Soldando tuber+¡as de Acero Cromo-Molibdeno
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SOLDANDO TUBERAS DE
ACERO CROMO -
MOLIBDENO
Ing. Andy Alvarez Borja Inspector de uniones soldadas Nivel III CESOL N1561
Certified Welding Inspector (CWI) AWS N 13074031
TRUJILLO - PER
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Contenido:
1. Tipos de Acero
2. Agentes de desgaste
3. Un contrincante: Creep
4. Propiedades de los aceros
5. Acero al Cr Mo
Caractersticas Generales
Nomenclatura Tcnica
Composicin Qumica
Propiedades Mecnicas
6. Soldando
Tener en cuenta
Materiales de aporte
Pre-calentamiento y PWHT
7. Equipos y Materiales de aporte
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Tipos de Acero
Aceros al Carbono
Aceros de Bajo Carbono
0,03% < C 0,25%
ASTM A 36
SAE 1020 (perfiles, barras, etc.)
Aceros de Mediano Carbono
0,25 < C 0,45%
Aceros Fundidos
Aceros de Alto Carbono
C > 0,45%
Aceros para Herramientas
Aceros Aleados
Aceros de Baja Aleacin
Aleantes 5% Aleantes
Aceros T1
Aceros de Mediana Aleacin
5% < Aleantes 10%
Aceros al 5% Cr 0,5% Mo
Aceros de Alta Aleacin
Aleantes > 10%
Aceros Inoxidables
Aceros al Manganeso
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Erosin
Friccin
Impacto
Agentes de desgaste
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Un contrincante: CREEP
Tambin conocido como FLUENCIA LENTA
Mecanismo de deterioro en el tiempo que provoca la deformacin continua de un material bajo carga (esfuerzos) y expuesto a una temperatura elevada.
Es una deformacin asistida trmicamente dependiendo del tiempo
Provoca en las piezas variaciones dimensionales, distorsiones y hasta rupturas de los mismos
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Un contrincante: CREEP - etapas
Endurecimiento por deformacin (aumento de dislocaciones) Balance entre endurecimiento y ablandamiento Cambios microscpicos: recristalizacin, microcavidades, microgrietas, etc
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Un contrincante: CREEP - etapas
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Un contrincante: CREEP - etapas
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Un contrincante:CREEP
Aleaciones resistentes al CREEP
Con temperaturas hasta 150C
Polmeros T > 100C
Polietileno de baja densidad, Tmx: 70C
Cobre Puro y aleaciones de Al
Con temperaturas entre 150C 400C
Polietereterketona (PEEK) hasta 160C (sin esfuerzo) y hasta 300C con 30% refuerzo de fibra de vidrio
Poliamidas hasta 260C
Politetrfluoroetileno (PTFE) hasta 260C
Aleaciones de Mg hasta 200C
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Un contrincante:CREEP
Aleaciones resistentes al CREEP (continua)
Con temperaturas entre 150C 400C
Aleaciones de Al hasta 250C
Aleaciones de Cu hasta 350C
Aceros al carbono o C-Mn hasta 425C
Con temperaturas entre 400C 600C
Aceros ferrticos de baja aleacin (1Cr 1Mo 0.25V; 2-25Cr 1Mo) hasta 550C
Aceros inoxidables martensticos (13%Cr) hasta 500C
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Un contrincante:CREEP
Aleaciones resistentes al CREEP (continua)
Con temperaturas entre 575C 650C
Aceros inoxidables austenticos tienen buena resistencia al creep y corrosin hasta 650C
Con temperaturas entre 650C 1000C
Aceros inoxidables austenticos hasta 750C
Aleaciones de Ni-Cr (Nimonic) hasta 1000C
Aleaciones de Ni-Cr-Fe (Incoloy) hasta 1200C
Aleaciones base Co hasta 1000C
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Un contrincante:CREEP
Aleaciones resistentes al CREEP (continua)
Con temperaturas mayores a 1000C
Materiales Refractarios (W, Mo, Nb) hasta 1500C, pero necesitan atmsfera protectora
Cermicos (xidos de Al, Mg, Be, Zr, etc) por encima de 1200C pero suceptibles al choque trmico
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Dureza
Tenacidad
Lmite de Fluencia
Propiedades de los Aceros
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Aceros al Cr Mo / Carc. Generales
El Cr otorga resistencia a la CORROSIN y OXIDACIN a elevadas temperaturas.
El Mo aumenta la resistencia mecnica a elevadas temperaturas.
Los dos juntos mejoran la resistencia mecnica a elevadas temperaturas, evitando el problema del creep y la fisuracin por hidrgeno.
Las aleaciones se van mejorando con la adicin de Ti, V, Nb y N.
Se tiene una gama de aleaciones para diferentes aplicaciones.
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Aceros al Cr Mo / Carc. Generales
Material suministrado con:
RECOCIDO: bajas propiedades mecnicas, se requieren espesores ms gruesos, FERRITICA
TEMPLADO Y REVENIDO: excelente p. mecnicas y alta tenacidad, baja resistencia a la fragilizacin por H. MARTENSITA
NORMALIZADO Y REVENIDO: P. Mec. Intermedias; GLOBULAR
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Aceros al Cr Mo / Carc. Generales
Material suministrado con:
RECOCIDO: Temp.: 850C-913C; Tiempo: 1h/pulg; Venf.: 28C/h
hasta 538C y luego al aire.
NORMALIZADO: Temp: 850C-913C; Tiempo: 1h/pulg; Venf.: al aire quieto.
TEMPLADO: Temp.: 850C-913C; Tiempo: 1h/pulg; Venf.: en aceite.
REVENIDO: Temp.: 600C-650C; Tiempo: 2h/pulg; Venf.: en aire quieto
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Aceros al Cr Mo / Carc. Generales
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Aceros al Cr Mo / Nomenclatura Tc.
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Aceros al Cr Mo / Nomenclatura Tc.
Aceros al C, C- Mo
Aceros al Cr-Mo,
resistentes al Creep
Aceros Inoxidables
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Aceros al Cr Mo / Comp. Qumica
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Aceros al Cr Mo / Prop. Mecnicas
Resistencia a la Traccin: 414 MPa 621MPa
Lmite elstico: 207MPa 450MPa
Elongacin: 18% a 30%
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Soldando Tener en cuenta
Todos tienen bajo contenido de C
Se tiene varias alternativas de procesos de soldeo
Es importante la temperatura de precalentamiento y PWHT
Usando en el primer pase GTAW, no olvidar la purga de gas
En general Back purging:
< 4% Cr no usar
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Soldando Tener en cuenta
Problemas comunes: 1. Alta templabilidad (por los aleantes). 2. Carbono Equivalente elevado (sensibles a la fisuracin por
hidrgeno). 3. Fragilidad de revenido o recalentamiento (durante el PWHT o al
mantenerse en las temperaturas entre 350C a 550C).
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Soldando Tener en cuenta
Entonces tendremos las siguientes precauciones: 1. Seleccin adecuada de los materiales de aporte a utilizar.
2. Clculo de la temperatura de precalentamiento.
3. Seleccin del tratamiento trmico post-soldadura (PWHT).
4. Calificar procedimientos de soldadura y realizar inspecciones al culminar el PWHT.
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Soldando Materiales de aporte
Electrodos de bajo hidrgeno y todas las prcticas recomendadas para evitar la fisuracin por hidrgeno.
De bajo contenido de %C.
Es recomendable secar los materiales de aporte expuestos a la atmsfera en hornos segn sus especificaciones tcnicas..
Se debe tener en cuenta si existe ciclo trmico de trabajo.
Dos grandes grupos de uniones:
1. Materiales base similares
2. Materiales base dismiles
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Soldando Materiales de aporte
1. MATERIALES BASE SIMILARES:
Emplear materiales de aporte de composicin qumica similar al material base.
%Cr y %Mo no deben ser inferiores a los mnimos del material base.
La resistencia mecnica del material de aporte no debe ser inferior a la del material base.
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Soldando Materiales de aporte
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Soldando Materiales de aporte
2. MATERIALES BASE DISIMILES:
La de menor CQ de los Materiales base a soldar
La de mayor CQ de los materiales base a soldar
Una CQ intermedia a los materiales base a soldar
Una CQ diferente a la de los materiales base a soldar
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Soldando Materiales de aporte
2. MATERIALES BASE DISIMILES:
a. La de menor CQ de los Materiales base a soldar
b. La de mayor CQ de los materiales base a soldar
c. Una CQ intermedia a los materiales base a soldar
d. Una CQ diferente a la de los materiales base a soldar
a, b y c cuando trabajamos con materiales de Cr Mo del mismo grado
d cuando la unin trabajar a elevadas temperaturas o en ambientes corrosivos
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Soldando Materiales de aporte
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Soldando Materiales de aporte
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Soldando Materiales de aporte
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Soldando Materiales de aporte
2. MATERIALES BASE DISIMILES:
a. La de menor CQ de los Materiales base a soldar
b. La de mayor CQ de los materiales base a soldar
c. Una CQ intermedia a los materiales base a soldar
d. Una CQ diferente a la de los materiales base a soldar
d para uniones de Mat. Ferrticos con inoxidables, usar:
aporte E309
Si hay ciclo trmico usar aleaciones de alto Ni (ENiCrFe-2.-3.-4)
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Soldando Preparacin de bordes
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Soldando Precalentamiento
Evita altas velocidades de enfriamiento.
Se selecciona en funcin del %C y del grado de hidrgeno potencialmente disuelto.
Si los materiales usados son fuentes de hidrgeno, se recomienda elevar la temperatura 50C ms de lo establecido durante 1 hora antes de que llegue a la temperatura ambiente.
Segn la ASME B31.3 en el item 330.1.4, la zona a precalentar no debe ser menor de 25.4mm de longitud a partir del eje del cordn de soldadura.
Si el WPS indica, hasta en el apuntalado se realiza
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Soldando Precalentamiento
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Soldando Precalentamiento
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Soldando Precalentamiento
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Soldando Precalentamiento
Interrupciones:
Debe evitarse interrumpir el procedimiento de soldadura hasta que la temperatura llegue a ser la del medio ambiente, a menos que se realice algn tratamiento a esa unin.
Si el espesor es menor a 25.4mm, podra ser interrumpido a no menos de 33% del espesor.
Si el espesor es menor a 25.4mm, y se detiene en ms del 33% del espesor, esto debera ser especificado.
Podra ser interrumpido el proceso de soldeo para materiales con un mximo de 4% de Cr y menores a 25.4mm de espesor soldados con aportes de B.H.
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Soldando PWHT
Desarrolla resistencia a la corrosin, ductibilidad, tenacidad y difunde el hidrgeno.
No se usa cuando los espesores son delgados y se sold con una temperatura de precalentamiento ALTA.
La temperatura de mantencin no debe pasar la temperatura de los tratamientos previos.
Cuando las juntas realicen servicio bajo cido siempre debe realizarse.
Cuando el espesor es mayor a 25.4mm o el % de Cr es mayor a 4, el PWHT debe realizarse inmediatamente despus de terminar de soldar la junta.
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Soldando PWHT
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Soldando PWHT
ASME B31.3
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Soldando - PWHT
Temperatura inicial
Mantener en 315C
Velocidad de Calentamiento
315C / 0.5* (mayor espesor-inch)
Pero siempre < 315C/h
Velocidad de Enfriamiento
< 315C/h
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Soldando PWHT
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Soldando PWHT
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Equipos y Materiales de aporte
PROHEAT 35 (Equipo para precalentamiento y PWHT)
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Equipos y Materiales de aporte
Proceso GTAW: TIGFIL 103 ER80S-B2 TIGFIL 2.25Cr 1Mo - ER90S-B3 TIGFIL 5Cr 0.5Mo ER80S-B6 TIGFIL 9Cr 1Mo ER90S-B9
Proceso SMAW: EXA8018 B2 E8018-B2 EXA9018 B3 E9018-B3 UNIVERS CR E9016-B3 CHROMOCORD 502 E8018-B6 CHROMOCORD B9 E9016-B9
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Ing. Andy Alvarez Borja
RPC: 989208015
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Fuentes de informacin
AWS D10.8 Recommended Practices for Welding of Chromium-Molybdenum Steel Piping and Tubing
ASME B31.3 Process Piping
ASME VIII Anexo 31
Welding Handbook Vol 4 Part 2 - AWS
Techinal Report Kobelco
Curso Ingeniera de Soldadura PUCP
Boletn 101 OERLIKON / SOLDEX S.A.
Manual Soldadura Oerlikon / SOLDEX S.A.