En la soldadura en Chile la seguridad es la principal razón para evitar fallas en las soldaduras, pero también es crucial considerar la pérdida de productividad y los costos adicionales relacionados con la re- trabajo de soldaduras defectuosas. Para comprender las razones comunes de las fallas en la soldadura y cómo prevenirlas es esencial mantener altos niveles de calidad y eficiencia en las operaciones de soldadura.
Razón 1: Diseño Deficiente de la Pieza o de la Soldadura
Un tamaño de soldadura insuficiente debido a errores de diseño o una interpretación incorrecta del diseño de la pieza puede conducir a fallas en la soldadura. Esto se debe a que una soldadura de tamaño inadecuado no puede soportar la carga prevista en una estructura estática. Una soldadura que es demasiado pequeña o corta para la aplicación puede fallar bajo cargas de tensión, compresión, flexión o torsión. En aplicaciones con carga cíclica, es beneficioso considerar metales de aportación con mayor tenacidad y ductilidad al impacto.
En juntas muy restringidas, cumplir con los tamaños de soldadura requeridos es esencial para evitar la formación de grietas. Cuando una junta es inevitablemente muy restringida, las soldaduras con una proporción adecuada de profundidad versus ancho pueden reducir las posibilidades de que se agrieten. Los parámetros de soldadura adecuados son fundamentales para garantizar un perfil de soldadura correcto y reducir el riesgo de agrietamiento en juntas restringidas.
El factor de seguridad (FoS) es un aspecto crucial en el diseño, ya que establece la tensión máxima permitida para la junta. Si las soldaduras fallan, podría indicar una falta de definición adecuada de la carga máxima prevista o un factor de seguridad insuficiente en el diseño.
Generalmente, se busca igualar la resistencia del metal de aportación en una soldadura, pero esto puede variar según la aplicación y el material base. Para aplicaciones críticas, diseñar la soldadura con un metal de aportación más resistente puede ser esencial. Otras aplicaciones pueden beneficiarse de una resistencia ligeramente inferior para mejorar la vida útil a la fatiga o la soldabilidad. Junto con la resistencia, la química es un aspecto importante a considerar durante el diseño de la soldadura para garantizar una fusión adecuada y obtener las propiedades deseadas.
Razón 2: Procedimiento de Soldadura Inadecuado
No seguir el procedimiento de soldadura adecuado o redactar un procedimiento incorrecto también contribuye a las fallas en la soldadura. Es fundamental utilizar correctamente el precalentamiento y controlar la temperatura entre pasadas. Los procedimientos bien redactados, que incluyen un precalentamiento adecuado y control de temperatura entre pasadas, reducen la velocidad de enfriamiento en el material base y en el depósito de soldadura. Esto, a su vez, disminuye el riesgo de agrietamiento por hidrógeno al soldar aceros al carbono y de baja aleación, entre otros materiales.
Al crear un procedimiento de soldadura, se debe comenzar por consultar la hoja de datos del metal de aportación para obtener recomendaciones específicas sobre los parámetros de soldadura. Cada metal de aportación tiene sus propias características y requerimientos, por lo que los rangos de parámetros adecuados son vitales para obtener soldaduras consistentemente sólidas. Además, es valioso realizar pruebas adicionales, como macrografías, ensayos de doblez, tracción o rotura, para asegurar la calidad de la soldadura. El código de soldadura utilizado proporciona un estándar para validar la calidad de la soldadura.
Asegurarse de utilizar la polaridad de soldadura correcta de acuerdo con el procedimiento y las especificaciones del metal de aportación es fundamental. El tipo de gas protector también es crucial y afecta directamente la calidad de la soldadura y las propiedades del depósito de soldadura. Un mayor contenido de argón en el gas protector aumenta la resistencia pero reduce la ductilidad, mientras que un mayor contenido de dióxido de carbono reduce la resistencia y aumenta la ductilidad. Es importante verificar que el gas protector utilizado esté dentro del rango recomendado por el fabricante del metal de aportación.
Razón 3: Concentradores de Tensión
Los concentradores de tensión se originan en diseños de soldadura deficientes o procedimientos y técnicas de soldadura inapropiados. Pueden manifestarse como defectos de soldadura o discontinuidades que generan tensiones en la soldadura y pueden llevar a fallas por rotura, desgarro o agrietamiento.
Existen varios factores que pueden generar concentración de tensión y opciones para prevenirla:
- Porosidad: Esta se produce cuando el gas queda atrapado durante la solidificación de la soldadura. Por lo general, se debe a problemas ambientales o de protección inadecuada al soldar acero. Evitarlo requiere una preparación adecuada de las piezas, la eliminación de la humedad en el área de soldadura y una protección óptima del gas protector.
- Agrietamiento en caliente: Suele ocurrir a altas temperaturas y puede tomar la forma de agrietamiento por segregación. Este tipo de agrietamiento se debe a elementos con bajos puntos de fusión que se desplazan hacia el centro de la soldadura durante la solidificación. La prevención implica emparejar cuidadosamente las propiedades del metal de aportación y el material base, asegurarse de que el diseño de la junta sea adecuado y seguir procedimientos de soldadura adecuados, incluido el control de la temperatura.
- Agrietamiento en frío: Ocurre a temperaturas más bajas y puede no ser evidente hasta horas o días después de la solidificación de la soldadura. El uso de metales de aportación con bajo contenido de hidrógeno y el precalentamiento del material base son defensas eficaces contra este tipo de defecto.
- Socavación: Suelen deberse a un voltaje excesivo y un ángulo de desplazamiento incorrecto. La falta de llenado se debe a velocidades de desplazamiento demasiado rápidas. Corregir estos problemas implica reducir la velocidad de desplazamiento, ajustar el voltaje y utilizar ángulos de desplazamiento adecuados.
- Inclusiones: Se producen por materiales extraños en la soldadura, como rebabas en el material base o escoria de un electrodo revestido. Evitarlas implica una limpieza adecuada del material base y el uso de técnicas de arrastre para mantener la escoria fuera del baño de soldadura.
Razón 4: Técnica de Soldadura Deficiente
Una técnica de soldadura deficiente puede ser el resultado de la falta de capacitación o de operadores nuevos con habilidades limitadas, así como de soldadores más experimentados que pueden haber desarrollado malos hábitos. Sin embargo, las técnicas incorrectas pueden afectar negativamente la calidad de la soldadura y provocar fallas.
Utilizar los ángulos de trabajo y desplazamiento adecuados es fundamental para evitar problemas como discontinuidades o un tamaño de soldadura incorrecto. Estos ángulos varían según el metal de aportación utilizado. El ángulo de trabajo se refiere a la posición de la pistola de soldadura o el electrodo en relación con la junta de soldadura. El ángulo de desplazamiento se refiere a la posición del metal de aportación en relación con el charco de soldadura y la dirección de desplazamiento.
La distancia entre la punta de contacto y el metal base (CTWD) es otro factor que los operadores de soldadura deben considerar para evitar problemas de calidad y posibles fallas en la soldadura. Esta longitud afecta el amperaje en procesos de voltaje constante y el voltaje en procesos de corriente constante. Una longitud (CTWD) incorrecta puede causar problemas como falta de penetración o porosidad.
La velocidad de desplazamiento adecuada también es esencial, ya que puede afectar el tamaño y la apariencia del cordón de soldadura. Viajar demasiado rápido resulta en una soldadura delgada, mientras que viajar demasiado lento puede causar falta de penetración y un cordón de soldadura más grande y plano.
Razón 5: Inspección o Prueba Incorrecta
No todas las aplicaciones de soldadura requieren pruebas según el código, pero cuando son necesarias, los códigos de soldadura proporcionan un sistema confiable para calificar procedimientos y guiar a los soldadores hacia una calidad de soldadura aceptable.
Siempre debe seguir los estándares de prueba aprobados por el código y utilizar el número y el tipo correctos de pruebas para propiedades mecánicas, químicas o pruebas no destructivas. Los códigos especifican los criterios de aceptación para las soldaduras fabricadas en producción mediante pruebas de tintes penetrantes, partículas magnéticas, radiografías y ultrasonido.
Cumplir con los criterios de inspección aprobados por el código garantiza que las soldaduras cumplan con el tamaño y la forma adecuados y no excedan los límites de discontinuidad permitidos. La inspección visual debe realizarse de manera regular en todas las aplicaciones, incluso cuando no se apliquen códigos de soldadura, para garantizar una calidad de soldadura constante y prevenir fallas.
En resumen, establecer y cumplir un sistema de calidad para las operaciones de soldadura, así como brindar capacitación adecuada, son elementos clave para prevenir fallas en la soldadura, tanto para operadores nuevos como para experimentados. La actualización constante de conocimientos y la práctica de buenas técnicas de soldadura son esenciales para mejorar la calidad, la productividad y la eficiencia en las operaciones de soldadura.
