Fisuración en caliente,La fisuración en caliente, también conocida como fisuración por solidificación, se produce durante la fase de enfriamiento y solidificación del proceso de soldadura. Este fenómeno crea fracturas en el metal de soldadura o en la zona afectada por el calor (ZAT) antes de que la unión alcance la temperatura ambiente. Si ignora los riesgos de la fisuración en caliente, se enfrenta al peligro de fugas repentinas en líneas de alta presión.
Mecanismo de agrietamiento en caliente
El agrietamiento en caliente se produce cuando las impurezas de bajo punto de fusión se concentran en los límites de grano de la soldadura en enfriamiento.A medida que el metal de soldadura se contrae durante el enfriamiento,se crea una tensión de tracción a través de estos límites de grano.Si todavía existe una película líquida de impurezas,el metal no puede resistir la tensión.Como resultado,los granos se separan,dejando una grieta microscópica o visible.Esto ocurre a menudo en el centro del cordón de soldadura,donde tiene lugar la solidificación final.
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Fisuración en caliente en aceros inoxidables austeníticos
Los aceros inoxidables austeníticos estándar, como el 304L y el 316L, se utilizan ampliamente para accesorios de tuberia.Sin embargo, estas aleaciones son susceptibles a los problemas de solidificación debido a su alta expansión térmica.
Para evitarlo, los profesionales Proveedores de tubos de acero inoxidable Controlar estrictamente el contenido de ferrita en las soldaduras.Una pequeña cantidad de ferrita primaria (normalmente de 3% a 8%) actúa como disolvente de impurezas como el azufre y el fósforo.Esto evita la formación de las peligrosas películas líquidas antes mencionadas.Si el contenido de ferrita es demasiado bajo,el riesgo de fisuración en caliente en la unión de la tubería aumenta significativamente.
Vulnerabilidad de las aleaciones a base de níquel
A diferencia del acero inoxidable, estas aleaciones solidifican totalmente como austenita (totalmente austeníticas) y no se benefician de una fase secundaria de ferrita para “limpiar” los límites de grano.
- Inconel (por ejemplo, 625, 718):
Estas aleaciones contienen niobio y silicio, que pueden formar fases eutécticas de baja fusión. - Incoloy (por ejemplo, 825):
El alto contenido en níquel y hierro exige un control preciso del calor para evitar tensiones térmicas. - Hastelloy (por ejemplo, C276):
Diseñada para entornos ácidos, esta aleación requiere un bajo aporte de calor para evitar microfisuras en la junta de la brida.
Comparación de la sensibilidad al agrietamiento en caliente por grupo de metales
| Grupo de metales | Nivel de sensibilidad | Causa principal | Estrategia de mitigación |
|---|---|---|---|
| Acero inoxidable austenítico | Moderado | Alta expansión térmica | Mantener 3-8% Delta Ferrita |
| Aleaciones de níquel | Alta | Solidificación totalmente austenítica | Utilizar rellenos específicos y de bajo aporte térmico |
| Acero inoxidable dúplex | Bajo | Estructura de fases equilibrada | Control de las tasas de refrigeración |
| Acero carbono | Muy bajo | Bajos niveles de impurezas | Precalentamiento estándar |
Factores que aumentan el riesgo de fisuración en componentes de tuberías
- Estrés de sujeción:
Las bridas de pared gruesa proporcionan una gran restricción mecánica, impidiendo la contracción natural de las soldaduras y aumentando así la tensión de tracción. - Niveles de impurezas:
Las trazas de azufre, fósforo, plomo o zinc aumentan significativamente el riesgo de agrietamiento en caliente. - Forma del cordón de soldadura:
Las soldaduras profundas y estrechas (alta relación de aspecto) son propensas a inducir grietas en la línea central. - Entrada de calor:
El calor excesivo hace que el metal se expanda en exceso,generando mayores tensiones durante el enfriamiento posterior.
Buenas prácticas para evitar el agrietamiento en caliente
Selección adecuada del metal de aportación
Utilice siempre metales de aportación de gran pureza.Para las aleaciones de níquel,elija cargas que contengan elementos como el manganeso.El manganeso reacciona con el azufre para formar compuestos estables,reduciendo la película líquida en los límites de grano.
Controle la entrada de calor
Un menor aporte de calor reduce el tamaño de la “zona blanda” durante la solidificación.Para los accesorios de tubería de acero inoxidable, utilice una técnica de “cordón de cordón” en lugar de tejido ancho.Esto mantiene el baño de soldadura pequeño y manejable.
Limpieza de superficies
Antes de soldar cualquier tubo de acero inoxidable,limpie a fondo la superficie.Elimine todo el aceite,grasa y pinturas marcadoras.Estas sustancias suelen contener azufre o plomo,que actúan como catalizadores del agrietamiento en caliente.
Identificación de grietas de cráter en las terminaciones de soldadura
Una forma específica y peligrosa de fisuración en caliente es la “fisura en cráter”, que se produce en el extremo de un cordón de soldadura cuando el soldador interrumpe repentinamente el arco y, al contraerse rápidamente el baño de fusión sin suficiente metal de aportación, se forma una fisura en forma de estrella en el centro.
En una junta de brida de alta presión,una grieta en forma de cráter puede actuar como concentrador de tensiones.Con el tiempo,este pequeño defecto puede propagarse por toda la pared del tubo de acero inoxidable.
Para evitarlo, los profesionales de Kaysuns utilizan en las soldadoras modernas la función ’cráter de relleno“, que reduce gradualmente la corriente y permite que el baño de soldadura se solidifique lenta y completamente.
Química del agrietamiento por licuefacción en aleaciones de níquel
Además de los problemas habituales de solidificación, las aleaciones de base níquel como Inconel 718 se enfrentan a una amenaza denominada “fisuración por licuefacción”, que se produce en la zona afectada por el calor (ZAC) y no en el propio metal de soldadura.
Algunos elementos,como el niobio o el boro,pueden fundirse a temperaturas inferiores a las del metal circundante.Durante la soldadura,estos límites de grano se “licúan” mientras el resto del tubo permanece sólido.Las fisuras microscópicas resultantes suelen ser invisibles a simple vista.
En consecuencia, los ingenieros de Kaysuns deben realizar pruebas de líquidos penetrantes (PT) en todos los accesorios de tuberías fabricados con aleaciones de alto contenido en níquel para garantizar que la ZAT está intacta.
Control de calidad: Pruebas de agrietamiento en caliente sobre el terreno
¿Cómo se puede verificar si estos defectos existen en un sistema de tuberías?
Un plan exhaustivo de control de calidad (CC) es la única manera de garantizar la seguridad.
| Método de ensayo | Eficacia del craqueo en caliente | Solicitud |
|---|---|---|
| Pruebas visuales (VT) | Bajo (sólo para grietas superficiales) | Inspección general de tuberías |
| Penetrante de colorante (PT) | Alta (Excelente para fisuras superficiales) | Críticas para juntas Incoloy / Hastelloy |
| Radiografía (RT) | Moderado (bueno para vacíos internos) | Soldaduras a tope de penetración total |
| Macrograbado | Alta (muestra la estructura del grano) | Utilizado en la cualificación de procedimientos de soldadura (PQR) |
Solución de problemas
| Síntoma observado | Causa probable | Solución |
|---|---|---|
| Grietas en la línea central | Forma inadecuada de las cuentas | Aumentar la anchura de soldadura o reducir la profundidad |
| Grietas en la ZAC | Entrada excesiva de calor | Utilice un amperaje menor y un desplazamiento más rápido |
| Craterización al final | Terminación rápida del arco | Utilizar la función “rellenar cráter” en la soldadora |
| Microfisuras | Contaminación superficial | Limpiar con acetona antes de soldar |
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