capitulo 24. precalentamiento y postcalentamiento [modo de compatibilidad]
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24. PRECALENTAMIENTO Y
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PRECALENTAMIENTO Y POSTCALENTAMIENTO
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INTRODUCCION
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INTRODUCCION Porqu es importante el precalentamiento? Qu es la temperatura de
precalentamiento? Qu le sucede al acero cuando se
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Qu le sucede al acero cuando se precalienta?
Qu puede suceder cuando se solda a temperaturas bajas, por ejemplo, -40 oC?
Cul es el objetivo del pos-tratamiento de soldadura (PWHT)
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OBJETIVOS DEL PRECALENTAMIENTO
Reducir las prdidas de calor Reducir el riesgo de agrietamiento Reducir los ndices de expansin y
contraccin
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contraccin Quemar la grasa Modificar la forma del cordn Evitar la fractura frgil Permitir la difusin del hidrgeno
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EFECTOS DEL PRECALENTAMIENTO
Aumenta el tamao de la ZAC
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EFECTOS DEL PRECALENTAMIENTO
Aumenta el costo de la soldadura Aumenta la penetracin, corriendo el
riesgo de captar elementos indeseables Reduce la resistencia al esfuerzo y
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Reduce la resistencia al esfuerzo y aumenta la ductilidad
Puede llegar a afectar la tenacidad de un material
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EFECTOS DEL PRECALENTAMIENTO
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EL ENSAYO CLIP
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EL ENSAYO CLIP Normalmente, el fabricante del acero
recomienda la temperatura de precalentamiento.
Cuando no se conoce, se recomienda
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Cuando no se conoce, se recomienda aplicar el ensayo clip. El cual da buenos resultados cuando el espesor es superior a 10 mm.
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ENSAYO CLIP
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ENSAYO CLIP
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SOLDABILIDAD
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QUE ES SOLDABILIDAD? En trminos simples, la soldabilidad es la
capacidad que tiene un metal para ser soldado, alcanzndose las propiedades mecnicas deseadas y cumplindose el
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mecnicas deseadas y cumplindose el propsito para el cual fue diseado.
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QUE ES SOLDABILIDAD? De acuerdo con la norma ISO 581/80: Un acero
se considera soldable en un grado prefijadopor un procedimiento determinado y para una aplicacin especfica, cuando mediante una tcnica adecuada se pueda conseguir la
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tcnica adecuada se pueda conseguir la continuidad metlica de la unin, de tal manera que sta cumpla con las exigencias prescritas con respecto a sus propiedades locales y a su influencia en la construccinde la cual forma parte integrante
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DIFERENTES SOLDABILIDADES
La soldabilidad puede ser considerada desde los siguientes puntos de vista: Soldabilidad operativa Soldabilidad metalrgica
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Soldabilidad metalrgica Soldabilidad constructiva o global
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PROPIEDADES A CONSIDERAR
Resistencia esttica Resistencia al impacto Resistencia a la fatiga Resistencia a la corrosin
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Resistencia a la corrosin Ductilidad Aspecto
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SOLDABILIDAD METALURGICA
Es soldable metalrgicamente si cumple con las siguientes condiciones: Buena tenacidad despus de realizada la
soldadura.
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soldadura. Que la zona fundida no se haga frgil por
dilucin con el metal base.
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FACTORES Las transformaciones La composicin qumica de los materiales Los esfuerzos residuales generados El procedimiento de soldadura empleado
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El procedimiento de soldadura empleado
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PROBLEMAS EN SOLDADURA
ATRIBUIBLES AL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
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Agrietamiento en fro Agrietamiento en caliente
Desgarre laminar
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PROBLEMAS EN SOLDADURA
ATRIBUIBLES AL COMPORTAMIENTO EN SERVICIO
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Agrietamiento por tratamiento trmico Corrosin
Resistencia esttica Rotura frgil
Resistencia a la fatiga
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CARBONO EQUIVALENTE
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CARBONO EQUIVALENTE La dureza se utiliza para predecir la soldabilidad
de los aceros. La dureza mxima que se alcanza en un acero
depende de su contenido de carbono y de su templabilidad bajo el ciclo trmico impuesto por
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templabilidad bajo el ciclo trmico impuesto por la soldadura.
Al ser el carbono el principal elemento que influye en la templabilidad de un acero se acostumbra a utilizar el carbono equivalente (CE) como una medida de la soldabilidad.
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CARBONO EQUIVALENTE El carbono equivalente describe la
influencia de la composicin qumica sobre la templabilidad mediante un solo nmero.
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nmero. De hecho, se considera que el carbono
equivalente da una indicacin de la tendencia de un material a figurarse en fro.
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CARBONO EQUIVALENTE Se han desarrollado diversas ecuaciones
empricas para calcular el carbono equivalente teniendo en cuenta: La templabilidad de la aleacin
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La templabilidad de la aleacin La sensibilidad de los aceros a fisurarse en
fro La evaluacin de las propiedades de la unin
en servicio
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FORMULA DEL IIW
(%)1556
CuNiVMoCrMnCCE ++++++=
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La frmula anterior se usa para aceros con un contenido de carbono superior a 0.18% o en condiciones de soldadura que requieran el enfriamiento lento t8/5 > 12 s.
1556
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FORMULA TIPO PCM
BVMoNiCrCuMnSiCPCM 51015602030++++
++++=
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La formula anterior se utiliza en el cdigo estructural AWS D1.1 para determinar la temperatura de precalentamiento.
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FORMULA TIPO PCM
BVMoNiCrCuMnSiCPCM 51015602030++++
++++=
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La formula anterior se utiliza en el cdigo estructural AWS D1.1 para determinar la temperatura de precalentamiento.
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FORMULA TIPO CEMW
101540102025VMoNiCrCuMnSiCCEMW ++++
+++=
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Las dos ecuaciones anteriores pueden elegirse para aceros con contenido de carbono inferior a 0.22% y en el caso de un enfriamiento rpido t8/5 < 6 s. Esta ecuacin produce mejores resultados cuando las velocidades de enfriamientos son tales que t8/5 = 2-3 s.
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FORMULA CEN
( )
+
++++++++= BVNbMoCrNiCuMnSiCACCEN 5
52015624
( ) ( ){ }12.020tanh25.075.0 += CCA
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A(C)es un factor de acomodo que se aproxima a 0.5 cuando %C0.18. Esta expresin produce resultados aceptables para aceros con un contenido decarbono inferior a 0.25%.
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INTERPRETACION DEL CE Cuanto mayor sea el valor del CE ms difcil es
soldar el material. Se recomienda que el acero tenga un valor de
carbono equivalente no mayor a 0.4.
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carbono equivalente no mayor a 0.4. Se puede establecer que:
Aceros con un CE entre 0.2 y 0.3 tienen buena soldabilidad.
Aceros con un CE > 0.4 tienen una mala soldabilidad, y un riesgo de figuracin en fro.
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INTERPRETACION DEL CE Para acero estructural destinado a
soldarse se puede especificar: un valor de CE y la dureza bajo el cordn de soldadura.
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la dureza bajo el cordn de soldadura. Debe notarse que las ecuaciones de CE
deben ser utilizadas nicamente para aquellos casos para los que fueron desarrolladas.
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EJEMPLO 1 Calcular el carbono equivalente para los aceros
de la tabla. Interpretar los resultados.ACERO %C %Mn %Si %Cr %Ni %Mo %V otros
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ASTM A357G2 0.24 1.15 0.3ASTM A572G65 0.26 1.65 0.3 0.2 min CuASTM A588G.H 0.20 1.25 0.5 0.17 0.45 0.15 0.06 0.3 CuASTM A36 0.20 0.80 0.3
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SOLUCION EJEMPLO 1ACERO CEIIW CEMW CENASTM A357G2 0.43 0.31 0.44ASTM A572G65 0.55 0.36 0.56ASTM A588GH 0.53 0.34 0.54ASTM A36 0.33 0.25 0.34
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ASTM A36 0.33 0.25 0.34
Se observa que el CEIIW arroja resultados similares a la ecuacin CEN por lo cual es ms utilizada la ecuacin del IIW. La ecuacin del IIW es recomendada cuando el enfriamiento es
lento. La formula CEMW es utilizada cuando el enfriamiento es rpido o la placa es gruesa. El cdigo AWS D1.1 utiliza la ecuacin CEMW
para determinar la temperatura de precalentamiento teniendo en cuenta el espesor de la placa.
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DUREZA BAJO EL CORDON
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IMPORTANCIA La dureza esta
relacionada con propiedades mecnicas como la resistencia a la
Una dureza elevada esta relacionada con un alta resistencia a la tensin y una baja tenacidad.
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resistencia a la tensin y la tenacidad.
tenacidad. La martensita
produce valores altos de dureza.
A mayor dureza mayor susceptibilidad al fisuramiento.
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PREDICCION Es necesario conocer la composicin
qumica. La microestructura inicial Comprender como se transforma la
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Comprender como se transforma la microestructura de acuerdo con los ciclos trmicos
En que lugar se presenta la dureza mxima?
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PREDICCION
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FORMULAS PARA LA DUREZA
( ) ( )[ ] ( )Donde
log8.01663.0log5.012019 5/85/8
+++++++=
++= B
VMoNiCrCuMnSiCCE
tCCEtCHV
:Dren de Frmula 1.
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101305
305802
361759811
+==
+==
+++++++=
BB
M
B
CEHVHV
CHVHV
VMoNiCrCuMnSiCCE,
,
-
FORMULAS PARA LA DUREZA
( )( )[ ]
PCKKCH
KYtKHHV
CM11571633237287884
/a a Dondelogaexp1/
K
55/8
+=
+=
=
++=
:Susuki de Frmula 2.
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BVMoCrNiCuMnSiCP
PCYPC
PCK
CM
CM
CM
CM
510152060202030
77.700.603.028805532566a
11571633237
5
K
++++++++=
+=
+=
+=,
,
-
FORMULAS PARA LA DUREZA
( )( )
( )CECE
XCECCECHV
II
II
195.0526.0262.0822.2logtX Donde
arctanh100149369183164406
8/5
+=
+++=
:Yurioka de Frmula 3.
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( )
BMoCrNiCuMnSiCCE
BNbVMoCrNiCuMnSiCCE
CE
II
I
II
1064205630
1055464015624
195.0526.0
+++++++=
+++++++++=
,
,
-
EJEMPLO 2 En instalaciones petroleras o de gas se recomienda que
la dureza de la ZAC en las tuberas soldadas no exceda los 240 HV. Determinar si los aceros de la tabla sobrepasaran este valor. La velocidad de enfriamiento durante la soldadura fue tal que t8/5 es de 3 s.
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durante la soldadura fue tal que t8/5 es de 3 s.
ACERO %C %Mn %P %S %Nb %V %TiAPI X-52 0.15 1.30 0.015 0.012 0.02 ---- ----API X-80 0.06 1.65 0.015 0.005 0.04 0.08 ----
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SOLUCION EJEMPLO 2
( ) ( )[ ] ( )
52-X API361759811
Donde
log8.01663.0log5.012019 5/85/8
+++++++=
++=
B
B
VMoNiCrCuMnSiCCE
tCCEtCHV
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32.080-X API34.0
52-X API
=
=
B
B
CE
CE
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SOLUCION EJEMPLO 2( ) ( )[ ]
( )( ) ( )[ ]
( ) 2913log8.016606.032.03.03log5.0106.02019
3863log8.016615.034.03.03log5.0115.02019
80-X
52-X
=
++=
=
++=
API
API
HV
HV
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Los resultados sobrepasan el valor fijado de 240 HV, lo cual indica que la soldadura es susceptible a la corrosin bajo esfuerzo.
( ) 2913log8.0166 =
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SOLUCION EJEMPLO 2 Aplicando la ecuaciones de la martensita a los
aceros anteriores:
56-X API305802 +=M CHV
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( )
( ) 35330506.080280-X API
42530515.080256-X API
=+=
=+=
M
M
HV
HV
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SOLUCION EJEMPLO 2 Qu hubiera pasado si la velocidad de
enfriamiento hubiera sido ms rpida?
ACEROt8/5 HV martensita HV bainita
3.0 1.0 0.5 0.3
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ACERO HV martensita HV bainita3.0 1.0 0.5 0.3
API X-52 386 484 545 591 425 147API X-80 291 345 379 404 353 119
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SOLUCION EJEMPLO 2 Qu resultados se obtienen empleando las
frmulas de Susuki y la de Yurioka?
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ACERO HVDren HVSusuki HVYuriokaAPI X-52 386 366.3 383.9API X-80 291 303.0 315.6
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SOLUCION EJEMPLO 2 Cmo se puede obtener la dureza de 240 HV?
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ACERO t8/5 Dren t8/5 Susuki t8/5 YuriokaAPI X-52 16 18 19API X-80 9 13 12
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TEMPERATURAS DE PRECALENTAMIENTO (AWS D1.1)
ACERO CEMW ESPESOR Tp ( oC)ASTM A36 0.25 20-30 mm 10ASTM A357G2 0.31 38-65 mm 65ASTM A588 0.34 >65 mm 110
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ASTM A588 GRADO H
0.34 >65 mm 110
ASTM A572 GRADO 65
20-30 mm 650.36 38-65 mm 110
>65 mm 150
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CALCULO DE LA TEMPERATURA DE
PRECALENTAMIENTO
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PRECALENTAMIENTO
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PROCEDIMIENTO AWS D1.1 Existen diferentes criterios para calcular la
temperatura de precalentamiento. A continuacin se presenta un mtodo
recomendado por el cdigo AWS-D1.1 Primero hay que calcular el carbono equivalente
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Primero hay que calcular el carbono equivalente
1556CuNiVMoCrSiMnCCE +++++++=
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PROCEDIMIENTO AWS D1.1
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PROCEDIMIENTO AWS D1.1
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PROCEDIMIENTO AWS D1.1
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EJEMPLO 3 Con los aceros de la tabla, se quiere fabricar
una junta en T con alma y ala de 25 mm de espesor, por el proceso SAW, determinar las condiciones que aseguren buena soldabilidad.
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ACERO %C %Mn %Si Cu CE(A) ASTM A537G2 0.24 1.15 0.3 ---- 0.48(B) ASTM A572G65 0.26 1.65 0.3 0.2 0.60(C) ASTM A36 0.20 0.8 0.3 ---- 0.38
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SOLUCION 3: MTODO DE DUREZA
( ) ( ) ( )15
CuNi5
VMoCr6
SiMnCCE
:ecuacin la usando calcula se eequivalent carbono El
++
+++
++=
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38.0CE A36, ASTM0.60CE A572G65, ASTM
0.48CE A537G2, ASTM
=
=
=
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SOLUCION 3: MTODO DE DUREZA
(C) A36 (B) A572G65(A) A537G2
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(C) A36 (B) A572G65
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SOLUCION 3: MTODO DE DUREZA
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SOLUCION 3: MTODO DE DUREZA
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SOLUCION 3: MTODO DE DUREZA
trmicoaporteun usar necesario es HV 350 ainferior durezaun obtener para que
observar puede seanterior figura la De
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SAW. proceso el mediante KJ/mm, 2.2 de mnimo
trmicoaporteun usar necesario es HV 350
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SOLUCION 3: METODO CONTROL DE HIDROGENO
Este mtodo se basa en la suposicin de que el agrietamiento no ocurrir si la cantidad promedio de hidrgeno que permanece en la junta despus de que sta se enfra a 50oC esta por debajo de
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sta se enfra a 50oC esta por debajo de cierto valor.
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SOLUCION 3: METODO CONTROL DE HIDROGENO
HPIndice
BVMoNiCrCuMnSiCPCM
log12:lidadsusceptibi de
51015602030
+
++++++
++=
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HPIndice CM log12:lidadsusceptibi de +
Nivel de hidrgeno HH1 5 ml/100gH2 10 ml/100gH3 30 ml/100g
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36.02.065.13.026.0
:A572G65 ASTM (B)31.0
2015.1
303.024.0
51015602030
:A537G2 ASTM (A)
=+
++=
=++=
++++++
++=
CM
CM
P
BVMoNiCrCuMnSiCP
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 62
25.020
8.030
3.020.0
:A36 ASTM (C)36.0
202.065.1
303.026.0
=++=
=+
++=
CM
CM
P
P
-
SOLUCION 3: METODO CONTROL DE HIDROGENO
ACEROS Indice de susceptiblidadPCM Formula Tabla
A ASTM A537G2 0.31 5.2 F= 5.1-5.5B ASTM A572G65 0.36 5.8 G= 5.6-7.0
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B ASTM A572G65 0.36 5.8 G= 5.6-7.0C ASTM A36 0.25 4.5 D= 4.1-4.5
Considerando un nivel de embridamiento medio se tiene.
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SOLUCION 3: METODO CONTROL DE HIDROGENO
INDICE DE SUSCEPTIBILIDAD AL AGRIETAMIENTO
Nivel Espesor (mm)A
3.0B
3.1-3.5C
3.6-4.0D
4.1-4.5E
4.6-5.0F
5.1-5.5G
5.6-7.0
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SOLUCION 3: METODO DE SEFERIAN
Encontrar la temperatura de precalentamiento de los aceros del problema 3 mediante el mtodo de Seferian.
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ACERO %C %Mn Cq CTTp
(Mtodo de Seferian)
Tp (Mtodo control de hidrgeno)
A ASTM A537G2 0.24 1.15 0.37 0.42 144o 150o
B ASTM A572G65 0.26 1.65 0.44 0.49 171o 160o
C ASTM A36 0.20 0.80 0.29 0.33 99o 110o
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METODO DEL IIW
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DEL IIW
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METODO DEL IIW
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DEL IIW
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EJEMPLO 4 Determinar la temperatura de precalentamiento
de una unin en filete de dos placas de 25 mm de espesor de un acero ASTM A537G2. La soldadura se efectuar empleando un proceso de arco elctrico manual (SMAW). Pruebas
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de arco elctrico manual (SMAW). Pruebas preliminares han permitido determinar que el soldador deposita un primer cordn de 350 mm con un electrodo de 3/16 (aproximadamente 4 mm) y de 350 mm de longitud.
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METODO DEL CET Este mtodo hace uso de una relacin emprica
para el carbono equivalente total que toma en cuenta el comportamiento del fisuramiento en fro de la unin soldada
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402010NiCuCrMoMnCCET +++++=
( ) ( ) 33032536235
tanh160700 35.0 ++
+= HICETHDtCETCT oP
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EJEMPLO 5 Usando el mtodo del CET, calcular la
temperatura de precalentamiento de un acero ASTM A537G2-
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ACERO %C %Mn %Si %Cr %Ni %Mo %V OtrosASTM A537G2 0.24 1.15 0.3
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METODO DE YURIOKA Calcular el CEN y el CEIIW Determinar el incremento del ndice CEN
(DCEN)H considerando un valor de referencia de 5 ml/100 g. Determinar los incrementos del ndice CEN
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 71
Determinar los incrementos del ndice CEN (DCEN)Q+CE a travs de la desviacin respecto al valor de referencia de 1.7 KJ/mm y del valor de CEIIW.
Si la temperatura ambiente es baja, se puede calcular un incremento (DCEN)T = 0.02 para T: -10oC y (DCEN)T =0.08 para T: -30oC.
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METODO DE YURIOKA En aceros endurecibles por precipitacin con cobre, se
puede calcular un incremento (DCEN)Cu. Calcular el nuevo valor de
CEN=CEN+(DCEN)H+(DCEN)Q+CEIIW+(DCEN)T+(DCEN)Cu.
Determine la temperatura de precalentamiento a partir
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 72
Determine la temperatura de precalentamiento a partir del nuevo valor de CEN y del espesor de la pieza.
Determine la temperatura de precalentamiento prctica a travs de la correccin mecnica del cordn de soldadura y por el nivel de embridamiento de la junta soldada.
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METODO DE YURIOKA
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METODO DE YURIOKA
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 74
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METODO DE YURIOKA
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 75
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METODO DE YURIOKA
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 76
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PROBLEMA 1 Determinar la temperatura de precalentamiento
y de interpaso mediante el mtodo de control de hidrgeno para una placa de acero de 38 mm con la siguiente composicin:
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ACERO %C %Mn %P %S %Si %Cu0.23 1.35 0.04 0.05 0.30 0.20
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METODO DE JOMINY
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 78
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METODO DE JOMINY Acero para ferrocarril: 0.69% C, 0.15% Mn,
0.016% P y 0.013% S.
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METODO DE JOMINYElectrodo bsico Temperatura de precalentamiento, oC
Distancia Jominy
Dimetro Electrodo
Primer pasada junta. Junta a tope con chafln en U o
en VFilete
J, mm mm 13 25 38 50 13 25 38 501.6 150 250 300 400 200 300 350 350
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 80
6
2.0 0 200 250 300 200 300 350 3502.4 0 150 200 250 100 250 300 300
3.15 0 100 200 200 0 200 250 3004.0 0 0 100 150 0 150 200 2505.0 0 0 0 100 0 100 150 2005.8 0 0 0 0 0 0 100 150
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PROBLEMA 2 Determinar la temperatura de
precalentamiento para dos uniones una a tope y otra en filete usando el proceso SMAW, con placas de 50 mm de espesor
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 81
SMAW, con placas de 50 mm de espesor de acero al carbono con un contenido de 0.30% C. Sugerir el dimetro del electrodo y corriente apropiada para un electrodo bsico si la ZAT no debe tener una dureza superior a 350 VHN.
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TRATAMIENTO TERMICO DE POST-SOLDADURA
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DE POST-SOLDADURA
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OBJETIVOS Aliviar o reducir los esfuerzos residuales Disminuir la fragilidad de la unin soldada Mejorar la tenacidad de la unin soldada Reducir el contenido de hidrgeno
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Reducir el contenido de hidrgeno Elevar la resistencia de la unin soldada
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ETAPA ASME SECCIN VIII RECIPIENTES A PRESINCalentamiento Calentar por encima de 427 oC a una velocidad no
mayor de 222 oC/hTemperatura de tratamiento
T>593 oC
Tiempo de mantenimiento
Si el espesor es menor de 50 mm, 1 h por cada 25 mm con un tiempo mnimo de 15 min.
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mantenimiento mm con un tiempo mnimo de 15 min.Si el espesor es mayor a 50 mm (2h+15 min) por cada 25 mm de espesor.
Enfriamiento Enfriar hasta los 417 oC a una velocidad no mayor a 277 oC/h. Por debajo de los 417 oC enfriar al aire.
Mnimo ancho de calentamiento
Ancho del cordn + 3tProteger la zona tratada aislndola del medio para evitar su enfriamiento brusco.
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TIPO DE ACERO Temperaturas de tratamiento postsoldadura ( oC)Aceros al C y C-Mn Ver tabla anteriorAceros Mn-1/2 Mo-Ni-V ASME VIII T>595Aceros C-Mo (0.5% Mo) BS 550 (UK) 650-680
ASME VIII (USA) T>593AD-MERCK (Alemania) 600-650CODAP (Francia) 580-620ISO (Internacional) 580-620
Aceros Mn-Mo, Mn-Mo-V ASME VIII T>593CODAP (Francia) 600-640
Aceros 1/2Cr-1/2Mo y 1Cr- BS 550 (UK) 630-720
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Aceros 1/2Cr-1/2Mo y 1Cr-1/2Mo
BS 550 (UK) 630-720ASME VIII (USA) T>595AD-MERCK (Alemania) 650-720CODAP (Francia) 630-680ISO (Internacional) 620-660
Aceros 2-1/4Cr-1Mo y 5Cr-1/2Mo
BS 550 (UK) 630-750ASME VIII (USA) T>675CODAP (Francia) 670-710ISO (Internacional) 625-750
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CASOS
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ACERO 4130 Encontrar la temperatura de precalentamiento y
post-calentamiento del acero.
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Acero %C %Mn %P %S %Si %Cr %Mo4130 0.33 0.60 0.040 0.04 0.35 1.10 0.25
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ACERO INOXIDABLE MARTENSITICO
Encontrar la temperatura de precalentamiento y post-calentamiento del acero.
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C Mn P S Si Cr Ni Mo Cu0.056 0.406 0.016 0.004 0.587 14.015 4.762 0.590 0.274
V Co Sn Nb Ti Pb B Se Fe0.026 0.044 0.007 0.004 0.032 0.001 0.0016 0.001 79.18
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DILUCION
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IMPORTANCIA En soldadura el metal de aporte y el metal
base se funden formando un bao fundido metlico. El metal de soldadura resultante puede presentar una o ms fases.
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 90
puede presentar una o ms fases. La microestructura resultante es afectada
por la velocidad de solidificacin y la velocidad de enfriamiento.
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IMPORTANCIA En soldadura el metal de aporte debe ser
capaz de alearse con el metal base para producir un cordn con buenas propiedades mecnicas.
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propiedades mecnicas. El metal de aporte debe ser capaz de
diluirse con el metal base sin producir fases que causen la fragilizacin de la unin soldada.
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Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 92
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CALCULO DE LA DILUCION El grado de dilucin condicionara la
composicin qumica del cordn de soldadura. El porcentaje de dilucin se puede calcular
usando la siguiente ecuacin.
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 93
usando la siguiente ecuacin.
100soldadura decordn del totalrea
sombreada rea Dilucin % =
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Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 94
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CALCULO DE LA DILUCION La agitacin del
proceso de soldadura produce una composicin bastante uniforme.
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 95
uniforme. La dilucin es el
efecto que han tenido los metales en la composicin del metal fundido.
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PROCESO DILUCION OBSERVACIONES
Electroescoria (ERW) 100% El metal base contribuye totalmente con la zona fundida
Haz de electrones (EBW)
100% Cuando no se emplea aporte
Soldadura por lser (LBW)
100% Cuando no se emplea aporte
Arco manual (SMAW) 20-30%30-40%
En generalPasada de raz
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30-40%10-20%
Pasada de razEn operaciones de overlay
Arco sumergido (SAW) 25-50%15-30%
En generalEn operaciones de overlay
MIG/MAG (GMAW) 25-50%15-30%
Arco en sprayArco en corto circuito
TIG (GTAW) 20-50%100% Sin material de aporte
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CALCULO DE LA DILUCION La composicin qumica promedio del cordn de
soldadura puede calcularse y se conoce la dilucin y la composicin del elemento en el metal de aporte y el metal base.
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( )( ) ( )( ) ( )( )aporteTBBAAW XDXDXDX ++= 1
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EJEMPLO 6 Se solda una placa de 8 mm de espesor
de acero inoxidable AISI 316 a otra placa de acero 2 Cr-1 Mo con un metal de aporte ERNiCr (aleacin de nquel-cromo).
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 98
aporte ERNiCr (aleacin de nquel-cromo). La composicin qumica nominal de las tres aleaciones se muestra en la siguiente tabla. La dilucin es AISI 316 (20%), acero 2 Cr-1 Mo (15%) y electrodo (65%).
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EJEMPLO 6
( ) ( ) ( ) 8.162065.01720.02.50.15 Cr %:sercordn deln compisici la
dilucin de sporcentaje los cuentaen Teniendo
=++=
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( ) ( ) ( )( ) ( )( ) ( )
hierro. es resto el65.05.220.010.15Mo%2.497265.0120.20 Ni%
8.162065.01720.02.50.15 Cr %
=+=
=+=
=++=
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EJEMPLO 6 Se va a realizar un recubrimiento de acero
inoxidable en un recipiente a presin fabricado de acero ASTM A285-B de manera que el acero inoxidable
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 100
manera que el acero inoxidable depositado tenga una composicin qumica similar al tipo AISI 304. El depsito ser efectuado empleando el proceso SMAW, para lo cual se deber seleccionar el aporte adecuado.
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EJEMPLO 6
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 101
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MATERIAL %C %Mn %Si %Cr %Ni %Mo
ASTM A285-B 0.22 0.90 0.60 --- --- ---
AISI 304 0.08 2.0 1.0 19.0 9.0 ---
MATERIAL DE APORTE
E209-XX 0.06 6.0 0.9 22.0 10.0 2.5
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 102
E209-XX 0.06 6.0 0.9 22.0 10.0 2.5
E308-XX 0.08 1.5 0.9 20.0 10.5 0.75
E309-XX 0.15 1.5 0.9 23.5 13.0 0.75
E309L-XX 0.04 1.5 0.9 23.5 13.0 0.75
-
( )( ) ( )( )( )( )
( )1
:aporte de elemento de porcentaje el Despejando1
=
+=
A
AAWaporte
aporteAAAW
DXDXX
XDXDX
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 103
( )
( )( )( ) 06.015.01
22.015.008.0:carbono el Para
1
=
=
aporte
A
X
D
-
( )( )( )
( )( )( ) 1.115.01
60.015.00.1:silicio el Para
2.215.01
90.015.00.2:manganeso el Para
=
=
=
=
aporte
aporte
X
X ( )( )( ) 6.1015.01015.00.9
:nquel el Para
=
=aporteX
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( )
( )( )( ) 3.2215.01
015.00.19:cromo el Para
1.115.01
=
=
=
=
aporte
aporte
X
X
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SOLUCION EJEMPLO 6Material
de aporte
%C %Mn %Si %Cr %Ni %Mo
0.6 2.2 1.0 22.3 10.6 ---
Diplomado Soldadura Dr. Cuauhtmoc Maldonado 105
MATERIALES DE APORTE%C %Mn %Si %Cr %Ni %Mo
E209-XX 0.06 6.0 0.9 22.0 10.0 2.50E308-XX 0.08 1.5 0.9 20.0 10.5 0.75E309-XX 0.15 1.5 0.9 23.5 13.0 0.75
E309L-XX 0.04 1.5 0.9 23.5 13.0 0.75