SOLDADURA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA SOLDADURA DE ACEROS INOXIDABLES Los aceros inoxidables , 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, l íquidos, 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 altas temper temperatu aturas ras.. odos odos los aceros aceros inoxid inoxidabl ables es conti contiene enen n hierro hierro como como elemento base y cromo en cantidades que oscilan alrededor del !!" al #$". El cromo proporciona la resistencia a la corrosión para los aceros inoxidables. %ay alrededor de !& tipos de aceros inoxidables al cromo. El níquel se a'ade a algunos aceros inoxidables, que son conocidos como ace aceros ros inox inoxid ida ables les al crom cromo o(níq (níque uel. l. La adic dición ión de níque íquell red reduce uce la conduc conducti) ti)ida idad d t*rmic t*rmica a y reduce reduce la conduc conducti) ti)ida idad d el*ctr el*ctrica ica.. Los aceros aceros de cromo(níquel pertenecen a la serie 300 AISI / SAE de SAE de aceros inoxidables. Ellos no son magn*ticos y tienen una estructura austenítica. Estos aceros inoxidables contienen peque'as 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 !+" de romo, +" de níquel. El manganeso se a'ade a algunas aleaciones de cromo y níquel. -ormalmente estos aceros contienen un poco menos de níquel, ya que las aleaciones cromo( níquel(manganeso fueron desarrolladas originalmente para la conser)ación de níquel. En estas aleaciones, una peque'a 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 serie200 serie 200 AISI / SAE. SAE. Estos aceros tienen una microestructura austenítica y no son magn*ticos. El molibdeno es tambi*n incluido en algunas aleaciones de acero inoxidable. El molibdeno es agregado para mejorar la resistencia a la fluencia del acero a temperaturas ele)adas. sí mismo, aumentará la resistencia a la corrosión en di)ersas aplicaciones, y mejorará la resistencia a la corrosión por picadura. Los Los acer aceros os inox inoxid idab able les s se pued pueden en sold soldar ar util utili/ i/an ando do dife difere rent ntes es tipo tipos s de proc proced edimi imien ento tos s tale tales s como como00 la sold soldad adur ura a de arco arco metá metálic lico o 1SMAW2 SMAW2, la soldadura de tungsteno y gas de protección 1 TIG2, TIG2, y la soldadura de arco metálico con gas 1GMAW 1 GMAW2. 2. Estos aceros son un poco más difíciles de soldar que los aceros al carbono con)encionales. Las propiedades físicas de acero inoxidable son diferentes del acero al carbono y *sto hace que la soldadura se tome de manera diferente. Estas diferencias son las siguientes0 3 4aja temperatura de fusión, 3 4ajo coeficiente de conducti)idad t*rmica, 3 lto coeficiente de expansión t*rmica, 3 Mayor resistencia el*ctrica. 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 metal5rgica similar tienen las características de soldadura similares y se agrupan de acuerdo a la estructura metal5rgica con respecto a la soldadura. Aceros inoxid!"es #i$o %s#enicos' ceros de manganeso no son endurecidos por tratamiento t*rmico y son magn*ticos en estado recocido. 6ueden llegar a ser ligeramente magn*ticos cuando son trabajados en frío o soldados. Esto ayuda a identificar esta clase de aceros inoxidables. odos los aceros inoxidables austeníticos son soldables con la mayoría de los procesos de soldadura, con la excepción del tipo 303, que contiene a/ufre, y el 303Se, que contiene selenio para mejorar la maquinabilidad. Los aceros inoxidables austeníticos tienen alrededor de 7&" más coeficiente de expansión t*rmica, mayor resistencia el*ctrica, y conducti)idad t*rmica menor que los aceros al carbono con)encionales. 8e recomienda una alta )elocidad de soldadura, así se puede reducir la entrada de calor, y tratar de e)itar la precipitación de carburos, y minimi/ar la distorsión. El punto de fusión de los aceros inoxidables austeníticos es ligeramente inferior al punto de fusión de los aceros al carbono con)encionales. 9ebido a la temperatura de fusión más baja y a la menor conducti)idad t*rmica, la corriente de soldadura es generalmente más baja. La alta expansión t*rmica dicta las precauciones especiales que deben adoptarse con respecto a la deformación y la distorsión. Aceros inoxid!"es (erricos' Los aceros inoxidables ferríticos no son endurecidos por tratamiento t*rmico y son magn*ticos. odos los aceros inoxidables tipos ferríticos se consideran soldables con la mayoría de los procesos de soldadura, excepto para el grado )30*, que contiene alto contenido de a/ufre para el mecani/ado. El coeficiente de expansión t*rmica 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 :; protector. arburos de cromo muestran las tendencias hacía el endurecimiento con estructura de tipo martensítica en los límites de grano en la /ona de la soldadura. Esto reduce la ductilidad, tenacidad y resistencia a la corrosión en la soldadura. 6ara secciones gruesas, un precalentamiento de ;$$< es beneficioso. 6ara restaurar la resistencia a la corrosión y mejorar la ductilidad despu*s de la soldadura un recocido a =>$(+;$<, seguido de un enfriamiento en agua o aire, es recomendable. El tama'o de grano grande seguirá existiendo, sin embargo, la dure/a y la tenacidad pueden ser alteradas. La tenacidad se puede mejorar sólo por el trabajo en frio de la soldadura. 8i el tratamiento t*rmico despu*s de la soldadura no es possible, y las demandas de ser)icio y resistencia al impacto son necesarias, un aporte de acero inoxidable austenítico debe ser utili/ado. 9e lo contrario, el metal de aporte seleccionado debe coincidir con el metal de base. Aceros inoxid!"es +r#ensicos. Los aceros inoxidables martensíticos son endurecidos por tratamiento t*rmico y son magn*ticos. Los de bajo contenido de carbono hacen que se puedan soldar sin precauciones especiales. Los tipos con más de $,!&" de carbono tienden a ser endurecidos al aire y, por tanto, se
requiere de precalentamiento y postcalentamiento de soldaduras. ?n rango de temperatura de precalentamiento de ;#$(;@$< se recomienda. ?n postcalentamiento se debe seguir inmediatamente a la aplicación de la soldadura y debe estar en el rango de >&$(=>$<, seguido de un enfriamiento lento. 8i un precalentamiento y postcalentamiento no es posible, un relleno de acero inoxidable austenítico debe ser utili/ado. El acero tipo 7!>8e para mecani/ado no debe ser soldado. Los procesos de soldadura que tienden a aumentar la recolección de carbono no son recomendables. umentar el contenido de carbono genera mayor sensibilidad a las grietas en el área de soldadura. Me#"es de $or#e La selección de la aleación de metal de aporte para la soldadura de los aceros inoxidables se basa en la composición del acero inoxidable. El metal de aporte de di)ersas aleaciones están normalmente disponibles como electrodos cubiertos, y desnudos como alambres sólidos. Aecientemente electrodos tipo Balambres con n5cleo fundenteC se han desarrollado para la soldadura de aceros inoxidables. Las aleaciónes de aporte para la soldadura de los di)ersos aceros inoxidable son0 Cr,Ni,Mn 1D8D - #$+2, Cr,Ni,%s#enico 1D8D - #$@, #!$, #!>, #!=, #7=2, Cr,+r#ensicos 1D8D - 7!$, 7#$2F Cr,(erricos 1D8D - 7!$, 7#$, #$@, &$;2. Es posible soldar diferentes metales de base inoxidable con la misma aleación de metal de aporte. Los $rocedi+ien#os de so"dd%r 6ara la soldadura SMAW, hay dos tipos básicos de electrodos. Estos son el recubierto a base de de cal indicada por el sufijo !& y el tipo de titanio designado por el sufijo !>. Los electrodos a base de cal se utili/an sólo con corriente continua electrodo positi)o 1polaridad in)ersa2. El electrodo re)estido tipo titanio sufijo !> puede utili/arse con corriente alterna y corriente directa con electrodo positi)o. 8on del tipo de bajo hidrógeno y ambos se usan en todas las posiciones. 8in embargo, el tipo !> es más sua)e, y presenta más atracti)o al soldar, y funciona mejor en la posición plana. El ancho de la costura debe limitarse a dos )eces 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. ?na )e/ que la caja se ha abierto, los electrodos deben guardarse en un lugar seco hasta su uso. So"dd%r $or rco de #%n-s#eno . -s de $ro#eccin' 8e utili/a ampliamente para secciones más delgadas de acero inoxidable. El tungsteno ;" se recomienda y el electrodo debe poseer buena conicidad. El argón se utili/a normalmente como gas de protección, sin embargo, me/clas de helio( argón,a )eces se utili/an para aplicaciones automáticas. So"dd%r de rco +e#"ico . -s de $ro#eccin' 8e usa ampliamente para materiales más gruesos, ya que es un proceso más rápido de soldadura. El modo de transferencia spray se utili/a para la soldadura en posición plana y esto requiere la utili/ación de argón para la protección con el ;" ó &" de oxígeno ó me/clas especiales. El oxígeno ayuda a producir mejor acción humectante en los bordes de la soldadura. La transferencia a corto círcuito
tambi*n puede utili/arse en materiales delgados. En est* caso se emplea la protección de :; ó la me/cla ;&" de :;, más un =&" de argón. La me/cla de argón(oxígeno tambi*n puede utili/arse con electrodos de peque'o diámetro. on alambres de bajo contenido de carbono, y :; como protección la cantidad de carbono en la pie/a aumentará ligeramente, por lo tanto se debe tener presente la )ida 5til de la soldadura y la resistencia a la corrosión, de tal manera que el gas :; o la me/cla :;(argón no deben ser empleados. Considerciones -ener"es Los electrodos para el soldeo de los aceros inoxidables son siempre re)estidos en los procesos de arco. El re)estimiento protege el ba'o de fusión de la contaminación por el aire, e)itando la oxidación del cromo y produci*ndose soldaduras sanas y resistentes a la corrosion. demás act5a como agente estabili/ador, ayudando a mantener el arco y permitiendo un transporte uniforme del metal de aportación hacía el ba'o de fusión. La escoria procedente de la fusión del re)estimiento del electrodo se deposita sobre la superficie del cordon y debe limpiarse posteriormente, antes del deposito de nue)as pasadas. 6ara obtener buenas soldaduras el alma de electrodo debe ser de contenido en carbono lo más bajo posible. ambi*n es con)eniente que el re)estimiento est* libre de elementos indeseables. 6ara todas las operaciones de soldadura, el área de soldadura se debe limpiar y estar libre de todo material extra'o, aceite, pintura, suciedad, etc. El arco de soldadura debe ser tan corto como sea posible, cuando se utili/a cualquiera de los procesos de arco. omo soldar un acero inoxidable. El
acero
inoxidable
está
disponible
en
forma
de
tubo,
ca'ería
y
hojas.Generalmente no es magn*tico y a menudo tiene un acabado plateado. Las aleaciones de acero inoxidable con níquel y cromo pueden tener un brillo intenso y un acabado de espejo. Estas aleaciones de alto pulido son difíciles de soldar debido a una capa superior de óxido muy fuerte. 6ara soldarlos, se necesita quitar la capa de óxido por medio de cepillado o lijado y además debe aplicarse un tratamiento químico con flujo ácido. Estas barreras se regeneran rápidamente, por lo tanto debes agitar, aplicar el flujo y soldar en secuencia rápida. 1re$r e" +e#" %e %ieres so"dr' Limpia el metal o metales que )as a unir. El metal base debe estar completamente limpio. 6repara las superficies con un cepillo de cerdas de acero inoxidable, frotándolas fuertemente. 6ara obtener una buena soldadura, es importante que quites la fuerte capa de óxido
de
las
partes.
' 1re$r e" +e#" %e %ieres so"dr' Limpia el metal o metales que )as a unir. El metal base debe estar completamente limpio. 6repara las superficies con un cepillo de cerdas de acero inoxidable, frotándolas fuertemente. 6ara obtener una buena soldadura, es importante que quites la fuerte capa de óxido de las partes.
;. A$"ic e" ("%4o' plica el flujo de soldadura apropiado para quitar la barrera de óxido y para atraerla hacia el área de unión o reparación. 8i es necesario, utili/a el alambre o )arilla de soldadura para mo)er el flujo hacia su posición.
#. C"ien# e" +e#"' ?tili/a una llama le)e, pistola de calor o herramienta de soldadura para calentar el metal adyacente al área de reparación o al costado opuesto de la unión. 8i usas una llama directa sobre el área de reparación, se sobrecalentará la soldadura y el flujo. 8i usas una antorcha, debes sostener la punta a !$(!& cm del metal base.
7. C%ndo e+$iece " ccin de ("%4o5 $"ic " so"dd%r' uando las burbujas de flujo apare/can y se torne de un color marrón, es tiempo de aplicar la )arilla. rrastra la )arilla sobre el área que )as a soldar, hasta que empiece a fluir. uando la soldadura empiece a fluir, retira el calor. 8i necesitas aplicar más capas, contin5a arrastrando la )arilla sobre el área.
&. Re6is e" de$si#o de so"dd%r' La soldadura debe unirse sua)emente. 8i se forman bolitas parecidas a cuentas de agua, significa que no se unió al metal base. Esto es debido a que no se quitó por completo la capa de óxido o que hubo sobrecalentamiento.
>. A$"ic %n so"dd%r dicion"' 8i detu)iste el proceso, pero quieres aplicar más soldadura o hacer que fluya el depósito un poco más, permite que se enfríe un poco. Luego a'ade más flujo y calienta de nue)o. El flujo ayudará en el proceso de unión, ya que aplicará más soldadura o hará que exista más flujo, lo cual expulsará el depósito anterior.
6rueba del ultrasonido para aceros inoxidables
1r%e! de %"#rsonido Las pruebas por ultrasonido son una forma de control de calidad utili/ada para asegurar la fuer/a y la calidad del acero laminado o del acero creado en el piso de la fábrica para una )ariedad de propósitos. Esto es importante para los compradores, que amenudo quieren acero de alta calificación para proyectos específicos. Esta es una prueba tan importante que muchasempresas ofrecen información precisa sobre qu* dispositi)os de ultrasonido se utili/aron y cómo probar el acero. 6or lo general, cada hoja indi)idual se prueba, ya sea sobre una cinta transportadora 1con un dispositi)o de ultrasonidos montado2 o con la mano 1con un dispositi)o portátil, como una )arita2. El objeti)o es eliminar las placas de acero que tienen demasiados defectos inherentes en el interior. lgunos defectos pueden ser )istos en el exterior de la placa, lo que a menudo significa descalificación, pero otros defectos pueden estar ocultos en el interior del acero, donde las partículas de metal no se han combinado adecuadamente y formaron áreas problemáticas. l igual que los nudos en una tabla de madera, estos defectos pueden causar que la placa se deforme con el tiempo, o comprometer su integridad de manera que se rompa fácilmente.
Co+$onen#es Los probadores ultrasonido se componen de dos partes principales0 el transductor que en)ía la se'al, y un receptor dise'ado para recogerla de nue)o. ?n transductor es un dispositi)o que con)ierte un tipo de energía en otroF en este caso, la energía el*ctrica en ondas sonoras ac5sticas. Esencialmente, las ondas sonoras )iajan a tra)*s de la placa de acero y retornan. ualquier imperfección en la placa distorsionará las ondas, ya que tomará a algunas partes de las olas un mayor o menor tiempo de )iaje a tra)*s de las /onas defectuosas. Estas distorsiones son recogidas por el receptor, y si están demasiado distorsionadas, la placa queda inhabilitada, pero si caen dentro de parámetros aceptables, la placa es aprobada. Esto no significa que las pruebas de ultrasonido pueden descartar todos los defectos en el acero. Más bien, pueden demostrar que el acero es lo suficientemente bueno para ser )endido en base a los estándares del fabricante, y los peque'os defectos re)elados por la prueba son despedidos. 1roceso %ay dos formas de reali/ar la prueba de ultrasonido. ?no de los primeros m*todos ideados utili/a agua y requiere que la placa de acero sea sumergida antes de comen/ar la prueba. Esto es difícil de hacer en el piso de la fábrica, especialmente debido a que el acero reci*n enfriado puede no estar listo para ser sumergido en el agua otra )e/ 1a menos que se combinan los dos procesos2. ?n m*todo más sencillo simplemente en)ía las ondas de sonido a tra)*s del propio objeto de prueba y ning5n medio circundante, pero esto requiere sensores diferentes y de mayor sintonía. uando se reali/a la prueba, se en)ían ondas sonoras en impulsos. El objeti)o es que cada onda de sonido pase a tra)*s del objeto y )uel)a a subir antes de en)iar la siguiente onda, con un inter)alo de tiempo cuidadosamente calibrado entre ellos. 8iempre existe el peligro de recoger ondas HfalsasH, debido a la interferencia, pero muchos sensores están equipados con la capacidad para detectar ondas falsas.