SMAW, conceptos básicos de electrodos de revestimiento duro

Necesitaría un libro que contenga todos los conocimientos esenciales relacionados con los electrodos para soldadura por arco de metal blindado (SMAW) y revestimiento duro. Una cosa es segura: estos consumibles no son de talla única. Tienen diferentes revestimientos de materiales, se dividen en diferentes categorías, sirven para una variedad de propósitos e incluso requieren almacenamiento y cuidado especializados. Comprender estos conceptos básicos sobre sus electrodos SMAW y de revestimiento duro hace una gran diferencia en su resultado final.

Los electrodos de acero se dividen en tres categorías según la composición del recubrimiento: celulósico, rutilo y básico.

Los electrodos celulósicos, como E6010 y E6011, contienen principalmente pulpa de madera (celulosa) que genera hidrógeno para crear un arco de excavación/conducción con penetración profunda. El arco impulsor crea un atractivo para la reparación de equipos agrícolas y otras aplicaciones con superficies contaminadas, así como las ranuras en V asociadas con las juntas de tubería de raíz abierta. Para controlar el charco de soldadura con un arco de excavación/impulsión, use una técnica de "látigo y pausa" con electrodos E6010.

Un electrodo de rutilo, como el E6013 y el E7014, tiene un recubrimiento que comprende dióxido de titanio (TiO2), dióxido de silicio (SiO2), polvo de hierro y carbonato de calcio (CaCO3). Los electrodos E7014 tienen niveles elevados de hierro para que puedan funcionar con corrientes más altas y ofrecer tasas de deposición más altas. Los electrodos de rutilo se inician fácilmente, no requieren manipulación especial y crean un arco suave con penetración de luz. Se dice que tienen un gran atractivo para los soldadores, pero generan más salpicaduras.

Los electrodos básicos tienen un recubrimiento que comprende CaCO3, espato flúor (CaF2), ferromanganeso y polvo de hierro. La palabra básico se refiere al pH del recubrimiento. E7018 es el electrodo básico más popular y logra un arco con excavación/impulso medio y penetración media. Los recubrimientos básicos también tienen niveles bajos de absorción de hidrógeno y humedad, que son esenciales para las soldaduras críticas porque las moléculas de hidrógeno pueden penetrar el metal de soldadura y causar grietas cuando se expanden e intentan escapar. Como resultado, esta categoría de electrodos se conoce comúnmente como de bajo hidrógeno.

Los electrodos de bajo hidrógeno también pueden llevar designaciones adicionales, siendo E7018 H4R cada vez más común. El H4 indica menos de 4 ml de hidrógeno difusible por 100 g de soldadura depositada cuando los electrodos se prueban en la condición en que se recibieron, por lo general, envases o recipientes de aluminio sellados herméticamente. La R indica resistencia a la humedad. Los electrodos H4R tendrán menos del 0,4 por ciento de absorción de humedad después de nueve horas de exposición a 80 a 85 grados F y 80 a 85 por ciento de humedad relativa.

Para conservar la designación H4R más allá de las nueve horas, asegúrese de almacenar los recipientes abiertos entre 225 y 300 grados F. Si es necesario, reacondicionelos horneándolos durante una hora a 700 grados F. Además, almacene y hornee los electrodos con bajo contenido de hidrógeno por separado.

La mezcla de electrodos en un horno de varilla no solo puede causar contaminación, sino que los diferentes tipos de recubrimiento llevan y requieren diferentes contenidos de humedad para un rendimiento adecuado. Por ejemplo, los electrodos celulósicos requieren una cierta cantidad de humedad para generar la fuerza de arco diseñada; por lo tanto, mezclar electrodos básicos y celulósicos en un horno será perjudicial para ambos.

Un electrodo E7018 también puede llevar una designación -1, lo que significa que proporciona las propiedades de impacto de muesca en V Charpy prometidas a -50 grados F en comparación con -20 grados F para electrodos sin -1. Estos electrodos proporcionan una dureza excepcional a bajas temperaturas. Nota: Se puede usar un electrodo E7018-1 en lugar de un electrodo E7018, pero no ocurre lo contrario.

Los recubrimientos de electrodos de acero inoxidable también vienen en tres categorías, EXXX-15, EXXX-16 y EXXX-17. El -15 después de la aleación base indica un revestimiento básico de cal, que contiene cantidades considerables de piedra caliza y espato flúor, produciendo una escoria de congelación rápida que facilita la soldadura en las posiciones vertical y superior. La cuenta es moderadamente ondulada y ligeramente convexa; el último rasgo puede proporcionar el margen de seguridad necesario en juntas sometidas a grandes esfuerzos.

Los recubrimientos básicos de cal proporcionan propiedades mecánicas óptimas. Estos electrodos comúnmente se especifican para soldar materiales superausteníticos y de muy alto contenido de níquel en aplicaciones criogénicas, como tanques de GNL y sistemas de gas comprimido.

Desafortunadamente, los electrodos básicos de cal tienen la peor soldabilidad debido a la transferencia de metal de forma globular que hace que el charco sea más difícil de controlar. El uso de una técnica de azotes leves, tal vez 1⁄8 de pulgada de paso adelante y una pausa, ayudará a formar el charco. Los conceptos básicos de cal también requieren la eliminación de la escoria, lo que siempre requiere astillado, y solo puede funcionar con electrodo positivo de corriente continua (DCEP).

Un -16 indica un revestimiento básico de tipo rutilo que contiene cantidades dominantes de rutilo, cantidades medias de piedra caliza y cantidades limitadas de espato flúor. Dada la opción, la mayoría de los operadores prefieren usar un electrodo -16. Proporciona un arco de transferencia de rociado uniforme y estable y un perfil de cordón convexo a plano con ondas finas y una buena fusión de las paredes laterales. También produce una pequeña cantidad de salpicaduras finas y una escoria que generalmente se libera por sí sola.

Los electrodos -17 tienen más silicio que los electrodos -16, lo que produce un charco de soldadura más fluido que funciona mejor para soldar en posición plana. La soldadura vertical y por encima de la cabeza es posible, pero requieren más habilidad del operador que un electrodo básico de cal porque la escoria no se congela tan rápido. Estos electrodos funcionan con DCEP o corriente alterna (CA).

Los electrodos de acero inoxidable normalmente no muestran agrietamiento por hidrógeno, pero pueden ocurrir porosidad, salpicaduras excesivas y un desprendimiento deficiente de la escoria si el recubrimiento absorbe humedad. Asegúrese de almacenar sus electrodos de acero inoxidable a 300 grados F. Si los deja afuera por mucho tiempo, puede reacondicionarlos horneándolos a 600 a 800 grados F durante una a seis horas.

No confunda el revestimiento duro con un proceso de unión. El revestimiento duro es el proceso de aplicar un metal más duro o resistente al material base. Los electrodos de revestimiento duro se dividen en tres categorías: base de hierro, base de níquel y base de cobalto, que luego se alean con elementos formadores de carburo como cromo, tungsteno, molibdeno y otros elementos. Por lo general, no tienen clasificaciones AWS específicas, excepto el rango estándar de aleación de cobalto 1, 6, 12 y 21.

A diferencia de los electrodos de unión, los electrodos de revestimiento duro son una colección de formulaciones de aleaciones patentadas orientadas a satisfacer necesidades específicas. Se producen de tres formas: una varilla tubular rellena con una mezcla de aleación y luego sumergida en un revestimiento o extruida sobre ella; una varilla de acero al carbono recubierta con una mezcla de aleaciones y desoxidantes; o una barra de cobalto fundida con un revestimiento extruido sobre ella.

Los electrodos de revestimiento duro, especialmente aquellos con una construcción tubular, no están diseñados para penetración. Requieren parámetros más bajos para una menor dilución y una mayor eficiencia de revestimiento. Un error común con los electrodos tubulares es apretar el electrodo contra la pieza de trabajo, lo que hace que se sobrecaliente. Recuerde, los electrodos de revestimiento duro funcionan de manera diferente a un electrodo SMAW E7018. Tienen una transferencia más globular y requieren una mayor longitud de arco.

Los electrodos de revestimiento duro, cuando se aplican con un patrón de cordón de refuerzo o cordón de tejido, desarrollan un patrón de grietas cruzadas debido a los carburos que se forman en la matriz del baño de soldadura durante la solidificación. Esto es normal. La excepción es si el electrodo está diseñado específicamente para depósitos sin grietas.

Halinson Campos es gerente comercial de proyectos: metales de aporte en ESAB Welding & Cutting Products; Martin Denault es ingeniero de aplicaciones y CWI en Exaton, una marca de ESAB; Richard Cook es gerente sénior de productos en Stoody Co., una marca de ESAB, 2800 Airport Road, Denton, TX 76207, 800-372-2123.