Técnica Destacada Vol.32

Vol.32: El nuevo SAW FAMILIARC™ US-29HK / TRUSTARC™ PF-H55LT-N, para generadores eólicos marinos

1.Prefacio

La soldadura por arco sumergido (SAW) es un proceso común en la soldadura por arco y en Japón alrededor del 11% de los consumibles de soldadura se aplican a la soldadura SAW. Se utiliza principalmente para líneas de soldadura rectas largas en los campos de tubos y tuberías de acero, marcos de acero y puentes. , construcción naval e ingeniería química / maquinaria.

En cuanto a los consumibles para soldadura SAW, solo tres industrias representan más de la mitad del consumo total: tubos y tuberías de acero, construcción de estructuras / puentes de acero y construcción naval. Sin embargo, entre esas tres, las industrias de construcción de estructuras / puentes de acero y construcción naval representan una mayor proporción del consumo para soldadura SAW que la industria de tuberías / tuberías de acero.

Desde el año 2000 ha ido creciendo constantemente en todo el mundo el interés en métodos alternativos de generación de energía de baja emisión de CO₂, en respuesta a problemas ambientales como el calentamiento global. Por ejemplo, muchos países han acelerado la introducción de generadores de energía que utilizan energía eólica renovable y energía solar. Especialmente en Europa, donde las condiciones para la energía eólica son excelentes, se ha generalizado la instalación de generadores de este tipo de energía. Así mismo, recientemente se está prestando atención a los generadores de gran tamaño que aumentan aún más la capacidad de generación eléctrica de los generadores eólicos marinos.

2.Propiedades de la combinación del alambre [F]US-29HK y el fundente [T]PF-H55LT-N

Como se muestra en la Tabla 1, el fundente SAW [T] PF-H55LT-N es un tipo de fundente de unión a base de fluoruro y presenta una excelente facilidad de uso incluso en una ranura estrecha debido a su excelente optimización de los componentes del fundente. En combinación con el alambre para soldadura SAW [F] US-29HK, proporciona una dureza de la muesca extremadamente estable hasta -60 ° C y es aplicable tanto a corriente alterna (CA) como a corriente continua, electrodo positivo (DCEP). También se recomienda su uso en condiciones “tal como se soldó”.

Tabla 1: Propiedades de la combinación de [F]US-29HK y [T]PF-H55LT-N

Tipo de fundente de [T]PF-H55LT-N	Tipo con base de fluoruro
Clasificación de Electrodo-Fundente	AWS A5.23 F8A8-EH12K
Grado de metal base aplicable	・Acero de grado hasta YP460 MPa (por ejemplo: DNV F460)
Características	・Excelente eliminación de escoria, forma de cordón de soldadura y buena resistencia a varios defectos de soldadura para ranuras estrechas ・Alta resistencia (hasta YP460 MPa) y excelente valor de impacto a baja temperatura de hasta -60℃ ・Aplicable para polaridad DCEP y CA

Nota. DNV: Det Norske Veritas

2-1. Propiedades del material depositado

Las Tablas 2 y 3 muestran la composición química y las propiedades mecánicas en la condición de soldadura tanto por DCEP como por CA, según los requisitos de AWS. La Figura 1 muestra la propiedad de tensión de la muesca en la condición de soldadura “tal como se soldó” y la Figura 2, apariencia del cordón de soldadura.

El contenido de hidrógeno difusible del metal depositado soldado con la combinación de [F] US-29HK / [T] PF-H55LT-N con DCEP se muestra en la Tabla 4. Indica un nivel extremadamente bajo de aproximadamente 3 mal / 100 g, debajo de H5.

Tabla 2: Composición química del metal depositado (% en masa)

	Polaridad	C	Si	Mn	P	S
[F]US-29HK / [T]PF-H55LT-N	DCEP	0.07	0.29	1.85	0.013	0.002
	AC	0.08	0.27	1.73	0.013	0.002

Nota. Condición de soldadura: 550 A-30 V-42 cpm; Ext. = 30 mm; alambre Ø4.0 mm

Tabla 3: Propiedades mecánicas del metal depositado

	Condición PWHT	Polaridad	0.2%OS (MPa)	TS (MPa)	El (%)
[F]US-29HK / [T]PF-H55LT-N	"Tal como se soldó"	DCEP	514	603	28
		AC	534	618	29
Especificación AWS (solo "tal como se soldó")			Min 469	552-690	Min 22

Nota. Condición de soldadura: 550 A-30 V-42 cpm; Ext. = 30 mm; alambre Ø4.0 mm

Tabla 4: Contenido de hidrógeno difusible

	Polaridad	Contenido de hidrógeno difusible (ml / 100g)				Clasificación de aprobación de envío
		N-1	N-2	N-3	Avg.
[F]US-29HK / [T]PF-H55LT-N	DCEP	3.2	3.3	3.3	3.3	H5

Nota. *1. Condición de soldadura: 550 A-30 V-42 cpm; Ext. = 30 mm; alambre Ø4.0 mm
*2. Método de prueba: De acuerdo con JIS Z 3118 (Cromatografía de gases), equivalente a AWS A4.3 Métodos estándar para la determinación del contenido de hidrógeno difusible de metal de soldadura de acero martensítico, bainítico y ferrítico producido por soldadura por arco.

2-2. Prueba de soldadura de juntas a tope en ambos lados de una ranura estrecha

Se realizó una prueba de soldadura de juntas a tope en ambos lados de una ranura estrecha con la combinación de [F] US-29HK / [T] PF-H55LT-N bajo las condiciones de soldadura y los parámetros de soldadura mostrados en las Tablas 5 y 6, respectivamente. En la prueba, el metal base era una placa de acero de 80 mm de espesor con una ranura en V de 60 ° en el primer lado, una ranura en V de 40 ° en el segundo lado y el lado de la raíz de 10 mm en el medio, como se muestra en la Figura 4. El primer lado se soldó en 8 pasadas. Después de la soldadura, el segundo lado fue mecanizado en una ranura de 16 ° en forma de U (radio de 8 mm) a una profundidad de 58mm desde la segunda superficie lateral, como se muestra en la Figura 5. La segunda soldadura lateral se realizó en 21 pasadas mediante el proceso de soldadura en tándem: un alambre de 4.0 mm de diámetro para el electrodo principal (DCEP) y dos alambres de 2.4 mm de diámetro para los electrodos posteriores (AC) para aumentar la tasa de deposición , como se muestra en la Figura 3. Los dos electrodos posteriores se conectaron a una sola fuente de alimentación, pero a través de dos puntas de contacto.

Sin embargo, en una situación real de soldadura, se puede aplicar un procedimiento de soldadura diferente al descrito anteriormente, incluida la preparación del borde. Para la soldadura del primer lado, se puede preparar una ranura Y simple en lugar de una ranura en V doble y después de la soldadura del primer lado, Se puede mecanizar la ranura en forma de U. Se recomiendan ambas aplicaciones.

En lo concerniente a la aplicación real del electrodo de arrastre, aunque se adoptó el método de dos cables que pasan por una punta de contacto, se recomienda el método de dos cables que atraviesan dos puntas de cada contacto con una sola fuente de alimentación. Cuando se utilizan dos alambres en una punta de contacto, puede ocurrir problemas como la adhesión del alambre de soldadura a la punta de contacto especial, lo que aumenta el tiempo de inactividad del operador, así como el consumo de puntas de contacto especiales.

Las tablas 5 y 6 muestran las condiciones de prueba y los parámetros de soldadura. Las figuras 3, 4 y 5 también muestran la ubicación de los electrodos en la soldadura en tándem y las secuencias de pasadas en las ranuras laterales primera y segunda, respectivamente.

Tabla 5: Condiciones de la prueba de soldudadura de juntas a tope en ambos lados

Electrodo	[F]US-29HK Electrodo principal (L): Ø 4,0 mm Electrodo de arrastre (T): Ø 2,4 mm X 2 alambres
Fundente	[T]PF-H55LT-N
Metal base	JIS G 3106 SM490A, 80 mm de espesor

Tabla 6: Parámetros de soldadura para soldadura de juntas a tope en ambos lados

	No. de pases	Parámetro de soldadura	Entrada de calor (kJ / mm)	Temperatura de precalentamiento e interpase
Primer lado	1	Sencillo, DCEP, 600 A-30 V-600 mm / min	1.8	100-147 ℃
	2	Sencillo, DCEP, 650 A-30 V-600 mm / min	2.0
	3-8	Tándem, L: DCEP, 650 A-30 V T: CA, 600 A-32 V-700 mm / min	3.3
Segundo lado	1	Sencillo, DCEP, 600 A-30 V-600 mm / min	1.8
	2-21	Tándem, L: DCEP, 650 A-30 V T: CA, 600 A-32 V-700 mm / min	3.3

Tabla 7: Composición química del metal de soldadura (% en masa)

C	Si	Mn	P	S
0.09	0.30	1.78	0.014	0.003

Nota. Ubicación de la muestra de ensayo químico: centro del espesor de la placa

Tabla 8: Propiedades mecánicas del metal de soldadura

Condición PWHT	Ubicación de la muestra	0.2%OS (MPa)	TS (MPa)	El (%)	vE-60℃ (J)		vE-40℃ (J)
"Tal como se soldó"	7 mm debajo de la superficie en el segundo lado	496	618	33	112 123 127	Avg. 121	161 156 147	Avg. 155
	40 mm por debajo de la superficie en el segundo lado	580	634	28	162 181 152	Avg. 165	194 196 196	Avg. 195
	73 mm debajo de la superficie en el segundo lado	591	664	28	128 130 179	Avg. 146	184 185 183	Avg. 184

3.Notas sobre el uso

Se recomienda tener en cuenta los siguientes puntos:

(1) La combinación de alambre [F] US-29HK y fundente [T] PF-H55LT-N es más adecuada para soldadura de múltiples pasadas y capas; sin embargo, no se recomienda para soldaduras de alto aporte térmico como las soldaduras de una pasada en ambos lados.

(2) No se recomienda PWHT porque la combinación está diseñada para obtener excelentes propiedades mecánicas en la condición de soldadura “tal como se soldó”

(3) También se recomienda volver a secar el fundente una o dos horas antes de soldar a 300-350 ° C para evitar el agrietamiento en frío.

4.Posdata

La combinación del alambre [F] US-29HK y el fundente [T] PF-H55LT-N se puede utilizar para soldar en la costura y / o dirección (es) circunferencial (s) de los tubos de acero y tuberías con ranuras estrechas y en forma de U (ranura ángulos de 15 a 16 grados y brechas en la raíz de 5 a 10 mm). Proporciona propiedades estables del metal de soldadura, incluido un bajo contenido de hidrógeno difusible.

Por todas estas razones, se espera que su uso sea más extendido en varios campos industriales que requieren juntas de soldadura sólidas y confiables en un futuro próximo.

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