PRECALENTAMIENTO ANTES Y DURANTE EL PROCESO DE SOLDADURA

El precalentamiento antes y durante el proceso de soldadura es muy importante para una correcta unión de dos metales.

La función principal de la temperatura de precalentamiento es reducir la velocidad de enfriamiento del componente soldado. Se trata de la temperatura mínima que debe alcanzarse en todo el espesor y en una zona suficientemente amplia a ambos lados de la unión del metal base antes de poder comenzar a soldar, y en el caso de la soldadura multicapa esta temperatura debe mantenerse normalmente entre capas. La alimentación se realizará localmente con una resistencia o llama de gas y, si es posible, se medirá con un termopar o sensor de resistencia en el lado opuesto a la fuente de calor.

¿Por qué es necesario el precalentamiento?

Uno de los factores que afectan a la zona afectada por el calor (ZAC) y a la microestructura del metal de soldadura es la velocidad de enfriamiento, que depende del espesor del material base, la geometría de la unión, el aporte de calor y la temperatura de precalentamiento. La velocidad de enfriamiento puede aplicarse dentro de un determinado rango para evitar la formación de microestructuras peligrosas en la ZAT y en la unión soldada.

A medida que el material se calienta antes de la soldadura, la diferencia térmica respecto a la temperatura de fusión del acero disminuye, por lo que la curva de enfriamiento en el diagrama TTT (temperatura-tiempo-transitorio-temperatura) se desplaza hacia la derecha. Esto favorece la transformación metalúrgica hacia una estructura más blanda, menos frágil y menos propensa a la fisuración en frío.

La temperatura de precalentamiento deberá ser adecuada al aporte de calor durante la soldadura, en función de la calidad del acero y de las características de soldadura deseadas.

La temperatura de precalentamiento también influye mucho en la velocidad de difusión del hidrógeno, lo que permite obtener microestructuras con valores de dureza más bajos en la ZAE y en la soldadura y evita la formación de martensita en los aceros de alto carbono. Además, un beneficio secundario de este proceso es la reducción de las tensiones residuales, ya que reduce el gradiente térmico asociado a la soldadura.

El precalentamiento incluye las temperaturas entre pasadas en las soldaduras multipasadas y en los casos en que el calor generado durante la soldadura es insuficiente para mantener una temperatura constante entre pasadas para el precalentamiento. En general, la temperatura de precalentamiento necesaria para la soldadura multipaso es menor que para la soldadura de un solo paso. En la soldadura multipaso, el calor de la segunda pasada reduce la dureza de la zona afectada por el calor formada en la primera pasada y acelera la migración del hidrógeno. Esto reduce significativamente la probabilidad de que se produzcan grietas en frío en el acero soldado. La soldadura en caliente inmediatamente después de la soldadura de raíz es muy eficaz para prevenir el agrietamiento en frío, ya que reduce la concentración de hidrógeno en aproximadamente un 30-40 % en comparación con la soldadura de raíz sola. Esto significa que la temperatura de precalentamiento necesaria puede reducirse en unos 30-50 °C. Además, el tratamiento térmico puede reducir la dureza de la zona de fractura en caliente.

Hay cuatro razones principales por las que es necesario el precalentamiento.

1. El enfriamiento del metal de soldadura y del metal base se ralentiza, lo que da como resultado una estructura metalúrgica más dura y una mayor resistencia al agrietamiento.
2. Debido a la velocidad de enfriamiento más lenta, el gas hidrógeno disponible se disipa de forma inofensiva y no provoca grietas.
3. Reduce las tensiones de contracción en la junta de soldadura y en el metal base adyacente, lo que es especialmente importante para las juntas herméticas.
4. En algunos aceros, eleva la temperatura por encima del nivel en el que se produciría una fractura frágil en la producción. Además, el precalentamiento puede ayudar a garantizar ciertas propiedades mecánicas, como la resistencia al impacto de la ranura.

Así es como escribiré un PQR cuando use los crayones o marcadores:

• Pase 1: Mayor de 125 / Menor de 175
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¿Cuándo debe hacerse el precalentamiento?

A la hora de decidir si se debe precalentar, hay que tener en cuenta los siguientes factores: requisitos normativos, grosor del perfil, propiedades del metal base, sellado, temperatura ambiente, contenido de hidrógeno del metal de aportación y problemas de agrietamiento anteriores.

Si hay que seguir una normativa de soldadura, ésta suele especificar la temperatura mínima de precalentamiento, el proceso de soldadura y el espesor de la sección del metal base. Este mínimo debe alcanzarse independientemente de las limitaciones o diferencias en las propiedades del metal base; sin embargo, el mínimo puede aumentarse si es necesario.

¿Qué temperatura de calentamiento se necesita?

Las especificaciones de soldadura suelen especificar temperaturas mínimas de precalentamiento, que no siempre son suficientes para evitar el agrietamiento en todas las aplicaciones.

¿Cómo se aplica el precalentamiento?

A la hora de seleccionar el método de precalentamiento, hay que tener en cuenta el grosor del material, el tamaño de la unión soldada y el equipo de precalentamiento disponible. Por ejemplo, los componentes de producción pequeños pueden precalentarse de forma más eficaz en un horno. Los componentes más grandes suelen requerir calentadores eléctricos y cerámicos.

El precalentamiento del acero al carbono generalmente no requiere un alto grado de precisión. Aunque es importante calentar la pieza a una temperatura mínima, está permitido superar esta temperatura en unos 40 °C. Sin embargo, este no es el caso de los aceros templados y revenidos, ya que la soldadura de aceros templados y revenidos sobrecalentados puede causar daños en la zona afectada por el calor. Por lo tanto, deben establecerse y respetarse estrictamente las temperaturas máximas y mínimas de precalentamiento del acero templado.

Consideraciones sobre el precalentamiento

Al igual que con la soldadura, es importante seguir las instrucciones del fabricante del material para el precalentamiento y algunos principios generales de buenas prácticas.

Si se utiliza el método de la llama abierta, se debe tener en cuenta primero la distancia de la soldadura para asegurarse de que ésta se calienta adecuadamente. La distancia adecuada de la soldadura depende del metal base y de las normas o procedimientos de soldadura para la aplicación concreta.

Calentar una zona suficientemente amplia alrededor de la soldadura para garantizar que se mantenga la temperatura correcta durante todo el proceso de soldadura. El precalentamiento de una zona más amplia reduce el riesgo de absorción de calor en las partes más frías del material. La temperatura de precalentamiento suele medirse con un termómetro de infrarrojos u otro dispositivo de medición del calor. En general, la temperatura de precalentamiento debe medirse a una distancia de al menos 5 cm de la junta. La temperatura de precalentamiento debe comprobarse inmediatamente antes de empezar a soldar.

Espero que esto ayude.

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