Manual de Soldadura OERLIKON - Welding Perú

Manual de Soldadura
Manual de Soldadura
7.3. Aceros inoxidables austeníticos
Los aceros inoxidables austeníticos constituyen el
máximo tonelaje de aceros inoxidables de uso industrial.
Estos aceros inoxidables, que contienen cromo y níquel
como los principales elementos de aleación, son de estructura
predominante austenítica. La ferrita, otro constituyente
mayor, está presente en menores cantidades, lo
que depende del equilibrio de la aleación, especialmente
en cuanto a la relación cromo-níquel.
Las propiedades de estos aceros dependen de las cantidades
relativas de cromo y níquel presentes en el acero y
se modifican por la adición de otros elementos aleantes,
como columbio, titanio, molibdeno y tungsteno.
Los aceros inoxidables austeníticos se caracterizan por su
excelente resistencia a la corrosión y oxidación. Esta re-
7.3.1. Aceros inoxidables al cromo-níquel austeníticos
AISI
201
202
301
302
302 B
303
303 Se
SAE
30301
C
0,15 Max.
0,15 Max.
0,15 Max.
Mn(Max.)
5,5-7,5
7,5-10
2,00
Si(Max.)
1,00
1,00
1,00
sistencia es impartida por el cromo. La cantidad de cromo
aleado en estos aceros varía de 12-30%, lo que depende
del tipo específico de acero.
El contenido de níquel de estos aceros llega a cantidades
suficientes para desarrollar y mantener una estructura
austenítica a temperatura ambiente. La cantidad de níquel
contenida en dichos aceros varía de 6-30%, lo que también
depende del tipo específico de acero. En algunos aceros
inoxidables austeníticos, el manganeso presente es sustituido
por níquel, siendo los efectos principales del níquel
y/o del manganeso en estos aceros:
• Aumentar la resistencia a temperaturas elevadas.
• Aumentar la resistencia a la corrosión.
• Impartir un mejor equilibrio de las propiedades mecánicas,
especialmente de la ductilidad.
Cr
16-18
17-19
16-18
Ni
3,5-5,5
4-6
6-8
P(Max.)
0,06
0,06
0,045
S(Max.) Otros
0,03
0,03 N-0,25 (Max.)
0,03
7.3.2. Soldabilidad de los aceros inoxidables
austeníticos
7.3.2.1. Problemas de tipo físico
La soldadura por arco eléctrico aplicable a los aceros
inoxidables austeníticos, para que tenga buenos resultados,
debe seguir una técnica algo diferente de la empleada para
los aceros comunes, teniéndose en consideración los siguientes
aspectos:
• Conductibilidad térmica.- Los aceros inoxidables
austeníticos tienen una conductibilidad térmica sensiblemente
menor que los aceros comunes.
En el caso de los aceros de la serie 300 (aceros austeníticos)
se llega más rápidamente a temperaturas
más elevadas o a temperaturas altas concentradas en
superficies relativamente reducidas. Cuando se suelda
planchas delgadas, existe el peligro de quemarlas o
perforarlas.
• Coeficiente de dilatación.- Los aceros inoxidables
de la serie 300 al cromo-níquel tiene un coeficiente
de dilatación entre 50 y 60% mayor que los aceros
comunes. Esta propiedad de los aceros austeníticos,
junto con su conductiblidad térmica reducida, hace
que al ser soldados los mismos tengan tendencia a
deformarse y a retener tensiones residuales.
zonas empobrecidas en cromo, localizándose en los límites
de grano.
Como disminuir el efecto de la precipitación de
carburos
• Empleo de aceros inoxidables de bajo carbono y
electrodos inoxidables de bajo carbono.- En estos
aceros inoxidables tipo L -ejemplo AISI 316 L- y
materiales de aporte de soldadura con bajo contenido
de carbono tipo ELC -ejemplo INOX BW ELCel
bajo contenido de carbono (0,04% máximo) hace
que no se presente corrosión intergranular, debido
a que no hay carbono suficiente para que se produzca
la precipitación de carburos con el consiguiente
empobrecimiento en cromo.
• Empleo de soldaduras con alto contenido de cromo.-
Cuando la cantidad de cromo aumenta, se puede
admitir más carbono sin riesgo de corrosión intergranular;
por ejemplo con un 22% de cromo se
puede admitir 0,065 de carbono. Bajo este principio
se emplean nuestros electrodos Inox CW(25
Cr/20Ni).
• Empleo de aceros inoxidables estabilizados y materiales
30302 0,15 Max. 2,00 1,00 17-19 8-10
0,03
de aporte de soldadura estabilizados.- El
0,15 Max. 1,50 2,0-3,0 17-19 8-10 0,045 0,03
uso de aceros inoxidables estabilizados -ejemplo AISI
347- y materiales de aporte estabilizados -ejemplo Inox
30303 0,15 Max. 2,00 1,00 17-19 8-10 0,045 0,15 Min Zr-o Mo-0.60 máx.
AW + Cb- surgió debido a la dificultad que presenta reducir
el contenido de carbono por debajo de 0,04%.
0,15 Max. 2,00 Máx 1,00 17-19 8-10
0,06 Mo-0,75 (Max.)
• Punto de fusión.- El punto de fusión de los aceros
Esto ha conducido a fabricar aceros inoxidables austeníticos
con elementos estabilizadores, que en el caso de los
inoxidables austeníticos es algo más bajo que el de los
0,20 Max.
Cu-0,50 (Max.)
aceros comunes, siendo necesario, por lo tanto, un
aceros son el titanio o niobio y en el caso de los materiales
de aporte al columbio.
0,20
Se-0,15 (Min.)
menor aporte de calor para soldarlos.
304
304 L
30304 0,08 Max.
0,03 Max.
2,00
1,50
1,00
2,00
18-20
18-20
8-12
8-12
0,04
0,04
0,03
0,04
• Resistencia eléctrica.- La resistencia eléctrica de los
aceros inoxidables austeníticos es muy superior a la de
La precipitación de estos tipos de carburos (Ti, Cb)
impide la formación de carburos de cromo, debido
los aceros comunes, de 8 a 9 veces en el caso de los
305 30305 0,12 Max. 2,00 1,00 17-19 10-13 0,045 0,03
a la mayor avidez del carbono por el niobio o columbio
y titanio que por el cromo, evitando la con-
aceros inoxidables austeníticos al estado recocido y
308 70308 0,08 Max. 2,00 1,00 19-21 10-12 0,045 0,03
aún más, cuando estos han sido endurecidos por el siguiente descromización en los bordes de grano.
309
309 S
310
301 S
30309
30310
0,20 Max.
0,08 Max.
0,25 Max.
0,08 Max.
2,00
2,00
2,00
2,00
1,00
1,00
1,50
1,50
22-24
22-24
24-26
24-26
12-15
12-15
19-22
19-22
0,045
0,04
0,045
0,045
0,03
0,03
0,03
0,03
trabajo en frío.
7.3.2.2. Problemas de tipo metalúrgico
Muchos grados de acero inoxidable austenítico, especialmente
los tipos 301, 302, 304, 308, 316 y 317, están
•
•
Empleo de soldadura que contiene molibdeno.- El uso
de materiales de aporte de soldadura que contienen molibdeno
permite retrasar la precipitación de carburos.
Evitar al máximo posible los rangos de temperaturas
críticas de precipitación.- Como en muchos
sujetos a precipitación de carburos, si el material se mantiene
314
0,25 Max. 2,00 1,5-3,0 23-26 19-22 0,045 0,03
entre 427 y 871ºC. El grado de la precipitación de carburos casos no es posible evitar la precipitación de carburos,
316 30316 0,08 Max. 2,00 1,00 16-18 10-14 0,045 0,03 Mo-2,00-3,00
depende del tiempo de exposición en el rango de la temperatura
esto hace necesario calentar el material hasta
antes indicada y del tipo específico de los aceros inoxi-
los 1 050ºC para redisolver los carburos formados
316 L
0,03 Max. 2,00 1,00 16-18 10-14 0,045 0,03 Mo-2,00-3,00
dables austeníticos de que se trata. La precipitación de carburos
y la resultante pérdida de resistencia a la corrosión pue-
el rango crítico de temperatura antes indicado.
y posteriormente enfriarlo pasando rápidamente por
317 30317 0,08 Max. 2,00 1,00 18-20 11-15 0,045 0,03 Mo-3,0-4,0
321 30321 0,08 Max. 2,00 1,50 17-19 9-12 0,045 0,03 Ti-5 x C.(Min)
den ocurrir en el material base, en la zona afectada por el
calor, en el deposito de soldadura o en todas estas áreas, En el caso de tratarse de estructuras soldadas hay que
322*
0,12 Max. 2,00 1,50 16-18 6 - 8 0,045 0,03 Ti-1,00-Al-1,00
como consecuencia de la aparición de zonas empobrecidas tener en cuenta el control de las deformaciones.
325** 30325 0,025 Max.
2,00 1,0-2,0 7-10 19-23 0,045 0,03 Cu-1,00-1,50
en cromo por debajo del nivel crítico -menos de 12% de
cromo- de resistencia a la corrosión.
7.3.3. Procedimiento de soldadura
347 30347 0,08 Max.
2,50 1,50 17-19 9-13 0,03 0,03 Cb-Ta-10xC(Min.)
Cb-Ta-10xC(Min.)
348
0,08 Max. 2,00 1,00 17-19 9-13 0,03 0,03
La precipitación de carburos se convierte en problema,
cuando el medio corrosivo ataca selectivamente las
* NO ES AISI STANDARD - TAMBIEN CONOCIDO COMO INOXIDABLE W
requiere tomar en consideración los condicionamientos
La soldadura de los aceros inoxidables austeníticos
Ta-0,10 (Max.)
** NO ES AISI STANDARD
125 126