Cómo prevenir los defectos más comunes en la soldadura del titanio

Evita los defectos en la soldadura del titanio preparando unos bordes de unión limpios, utilizando un gas de protección suficientemente puro, protegiendo la soldadura caliente y su raíz, y limpiando entre pasadas. Comprueba el color de la soldadura y elimina los defectos antes de continuar. Estas prácticas son importantes porque el titanio absorbe fácilmente oxígeno, nitrógeno e hidrógeno mientras está caliente.

Evita el corte con soplete para el recorte y la preparación de ranuras

Por encima de los 200 °C, las aleaciones de titanio se oxidan y absorben hidrógeno con facilidad, lo que provoca un rápido deterioro de sus propiedades. El corte con soplete genera una película de óxido y una superficie de corte de mala calidad. La exposición al aire a altas temperaturas también puede hacer que el titanio se vuelva frágil.

Para trabajos de tuberías de titanio y aleaciones de titanio, SH/T 3502-2009, Norma para la construcción y aceptación de tuberías de titanio y circonio (Norma industrial china), establece el marco de referencia para la construcción y la recepción de la obra. Utilice métodos mecánicos, como sierras de mano, sierras mecánicas o tornos, para el corte, la preparación de ranuras y la perforación. Si se utiliza el corte por plasma, elimine mecánicamente la capa contaminada y cualquier superficie descolorida por el calor.

Utiliza un gas de protección de la pureza adecuada

En la soldadura de titanio se utiliza argón, helio o mezclas de ambos. El argón es muy utilizado, pero las impurezas pueden mermar la protección del baño de fusión, favorecer la porosidad, reducir la calidad de la unión y acelerar el desgaste del electrodo de tungsteno.

Para la soldadura de recipientes a presión, la norma NB/T 47015-2011, Procedimiento de soldadura para recipientes a presión (norma industrial china), establece el contexto del procedimiento. La pureza del argón debe ser de al menos 99,99%, su punto de rocío debe estar por debajo de -40 °C, y no debe utilizarse argón embotellado una vez que la presión del cilindro descienda por debajo de 0,5 MPa. También puede utilizarse helio o una mezcla de argón y helio cuando sea apropiado.

Proteger la zona de soldadura a alta temperatura

Las gotas de metal fundido y el metal de soldadura absorben hidrógeno, oxígeno y nitrógeno de forma intensiva cuando la protección es insuficiente. El titanio sólido a altas temperaturas también absorbe estos gases. La absorción de hidrógeno comienza en torno a los 250 °C, la de oxígeno en torno a los 400 °C y la de nitrógeno en torno a los 600 °C. Estos gases aumentan la dureza y la resistencia, pero reducen la ductilidad y la tenacidad, lo que provoca fragilidad. El carbono puede formar carburo de titanio, un compuesto duro y quebradizo, y favorecer la aparición de grietas.

[ESPACIO RESERVADO PARA LA IMAGEN: Efecto de la exposición al aire a alta temperatura sobre la ductilidad en flexión del titanio CP]

Para los trabajos de tuberías de titanio contemplados en la norma SH/T 3502-2009, utilice una boquilla de soplete de 12-26 mm y mantenga un flujo laminar estable de argón. Un escudo de protección trasero protege la soldadura caliente y la superficie exterior adyacente, mientras que la purga interna con argón protege la superficie interior. Comience la purga antes de soldar y mantenga una ligera presión positiva y un flujo continuo.

En el caso de estas soldaduras de tuberías, el color de la soldadura ofrece una indicación práctica de la eficacia de la protección:

Limpia a fondo el alambre de aportación, las ranuras y las superficies entre pasadas

La humedad o la contaminación en el alambre de aportación, las ranuras o las superficies cercanas pueden provocar fisuras por hidrógeno y porosidad. Una limpieza inadecuada entre pasadas puede dejar inclusiones no metálicas que formen eutécticos de bajo punto de fusión, favorezcan la aparición de fisuras y reduzcan la ductilidad de la soldadura y la resistencia a la corrosión.

Para trabajos de tuberías de titanio según la norma SH/T 3502-2009, desengrasa el alambre de aportación con acetona sin azufre o etanol y evita los disolventes clorados, como el tricloroetileno o el tetracloruro de carbono. Limpie con un paño de algodón limpio, manipule el alambre limpio con guantes limpios y manténgalo seco y libre de contaminación. Utilice cepillos específicos de acero inoxidable para eliminar los óxidos al menos a 25 mm de ambos lados de la ranura, y elimine el agua y la suciedad en un radio de 75 mm con acetona o etanol sin azufre. Limpie las inclusiones metálicas entre pasadas con un cepillo de acero inoxidable.

Evitar el socavado de la soldadura

El socavado reduce la superficie efectiva de unión y genera una concentración de tensiones, lo que favorece la aparición de grietas y reduce la resistencia a la fatiga y la capacidad de carga dinámica.

En las soldaduras de tuberías de titanio que aquí se tratan, no se admiten socavados, depresiones, porosidad, inclusiones de tungsteno, grietas ni falta de fusión. Seleccione los parámetros adecuados, recurra a un operario cualificado y realice las pausas oportunas a ambos lados de la ranura para garantizar la fusión y evitar el socavado.