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Tema: Soldadura de Mantenimiento

EXPOSITOR: Jos Corrales

CONCEPTO

Soldadura de mantenimientoAn cuando se usan todas las tcnicas apropiadas en

soldadura, el servicio de mantenimiento ser todava un arte a requerir creatividad. El objetivo es volver a poner el equipo en funcionamiento en

las mismas condiciones originales. Principalmente en el mantenimiento de urgencia, el tiempo

de reparacin es primordial. En general los materiales son caros y el tiempo de parada

implica costos sumamente altos. Es necesario calma, prontitud y efectividad.

Conocimientos bsicos

La persona responsable de mantenimiento debe tener conocimientos avanzados sobre aplicaciones de soldadura en todo tipo de materiales El Soldador de Mantenimiento debe saber sobre el

comportamiento de los metales frente a la temperatura, debe tener conocimientos bsicos de Metalurgia.El soldador/Supervisor de mantenimiento debe conocer la

variedad de procesos de soldadura aplicables en Mantenimiento.Adems el soldador debe conocer y saber aplicar los

electrodos especiales usados en reparaciones de mantenimiento.

SOLDADURA DE REPARACION

En la industria las reparaciones se clasifican en los siguientes grupos.RoturasFisurasRefuerzos


Roturas .- cuando la piezase ha dividido en 02 o maspartes como consecuenciade un esfuerzo superior asu resistencia (golpe,sobrepresin etc.)


Fisuras .- cuando la piezasoporta un sobre esfuerzo las fisuras son causantes

de la mayor parte dereparacionesse debe de realizar la

reparacin antes que se

presente la rotura.


Refuerzos .- es uncomponente que seaade a una piezasometida a un esfuerzosuperior a suresistencia.Con la finalidad de

aumentar el espesor dela pieza y asi mismo suresistencia

APLICACIN DE SOLDADURAS ESPECIALES

CRITERIOS DE SELECCION DE MATERIALES ESPECIALES

Propiedades

Materiales Especiales

Dureza

Tenacidad

Lmite deFluencia

Propiedades mecnicas

Para conocer las propiedades de los metales se realizan ensayos destructivos utilizando una probeta de dimensiones estandarizadas; se les aplica una carga y despus se mide la deformacin. Estos ensayos son:

Ensayo de tensin. Ensayo de impacto. Ensayo de dureza

Ensayo de tensin

Es el mtodo para conocer el comportamiento de un metal bajo una carga de estiramiento real. Esta prueba determina las siguientes propiedades:

Lmite elstico Resistencia a la tensin Elasticidad Alargamiento Fragilidad

Ensayo de tensin

Deformacin (in/in)

Esfuerzo (1,000 psi)

Lmite elstico proporcional

Lmite de cedencia superior

Lmite de cedencia inferior

Mxima resistencia a la tensin

Fractura

Ensayo de tensin

Antes de someterse a la prueba de tensin la probeta se mide, y al termino de la prueba (con la probeta rota) se juntan las partes y se miden nuevamente, la diferencia existente de la longitud es el alargamiento del metal.

Marcas a 2

Antes de la deformacin

Despus de la deformacin

Marcas a 2



Marcas a 2



Fragilidad La fragilidad es la propiedad contraria a la

ductilidad. Los metales frgiles, son materiales que fallan sin deformacin permanente apreciable.

Un metal frgil tiene tambin baja resistencia al choque o al impacto, o sea la aplicacin rpida de fuerzas.

Ductilidad

La facilidad que presenta un material para deformarse plsticamente al ser sometido a una carga.

Bsicamente, se puede expresar de dos formas: Elongacin (%E = L/Li )

Reduccin de rea.

Resistencia al Impacto

Es la habilidad de un material para absorber la energa de una carga aplicada sbitamente.

La temperatura tiene la mayor influencia sobre la resistencia al impacto.

Se grfica la energa absorbida contra la temperatura para determinar el punto de inflexin.

Resistencia al Impacto

Energa de Impacto (ft-lb)

Temperatura (oF)

Punto de Inflexin15 ft-lb

Punto de Inflexin15 ft-lb

Dureza

Penetrador Brinell

Carga 62.5 kg

De 80 a 430 HB

(Metales Blandos)

Penetrador Brinell

Carga 62.5 kg

De 80 a 430 HB

(Metales Blandos)

Penetrador Rockwell

Carga de 10 150kg

19.2 a 68Rc

(Metales Duros)

Penetrador Rockwell

Carga de 10 150kg

19.2 a 68Rc

(Metales Duros)

Tipos de Materiales

METALES FERROSOS

Aceros al carbono ( A 36, A 633, A355)

Aceros de baja aleacin (HSLA, A 514, T1, HB 400)

Aceros de alta aleacin (Ac. Inoxidables, Ac. Mn)

Hierro fundido (Fe. Fdo.: Gris, Blanco, Nodular, Maleable)

Tipos de Materiales

NO FERROSOSAluminio y aleaciones

(AA 5356, AA4340)Niquel y aleaciones

(Monel 400, Inconel 600, Hastelloy X)Cobre y aleaciones

(Bronces, Cupro aluminios, Cupro niquel con Al y Mg)Titanio y aleaciones

(Aleaciones a, aleaciones b, Ti 5 Al-2,5 Sn)Cobalto y aleaciones

(Stellite)

Cmo establecemosUna Secuencia de

Soldadura?

Pasos a seguir

1

IDENTIFICACIONDEL METAL BASE

3

SELECCIN DELMATERIAL DE APORTE

4TECNICA DE SOLDADURA

METAL BASE

1.- IDENTIFICACIN DEL METAL BASE

Composicin Qumica (anlisis qumico)

Caractersticas Mecnicas (Resistencia a traccin, elongacin, dureza)

Tratamiento Trmico (metalografa)

2.- Procesos de Soldadura

SOLDADURAPOR FUSION

ARCO ELECTRICO OXIGAS

SMAW(ARCO

ELECTRICO MANUAL)

GTAW(TIG)

FCAW Alambre tubular

SAW(ARCO

SUMERGIDO)

ELECTRODO VARILLA ALAMBRE MACIZO ALAMBRE TUBULAR

GMAW(MIG/MAG)

3. Material de Aporte

Criterio de Seleccin:

Similar al metal base Composicin Qumica

AISI 316-L = INOX BW (AWS E 316 L) Caractersticas Mecnicas

HB 400, Acero T1 = TENACITO 110 (compresin) ASTM A633 Gr E = TENACITO 80 (traccin)

Diferente al metal base Contrarrestar problemas metalrgicos del metal base

Acero T1 & Ac. Mn = INOX 309 ELC / E 309LT1-1/4

Condiciones de operaciones Contrarrestar problemas de desgaste

Abrasin de alto esfuerzo-compresion = EXSATUB MnCr-O

Tipos de Soldadura?

Soldadura de Unin :

Soldadura de Recargue :

4. Tcnica de Soldeo

Secuencia de SoldeoEntrada de CalorTemperatura de PrecalentamientoTemperatura de InterpaseAlivio de Tensiones MecnicoVelocidad de EnfriamientoPost-calentamientoTratamiento TrmicoSupervisinInspeccin Antes, Durante y Despusetc.

Soldadura de aceros de media y alta Resistencia

ACEROS DULCES BAJO CONTENIDO DE CARBONO

Son los aceros de menor dificultad para reparar, fcil de soldar.No se necesita precalentamiento a

menos que tenga un espesor considerable, si la pieza tiene menos de 25 mm. de espesor nicamente se debe calentarla a una T de 25C.Si la pieza tiene mas espesor,

calentar unos 25C por cada 25 mm. de espesor.Consumibles para reparar estos

aceros AWS E 7018AWS ER 70S-6Alambres tubulares

ACEROS DE MEDIANO CARBONO

Son aceros que contienen entre 0.25 a 0.45 %C y el Mn. hasta 0.9 % sin elementos aleantes adicionales.Ejemplo: SAE 1030, SAE 1040,

SAE 1045SOLDABILIDAD:Son Fcilmente Soldables, si se

toman las precauciones siguientes:

Seleccin del procedimiento Seleccin del Electrodo Temperaturas de

precalentamiento

TEMPERATURA DE PRECALENTAMIENTO PARA ACEROS DE BAJA ALEACION

METODO DE ZEFERIAN

Tp = 350 ct - 0.25

Donde:

ct = Cq + Ce

Cq = C + Mn + Cr + Ni + Mo .........................C. Qumico 9 18 13 Ce = 0.005 x e (mm) x Cq.....................................C. Espesor

Calculo de Temperaturade Precalentamiento

Precalentamientoa. Formula para determinar la T de precalentamiento

Formula de SEFERIANTP = 350 ct - 0.25ct = Cq + CeCq = %C + Mn/6 + Si/4Ce = 0.005 x e (mm) x Cq

Donde:TP= Temperatura de precalentamientoCt= Carbono totalCq = Carbono qumicoCe = Carbono espesor

ACEROS DE ALTO CONTENIDO DE C

Cuando el Cq sobrepasa el 0.50 de %Son aceros de muy rpida

templabilidad, su soldabilidad resulta de gran dificultad si no se toman las precauciones necesarias. Precalentarse a altas

temperaturas.Consumibles para reparar

estos acerosAWS E 307, AWS E 312AWS ER 307

Aceros de Aleacin

Son aquellos que en su composicin tienen elementos de aleacin como el Cr, Ni. Mo. V. Mn. Etc.Clasificacin

ACEROS DE BAJA ALEACIONa.Aquellos que tienen hasta 5% de elementos

aleantes. ACEROSDE MEDIA ALEACIN

a.Son los aceros que tienen hasta 10% de aleacin ACEROS DE ALTA ALEACIN

a.Son aquellos que superan en 10% de elementos aleantes.

Electrodos Bsicos de Bajo HidrgenoPARA ACEROS DE BAJA ALEACION

Supercito E 7018

Univers CR E 9016 B3

Tenacito 80 E 8018 C3

Tenacito 110 E11018 G

Tenacito 65 E 9018 G

Alambres tubularesPARA ACEROS DE BAJA ALEACION

EXATUB 71 E 71 T1/ 1M

EXATUB 70 E 70 T1

EXATUB 711 E 71 T11

EXATUB 74 E 70 T4

EXATUB 81 Ni1 E 81 T1 Ni1 H4

EXATUB 81 Ni2 E 81 T1 Ni2 H4

EXATUB 110 E110 T1 K3 H4

Qu es Soldadura de Recargue?

Es la tcnica que consiste en la aplicacin dedepsitos de una o varias capas de soldadura decaractersticas muy especiales en las superficies depiezas desgastadas o piezasPara tal fin se emplean diversos procesos de

soldadura con la finalidad de otorgarle mejorresistencia al desgaste y/o recuperar dimensionesdeseadas

Tipos de Recargues Protectores

Existen 4 tipos de recubrimientos: Cladding Hardfacing ( recubrimiento duro) Buildup Buttering ( enmantequillado)

Agentes de Desgaste

Erosin

FriccinImpacto

MaterialesEspeciales

1.- ABRASION

Causado por el movimiento relativo de partculas duras en la superficie

El grado de abrasin depende de la naturaleza de las partculas abrasivas, (morfologa, granulometra, concentracin, ngulo incidencia y la velocidad relativa)

1. Abrasin pura o de bajo esfuerzo2. Abrasin de alto esfuerzo3. Abrasin por desgarramiento

AbrasinABRASION PURA O DE BAJO ESFUERZO Abrasivo de granulometra fina/media, ausencia

de impacto, angulos de incidencia pequeos, presiones bajas (abrasivo sobre metal)

ABRASION DE ALTO ESFUERZO Abrasin de tres cuerpos Constituido por partculas pequeas y que

no impactan sobre la superficie de desgaste

ABRASION POR DESGARRAMIENTO Abrasin por penetracion abrasin

cortante Difiere al anterior en cuanto a que el

elemento abrasivo es de mayor tamao y muchas veces existe impacto

2.- IMPACTO

En la medida que la superficie reciba el impacto y pueda absorber energa es que exhibir resistencia al choque.El empleo de las aleaciones

tenaces del tipo aceros al manganeso austeniticos y aceros de baja aleacin tratados trmicamente, son los que estn dando buenos resultados

3.- FRICCION

Se considera la accin de un par bi-metalico en contacto dinmico El desplazamiento de dos superficies

implica un considerable aumento de la temperatura la puede alcanzar el punto de fusin de uno u otro de los metales posibilitando la generacin de micro soldaduras. La experiencia practica junto con

pruebas de laboratorio han permitido grandes avances, por ejemplo: El desgaste dirigido, producir el desgaste sobre una superficie que tenga menor costo.

4.- EROSION

La diferencia frente a la abrasin, esta en el hecho de que el abrasivo es proyectado en un flujo fluido o gaseoso contra la pieza La energa cintica de las partculas

abrasivas es transferida al componente, deterioro superficial El deterioro de la superficie depender de la

tenacidad y dureza del metal base, dureza y granulometra del abrasivo, angulo de incidencia del haz abrasivo

5.- CORROSION

Existe en casi todos los sectores industriales, particularmente donde las piezas estn en contacto con agua fresca o salina, en ambientes bsicos o cidos, o cuando las mismas estn expuestas a gases a temperaturas normales o elevadas

Se puede definir la corrosin como un ataque qumico o electroqumico sobre un material del ambiente que lo rodea.

6.- CAVITACION

Es la generacin y posterior implosin de burbujas de vapor de agua producto de un cambio de velocidades en el fluido que implican cambios de presin hidrulica en el sistema.

La burbuja es generada cuando la presin baja a los niveles de presin de vapor del fluido y se produce implosin cuando dicha burbuja se encuentra nuevamente con zonas de mayor presin

Para resistir estos desgastes, los materiales resistentes a la cavitacion deben exhibir buenas propiedades de tenacidad, tales como los aceros inoxidables martensiticos, inoxidables austeniticos, aleaciones de Cr-Co-W y fundiciones de bronce.

7.- CALOR

1. Fatiga trmica.- se debe a la repeticin de ciclos de calentamiento y enfriamiento en donde, si el componente tiene alguna restriccin a su libre contraccin o dilatacin, se generan esfuerzos residuales considerables.

2. La proteccin de componentes para trabajos de altas temperaturas se basa en la aplicacin de un recubrimiento protector refractario o rico en cromo, para favorecer la formacin del oxido de cromo (Cr2O3), es estable, denso y de buena adhesin.

Impacto vs Abrasin

RESISTENCIA A IMPACTO ESFUERZO DE COMPRESIONBAJA BAJA

CARBUROS DETUGNSTENO

CARBUROS DECROMO

ACEROS MARTENSITICOS13 Cr 4 Ni

ACERO al Mn 13%

ACERO INOXIDABLE18/8

ALTA

ALTA

TIPOS DE DESGASTE CONCEPTO ALEACION PARA ENFRENTAR

ABRASIONFROTACION DE PARTICULAS NO METALICAS CONTRA LA SUPERFICIE

MATERIAL TENACES Y/O CON ALTOS CONTENIDOS DE CARBUROS DE Cr, Mo, Co, W, Ti

CHOQUE o IMPACTO GOLPES PERIODICOS O ESPORADICOSMATERIALES CON ALTA TENACIDAD, ALEACIONES AL Mn

FRICCIONPRESION DEL ROZAMIENTO Y CALENTAMIENTO, ENTRE METALES

DEPOSITOS DE UN ACERO DE BAJA ALEACION

EROSION

PROYECCION DE PARTICULAS ABRASIVAS EN UN FLUJO FLUIDO O GASEOSO

MATERIAL CON ALTOS CONTENIDOS DE CARBUROS DE Cr, Mo, Co, W, Ti

CORROSIONATAQUES POR AGENTES QUIMICOS, LIQUIDOS, SOLIDOS Y GASEOSO

LOS ACEROS INOXIDABLES, ALEACIONES AL Ni, ALEACIONES AL Co

CAVITACIONLIQUIDOS QUE ESTAN EN MOVIMIENTO, FLUJO TURBULENTO

LOS ACEROS INOXIDABLES MARTENSITICOS y/o AUSTENITICOS

CALOR FATIGA TERMICA, OXIDACIONDEPOSITOS RICOS EN OXIDOS DE CROMO, ALEACIONES Co-Cr-W

TIPOS DE DESGASTES

TIPOS DE DESGASTE SMAW FCAW SAW

ABRASION

CITODUR 1000, TOOLCORD, CITOMANGAN

EXSATUB 1000-O, EXSATUB MnCr POP 450A/ PS 2

CHOQUE o IMPACTOCITOMANGAN, CITODUR 350

EXSATUB 350, EXSATUB MnCr

FRICCION

CITODUR 350, TENACITO 80, TENACITO 110

EXSATUB 350-O, EXSATUB 110

POP 250A / PS2 PS3, POP 350A / PS2 PS3

EROSION CITODUR 1000EXSATUB 600-O, EXSATUB 1000-O POP 450A/ PS 2

CORROSIONINOX BW, INOX CW, INOX 29/9 EXSATUB 309 LG

CAVITACION CITOCHROM 134 EXSATUB 134

CALOREXSA 717, EXSA 726, CITODUR 1000 EXSATUB 1000-O POP 450A/ PS 2

METAL DE APORTE RECOMENDADO

Ventajas del Recargue

Se aumenta la eficacia y el rendimiento.Se reduce el coste de montar y desmontar las piezas.Se reduce el Stock de piezas de recambioPermite transformar una pieza desechable por

desgaste en un bien de capital recuperable.Evita interrupciones largas en servicio y de esta

manera minimiza prdidas de produccin.Incrementa la vida en servicio de los componentes

con el objeto de reducir costos de reposicin y stocks.

Recubrimientos DurosConvencionales

CITODUR 350

CITODUR 600

CITODUR 1000

CITOMANGAN

TOOLCORD

SMAW

Recubrimientos DurosConvencionales

EXATUB 350-0

EXATUB 600-0

EXATUB 1000-0

EXATUB MnCr-0

EXATUB CN-0

FCAW

INOX AW E 308L 16

INOX BW ELC E 316L - 16

CITORIEL 801 E 307 16

INOX 309 ELC E 309L - 16

INOX 29/9 E 312 16

EXSA 106 E 312 16

INOX CW E 310 16

CITOCHROM 134 E 410 NiMo

SMAW Aceros Inoxidables

PIEZA A RECUPERAR:

SPROCKETDESGASTE:Friccin, Compresin,Impacto

MATERIAL BASE:Acero al C baja aleacin

Unin/ReconstruccinProceso Recargue

SUPERCITO-INOX 309ELCSMAW TENACITO 110-CITODUR 350

INOX 29/9 EXSA 106SMAW CITODUR 600 - CITOMANGAN

APLICACIONES

REPARACION SPROCKET

PIEZA A RECUPERAR:

UA DE PALADESGASTE:Abrasin y golpe moderado.



SUPERCITOSMAW CITODUR 600

Se calza la ua con plancha HSLA de espesor de 3/4 para recuperar su forma original. La forma de la costura del recargue se hace en funcin a las caractersticas del material abrasivo.

PIEZA A RECUPERAR:

UA DE PALADESGASTE:Abrasin y golpe moderado.



SUPERCITOSMAW CITODUR 600

Abrasin Cortante Abrasin de Baso Esfuerzo Material mixtoMaterial grueso: Rocas Material fino: arena, barro, carboncillo Rocas y finos

PIEZA A RECUPERAR:

CANTONERA DESGASTE:Abrasin y golpe moderado.

MATERIAL BASE:Acero de baja aleacin al MnCr


SUPERCITOSMAW CITODUR 600 CITODUR 1000

Calzar la cantonera haciendo uso de planchas HSLA para recuperar su forma original.El recubrimiento duro se debe de colocar para proteger el cordn de unin frente a la abrasin y para proteger las zonas de trabajo sometidas a mayor desgaste, esta proteccin puede ser en forma de almohadillado, mediante cocada y/o botones.

Cantoneradesgastada

Calzada con acero HSLAsoldada con SUPERCITO

Inicio de aplicacin de CITODUR 600

Pieza de Recuperacin

APLICACIN DE ELECTRODOS INOXIDABLES EN RECUPERACION DE PIONES

INOX 29/9: BASECITORIEL 801: ACABADO

Electrodos de FIERRO FUNDIDO

Ferrocord U E St

EXSANIQUEL Fe E Ni Fe-CI

CITOFONTE ENi-CI

BOMBAS:CITOFONTE

REPARACION DEPIONES

DE HIERROFUNDIDO

DADOS DE MAZAS DE TRAPICHE:Ferrocord U

Soldadura de rieles

Soldando Cuchara de Rueda Pelton

DISCO DESFRAGMENTADOR

Gracias

Email: [email protected]

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