Guía de selección de consumibles de soldadura de níquel: Cómo elegir el metal de aporte adecuado para cada unión.
Consumibles de soldadura de níquel Su coste es considerablemente mayor que el de los materiales de aporte de acero inoxidable, pero el modo de fallo más común no reside en la técnica de soldadura, sino en el grado incorrecto combinado con una dilución excesiva. Cuando se deposita un material de aporte a base de níquel en una ranura de acero al carbono, el metal base se funde en el baño de soldadura proporcionalmente. A medida que aumenta el contenido de hierro, disminuyen tanto la resistencia a la fisuración como la resistencia a la corrosión. La elección del material de aporte adecuado comienza con dos preguntas: ¿cuál es el metal base y es la unión la responsable de la resistencia a la corrosión o de la resistencia mecánica?
Esta guía abarca el problema de la dilución en la pasada de raíz, las cinco familias principales de consumibles de soldadura de níquel, la compatibilidad con el metal base y los criterios de aceptación prácticos para aplicaciones exigentes.
¿Por qué se agrietan las soldaduras de níquel? Generalmente se debe a la dilución.
Muchos fabricantes utilizan el mismo material de aporte para las pasadas de raíz y de acabado para ahorrar tiempo e inventario, pero esto conlleva riesgos en la raíz. La pasada de raíz suele tener la mayor dilución del metal base de todas las pasadas de la junta. En la soldadura manual con alta corriente y oscilación amplia, las tasas de dilución pueden alcanzar 20–30%. El hierro, el carbono y el manganeso del metal base entran en el baño de fusión, y la soldadura pasa gradualmente de ser "a base de níquel" a "a base de níquel-hierro": el coeficiente de expansión térmica aumenta, la resistencia a la corrosión por picaduras disminuye y el rango de solidificación se amplía.
Los consumibles de Ni-Cr-Mo que contienen molibdeno son especialmente sensibles a este efecto. En la práctica industrial, el contenido de hierro de soldadura se considera un criterio de aceptación para las uniones críticas, manteniéndolo generalmente en porcentajes de un solo dígito. Cuando supera dicho límite, la solución consiste en utilizar un material de aporte de mayor aleación o una capa de transición aplicada al lado del acero al carbono antes de soldar.
La localización de la fisura suele confirmar el diagnóstico. El agrietamiento intergranular cerca de la línea de fusión generalmente se asocia con eutécticos de bajo punto de fusión formados tras la dilución. El agrietamiento por solidificación en el centro de la soldadura se relaciona con mayor frecuencia con un alto contenido de azufre o silicio y una forma de cordón excesivamente ancha y poco profunda. Estos dos tipos de defectos requieren acciones correctivas completamente diferentes: la primera implica cambiar el material de aporte o el aporte térmico, mientras que la segunda implica ajustar los parámetros y la técnica de avance.
Cinco familias principales de consumibles de soldadura de níquel
Los consumibles de soldadura de níquel más utilizados se clasifican en cinco familias según su mecanismo de refuerzo y composición. Se diferencian no en su "calidad", sino en los metales base con los que se combinan y en los medios corrosivos que resisten.
Selección de metales base: una guía rápida
El consumible adecuado depende de a qué te unas. Aquí tienes una guía práctica para elegir el adecuado:
- Soldadura de aleaciones de la serie 600/800 o uniones de acero diferentes: ERNiCr-3 o ENiCrFe-3. Estos rellenos de Ni-Cr-Fe proporcionan una buena estabilidad térmica y se utilizan ampliamente para uniones de transición entre acero al carbono y acero inoxidable.[reference:4]
- Soldadura de aleación 625, acero Ni 9% o servicio de cloruros: ERNiCrMo-3 o ENiCrMo-3. El contenido de molibdeno proporciona resistencia a la corrosión por picaduras y grietas en ambientes que contienen cloruros. También son la opción estándar para la construcción de tanques de GNL que utilizan acero 9% Ni.[reference:5]
- Soldadura de tuberías de Monel 400/500 o de agua de mar: ERNiCu-7 o ENiCu-7. Su composición de níquel-cobre coincide con la de los metales base Monel y proporciona una excelente resistencia al agua de mar.
- Soldadura de aleaciones de alta resistencia tipo 718: ERNiFeCr-2. Los elementos de endurecimiento por precipitación (Nb, Ti, Al) coinciden con el mecanismo de fortalecimiento del metal base.
- Soldadura de níquel puro 200/201: ERNi-1 o ENi-1. La adición de titanio proporciona desoxidación, y el alto contenido de níquel coincide con la química del metal base.
Parámetros de soldadura y consejos prácticos
Las aleaciones de níquel tienen una conductividad térmica menor que el acero, por lo que un alto aporte de calor durante la soldadura crea estructuras de grano grueso. Las siguientes prácticas ayudan a evitar defectos comunes:
- Evite la corriente excesiva: El níquel y sus aleaciones son propensos al agrietamiento en caliente. Utilice una corriente menor que la que usaría para acero del mismo espesor.[reference:6]
- Mantenga la temperatura entre pasos por debajo de 150 °C: Normalmente no se requiere precalentamiento ni postcalentamiento para la soldadura de aleaciones de níquel.[reference:7]
- Utilice CC+ para electrodos recubiertos: Los electrodos recubiertos a base de níquel de tipo bajo hidrógeno están diseñados solo para CC+.[reference:8]
- Mantenga un cordón estrecho: Un tejido ancho aumenta la dilución y el riesgo de agrietamiento por solidificación.
- Controlar el azufre y el silicio: Estos elementos favorecen el agrietamiento por solidificación en el eje central. Utilice consumibles con bajo contenido de azufre y un gas de protección adecuado.
Errores comunes que se deben evitar
- Utilizar el mismo material de relleno para las pasadas de raíz y de corona en juntas críticas: La pasada de raíz es la que presenta mayor dilución y requiere un material de relleno con mayor contenido de aleación o un control independiente.
- Ignorando el contenido de hierro en la soldadura: En los consumibles de Ni-Cr-Mo, un contenido de hierro superior a un porcentaje de un solo dígito reduce tanto la resistencia a la corrosión como la resistencia al agrietamiento.
- Probar la composición solo en la tapa: La capa superior se lee como "limpia", mientras que la raíz puede estar muy diluida. Para obtener resultados precisos, tome una muestra en la raíz.
- Utilizar ERNiCr-3 donde se requiere ERNiCrMo-3: Si el entorno de servicio contiene cloruros, el contenido de molibdeno de ERNiCrMo-3 es esencial; ERNiCr-3 no proporcionará una resistencia a la corrosión por picaduras adecuada.
- Aporte excesivo de calor: La baja conductividad térmica de las aleaciones de níquel implica que un alto aporte de calor produce granos gruesos y reduce las propiedades mecánicas.
Resumen: Un marco de selección paso a paso
- Identificar el metal base — níquel puro, níquel-cromo-hierro, níquel-cobre o níquel-hierro-cromo de alta resistencia.
- Determinar el requisito principal de la junta —¿Es resistencia a la corrosión o resistencia mecánica?
- Seleccione la familia de consumibles — utilice la tabla de correspondencia para seleccionar el grado correcto.
- Plan para el control de la dilución — especificar diferentes materiales de relleno para las pasadas de raíz y de relleno/capa en juntas críticas.
- Establecer criterios de aceptación — Definir los límites de contenido de hierro y los puntos de muestreo para los controles de composición.
- Verificar los parámetros de soldadura — Corriente baja, perlas estrechas y temperatura entre pasadas inferior a 150 °C.
Siguiendo este enfoque sistemático, los ingenieros de soldadura y el personal de control de calidad pueden seleccionar con confianza los consumibles de soldadura de níquel adecuados para su aplicación específica, garantizando uniones sólidas y un rendimiento fiable a largo plazo.
