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¿Cómo dominar los electrodos SMAW de acero inoxidable?

Una inmersión profunda en las designaciones de uso de SMAW de acero inoxidable y los avances en el recubrimiento.

Dominar el uso de electrodos SMAW de acero inoxidable es esencial para la fabricación y reparación de soldaduras en aplicaciones tales como generación de energía (servicios públicos, instalaciones industriales y barcos), tanques y recipientes, petroquímica, pulpa y papel, alimentos y bebidas y muchas otras industrias. Debido a que gran parte del trabajo se realiza en el campo y requiere resultados con calidad de código, el proceso SMAW sigue siendo una opción inteligente, al igual que mantenerse actualizado con las formulaciones de electrodos más recientes.


Tipos de revestimiento de acero inoxidable

Los electrodos de acero inoxidable SMAW se clasifican de acuerdo con AWS A5.4 / A5.4M: 2012 - Especificación para electrodos de acero inoxidable para soldadura por arco de metal blindado. Como se define, los electrodos se clasifican según la composición del metal de soldadura y el tipo de corriente de soldadura. Por ejemplo, la designación de AWS E308L-15 significa electrodo (E), acero tipo AISI 308 (20% de cromo, 10% de níquel), 0,04% de contenido máximo de carbono (L) y polaridad positiva del electrodo de CC (-15). Si la referencia de clasificación fuera E308L-16 o 308L-17, indicaría que la polaridad positiva del electrodo de CA o CC es aceptable.

Los dos dígitos al final del nombre del electrodo SMAW (-15, -16 o -17) se denominan "designaciones de usabilidad". Son el resultado de diferentes composiciones de revestimiento que afectan la polaridad, la (s) posición (es) de soldadura, el perfil del cordón y las propiedades mecánicas. En resumen, seleccionar el electrodo SMAW correcto requiere primero seleccionar la aleación correcta (un tema para otro artículo) y luego las características de usabilidad deseadas basadas en el recubrimiento, el tema central de este artículo.


Habilidad de formulación


Los fabricantes de electrodos desarrollan formulaciones de revestimiento SMAW para optimizar una serie de consideraciones de rendimiento:


"Tasa de congelación", que es una combinación de viscosidad de la escoria, tensión superficial y punto de fusión.

Control sobre el charco de soldadura.

Facilidad de inicio y reencendido del arco.

Liberación de escoria. Algunas escorias se liberan automáticamente mientras que otras requieren un raspado vigoroso con un martillo cincelador.

Penetración (profunda, media o superficial).

Estabilidad del arco y grado de salpicadura.

Perfil de cordón de soldadura (convexo, plano o cóncavo).

Aspecto del cordón de soldadura (liso u ondulado).

Propiedades físicas y mecánicas del depósito de soldadura.

Los recubrimientos de electrodos incluyen elementos para alear, desoxidar, aglutinar, formación de gas, estabilidad del arco, plastificación (para conformabilidad durante la extrusión) y formación de escoria. Los elementos comunes incluyen cromo, níquel, manganeso, ferrosilicio, ferrocromo, ferromanganeso, silicatos, calcio, magnesio, titania, potasio, espato flúor, talco, mica y otros.


Al igual que la diferencia entre el alcohol ilegal barato y el bourbon de primera calidad, la diferencia de rendimiento entre los electrodos se debe a la atención a la calidad de los ingredientes (que se obtienen de proveedores que controlan estrictamente la composición química, la pureza y la consistencia) y la habilidad de un maestro destilador (comprender cómo para elegir, combinar y procesar correctamente los ingredientes).


Comprensión de las designaciones


Los recubrimientos A -15 contienen cantidades considerables de piedra caliza y espato flúor y pueden denominarse recubrimiento de tipo “básico de cal”. Los recubrimientos -16 y -17 tienen rutilo como componente principal, que también se conoce como titania u óxido de titanio, con algo de piedra caliza. En ocasiones, el tipo de revestimiento se denomina rutilo básico.

Una capa de -15 produce una escoria fina de congelación rápida que facilita la soldadura fuera de posición con tamaños de electrodos de 5/32 pulg. Y menores. El cordón está moderadamente ondulado y ligeramente convexo, lo que puede proporcionar un margen de seguridad necesario en uniones sometidas a grandes esfuerzos. A menudo se eligen para trabajos en el sitio y aplicaciones críticas, como para soldar materiales súper austeníticos o muy altos en níquel en aplicaciones criogénicas, como tanques de GNL y sistemas de gas comprimido.


Desafortunadamente, los electrodos básicos de cal tienen la peor soldabilidad porque la forma en que el metal se transfiere a través del arco hace que el charco sea más difícil de controlar. Los electrodos básicos de cal también tienen la eliminación de escoria más resistente y siempre requieren astillado y atención a la eliminación de escoria para evitar inclusiones.

Los electrodos de -16 se consideran "aptos para el soldador". Debido a que contienen elementos que se ionizan fácilmente, como el potasio, los electrodos -16 se inician y vuelven a encenderse más fácilmente y tienen un arco estable y suave con una transferencia fina de metal de soldadura de tipo rociado. Sin embargo, debido a que la escoria se congela lentamente, históricamente se han restringido a las posiciones plana (1F, 1G) y horizontal (2F, 2G). La soldadura vertical y por encima de la cabeza puede ser posible, pero debido a que el charco es más fluido que un -15, requiere más habilidad del operador. El cordón es de convexo a plano con finas ondulaciones y buena fusión de la pared lateral. La escoria se elimina fácil y completamente sin una película secundaria, lo que significa menos tiempo de limpieza, esmerilado y pulido. Funcionan con corriente alterna o DCEP (se prefiere DCEP).


Los recubrimientos -17 contienen una mayor proporción de sílice para producir un charco de soldadura fluido con una excelente acción humectante y ondulaciones muy finas para minimizar la corrosión por grietas y el esmerilado posterior a la soldadura. La escoria se congela más lentamente que un -16 pero permite soldaduras fuera de posición; requerirá más manipulación que un -15 (consulte la siguiente sección).



Entre otras aplicaciones, se desarrollaron electrodos -17 para equipos de procesamiento de alimentos y productos lácteos y contenedores de productos químicos donde el radio de soldadura debe ser suave y cóncavo para evitar el atrapamiento de partículas. Al soldar en las posiciones de filete plano y horizontal, el depósito cóncavo y la ausencia de irregularidades en la superficie lo hacen ideal para aplicaciones donde la apariencia estética, la velocidad y el acabado final son factores.


Mejoras en la soldabilidad


La mayoría de los principales fabricantes de electrodos refinan continuamente sus formulaciones en función de los comentarios de los clientes y las oportunidades de mejora (por ejemplo, nuevos proveedores, cambios de ubicación de fabricación o contratación de nuevos formuladores de electrodos, ingenieros y químicos).


Tal es el caso de las formulaciones de revestimiento para algunos de los grados austeníticos de acero inoxidable más utilizados, incluidos 308L, 309L y 316L. Estos recubrimientos cumplen con todos los requisitos de generaciones anteriores, pero ahora tienen inicios de arco y reencendido más fáciles, lo que ayuda a los operadores a mantener los inicios de arco dentro de la junta (para muchos códigos, cualquier marca de impacto fuera de una junta hará que la soldadura sea rechazada).


Los electrodos -15 más nuevos ofrecen una mejor soldabilidad que los fabricados hace años porque se han mejorado la estabilidad del arco y la transferencia de metal. Algunos de los -16 electrodos ahora disponibles ofrecen sistemas de escoria que admiten la soldadura en las posiciones 2G y 3G con solo una habilidad moderada. La escoria forma un estante para sostener el charco pero evita el problema de la acumulación de charcos (una situación indeseable que ocurre cuando la escoria intenta alcanzar el charco, lo que puede atrapar la escoria o extinguir el arco). Estos electrodos cumplen con los requisitos de designación -16 y tienen el mismo perfil de cordón de plano a ligeramente convexo que un -16, pero esencialmente ofrecen el rendimiento posicional y la escoria autoliberante de un electrodo -17.

Consejos de soldadura

Antes de soldar, considere todas las regulaciones de OSHA con respecto a la exposición al cromo hexavalente, que puede requerir el uso de un sistema de extracción de humos o un casco con PAPR.


Cuando utilice una fuente de poder de soldadura con funciones de inicio de arco ajustable, establezca la fuerza de arco ajustable para favorecer ligeramente el lado "más suave y mantecoso" de las características del arco. Si la máquina tiene una configuración para electrodos de rutilo, elíjala. Si la elección es entre un ajuste para electrodo básico (EXX18) o celulósico, elija básico. Con una función de arranque en caliente ajustable, agregue quizás un 25% más de corriente de arranque que de soldadura por una duración de medio a uno por segundo. Tenga en cuenta que los electrodos de acero inoxidable requieren menos corriente que un electrodo suave del mismo diámetro, así que siga las recomendaciones del fabricante.


En comparación con el acero dulce, los electrodos de acero inoxidable tienen un charco de soldadura lento y que se congela más rápido. Los operadores necesitan más manipulación de electrodos para dirigir el charco, por lo que los ángulos de los electrodos pueden ser exagerados en comparación con los electrodos de acero dulce.



Para el sistema de escoria de congelación rápida de un electrodo de -15, agregar una pequeña cantidad de látigo del electrodo (quizás 1/8 de pulgada de avance y una pausa) ayudará a formar el charco. Para los sistemas de escoria de congelación más lenta de los electrodos -16 y -17, utilice una técnica de tejido para aplanar la corona. Cuanto más lentamente se congela la escoria, más ancho es el tejido. Para evitar una corona alta, mueva el electrodo por el medio y haga una pausa en los bordes (lo que también ayuda a sujetar los dedos de la soldadura).


Para soldar verticalmente hacia arriba, empuje el electrodo hacia arriba como con un E7018, pero use un tejido en lugar de un cordón recto. Algunos operadores usan una técnica en J en la que el paso hacia adelante del electrodo ocurre en una punta de la soldadura; otros simplemente mueven el electrodo hacia arriba de 1/16 a 1/8 pulg. mientras se mueven por el medio.


Si bien las técnicas son tan individuales como el operador, todos los operadores experimentados comparten el mismo consejo para la soldadura SMAW con un electrodo inoxidable: no pase tiempo en el centro del cordón, haga una pausa en los bordes, confíe en el tiempo de la técnica y nunca use el apariencia de escoria para anticipar el perfil del cordón. El consejo común incluye “esta vara te mentirá” y “no te asustes; la escoria no representa el perfil del cordón ”. Dados los electrodos de la serie 300 más nuevos en el mercado, los operadores se deben a sí mismos obtener algunos paquetes de muestra y experimentar la diferencia en el desempeño del recubrimiento por sí mismos.

Jeff Lipko es ingeniero de soldadura y desarrollo, y Nathan Lott es ingeniero de aplicaciones en ESAB, 2800 Airport Rd., Denton, Texas 76207, 800-372-2123, jeffrey.lipko@esab.com, nlott@esab.com, www .esabna.com .


Fuente: canadianmetalworking


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