Comportamiento del Hidrógeno y Defectos Comunes en Procesos de Soldadura

Comportamiento del Hidrógeno en la Soldadura

El hidrógeno aparece en el cordón de la soldadura como H atómico y, dada su poca difusividad en el Fe-γ, no tiene tiempo para difundirse hacia la ZAT (Zona Afectada por el Calor) inferior —para que se iguale la concentración entre distintas zonas— antes de que el frente de la transformación de la austenita a perlita lo alcance.

Al comenzar el enfriamiento y la transformación eutectoide de la fase γ a fase α (que, dado el menor contenido de carbono del metal de aportación, no formará martensita), el hidrógeno es menos soluble (estructura CCI de la ferrita) y más difusible, por lo que sale a través de la superficie AB hacia una austenita que aún no se ha transformado por encontrarse a mayor temperatura.

Al entrar el hidrógeno en la zona γ (estructura CCC) de la ZAT, la difusión disminuye y se genera un frente (o segregación) de hidrógeno justo debajo de la superficie AB. Si al avanzar la soldadura y disminuir la temperatura donde se encuentra el frente de hidrógeno, la austenita de la ZAT se transforma en martensita, la temperatura suficientemente baja hace que la difusividad sea escasa, permaneciendo el hidrógeno segregado en esa zona. La presencia de martensita e hidrógeno favorece la aparición de agrietamientos.

Defectos Comunes y Medidas de Prevención

Defectos Geométricos y de Fusión

• Mordedura: Reduce la sección y la resistencia. Se minimiza disminuyendo la velocidad de soldeo y manteniéndola constante para evitar una solidificación excesivamente rápida, permitiendo que la tensión superficial rellene los bordes. También se corrige adecuando el ángulo del electrodo y evitando una oscilación excesiva.
• Descuelgue: Se minimiza aumentando la velocidad de soldeo (para disminuir la cantidad de metal aportado), ajustando la intensidad de corriente, variando el ángulo y disminuyendo la oscilación.
• Fusión: Se minimiza disminuyendo la intensidad de corriente y la separación en la raíz, además de aumentar la velocidad de soldeo. Una mala preparación del talón puede ser causa de su aparición.
• Refuerzo: El exceso se produce por una elevada energía (aportación excesiva), una preparación de la junta demasiado cerrada o la selección incorrecta del diámetro del electrodo.
• Falta de relleno: Se minimiza disminuyendo la velocidad de soldeo y la separación en la raíz.
• Rechupe: Puede presentarse en la raíz en soldaduras a tope debido a una excesiva altura de talón o poco aporte de energía para una penetración adecuada. Es frecuente su aparición en el cráter final.

Defectos Internos y de Calidad

• Inclusión de wolframio: Se producen en soldadura TIG cuando se excede la corriente máxima para el electrodo, se hace contacto con la punta del electrodo en el baño o en la varilla de aportación, o la protección por gas es inadecuada.
• Falta de fusión: Se previene aumentando la ENA (Energía Nominal de Arco), disminuyendo la velocidad de soldeo y adecuando el ángulo del electrodo. En la raíz, puede influir un diámetro de electrodo demasiado grande, excesiva altura del talón o demasiada apertura.
• Falta de penetración: Es origen de fuertes tensiones y un lugar idóneo para procesos de corrosión localizada. Se previene aumentando la ENA. Las causas incluyen raíz insuficiente, talón excesivo, diámetro de electrodo grueso, ángulo incorrecto, excesiva velocidad de avance o baja intensidad.
• Porosidad: Puede deberse a impurezas en el metal base (elevado azufre y fósforo en los aceros), presencia de óxidos o falta de limpieza. El electrodo puede calentarse demasiado por una intensidad excesiva o una longitud de arco muy larga, provocando el consumo prematuro del revestimiento y sus elementos desoxidantes.
• Porosidad aislada: El gas puede proceder de fluxes húmedos, alambre corroído, aire en el gas de protección, contaminación por grasa, hidrocarburos, pinturas de imprimación o adición insuficiente de desoxidantes.
• Porosidad agrupada: Causada por el retraso en el establecimiento de las reacciones de protección del revestimiento/flux al no haberse alcanzado las condiciones de equilibrio.