La revista de la Sociedad Americana de Soldadura
EN ESPAOL
Enero 2015 Invierno
Adems: Preguntas y respuestas de acero inoxidable Porosidad:causas comunes y remedios Noticias internacionales Nuevosproductos
Jan 2015 Final Spanish_IT Spring 4/06 12/23/14 2:55 PM PageC1
Cuando las condiciones crticas de soldadura requierenrendimiento sin concesiones, usted puede contar con Arcos paraobtener toda una lnea completa de electrodos de altas aleaciones,acero inoxidable y nquel de primera calidad que cumplan con susrequisitos de mayor precisin.
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12 Haciendo el cambio de corte manual de tubos a automatizado Elequipo nuevo combinado con la planeacin inteligente dio comoresultado ms cortes de tubo en menos tiempo para una empresa enArizona. John Henderson
18 Sistemas digitales entregan consistencia en soldadura orbitalLas ventajas de los sistemas digitales sobre los anlogos incluyenciclo de vida, desempeo y mantenimiento mejorados. Stephen Cole yKevin Beardsley
24 Mejores prcticas en soldadura fuerte: 12 consejos paratcnicos en HVAC Una destacada escuela de capacitacin de tcnicos enHVAC ofrece sus pautas para juntas de soldadura fuerte de calidadpara alta presin. Chris Cordia y Greg Mitchell
28 Tecnologa de induccin por rodamientos proporcionacalentamiento uniforme Usar este enfoque trae valor operativo alpermitir avances en seguridad, eficiencia y calidad. Joe Ryan
32 Efectos del untado en tubos en servicio equivalente al altoen carbono Experimentos mostraron que una tcnica de untado redujosignificativamente la dureza en los pies de soldaduras. Morgan Dully Kal Forest
34 Prevenir el xido en tubos de acero inoxidable Enfocarse enlos mtodos de almacenamiento y de transportacin, y adems en elapego a la especificacin regente son importantes no slo para operarcon eficiencia sino para evitar el costoso retrabajo. William C.Laplante
CONTENIDOEnero 2015 Invierno Tomo 8 Nmero 1ARTCULOS
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ENERO 2015/ WELDING JOURNAL EN ESPAOL 3
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6 Editorial8 Noticias internacionales10 Preguntas yrespuestas
Acero inoxidable40 Noticias de tecnologa
Avances en soldadura fuerte y blanda44 Cuaderno de trabajo46Nuevos productos y literatura54 ndice de anunciantes
SECCIONES
OFFICERSPresident David LandonVermeer Mfg. Co.
Vice President David L. McQuaidD. L. McQuaid and Associates,Inc.
Vice President John R. BrayAffiliated Machinery, Inc.
Vice President Dale FloodTri Tool, Inc.
Treasurer Robert G. PaliJ. P. Nissen Co.
Executive Director Ray W. ShookAmerican Welding Society
DIRECTORST. Anderson (At Large), ITW Welding North AmericaU.Aschemeier (Dist. 7), Subsea Global SolutionsR. E. Brenner (Dist.10), CnD Industries, Inc.D. J. Burgess (Dist. 8), Alstom PowerN. C.Cole (Past President), NCC EngineeringD. L. Doench (At Large),Hobart Bros. Co.T. A. Ferri (Dist. 1), Victor TechnologiesK.Fogleman (Dist. 16), ConsultantP. H. Gorman (Dist. 20), SandiaNational LaboratoriesS. A. Harris (Dist. 4), Altec IndustriesK. L.Johnson (Dist. 19), Vigor ShipyardsJ. Knapp (Dist. 17), Gas andSupplyM. Krupnicki (Dist. 6), Mahany Welding SupplyT. J. Lienert(At Large), Los Alamos National LaboratoryS. Lindsey (Dist. 21),City of San DiegoD. E. Lynnes (Dist. 15), Lynnes Welding TrainingC.Matricardi (Dist. 5), Welding Solutions, Inc.S. P. Moran (AtLarge), Weir American HydroW. R. Polanin (At Large), IllinoisCentral College
W. A. Rice (Past President), OKI BeringR. L. Richwine (Dist.14), Ivy Tech State CollegeD. J. Roland (Dist. 12), Airgas USA,LLC,
NorthCentral RegionR. W. Roth (At Large), RoMan Manufacturing,Inc.M. Sebergandio (Dist. 3), CNH AmericaK. E. Shatell (Dist. 22),Pacific Gas & Electric Co.M. Skiles (Dist. 9), ConsultantJ.Stoll (Dist. 18), The Bohler Welding Group U.S.H. W. Thompson(Dist. 2), UL, Inc.R. P. Wilcox (Dist. 11), ConsultantJ. A. Willard(Dist. 13), Kankakee Community College
WELDING JOURNALPublisher Andrew CullisonEditorialEditorialDirector Andrew CullisonEditor Mary Ruth JohnsenAssociate EditorHoward M. WoodwardAssociate Editor Kristin CampbellEditorialAsst./Peer Review Coor. Melissa GomezPublisher Emeritus JeffWeber
Design and ProductionProduction Manager Zaida ChavezSr.Production Coordinator Brenda FloresManager of InternationalPeriodicals andElectronic Media Carlos Guzman
AdvertisingSr. Advertising Sales Exec. Sandra JorgensenSr.Advertising Sales Exec. Annette DelagrangeManager of SalesOperations Lea PanecaSr. Advertising Production Manager FrankWilson
SubscriptionsSubscriptions Representative Danielle[emailprotected]
PUBLICATIONS, EXPOSITIONS, MARKETING COMMITTEED. L. Doench,Chair, Hobart Brothers Co.
S. Bartholomew, Vice Chair, ESAB Welding & Cutting Prod.
J. D. Weber, Secretary, American Welding SocietyD. Brown, WeilerBrushT. Coco, Victor Technologies InternationalC. Coffey, LincolnElectricD. DeCorte, RoMan Mfg.S. Fyffe, Astaras, Inc.D. Levin,AirgasR. Madden, HyperthermD. Marquard, IBEDA SuperflashJ. F.Saenger Jr., ConsultantS. Smith, WeldAid ProductsD. Wilson,Welldean EnterprisesJ. N. DuPont, Ex Off., Lehigh UniversityL. G.Kvidahl, Ex Off., Northrop Grumman
Ship SystemsD. J. Landon, Ex Off., Vermeer Mfg.S. P. Moran, ExOff., Weir American HydroE. Norman, Ex Off., Southwest Area CareerCenterR. G. Pali, Ex Off., J. P. Nissen Co.N. Scotchmer, Ex Off.,Huys IndustriesR. W. Shook, Ex Off., American Welding Society
American Welding Society8669 NW 36 St., # 130, Miami, FL331666672(305) 4439353 or (800) 4439353
En la portada: En soldadura orbital, las mquinasdigitales queofrecen mejor control sobre los parmetrosdel arco pueden soldar msrpido o colocar mayordepsito, y al mismo tiempo controlar ladistorsin y losniveles de entrada de calor. (Foto cortesa de TheLincolnElectric Company Co., Cleveland, Ohio).
WELDING JOURNAL EN ESPAOL / ENERO 20154
Welding Journal en espaol (ISSN 21555559). Lectoresdel WeldingJournal en espaol pueden hacer copias deartculos para uso personal,educacional, e investigacin,pero este contenido no se puede vender.Favor indicarcrdito apropiado a los autores de los artculos. Noosbtante, los artculos marcados con asterisco (*) tienenderechosreservados y no se pueden copiar. Para msinformacin, favorcontactar a nuestro departamentoeditorial.
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A menudo surge la pregunta, Qu sonlos cdigos y cules son lascualificacionesde las personas que los escriben? La res-puestasimple es que un cdigo proporcionareglas o pautas que seguimos paralograruna meta. Aunque nuestras metas pudierancambiar, forzadas porinventos y cambiostecnolgicos, la misin bsica permanecesiendo lamisma: con estas pautas, pode-mos establecer estndares que seanrazona-bles, obtenibles y consistentes. As como elmundo continainventando nuevos proce-sos, materiales y tecnologas, nosotroslu-chamos por mantenernos al paso con estasinvenciones y porincorporarlas a nuestroscdigos. Se espera que aquellas personasquese desempean en los comits tcnicos AWSdejen a un lado susdiferencias competitivasmientras se esfuerzan por mantener unba-lance entre sus serviciales empresas y elbien de la industria.Es solamente a travsde la mejora continua que podemosalcanzarnuestra meta de ser competentes, competi-tivos y buenosgestores de un cdigo gua. Este ao, se public una nueva edicindelAWS D1.2, Cdigo para Soldadura Estruc-tural Aluminio. Los miembrosdel subco-mit D1.2 fueron voluntarios por innumera-bles horas parahacer revisiones relevantespara las necesidades de hoy. Aunquealgunasde las clusulas del cdigo son muy tcnicasy creme, loscambios propuestos paraellas dieron como resultado algunasanima-das discusiones es siempre la intencindel subcomit mejorar laclaridad del cdigo.Para esta nueva edicin, ajustamos el alcan-cedel cdigo para permitir al ingeniero to-mar un papel mssignificativo. El aluminio tiene propiedades relativa-menteestables y predecibles. Por ello, debe-ra ser posible cumplir conlos requerimien-tos especficos que se establecen en el AWSD1.2.Aunque el cdigo no declara cmo lo-grar resultados especficos, loque s hace esproporcionar requerimientos para el diseo,cualificacin(de soldadores y procedimien-tos de soldadura), fabricacin einspeccinde soldaduras en aluminio. Adems, el cdi-go abordarequerimientos para los fabrican-tes que usan soldadura por arcometlicoprotegido con gas, soldadura por arco detungsteno protegidocon gas, soldadura depernos, y como una primicia para 2014,sol-dadura por friccin agitacin.
Es mi opinin que, a medida que el alcan-ce del cdigo se ample,sectores adicionalesdel negocio podrn utilizarlo para aplicacio-nesde transportacin, construccin de bar-cos/naves recreativas yposiblemente las ae-roespaciales. Actualmente no hay nada enelalcance que evite que mercados adicionalesadopten el cdigo en susaplicaciones. Creo que sin importar dnde o cmo sesuelde elaluminio, los requerimientos fsi-cos generalmente permaneceniguales y, porello, pueden tratarse de manera similar.Desde mipunto de vista, ensear y capaci-tar a los soldadores de aluminiopara produ-cir trabajo de calidad requiere de un cdigoque tengarequisitos claros y significativosque proporcionen la habilidad decumplircon los estndares de la industria indepen-dientemente delproducto. Aunque existenvarios grados de responsabilidad entreapli-caciones, creo que la mayora estar deacuerdo en que, en lo quese refiere a los ar-tculos que producen, la falla no es opcin. Estees un factor motivante cuando lasempresas pesan el costo de adoptareste uotros cdigos para capturar los beneficios dela proteccinmejorada de la responsabilidady el incremento en la calidad. Losahorros sepueden medir en las mejoras de la producti-vidad medianteel uso consistente de proce-dimientos de soldadura calificados ycontarcon soldadores calificados con destrezas de-mostradas. Desdeun punto de vista de res-ponsabilidad, sera mejor que losoperadoresde soldadura de la empresa siguieran proce-dimientosescritos en lugar de parmetrosno documentados pasados de unapersona aotra. Me gustara agradecer a los miembros delSubcomit D1Gy al Comit D1 por el arduotrabajo con el que contribuyeron a laedicin2014 del D1.2. Servir en estos comits meha dado una nuevaperspectiva acerca de uncdigo que yo crea conocer bastantebien.Encontr que muchos cdigos pueden mejo-rarse o modificarse paraincorporar losavances en la tecnologa y cuando as sea, sedebe a losmiembros del comit, quienes de-dicaron su tiempo y esfuerzos enhacer esasmejoras.
EDITORIAL
WELDING JOURNAL EN ESPAOL / ENERO 20156
WJ
Thom BurnsPresidente, AWS D1G Subcomit para Estruc-turas deAluminio
Ajustamos el alcance del cdigopara permitir al ingeniero tomarun papelms significativo.
Cmo los Cdigos AWS reflejan cambios en latecnologa
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Lincoln Electric ofrece un Open House en susinstalaciones de laUnidad de Negocios Quertaro
Entre el 3 y 4 de diciembre 2014, Lincoln Electric fue an-fitrindel segundo Open House en sus instalaciones de laUnidad de NegociosQuertaro, contando con el Centro deSoluciones en Automatizacin yRobtica que tiene ms deun ao en funcionamiento activamente. Estecentro ofrecerecomendaciones en soldadura, como solucionesenreduccin de costos y soluciones a la medida, ayudando a sussocioscomerciales en el sector automotriz incrementar suproductividad.Uno de los objetivos de la compaa es aumentar lacalidad y mantenerlas certificaciones ISO 9000 en sus plan-tas Torren y Vallejo, ascomo las certificaciones ISO 14000y ASME en la Planta de Vallejo, eISO TS en Torren, Vallejoy Quertaro. Entre los clientes queasistieron se encontraron Lear,Trinity, Crown Comin, y MTM, entretantos, los cualespudieron ver las nuevas tecnologas y ltimosprocesos deLincoln para la industria automotriz a un niveldecompaas Tier 1 y 2, entre otras. Lincoln mostr la nuevainstalacin del rea de servicio ycalibracin de equipos Power Wavepara soporte, los que per-mitirn dar una pronta respuesta en lazona del Bajo. Losasistentes pudieron ver procesos y productos comoel cortepor plasma (Kaliburn), el sistema de monitoreo desoldaduraCheck Point, y aplicaciones de soldadura GMAW
semiautomtica con diferentes tipos de control en onda dealtatecnologa. Asimismo, se demostraron soluciones en capacitacinyentrenamiento con un equipo Virtual Vrtex modelo Touch,paraexplicar los beneficios que representan para las empre-sas yescuelas. Adems, se tuvo la oportunidad de contar enlasinstalaciones con una escuela mvil que incluye avanza-dos procesosde soldadura, demostrados por los instructoresde Lincoln quienesson altamente capacitados y certificadospor AWS.
COTACYT otorgar 18 millones de pesos aReynosa y Matamoros
Ante la demanda laboral que se proyecta a partir del 2015enTamaulipas debido a la reforma energtica, los municip-ios deReynosa y Matamoros contarn con su propio centrode soldadura. Eldirector general del Consejo Tamaulipeco de Ciencia yTecnologa(COTACYT), Francisco Javier HernndezMontemayor, inform que para laconstruccin de estos cen-tros se invertirn 18 millones de pesos,cifra que serdividida entre la institucin educativa que participeen elproyecto y el fondo mixto de ciencia y tecnologa. Se esperaque 6 millones de pesos sean aportados por lainstitucin queproponga el proyecto, y el fondo mixto deciencia y tecnologa portelas dos terceras partes. Esteproyecto va dirigido a lasuniversidades tecnolgicas y alColegio Nacional de EducacinProfesional Tcnica(Conalep). El plazo para presentar el proyectoconcluye el 19 deenero. Se espera que el proyecto se inaugure aprincipio del2016, con personal capacitado para preparar a jvenesencarreras de soldadura acutica y subacutica, soldaduraencontenedores a presin, y ductera para hidrocarburos. Laconstruccin de estos centros se fij luego de que gob-ernador delestado, Egidio Torre Cant, lanzara la agenda es-tatal de energadonde se destac el aprovechamiento de laoportunidades laborales quese vengan de la reformaenergtica. En Matamoros se construir uncentro de soldaduraacutica y subacutica ya que su proyeccin eshacia elpuerto y las plataformas o industria naviera con laquecuenta, y en Reynosa se requiere un centro donde se capaciteapersonas en soldadura de contenedores a presin yductera parahidrocarburos.
Escasez de soldadores en Texas obliga a compaa a buscarlos enMxico
Ante la imposibilidad de encontrar trabajadores capacita-dos ensoldadura, una compaa del norte de Texas ha deci-dido acudir aMxico a contratarlos. Loadcraft Industries, empresa especializadaen lafabricacin de plataformas para la perforacin petrolera,anuncique planea contratar a ms de 100 soldadores enMxico para trabajaren sus plantas en las comunidades deBrownwood y Brady, en el centrode Texas.
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WELDING JOURNAL EN ESPAOL / ENERO 20158
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otc daihen_FP_TEMP 12/22/14 3:05 PM Page 9
R: El Sper 304H es un trmino, bas-tante comn, si noestandarizado, parauna versin modificada del acero inox-idable 304Hcon cerca del 3% de cobre,0.5% niobio y pequeas cantidadesaadidasde nitrgeno, aluminio yboro. La Tabla 1 muestra las composi-cionesde ambos aceros, como seespecifica en el ASTM A 213/A 213 M 06a,especificacin estndar paratubos de intercambiador de calor,spercalentador y caldera de aleacin de aceroaustentico y ferrticosin costuras. La Tabla 2 muestra los requerimien-tos mnimos depropiedades mecnicaspara estos aceros como se presentanen el ASTM A213/A 213M. Puedeverse que se requiere que el Sper304H sea un pocoms fuerte que el304H convencional, sin embargo ladiferencia no esgrande,particularmente en la resistencia a lafluencia. Como loindica el ttulo de la especi-ficacin ASTM, este acero sedestinaprincipalmente para tubos de calderas,como se hace tambincon el acero in-oxidable estndar 304H. Sin embargo,el Sper 304Haumenta los lmites dediseo de los tubos para caldera aunatemperatura y/o presin ms altas. La presin y temperatura msaltas,a su vez, mejoran la eficiencia de lascalderas de vapor en lageneracin deenerga de forma tal que la misma can-tidad de energa sepuede obtener que-mando menos carbn, como una man-era de enfrentarel calentamientoglobal que presumiblemente se debe alas emisionesde dixido de carbono.
Por ejemplo, una publicacin en lneade Babco*ck-Hitachi K.K.indica que a650C (1200F), la resistencia a la rup-tura en fluenciade 100,000 horas(11.4 aos) del 304H es de 55 a 60MPa (8000 a 8700libras/pulg.2) mien-tras que la del Sper 304H es deesfuerzoaplicado de 110 a 120 MPa(16,000 a 17,400 libras/pulg.2) eldobleque la del 304H. ASME Caso de Cdigo 2328-1especfica lmites de diseopara elSper 304H. Aparentemente, es elcobre, como un elemento dealeacin,el principal responsable de la mejoraen las propiedades dealta temperaturadel Sper 304H en comparacin conaquellas del 304Hconvencional. Las calderas en plantas degeneracin de energa sedescribencomnmente como sub crticas,sper crticas o ultra spercrticas,dependiendo de la presin ytemperatura del torrente.Estasdescripciones se refieren a las fases(lquido y vapor)presentes en lacaldera. El punto crtico para el aguaesaproximadamente 22 MPa (3200libras/pulg.2 de presin) y374C(705F). A presin y temperatura ms altas,no hay un lmite de faseentre lquido yvapor, o no es posible definir unadiferencia entre elagua lquida y elvapor de agua. As que una caldera queopera pordebajo de una presin de 22MPa es sub crtica, an si latemperaturapico del vapor est porencima de los 374C, debido a que elagualquida existir en algn lugar enlas partes ms frescas de lacaldera.Una caldera sub crtica pudiera operara una presin de vaporde 16.6 MPa(2400 libras/pulg.2) y una temperatura pico de vapor de538C (1000F).
Una caldera sper crtica en unaplanta de energa pudiera operar apre-sin de vapor de 24.1 MPa (3500libras/pulg.2) y una temperaturapicode vapor de 550C (1020F). Esto no esmucho incremento en latemperaturapor encima de las calderas sub crticasantes mencionadas,pero s es unincremento bastante significativo enpresin. Estosignifica que el grosor delas paredes de los tubos de lacalderanecesita incrementarse para que lostubos continen siendo304H, o queun material con una mayor resistenciaa la ruptura enfluencia (como el Sper304H) substituya al 304H paraobtener la mismavida de diseo de lostubos de la caldera. Una caldera ultrasupercrticapudiera operar a una presin de vaporde 24.5 MPa (3550libras/pulg.2) y unatemperatura pico de vapor de 600C(1110F). Estacondicin representaun muy ligero incremento en lapresin por encimadel ejemplo spercrtico antes mencionado, pero repre-senta unaincremento ms signifi-cativo en temperatura. Se tiene laex-pectativa de que los futuros diseos decalderas ultrasupercrticas lleguen a650, 700, o incluso 750C (1200,1290, o1380F), y presiones msaltas. El lmite prctico de temperaturapara elSper 304H parece ser cerca de650C, aunque el ASME Caso deCdigo2328-1 abarca esfuerzos de dis-eo de hasta 750C. Las temperaturasmsaltas son propensas arequeriracero inoxidable ms alto en aleacinoaleaciones en base a nquel. Volviendo a la soldadura de Sper304H,no existe clasificacin AWS parametal de aporte de aceroinoxidableque cercanamente empate la composi-cin y propiedades deeste metal base,
PREGUNTAS Y RESPUESTAS ACERO INOXIDABLE
WELDING JOURNAL EN ESPAOL / ENERO 201510
P: Qu es el acero inoxidableSper 304H y cmo se sueldamejor?
POR DAMIAN J. KOTECKI
Table 1 Composiciones de aceros inoxidables Sper 304H y 304H
Acero Composicin qumica (% en peso) (valor nico es un mximo)
C Mn P S Si Cr Ni Mo Cu Nb N Al BSuper 0.07 17.0 7.5 2.5 0.300.05 0.003 0.001304H to 1.00 0.040 0.010 0.30 to to to to to toto
0.13 19.0 10.5 3.5 0.60 0.12 0.030 0.010
304H 0.04 18.0 8.0 to 2.00 0.045 0.030 1.00 to to
0.10 20.0 11.0
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ni tampoco existe un metal de aporteen el estndar ISO. Unopudiera recur-rir al metal de aporte de aleacin debase nquel comoel ENiCrCoMo-1 oERNiCrCoMo-1, los cuales se conocencomnmente comoAleacin 617, peroson bastante caros. Sin embargo, exis-ten ademsmetales de aporte de aceroinoxidable de patente similares almetalbase Sper 304H en compo-sicin y propiedades mecnicas.Losproveedores tpicamente usan Sper304H como descripcincomercialdeestos metales de aporte y pueden en-contrarse en lneabuscando estadenominacin.
Los metales de aporte Sper 304Htiendentener mayor contenidodenquel (v.g. 16% Ni) que el metal base.Como resultado, el metal desoldartiende a ser totalmente austentico y,por ende, algosusceptible al agrieta-miento por solidificacin. En vista de estaconsideracin, lomanufactureros de metal de aporteparecen ofrecersolamente estas com-posiciones en la forma de varillas oalambrespara soldadura por arco detungsteno protegido con gas (GTAW)yelectrodos recubiertos para soldadurapor arco metlico protegidoconelectrodo recubierto (SMAW). Mucha
de la soldadura de estos tubos paracaldera se hace con GTAWorbital au-tomtica. Cuando el grosor de la paredse vuelve algopesada, los diseos dejunta con GTAW de ranura angostason tiles. Decualquier modo, es deayuda usar condiciones de soldaduraparaproducir una forma de cordn desoldadura algo convexa parapropor-cionar resistencia mejorada al agrieta-miento porsolidificacin. WJ
ENERO 2015 / WELDING JOURNAL EN ESPAOL 11
DAMIAN J. KOTECKI es presidente, DamianKotecki WeldingConsultants, Inc. l estesorero del IIW y miembro del SubcomitA5Dpara Metales de Aporte de Acero Inoxidable, el Subcomit D1K paraSoldadura Estructural de Acero Inoxidable; y el SubcomitWRC para laSoldadura de Aceros Inoxidables y Aleaciones a Base de Nquel.Fuepresidente del Comit A5 para Metales deAporte y MeterialesAfines, y fungi comopresidente de AWS (20052006). Puedeshacerllegar tus preguntas a Damian J.Kotecki c/o Welding Journal, 8669NW 36 St., # 130, Miami, FL 33166, o por correoelectrnico a[emailprotected].
Table 2 Requerimientos mnimos de propiedades mecnicas atemperatura ambiente
Acero Nmero UNS Resistencia a la Tensin Lmite elstico %Elongacin(lb/pulg.2) (lb/pulg.2)
Super 304H S30432 86,000 34,000 35304H S30409 75,000 30,00035
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Puedes distinguir una empresa ul-tra eficiente por medio deesteanuncio: los competidores sevuelven clientes. Nosotros podemosvender una ca-rrete de tubo a menor precio de lo queles cuesta anuestros competidores fa-bricarlo ellos mismos. Debido aqueoperamos tan eficientemente, cada vezms, nuestros clientes sonotros con-tratistas mecnicos, explic Kevin
Prevett, superintendente de taller detubera Bel-Aire Mechanical,de Phoe-nix, Arizona. Adems de haber cambiado de pro-cesos desoldadura (de soldadura porarco metlico protegida conelectrodorecubierto a una soldadura por trans-ferencia modificadapor arco metlicoprotegido con gas (GMAW) y GMAWpor roco pulsado),Bel-Aire Mechani-cal increment la productividad cam-
Haciendo el cambio decorte manual de tubos aautomatizado
El equipo nuevo combinado con la planeacin inteligente dio comoresultadoms cortes de tubo en menos tiempo para una empresa enArizona
Fig. 1 Los sistemas automatizadosde antorcha para corterequierencerca de 70 pies de espacio para eltransportador deentrada y la mesa decorte (aqu ilustrada), as como paraeltransportador de descarga.
JOHN HENDERSON es gerente de marcade grupo, Victor Technologies,St. Louis,Mo., www.victortechnologies.com.
POR JOHN HENDERSON
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biando la tecnologa de biselado y decorte de tubos. Antes de2005, la empresa usabamquinas de manivela de tipo montu-raequipadas con un antorcha recta deoxiacetileno. Los operadores seenfren-taban a las tuberas usando antorchasde oxiacetileno. Luegoen 2007, la em-presa instal un sistema de corte me-canizado de dosejes controlado pormicroprocesador de Vernon Tool conuna antorchade mquina MT 5 de Vc-tor. Como resultado del cambio, lashorasdedicadas al corte de tubos sehan reducido de 16 a cerca de 4porda. Sin embargo, semejante incremen-to en la productividadsolamente dio frutos despus de la planeacin inteligente.
Planeacin del espacio Bel-Aire Mechanical es un contra-tista deservicio completo mecnico,de plomera y HVAC. Fundada en1986,Bel-Aire es la compaa contra-tista mecnica del sector privadomsgrande en Arizona. La compaa fabri-ca ductos, sistemas de plomeray tu-bera para trabajos municipales (agua ygas), plantas de energa,manufacture-ros de semiconductores y para casicualquier otrapersona o empresa quenecesite tuberas. A mediados del ao 2000, elpresi-dente y CEO Jim Dinan se dio cuentade que si la empresa queraaumentarsu parte del mercado, necesitara unanueva planta deproduccin. En 2006,la empresa adquiri una propiedad in-dustrial decuatro acres con una naveindustrial de 42,000 pies cuadrados.Laempresa reacondicion por comple-to el edificio, incluyendo un reaparala fabricacin de tubos. Con ese fin, Dinan encarg al direc-torde proyectos Mike Mackintosh queencontrara una mquinaautomatizadapara tubera. Despus de volar a Loui-siana einspeccionar un sistema enoperacin, Mackintosh seleccion unsistemaque realizara biseles en tubosen cualquier ngulo que se deseara,ascomo que cortara ventanas laterales ybocas de pescado en tubo de4 a 48pulgadas de dimetro. Elegir una an-torcha de corte fue unadecisin senci-lla, ya que la antorcha de la nueva m-quina usa lasmismas boquillas de cor-te que las antorchas manuales de laempresa,as como tambin la antorcharecta en su biseladora de manivela.Aunqueelegir la mquina de corte pu-
diera parecer la decisin ms difcil,existen dos factores crticosms. Elprimero es el espacio. Si vas a comprar un sistemaauto-matizado para tubos, necesitas asegu-rarte de que el sistemase ajuste a tuoperacin literalmente. Tienes que tener suficienteespacio fsico.Para nuestro sistema de rotacin conrodamientos, elespacio es de aproxi-madamente 70 pies, coment Prevett. (Fig. 1).Los tubos llegan de la fbrica enlongitudes de 21 pies y sealmacenanen el patio de la empresa. Cuando co-mienza un proyecto,los tubos se car-gan a una plancha que alimenta untransportador deentrada de 21 pies delargo. Debido al clima en Phoenix, laempresase da el lujo de colocar eltransportador de entrada fuera deledi-ficio, abrir la puerta segn sea necesa-rio para que el operadorruede el largodel tubo hacia el transportador. Des-
pus de eso, el operador ya no necesitatocar fsicamente el tubo.Un alimen-tador elctrico de cadena mueve eltubo hacia adelante a lamesa de 22pies de largo de la mquina de corte. En una mquina derotacin de ro-dillos (al contrario de un sistema desujecin), eltubo rota en una mesa derodillos giratorios montados sobre dosejesprincipales paralelos. El peso deltubo lo asegura en los rodillosgirato-rios. Los dos ejes principales estn in-terconectadosmediante cajas de en-granes de precisin, los cuales son im-pulsadospor un motor DC de veloci-dad variable. Viajando a lo largo deunode los costados de la mquina, uncarro de desplazamiento deantorchaalternativo est sincronizada con la ro-tacin del tubo pararealizar movi-mientos de contorneado. Despus decortar, otroalimentador elctrico decadena mueve el tubo hacia adelante auntransportador de descarga y otro
Fig. 2 Implementar con xito un sistema automatizado de corterequiere una mentalidaddiferente, como cortar el mismo tipo de tubotanto como sea posible sin un cambio de consumible.
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estante de almacenamiento. Conozco empresas quecompraronsistemas automatizados y no tenanlos 70 pies de espacionecesario parasoportarlos, dijo Prevett. En lugar demejorar laproductividad, crearon uncuello de botella debido a que tienenquedescargar el tubo de la mesa decorte en lugar de simplementedesli-zarlo hacia los estantes de almacena-miento.
Evaluacin del impacto Adems de planear la distribucinde lasinstalaciones, Prevett seala quelas empresas necesitan evaluar lama-nera en la que cambiar la logstica alpasar del corte manual almecanizadocambiar la logstica. Este paso requiere que lagerenciacambie la forma de pensar acerca de laplaneacin de laproduccin, comen-t. De hecho, quiz eso sea lo ms di-fcil. Senecesita una mentalidad dife-rente, y cambiar hbitos yaestableci-dos toma tiempo, Fig. 2. Aunque ms lento, el cortemanualcon oxicombustible (como la soldaduramanual o semiautomtica)aumenta laflexibilidad. Por ejemplo, los operado-res puedenfcilmente cambiar de cor-tar tubo de pared delgada a gruesa ycortardiferentes pedazos de tubo Fig. 3.
El objetivo es diferente en unaoperacin mecanizada, dijoPrevett.Si colocamos un tubo de 21 pies de
longitud en la mesa, queremos aumen-tar el nmero de cortes enese tubo deforma tal que no tengamos que mani-pularlo ms de unavez. Adems, va-mos a querer aumentar la cantidad decortes en tubocon el mismo grosor depared para no tener que cambiar lasboquillasde corte y reprogramar el flu-jo y la presin del gas combustible yeloxgeno. Puedes cortar mucho ms r-pidamente con una mquina, peroso-lamente logrars incrementar la pro-ductividad con una buenaplaneacin.
Un corte de calidad La velocidad del corte mecanizadovara con elgrosor, pero, por ejemplo,para cortar un tubo de 24 pulgadasdedimetro con un grosor de pared de0.375 pulgadas se necesitanaproxima-damente tres minutos. Esto equivale auna velocidad dedesplazamiento decerca de 25 pulgadas/minuto usandouna boquilla decorte estilo 101 parauso general de medida 0. Con una mquina,obtienes un cor-te recto con un acabado bien prepara-do. No hayesmerilado y solo un pocode pulido Fig. 4. El tiempo de lim-piezaes quiz de 30 segundos para
Fig. 3 La antorcha automatizada requiere muy poca participacindel operador despusde ingresar el programa. Aqu, el operador haceun pequeo ajuste manual para posicionarcorrectamente las llamas deprecalentamiento.
Preparndose para el xito Al preparar una antorcha de mquina deoxiacetileno ocualquier antorcha sigue las siguientes pautas.Primero, usa el consumible correcto para la aplicacin. Nouses unaboquilla de corte de alta velocidad donde unaboquilla de usogeneral sera ms adecuada. Para la mayorade las aplicaciones debiselado de tubos, usa una boquilla deuso general (las boquillas dealta velocidad son generalmentepara cortar placa plana enaplicaciones de antorchasmltiples). Segundo, empata la medida de laboquilla con el grosor delmetal. Usar una boquilla demasiado grandees un errorcomn. Tercero, ajusta la presin y la tasa de flujo degas deacuerdo a la tabla de boquillas del fabricante. Recuerdaquela tabla proporciona valores recomendados para tasa ypresin enla antorcha, no el regulador. Si las mangueraspasan la mitad de unavuelta al edificio para llegar a la antor-cha, los valores puedencaerse y pudieran surgir problemas,especialmente en secciones depared ms gruesa querequieren presiones y tasas ms altas deflujo.
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una pieza de 24 pulgadas de dime-tro, Prevett explic. A maneradecomparacin, un corte hecho por unoperador altamente calificadocon unamquina biseladora manual tpicamen-te requiere de tres acuatro minutos detiempo de limpieza, y por supuestocerca del dobledel tiempo de corte. Despus de instalar el sistema me-canizado decorte, un solo operadortrabajando unas cuantas horas puedelograr elmismo volumen de trabajoque dos operadores trabajando un tur-no deocho horas.
Ventajas del oxiacetileno Bel-Aire Mechanical de hecho tieneunafuente de energa plasma con unaantorcha de mquina de 180 gradosquese puede conectar a su sistema automa-tizado de corte. Sinembargo, el plasmaes usado principalmente para cortaraceroinoxidable de baja pureza y otrosmateriales de aleacionesespeciales.
Fig. 4 El corte automatizado con oxiacetileno produceun cortelimpio que requiere cerca de 30 segundos depulido. La escoria queaqu se muestra se caer al finaldel corte.
Fig. 5 Bel-Aire Mechanical usa unaantorcha automatizada deoxiacetilenopara hacer biseles repetibles en acerodulce al carbn(aqu ilustrado) y tubo deacero negro. Nota la boquilla de cortedeuso general y la limpieza del corte.
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Para empezar, la empresa corta princi-palmente tubos de aceronegro o acerodulce al carbn Fig. 5. Gran parte deeste tubo tiene unrecubrimiento, y lallama de oxiacetileno quema con lim-pieza elrecubrimiento. El arco planono, y adems genera ms humo. Cual-quierganancia en cuanto a velocidadque el plasma ofrezca en tubo depareddelgada es rebasada por la necesidad deretirar elrecubrimiento. Cuando la empresa corta tubo deacero inoxidable, amenudo es paraaplicaciones de alta pureza tales comola manufacturade semiconductores.En este caso, la empresa usa una m-quina mecnicade corte, ya que existela preocupacin del chisporroteo delarcoplasma entre al tubo. La exactitud en el corte no es pro-blema, yaque el proceso con oxiaceti-leno puede de hecho crear un cortemspreciso que un sistema de plasma.Debido a que el gas plasma seagitacomo un remolino, un lado del cortesiempre tiene algn grado debisel (ynota que el bisel es ms un problemaen material delgado queen materialms grueso). Por el contrario, el chorrode corte deoxgeno produce un cortecon paredes rectas y el corte es alta-menterepetible. Finalmente, a Prevett le agrada lasimplicidad de losconsumibles deloxiacetileno. El sistema mecanizadousa las mismasboquillas de corte quelas antorchas manuales de la empresa,lascuales estn disponibles en cual-quier tienda de suministros parasol-dadura.
Visin para que la inversin Cambiarse de corte manual alauto-matizado requiere ms que solamenteevaluar mquinas o proceso decorte.Para una empresa que corta altos vol-menes de tubo noferroso, evaluar losprocesos de corte plasma complica anms lascosas. Sin embargo, la empresa ha demos-trado que elegir equipo essolamente lamitad de la batalla. Sin prever cmo unsistemaautomatizado afectar la dis-posicin de la planta y cambiarradi-calmente la planeacin del trabajo, unainversin de siete cerospodra produ-cir un dolor de cabeza monumental.Afortunadamente, losgerentes clavede la empresa supieron cmo construirsu futuro. WJ
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Las ventajas de lossistemas digitales sobrelos anlogosincluyenciclo de vida, desempeoy mantenimientomejorados
POR STEPHEN COLE Y KEVIN BEARDSLEY
La soldadura orbital no es una ta-rea sencilla. Estrictosparmetrosguan el proceso, los cuales losoperadores usan, la mayorade las ve-ces, para realizar soldaduras crticaspara las exigentesnecesidades de refi-neras, plantas qumicas y de energa eindustriasrelacionadas. Desarrollada hace ms de medio si-glo como unaalternativa automatiza-da para la soldadura manual de tubos,laincipiente soldadura orbital depen-da fundamentalmente de latecnolo-ga anloga. Los sistemas de soldaduraorbital anloga dependande la habili-dad del operador y complicadas tareasde proceso,preparacin y programa-cin para entregar un producto finaldecalidad. Con la progresin de estndaresanlogos a digitales guiandoel des-arrollo del producto en muchas indus-trias, los sistemas desoldadura orbitalde hoy estn haciendo esta transicin.La nuevatecnologa digital ofrece me-joras en confiabilidad yconsistenciasobre la anloga, haciendo de ella unaeleccin lgica paraactualizaciones. En el panorama general, esta tran-
Sistemasdigitalesentreganconsistenciaen soldaduraorbital
El mayor controlsobre los parmetrosdel arco tiene lacapacidad deentregarvelocidades dedesplazamiento msrpidas o mayordeposicinmientrasse controlan losniveles de entrada decalor y distorsin.
La facilidad depreparacin, control y mantenimiento,aunados alasventajas de laplataforma digital,entregan ms tiempoen actividad,mayorproductividad ycalidad ms alta quelos sistemasanlogoscomunes.
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sicin a sistemas digitales de soldadu-ra orbital de lasanteriores unidadesanlogas promete hacer frente no sola-mente a losrequerimientos especficosde la aplicacin para el proceso desol-dadura orbital, sino tambin a los des-afos con respecto a lasdemandas deproductividad y cualidad Fig. 1. Latecnologa digitaladems puede ayu-dar a combatir la escasez de operado-resconocedores y diestros en la indus-tria de la fabricacin y lasoldadura.
Lo digital trae mayor consistencia La tecnologa digital en lossistemasde soldadura orbital entrega consisten-cia en todo elequipo; importante si elequipo abarca toda la flotilla, ya queunproblema puede enfrentarse conuna actualizacin de software entodala lista de mquinas Fig. 2. Por elcontrario, la tecnologaanterior opera-da analgicamente presentaba ciertacantidad devariacin de mquina amquina y requera que los operadoresfsicamentese abocaran a problemasde una mquina a la vez. Semejantesesfuerzoshacan costoso el manteni-miento de grandes flotillas. Los retos conlos sistemas anlogosde soldadura orbital, o con cualquiersistemaanlogo, empiezan al princi-pio. El equipo anlogo exige verifica-cinde cada unidad como si estuvieranen estado operacional antes deestarlistas para el trabajo en campo. Con unsistema anlogo, cadafuncin y opera-cin existe como un circuito nico e in-dependiente.Para asegurar que se pue-de confiar en una pieza operadaanal-gicamente del equipo, los operadoresdeben probar poner aprueba cada unade las funciones. Esta evaluacin con-sume tiempo ydinero. De hecho, antesdel problema de campo, puede tomardascalibrar una mquina anloga desoldadura orbital y verificar susmovi-mientos. Los sistemas digitales de soldaduraorbital, por otraparte, son mucho msfciles de tener y mantener listospara el campo.Todo lo que se requierees verificar el movimiento del circuitodesoldadura y los aspectos funciona-les. El software puede controlarotrascaractersticas del Sistema, an si elequipo ha permanecidoinactivo uno odos meses. Y con tantas cosas ligadas al softwa-re,los programas pueden actualizarse
y cargarse para reparar errores o hacerfrente a problemas dedesempeo. Es-tos problemas pueden enfrentarseconsistente, rpida yrentablemente enla flotilla entera; una propuesta muchoms sencillaque el mantenimiento,afinacin e inspecciones manuales ne-cesarioscon los sistemas anlogos.
La comunicacin digital es clave Los sistemas de soldaduraorbital sebenefician de la naturaleza digital de
varios componentes del sistema. Porejemplo, equipar un sistemadigital demovimientos con una fuente digital deenerga puede ofrecerbeneficios a tra-vs de un protocolo digital de comuni-caciones. Lacomunicacin digital permite eldesempeo ms econmico, ms con-
fiable y ms rpido del equipo. Histri-camente, el desempeo delsistema desoldadura ha estado limitado por loscircuitos anlogos quelo controla. Porejemplo, las seales anlogas solamen-te pueden sertransmitidas a distan-
Fig. 1 El cambio rpido a sistemas orbitales digitales permite alos fabricantes hacerfrente a los requerimientos cada vez mayoresde flexibilidad de aplicacin as como de me-joras para laproductividad y la calidad.
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cias limitadas, ya que las seales seatenan o se mueren con ladistan-cia, comprometiendo la integridad delos datos y limitandolas longitudes delcable entre los componentes del siste-ma desoldadura. La comunicacin digital promuevela transferencia ms rpidade seales,mientras que al mismo tiempo se pre-serva la integridadde datos y se sim-plifica el cableado. Acelera las tasasdetransferencia de datos y reduce el re-tardo, mejorando eldesempeo de lasoldadura. Adems proporciona mayoroportunidad decoordinar el movi-
miento de lo mecnico con los procedi-mientos de soldadura, locual resultaen un arco ms controlado y acceso aformas de ondaespecficas para la apli-cacin que ayudan a controlar la entra-da decalor en puntos crticos en la sol-dadura. La comunicacin digitaladems fa-cilita el monitoreo de la produccin,una necesidad crticapara la soldaduraorbital. La comunicacin de alta veloci-dad,posibilitada por la tecnologa digi-tal, permite el uso deherramientas desoftware para dar seguimiento al esta-do y uso delequipo. Permite a los ope-radores configurar lmites yrespuestasdespus de cada soldadura y propor-ciona almacenamientopara miles deresmenes de soldadura. Y, como se discuti, elprotocolo di-gital adems proporciona un marco es-calable parafuturas actualizaciones,permitiendo que se hagan cambiosdeingeniera mediante la actualizacin de
Fig. 2 La configuracin, calibracin,verificacin, monitoreo deldesempeo deproduccin y actualizaciones del sistema,especialmente enflotillas multisistemas,son significativamente simplificadasparalos fabricantes con nuevos sistemas basados en protocolos decomunicacindigital.
Fig. 3 Las formas de onda o procesos actualizados que resultande la investigacin o que son diseados especficamente para unaaplica-cin en particular pueden ser actualizadas fcilmente paramejorar el desempeo.
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software en lugar de remplazos modu-lares. Los sistemas desoldadura orbitalmecanizados y totalmente digitales,dada suconfiguracin controlada porsoftware, pueden actualizarse, sinlanecesidad de agregar hardware. Manu-factureros visionarios estndesarro-llando e introduciendo sistemas queson expandibles ydinmicos a travsdel tiempo, mediante software parasoportar nuevosproductos y nuevastecnologas. Los fabricantes ya no ne-cesitandesechar una mquina y com-prar una nueva con cada nuevo avancede laindustria. Para los propietariosde equipo en flotilla, sola ser queelda que compraron ese equipo, de algu-na manera ya estabadesactualizado.No as con sistemas digitales mecani-zados, nuevasactualizaciones de cdi-go llevan al equipo a ponerse al da.
Lincoln Electric, por ejemplo, propor-ciona actualizaciones alsistema comoparte de sus actualizaciones para lasfuentes de energapara soldadura. Conla comunicacin digital, el software re-conocelos componentes que rodean ala fuente de energa y cargan lasactua-lizaciones especficas para esos compo-nentes, manteniendo aslos sistemasal corriente. Supn que la empresaproduce una nuevaforma de onda queproporciona desempeo mejorado delcordn de raz,mayores velocidades dedesplazamiento o mayor deposicinpara sufuente de energa. Puede ac-tualizar software del sistema connue-vas caractersticas no solamente paracontrolar esa forma de onda(Fig. 3),sino para realizar ms con ese arco cosas que quiz nohayamos siquierapensado hasta hoy. Esto le da a lanueva generacinde sistemas mecani-
zados digitales de soldadura orbital unciclo de vida tilprolongado.
Ms exigencias para lossistemas de soldadura Las actualizacionesde softwareadems permiten nuevas capacidadesa los sistemas. Lasempresas ahora di-sean sistemas de soldadura orbital yde otrostipos teniendo en mente capa-cidades a futuro, de forma tal quemsadelante el nuevo software pueda en-frentarse a los retos de lasoldadura.Este desarrollo es crtico, ya que losnuevos materiales yprocesos definenla industria actual de la soldadura y laindustriaen s a medida que avanza. Los procesos de soldadura presen-tados enaos recientes han mejoradoenormemente las velocidades de solda-
Fig. 4 Las nuevas interfaces antireflejantes presentan controlesmultiusos para la visualizacin de datos relevantes que se requierenparacualquier operacin.
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dura y el rango de materiales que sepueden soldar. Laversatilidad de unsistema de soldadura orbital, propor-cionada porsu naturaleza cada vezms digital y mecanizada y su habili-dad paracrecer en capacidad a medidaque los materiales y procesos desolda-dura evolucionan, , demuestran ser in-dispensables paraenfrentar los desaf-os. La productividad mejora a medidaque lossoldadores tienen que pensarmenos en el material y el proceso,sa-biendo que la maquinaria proporcionalos parmetros correctos ylos procedi-mientos necesarios para producir unproducto terminadode calidad.
Ms fcil de usar, hacefrente a la escasez de soldadorescalificados La falta de soldadores calificadosdisponibles no esnueva para nadie. Lanaturaleza mecanizada y digital de lossistemasde soldadura orbital ms re-cientes hacen frente a este desafopro-veyendo consistencia en todas las uni-
dades dentro de una flotilla, lo cual re-sulta en la soldaduraautomatizada re-petible de alta calidad en todas las m-quinas atravs de largos perodos detiempo. Contrario a esto, los soldado-reshumanos siendo humanos ylos viejos sistemas anlogos de solda-duraorbital inherentemente entreganvariabilidad caracterstica a lolargo delcurso de un da de trabajo. El viejo equipo anlogo desoldadu-ra digital estaba lleno de botones e in-terruptores. Sucomplejidad requeraque los usuarios memorizaran lascon-figuraciones y ubicaciones de los inte-rruptores, reduciendo lavelocidad delproceso y dejando espacio para el errorpor parte deloperador. La tecnologa ms nueva ha produ-cido un enfoque ms de tipojuego enla interfaz del usuario, permitiendo alos operadores queestn acostumbra-dos a los video juegos hacer la transi-cin a soldarsin tener que retenercompletamente en su mente en la ma-nera dereaccionar. Como ejemplo, elnuevo sistema de soldadura orbitalporarco metlico protegido con gas Apex
3000 utiliza interruptores y botonesmultiusos. Esto permite aloperadorenfocarse en acceder a una muy peque-a seccin de la consolaen lugar de te-ner que memorizar un gran arreglo f-sico y laubicacin de cada botn ymando Fig. 4. Este nuevo diseotrae consigola sensibilidad intuitiva yla operatividad de un controladordevideo juego. Control ms sencillo, combinadocon facilidad demantenimiento y con-sistencia de sistema a sistema as comotambininterfaces del operador sim-ples, demuestran que la era de lasolda-dura orbital mecanizada digital estaqu, y continuaradaptndose a lasnecesidades cambiantes de la industriade lasoldadura.
STEPHEN COLE es gerente de ingeniera, Arc Products Inc., SanDiego, Calif., www.arcproducts.com, y KEVIN BEARDSLEYes ingenierode aplicaciones globales, The Lincoln Electric Co., Cleveland,Ohio, www.lincolnelectric.com.
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Consejo 1: Desbarba y limpia la tubera. Las rebabas que quedanen laorilla externa del corte pueden evitarque el tubo quede en laprofundidadtotal de la copa y las rebabas en la par-te de adentroprovocarn turbulenciasen el refrigerante. Todas las rebabas decobreque se dejen dentro del tubopueden causar todava ms dao, yaquepueden obstruir el filtro de la lneade lquido y el orificio deldispositivode medicin. Despus del escariado(Fig. 1), pon el tubocon la parte dearriba hacia abajo, luego tumba todaslas virutassueltas. Asegrate de ins-peccionar la parte interna del tubo an-tesde efectuar el ajuste final en seco.
Consejo 2: Limpia el tubo, la uniny varilla de aporte. Laspartes debe-rn limpiarse con una esponja 3MScotch-Brite (Fig. 2) ocon una herra-mienta para tal propsito. Tcnica-mente, una conexinde cobre a cobreno requiere limpieza ya que el fsforoen la varillade aporte actuar como unfundente. En la prctica, se recomien-daretirar los xidos de cobre de la su-perficie antes de hacer lasoldadurafuerte. Nota: No se debe usar papel delija para esto yaque las partculas desilicio pueden desprenderse y causarproblemasparecidos a aquellos causa-dos por las rebabas de cobre.
Consejo 3: Asegura un montajeajustado para promover unabuenaaccin capilar. Asegura un montajeajustado para promover unabuena ac-cin capilar, lo cual es el movimientode un lquido por lasuperficie de unslido causado por la atraccin de lasmolculas dellquido a las molculasdel slido. Una junta que dura 30 aostienematerial de aporte en toda laprofundidad de la copa (lasporcionesde la tubera que se traslapan, las cua-les absorbern elmetal de aporte me-diante la accin capilar y crearn lajunta porsoldadura fuerte terminada)
Mejores prcticas en soldadura fuerte:12 consejos para tcnicos enHVACUna destacada escuela de capacitacin de tcnicosen HVAC ofrecesus pautas para juntas de soldadurafuerte de calidad para altapresin
POR CHRIS CORDIA Y GREG MITCHELL
Fig. 1 Un tcnico en HVAC seencuentra usando una herramientaparadesbarbado previo al ensamble.
Aunque una comprensin slida de la teora de la sol-dadura fuertey la soldadura blanda es importante paralos tcnicos en HVAC(calefaccin, ventilacin, y aireacondicionado), son sus destrezas enla prctica lo que definesu habilidad para hacer el trabajoadecuadamente.
Este artculo presente los doce consejos prcticos aprendi-
dos de la experiencia que se ensean en las clases presen-tadasen la American Trade School (Escuela Americana deOficios) en SanLuis, Missouri. Siguiendo estos consejos,puedes ayudar a asegurarque tus juntas realizadas con soldadura fuerte toleren altaspresiones de operacin de hasta 500.
Fig. 2 Removiendo los xidos decobre usando una tela abrasivanocontaminante.
Fig. 3 Un ejemplo de una junta flojaque no proporcionar la accincapilarnecesaria.
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Una junta floja (Fig. 3) no proporcio-nar la accin capilarnecesaria y pin-tar o empastar metal de aporte en-cima de la juntasimplemente no pro-porcionar la resistencia necesaria. Dehecho, loms probable es que seme-jante junta se agriete con la vibracin.
TConsejo 4: Purga el tubo con nitr-geno. El cobre se oxidecuando es ex-puesto al aire de la habitacin a tempe-raturas desoldadura fuerte. Las mis-mas hojuelas metlicas gris negruzcasquese ven en la parte exterior de unajunta realizada con soldadurafuerte enaire tambin estarn presentes en elinterior del tubo. Estashojuelas pueden congestionarel filtro de la lnea de lquido y eldis-positivo de medicin. Purgar la juntacon nitrgeno durante lasoldadurafuerte evita que oxidacin tenga lugar.La figura 4 muestraclaramente la dife-rencia entre un tubo soldado con sol-dadurafuerte sin purga de nitrgeno(izquierda) y con nitrgeno (derecha).Veel Consejo 12 acerca de cmo usarun equipo para purga.
Consejo 5: Aprende a usar una va-riedad de materiales de aporte.Lasvarillas de aporte para soldadura fuer-te se encuentrandisponibles con 15, 6 0% de plata, con el cobre de balancey cercadel 5% de fsforo. Un alto con-tenido de plata proporciona unmayorrango de pasteado o grado de espaciotrabajable antes de que elmetal ad-
quiera propiedades lquidas a aproxi-madamente 1450F Fig. 5.Aunqueuna varilla con 15% plata es amigablecon el usuario, pudieracostar quinceveces ms que una varilla con 0% pla-ta. Ya que se terequerir trabajar conla varilla de aporte provista por elcon-tratista, es importante tener destrezasen el uso de todo tipode materiales deaporte.
Consejo 6: Cul antorcha es mejor aireacetileno u oxiacetileno?Loshechos son que el oxiacetileno(4700F) produce una llama casidosveces ms caliente que una llama de ai-reacetileno (2700F). Peroentre lostcnicos en HVAC, qu antorcha usares solo cuestin depreferencias perso-nales. Uno de los autores prefiere unaantorchade aireacetileno porque elefecto de envoltura de la llamafacilitams el calentamiento uniforme de to-dos los lados de lajunta. Las antorchasde aireacetileno adems miden auto-mticamente elflujo de gas, por lo queno hay necesidad de ajustar la presinen elregulador y, por supuesto, no hayregulador de oxgeno en absoluto.Elotro autor creci usando oxiacetileno yprefiere usarlo,especialmente paratubo de dimetro ms grande o al tra-bajar a laintemperie en un da frio yventoso. Como comentarioadicionalinteresante, algunos tcnicos llevan unadaptador que lespermite agregar unaboquilla de aire a una empuadura deantorcha deacetileno Fig. 6. Estoproporciona la flexibilidad de usar aireparala soldadura fuerte, ya que una
llama de oxiacetileno es demasiadofuerte para ese proceso.
Consejo 7: Lleva varias medidas deboquillas. Para ajustar laentrega decalor para la aplicacin que tienes entus manos, esnecesario usar la medidacorrecta de boquilla para la tarea Fig. 7.Los usuarios del oxiacetilenopueden regular el flujo de gashastacierto grado para controlar la tempera-tura, pero es mejorcambiar las medi-das de la boquilla para controlar latemperatura.En la prctica, la mayorade los tcnicos llevan consigo #0, #2, yunapequea boquilla multiflama. Los usuarios de antorcha con airedebencambiar las medidas de la bo-quilla para controlar la entrega deca-lor, ya que el orificio del gas automti-camente mide una tasa deflujo preci-sa. La mayora de los tcnicos llevanvarias boquillaspara soldadura fuerte,incluyendo una A-3 para tubos de has-tapulgada de dimetro, una A-8para tubo de 12 a 1 pulgada de dime-tro,y una A-11 para tubos de 78 a 1 58pulgadas de dimetro.
Consejo 8: Para oxiacetileno, usauna flama ligeramentecarburante.A diferencia de la soldadura, la cual re-
Fig. 4 Los interiores de juntas porsoldadura fuerte en aire(izquierda) vs.purgadas con nitrgeno.
Fig. 5 Metal de aporte es aplicado ala superficie de la tuberacaliente.
Fig. 6 Antorcha de soldadura fuertemostrada con una boquillapara aire.
Fig. 7 El tcnico calificadotpicamente lleva una variedad deboquillas para soldadura fuerte.
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quiere una flama neutral, los tcnicosde HVAC prefieren una flamaligera-mente carburante (o reductora). La pe-quea reduccin enoxgeno reduce latemperatura de la flama, lo cual pro-porciona unpoco ms de control al ha-cer soldadura fuerte. La figura 8 mues-trauna llama ligeramente carburante,la cual mide aproximadamente de a1 pulgada de largo usando una boquilla #2.
Consejo 9: Calienta el tubo, no elmetal de aporte. A diferenciade lasoldadura con gas, donde la llama di-rectamente funde lavarilla de aporte,la soldadura fuerte usa el calor deltubo parafundir el metal de aporte.Comienza por calentar primero la por-cinmacho de la junta, ya que autom-ticamente empezar a transferircalora la porcin hembra (o unin) de lajunta. En seguida, calientauniforme-mente todos los lados de la porcinhembra del tubo. Amedida que el tubo
llega a la temperatura de soldadurafuerte, su color empieza acambiar. Aeste punto, toca la junta con el extre-mo de la varillade aporte El calor deltubo fundir el metal de aporte y la ac-cincapilar lo jalar hacia la copa. Ase-grate de dirigir la llamadelante de lavarilla de aporte; bsicamente, la vari-lla de aportedebera perseguir la an-torcha alrededor del tubo Fig. 9.
Consejo 10: Distancia de la llama.Ya sea que se use una antorchade aire-acetileno o una de oxiacetileno, man-tn la parte ms azul dela llama justofuera de contacto con el tubo al llevar-lo atemperatura Fig. 10. Las distan-cias normales son aproximadamentepulgada para aireacetileno y 1 pulgadapara oxiacetileno. Nota quelos usua-rios de usuarios de antorcha de oxiace-tileno quiznecesiten mover la antor-cha ms lejos para reducir la entradadecalor despus de que el tubo llegue atemperatura o se arriesgan ahacer unhoyo en el tubo.
Consejo 11: Completa la accin ca-pilar. Agrega metal de aportealrededorde la circunferencia del tubo; como re-gla bsica, lacircunferencia aproxima-damente es igual a la longitud de lava-rilla de aporte usada. Retira la varillade aporte y continacalentando la
unin y el material de aporte aplicadodurante unos cuantossegundos ms(Fig. 11) para permitir que la accincapilar jale haciaadentro el metal fun-dido y llene por completo la copa.
Consejo 12: Cmo usar una purgade nitrgeno adecuadamente.Pri-mero, conecta un regulador de nitrge-no a un cilindro denitrgeno. Configu-ra la presin baja a cerca de 40 lb/in.2.Despus,conecta una manguera entreel regulador y un soplete o una boqui-llade purga inflable y enva una rfa*gade nitrgeno a travs de la lneapararemover el oxgeno y los contaminan-tes. Retira la manguera yconecta unfluxmetro al regulador. Reconecta lamanguera alfluxmetro, conecta elotro extremo a una boquilla cnica decaucho yluego inserta la boquilla cni-ca en el tubo.
Fig. 10 Mantn la parte ms azul dela llama justo fuera decontacto conel tubo durante el calentamiento.
Fig. 11 Calentar brevemente despusde retirar la varilla asegurala accincapilar completa.
Fig. 12 Un tcnico en HVAC preparael equipo de purga con nitrgenopre-vio a la soldadura fuerte.
Fig. 8 Una flama ligeramente carbu-rante (reductora) es msdeseablepara la soldadura fuerte.
Fig. 9 La varilla de aporte deberaseguir a la antorcha alrededordeltubo.
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Configura el fluxmetro a no msde 5 pies3/hora; una tasa mayor deflu-jo enfriara el tubo y posiblemente di-sipara el metal de aportefundido.Nota que un fluxmetro debe usarsepara fijar la tasa delflujo, debido a queuna tasa de 5 pies3/hora es demasiadobaja parasentirse o escucharse, auncuando la boquilla cnica se sostengacercadel odo. Al conectar un sistema tpico deHVAC con un juego de lneaexistente,la orden de trabajo apropiada es per-seguir al nitrgeno.Empezando en elcondensador, retira las vlvulas de n-cleo Schroederde la lnea de succin ylquido y conecta una manguera delfluxmetro ala vlvula de la lnea delquido. El nitrgeno puede fluir haciala lneade lquido, pasar por el disposi-tivo de medicin, a travs delevapora-dor y hacia la lnea de succin, dondeel nitrgeno puedeescapar para nopresurizar el sistema mientras se llevaa cabo lasoldadura fuerte. El orden de
la soldadura fuerte es el mismo: lneade lquido sale delcondensador, lnea de lquido entrando al evapora-dor, lnea de succinsale del evapora-dor, y lnea de succin entra al condensador. WJ
CHRIS CORDIA is the HVAC instructor at American Trade School,St. Louis, Mo.,and GREG MITCHELL is central regionalmanager atTurboTorch, St. Louis, Mo.
Acerca de la American Trade School La escuela,www.americantradeschool.edu, ofrece un diplomado en
HVAC de 60 semanas y un programa de grado asociado de 90sema-
nas. En estos cursos, los estudiantes se capacitanaproximadamente
60% de su tiempo en el laboratorio aplicando sus lecciones delsaln
de clase y, dentro de la primer semana, se les presenta con losfunda-
mentos de la soldadura fuerte en tubos de cobre con dimetros de56 a
1 pulgadas de dimetro. Ambos programas cuentan con elreconoci-
miento de Air Conditioning Contractors of America (Contratistasen
Aire Acondicionado de Amrica), Captulo San Luis, Missouri, y elU.S.
Department of Labor, Office of Apprenticeship (Departamentodel
Trabajo de los Estados Unidos, Oficina de Capacitacin).
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Dos prcticas comunes en la fa-bricacin de tubos queofrecenmuchos beneficios para la pro-ductividad, calidad y lacomodidad deloperador son el precalentamiento y ro-tacin del tubomientras se suelda.
Precalentar el tubo ayuda a reducirel potencial de una soldadurafalla y,
adems, es necesario para cumplir conlos requerimientos decalidad y de c-digo cuando el tubo es cromo-molibde-no, con ms deuna pulgada de grosor,o almacenado en ambientes de ms de50F. Eltubo puede precalentarseusando varios mtodos, cada uno conventajasy desventajas.
Usar este enfoque traevalor operativo al permitir avances enseguridad, eficiencia y calidad
POR JOE RYAN
Tecnologa de induccin por rodamientos proporciona calentamientouniforme
La induccin es un mtodo ms eficiente y seguro para precalentartubo.No involucra una llama abierta y no hay elemento paratransferir calordebido a que ste se genera dentro de la parte
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Rotar el tubo al soldar adems pro-porciona muchos beneficios.Eliminala soldadura fuera de posicin, lo cualincrementa lafacilidad de lograr solda-duras de calidad y, al mismo tiempo,sereduce la fatiga del operador ofrecien-do mejoras en laproductividad debidoa las velocidades ms altas de alimen-tacin delalambre y tasas incrementa-das de deposicin. Dados los numero-sosbeneficios que la prctica ofrece, esfcil entender por qu la mayoradelas soldaduras de tubo terminadas entalleres de fabricacin serotan.
Sin embargo, la dificultad se pre-senta al tratar de combinar elpreca-lentamiento con la rotacin. Eso sedebe al hecho de que rotarel tubomientras se suelda limita las opcionespara mantener con xitolas tempera-turas de interpaso y precalentamiento.
Existe una tecnologa ms recientepara el precalentamiento de tuborola-do en un ambiente de taller denomina-do calentamiento porinduccin por
rodamiento. Ofrece los beneficios de lasoldadura con rotacin detubos mien-tras que adems proporciona facilidadde precalentar ymantener la consis-tencia de la temperatura Fig. 1.
Cmo funciona el calentamiento por induccin?
El calentamiento por induccin detubos ha existido durantedcadas,pero estuvo bien adaptado para aplica-ciones de soldadura yrodamientos de-bido a que los cables de calentamientoque tenan queenvolverse alrededordel tubo. Sin embargo, una tecnologa dein-duccin con rodamientos ms recienteusa un inductor que se asientaen eltubo y no interfiere con la rotacin deltubo, hacindolo msapropiado paralas aplicaciones de soldadura y roda-mientos.
Como con el calentamiento estn-dar por induccin, esta tecnologausaun mtodo sin contacto para calentarrpidamente metalesconductores alinducir corriente en la parte. La induc-cin nodepende de elemento calefac-tor o llama para transferir calor. Enlu-gar de ello, una corriente alternantepasa a travs deldispositivo, creandoun campo magntico alrededor de ello. A medidaque el campo magnticopasa a travs de la pieza de trabajoconductora,crea corrientes Eddy den-tro de la parte. La resistencia delmetallucha contra el flujo de las corrienteseddy, generando caloren la parte. Laparte se convierte en su propio ele-mentocalefactor, calentando desdedentro, lo cual hace que la induccinseaeficiente debido a que se pierdepoco calor en el proceso. Estemtodo ofrece beneficios deseguridad, eficiencia y calidad paraelprecalentamiento de tubo en aplicacio-nes de soldadura conrodillos.
Fig. 1 Se ilustra el ProHeatTM 35con un inductor conrodamientos.
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Tcnicas adicionales de precalentamiento
Una llama abierta de una antorchase usa comnmente para elprecalenta-miento debido a que muchos talleresya tienen unaantorcha a la mano, y puede ser simple y rpida de instalarse. Elprecalentamiento de llama abier-ta requiere el uso deconsumibles,como propano o propileno para la an-torcha, y stacalienta el rea de la pie-za de trabajo directamente de bajo delallama. La seguridad es una conside-racin con este mtodo, dedo quelostrabajadores se encuentran manejandouna llama abierta, y elmtodo producevapores de monxido de carbono. Otro de los mtodosusados por al-gunos talleres de fabricacin es el ca-lentamiento porresistencia, una for-ma elctrica de precalentamiento queusaalmohadillas trmicas de cermica,cables y alambres enrolladosalrededorde la parte. Las almohadillas cermicaspueden calentarhasta a 2000F, por loque se debe permitir que se enfren an-tes deque el personal las maneje. El calentamiento por resistencia sehacetpicamente por contrato, lo cualquiere decir que los talleres defabrica-cin pagan a contratistas de calenta-miento por suministrarel equipo y elpersonal para realizar el trabajo.
Productividad, facilidadde uso y seguridad
La tecnologa de induccin con ro-damientos est diseada para laprepa-racin y reposicionamiento fcil y rpi-do. El brazo articuladoy el inductorcon rodamientos se montan en unbanco de tubo estndar,de forma queel operador de soldadura puede alinearla cabeza deinduccin sobre el tubo.La fuente de energa reconoce el adita-mento,as que los usuarios solamentenecesitan programar el tiempo ysalidamxima, lo cual resulta en un tiemporpido de preparacin. Elcalentamiento por induccinpuede llevar la parte a temperaturar-pidamente y mantener la mquina auna salida estable, lo cual laconvierteen una buena opcin para obtener ni-veles consistentes detemperatura.Esta velocidad y consistencia ayudan aque sea un mtodoeficiente de calen-tamiento para soldar tubos. El calentamiento porinduccin
adems ofrece numerosas ventajas de seguridad. La seguridad en ellugarde trabajo y los costos de compensa-cin de los trabajadoresson dos preo-cupaciones importantes para los empleadores. Elcalentamiento por induccin re-duce los riesgos de quemadura ycreaun ambiente ms seguro y cmodopara el operador de soldadura. Losmtodos elctricos de calenta-miento, incluyendo el calentamientoporinduccin y el calentamiento porresistencia, eliminan la necesidaddealmacenar gases explosivos y el riesgopotencial.
Consistencia en el calentamiento
Mantener temperaturas consisten-tes es especialmente crtico alsoldarlos aceros de alta resistencia de hoy. Latecnologa porinduccin con roda-mientos proporciona salida estable decalor amedida que el tubo rueda paraproporcionar temperaturasconsisten-tes en toda la parte y reduce los puntoscalientes y fros.La induccin con rodamientos ofre-ce una temperatura mxima depreca-lentamiento de 600F en aplicacionesroladas y puedeprecalentar tubo de 8pulgadas y mayores en dimetro. Lossistemasmltiples por induccin conrodamientos pueden usarse para ca-lentardimetros ms grandes. Con el mtodo de llama abierta, untrabajadordebe verificar manual ycontinuamente la temperatura paraasegurarsede que alcance la tempera-tura deseada. Con el calentamientoporresistencia, es importante che-quear ocasionalmente lasalmohadillastrmicas de cermica, las cuales sepueden fundir yrequerir remplazo.
Consideraciones de costo
Aunque la induccin con rodamien-tos es exclusivamente para elprocesode precalentamiento, la fuente deenerga es compatible conotros acce-sorios y herramientas. La fuente deenerga puede usarsepara expulsar elhidrgeno mediante el horneado, ajus-tar porcontraccin y tratamiento tr-mico posterior a la soldadura parain-crementar el valor y la versatilidad dela inversin. La inversininicial en el calenta-miento por induccin con rodamientos
es ms alto, pero el retorno de la inver-sin crece durante lavida del equipo.La eficiencia de la tecnologa y elcosto resultantepor hora por operar elequipo es un asunto a considerar alelegir unmtodo de calentamiento,adems de los beneficios de la seguri-dad yla productividad de un mtodoen particular. En resumen, elcalentamiento porresistencia a menudo se hace por con-trato contalleres de fabricacin, mien-tras que el calentamiento conllamaabierta tpicamente se realiza con unaantorcha que los talleresya tienen a lamano, aunque requiere del uso de con-sumibles. Elmtodo de llama abiertacon frecuencia requiere de personaladicionalpara que est vigilando paraprevenir incendios durante el procesodecalentamiento.
Para cerrar
Es importante considerar la seguri-dad, calidad y asuntosambientales quese asocian con varios mtodos de pre-calentamiento.Un creciente nmerode trabajos requiere del precalenta-mientoelctrico, la habilidad de usarcalentamiento por induccin mientrassesuelda tubo rolado puede mejorar la productividad, calidad yseguridadas como tambin proporciona a los ta-lleres de fabricacinuna alternativaviable.
JOE RYAN es gerente del segmento demercadotecnia, MillerElectric Mfg. Co.(www.millerwelds.com), Appleton, Wis.
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El untado es uno de muchos mto-dos que se usan para reducirlosefectos del endurecimiento inhe-rentes a la soldadura enservicio. Laprctica estndar de la industria es sol-dar una capa demetal de soldadurabajo en hidrgeno que empate al mate-rial baseantes de comenzar con la sol-dadura en servicio Fig. 1.
Esta capa tiene la intencin de ser deauto templado al usarmedios cordonestraslapados. El resultado esperado es lareduccinsignificativa en la dureza enla soldadura as como un grosor depa-red ms substancial durante la soldadu-ra de la rama. El grosorincrementadode la pared puede reducir grandementela probabilidaddel quemado durante elpaso de raz en algunas aplicaciones. Enesteestudio, el efecto que el untadotuvo en la dureza de la soldadurafueexaminado mientras se mantena las ta-sas de enfriamiento yequivalente decarbn constantes.
Procedimiento experimental
Dos probetas se soldaron haciendotodo el esfuerzo por asegurarque losparmetros fueran idnticos. Se us elmismo tubo pararepresentar el tuboprincipal o cabezal mientras que lostubosramales se cortaron del mismotubo. Se us la misma posicin paraambasprobetas y las proporciones deenfriamiento estuvieron dentro deunadesviacin del 5%. Los parmetros de soldadura se mo-nitorearonmuy de cerca para asegurarla consistencia y se encontr quelasdesviaciones mximas fueron corrien-te 6% 5 A, voltaje 9% 2 V,velocidadde desplazamiento 30% 95 mm/min
y entrada de calor 2% 30 J/mm. Dos macrosecciones fueroncorta-das de cada probeta como se ilustra enla Fig. 2. Estasprobetas se inspeccio-naron para buscar defectos y variaslo-calizaciones luego fueron sometidas apruebas de dureza. Lasubicacionesevaluadas incluyeron la raz y el pie desoldadura delcasquete tanto en los la-dos de los ramales como en los deltuboprincipal as como en el rea cer-cana al centro de la soldadura enellado del tubo principal. Las zonas afec-tadas trmicamente delgrano fino yspero, junto con el metal de soldadu-ra y el metal basefueron sometidas aensayos en todas estas localizacionespara cadaprobeta.
Resultados
La dureza mxima encontrada enlas probetas que fueron untadas fuede315 HV1 (298 HB), mientras que ladureza mxima encontrada en laspro-betas sin untar fue de 395 HV1 (374HB). Una comparacin msdetalladade las probetas con los valores de dureza ms elevados semuestra en laFig. 3. Nota que la probeta sin untar tie-nen algunasreas con una reduccinen la dureza de hasta 40 HV1. Estasreasestuvieron tpicamente en las zo-nas afectadas trmicamente degranofino y grano grueso y usualmente fue-ron reas en el rango de260 a 280
Efectos del untado en tubos en servicio equivalente al alto encarbono Experimentos mostraron que una tcnica de untado redujosignificativamente la dureza enlos pies de soldaduras
POR MORGAN DULL Y KAL FOREST
Fig. 1 Ilustracin de una tcnica estndar de untado.
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HV1 en la probeta untada. Las reas en las cuales losefectospositivos del untado fueron ms apa-rentes fueron las zonastrmicamenteafectadas de grano grueso en los piesde soldadura en ellado del tubo princi-pal. Aqu, una reduccin mxima en ladureza sedemostr ser de 156 HV1justo abajo del casquete. La tcnica deluntadoredujo la dureza en estas ubica-ciones significativamenteasegurandola el templado adecuado de la zonaafectada trmicamente enel tubo enservicio.
Conclusiones
Los resultados de este estudio reve-lan que aunque algunas reaspuedenmostrar una reduccin moderada en la
dureza si no se us el untado, un de-cremento mucho mssignificativo enla dureza es aparente en los pies de lasoldadura enel tubo en servicio cuan-do se utiliz una tcnica de untado. En estecaso particular, la diferenciaen las dos tcnicas resultaron envalo-res de dureza aceptables para servicioen ambientes no cidoscuando se usel untado y valores inaceptables cuan-do no se us eluntado. Los valores de dureza aceptables se basan en elCSAZ662-2011, Sistemas de Tuberasde Petrleo y Gas, para servicio nocido. WJ
KAL FOREST es gerente de ingeniera yMORGAN DULL es un tecnlogoen ingeniera certific ado (soldadura) en RedFlame Industries, RedDeer, Canada.
Fig. 2 Seccin transversal de una soldadura sin untado.
Fig. 3 Grfica comparativa de dureza.
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El xido en la superficie de tubosde acero inoxidable presentaunaseria preocupacin para las em-presas de petrleo y gas que operanin-fraestructuras de tubera en un am-biente marino de campopetrolfero,incluyendo las reas costeras adyacen-tes.
Cuando el xido aparece en la parteinterna o en la superficieexterna deun tubo de acero inoxidable, los equi-pos de inspeccin decorrosin se dancuenta y surgen las preguntas del porqu sucedi.
Para obtener soldaduras de alta in-tegridad que cumplan con lasdeman-dantes condiciones de servicio de loscampos petrolferos, laautoridad deingeniera responsable de disear, fa-bricar e instalarsoldaduras en aplica-ciones de campos petrolferos subcon-trata ladebida diligencia para seleccio-nar, desarrollar y apoyar a losfabrican-tes subcontratados.
Este artculo se enfoca en la ocu-rrencia del xido extendidoresultadode la fabricacin subcontratada de ca-rretes de tubo deacero inoxidable Tipo316L durante un proyecto de gas enfasehmeda.
Sinopsis de la fabricacin La criticidad de asegurar laidonei-dad de manufactura de un fabricantesubcontratado se manejade la mejormanera mediante el anlisis de las con-secuencias en laexperiencia de unaAutoridad en Ingeniera por fracasaralsubcontratar la debida diligencia. Los carretes de tubo de aceroinoxi-dable austentico Tipo 316L medi-das de dimetro externo (Dext)del
tubo de 2 a 20 pulgadas, cdulas 10 y40 se subcontrataron para sufabri-cacin de acuerdo al ASME B31.3, Tu-bera de Proceso. Todas lassoldaduras de la tuberafueron inspeccionadas visual yradio-grficamente. Al terminar la fabrica-cin, todos los carretesde tubera fue-ron sometidos a ensayos hidroestti-cos y luegotransportados a un sitiocostero de construccin lejano yalma-cenados a la intemperie, desprotegi-dos, durante dos a cuatrosemanas.
En tanto los carretes de tubo yacanen almacenaje en espera deinstala-cin, se desarroll xido generalizadoen las juntas desoldadura y a lo largode los tubos Fig. 1. Posteriormente, todoslos carretesde tubera fueron inspeccionados vi-sualmente y muchosfueron considera-dos inaceptables para su instalacin. La instalacinde los carretes de tu-bera se retras y la Autoridad de Inge-nierasufri un costo de $800,000 d-lares americanos para medidascorrec-
Prevenir el xido en tubos deacero inoxidableEnfocarse en losmtodos de almacenamiento y detransportacin y adems en el apego a laespecificacinregente son importantes no solo para operarconeficiencia sino para evitar el costoso retrabajo
POR WILLIAM C. LAPLANTE
Fig. 1 Un carrete de tubera de acero inoxidable Tipo 316L conindicacionesprominentes de oxidacin. Preocupaciones sobre lacorrosin: La contaminacinde la superficie por hierro libre conduceal desarrollo de xido en la superficie delacero inoxidable y a ladegradacin de la superficie del tubo. La corrosin intersti-cial ylas picaduras son las dos formas ms prevalentes de corrosinlocalizada.Los sitios oxidados en la superficie de la tubera sirvencomo reas potencialespara el desarrollo de corrosin intersticial ylas picaduras, lo cual puede llevar aperforaciones en las paredesde los tubos y la prdida de contencin.
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tivas expeditas, tales como tratamien-to qumico y retrabajo defabricacin,para obtener carretes de tubera libresde xido. Estesuceso tambin desencadenuna investigacin de la causa razin-cluyendo al fabricante respectivo laempresa subcontratada por laAutori-dad en Ingeniera para fabricar los ca-rretes de tubera deacero inoxidablejunto con la Autoridad en Ingeniera.
Investigacin de la causa raz
Se utiliz Six Sigma como herra-mienta de anlisis de la causa razparadeterminar por qu haba ocurrido elxido generalizado de loscarretes detubera de acero inoxidable 316L. La investigacin incluyuna revi-sin in situ de las instalaciones de pro-
duccin del fabricante, conversacionesen la planta y ladescripcin del mate-rial de acero inoxidable/probetas oxi-dadas.Los siguientes factores fueron iden-tificados como las causas razinvolu-crando tanto al fabricante como a laAutoridad en Ingeniera.La oxidacin ocurri por dos razo-nes: una reaccin andica resultadodela exposicin de la contaminacin delhierro (Fe) en la superficie aun ambien-te marino y la contaminacin del hierrodebido a un metalde aporte de solda-dura incorrecto (un metal de aporte desoldadurade acero al carbn). Nota: Las probetas seleccionadasfueronevaluadas en cuanto al ataqueintergranular inducido porsensibiliza-cin de acuerdo al ASTM A262, Prcti-cas Estndar paraDetectar la Susceptibi-lidad al Ataque Intergranular enAcerosInoxidables Austenticos, Prctica A(ataque o grabado con cidooxlico al10%), en lo cual no hubo evidenciasmetalrgicas de laocurrencia. A me-nos que se seale otra cosa, el trminohierro serefiere a un contaminantede la superficie y deber denotar hie-rrolibre.
Mecanismos de contaminacin por hierro La diseminacin de ladocumenta-cin pertinente del proyecto es res-ponsabilidad de laAutoridad en Inge-niera para subcontratacin de produc-tos soldados.Sin embargo, no hubo es-pecificacin regente para el control ymanejode material de acero inoxida-ble para el proyecto.
Asuntos de manejo del material
Los tubos de acero inoxidable fue-ron enviados por elmanufacturero deltubo al fabricante, con bandas de aceroal carbnsujetando y en contacto di-recto con el material de tubera, asquese desarrollaron franjas de xidodonde las bandas de acero alcarbnhaban tallado y ranurado el tubo Fig. 2. La especificacinhubiera estipula-do el uso de bandas sujetadoras nocontaminantes.La manifestacin delxido en la superficie no es fcilmenteni tampocosiempre retirada con xitomediante tcnicas mecnicas como el
Fig. 2 La contaminacin por hierro mediante prcticas pobres detransportacin. A Una banda de sujecin de acero al carbn en contactodirecto con un tubo de acero inoxid-able 315L; B el resultado unafranja de xido.
A
B
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