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¿Se puede reparar el hierro forjado mediante soldadura?

A menudo se reciben consultas sobre la soldadura de hierro forjado; por ejemplo, se busca información sobre la reparación de estructuras construidas ya a mediados del siglo XIX.

Ejemplos notables son la Palm House en Kew Gardens, restaurada bajo la dirección de Posford Pavry and Partners, y el Centro de Exposiciones G-MEX en Manchester.

Originalmente, las estructuras de hierro forjado estaban atornilladas o remachadas y, además de la corrosión general, a menudo se encuentra una oxidación más grave en la región de las conexiones.


Características metalúrgicas

El hierro forjado es un material dúplex que consiste en hierro con bajo contenido de carbono que se lamina en forma de placa junto con parte de la escoria utilizada en el proceso de refinación. El material compuesto resultante consiste en hierro que contiene escoria extraída.


La composición química del hierro forjado dará alguna indicación de su soldabilidad. Si los contenidos de carbono y azufre son bajos (típicamente 0.035% y 0.050% máximo respectivamente), el hierro se fabricó correctamente en el horno.

El laminado o martilleo aplicado al hierro después de que sale del horno alarga las partículas de escoria para formar larguerillos que, para una buena soldabilidad, deben ser de bajo volumen, preferiblemente de poca anchura o profundidad, es decir , deben ser más o menos unidimensionales. .


Reparación de soldadura

La mayoría de las reparaciones consisten en atornillar o soldar sobre placas de refuerzo de acero dulce; a veces reemplazando miembros enteros de hierro forjado por acero. Los pernos que se asemejan a remaches se utilizan a menudo con fines estéticos en reparaciones de este tipo. La soldadura solo debe usarse donde no exista una alternativa práctica y debe evitarse en áreas de alta tensión.


Ocasionalmente se encuentran disponibles pequeñas cantidades de hierro forjado recuperado para su uso en trabajos de restauración. Por tanto, existe la necesidad de soldar hierro forjado a sí mismo o al acero dulce.


Esto es posible mediante soldadura manual de arco metálico o arco metálico blindado (MMA o SMAW)) con electrodos recubiertos de rutilo que cumplen con BS EN 499 E38 XR XX o AWS E6013, o mediante soldadura MAG (GMAW) con un alambre de relleno que cumple con BS EN440 : G2Si o G3Si o AWS ER 70S-2.


Debido al alto contenido de oxígeno del hierro forjado, los alambres de relleno de soldadura MAG (GMAW) recomendados contienen aluminio, así como silicio y manganeso como desoxidantes, y existe alguna evidencia de que esto proporciona soldaduras más sólidas que otros alambres de relleno. Sin embargo, los resultados también dependen de la calidad del hierro forjado que se está soldando, y se recomiendan las pruebas de soldadura con muestras del hierro real que se va a soldar.

Los electrodos de rutilo se eligen para la soldadura MMA (SMAW) debido a su baja penetración y su facilidad de uso para la soldadura posicional, y las propiedades de tracción más bajas reducen la tensión en la zona afectada por el calor (ZAC).

Si el trabajo mecánico del hierro forjado no ha sido minucioso y los largueros de escoria son grandes en volumen y extensión, la soldadura puede ser difícil ya que se forman grandes inclusiones de escoria en la soldadura y en el límite de fusión. Los que están en el límite de fusión pueden estar orientados de manera normal a la dirección de la tensión y podrían provocar una falla prematura si la estructura se somete a tensiones alternas. La soldadura que da como resultado una tensión de espesor a través debe abordarse con gran precaución ya que el hierro forjado puede ser muy débil en esta dirección y puede ocurrir fácilmente una forma de desgarro laminar.


El hierro forjado de alta calidad, es decir, con bajo contenido de carbono y azufre y largueros de escoria bien distribuidos, presenta menos problemas en la soldadura. Sin embargo, si bien la composición química puede sugerir una buena soldabilidad, no dará ninguna indicación de la distribución o el volumen de la escoria; esto será revelado solo por microsecciones.

Procedimiento de soldadura

Debe tenerse en cuenta que debido a los métodos de fabricación y a la ausencia de normas nacionales, las propiedades mecánicas del hierro forjado pueden variar ampliamente incluso en dos placas de un mismo fabricante, por lo que se puede encontrar un grado de variabilidad si se intenta una reparación con soldadura y Los resultados satisfactorios de una placa de prueba pueden no ser representativos de otras placas que se van a soldar.

El procedimiento para soldar hierro forjado es, en general, el mismo que se utiliza para soldar acero estructural. Sin embargo, se debe evitar la penetración excesiva en la placa base para reducir el riesgo de inclusiones de escoria en el metal de soldadura. Cuando se suelda MMA (SMAW), esto se logra mediante el uso de electrodos de diámetro pequeño, que necesitan poca corriente. Para soldadura MAG (GMAW), se debe utilizar transferencia por inmersión o arco pulsado.


Nuevamente, las microsecciones deben obtenerse siempre que sea posible antes de soldar. Se debe realizar una prueba de procedimiento de soldadura si se puede obtener una muestra lo suficientemente grande.


También deben adoptarse técnicas para reducir las tensiones de contracción debidas a la soldadura. Estos podrían incluir el uso de cordones de refuerzo, untado con mantequilla del hierro forjado antes de completar la soldadura estructural, manteniendo la preparación de la soldadura al mínimo, retroceso y enfriamiento entre corridas.

Debe reconocerse que la microestructura del hierro forjado puede significar que el examen volumétrico no destructivo de las soldaduras sea difícil. Por lo tanto, es importante que las reparaciones estructurales solo se realicen si existe una alta probabilidad de que se produzcan soldaduras sólidas.


Un problema adicional que se encuentra con frecuencia al reparar estructuras antiguas, ya sean de hierro forjado o acero, es la presencia de pinturas a base de óxido de plomo. Para reducir el riesgo de que los soldadores respiren humo de plomo, estos recubrimientos deben eliminarse por completo antes de realizar cualquier reparación de soldadura. Esto debe hacerse teniendo debidamente en cuenta las cuestiones de salud y seguridad.

Las pruebas realizadas por TWI han demostrado que cuando se somete a cargas de cizallamiento o flexión, el hierro forjado soldado puede fallar con cargas inesperadamente bajas, por lo que se recomienda que la soldadura, siempre que sea posible, se limite a aplicaciones cosméticas o adición de refuerzos, en lugar de juntas estructurales principales.


Nota de advertencia

Las características metalúrgicas del hierro forjado, identificadas anteriormente, junto con los métodos utilizados en el montaje original de este material como perfiles estructurales, hacen que la reparación / refuerzo de las estructuras de hierro forjado mediante soldadura solo se lleve a cabo previa consulta con empresas experimentadas en este campo y con todo el trabajo del sitio realizado por empresas con los conocimientos, habilidades y experiencia necesarios.


Fuente: twi-global

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