soldando tuber+¡as de acero cromo-molibdeno

SOLDANDO TUBERAS DE

ACERO CROMO -

MOLIBDENO

Ing. Andy Alvarez Borja Inspector de uniones soldadas Nivel III CESOL N1561

Certified Welding Inspector (CWI) AWS N 13074031

TRUJILLO - PER

Contenido:

1. Tipos de Acero

2. Agentes de desgaste

3. Un contrincante: Creep

4. Propiedades de los aceros

5. Acero al Cr Mo

Caractersticas Generales

Nomenclatura Tcnica

Composicin Qumica

Propiedades Mecnicas

6. Soldando

Tener en cuenta

Materiales de aporte

Pre-calentamiento y PWHT

7. Equipos y Materiales de aporte

Tipos de Acero

Aceros al Carbono

Aceros de Bajo Carbono

0,03% < C 0,25%

ASTM A 36

SAE 1020 (perfiles, barras, etc.)

Aceros de Mediano Carbono

0,25 < C 0,45%

Aceros Fundidos

Aceros de Alto Carbono

C > 0,45%

Aceros para Herramientas

Aceros Aleados

Aceros de Baja Aleacin

Aleantes 5% Aleantes

Aceros T1

Aceros de Mediana Aleacin

5% < Aleantes 10%

Aceros al 5% Cr 0,5% Mo

Aceros de Alta Aleacin

Aleantes > 10%

Aceros Inoxidables

Aceros al Manganeso

Erosin

Friccin

Impacto

Agentes de desgaste

Un contrincante: CREEP

Tambin conocido como FLUENCIA LENTA

Mecanismo de deterioro en el tiempo que provoca la deformacin continua de un material bajo carga (esfuerzos) y expuesto a una temperatura elevada.

Es una deformacin asistida trmicamente dependiendo del tiempo

Provoca en las piezas variaciones dimensionales, distorsiones y hasta rupturas de los mismos

Un contrincante: CREEP - etapas

Endurecimiento por deformacin (aumento de dislocaciones) Balance entre endurecimiento y ablandamiento Cambios microscpicos: recristalizacin, microcavidades, microgrietas, etc

Un contrincante: CREEP - etapas

Un contrincante:CREEP

Aleaciones resistentes al CREEP

Con temperaturas hasta 150C

Polmeros T > 100C

Polietileno de baja densidad, Tmx: 70C

Cobre Puro y aleaciones de Al

Con temperaturas entre 150C 400C

Polietereterketona (PEEK) hasta 160C (sin esfuerzo) y hasta 300C con 30% refuerzo de fibra de vidrio

Poliamidas hasta 260C

Politetrfluoroetileno (PTFE) hasta 260C

Aleaciones de Mg hasta 200C


Aleaciones resistentes al CREEP (continua)


Aleaciones de Al hasta 250C

Aleaciones de Cu hasta 350C

Aceros al carbono o C-Mn hasta 425C


Aceros ferrticos de baja aleacin (1Cr 1Mo 0.25V; 2-25Cr 1Mo) hasta 550C

Aceros inoxidables martensticos (13%Cr) hasta 500C




Aceros inoxidables austenticos tienen buena resistencia al creep y corrosin hasta 650C


Aceros inoxidables austenticos hasta 750C

Aleaciones de Ni-Cr (Nimonic) hasta 1000C

Aleaciones de Ni-Cr-Fe (Incoloy) hasta 1200C

Aleaciones base Co hasta 1000C



Con temperaturas mayores a 1000C

Materiales Refractarios (W, Mo, Nb) hasta 1500C, pero necesitan atmsfera protectora

Cermicos (xidos de Al, Mg, Be, Zr, etc) por encima de 1200C pero suceptibles al choque trmico

Dureza

Tenacidad

Lmite de Fluencia

Propiedades de los Aceros

Aceros al Cr Mo / Carc. Generales

El Cr otorga resistencia a la CORROSIN y OXIDACIN a elevadas temperaturas.

El Mo aumenta la resistencia mecnica a elevadas temperaturas.

Los dos juntos mejoran la resistencia mecnica a elevadas temperaturas, evitando el problema del creep y la fisuracin por hidrgeno.

Las aleaciones se van mejorando con la adicin de Ti, V, Nb y N.

Se tiene una gama de aleaciones para diferentes aplicaciones.


Material suministrado con:

RECOCIDO: bajas propiedades mecnicas, se requieren espesores ms gruesos, FERRITICA

TEMPLADO Y REVENIDO: excelente p. mecnicas y alta tenacidad, baja resistencia a la fragilizacin por H. MARTENSITA

NORMALIZADO Y REVENIDO: P. Mec. Intermedias; GLOBULAR


Material suministrado con:

RECOCIDO: Temp.: 850C-913C; Tiempo: 1h/pulg; Venf.: 28C/h

hasta 538C y luego al aire.

NORMALIZADO: Temp: 850C-913C; Tiempo: 1h/pulg; Venf.: al aire quieto.

TEMPLADO: Temp.: 850C-913C; Tiempo: 1h/pulg; Venf.: en aceite.

REVENIDO: Temp.: 600C-650C; Tiempo: 2h/pulg; Venf.: en aire quieto

Aceros al Cr Mo / Nomenclatura Tc.

Aceros al Cr Mo / Nomenclatura Tc.

Aceros al C, C- Mo

Aceros al Cr-Mo,

resistentes al Creep

Aceros Inoxidables

Aceros al Cr Mo / Comp. Qumica

Aceros al Cr Mo / Prop. Mecnicas

Resistencia a la Traccin: 414 MPa 621MPa

Lmite elstico: 207MPa 450MPa

Elongacin: 18% a 30%

Soldando Tener en cuenta

Todos tienen bajo contenido de C

Se tiene varias alternativas de procesos de soldeo

Es importante la temperatura de precalentamiento y PWHT

Usando en el primer pase GTAW, no olvidar la purga de gas

En general Back purging:

< 4% Cr no usar

4


Problemas comunes: 1. Alta templabilidad (por los aleantes). 2. Carbono Equivalente elevado (sensibles a la fisuracin por

hidrgeno). 3. Fragilidad de revenido o recalentamiento (durante el PWHT o al

mantenerse en las temperaturas entre 350C a 550C).


Entonces tendremos las siguientes precauciones: 1. Seleccin adecuada de los materiales de aporte a utilizar.

2. Clculo de la temperatura de precalentamiento.

3. Seleccin del tratamiento trmico post-soldadura (PWHT).

4. Calificar procedimientos de soldadura y realizar inspecciones al culminar el PWHT.

Soldando Materiales de aporte

Electrodos de bajo hidrgeno y todas las prcticas recomendadas para evitar la fisuracin por hidrgeno.

De bajo contenido de %C.

Es recomendable secar los materiales de aporte expuestos a la atmsfera en hornos segn sus especificaciones tcnicas..

Se debe tener en cuenta si existe ciclo trmico de trabajo.

Dos grandes grupos de uniones:

1. Materiales base similares

2. Materiales base dismiles


1. MATERIALES BASE SIMILARES:

Emplear materiales de aporte de composicin qumica similar al material base.

%Cr y %Mo no deben ser inferiores a los mnimos del material base.

La resistencia mecnica del material de aporte no debe ser inferior a la del material base.


2. MATERIALES BASE DISIMILES:

La de menor CQ de los Materiales base a soldar

La de mayor CQ de los materiales base a soldar

Una CQ intermedia a los materiales base a soldar

Una CQ diferente a la de los materiales base a soldar



a. La de menor CQ de los Materiales base a soldar

b. La de mayor CQ de los materiales base a soldar

c. Una CQ intermedia a los materiales base a soldar

d. Una CQ diferente a la de los materiales base a soldar

a, b y c cuando trabajamos con materiales de Cr Mo del mismo grado

d cuando la unin trabajar a elevadas temperaturas o en ambientes corrosivos



a. La de menor CQ de los Materiales base a soldar

b. La de mayor CQ de los materiales base a soldar

c. Una CQ intermedia a los materiales base a soldar

d. Una CQ diferente a la de los materiales base a soldar

d para uniones de Mat. Ferrticos con inoxidables, usar:

aporte E309

Si hay ciclo trmico usar aleaciones de alto Ni (ENiCrFe-2.-3.-4)

Soldando Preparacin de bordes

Soldando Precalentamiento

Evita altas velocidades de enfriamiento.

Se selecciona en funcin del %C y del grado de hidrgeno potencialmente disuelto.

Si los materiales usados son fuentes de hidrgeno, se recomienda elevar la temperatura 50C ms de lo establecido durante 1 hora antes de que llegue a la temperatura ambiente.

Segn la ASME B31.3 en el item 330.1.4, la zona a precalentar no debe ser menor de 25.4mm de longitud a partir del eje del cordn de soldadura.

Si el WPS indica, hasta en el apuntalado se realiza


Interrupciones:

Debe evitarse interrumpir el procedimiento de soldadura hasta que la temperatura llegue a ser la del medio ambiente, a menos que se realice algn tratamiento a esa unin.

Si el espesor es menor a 25.4mm, podra ser interrumpido a no menos de 33% del espesor.

Si el espesor es menor a 25.4mm, y se detiene en ms del 33% del espesor, esto debera ser especificado.

Podra ser interrumpido el proceso de soldeo para materiales con un mximo de 4% de Cr y menores a 25.4mm de espesor soldados con aportes de B.H.

Soldando PWHT

Desarrolla resistencia a la corrosin, ductibilidad, tenacidad y difunde el hidrgeno.

No se usa cuando los espesores son delgados y se sold con una temperatura de precalentamiento ALTA.

La temperatura de mantencin no debe pasar la temperatura de los tratamientos previos.

Cuando las juntas realicen servicio bajo cido siempre debe realizarse.

Cuando el espesor es mayor a 25.4mm o el % de Cr es mayor a 4, el PWHT debe realizarse inmediatamente despus de terminar de soldar la junta.

Soldando PWHT

Soldando PWHT

ASME B31.3

Soldando - PWHT

Temperatura inicial

Mantener en 315C

Velocidad de Calentamiento

315C / 0.5* (mayor espesor-inch)

Pero siempre < 315C/h

Velocidad de Enfriamiento

< 315C/h

Soldando PWHT

Equipos y Materiales de aporte

PROHEAT 35 (Equipo para precalentamiento y PWHT)

Equipos y Materiales de aporte

Proceso GTAW: TIGFIL 103 ER80S-B2 TIGFIL 2.25Cr 1Mo - ER90S-B3 TIGFIL 5Cr 0.5Mo ER80S-B6 TIGFIL 9Cr 1Mo ER90S-B9

Proceso SMAW: EXA8018 B2 E8018-B2 EXA9018 B3 E9018-B3 UNIVERS CR E9016-B3 CHROMOCORD 502 E8018-B6 CHROMOCORD B9 E9016-B9

Ing. Andy Alvarez Borja

[email protected]

RPC: 989208015

Fuentes de informacin

AWS D10.8 Recommended Practices for Welding of Chromium-Molybdenum Steel Piping and Tubing

ASME B31.3 Process Piping

ASME VIII Anexo 31

Welding Handbook Vol 4 Part 2 - AWS

Techinal Report Kobelco

Curso Ingeniera de Soldadura PUCP

Boletn 101 OERLIKON / SOLDEX S.A.

Manual Soldadura Oerlikon / SOLDEX S.A.

soldando tuber+¡as de acero cromo-molibdeno

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