La soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) es una forma de soldadura increíblemente precisa y refinada, que utiliza un escudo de gas inerte para ayudar a lograr la perfección. Se utiliza en una variedad de metales diferentes donde las soldaduras de alta calidad y un buen acabado superficial son importantes. Elegir el protector de gas correcto es importante, entonces, ¿se puede usar gas nitrógeno para la soldadura TIG?
¿Se puede utilizar nitrógeno para la soldadura TIG? El nitrógeno se puede usar en la soldadura TIG, pero se debe combinar con gas argón y solo se debe usar para una aplicación en particular.
Hay algunas razones por las que este es el caso. En este artículo, vamos a repasar por qué el nitrógeno debe combinarse con el argón, pero también exploraremos la información básica que podría necesitar saber al buscar gas de protección en la soldadura TIG en general.
Gas de protección y soldadura TIG
El gas de protección evita que el baño de soldadura quede expuesto a la atmósfera. La reacción de elementos como el oxígeno, el hidrógeno y el nitrógeno con el baño de soldadura puede causar oxidación, contaminación de la soldadura y salpicaduras excesivas. Por lo general, el gas inerte Argón se usa únicamente como gas de protección para la soldadura TIG.
El argón puro funciona bien con la mayoría de los metales; sin embargo, se ha demostrado que una mezcla de argón y nitrógeno es eficaz en un tipo específico de acero inoxidable llamado acero inoxidable dúplex.
¿Qué es el acero inoxidable dúplex?
Primero, para comprender qué es el acero inoxidable dúplex, debe comprender el acero inoxidable en sí. También hay algunas formas de acero inoxidable para repasar antes de que podamos explicar completamente qué es el dúplex.
Tipos de acero inoxidable
El acero inoxidable se usa comúnmente en situaciones que involucran calor extremo y presión severa. Este material comúnmente contiene una multitud de elementos como el titanio y el níquel, que ayudan a hacerlo fuerte y relativamente resistente a la corrosión.
El acero inoxidable tiene la reputación de no empañarse fácilmente. En gran parte, esto se puede atribuir a su contenido de cromo común de alrededor del 11 por ciento.
El acero inoxidable austenítico, que contiene entre un 16 y un 26 por ciento de cromo y hasta un 35 por ciento de níquel, es el acero que se considera que tiene la mayor resistencia a la corrosión. El acero inoxidable ferrítico contiene alrededor de 10 a 27 por ciento de cromo y no contiene níquel, lo que le otorga menos aplicaciones anticorrosivas.
Dúplex
Sin embargo, cuando ambos tipos se combinan, se convierten en acero inoxidable dúplex. Contiene 21 a 27 por ciento de cromo, alrededor de uno a 8 por ciento de níquel, 0,05 a tres por ciento de cobre y 0,05 a 5 por ciento de molibdeno. El acero inoxidable dúplex es más fuerte y más resistente a la corrosión que los aceros austeníticos y ferríticos combinados.
Si bien los aceros inoxidables auténticos y ferríticos funcionan bien por sí solos, tenían sus problemas respectivamente. El acero inoxidable dúplex se hizo popular porque se convirtió en una forma de llenar todos esos vacíos.
Se descubrió que al combinar estos dos materiales para crear acero inoxidable dúplex, se obtenía un material de mayor resistencia, menor peso, buena soldabilidad y mayor resistencia a la corrosión.
Su estructura “dúplex” le da al acero inoxidable dúplex estas valiosas y buscadas propiedades:
- Resistencia: el acero inoxidable dúplex es aproximadamente el doble de resistente que los aceros inoxidables austeníticos o ferríticos normales.
- Tenacidad y ductilidad: los aceros inoxidables dúplex tienen una tenacidad y ductilidad significativamente mejores que el acero ferrítico.
- Resistencia a la corrosión: el contenido de cromo, molibdeno y nitrógeno lo hacen muy resistente a la corrosión.
- Resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión: el acero inoxidable dúplex muestra una excelente resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC), gracias a sus propiedades ferríticas.
- Costo: el acero inoxidable dúplex tiene un contenido más bajo de níquel y molibdeno, lo que lo hace más económico en costo. Además, debido a su mayor límite elástico, puede ser posible reducir su espesor de sección para algunas aplicaciones, reduciendo aún más su precio.
¿Cómo se usa el acero inoxidable dúplex?
Los aceros inoxidables dúplex están ganando un mayor interés debido a sus campos de aplicación cada vez mayores.
Se pueden usar en ambientes altamente corrosivos, como plantas petroquímicas y en alta mar, donde la integridad del material soldado es esencial. Las aleaciones que contienen molibdeno, especialmente los aceros inoxidables dúplex, duran más que casi cualquier otro material.
Algunas otras aplicaciones en las que se utilizan aceros inoxidables dúplex incluyen:
- Buques cisterna para productos químicos: estos barcos especializados transportan carga líquida que puede ser peligrosa para el medio ambiente, inflamable o altamente reactiva. Para el transporte de estos líquidos se utilizan tanques de acero inoxidable dúplex.
- Puentes y edificios: los diseñadores de puentes se benefician de la resistencia y el bajo costo del acero inoxidable dúplex. Este material se utiliza para construir rascacielos, haciéndolos hermosos, sostenibles, resistentes y duraderos.
- Instrumentos dentales: deben ser lo suficientemente resistentes para no romperse durante los procedimientos, además de ser higiénicos, resistentes a la corrosión y fáciles de esterilizar. El acero inoxidable dúplex funciona perfectamente para estas aplicaciones.
¿Por qué se usa nitrógeno para soldar acero inoxidable dúplex TIG?
Debido a que el acero inoxidable dúplex se usa principalmente en ambientes altamente corrosivos donde la integridad del material de soldadura es esencial, es necesario asegurarse de que el material no se vea comprometido durante la soldadura TIG.
La integridad de la estructura química del acero inoxidable dúplex debe permanecer intacta después de la soldadura para que pueda hacer su trabajo correctamente.
Originalmente, cuando se soldaba el acero inoxidable dúplex, había preocupación sobre la distribución de ferrita y austenita que se formaban en el material después de que se enfriaba.
Dado que la proporción de estos dos elementos influye profundamente en las propiedades mecánicas y de corrosión, es de suma importancia equilibrarlos adecuadamente al soldar. De esta forma, el acero inoxidable dúplex mantendrá sus excelentes propiedades anticorrosivas.
El efecto del gas nitrógeno
Se ha demostrado que la introducción de nitrógeno en el gas de protección ayuda a equilibrar la austenita y la ferrita. El nitrógeno aumenta la resistencia a la corrosión y es un fuerte estabilizador de la austenita.
También se ha encontrado que acelera la transformación parcial de ferrita a austenita durante el enfriamiento después de la soldadura.
Estos factores dan como resultado una mejora significativa en la integridad del material soldado y su resistencia a la corrosión, en particular.
Además, en comparación con los componentes que se soldaron solo con un escudo de gas argón puro, los valores de resistencia de los materiales soldados con una adición de nitrógeno aumentaron.
¿Cómo se usa el nitrógeno para soldar TIG acero inoxidable dúplex?
Una mezcla de argón y nitrógeno está específicamente diseñada para soldar acero inoxidable dúplex. El nitrógeno, en particular, es una gran parte de su rendimiento frente a la corrosión, especialmente cuando se trata de corrosión por picaduras. También puede crear un arco más estable.
Dado que se utilizan principalmente por su buena resistencia a la corrosión, un gas protector que pueda mejorar esta propiedad ayudará a mantener la vida útil de diseño de un componente, así como a reducir las tasas de desecho y los costos adicionales.
La adición de solo uno o dos por ciento de gas nitrógeno en el gas de protección Argón proporcionará el equilibrio óptimo y mantendrá la integridad del acero inoxidable dúplex.
El nitrógeno es un elemento de aleación importante cuando se suelda acero inoxidable dúplex. Agregarlo al gas de protección Argon también compensará cualquier pérdida de nitrógeno del baño de soldadura.
¿Qué sucede si se usa demasiado nitrógeno para soldar acero inoxidable dúplex con soldadura TIG?
Sin embargo, trabajar con nitrógeno es muy complicado. Se puede mezclar con argón para aumentar la resistencia y las propiedades anticorrosivas del acero inoxidable dúplex. Sin embargo, si se agrega demasiado nitrógeno a la mezcla, puede causar problemas.
El alto contenido de nitrógeno en el gas de protección, que se considera superior al tres por ciento, puede causar una descomposición del tungsteno. El nitrógeno aumentará la erosión del electrodo de tungsteno y provocará inclusiones de tungsteno.
Demasiado nitrógeno en el gas también puede generar una capa de austenita en la superficie de la soldadura; esto puede causar una reducción en la resistencia de la soldadura así como una menor resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión.
¿Cómo se suelda correctamente el acero inoxidable dúplex TIG?
Los metales de aleación, como el acero inoxidable dúplex, tienen una conductividad térmica más baja que otros aceros y su charco de soldadura tendrá una viscosidad más baja.
Debido a que el baño de soldadura no es tan fluido, deberá realizar ajustes al soldar. Un consejo importante cuando se suelda acero inoxidable dúplex TIG es ralentizar el proceso. Viajar demasiado rápido puede generar problemas.
Se recomienda que no intente compensar un charco lento aumentando la corriente de soldadura. El uso de más corriente vaporizará o quemará los elementos de aleación, lo que provocará corrosión y reducirá la vida útil.
Use una entrada de calor de baja a moderada, inspeccionando visualmente todas las soldaduras en busca de indicaciones de una entrada de calor excesiva (como un cambio de color).
El punto
Tener una buena comprensión de qué gases de protección funcionan mejor con cada proceso de soldadura es la mejor manera de obtener siempre soldaduras de la mejor calidad. Esperamos que este artículo lo haya acercado más a esa comprensión al exponer algunos de los conceptos básicos de cómo el gas de protección interactúa con la soldadura TIG.
Sin embargo, siempre habrá más cosas que saber cuando se trata de soldadura, por lo que aprender aún más sobre el uso de gas de protección solo lo convertirá en un mejor soldador y sus soldaduras serán de mejor calidad al final del día. A veces, ese conocimiento vendrá de prueba y error. ¡Siga soldando y eventualmente podrá responder estas preguntas usted mismo!