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CAPÍTULO VIII
Soldadura y metalurgia
Ricardo Flores Cortés
Ingeniero metalúrgico por el Instituto Politécnico Nacional.
Especialista en soldadura, inspecciones no destructivas,
corrosión y sistemas de calidad de materiales para la
industria petrolera.

Soldadura y metalurgia

INTRODUCCIÓN
Como parte importante de los procesos industriales de gran aplicación se
encuentran los procesosde unión de metales por medio de fusión (soldadura), los cuales pueden verificarse en presencia o ausencia de metal de
aporte.
En la actualidad se han desarrollado alrededor de 90 procesos de soldadura; en este curso sólo se estudiarán los más comunes.
Es importante conocer la físico-química de la soldadura, así como las
microestructuras y características resultantes.
Por último, seanalizarán los defectos más comunes en los procesos
de soldadura, y su evaluación de acuerdo con la normatividad aplicable en
la industria del petróleo.

CONCEPTOS Y DEFINICIONES
La soldadura es la unión física de dos materiales que se distingue por la
fusión en la que participan los bordes soldables del material y el metal de
aporte.
El electrodo es el componente metálico que desempeña la funciónde
conducir la energía eléctrica necesaria para la fusión. Opcionalmente sirve como metal de aporte.

ESTRUCTURA DE LAS SOLDADURAS
Zona fundida
Las estructuras obtenidas después del proceso de solidificación obedecen
a las transformaciones descritas en el diagrama de equilibrio Fe-Fe3C.
El factor que puede alterar la microestructura resultante en la zona
de fusión es la velocidad deenfriamiento, la cual dependerá de las condiciones ambientales presentes y del espesor de la placa.
La velocidad de enfriamiento es directamente proporcional al espesor de la placa, es decir, se incrementa a medida que el espesor aumenta.

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Curso de Ingeniería Civil Costa Afuera. Apuntes de Clase

Las microestructuras resultantes de la solidificación de la zona de
fusión en aceros alcarbono —en condiciones de enfriamiento lento—
serán de 2 formas: para aceros menores de 0.83% C, se obtendrá una
microestructura formada por ferrita α (en lagunas o reticular) y perlita.
En el caso de aceros con contenidos de C mayor al 0.83%, se tendrá una
microestructura formada por granos de perlita rodeados por una red de
cementita.

Transformaciones en el metal base
Las transformacionesque ocurren en el metal base están en función de la
temperatura alcanzada localmente y de la velocidad de enfriamiento en el
material.
Como ejemplo podemos considerar el estado
térmico creado por el procedimiento oxiacetilénico
en una placa de acero de
10 mm de espesor.
Zona de
sobrecalentamiento
Se produce un crecimiento considerable del
tamaño de grano por las
altas temperaturasalcanzadas mayor a 1 100o C.
Zona de recocido
Se produce un "afinado"
de grano por la temperatura alcanzada de 900o C
a 1 000o C.

Figura 1

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Soldadura y metalurgia

Zona de transformación
Esta zona alcanza temperaturas comprendidas entre 720o C y 910o C. Pueden ocurrir fenómenos secundarios como precipitación de nitruros y formación de cementita.

Estructura WindmanstattenConstituyente microestructural que provoca fragilidad en las uniones soldadas. Se forma por ferrita con presencia de cementita, en granos con
una orientación cristalina privilegiada.
La formación de esta microestructura se encuentra en función de 3
factores:
La composición química (C = 0.2 A 0.4%).
La temperatura de sobrecalentamiento en la fase γ.
La velocidad de enfriamiento a partir de esta fase.En las juntas soldadas, la estructura de Windmanstatten puede formarse en el metal fundido o en el metal sobrecalentado.
Influye notablemente sobre la dureza y fragilidad de la junta soldada
por el efecto del tamaño del grano.

Modificaciones que afectan la estructura del grano
La soldadura por arco eléctrico se efectúa generalmente aplicando depósitos de metal fundido de volumen...