Colegio Vocacional Monseor Sanabria.Departamento de Mecnica General.

Consejos para soldadura de acero inoxidableLa soldadura elctrica de aceros inoxidables resistentes al calor y a la corrosinLa creciente demanda de la industria y especialmente de la industria qumica por aceros con altas propiedades mecnicas y fsicas bajo condiciones de corrosin y altas temperaturas, origin el desarrollo de los aceros inoxidables.Los aceros inoxidables son aleaciones con base de fierro que contienen un mnimo de 11% de cromo (exceptuando los de la clase 500 como 502, 505, etc.), repartido uniformemente a travs de la aleacin.La caracterstica sobresaliente de los aceros inoxidables es su capacidad para formar fcilmente una pelcula de xido de cromo la que acta como proteccin constante contra la corrosin. Esta capa de xido es muy delgada; sin embargo es bastante estable y de gran adherencia. Si se rompe o destruye se forma de nuevo instantneamente y contina su accin protectora. Al incrementar el contenido de cromo en el acero se aumenta la resistencia a la corrosin ya que la pelcula protectora es enriquecida proporcionalmente.Bajo condiciones de exposicin a altas temperaturas (entre 650 y 700C) la pelcula se vuelve ms gruesa formando un sello compacto e impenetrable con las propiedades de alta resistencia al calor que se requieren.El cromo tambin produce notables efectos fsicos. Aceros conteniendo cantidades de cromo en exceso desarrollan fragilidad como resultado del crecimiento de grano despus de exposiciones a altas temperaturas. Por esta razn los aceros al cromo (que algunos no consideran entre los inoxidables), imponen ciertas limitaciones para soldarse. Todos los aceros inoxidables al cromo son magnticos bajo cualquier condicin (p. ej.: tipos 410, 430, 502).Las adiciones de nquel en aceros inoxidables son siempre complementarias al cromo. Sin embargo, estas adiciones afectan profundamente los aceros resultantes. La resistencia a la corrosin se aumenta notablemente ya que la pelcula protectora conteniendo cromo y nquel es mucho ms resistente a la corrosin que en el caso de los aceros inoxidables al cromo cuyas pelculas superficiales contienen nicamente cromo.Lo fundamental para la mayora de los tipos de corrosin a los cuales estn sujetos los aceros inoxidables es el hecho de que las sales halgenas, principalmente cloruros, penetran fcilmente la pelcula pasiva y permiten que se presenten ataques corrosivos. Adiciones del 2 al 4% de molibdeno aumentan la resistencia a los cidos no oxidantes, particularmente al cido sulfrico de baja concentracin.Las adiciones de nquel tambin imparten otras importantes propiedades fsicas a los aceros inoxidables.Si la aleacin contiene suficientes cantidades de nquel, el acero inoxidable resulta antimagntico, no es templable por tratamiento trmico y es muy tenaz y dctil. Retiene su alto grado de ductilidad en aplicaciones a altas temperaturas y posee excelente soldabilidad.Estas valiosas propiedades, combinadas con su sobresaliente resistencia a la corrosin, hacen que los aceros inoxidables al cromo-nquel sean tiles para una amplia variedad de aplicaciones.Hay algunos otros elementos que estn siempre presentes en pequeas cantidades (trazas) o que se agregan para algn propsito especfico. Entre estos mencionamos principalmente manganeso, silicio, cobre y aluminio, que agregados en cantidades suficientes, introducen modificaciones en las principales caractersticas de un acero inoxidable. Un elemento que no hemos mencionado todava es el carbono, el cual es muy importante. Mientras que el carbono aumenta la resistencia mecnica del acero inoxidable y permite, en el caso de los tipos al cromo, que se templen por medio de un tratamiento trmico, reduce la ductilidad, resistencia a la corrosin y tenacidad, especialmente a bajas temperaturas.Ya que el carbono tiene una mayor afinidad con el cromo de la que tiene con el hierro, los dos se combinan fcilmente y su presencia es bastante notoria cuando se suelda porque en la soldadura necesariamente se emplean altas temperaturas. A medida que el acero se enfra pasa a travs de un rango de sensibilizacin el cual se localiza entre 480 y 815C. La sensibilizacin es causada por la precipitacin del carbono que normalmente se encuentra disuelto hacia los lmites de los granos en forma de carburo de cromo.Esta precipitacin de carburos causa a su vez una reduccin del cromo en los lmites de grano. Ya que los carburos de cromo son aleaciones inestables, producen una estructura frgil indeseable, de baja resistencia mecnica y que es destruida con relativa facilidad por el calor o la corrosin. En efecto, una excesiva reduccin local del contenido de cromo puede originar corrosin intercristalina y eventualmente la desintegracin del metal.Para muchas aplicaciones, el efecto del carbono es tan importante que se requieren medidas de proteccin especiales para asegurar soldaduras satisfactorias.Como una regla, existen tres posibilidades a seguir:Usar electrodos con extra bajo contenido de carbono, como por ejemplo el electrodo UTP 6820 MoLc. Calentar la unin soldada a 1000C, temperatura a la cual el carbono se disuelve, y despus enfriar rpidamente en agua. De esta manera no habr tiempo suficiente para que se formen nuevos carburos de cromo. Sin embargo, en la mayora de los casos, este procedimiento es impracticable debido al tipo, forma o diseo de la pieza a soldar. Usar soldaduras resistentes a la sensibilizacin.Elementos como el columbio, tantalio y titanio tienen una gran afinidad con el carbono. Estos metales forman carburos inofensivos antes de que el cromo pueda unirse con el carbono. Adems, estos carburos estn distribuidos uniformemente en el acero y evitan la formacin de los carburos perjudiciales en los lmites de grano, ya que vuelven al material estable en relacin a los carburos, independientemente de tratamientos trmicos. Estos elementos se conocen como "estabilizadores y los aceros inoxidables as tratados se conocen como aceros estabilizados. Ya que los elementos estabilizadores no afectan la fabricacin, trabajo o propiedades fsicas resuelven uno de los ms serios problemas en la aplicacin de aceros inoxidables. Debido a esto los grados estabilizados se han vuelto indispensables en un gran nmero de aplicaciones. Aunque estos elementos estabilizadores pueden ser agregados en el ncleo, (el titanio no puede transferirse a travs del arco) tambin pueden estar contenidos en el revestimiento. Los electrodos UTP 6820 MoLc tienen bajo contenido de carbono y estn estabilizados adems con columbio y tantalio asegurando de esta manera buenos resultados en donde fisuras y corrosin intergranular deben evitarse.Para soldar aceros resistentes a altas temperaturas, UTP ha desarrollado el electrodo UTP 68H para soldar en toda posicin aceros inoxidables del tipo 25/20. El depsito resiste temperaturas constantes hasta de 1200C. El mismo electrodo deposita una aleacin que conserva su estructura autntica aun al soldar aceros no aleados, a pesar de la dilucin con el metal base.Los aceros inoxidables austenticos (no magnticos) se caracterizan por las siguientes propiedades fsicas adicionales que afectan los procedimientos para soldarlos:El coeficiente de expansin es 50% mayor que el de acero al bajo carbono, por lo que deber tomarse en cuenta la mayor dilatacin trmica aumentando ligeramente la abertura entre las partes por soldar, punteando para evitar alabeos y usar guas y abrazaderas siempre que sean posibles. La conductibilidad trmica es la mitad de la del acero al bajo carbono y este factor (debido a la disipacin de calor ms lenta) contribuye a causar distorsin al crear esfuerzos desiguales.Finalmente, los aceros inoxidables austenticos no son templables y no responden a tratamientos trmicos.Los aceros inoxidables al cromo se dividen en 2 tipos, martensticos (tratables trmicamente), y ferrticos, siendo el factor decisivo la proporcin de cromo a carbono.Debido a su balance de aleacin, los tipos martensticos tienden a endurecerse y fragilizarse despus de ser soldados. A menos que se tomen las debidas precauciones, estos aceros pueden fracturarse.Es recomendable precalentar a aproximadamente 250C y evitar sobrecalentamientos durante la soldadura. En muchos casos se recomienda un poscalentamiento a aproximadamente 600 - 650C.El coeficiente de dilatacin de aceros inoxidables tanto martensticos como ferrticos es inferior al del acero al bajo carbono. El alabeo en la soldadura es, por lo tanto, correspondientemente menor.La conductibilidad trmica, dependiendo del contenido de cromo en la aleacin, vara de la mitad a la tercera parte de la del acero al bajo carbono.Entre la lnea de productos UTP se cuenta con electrodos para soldar aceros inoxidables al cromo, tales como el UTP64Ti para soldar acero inoxidable del tipo AISI 502, UTP 66 para soldar AISI 410 y UTP 6601 para soldar AISI 430.En muchos casos, cuando no es posible dar los tratamientos trmicos, los tipos al cromo se sueldan con un electrodo austentico, UTP 68H, debido a que sus depsitos no se endurecen, obtenindose una junta elstica. Algunas veces la unin es hecha con un electrodo austentico y las capas superiores se sueldan con un tipo al cromo similar al metal base.Antes de hacer una recomendacin, es absolutamente necesario determinar el uso final que se dar a la soldadura terminada, particularmente en aplicaciones donde el efecto del nquel en el metal depositado pueda ser objetable desde el punto de vista de posibles ataques de corrosin.Consejos para soldadura de acero inoxidable UTP 6820 LC UTP 6820 Mo LC UTP 6824 LC UTP 68H UTP 312 UTP 6601