martes, 2 de febrero de 2010

Soldadura de aceros inoxidables

Los aceros inoxidables ó, más precisamente, los aceros de resistencia a la corrosión son una familia de aleaciones a base hierro, y poseen una excelente resistencia a la corrosión. Estos aceros no se oxidan y se oponen firmemente a ataques de una gran cantidad de líquidos, gases y productos químicos. Muchos de los aceros inoxidables tienen una buena resistencia y ductilidad a bajas temperaturas.
La mayoría de ellos presentan buenas propiedades de resistencia y expansión a altas temperaturas. Todos los aceros inoxidables contienen hierro como elemento base y cromo en cantidades que oscilan alrededor del 11% al 30%.
El cromo proporciona la resistencia a la corrosión para los aceros inoxidables. Hay alrededor de 15 tipos de aceros inoxidables al cromo.
El níquel se añade a algunos aceros inoxidables, que son conocidos como aceros inoxidables al cromo-níquel. La adición de níquel reduce la conductividad térmica y reduce la conductividad eléctrica. Los aceros de cromo-níquel pertenecen a la serie 300 AISI / SAE de aceros inoxidables.
Ellos no son magnéticos y tienen una estructura austenítica. Estos aceros inoxidables contienen pequeñas cantidades de carbono que tiene tendencia a formar carburos de cromo, que no son resistentes a la corrosión. El carbono no es deseable particularmente en aleaciones del grupo 18% de Cromo, 8% de níquel.
El manganeso se añade a algunas aleaciones de cromo y níquel. Normalmente estos aceros contienen un poco menos de níquel, ya que las aleaciones cromo-níquel-manganeso fueron desarrolladas originalmente para la conservación de níquel. En estas aleaciones, una pequeña porción de níquel se sustituye por el manganeso, generalmente en proporción de dos a uno. Los aceros inoxidable al cromo-níquel-manganeso pertenecen a la serie 200 AISI / SAE. Estos aceros tienen una microestructura austenítica y no son magnéticos.
El molibdeno es también incluido en algunas aleaciones de acero inoxidable. El molibdeno es agregado para mejorar la resistencia a la fluencia del acero a temperaturas elevadas. Así mismo, aumentará la resistencia a la corrosión en diversas aplicaciones, y mejorará la resistencia a la corrosión por picadura.
Los aceros inoxidables se pueden soldar utilizando diferentes tipos de procedimientos tales como: la soldadura de arco metálico (SMAW), la soldadura de tungsteno y gas de protección (TIG), y la soldadura de arco metálico con gas (GMAW).
Estos aceros son un poco más difíciles de soldar que los aceros al carbono convencionales. Las propiedades físicas de acero inoxidable son diferentes del acero al carbono y ésto hace que la soldadura se tome de manera diferente.
Estas diferencias son las siguientes:
• Baja temperatura de fusión,
• Bajo coeficiente de conductividad térmica,
• Alto coeficiente de expansión térmica,
• Mayor resistencia eléctrica.

Las propiedades no son las mismas para todos los aceros inoxidables, pero son las mismas para los que tienen la misma microestructura. En este sentido, los aceros inoxidables de clase metalúrgica similar tienen las características de soldadura similares y se agrupan de acuerdo a la estructura metalúrgica con respecto a la soldadura.

Aceros inoxidables tipo austeníticos. Aceros de manganeso no son endurecidos por tratamiento térmico y son magnéticos en estado recocido. Pueden llegar a ser ligeramente magnéticos cuando son trabajados en frío o soldados. Esto ayuda a identificar esta clase de aceros inoxidables. Todos los aceros inoxidables austeníticos son soldables con la mayoría de los procesos de soldadura, con la excepción del tipo 303, que contiene azufre, y el 303Se, que contiene selenio para mejorar la maquinabilidad.

Los aceros inoxidables austeníticos tienen alrededor de 45% más coeficiente de expansión térmica, mayor resistencia eléctrica, y conductividad térmica menor que los aceros al carbono convencionales. Se recomienda una alta velocidad de soldadura, así se puede reducir la entrada de calor, y tratar de evitar la precipitación de carburos, y minimizar la distorsión.
El punto de fusión de los aceros inoxidables austeníticos es ligeramente inferior al punto de fusión de los aceros al carbono convencionales. Debido a la temperatura de fusión más baja y a la menor conductividad térmica, la corriente de soldadura es generalmente más baja. La alta expansión térmica dicta las precauciones especiales que deben adoptarse con respecto a la deformación y la distorsión.

Aceros inoxidables ferríticos. Los aceros inoxidables ferríticos no son endurecidos por tratamiento térmico y son magnéticos. Todos los aceros inoxidables tipos ferríticos se consideran soldables con la mayoría de los procesos de soldadura, excepto para el grado 430F, que contiene alto contenido de azufre para el mecanizado. El coeficiente de expansión térmica es inferior a los tipos austeníticos y es casí el mismo como los aceros al carbono. Los procesos de soldadura que tienden a aumentar la adición de carbono no son recomendables, estos incluyen el proceso de oxi-gas combustible, el proceso carbon arc, y la soldadura de arco metálico con gas CO2 protector.
Carburos de cromo muestran las tendencias hacía el endurecimiento con estructura de tipo martensítica en los límites de grano en la zona de la soldadura. Esto reduce la ductilidad, tenacidad y resistencia a la corrosión en la soldadura. Para secciones gruesas, un precalentamiento de 200°C es beneficioso. Para restaurar la resistencia a la corrosión y mejorar la ductilidad después de la soldadura un recocido a 760-820°C, seguido de un enfriamiento en agua o aire, es recomendable. El tamaño de grano grande seguirá existiendo, sin embargo, la dureza y la tenacidad pueden ser alteradas. La tenacidad se puede mejorar sólo por el trabajo en frio de la soldadura.
Si el tratamiento térmico después de la soldadura no es possible, y las demandas de servicio y resistencia al impacto son necesarias, un aporte de acero inoxidable austenítico debe ser utilizado. De lo contrario, el metal de aporte seleccionado debe coincidir con el metal de base.
Aceros inoxidables martensíticos. Los aceros inoxidables martensíticos son endurecidos por tratamiento térmico y son magnéticos. Los de bajo contenido de carbono hacen que se puedan soldar sin precauciones especiales. Los tipos con más de 0,15% de carbono tienden a ser endurecidos al aire y, por tanto, se requiere de precalentamiento y postcalentamiento de soldaduras. Un rango de temperatura de precalentamiento de 230-290°C se recomienda. Un postcalentamiento se debe seguir inmediatamente a la aplicación de la soldadura y debe estar en el rango de 650-760°C, seguido de un enfriamiento lento.
Si un precalentamiento y postcalentamiento no es posible, un relleno de acero inoxidable austenítico debe ser utilizado. El acero tipo 416Se para mecanizado no debe ser soldado. Los procesos de soldadura que tienden a aumentar la recolección de carbono no son recomendables. Aumentar el contenido de carbono genera mayor sensibilidad a las grietas en el área de soldadura.

Metales de aporte
La selección de la aleación de metal de aporte para la soldadura de los aceros inoxidables se basa en la composición del acero inoxidable. El metal de aporte de diversas aleaciones están normalmente disponibles como electrodos cubiertos, y desnudos como alambres sólidos. Recientemente electrodos tipo “alambres con núcleo fundente” se han desarrollado para la soldadura de aceros inoxidables.
Las aleaciónes de aporte para la soldadura de los diversos aceros inoxidable son: Cr-Ni-Mn (AISI N º 308), Cr-Ni-austenítico (AISI N º 309, 310, 316, 317, 347), Cr-martensíticos (AISI N º 410, 430); Cr-ferríticos (AISI N º 410, 430, 309, 502). Es posible soldar diferentes metales de base inoxidable con la misma aleación de metal de aporte.

Los procedimientos de soldadura

Para la soldadura SMAW, hay dos tipos básicos de electrodos. Estos son el recubierto a base de de cal indicada por el sufijo 15 y el tipo de titanio designado por el sufijo 16. Los electrodos a base de cal se utilizan sólo con corriente continua electrodo positivo (polaridad inversa). El electrodo revestido tipo titanio sufijo 16 puede utilizarse con corriente alterna y corriente directa con electrodo positivo. Son del tipo de bajo hidrógeno y ambos se usan en todas las posiciones. Sin embargo, el tipo 16 es más suave, y presenta más atractivo al soldar, y funciona mejor en la posición plana. El ancho de la costura debe limitarse a dos veces y media el diámetro del electrodo.
Los electrodos recubiertos deben ser almacenados en un cuarto seco a temperatura controlada. Los electrodos, de bajo hidrógeno, son susceptibles a la absorción de humedad. Una vez que la caja se ha abierto, los electrodos deben guardarse en un lugar seco hasta su uso.
Soldadura por arco de tungsteno y gas de protección. Se utiliza ampliamente para secciones más delgadas de acero inoxidable. El tungsteno 2% se recomienda y el electrodo debe poseer buena conicidad. El argón se utiliza normalmente como gas de protección, sin embargo, mezclas de helio- argón,a veces se utilizan para aplicaciones automáticas.
Soldadura de arco metálico y gas de protección. Se usa ampliamente para materiales más gruesos, ya que es un proceso más rápido de soldadura. El modo de transferencia spray se utiliza para la soldadura en posición plana y esto requiere la utilización de argón para la protección con el 2% ó 5% de oxígeno ó mezclas especiales. El oxígeno ayuda a producir mejor acción humectante en los bordes de la soldadura. La transferencia a corto círcuito también puede utilizarse en materiales delgados. En esté caso se emplea la protección de CO2 ó la mezcla 25% de CO2, más un 75% de argón. La mezcla de argón-oxígeno también puede utilizarse con electrodos de pequeño diámetro. Con alambres de bajo contenido de carbono, y CO2 como protección la cantidad de carbono en la pieza aumentará ligeramente, por lo tanto se debe tener presente la vida útil de la soldadura y la resistencia a la corrosión, de tal manera que el gas CO2 o la mezcla CO2-argón no deben ser empleados.
Consideraciones generales
Los electrodos para el soldeo de los aceros inoxidables son siempre revestidos en los procesos de arco. El revestimiento protege el baño de fusión de la contaminación por el aire, evitando la oxidación del cromo y produciéndose soldaduras sanas y resistentes a la corrosion. Además actúa como agente estabilizador, ayudando a mantener el arco y permitiendo un transporte uniforme del metal de aportación hacía el baño de fusión.
La escoria procedente de la fusión del revestimiento del electrodo se deposita sobre la superficie del cordon y debe limpiarse posteriormente, antes del deposito de nuevas pasadas. Para obtener buenas soldaduras el alma de electrodo debe ser de contenido en carbono lo más bajo posible. También es conveniente que el revestimiento esté libre de elementos indeseables.
Para todas las operaciones de soldadura, el área de soldadura se debe limpiar y estar libre de todo material extraño, aceite, pintura, suciedad, etc. El arco de soldadura debe ser tan corto como sea posible, cuando se utiliza cualquiera de los procesos de arco.

31 comentarios:

  1. Excelente información Ingeniero.

    Saludos.

    Juan Ignacio Pascual
    Trytech Argentina
    www.trytech.com.ar

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  2. Hola ingeniero esta muy bien esta informacion me esta ayudando mucho en algunos conocimientos.
    Soy ingeniero mecanico estoy en un proyecto hidroelectrico en honduras y nesecito saber que tipo de electrodo podria utizar en una composicion de 16%cr y 5%ni o algun similar que me pueda llenar este requisito. Este es mi correo para que me conteste hnahumr@yahoo.es gracias.

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  3. Me alegra saber que mi esfuerzo y experiencia son de contribución al sector industrial. Ing Héctor y Lic. Juan Ignacio, cualquier aporte o inquietud, déjenme saber.
    Exitos.

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  5. SOI SOLDADOR Y TENGO UNA DUDA ESPERO QE ME LA RESPONDAS ME GUSTARIA SABER CON QUE ELECTRODO PUEDO SOLDAR UNA PLANCHA DE ACERO INOXIDABLE A UNA ESTRUCTURA DE ACERO AL CARBONO ES PERO QUE LA RESPONDAS LO MAS ANTES POSIBLE GRACIAS

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  6. Son preferibles electrodos de la serie 308 y 309, asi reducimos posibles agrietamientos en la zona
    de unión.


    Si las partes soldadas son para el servicio a alta temperatura, entonces las diferencias en las tasas
    de expansión térmica de los aceros y el aporte puede conducir a la fatiga térmica. Los largos
    tiempos de exposición a estas temperaturas de las soldaduras con los niveles de ferrita puede resultar en
    una mayor fragilidad, debido a la formación de fase sigma.


    Tambien se debe tener presente el riesgo de corrosión galvánica en las soldaduras entre el carbono y acero inoxidable
    si las son soldaduras son sometidas a ambientes agresivos, tales como inmersión en agua de mar, se puede
    provocar la corrosión de sacrificio en el acero al carbono menos noble.

    Lo ideal sería que el cordón de soldadura estuviera cubierto de acero inoxidable (PUEDE SER PROTECCION CON PINTURA INOX, SI AMERITA)

    Las combinaciones más comunes de los aceros disímiles con participación de acero inoxidable son con acero
    al carbono de baja aleación o de grado estructural con acero inoxidable austenítico grados
    como 1.4301 (304) o 1.4401 (316).

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  7. tengo uan pregunta espero y me la puedas contestar es esta:

    ¿que tipo de electrodo revestido se recomienda usar cuando se solda acero inoxidable a un acero al carbon?"

    espero y me puedas contestar lo mas rapido posible ke puedas"
    mucha suerte y saludos"

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  8. Son preferibles electrodos de la serie 308 y 309, asi reducimos posibles agrietamientos en la zona
    de unión.


    Si las partes soldadas son para el servicio a alta temperatura, entonces las diferencias en las tasas
    de expansión térmica de los aceros y el aporte puede conducir a la fatiga térmica. Los largos
    tiempos de exposición a estas temperaturas de las soldaduras con los niveles de ferrita puede resultar en
    una mayor fragilidad, debido a la formación de fase sigma.


    Tambien se debe tener presente el riesgo de corrosión galvánica en las soldaduras entre el carbono y acero inoxidable
    si las son soldaduras son sometidas a ambientes agresivos, tales como inmersión en agua de mar, se puede
    provocar la corrosión de sacrificio en el acero al carbono menos noble.

    Lo ideal sería que el cordón de soldadura estuviera cubierto de acero inoxidable (PUEDE SER PROTECCION CON PINTURA INOX, SI AMERITA)

    Las combinaciones más comunes de los aceros disímiles con participación de acero inoxidable son con acero
    al carbono de baja aleación o de grado estructural con acero inoxidable austenítico grados
    como 1.4301 (304) o 1.4401 (316).

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  9. tengo una duda,los electrodos de acero inoxidables,siempre tienen q estar en el horno o no es necesario.

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  10. El almacenamiento de los electrodos
    revestidos requiere ciertos
    cuidados, dado que el contenido
    de humedad del aire es fácilmente
    absorbido por el revestimiento del
    electrodo. Un exceso de humedad en el revestimiento puede producir poros en la soldadura, así como el hidrógeno procedente de la humedad puede dar lugar a fisuración en frío. De tal manera es recomendable guardar los electrodos siempre en el lugar correcto, un horno para tal fin.

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  11. Quisiera que me apoyaras, necesito saber cual es la soldadura de aporte que debo de usar para unir laminas de Acero Inoxidable 430 por proceso TIG.
    De antemano gracias.

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  12. EL APORTE IDEAL ES EL ER430
    SEGUN LA NORMA AWS/SFA A5.9
    EXITOS

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  13. La informacion es de bastante utilidad ingeniero pero tengo una duda me podra informar acerca de un electrodo para soldar acero C5 este acero contiene del 5% al 6% de Cromo, .45% a .6% de Molibdeno lo demas de un acero WCB normal, por su informacion gracias...

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  14. Ingeniero buenas noches, que procedimiento, materiales y equipo seria el ideal para evitar distorsiones al soldar chapas traslapadas de inox 304 cal. 16 para formar un piso....

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  15. Recomiendo que emplee un metal de aporte de aproximadamente el mismo espesor de la lámina, para evitar más sobrecalentamientos de los que el proceso de por sí lleva, como sabemos la conductividad térmica de los acerinox no es tan buena, por lo tanto el menor calentamiento posible es la meta, coloca una chapa de cobre debajo de las juntas de unión para que te ayude con este fenómeno, y si es posible emplea herramientas de ajuste pata evitar distorsiones. Seguimos en contacto : info@alexandersaavedra.com

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  16. hola ingeniero es grato dirigirme hacia asu persona soy estudiante del curso de diseño de equipos y me dieron como tarea investigar el reconocimiento de acero inoxidable 304 y 316 osea hacer una comparacion de estos y la forma de chispa que ambos producen. le agradeciera infinitamente la informacion por parte tuya y si es posible contar con una foto de dichas chispas para notar la diferencia en todo caso le dejo mi correo para la informacion correspondiente es imasiel86_1@hotmail.com desde ya mil gracia

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  17. hola ingenirero me gustaria q me dijera cuales son los defectos de la soldadura del acero inoxidable ferritico y q procesos se utlizan para soldar este tipo de acero gracias

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  18. Cuando los aceros ferríticos se calientan por encima de 950°C durante la soldadura se promueve el crecimiento de los granos de ferrita. Esta tendencia a tamaño de grano grande, junto con la presencia de una pequeña cantidad de martensita dan como resultado soldaduras que tienden a ser frágiles y carecen de dureza y ductilidad a temperatura ambiente.
    Para minimizar el crecimiento del grano, el precalentamiento, la temperatura entrepases y la entrada de calor de soldadura se deben mantener lo más bajo posible. El engrosamiento o aumento del grano también pueden ser controlados evitando el enfriamiento lento de la temperatura de soldadura.
    Los inox. Ferríticos están sujetos a un tipo de precipitación intergranular cuando se enfrían muy rápidamente por lo tanto un tratamiento térmico a 704-816 ° C seguido de enfriamiento a una velocidad moderada es el tratamiento ideal. Los aceros inoxidables ferríticos son precalentados antes de soldar entre 149-232°C, dependiendo del espesor del material.

    En el tratamiento posterior a la soldadura, las temperaturas son por lo general por debajo de 843°C para evitar el crecimiento del grano y la formación de austenita más allá de la zona afectada por el calor. (La austenita así formada, puede al enfriarse transformarse en martensita frágil).

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  19. Porque no se recomienda CO2 como gas de proteccion en la soldadura de aceros inoxidables

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  20. Buen dia, me puede recomendar como soldar una lamina de acero 430 a una de acero 304. con soldadura de arco electrico. Desde Honduras.

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  21. que amable en responder todas estas consultas, de donde eres?

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  22. Hola buen dìa, quisiera hacer una pregunta...
    El acero inoxidable 430 si se puede soldar??
    y con que recomienda soldarlo?? CON TIG??? y ARGON?
    Gracias de antemano.

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  23. Como lo exprese anteriormente, este tipo de material es propenso a la fragilidad, es soldable teniendo en cuenta lo siguiente:  
    realizar un precalentamiento entre 150-200 ° C ya que en el material presenta mayor fragilidad  en la zona afectada por el calor.
    Después de aplicada la soldadura se le aplica un tratamiento entre 790-815 ° C a la pieza.
    Emplear metal de aporte 430, 308L, 309 o 310 , dependiendo de la aplicación. 
    En condición soldada las aplicaciones a fatiga no son recomendables y tampoco aquellas de carga excesiva.

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  24. Buenas tardes,

    Quisiera saber si es posible soldar un acero al carbon X-65 con la aleación de ASTM A182 F91, el cual es a base de cromo y molibdeno. De ser posible, que trabajos se tiene que desarrollar antes y después del proceso. El querer unir estos dos materiales es para Tuberías, ya que se escogieron estos materiales por sus propiedades mecánicas similiares, sin embargo las químicas son disímiles.

    Muchas gracias y muy buen blog.

    Saludos....

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  25. ingeniero buenas tardes soy ingeniero mecánico recien egresado colombiano y voy aparticipar de una investigacion acerca de "aplicacion tecnicas preventivas en la soldadura de acero inoxidables austeniticos para evitar la corrosion de la misma" me gustaria saber si conoce de algunas tecnicas antes y post soldado para evitar dicha corrosion. de ante mano muchas gracias por la atencion prestada

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  26. quisiera saber con que tipo de soldadora se recomienda soldar inox 304 y placa comun de ecero al carbon

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  27. si decidiera soldar inox con microalambre inox y gas co2 , que problemas pueden presentarse?

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  28. hola buenas noches tengo duda de poder soldar puntos de unión de lamina en acero inoxidable calibre 26 con soldadura autógena pero no se si se pueda y en caso de poderse que tipo de varilla para soldar debo usar y que tipo de fundente gracias

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  29. hola, ing. tengo una consulta , a cuantos grados centigrados se puedo realizar un trabajo de soldadura ?..

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  30. Buenas noches, ing. para soldar un plancha de acero inox. 316L con una plancha de acero fundido, que aporte podria utilizar para un proceso de soldeo por TIG.

    Muchas gracias. Mi correo es antonius2715@gmail.com

    Espero su respuesta lo mas pronto posible.
    Nuevamente muchas gracias

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