con el gas de protección adecuado (mezclas StarGold).
En la soldadura del acero inoxidable, se deben evitar las salpicaduras por ser puntos potenciales de corrosión, para ello se debe emplear el arco pulsado preferiblemente o el arco spray en espesores gruesos.
Flux Cored (FCAW) Fácil aprendizaje. Se logra una mayor velocidad de deposición con alambre tubular que con alambre solido, por lo tanto se puede obtener una mayor productividad.
En el costo hay que tener en cuenta el tiempo para la eliminación de la escoria y la inferior eficiencia del alambre tubular en comparación a la de los alambres sólidos.
La manipulación y el almacenamiento (humedad) de un alambre tubular siempre es más critico que el de uno solido.
Genera un mayor volumen de humos cuando se compara con el proceso GMAW.
Tabla 4. Guía de selección del proceso de soldadura para acero inoxidable.
Criterio Selección / Proceso (AWS) Electrodo Revestido (SMAW) TIG (GTAW) Soldadura por Plasma (PAW) MIG/Metalcored (GMAW/MCAW) Flux Cored (FCAW)
Nivel de adiestramiento 2 3 3 1 1
Tipo de Proceso Manual (M) M M M M
Automático/Robot(AT) AT AT AT
Portabilidad del equipo 4 3 3 3 3
Costo de inversión del equipo 1 2 2 2 2
Factor de operación 1 2 2 3 3
Tasa de deposito (kh/hr) 2 1 1 3 3
Aprovechamiento del consumible de aporte 1 4 4 3 2
Velocidad de soldadura (ipm ó mpm) 2 1 4 3 3
Espesor a soldar (mm)
0.02-.5 D B A D D
0.5-1.25 C A A B C
1.25-2.5 B A A B C
2.5-6.0 B A A A B
6.0-12.0 A B B A A
12.0-24.0 A C C A A
24.0-60.0 A C C A A
>60 A C C A A
Facilidad de soldeo (delgados a gruesos) B A A B B
A - Más Adecuado 1 - Más Bajo
B - Satisfactorio 4 - Mas Elevado
C - Uso Restringido
D - No Recomendado
6.

Gases de protección para soldadura de Inoxidable

La función principal del gas de protección es desplazar el aire de la zona de soldadura para evitar la contaminación del baño de fusión. Esta contaminación del baño es originada principalmente por el nitrógeno, oxígeno y agua presentes en la atmósfera.
Otras funciones, no menos importantes, del gas de protección y que deben tenerse en cuenta, siempre que se consideren la calidad de la unión soldada o un cálculo de costos, son las siguientes:

  • Influencia en el voltaje y en la energía térmica liberada por el arco a la soldadura.
  • Producir reacciones químicas con los elementos del metal base y el metal de aportación.
  • Influir en el tipo, tamaño de cordón y penetración.
  • Determinar la forma en que pasará el material de aportación a través del arco.

Gases de protección para soldadura GMAW

El mejor gas protector para soldar acero inoxidable depende con frecuencia de la forma, el color y la química deseados del cordón, y del tipo de transferencia de metal utilizado.

Las mezclas de dos partes, argón / oxígeno o argón / dióxido de carbono, proporcionan un buen rendimiento y reducen los costos del gas protector. Las mezclas de tres partes que contienen helio, aunque son más caras, brindan ahorros de costos a través de una mayor productividad (velocidades más altas) y características óptimas del cordón.

Gases para soldar - helistar-a-1025
HeliStar A-1025*
La mezcla de gas HeliStar A-1025* se usa ampliamente para lograr mayor rendimiento en cortocircuitos. La adición equilibrada de CO2 minimiza la absorción de carbón asegurando una buena resistencia a la corrosión. El alto contenido de helio produce una mayor fluidez del charco para una buena forma del cordón y velocidades de desplazamiento más rápidas; También aumenta la penetración de la soldadura.
stargold o2
StarGold C-2*
StarGold C-2* es una mezcla de argón / dióxido de carbono que se puede utilizar para soldadura pulsada, de cortocircuito y por spray convencional donde se desea una buena apariencia del cordón y es aceptable un ligero aumento en el contenido de carbono de la soldadura. Estas mezclas se combinan mejor con un alambre de relleno con bajo contenido de carbono.
stargold o2
StarGold O-2*

StarGold O-2* es una mezcla de argón / oxígeno y se usa principalmente para transferencia de metal pulsado y por spray donde una superficie de cordón de soldadura ligeramente oxidada es aceptable. El oxígeno estabiliza el arco y mejora la transferencia de metal sin un cambio significativo en la apariencia del cordón.

stargon ss
Stargon SS*
Stargon SS* es una mezcla premium de tres partes que puede ayudarlo a producir soldaduras de alta calidad con óxido de superficie muy ligero y una combinación de colores mejorada en todas las posiciones mediante los modos de transferencia de cortocircuito, pulsado y spray.
Tabla 5. Aportes ProStar MIG para Acero Inoxidable.
Descripción # Parte Diámetro Presentación Gas recomendado
308LSi MIG Alambre - tiene una buena resistencia general a la corrosión con un bajo contenido en carbono, lo que hace que este material sea especialmente recomendable cuando hay riesgo de corrosión intergranular. PRS05021 0.035" (0.9mm) Carrete 15 kg HeliStar A1025
Helio/Argón/CO2



StarGold C-2
Argón/CO2



StarGold O-2
Argón/Oxigeno



Stargon SS
Argón/CO2/Nitrogeno
prs05022 0.045" (1.2mm) Carrete 15 kg
309LSi MIG Alambre - tiene una buena resistencia a la corrosión en general. Cuando se utiliza para unir materiales distintos, el mayor contenido de cromo de níquel ofrece una mayor resistencia a las grietas en comparación con el uso de metales de aportación inoxidables 308LSi o 316LSi. PRS05023 0.035" (0.9mm) Carrete 15 kg
PRS05024 0.045" (1.2mm) Carrete 15 kg
316LSi MIG Alambre - tiene una buena resistencia a la corrosión en general. Es apto para aplicaciones más exigentes en las que las piezas están sometidas a la corrosión causada por ambientes ácidos o clorados. Su resistencia a la corrosión en contacto con el agua de mar es limitada. PRS05025 0.035" (0.9mm) Carrete 15 kg
PRS05026 0.045" (1.2mm) Carrete 15 kg

Gases de protección para el proceso GTAW

El argón proporciona un buen inicio y estabilidad del arco, así como un excelente control del charco y una penetración controlada.
Gases para soldar - helistar-a-1025
HydroStar H-2*
HydroStar H-2*, proporciona un mayor aporte térmico y una velocidad de soldadura más rápida debido a su contenido de hidrógeno, lo que lo convierte en una buena opción para la automatización y al soldar piezas de trabajo gruesas
Gases para soldar - helistar-a-1025
HeliStar A-25*
HeliStar A-25*, por su contenido de helio proporciona un mayor aporte térmico y una velocidad de soldadura más rápida, lo que tiene aplicaciones especiales en automatización y en la fabricación de tanques y tuberías de acero inoxidable austenítico.
Tabla 6. Aporte ProStar TIG para Acero Inoxidable.
Descripción # Parte Diámetro Presentación Gas recomendado
ER308L TIG rodMIG Alambre para soldar- tiene una buena resistencia a la corrosión en general. Ampliamente utilizado en las industrias química y alimentaria, así como en tuberías, tubos y calderas. La longitud de la varilla es de 39.6" (1 m). MXPRS05012 1/16" (1.6mm) 5 kg Argón - 100%



HydroStar H-2
Argón/Hidrogeno (de acero a acero)



HeliStar 25
Helio/Argón
MXPRS05013 3/32" (2.5mm) 5 kg
MXPRS05014 1/8" (3.2mm) 5 kg
ER309L TIG Varilla de soldadura- tiene una buena resistencia general a la corrosión. Cuando se utiliza para unir materiales distintos, el mayor contenido de níquel y cromo ofrece una mayor resistencia a las grietas en comparación con el uso de metales de aportación inoxidables 308L o 316L. La longitud de la varilla es de 39.6" (1 m). MXPRS05015 1/16" (1.6mm) 5 kg
MXPRS05016 3/32" (2.5mm) 5 kg
MXPRS05017 1/8" (3.2mm) 5 kg
E316L TIG Varilla de soldadura - tiene una buena resistencia a la corrosión en general, y es adecuado para aplicaciones más exigentes en las que las piezas están sometidas a la corrosión causada por un cid o ambientes clorados. La longitud de la varilla es de 39.6" (1 m). MXPRS05018 1/16" (1.6mm) 5 kg
MXPRS05019 3/32" (2.5mm) 5 kg
MXPRS05020 1/8" (3.2mm) 5 kg
7.

Recomendaciones para soldadura de acero inoxidable

Hay una serie de variables para recordar al soldar acero inoxidable. Algunos de los más importantes son:

La contaminación de la superficie puede crear problemas al soldar aceros inoxidables. Los materiales base deben estar limpios y desengrasados para eliminar cualquier contaminación. Suciedad, grasa, polvo de lijado, pintura, marcadores, lubricantes para el doblado y la humedad contienen compuestos que se disocian por el calor del arco. El carbono y el hidrógeno pueden liberarse de esta manera y ser absorbidos por el charco.
Los cepillos de alambre deben tener cerdas de acero inoxidable, y solo se deben usar ruedas de esmerilado y corte u otros abrasivos reservados para acero inoxidable en cualquier soldadura o metal base. El uso de una amoladora primero sobre acero al carbono y luego sobre acero inoxidable puede contaminar el acero inoxidable con partículas que contienen carbono. Esto puede provocar una disminución de la resistencia a la corrosión, agrietamiento o porosidad.

Utilice un solvente adecuado para eliminar la grasa y el aceite del metal base. La superficie debe limpiarse con un trapo limpio hasta que no queden rastros de suciedad. El aporte no debe dejarse sin protección en un alimentador de alambre durante períodos prolongados. La suciedad, la grasa y el aceite en la atmósfera del taller pueden asentarse en el alambre y causar una posible contaminación de la soldadura. Utilice una almohadilla limpiadora de alambre para eliminar la contaminación de la superficie.
Al realizar soldaduras de múltiples pasadas, se deben eliminar la oxidación residual y las islas de escoria de la última pasada, antes de completar cualquier pasada adicional. Use una muela abrasiva nueva o que se haya usado solo en acero inoxidable. Si está usando una amoladora neumática, asegúrese de que el flujo de escape no tenga aceite lubricante. Utilice solvente para limpiar entre pasadas.

El aporte de relleno no debe tener suciedad o lubricantes de arrastre en su superficie, ya que estos contaminantes también se introducen en el charco. Estos materiales también pueden afectar la estabilidad del arco al interferir con la transferencia de corriente en la punta de contacto. Esto puede provocar inestabilidad en el arco y posibles defectos en el metal de soldadura depositado.

Al soldar acero inoxidable, es fundamental controlar la entrada de calor. Los altos aportes de calor pueden causar grietas, distorsión, pérdida de fuerza y pérdida de resistencia a la corrosión. Debido al alto contenido de aleación del acero inoxidable, la conductividad térmica del material es aproximadamente un 20-30% menor que la de los aceros al carbono y la tasa de expansión cuando se calienta es de tres a cuatro veces mayor que la del acero al carbón. Al soldar acero inoxidable, es una buena práctica utilizar un proceso de bajo aporte de calor, como el de arco corto, pulsado o transferencia spray de baja corriente, según el espesor del material. El arco corto y pulsado reducen el voltaje y la corriente en comparación con la transferencia spray, y se recomiendan para materiales más delgados. Las entradas de calor reducidas también reducen la dilución del metal de soldadura con el metal base y minimizan las posibilidades de precipitación de carburo. Los gases protectores también pueden afectar la entrada de calor del proceso. Para la transferencia de arco corto de baja corriente, a veces se utilizan mezclas de gases con alto contenido de Helio (He). Se agrega He para aumentar la energía del arco aumentando el voltaje de operación requerido. Esto asegura que haya suficiente energía para proporcionar una buena fusión. Las mezclas con alto contenido de He no se utilizan generalmente en la transferencia spray debido a los voltajes y corrientes considerablemente más altos que se requieren para obtenerlas. El elevado aporte de calor podría provocar una mayor distorsión y una posible sensibilización.

La selección del metal de aportación correcto es fundamental para el desempeño exitoso a largo plazo de una soldadura de acero inoxidable. Los aportes se seleccionan en función de la química de los materiales a unir, los medios corrosivos a los que estarán expuestos y la microestructura requerida en el depósito final.
Para los aceros inoxidables ferríticos, martensíticos y dúplex, los consumibles seleccionados generalmente tienen una composición casi idéntica a la del material base. La selección de aleaciones austeníticas no es tan sencilla.

La microestructura del metal de soldadura de acero inoxidable austenítico varía según las aleaciones involucradas. Para asegurar un metal de soldadura fuerte y resistente, se debe mantener un equilibrio entre el material austenítico predominante y el componente microestructural ferrítico; por lo tanto, es importante seleccionar la aleación de metal de aporte adecuada.
Para minimizar la micro fisuración y el agrietamiento que pueden ocurrir cuando los componentes de bajo punto de fusión en el acero inoxidable se segregan a los límites de los granos, se usa ferrita para «absorber» estas impurezas. La cantidad de ferrita está controlada por la composición del metal de soldadura. Al seleccionar un consumible con más ferrita que estabilizadores de austenita, se obtiene un equilibrio adecuado entre las dos microestructuras. Varios investigadores han desarrollado y modificado un “diagrama de selección” especial para materiales de relleno austeníticos. Desarrolladas por primera vez como el «Diagrama de Schaeffler» y luego modificadas para convertirse en el «Diagrama de constitución de Delong» y la «Guía de selección de números de ferrita WRC», estas herramientas se pueden utilizar para seleccionar el material de relleno adecuado, según el tipo de material base a ser unido y la cantidad esperada de mezcla (o dilución) entre los metales base y de relleno.

Se pueden encontrar copias de estos diagramas en documentos publicados por la American Welding Society (AWS) y varios fabricantes de metal de aportación.
Algunas aplicaciones también pueden beneficiarse del uso de materiales de relleno estabilizados y con bajo contenido de carbono que ayudan a controlar la sensibilización. Se especifican alambres con alto contenido de silicona para mejorar la transferencia de metal y hacer que el charco sea más fluido para mejorar la forma del cordón.

Una muy buena práctica de soldadura es pasar una fracción de segundo adicional en el cráter de soldadura para asegurarse de que se llene correctamente. Las tensiones de contracción que ocurren cuando el metal de soldadura se solidifica pueden producir tensiones lo suficientemente grandes como para separar el metal en el cráter mientras se congela. Estas grietas a veces no son visibles a simple vista.

El llenado del cráter proporciona suficiente metal para resistir estas tensiones, mientras que el aumento de calor también ayuda a reducir la velocidad de enfriamiento de la soldadura para reducir cualquier tensión producida.

La sensibilización es la formación de carburos de cromo en la Zona Afectada por el Calor (ZAT), el área directamente adyacente a la soldadura. La zona afectada por el calor se ha calentado justo por debajo de su temperatura de fusión seguida de un enfriamiento rápido.

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8.

Sensibilización (sobrecalentamiento del material base)

La sensibilización es la formación de carburos de cromo en la Zona Afectada por el Calor (ZAT), el área directamente adyacente a la soldadura.

Estos metales son los átomos de hierro, cromo, níquel, molibdeno y manganeso. Los átomos de carbono ocupan los pequeños espacios entre los átomos metálicos llamados espacios intersticiales. En el rango de temperatura de 800-1500 ºF (427-815 ºC), los átomos de carbono se mueven realmente a través de la matriz metálica y se combinan con los átomos de cromo para formar carburo de cromo (Cr23C6).

metales

Los aceros inoxidables comienzan a perder resistencia a la corrosión cuando el cromo libre en la matriz cae por debajo de aproximadamente el 10.5%.

Cuando ocurre la precipitación de carburo, algo de cromo se retiene como carburos (bajando el nivel a <10,5%) y se reduce la resistencia a la corrosión del material.

Esta pérdida de resistencia a la corrosión ocurre típicamente en la ZAT. Cuando se pone en servicio una soldadura sensibilizada, la corrosión ocurrirá justo al lado de la ZAT de la soldadura y, a menudo, penetra a través del metal base. 

Las soldaduras de acero inoxidable sensibilizadas se denominan a veces “metal de soldadura con salpicado” ya que el precipitado es de color oscuro y está muy oxidado.

Métodos para evitar la sensibilización

Los tres métodos más comunes disponibles para evitar la sensibilización son:

A.
Utilice un tratamiento térmico posterior a la soldadura

Un tratamiento térmico posterior a la soldadura implica calentar toda la soldadura a aproximadamente 1900 ºF (1038 ºC), lo que permite que los carburos vuelvan a disolverse en la matriz. A continuación, la soldadura se enfría muy rápidamente para permitir muy poco tiempo para que se produzca otra reacción de precipitación. Esta técnica tiene problemas porque a 1900 ºF (1038 ºC), los aceros inoxidables se oxidan rápidamente y, por lo tanto, deben calentarse en una atmósfera inerte para evitar la formación de óxidos. Otro problema es que a veces es muy difícil enfriar una pieza soldada grande muy rápidamente para evitar la precipitación de carburo. Debido a estos problemas, esta técnica no se usa con mucha frecuencia.

B.
Utilice materiales con bajo contenido de carbono

Al reducir el nivel de carbono en el material, se produce un material bajo en carbono o de grado «L». Los ejemplos típicos son 304L, 308 ELC y 316L. Si el carbono disponible es limitado, el problema de sensibilización es limitado. La producción de acero inoxidable con bajo contenido de carbono se realiza mediante un proceso de fabricación de acero conocido como descarburación de argón/oxígeno (AOD), patentado por Praxair, Inc.

C.
Utilice grados estabilizados de materiales y aportes

Los grados estabilizados de aceros inoxidables contienen titanio y niobio (columbio). Estos elementos tienen una mayor afinidad por el carbono que el cromo. Esto significa que, si se produce precipitación, el carbono se combinará preferentemente con estos elementos para que el cromo libre en la matriz no se reduzca.

9.

Conclusiones

Los procesos de soldadura tienen importancia en general en la producción y especialmente cuando el metal a unir es el acero inoxidable. Se puede resumir que, conociendo las principales características de los diferentes tipos de aceros inoxidables, los procesos de soldadura y la selección correcta de los aportes y gases de protección, se puede obtener un incremento notable de productividad y calidad en los procesos de soldadura por arco eléctrico, otorgando una ventaja competitiva en el mercado de la soldadura de acero inoxidable.

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