¿Qué es la soldadura de tuberías?
La respuesta más sencilla es un método utilizado para unir dos tuberías. Sin embargo, la soldadura de tuberías va más allá de la simple unión, ya que los soldadores de tuberías también son responsables de reparar, mantener o quitar tuberías, así como de construir sistemas completos de tuberías.
Además de soldar, los soldadores de tuberías también deben conocer las propiedades de las tuberías metálicas y las mejores formas de hacerlo. Eso también incluye la preparación detallada, limpieza, biselado y alineación de tuberías, y la elección de un proceso adecuado y electrodos que coincidan con el metal base.
Dependiendo de la aplicación específica, se utilizan diferentes métodos de soldadura.
Estas cinco son opciones comunes cuando se conectan tuberías nuevas o se reparan las viejas. La fabricación de tuberías se lleva a cabo de acuerdo con los estándares de soldadura y las especificaciones del procedimiento de soldadura.
Técnicas y métodos de soldadura de tuberías aplicados: calidad y costo
Como la soldadura de tuberías se usa para unir dos piezas separadas de tuberías, los soldadores de tuberías usan uno de los procesos comunes de soldadura por arco, como:
- Soldadura por arco de metal blindado (SMAW)
- Soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW)
- Soldadura por arco metálico con gas (GMAW, soldadura MIG)
- Soldadura por arco sumergido (SAW)
- Soldadura por arco con núcleo fundente (FCAW)
Los soldadores de tuberías pueden optar por un proceso de soldadura diferente durante los procedimientos de soldadura, y cada uno tiene sus altibajos. Veamos cuáles son las opciones comunes y sus propiedades.
Si bien por diferentes razones, como la conveniencia o el presupuesto, la soldadura de tuberías generalmente usa un solo proceso de soldadura, se pueden usar procesos de soldadura combinados. En la soldadura combo, la primera pasada o comúnmente conocida como pasada de raíz, se puede realizar con soldadura TIG, y luego el bisel se rellena con soldadura de relleno SMAW.
Soldadura por arco de metal blindado (soldadura con electrodo revestido)
La soldadura con electrodos es un proceso de soldadura por arco que utiliza electrodos cubiertos por fundente, por lo que no se requiere gas de protección externo. Como resultado, el método de soldadura SMAW se puede llevar a cabo en el campo donde se realiza la mayor parte de la soldadura de tuberías, ya que los riesgos de defectos son bajos.
Otra ventaja que hace de la soldadura con varilla una excelente técnica de soldadura de tuberías es su portabilidad. El equipo de soldadura revestida es económico y se puede transportar fácilmente de acuerdo con los trabajos de soldadura de tuberías. Todas las ventajas hacen que SMAW sea a menudo la opción preferida para los soldadores de tuberías.
Como cualquier otro método, la soldadura por arco revestido tiene sus inconvenientes en la soldadura de tuberías. Con la baja velocidad de desplazamiento, puede ser menos productiva en comparación con otras técnicas de soldadura como MIG o Flux core. Además, no se puede automatizar.
La soldadura de tuberías SMAW requerirá dos tipos de electrodos: un electrodo de celulosa E-XX10 (E-6010) para todas las posiciones para pase de raíz y E-7018 para pase de relleno y tapa. Estos dos son fundamentalmente diferentes tipos de electrodos.
El electrodo E-6010 enciende el arco fácilmente y ofrece una excelente penetración cuando se sueldan materiales más gruesos. Dado que producen escoria que se cae fácilmente, son perfectos para puntear y soldar pasadas de raíz gruesas en la soldadura de tuberías. 6010 funciona solo en DCEP, por lo que si hay problemas con el soplo de arco, los soldadores pueden cambiar a 6011 que funcionan con corriente alterna.
Mientras tanto, E-7018 es un electrodo de bajo hidrógeno que proporciona un arco suave y facilidad de uso. Debido al bajo contenido de hidrógeno, los 7018 producen soldaduras fuertes y dúctiles que son la columna vertebral de la soldadura estructural. Estos electrodos se utilizan para llenado y tapado, brindando una gran resistencia mecánica a la soldadura de la tubería, con excelente resistencia en condiciones adversas y altas temperaturas.
Soldadura por arco metálico con gas (soldadura MIG)
soldadura MIG es más productivo que SMAW en el negocio de tuberías porque los soldadores pueden utilizar una alta alimentación de alambre. Además, todo el proceso se puede automatizar o semiautomatizar fácilmente para obtener una productividad aún mayor. Con alta deposición, soldar tuberías con MIG puede ser rentable.
GMAW requiere un gas de protección, por lo que no se recomienda soldar en el campo o en los sitios de trabajo, donde se realizan la mayoría de los trabajos de soldadura de tuberías. El viento y las corrientes de aire pueden volar fácilmente el blindaje, lo que da como resultado defectos en el baño de soldadura, por lo que MIG se limita un poco a la unión de tuberías en interiores.
Soldadura por arco con núcleo fundente (FCAW)
La técnica de soldadura con núcleo fundente combina altas deposiciones y velocidades de avance de la soldadura MIG con un alambre con núcleo fundente que no requiere un gas de protección externo. Como resultado, los soldadores pueden utilizarlo para unir tuberías en el campo o al aire libre a velocidades relativamente altas.
Para una deposición y penetración aún mayores, la soldadura de tuberías puede emplear un proceso de núcleo de fundente de doble protección para el paso de relleno. Al introducir gas de protección en el alambre especial de doble protección, los soldadores de tuberías obtienen una excelente penetración con altas tasas de deposición, lo que les permite unir tuberías más rápido y rellenar la unión con facilidad.
En cuanto a las desventajas, existe una discusión eterna sobre el precio del alambre con núcleo de fundente. Sí, el alambre con núcleo es inicialmente más caro que el alambre sólido o los electrodos revestidos. Pero cuando se realizan trabajos de tubería más grandes, la mayor deposición de alambre autoprotegido puede reducir los costos de mano de obra, por lo que los gastos generales son algo similares.
Soldadura por arco de tungsteno con gas (TIG)
La soldadura TIG produce soldaduras de alta calidad y excelente estética, por lo que suele ser requerida en trabajos de alta precisión. Por lo tanto, es uno de los métodos cruciales cuando se sueldan tuberías delgadas o tuberías hechas con métodos delicados y exóticos. Como resultado, la integridad y calidad de las soldaduras TIG pueden ser cruciales en ciertas aplicaciones y sistemas de tuberías.
Tenga en cuenta que las herramientas y los equipos de soldadura TIG son caros. Además, las tasas de deposición son relativamente bajas, por lo que este método rara vez se usa para rellenar la unión de tuberías más gruesas, ya que no es rentable. Pero, en aplicaciones específicas, TIG se puede usar para soldar pasadas de raíz debido a la alta calidad y limpieza de la soldadura.
Luego, la junta se llena con métodos más económicos y rentables, como SMAW y varillas de varilla 7018 que funcionan bien en condiciones climáticas adversas y fluctuaciones de temperatura. El procedimiento se denomina comúnmente soldadura combinada.
Soldadura por arco sumergido (SAW)
SAW utiliza un arco que se sumerge bajo el manto de fundente, lo que ofrece un excelente blindaje. Este es un proceso semiautomático con deposición media a alta que ofrece una excelente confiabilidad en la soldadura de tuberías.
Sin embargo, dado que el arco está sumergido, los soldadores no pueden controlarlo ni inspeccionarlo visualmente durante la soldadura. Por lo tanto, cuando se utiliza SAW en la unión de tuberías, la preparación de la soldadura es crucial. Una vez que se inicia el proceso, no hay lugar para mejoras, por lo que los soldadores de tuberías deben realizar una preparación adecuada con parámetros de soldadura exactos.
Diferentes pases de soldadura en la soldadura de tuberías: desde la raíz hasta el pase de tapa
Las tuberías industriales suelen ser gruesas, ya que están diseñadas para transportar gas natural, petróleo, agua o aguas residuales a grandes distancias. Por lo tanto, para unirlos correctamente, se requiere una preparación y un procedimiento de soldadura especiales. Por lo tanto, el soldador de tuberías necesita limpiar y biselar las uniones de las tuberías a fondo.
La junta biselada necesita una gran cantidad de metal depositado para llenar la cavidad, por lo que se emplea soldadura de varias pasadas. Entonces, veamos cuáles son esos pases.
Soldadura de un pase de soldadura de raíz (1)
El pase de soldadura de raíz a menudo se denomina pase inicial o de inicio. Esta es la base y fundamento de todas las capas posteriores, por lo que debe ser sólida y sin defectos de soldadura. Por lo tanto, la habilidad del soldador debe ser lo suficientemente alta para asegurar una buena penetración y una fusión adecuada del metal, o podría ocurrir la falla total de la soldadura.
El pase de raíz generalmente se realiza utilizando el método de soldadura SMAW con un electrodo E-6010, pero en aplicaciones cruciales, se puede emplear TIG. De esa manera, la soldadura de raíz TIG garantiza una limpieza crucial, mientras que el paso de relleno Stick se utiliza debido a la economía. Este procedimiento a menudo se denomina soldadura combinada de tuberías.
Pase de soldadura en caliente (2)
Si el soldador de tuberías no está satisfecho con los resultados del pase de raíz, puede usar un pase de soldadura en caliente para lograr algunas mejoras. La pasada en caliente se realiza inmediatamente después de la pasada de inicio, generalmente dentro de los 5 minutos después de completar la soldadura inicial.
El pase en caliente, como su nombre lo indica, es más caliente, generalmente un par de amperios, por lo que penetra en el pase de inicio y mejora las propiedades.
Pase de soldadura de relleno (3-11)
Tras la pasada inicial y en caliente, se rellena la junta con el metal depositado. El pase de soldadura de relleno generalmente se realiza con SMAW con electrodos E-7018. Este es un procedimiento rentable que garantiza que la unión soldada se rellene correctamente.
Pase de soldadura de tapa (12-16)
El pase de soldadura de tapa o cubierta es la capa final en las soldaduras de tubería. El remate se puede hacer con bot stringer o cordones de tejido, y los soldadores expertos pueden obtener soldaduras tipo TIG desde el punto de vista estético, pero eso se hace con 7018.
Si la tubería soldada se somete a mucha tensión o se usa en condiciones adversas, un soldador experto puede aplicar varias capas finales o pases de terminación que refuerzan la soldadura.
Posiciones de soldadura de tuberías
La soldadura de tuberías se puede completar con éxito en cuatro posiciones diferentes: 1G, 2G, 5G y 6G. La posición de soldadura dada variará según las aplicaciones específicas. Aquí hay una breve explicación de lo que representa cada una de las posiciones y cómo afecta los procesos de soldadura.
- Posición 1G: es la posición de soldadura de tubería más básica, ya que coloca la tubería horizontalmente. La tubería se puede girar alrededor del eje x mientras la soldadora permanece estacionaria. La soldadura se completa en la parte superior de la tubería, lo que facilita a los soldadores.
- Posición 2G: en la soldadura de tubería 2G, la tubería se coloca verticalmente. Al igual que con 1G, la tubería puede girar alrededor del eje y mientras la soldadora permanece estacionaria. Mientras que la tubería permanece vertical, los soldadores realizan la soldadura horizontalmente.
- Posición 5G: la posición de soldadura 5G es fundamentalmente la misma que la 1G, ya que la tubería se coloca horizontalmente. Sin embargo, en 5G, la tubería es fija o estacionaria. Por lo tanto, el soldador debe rotar verticalmente alrededor de la tubería para hacer una soldadura, haciéndola más dura que 1G.
- Posición 6G: esta es la posición de soldadura más avanzada, ya que la tubería se coloca inclinada en un ángulo de 45 grados. Al igual que con el 5G, la tubería se coloca en una posición fija, por lo que los soldadores de tuberías deben trabajar alrededor de la tubería, lo que lo hace extremadamente difícil.
Problemas comunes de soldadura de tuberías
Como cualquier procedimiento de soldadura, la soldadura de tuberías conlleva problemas y problemas comunes que dificultan su realización. Por eso es fundamental asegurar una correcta preparación de la soldadura y una especial precaución antes de realizar cualquier pasada de soldadura.
Si no se toman las precauciones y los procedimientos de soldadura adecuados, existe el riesgo de defectos de soldadura. Los defectos ocurren debido a conexiones de tubería deficientes o preparación y limpieza incorrectas. Por supuesto, la habilidad de un soldador de tuberías se acredita continuamente.
Algunos defectos comunes son fusión incorrecta, falta de penetración o discontinuidades como inclusión de hidrógeno, inclusiones de escoria o porosidad.
La mala fusión y la falta de penetración pueden deberse a una mala preparación de la soldadura, ya que las tuberías no están alineadas y los bordes no están limpios. Por supuesto, los parámetros de soldadura deben establecerse correctamente.
Las inclusiones de tungsteno, escoria y escoria se producen debido a una limpieza deficiente después de la pasada de raíz, mientras que el hidrógeno queda atrapado si el viento se lleva los gases de protección del charco de soldadura.
Pruebas de soldadura de tuberías
Para asegurarse de que no haya defectos, los inspectores de soldadura realizan pruebas. Si bien existen diferentes métodos destructivos y no destructivos, la soldadura de tuberías generalmente utiliza inspección visual, pruebas radiográficas, líquidos penetrantes o macrograbado, rotura de filete o prueba de flexión.
Si se suelda todo el conjunto de tuberías, las pruebas destructivas no son prácticas, por lo que los inspectores recurren a NDT.
- La inspección visual es uno de los métodos más rápidos y rentables, ya que los inspectores comprueban visualmente las soldaduras. Sin embargo, a veces los defectos quedan atrapados dentro de la soldadura, por lo que se realizan más pruebas.
- La prueba de rayos X es un método común de prueba de soldadura de tuberías, donde las soldaduras se someten a pruebas radiográficas. Los rayos X pueden encontrar grietas, inclusiones o porosidad dentro de la soldadura, por lo que, aunque es más costoso, a menudo se requiere.
- La prueba de líquidos penetrantes utiliza tintes especiales para verificar si hay grietas y fugas en las tuberías. La inspección por líquidos penetrantes se utiliza en las fábricas para localizar defectos extremadamente finos en soldaduras de alta tecnología.
- La prueba de partículas magnéticas se utiliza para detectar discontinuidades superficiales y ligeramente subsuperficiales en una soldadura.
Para obtener más información al respecto, puede leer nuestro artículo dedicado a las pruebas de soldadura en la industria del petróleo y el gas.
Aplicaciones de soldadura de tuberías
La soldadura es uno de los métodos más rentables para conectar tuberías de metal, desde tuberías de alta presión y alta pureza para industrias de alimentos y bebidas hasta tuberías para aplicaciones de petróleo y gas.
Como resultado, la soldadura de tuberías encontró su camino en muchas industrias, incluido el transporte de recursos naturales a refinerías de petróleo, oleoductos internacionales o a través del país y plantas de procesamiento de minerales.
Los soldadores de tuberías están sujetos a un trabajo duro en las plantas de procesamiento químico, la fabricación de alimentos y bebidas y la generación de energía.
Además, conectan y crean infraestructura para los proveedores de agua y gas, la industria de la construcción y muchos más.
Pensamientos finales
La unión de tuberías ha sido fundamental para muchas industrias, y la soldadura es el método adecuado para hacerlo. Sin embargo, los soldadores de tuberías no tienen un trabajo fácil.
Para lograr los mejores resultados, deben cuidar la preparación adecuada del material y elegir el gas de protección y el equipo correctos. Solo un error en una sola pasada puede marcar la diferencia y causar defectos.
Por lo tanto, la soldadura de tuberías puede ser un desafío, ya que requiere trabajar en condiciones difíciles y no hay lugar para errores. Entonces, si bien muchos soldadores se encontraron trabajando en la industria, este trabajo seguramente no es adecuado para todos.