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Mar 30, 2024

Selección de consumibles para soldadura por arco sumergido.

A diferencia de los consumibles GMAW, SMAW y FCAW, para los cuales la clasificación requerida se determina fácilmente y el producto se puede seleccionar con una consideración mínima, el fundente de soldadura por arco sumergido (SAW) y

A diferencia de los consumibles GMAW, SMAW y FCAW, para los cuales la clasificación requerida se determina fácilmente y el producto se puede seleccionar con una consideración mínima, las combinaciones de alambre y fundente de soldadura por arco sumergido (SAW) requieren un proceso de múltiples pasos para determinar la elección óptima.

Los factores que deben considerarse incluyen:

Algunos fabricantes de consumibles de soldadura tienen una cartera completa de fundentes y alambres. Cuando considera todas las permutaciones y combinaciones posibles de fundente y cable, es posible que su combinación actual no sea óptima para su aplicación.

Selección de electrodos de soldadura

Para una aplicación particular, la clasificación de electrodos AWS/CSA a menudo la dicta el ingeniero responsable, el código de soldadura particular o quizás simplemente la necesidad de coincidir con la química del material base.

Un ejemplo común es un electrodo SMAW AWS E7018-1 o CSA E4918-1, o los electrodos con núcleo fundente protegidos con gas AWS E71T-1 o CSA E491T1-C1A3-CS1.

Clasificación del alambre de fundente SAW

Un electrodo SAW normalmente tiene una clasificación AWS, que está determinada por la composición del electrodo, por lo que puede tener un electrodo equivalente. El flujo SAW por sí solo no puede tener una clasificación AWS/CSA, por lo que no existe un "flujo equivalente".

Sin embargo, una combinación de flujo/alambre SAW tiene una clasificación AWS/CSA. Puede tener una clasificación de flujo/cable equivalente.

Se debe tener precaución al seleccionar un fundente/cable únicamente por clasificación.

Figura 1

Para fines de discusión, los electrodos de arco abierto de clasificación similar tendrán un rendimiento y propiedades mecánicas comparables. Por ejemplo, generalmente se pueden usar cables GMAW de diferentes marcas/nombres comerciales ER70S-6 y BG 49A 3 C1 S6 para la misma aplicación.

Sin embargo, este no es el caso de los fundentes y cables SAW.

Por ejemplo, Lincoln Electric tiene más de ocho combinaciones de fundentes y cables que cumplen con la misma clasificación F7A2-EM12K. El electrodo en este ejemplo es el mismo (Lincolnweld L-61), pero múltiples flujos producen esta clasificación.

A diferencia de nuestro ejemplo del electrodo GMAW, el rendimiento de diferentes combinaciones para SAW puede variar enormemente, a pesar de que todas tienen la misma clasificación de flujo/alambre.

Flujo activo o neutro

Los fundentes activos añaden un cierto nivel de silicio (Si) y manganeso (Mn) al depósito de soldadura.

Los flujos neutros, como su nombre lo indica, aportan cantidades relativamente bajas de Si y Mn.

Un flujo se considera "activo" o "neutral" según el número de neutralidad del muro. Este número lo determinan los fabricantes de fundente mediante una serie de pruebas químicas de depósitos de soldadura.

WN# = 100 (|Δ|Si + |Δ|Mn)

Según AWS A5.17, un flujo se considera neutral si su WN# es igual o inferior a 35.

Figura 2a

¿Por qué esto importa? Generalmente se acepta que se debe utilizar un fundente activo sólo para aplicaciones de una sola pasada. La razón de esto es que en múltiples pasadas, el contenido de Mn puede aumentar hasta un nivel en el que los niveles de resistencia y dureza se vuelven excesivos. Las propiedades de elongación también pueden disminuir. Estas condiciones pueden provocar fallas en la soldadura. Esta situación puede verse exacerbada por niveles excesivos de voltaje, ya que un voltaje más alto puede provocar una mayor fusión del fundente en la soldadura.

Volvamos a nuestro ejemplo de AWS F7A2-EM12K / CSA F49A3-EM12K:

Lincolnweld 761/L-61 tiene un alto número de neutralidad de pared y se considera un fundente activo. Por lo tanto, destaca, debido al contenido relativamente alto de desoxidante (Si/Mn), en la soldadura sobre contaminantes ligeros como óxido y cascarilla de laminación. Esta combinación, sin embargo, no es una buena opción para soldaduras de placas pesadas de múltiples pasadas.

Lincolnweld 960/L-61 tiene la misma clasificación de F7A2-EM12K que 761/L-61 pero es un fundente neutro. Esto lo convierte en una opción mucho mejor para la soldadura de múltiples pasadas. Sin embargo, el rendimiento a escala de fábrica y otros contaminantes no será tan bueno.

Si la aplicación es de paso único o múltiple es un factor crítico al seleccionar una combinación de flujo/cable.

Requisito de muesca en V Charpy

La temperatura de prueba de las propiedades de impacto (temperatura de prueba de CVN) se puede ver en una clasificación de alambre fundente.

AWS F7A2-EM12K denota una temperatura de prueba CVN de -20 grados F.

Un CSA F49A3-EM12K similar denota una temperatura de prueba CVN de -30 grados C.

Al seleccionar una combinación de fundente/cable, considere las propiedades CVN requeridas.

Figura 2b

Por ejemplo, si una aplicación de recipiente a presión requiere un valor CVN de 20 pies-libras. a -60 grados F como soldado, debemos asegurarnos de que la clasificación sea al menos F7A6.

El electrodo Lincolnweld L-61 (EM12K) de uso común produce clasificaciones que van desde F7A0 (0 grados F CVN) hasta F7A8 (-80 grados F CVN). Este es un rango significativo de dureza con solo cambiar el fundente con el que se combina.

Basicidad del flujo

El índice de basicidad del fundente (BI) se calcula utilizando varias fórmulas que cuantifican la relación entre los componentes básicos y ácidos del fundente.

Lincoln Electric utiliza la fórmula del índice de basicidad de Boniszewski:

BI = 0,5(FeO + MnO) + CaO + MgO + Na2O + K2O + CaF2 / SiO2 + 0,5(TiO2 + ZrO2 + Al2O3)

Generalmente, un BI más alto produce una microestructura que es más propicia para propiedades CVN robustas. La excepción notable son las soldaduras de una o dos pasadas.

Los fabricantes de fundentes suelen publicar el BI de sus fundentes en la hoja de datos del material.

Sin embargo, cabe señalar que los flujos no se deben elegir basándose únicamente en el BI, ni se deben hacer referencias cruzadas en función de este número.

Tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT)

En términos generales, para un depósito de soldadura de acero al carbono, la resistencia máxima a la tracción (UTS) y el límite elástico (YS) disminuirán después del PWHT.

Esto también se debe tener en cuenta al seleccionar combinaciones de fundente/alambre, ya que no todos alcanzarán el mismo nivel de resistencia que cuando están soldados y después del alivio de tensión.

La resistencia puede determinarse mediante la clasificación del fundente/alambre. La A en la clasificación denota la condición "como soldado" y la P denota una condición PWHT.

Tenga en cuenta que normalmente los resultados de PWHT son de una hora a una temperatura específica, generalmente 1150 grados F/650 grados C. Para tiempos de retención más prolongados y temperaturas más altas, los niveles de resistencia se reducirán aún más.

Por ejemplo, la clasificación de electrodos Lincolnweld 882/Lincolnweld LA-71 es F7A6-EH11K/F7P6-EH11K. Esto indica que esta combinación cumplirá con los requisitos para un F7 o UTS de 70 KSI.

Dos ejecuciones versus múltiples ejecuciones: refinamiento de grano

La mayoría de las clasificaciones se determinan con placas de prueba de múltiples pasadas según lo exigen CSA y AWS.

El refinamiento del grano por recalentamiento ocurre cuando se realiza una pasada de soldadura posterior sobre una pasada anterior. Esta zona más oscura de granos más finos puede resistir el impacto mejor que la estructura de grano grueso y sin refinar.

Como puede ver en la foto (Figura 2), una soldadura de dos pasadas (una pasada por cada lado) tiene un metal de soldadura mucho menos refinado. Como resultado, las propiedades CVN de la soldadura de dos pasadas tienden a ser menos robustas que las de la soldadura de múltiples pasadas. Además, la dilución del material base suele ser mucho mayor en una soldadura de dos pasadas.

Regla de soldaduras de dos pasadas

No utilice resultados de pruebas de múltiples pasadas (particularmente resistencia al impacto) para predecir el rendimiento de una combinación de fundente/electrodo en una aplicación de dos pasadas, y viceversa.

Clasificación de dos ejecuciones AWS A5.23

Las soldaduras de dos pasadas se encuentran típicamente en fábricas de tubos, soldadura de paneles de astilleros y torres eólicas.

Si su aplicación es de dos ejecuciones o de una sola ejecución, debe revisar si la combinación tiene un certificado de conformidad (COC) de dos ejecuciones. Los AOC de dos series se indican añadiendo la letra T después del indicador de resistencia.

Por ejemplo, el fundente Lincolnweld WTX-TR con Lincolnweld L-61 tiene un COC de múltiples ejecuciones (F7A6-EM12K) y un COC de dos ejecuciones (F7TA4-EM12K).

Las combinaciones de fundente/alambre deben seleccionarse cuidadosamente para soldaduras de uno y dos tramos, ya que la gran mayoría de combinaciones de fundente/alambre en el mercado pueden no ser adecuadas para esta aplicación.

Requisito de servicio ácido de NACE

La Asociación Nacional de Ingenieros de Corrosión (NACE) MR 0175/ISO 15156 para Servicio Ácido (H2S) limita el depósito de soldadura al 1 por ciento de níquel (Ni). No todos los electrodos de baja aleación de Ni cumplirán este límite.

Debido a la naturaleza compleja de la selección de fundente y alambre, se sugiere que contacte a su fabricante de consumibles de soldadura para analizar en detalle sus requisitos particulares.

Ken Mui, P.Ing. es ingeniero de aplicaciones, Lincoln Electric, [email protected], www.lincolnelectric.com.