Técnica Destacada Vol.13

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

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, 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

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.

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

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

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.

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, 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

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.

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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