La oxidación trasera es un problema común y crítico durante la soldadura de tuberías de acero inoxidable, particularmente en la construcción de plantas petroquímicas, químicas y de energía. La oxidación en la superficie interna de la soldadura y la zona afectada por el calor (HAZ) puede reducir significativamente la resistencia a la corrosión y comprometer el desempeño del servicio a largo plazo.
Debido a que la pared interior de los tubos de acero inoxidable no se puede decapar ni pasivar después de la soldadura, resulta esencial evitar la oxidación de la parte posterior durante el proceso de soldadura. Este artículo analiza las principales causas de la oxidación posterior e introduce mejoras efectivas en el proceso de soldadura para lograr raíces de soldadura limpias y de color blanco plateado.
¿Por qué se produce oxidación trasera en la soldadura de tubos de acero inoxidable?
La oxidación trasera ocurre cuando el oxígeno reacciona con las superficies calientes de acero inoxidable durante la soldadura. Varios factores contribuyen a este problema:
1. Eliminación incompleta de oxígeno durante la purga con argón
Incluso con la purga con argón, el aire dentro de la tubería tiende a circular en forma de vórtice. Una vez que comienza la soldadura y se abre la ranura, la concentración de oxígeno puede aumentar al 0,05% o más, lo que es suficiente para provocar oxidación y decoloración de la raíz de la soldadura.
2. Pérdida de gas protector después de la interrupción del arco
Los sopletes de soldadura TIG tradicionales con arranque desde cero a menudo no logran mantener la protección del argón después de la terminación del arco. Como resultado, el cordón de soldadura a alta temperatura queda instantáneamente expuesto al aire, provocando oxidación localizada.
3. Ingreso de oxígeno durante el inicio del arco
En cada inicio del arco, el aire ambiente puede entrar a través de la ranura abierta, lo que provoca altos niveles temporales de oxígeno en la raíz de la soldadura y oxidación localizada.
4. Aporte excesivo de calor
La alta corriente de soldadura, el alto aporte de calor o la elevada temperatura entre pasadas durante las pasadas de relleno y tapa aumentan el tiempo de residencia de la soldadura a alta temperatura, acelerando la oxidación.
5. Calidad inadecuada del gas de protección
La baja pureza del argón o el contenido excesivo de oxígeno en el gas de protección reducen significativamente la eficacia de la protección.
6. Baja conductividad térmica del acero inoxidable
El acero inoxidable tiene sólo alrededor de un tercio de la conductividad térmica del acero al carbono, lo que provoca acumulación de calor en la soldadura y la HAZ y aumenta la susceptibilidad a la oxidación.
Mejoras en el proceso de soldadura para evitar la oxidación trasera en tuberías de acero inoxidable
Para lograr raíces de soldadura libres de oxidación, el proceso de soldadura debe centrarse en el control del oxígeno, la reducción del aporte de calor y el blindaje continuo.
1. Utilice gas protector y de respaldo de alta pureza
Emplear argón de alta pureza al 99,999% como gas de protección principal.
Utilice una mezcla de gas 5% H₂+ 95% Ar para protección trasera
El hidrógeno reacciona con el oxígeno residual a alta temperatura, reduciendo la concentración de oxígeno dentro de la tubería.
2. Optimizar el método de purga de argón
Aplicar una estrategia de llenado en posición baja y ventilación en posición alta
Amplíe el tiempo de purga para garantizar un desplazamiento de aire suficiente
Evite el flujo turbulento que atrapa el oxígeno residual
3. Actualizar el equipo de soldadura
Utilice máquinas de soldar con:
Arranque de arco de alta frecuencia
Control actual de aceleración y desaceleración
Preflujo de gas temprano y posflujo de gas retardado
Esto garantiza que la soldadura esté protegida por argón tanto durante el inicio como durante la extinción del arco.
4. Aumentar la cobertura de blindaje
Aumente el diámetro de la boquilla del soplete a φ10–φ12 mm
Ampliar la zona efectiva de protección de gas alrededor del baño de soldadura.
5. Garantizar un sellado eficaz de las ranuras
Selle los biseles de las tuberías con cinta de papel de aluminio de alta calidad.
Evite la cinta de papel debido al mal rendimiento del sellado y a las fugas de aire.
6. Controlar el flujo de gas en la junta final
Reducir el caudal de argón en la soldadura de cierre.
Mantenga una presión de gas interna estable mientras abre una ventilación para un escape equilibrado
7. Controle estrictamente la temperatura entre pasadas
Mantenga la temperatura entre pasadas≤60°C
Utilice métodos de enfriamiento auxiliares, como tuberías de cobre con agua circulante o paños húmedos, para acortar el tiempo de permanencia a alta temperatura.
8. Aplicar una estrategia de soldadura con bajo aporte de calor
Utilice soldadura TIG de bajo aporte de calor para las primeras tres capas con protección continua de argón en la parte posterior
Cambie a soldadura con electrodos solo después de alcanzar un espesor de pared suficiente
Mantenga la corriente de soldadura lo más baja posible y aumente la velocidad de desplazamiento para minimizar la entrada de calor.
Resumen
En la construcción de plantas petroquímicas y químicas, las raíces de soldadura de los tubos de acero inoxidable deben permanecer de color blanco plateado, ya que el decapado y la pasivación de la superficie interior después de la soldadura no son viables. Al optimizar la composición del gas de protección, los métodos de purga, el equipo de soldadura y el control del aporte de calor, se puede prevenir eficazmente la oxidación de la parte trasera. Estas medidas garantizan la calidad de la soldadura, cumplen con los requisitos de diseño y del propietario y preservan la resistencia a la corrosión a largo plazo de los sistemas de tuberías de acero inoxidable.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Qué nivel de oxígeno causa la oxidación trasera en la soldadura de tuberías de acero inoxidable?
La oxidación de la parte trasera puede ocurrir cuando la concentración de oxígeno excede aproximadamente el 0,03-0,05% durante la soldadura.
P2: ¿Es suficiente la purga con argón por sí sola para evitar la oxidación de la raíz de la soldadura?
No. La purga de argón debe combinarse con un sellado adecuado, un flujo de gas controlado y un blindaje continuo durante el inicio y la parada del arco.
P3: ¿Por qué se agrega hidrógeno al gas protector trasero?
El hidrógeno reacciona con el oxígeno residual a alta temperatura, reduciendo la concentración de oxígeno y mejorando la apariencia de la raíz de la soldadura.
P4: ¿Qué color de raíz de soldadura indica un control de oxidación aceptable?
Un color blanco plateado o metálico claro indica una prevención eficaz de la oxidación de la parte trasera.
P5: ¿Por qué no se pueden decapar los interiores de las tuberías de acero inoxidable después de soldarlas?
Las superficies internas de las tuberías suelen ser inaccesibles después de la instalación, lo que hace que el decapado y la pasivación posteriores a la soldadura no sean prácticos.
