Principios para la selección de materiales de soldadura

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Principios para la selección de materiales de soldadura. Los planos de diseño de los equipos sometidos a presión establecen los requisitos que deben cumplir las uniones soldadas. En general, se exige que las propiedades de las uniones soldadas sean al menos iguales a las del material base, o que cumplan con los requisitos técnicos especificados en los planos. La unión por soldadura incluye la zona de soldadura, la zona de fusión y la zona afectada térmicamente. La zona de soldadura está compuesta por el metal fundido proveniente del material de soldadura y por el metal base también fundido. Las propiedades de los materiales de soldadura corresponden a las del metal fundido por el material de soldadura (sin incluir el metal base), y no reflejan las propiedades de la soldadura en sí. Entre el metal de la soldadura y la zona afectada por el calor, aparte de la migración del carbono, no existe ningún otro material de soldadura que pueda actuar sobre dicha zona durante el proceso de soldadura y modificar sus propiedades. Al elegir los materiales de soldadura, lo principal a considerar son las propiedades metalúrgicas de la soldadura. Para garantizar las características del acoplado soldado, es necesario contar con un proceso de soldadura adecuado (en particular, el tratamiento térmico posterior a la soldadura y la energía de soldadura). Principios básicos: El principio básico para la selección de los materiales de soldadura es que las propiedades del metal de la soldadura deben ser superiores o iguales al valor mínimo establecido en las normas correspondientes para el material base, o bien deben cumplir con los requisitos técnicos especificados en los planos. El material de soldadura debe seleccionarse teniendo en cuenta la composición química y las propiedades mecánicas del material base, así como sus características de soldabilidad. También es necesario considerar las características estructurales del equipo sometido a presión, las condiciones de uso y el método de soldadura. En caso necesario, se deben realizar pruebas para determinar el material adecuado. Metal de la soldadura obtenido al soldar aceros del mismo tipo: ① En el caso del acero al carbono y del acero de baja aleación, se debe garantizar que el metal de la soldadura tenga las propiedades mecánicas adecuadas. Además, su resistencia a la tracción no debe superar el valor máximo establecido para el material base, más 30 MPa. El metal de la soldadura en los aceros de baja aleación resistentes al calor también debe cumplir con los requisitos en cuanto a su composición química. ②El metal de la soldadura en los aceros de alta aleación debe garantizar propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión. ③El metal de las soldaduras en la capa base de acero compuesto de acero inoxidable debe cumplir con los requisitos de propiedades mecánicas. Además, su resistencia a la tracción no debe superar el valor máximo establecido para el material base, más 30 MPa. El metal de las soldaduras en la capa de recubrimiento, por su parte, debe tener buenas propiedades de resistencia a la corrosión; cuando también se exigen propiedades mecánicas, estas también deben cumplirse. En las uniones entre las soldaduras multicapa y las soldaduras de la capa base, así como en los puntos donde estas soldaduras se unen con la chapa de acero de la capa base, es conveniente utilizar soldaduras de transición. El metal de la soldadura obtenido al unir aceros de diferentes categorías debe tener propiedades mecánicas adecuadas. En el caso de aceros al carbono y aceros de baja aleación de diferentes niveles de resistencia, el metal de la soldadura no debe superar el límite establecido por las normas aplicables al material base de mayor resistencia. El metal de la soldadura entre aceros aleados austeníticos y aceros al carbono o aceros poco aleados debe garantizar propiedades de resistencia a la fisuración y propiedades mecánicas. Se deben utilizar materiales de soldadura con un contenido más alto de cromo y níquel que el del acero base austenítico. Dos problemas: la compatibilidad entre la resistencia del metal de la soldadura y la del material base. Para los equipos sometidos a presión, las propiedades mecánicas de las uniones soldadas son de vital importancia. En el caso del acero al carbono y del acero de baja aleación, la compatibilidad entre la resistencia del metal de la soldadura y la del material base es un tema muy discutido en las industrias relacionadas con los equipos sometidos a presión y con la soldadura. La compatibilidad de las propiedades mecánicas entre el metal de la soldadura y el material base debe considerar de manera integral la compatibilidad en términos de resistencia, plasticidad y tenacidad. Para los aceros de alta resistencia, se seleccionan materiales de soldadura según el principio de “igualdad de resistencia”. De este modo, las uniones soldadas pueden contar con una reserva suficiente de tenacidad. Además, un nivel ligeramente superior de resistencia también contribuye a mejorar la capacidad de las uniones para resistir la fractura frágil. Al utilizar acero de alta resistencia con un nivel de resistencia de 700 MPa a 800 MPa como material base, y al emplear electrodos de soldadura con diferentes niveles de resistencia, los resultados de las pruebas de caída de peso y de tracción en placas anchas con grietas profundas indican que tanto un metal de soldadura excesivamente resistente como uno con resistencia insuficiente pueden provocar fracturas frágiles. Lo ideal es contar con uniones cuya resistencia sea similar a la del material base. La compatibilidad de baja resistencia en las soldaduras también permite reducir, desde el punto de vista tecnológico, la temperatura de precalentamiento y disminuir la sensibilidad a las grietas por enfriamiento. Por lo general, los materiales de soldadura se eligen en función del valor nominal garantizado para el metal fundido. Sin embargo, la resistencia real del metal fundido suele ser mucho mayor que ese valor nominal. Si además se tienen en cuenta los factores metalúrgicos y la relación de fusión, el nivel de resistencia del metal de la soldadura será aún mayor que el valor nominal garantizado para el metal fundido. El deseo es una correspondencia de “baja intensidad”, mientras que la realidad podría ser de “intensidad similar”” ； El deseo es “fuerte”, pero la realidad puede ser “muy fuerte”; por lo tanto, se debe analizar el problema de compatibilidad en función del nivel real de resistencia del metal de la soldadura. En el uso de metales de soldadura heterogéneos, se emplean aceros resistentes al calor de alta y media aleación, aceros inoxidables martensíticos y aceros inoxidables ferríticos. Su capacidad de soldadura es deficiente; para evitar la aparición de grietas por enfriamiento, es necesario utilizar temperaturas de precalentamiento elevadas, controlar estrictamente las temperaturas entre capas, y además realizar un tratamiento térmico después de la soldadura. Las condiciones del proceso de soldadura son muy exigentes. En la práctica, para evitar el precalentamiento y el postcalentamiento durante la soldadura, también se utiliza material de soldadura de acero austenítico, con el fin de mejorar la plasticidad de las uniones soldadas y prevenir la aparición de grietas en dichas uniones. En este momento, dado que el metal de la soldadura presenta grandes diferencias en cuanto a su composición química, estructura microscópica, propiedades físicas y mecánicas en comparación con el material base, las tensiones residuales resultantes de la soldadura son inevitables. Estas tensiones pueden tener un efecto negativo en las propiedades del conjunto soldado.