La integridad de las uniones soldadas es vital en todas las aplicaciones e industrias. Un problema común que encuentran los soldadores y que puede comprometer la calidad de una soldadura es el socavado de la soldadura. Este defecto, caracterizado por una ranura o depresión a lo largo del borde de la soldadura, puede debilitar las conexiones y promover la corrosión. En este artículo, profundizamos en las técnicas y estrategias esenciales para prevenir socavaciones en la soldadura, tanto para profesionales experimentados como para principiantes.
Saltar a una sección: Causas de la subcotización | Tipo de socavado | Cómo prevenir la subcotización | Electrodo y blindaje | Controles de prevención de subcotización | Preguntas más frecuentes
¿Qué es el socavado en la soldadura?
El socavado de soldadura es una discontinuidad de soldadura que ocurre cuando el metal base no se ha rellenado adecuadamente después del proceso de soldadura aplicable y deja una ranura o una depresión en el borde de la soldadura completa.
El socavado puede afectar significativamente la calidad de las uniones soldadas, y sus repercusiones varían según la aplicación específica. Este surco indeseable en el cordón de soldadura puede socavar la resistencia de la soldadura final, planteando una amenaza sustancial a la integridad estructural de la unión. En aplicaciones como tuberías de proceso, una socavación también puede crear un lugar para que se acumulen contaminantes, lo que podría acelerar las tasas de corrosión más allá de los niveles previstos.
Vea la foto a continuación para ver un ejemplo visual de socavado en una conexión de tubo a placa. En este ensamblaje se utilizaron soldaduras de filete y juntas soldadas de ranura biselada abocinada.
Peligros de los cortes de soldadura
La presencia de una socavación puede plantear riesgos y peligros importantes para la calidad y longevidad de las uniones soldadas. Tiene el potencial de comprometer la integridad estructural de una soldadura, reducir la capacidad de carga y crear corrosión prematura.
El mayor peligro al socavar una soldadura es que reduce la capacidad de carga de la unión. El socavado puede crear áreas de concentración de tensiones, lo que hace que la unión sea más susceptible a grietas y fracturas que, en última instancia, podrían conducir a una falla estructural total.
Causas de subcotización en soldadura
La socavación puede ser causada por una variedad de factores, individualmente o en combinación. El calor excesivo durante el proceso de soldadura puede provocar socavados, ya que provoca una fusión excesiva y erosión del metal base. Del mismo modo, una velocidad de desplazamiento demasiado rápida puede limitar el tiempo disponible para la deposición adecuada del metal de aportación, lo que podría provocar un corte inferior. El uso de un electrodo de soldadura o un tamaño de metal de aporte inadecuado en relación con las dimensiones de la junta también puede contribuir a este defecto. Por último, una preparación inadecuada de las juntas, como espacios excesivos o aberturas de raíz, pueden crear condiciones propicias para la formación de socavaciones. Reconocer y abordar estos factores causales es crucial para lograr soldaduras de alta calidad y sin defectos.
Problemas con el procedimiento de soldadura
Un procedimiento de soldadura correctamente escrito debe abordar todas las variables esenciales involucradas en el proceso de soldadura; cosas como el tamaño del electrodo, el espesor del material del metal base a soldar, los requisitos de amperios y voltios, la posición y progresión de la soldadura. Si estos parámetros no se abordan y respetan adecuadamente, la socavación puede resultar en el producto terminado.
Parámetros de soldadura incorrectos
Cuando el amperaje o el voltaje son demasiado altos para los materiales que se están soldando, esto significa que se fundirá más metal base del que se puede rellenar. Este es uno de los factores que más comúnmente contribuyen a los defectos de socavación.
Habilidades inadecuadas de un soldador
Los soldadores principiantes o novatos pueden tener dificultades para desarrollar técnicas para eliminar el exceso de socavado en una unión soldada. Puede llevar tiempo y paciencia desarrollar el tacto y la “sensación” adecuados para producir una soldadura sólida y libre de socavaciones. La soldadura realizada correctamente se realiza mediante una combinación de muchas variables diferentes; velocidad de desplazamiento, amperios y voltios, ángulo de la varilla, longitud del arco y técnica general. Por ejemplo, al tejer una soldadura vertical con electrodo 7018 en progresión cuesta arriba, errores como no sostener los lados el tiempo suficiente resultarán invariablemente en un corte socavado. Adquirir competencia en técnicas de soldadura y reconocer las sutilezas involucradas es esencial para producir consistentemente soldaduras de alta calidad y sin socavaduras.
Tipos de socavado
El socavado puede ocurrir tanto en forma interna como externa, siendo las aplicaciones de juntas de raíz abiertas particularmente susceptibles a este defecto. Al igual que con cualquier posible defecto de soldadura, es importante aprender técnicas adecuadas de prueba de calidad de la soldadura para garantizar la integridad estructural de una soldadura.
Rebaje externo
La socavación de soldadura externa ocurre en la superficie exterior de una junta soldada. Se caracteriza por una ranura o depresión a lo largo del borde o “punta” de la soldadura completa y, por lo general, es visible tras una inspección visual. Este defecto surge cuando el proceso de soldadura no llena adecuadamente la junta, lo que resulta en un área cóncava o socavada que puede debilitar la capacidad de carga y la integridad estructural de la soldadura.
Observe el corte en la soldadura en la foto de abajo, especialmente en el punto de terminación de la soldadura.
Recorte interno
La socavación interna de la soldadura ocurre dentro de la propia soldadura, debajo de la superficie, y no es visible mediante una inspección visual estándar. A diferencia del corte externo, que se puede observar en la superficie exterior de la soldadura, el corte interno puede quedar oculto dentro de la junta. Se caracteriza por una ranura o depresión que se extiende hacia el material base o las porciones internas de la soldadura. Como puede no ser visible en una soldadura completa, puede ser necesario utilizar un examen radiográfico para determinar si hay una socavación interna presente.
La foto a continuación muestra un ejemplo de un corte interno en el paso de raíz de un trozo de tubería soldado a tope.
Cómo prevenir la subcotización
Existen varios métodos y técnicas que pueden evitar que se socave la unión soldada completa. Elegir el proceso de soldadura adecuado para la unión que se va a soldar y comprender y respetar los parámetros de ese proceso de soldadura marcará la diferencia a la hora de lograr una soldadura sólida y sin socavaciones.
Elegir la técnica de soldadura adecuada
La aplicación de la técnica de soldadura adecuada para evitar socavaciones depende de varios factores, incluido el material que se está soldando, la aplicación, el espesor y la configuración de la junta, entre otras consideraciones. Muchos procesos de soldadura comúnmente empleados poseen características y técnicas inherentes que pueden aprovecharse para mitigar o prevenir socavaciones de manera efectiva.
Soldadura TIG
La soldadura TIG es un proceso excelente que se puede utilizar en muchas aplicaciones para eliminar socavaciones. TIG ofrece un mayor nivel de control del operador que muchos otros procesos, lo que puede eliminar la posibilidad de subcotización. Al utilizar el metal de aportación del tamaño correcto, el soldador puede determinar que se está depositando la cantidad correcta de metal de aportación en la junta soldada, lo que permite incluso llenar espacios grandes en una sola pasada de soldadura sin socavados.
Soldadura con electrodo revestido
Se puede utilizar SMAW o “stick” para realizar soldaduras con el perfil adecuado eligiendo el tamaño de electrodo adecuado para el espesor del material y la posición de la soldadura. En la soldadura con electrodo revestido, técnicas como el recorrido y el ángulo de trabajo adecuados son vitales para garantizar un perfil de soldadura adecuado y sin socavaciones. La longitud del arco también juega un papel clave para lograr una soldadura sin socavaduras. Una longitud de arco demasiado corta o demasiado larga afectará en gran medida el modo de transferencia del arco y la cantidad de metal de soldadura que se deposita en la soldadura.
Soldadura MIG
La soldadura MIG se puede utilizar eficazmente para eliminar socavaciones estableciendo parámetros de soldadura adecuados y monitoreándolos durante todo el proceso de soldadura. Regular la velocidad del alambre ayudará a garantizar que se deposite suficiente metal de aportación en la junta soldada. Cuando se realiza correctamente en combinación con todos los demás factores, esto dará como resultado una soldadura libre de socavaciones.
Dado que la soldadura MIG es “semiautomática”, el soldador tendrá una capacidad limitada para cambiar los parámetros de soldadura una vez que se haya establecido el arco. Es fundamental garantizar un ajuste preciso de la junta soldada con desviaciones mínimas en factores como la apertura de la raíz, el ángulo de bisel y otros.
Ajuste de los parámetros de soldadura
Un operador capacitado determinará cómo lograr una soldadura sólida con el perfil adecuado, respetando los parámetros del proceso de soldadura. Antes de comenzar la soldadura, se deben evaluar y considerar factores como el tipo y espesor del material, la configuración de la junta soldada, las posiciones de soldadura, el proceso de soldadura y los electrodos y metales de aportación que se utilizarán.
Amperaje correcto Voltaje adecuado
La corriente utilizada en la soldadura está determinada por la configuración adecuada del amperaje en la soldadura SMAW y TIG o del voltaje en la soldadura MIG o FCAW. Demasiados amperios o voltios resultarán en demasiado “calor” en el charco de soldadura, lo que significará que se lleva más metal base al estado fundido y no se deposita suficiente metal de aporte, lo que solo puede provocar un corte socavado.
Velocidad de viaje adecuada
La velocidad de desplazamiento correcta es fundamental para lograr un perfil de soldadura adecuado y libre de socavaciones. Si la velocidad de desplazamiento es demasiado rápida, no habrá suficiente depósito de metal de soldadura en la junta, lo que dará lugar a la posible formación de socavaduras. Lograr el equilibrio adecuado entre la velocidad de desplazamiento y la tasa de deposición de soldadura es esencial para una soldadura exitosa.
Manejo experto de la antorcha, el portaelectrodos, el “Stinger” o la pistola MIG
Uno de los principales factores que contribuyen a la socavación es un ángulo de trabajo o ángulo de desplazamiento inadecuado. Este ángulo, que puede variar según el proceso de soldadura y la posición de soldadura, influye en la cantidad de metal de soldadura fundido que se deposita en la junta. Un ángulo incorrecto puede provocar un perfil de soldadura deficiente, lo que a menudo resulta en un corte socavado.
El ángulo del electrodo juega un papel crucial a la hora de determinar cómo se deposita el metal de soldadura fundido en la junta. El proceso de soldadura específico y la posición de soldadura también influyen en este factor. Un ángulo de electrodo incorrecto puede provocar un perfil de soldadura inadecuado que no llena completamente la junta, lo que frecuentemente resulta en un corte socavado.
Usar equipos y herramientas adecuados
Por supuesto, tener las herramientas y el equipo adecuados para preparar una junta soldada ayudará a lograr una soldadura sólida. Si la unión requiere que se realice un bisel en un ángulo específico, entonces debes asegurarte de contar con un soplete, amoladora o herramienta específica capaz de realizar el bisel correctamente. Esto puede incluir incluso herramientas para medir y verificar el ángulo. Una unión soldada mal preparada con un ángulo inadecuado puede resultar difícil de rellenar adecuadamente, lo que a menudo puede dar lugar a indicios de socavación.
Electrodo y blindaje
Dentro del proceso de soldadura en sí existen algunos factores que pueden contribuir a la formación de socavados en la soldadura terminada.
Material inadecuado del electrodo
Es fundamental asegurarse de que los electrodos que elija sean compatibles con el metal base que se va a soldar. Cada tipo de electrodo tiene una composición de recubrimiento específica que determina su rendimiento. Si se utiliza un electrodo que no es metalúrgicamente compatible con el material que se está soldando, es posible que no permita una penetración y fusión adecuadas de los metales, lo que podría provocar un corte socavado.
Ángulo del electrodo
Un ángulo de trabajo deficiente puede extraer demasiado metal base y dificultar el relleno adecuado de la junta soldada, lo que resulta en un corte socavado. En la mayoría de los casos, el ángulo de desplazamiento debe ser un ligero ángulo de “arrastre”, aproximadamente de 10 a 15 grados, para permitir que el metal de soldadura vuelva a llenar la junta soldada. (Es importante tener en cuenta que esta es una guía general y puede variar dependiendo de varios factores diferentes, como la posición de la soldadura, el espesor del material, la configuración de la junta y el proceso de soldadura.
Tamaño de electrodo incorrecto
Intentar llenar una junta de soldadura grande con un electrodo que es demasiado pequeño puede provocar socavaciones al no permitir que el soldador deposite suficiente metal de soldadura en la junta. Incluso intentar corregir esto disminuyendo la velocidad de desplazamiento puede resultar en permanecer demasiado tiempo en el charco de soldadura fundida, lo que puede provocar, y a menudo produce, un corte socavado. Asegúrese de utilizar el electrodo de soldadura y el metal de aportación del tamaño correcto para el espesor del material de las piezas que se van a soldar.
Gas de protección incompatible
Ciertos procesos de soldadura y materiales a soldar pueden tener requisitos de gas de protección muy específicos. Por ejemplo, algunos procesos de soldadura en ciertos tipos de materiales pueden usar argón, helio, nitrógeno, mientras que otros pueden usar dióxido de carbono o una mezcla de gases protectores. El uso de un gas protector que no sea compatible con el proceso de soldadura y el material que se une puede afectar negativamente a la estabilidad del arco y dar lugar a una protección inadecuada que, a su vez, podría provocar un corte socavado.
Comprobaciones de prevención de subcotización en soldadura automatizada
En la soldadura automática, realizar ajustes en los parámetros de soldadura después de iniciar el proceso puede resultar difícil, lo que a menudo resulta en tener que detener y reiniciar la operación por completo. Este es un proceso complicado y que requiere mucho tiempo, por lo que es importante comprobar todas las variables determinantes antes de iniciar las operaciones de soldadura.
Configuración y verificación de parámetros de la máquina
Se debe tener mucho cuidado al configurar los parámetros de soldadura para garantizar que los amperios, voltios, velocidad del alambre y velocidad de desplazamiento, entre otros, hayan sido verificados y cumplan con el procedimiento de soldadura.
Mantenimiento y calibración adecuados de las máquinas de soldar
Antes de comenzar la soldadura, es importante revisar el equipo para asegurarse de que esté en buenas condiciones de funcionamiento. Se debe verificar que el alimentador de alambre y los rodillos que alimentan el alambre tengan la tensión adecuada. Los revestimientos de las pistolas MIG deben cambiarse cuando sea necesario para permitir que el metal de aportación ingrese al charco de soldadura a un ritmo constante.
Verifique el flujo de gas de protección y asegúrese de que el regulador esté correctamente ajustado. Además, inspeccione la pistola o el soplete para detectar acumulación de residuos que puedan impedir el flujo de gas. Revise las mangueras en busca de signos de daños que puedan afectar el flujo de gas protector.
Además, considere revisar los cables principales y de tierra para asegurarse de que no estén desgastados ni deshilachados. Asegúrese de que las conexiones estén firmes y ajustadas para que no haya una pérdida de corriente en el charco de soldadura que afecte negativamente el proceso de soldadura.
Preguntas más frecuentes
Abordemos algunas de las preguntas más frecuentes relacionadas con el socavado de soldadura.
¿Cuál es la causa principal del socavado de soldadura?
El socavado suele deberse a una técnica de soldadura inadecuada y al incumplimiento de los parámetros de soldadura. El corte socavado es casi inevitable cuando un soldador suelda demasiado caliente, demasiado rápido y con un electrodo de tamaño incorrecto.
¿Por qué el socavado es perjudicial para una soldadura?
El corte socavado puede debilitar la resistencia de una junta estructural al reducir el espesor efectivo de las piezas que se unen. El socavado puede crear un punto de tensión que podría provocar grietas y, en última instancia, provocar una falla total.
En las soldaduras de tuberías, la socavación interna puede generar un lugar donde los contaminantes pueden acumularse y aumentar rápidamente la tasa de corrosión y, eventualmente, provocar fallas en la contención.
¿Se pueden reparar los daños causados por un corte?
El socavado externo casi siempre se puede arreglar simplemente agregando otra pasada donde ocurrió el socavado. Puede que sea necesario limpiar el corte y tal vez pulir un poco para asegurar suficiente espacio para depositar otra pasada libre de defectos de fusión. Sin embargo, el esmerilado excesivo, que puede eliminar demasiado material de soldadura o base, puede exacerbar el corte. Por lo tanto, es fundamental limitar el pulido al mínimo requerido.
El corte interno puede implicar pulir hasta el paso de la raíz y realizar la soldadura nuevamente. En casos extremos, cortar la unión y comenzar de nuevo el proceso de soldadura puede ser la única solución.