Entendimiento de soldadura de palo

Soldadura de arco de metal escudo (SMAW), comúnmente conocido como soldadura de palo, es uno de los procesos de soldadura de arco más usados para trabajos de reparación y mantenimiento. Se basa en un electrodo consumible recubierto con flujo que se descompone durante el arco para formar un escudo de gas protector y una escoria que cubre la piscina de soldadura fundida.

El arco eléctrico generado entre la punta del electrodo y el metal base alcanza temperaturas superiores a 5.000 °F (2,760 °C), fundiendo tanto el cable de núcleo del electrodo como el material base. Como el recubrimiento de flujo quema, libera gases blindados que protegen la soldadura fundida del oxígeno atmosférico y el nitrógeno, que de otra manera causaría la porosidad y la embrittlement.

Defectos comunes en estructuras metálicas

Antes de sumergirse en técnicas de reparación, es importante entender los tipos de grietas y defectos que probablemente encuentre. Las grietas en las estructuras metálicas generalmente caen en dos categorías amplias: grietas calientes y grietas frías. Las grietas calientes se producen a temperaturas elevadas durante la solidificación o inmediatamente después de la soldadura, mientras que las grietas frías se desarrollan a temperaturas más bajas, a menudo horas o días después de soldadura, debido a la inmersión de hidrógeno o estrés residual.

  • Fatigue cracks] – Causado por carga cíclica, a menudo comenzando por los concentradores de estrés como esquinas afiladas o dedos de soldadura.
  • Resplandor de corrosión de la tensión ] – Resultado de la tensión de insección combinada y un ambiente corrosivo.
  • Porosidad] – Bolsillos de gas atrapados en el metal de soldadura, debilitando la articulación.
  • Inclusión de la eslag – Partículas no metálicas atrapadas entre capas de soldadura.
  • Undercut] – Un groove fundido en el metal base en el dedo de soldadura, reduciendo el área transversal.

Identificar la causa raíz de un defecto es crítico. Por ejemplo, las grietas de fatiga a menudo requieren la eliminación de la punta de grieta más allá de la longitud visible, mientras que las grietas de corrosión de estrés pueden exigir un metal de relleno diferente o tratamiento térmico post-aliento para evitar la recurrencia.

Preparaciones para la reparación de soldadura de palo

La preparación completa es el factor más importante para lograr una reparación duradera de soldadura de palo. El artículo original describe los pasos básicos de limpieza, pero aquí ampliamos con las mejores prácticas de la industria.

Limpieza de superficies y eliminación de defectos

Todos los contaminantes —fuera, pintura, aceite, grasa, escala de molinos y humedad— deben ser removidos al menos de 1 a 2 pulgadas alrededor del defecto. Use un cepillo de alambre, moledora de ángulo con ruedas abrasivas, o un escalador de aguja para el óxido pesado. Para el aceite o grasa, limpie con un disolvente como acetona o alcohol denaturizado y permita secar completamente.

Excavación de defectos y preparación de grumos

Los agujeros deben ser eliminados por completo antes de soldar. Usar una rueda de rectificado fina (1⁄4 pulgada o menos) para crear un groove estrecho que sigue la grieta. Una forma de ranura “U” o “V” es típica, con una abertura de raíz de alrededor de 1/8 a 3/16 pulgadas para el acceso. Técnicas como perforación de agujeros de parada

Precalentado y Control de Temperatura de Interpaso

Para el acero al carbono superior a 3/4 pulgadas de espesor, aceros de alta resistencia o hierro fundido, el precalentamiento es esencial para reducir las tasas de refrigeración y minimizar el crack. La temperatura precalentada depende del equivalente al carbono y el espesor del material; los rangos comunes son de 200°F a 600°F (95°C a 315°C).

Selección del Electrodo derecho

La selección de electrodos afecta drásticamente el éxito de una reparación de soldadura de palos. La American Welding Society (AWS) clasifica los electrodos con un número de cuatro o cinco dígitos. Por ejemplo, E7018 significa una resistencia a la tensión de 70,000 psi, electrodo de toda posición con un revestimiento de potasio de baja hidrógeno.

Realización de la reparación de soldadura de palo

Con el trabajo preparado y el electrodo adecuado en la mano, la técnica adecuada es el siguiente paso crítico. El artículo original enumera cinco pasos, pero una explicación técnica más profunda puede mejorar mucho los resultados.

Ajustes de la máquina y longitud del arco

Para un cable de 1⁄8 pulgadas (3,2 mm) E7018, el rango típico es de 90–130 amperios, mientras que un cable de 5/32 pulgadas (4,0 mm) E7018 utiliza amplificadores de 120–175. Use polaridad inversa (electrode positive) para Ep7018 y AC para muchos electrodos de longitud igual. Mantenga un cortocircuito de un cable

Velocidad de viaje y manipulación

La velocidad de viaje debe ser estable y adecuada para el tamaño de la soldadura. Si usted se mueve demasiado rápido, la granada de soldadura será estrecha y convexa, con una fusión deficiente a las paredes laterales. Demasiado lento crea una gran rebaño plana con cobertura de escoria excesiva y posibles inclusiones de escoria. Para llenar un groove completamente, use una

Técnica de paso múltiple

Para las grietas profundas o secciones gruesas, no trate de llenar todo el groove en un solo paso. Eso arriesgaría una entrada excesiva de calor, distorsión y falta de fusión. En lugar de ello, utilizar múltiples pases, permitiendo que cada uno se enfríe por debajo de la temperatura de interpaso si es necesario. El pase de raíz debe penetrar completamente en el fondo de ranura.

Peening

El peening —el proceso de golpear el metal de soldadura con una herramienta contundente (por ejemplo, un martillo de bolas) mientras que todavía está caliente— puede ayudar a aliviar las tensiones de tensión y reducir el riesgo de agrietamiento en las articulaciones de alta resistencia. Use golpes moderados y evitar pesear el pase de raíz o el pase de tapa. El peening es más eficaz en las pases de llenado intermedio.

Inspección y finalización de la posguerra

Después de completar la soldadura, es esencial una inspección visual inmediata. Busque las grietas superficiales, manchas de escoria, escupera excesiva y subcutido. Permita que la soldadura se enfríe a temperatura ambiente, luego realice pruebas no destructivas (NDT) según lo requerido por los estándares de seguridad de la aplicación.

  • Inspección visual (VT)] – Compruebe la discontinuidad de la superficie; utilice una lupa para pequeñas grietas.
  • Evaluación penetrante (PT) – Aplicar un tinte rojo luego un desarrollador; las grietas muestran como líneas rojas brillantes.
  • Pruebas de partículas magnéticas (MT): Para materiales ferromagnéticos, las grietas se revelan como líneas de partículas bajo el campo magnético.
  • Pruebas Ultrasónicas (UT)] – Para defectos de subsuperficie, requiere un operador capacitado.

Si la reparación es aprobada, termine la superficie al moler cualquier refuerzo (cap) deslizante si se requiere una superficie lisa, pero evite el rectificado en el metal base. Para articulaciones sensibles al estrés, el tratamiento térmico post-algo (PWHT) puede ser necesario para aliviar las tensiones residuales y las zonas templadas. Temperaturas Típicas de PWHT para el rango de acero al carbono de 1,100°F a 1,250°F (595°C a 675°C),

Problemas comunes

Incluso experimentados soldadores encuentran problemas. A continuación se muestra una referencia rápida para los defectos comunes de soldadura de palo en el trabajo de reparación.

Porosidad

Si la bobina de soldadura tiene una apariencia esponjosa o bolsillos de gas, la causa es generalmente insuficiente blindaje. Chequee por los fuertes borradores de aire, electrodos húmedos o un metal base sucio. Use electrodos de baja hidrógeno (E7018) almacenados en un horno de varilla a 250°F–300°F (120°C–150°C) y limite la exposición al aire. Evite arrastrar el electrodo a la longitud de aumento de la longitud del gas.

Inclusiones de la escoria

La escoria atrapada en el metal de soldadura suele ser de mala limpieza entre pases o manipulación incorrecta. Asegúrate de que el escote del pasado se extraiga completamente con un martillo y un cepillo de alambre. Usa un ángulo de arrastre de 45° y un arco ligeramente más corto para empujar la escoria hacia la parte posterior. Un movimiento de tejido puede atrapar la escoria en los dedos; pegar a cuentas de cadena si las escojas son frecuentes.

Ataque

El bajo corte es un groove fundido en el metal base en el dedo de soldadura. Reduce el espesor efectivo y puede iniciar las grietas de fatiga. El bajo corte es causado por la entrada excesiva de calor, demasiado alta una velocidad de viaje, o tejer demasiado ancho. Reducir el amperaje en 10-15%, viajar un poco más lento, y pausa en los bordes durante un tejer para permitir que el metal de relleno para llenar el dedo.

Cracking frío (Crácking de hidrógeno)

Las grietas frías aparecen horas después de la soldadura, a menudo en la zona afectada por el calor. La prevención requiere un enfoque triple: utilizar electrodos de baja hidrógeno, precalentar la articulación suficientemente, y asegurar el enfriamiento lento (o calentarse después de la habitación). Usar un horno de horneado para electrodos (al menos 250 °F durante al menos 2 horas antes del uso) es crítico.

Consideraciones de seguridad

El artículo original señala PPE básico y ventilación. Ampliamos aquí con detalles de seguridad adicionales específicos para la reparación de soldadura de palo.

Arc Radiation and Personal Protective Equipment

El arco de soldadura emite radiación ultravioleta intensa (UV) e infrarroja (IR) que puede causar quemaduras severas a la piel y daño permanente del ojo (ojo de arco). Siempre use un casco de soldadura auto-retimiento con una puntuación de 10–13 (11–12 para soldadura de palo es típico). Protege toda piel expuesta con guantes de cuero brillante resistentes a la llama, una chaqueta de soldadura o cuero

Fume Management

La soldadura de los palillos produce humos que contienen óxidos de metal, fluoruros y otros compuestos. La exposición a largo plazo puede causar graves condiciones pulmonares. American Welding Society (AWS) y OSHA recomiendan ventilación de escape local (LEV) o un respirador de vaporización deficiente

Seguridad eléctrica

La soldadura de los palillos utiliza corriente alta (50-350 amperios) con una tensión relativamente baja (20–40 voltios). El voltaje de los circuitos abiertos (OCV) puede ser de 70–100 voltios, lo suficiente para causar un choque peligroso, especialmente en condiciones húmedas. Siempre use guantes secos y aislados. Mantenga la pinza de trabajo firmemente conectada a metal base limpia, y nunca toque el electrodo o soporte de electrodo con manos incoloras.

Prevención de incendios y explosiones

El arco de soldadura puede alcanzar más de 5.000 °F, por lo que puede encender fácilmente materiales inflamables. Limpiar el área de combustibles al menos 35 pies desde el punto de trabajo. Mantener un extintor de incendios calificados para incendios de Clase ABC a un alcance fácil. Nunca soldar en contenedores sellados o tambores sin ventilación adecuada: el calor puede vaporizar el contenido residual y causar una explosión.

Conclusión

[LT6] La soldadura de los palillos, cuando se ejecuta con una preparación cuidadosa, la selección correcta de electrodos y la técnica disciplinada, proporciona un método fiable para reparar las grietas y defectos en estructuras metálicas que van desde el equipo agrícola hasta el acero industrial.La combinación de la limpieza adecuada, el precalentamiento, los procedimientos de múltiples pasos y la inspección posterior a la espera aseguran que se repara la vida útil original.