Técnica Destacada Vol.13

Consumibles para soldadura de arco sumergido producido exclusivamente para el uso con corriente continua

Submerged arc welding consumables produced exclusively for use with direct current

1. Prólogo

La Soldadura de Arco Sumergido (SAW) es uno de los principales procesos de soldadura de arco. Representa alrededor del 10% de toda la soldadura de arco. Comparando el consumo por países , China consume más del 50% de los consumibles de SAW y es seguido por Europa, América del Norte, Rusia y Japón. En cuanto a las industrias, SAW se utiliza principalmente en la fabricación de tubos de acero, estructuras de acero, puentes, barcos y fábricas de productos químicos, debido a las largas líneas rectas de soldadura que son comunes en estas estructuras.

En Japón, el nivel de consumo SAW por la industria, es casi el mismo que para el mundo, a excepción al usado para tubos de acero, que representa una proporción de consumo mucho más bajo de SAW.

Tabla 1: Tipos y características de los fundentes SAW
Tipo de
Fundente
Resiliencia a
bajas temperaturas
Resistencia a la
absorción de humedad
Contenido de
hidrógeno difusible
Porcentaje de
consumo de fundente
Eficiencia Tipo de la
energía eléctrica
Fusionado Promedio Mejor Bajo Promedio Promedio CA
Adherido Bueno Promedio Menor Bajo Mejor CA / CC
Aglomerado Bueno Bueno Bajo Bajo Bueno CC

En la Tabla 1se muestran las características de los tres tipos de flujos SAW: fusionados, pegados y aglomerados. En el mercado japonés, flujos SAW adecuados para la corriente alterna (CA) han sido favorecidos por el costo relativamente más bajo de las fuentes de alimentación CA, en comparación con los de corriente continua (CC). Fundentes adheridos, diseñados tanto para CA como CC, también se desarrollaron en Japón. Sin embargo, mientras que estos fundentes se utilizan principalmente para la soldadura de inyección de calor, los fundentes aglomerados, se utilizan para soldadura general de alta velocidad con CC, los cuales encuentran demanda en los mercados de ultramar.

Para responder a las necesidades de los mercados globales, Kobe Steel ha continuado con el desarrollo de consumibles para SAW, diseñados para uso exclusivo con CC, y ahora se complace en anunciar la disponibilidad de fundente aglomerado. Nombrando su primer fundente para SAW de este tipo "AF", Kobe Steel ha lanzado oficialmente FAMILIARC™ AF-490E y FAMILIARC™ AF-490AS.

Este artículo presenta las ventajas y características del uso de AF-490E en combinación con US-29 cable SAW y AF-490AS con US-36.

FAMILIARC™ US-29 FAMILIARC™ AF-490E

Tabla 2: Descripción de US-29/AF-490E
Clasificación AWS A5.17 F7A2-EM12K; F6P4-EM12K
Características Soldadura a tope y soldadura en ángulo
horizontal de placa mediana y pesada.
Excelente tenacidad de muesca a baja
temperatura hasta -20 ℃
Polaridad DCEP
Basicidad de
Boniszewski
1.4
Aprobación del envío ABS, DNV, LR, GL, BV

US-29/AF-490E es una combinación de cable sólido y fundente para la soldadura de aceros dulces, así como de aceros de alta resistencia a la tracción del orden de 490 MPa (clase HT490). AF-490E, un fundente aglomerado básico de aluminato, exhibe una excelente tenacidad de muesca de hasta -20 ºC, así como capacidad de soldadura en combinación con el cable SAW US-29. La Tabla 2 muestra los detalles de US-29 x AF-490E.

2-1. Propiedades de todo el metal de soldadura

Figura 1: Aspecto de las líneas de soldadura

Las composiciones químicas y propiedades mecánicas del metal de soldadura todo se muestran en las Tablas 3 y 4, respectivamente, y la apariencia del cordón, en la Figura 1. Incluso sin la adición de los elementos especiales, se puede conseguir estable tenacidad de muesca, incluso a temperaturas tan bajas como -20 ºC.

Tabla 3: Composición química del metal de soldadura (% en masa)
  C Si Mn P S
US-29 / AF-490E 0.05 0.41 1.60 0.016 0.005
Nota: Condiciones de soldadura: 550A-30V-42cpm; Ext = 30mm

Tabla 4: Propiedades mecánicas de todo el metal de soldadura
  0.2%OS (MPa) TS (MPa) El (%) IV at -40℃ (J) IV at -20℃ (J)
US-29/
AF-490E
AW*1 464 562 30 - Avg 119
(125, 113, 118)
PWHT (620℃ x 1hr) 380 494 35 Avg 129 (142, 124, 122) Avg 150 (154, 153, 143)
Especificación AWS (AW*1 solamente) 350 min 490 min 22 min - 35 min
Nota: Condiciones de soldadura: 550A-30V-42cpm; Ext=30mm
*1: Condición como "soldada"

2-2. Soldadura de junta de tope de dos pases

La soldadura de junta de tope se llevó a cabo usando placas JIS G3106 SM400B con un espesor máximo de 16 mm. La disposición de electrodos se muestra en la Figura 2. Las condiciones de soldadura se muestran en la Tabla 5.

Las Figuras 3 y 4 muestran la macroestructura y la apariencia de las líneas de soldadura, respectivamente, y en la Tabla 6, las propiedades mecánicas de la soldadura de junta de tope.

Figura 2: Disposición del Electrodo
Figura 3: Macroestructura

Tabla 5: Condiciones de soldadura de la soldadura de dos pases
Secuencia
de soldadura
Diámetro del
cable (mm)
Condiciones
de soldadura
Temperaturas de
recalentamiento
y de interpasse
1era. 4.0 750A-32V-60cpm
30mm Ext
Temperatura
ambiente
2da. 700A-32V-55cpm
30mm Ext

Figura 4: Aspecto de las líneas de soldadura

Tabla 6: Propiedades mecánicas del metal de soldadura de la soldadura de dos pases
0.2%OS
(MPa)
TS
(MPa)
El
(%)
IV at -20℃
(J)
IV at 0℃
(J)
419 532 34 Avg 116
(131, 121, 96)
Avg 147
(148, 146, 146)

2-3. Soldadura de ángulo horizontal

Figura 5: Disposición de los electrodos
Figure 6: macrostructure

La disposición de electrodo usado en la soldadura de filete horizontal se muestra en la Figura 5, además de la macroestructura y la apariencia de la línea de soldadura, en la Figura 6 y 7.

Figura 7: Aspecto de las líneas de soldadura

Figura 8: Relación entre la soldadura de inyección de calor y la longitud de las piernas

La relación entre la soldadura de inyección de calor y la longitud de la "pierna" se muestra en la Figura 8, en todos los diámetros de electrodos disponibles. En pruebas de laboratorio, se obtuvieron longitud de las piernas de 4 a 9 mm; Sin embargo, se recomienda al usuario tener como objetivo longitudes de pierna de 6-8 mm, en consideración de la precisión de ranura, así como la estabilidad de la soldadura cuando se trata de trabajos reales.


Tabla 7: Contenido de hidrógeno difusible
  Contenido de hidrógeno difusible
(ml/100g)
Clasificación
de la aprobación
del envío
N=1 N=2 N=3 N=4 Promedio
US-29/
AF-490E
2.5 2.6 2.7 2.7 2.6 H5
Nota: (1) Las condiciones de soldadura: 550A-30V-42cpm; Ext = 30mm
(2) Método de ensayo: Cromatografía de gases (según AWS A4.3)

2-4. Contenido de hidrógeno difusible del metal de soldadura

EL contenido de hidrógeno difusible, medido por cromatografía de gases según AWS A4.3 se muestra en la tabla 7. Puede observar el nivel extremadamente bajo de 2,5 ml/100 g y casi ninguna fluctuación.


3. FAMILIARC™ US-36 3 FAMILIARC™ AF-490AS

Tabla 8: Descripción de US-36/AF-490AS
Clasificación AWS A5.17 F7A6-EH14; F7P6-EH14
Características Soldadura a tope de placa mediana y pesada.
Solamente soldadura de Multi-pasadas
Excelente tenacidad de muesca en
bajas temperaturas hasta -40 ℃
Polaridad DCEP
Basicidad de
Boniszewski
2.6
Aprobación
del envío
ABS, DNV, LR, GL, BV

US-36/AF-490AS es una combinación de cable sólido y fundente para la soldadura de aceros dulces, así como de aceros de la clase HT490. AF-490AS, un fundente aglomerado básico de fluoruro, muestra excelente y estable tenacidad de muesca de hasta -40 ºC, así como una fácil utilización en combinación con el cable SAW US-36. Detalles relacionados con US-36 x AF-490E se muestran en la Tabla 8.

3-1. Propiedades de todo el metal de soldadura

Las composiciones químicas y propiedades mecánicas de todo el metal de soldadura se muestran en las Tablas 9 y 10 respectivamente. Resultados de la prueba de impacto en la condición de la soldadura, así como después del tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT), se muestran en las figuras 9 y 10 en curvas de transición, respectivamente.

Diseñado para una óptima basicidad del fundente, AF-490AS puede obtener estable y excelente tenacidad de muesca a temperaturas tan bajas como -40 ºC a pesar de que no se han agregado elementos especiales. La apariencia de la línea de soldadura se muestra en la Figura 11.

Tabla 9: Composición química del metal de soldadura (% en masa)
  C Si Mn P S
US-36 / AF-490AS 0.07 0.39 1.62 0.014 0.004
Nota: Las condiciones de soldadura: 550A-30V-42cpm; Ext = 30mm
Tabla 10: Propiedades mecánicas de todo el metal de soldadura
  0.2%OS
(MPa)
TS
(MPa)
El
(%)
US-36/
AF-490AS
Como soldadas 516 598 32
PWHT (620℃ x 1hora) 547 565 32
Especificación AWS.
(Como soldada y PWHT)
375 min 490-660 22 min
Nota: Las condiciones de soldadura: 550A-30V-42cpm; Ext=30mm

Figura 9: Curva de transición de tenacidad de muesca en
condiciones como "soldada"

Figura 10: Curva de Transición de tenacidad a muesca después PWHT

Figura 11: Aspecto de las líneas de soldadura

3-2. Soldadura multi-pase de ambos lados de la junta de tope

La soldadura de junta de tope se llevó a cabo usando placas de grado EH36 con un espesor de 20 mm. La figura 12 muestra la configuración de ranura y secuencia de pasadas. La Tabla 11 muestra las condiciones de soldadura, la Tabla 12, las químicas y en la Tabla 13, las propiedades mecánicas de la junta de tope obtenidos tanto a través de la soldadura lateral.

Figura 12: Configuración de la ranura y la secuencia del pase

Tabla 11: Condiciones de soldadura
Lado Diámetro del
alambre (mm)
Pase Parámetros
de soldadura
Extensión
(mm)
Parte
delantera
4.0 1 450A-30V-42cpm 30
2-6 550A-30V-42cpm
Parte
trasera
1 450A-30V-42cpm
2-4 550A-30V-42cpm
Nota: Precalentamiento y temperatura de interpasse entre: 100-150 ºC
Tabla 13: Propiedades mecánicas de la junta de tope de la soldadura de ambos lados
TS(MPa) IV at -40C(J) Prueba de curvado *2
559 *1 Media 84 (81, 87, 83) Parte delantera: Bueno
Parte trasera: Bueno
Nota: * 1: Posición de la fractura = Metal base
* 2: Prueba de curvado: De acuerdo con la Regla de Clasificación de Envío
Tabla 12: Composición química de la junta de tope de la soldadura de ambos lados (% en masa)
C Si Mn P S
0.09 0.39 1.55 0.014 0.004
Tabla 14: Contenido de hidrógeno difusible
  Contenido de hidrógeno difusible
(ml/100g)
Clasificación
de la aprobación
del envío
N=1 N=2 N=3 N=4 Avg
US-36/
AF-490AS
2.2 2.3 2.1 2.3 2.2 H5
Nota: (1) Las condiciones de soldadura: 550A-30V-42cpm; Ext=30mm
(2) Método de ensayo: Cromatografía de gases (según AWS A4.3)

3-3. Contenido de hidrógeno difusible del metal de soldadura

El contenido de hidrógeno difusible, medido por cromatografía de gases según AWS A4.3 se muestra en la Tabla 14. Es notable el nivel extremadamente bajo de 2,0 ml/100 g y poca fluctuación.

4. Especificaciones de empaque

Tabla 15: Especificaciones de empaque para los nuevos cables SAW
Diámetro (mm) Tipo Peso (kg)
1.6 Carrete 10, 20
2.0
2.4
2.4 Bobina 25
3.2
4.0 25, 75
4.8

Las especificaciones de empaque de los cables SAW US-29 y US-36 y los fundentes SAW AF-490E y AF-490AS se muestran en las Tablas 15 y 16, respectivamente.

Tabla 16: Especificaciones de empaque para el nuevo fundente SAW
Tamaño de la malla Tipo Peso (kg)
12 x 65 Bolsa (laminado de aluminio) 20

5. Condiciones resecado

Tabla 17: Condiciones de resecado para los nuevos fundentes de SAW
  Temperatura de resecado Tiempo de resecado
AF-490E 300-350℃ 1-2 horas (s)
AF-490AS

Las condiciones de resecado para AF-490E y AF-490AS se muestran en la Tabla 17.


6. Epílogo

En este artículo describe los dos fundentes aglomerados recientemente desarrollados por Kobe Steel: AF-490E y AF-490AS. Se utilizan en combinación con US-29 o US-36, cuentan con propiedades estables de metal de soldadura y muy bajo contenido de hidrógeno difusible. Se espera que se aplicarán en estructuras costeras, así como en la construcción naval, los cuales requieren de juntas soldadas firmes y fiables.


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