Tema: Sol oldadu dadura ra de Mant nte eni nimi mie ent nto o EXPOSITOR: José Corrales
CONCEPTO Sol oldadura dadura de mantenim mantenimiento iento Aún cuando se usan todas las técnicas apropiadas en soldadura, el servicio de mantenimiento será todavía un arte a requerir creatividad. El objetivo es volver a poner el equipo en funcionamiento en las mismas condiciones originales. Principalmente en el mantenimiento de urgencia, el tiempo de reparación es primordial. En general los materiales son caros y el tiempo de parada implica costos sumamente altos. Es necesario calma, prontitud y efectividad.
CONCEPTO Sol oldadura dadura de mantenim mantenimiento iento Aún cuando se usan todas las técnicas apropiadas en soldadura, el servicio de mantenimiento será todavía un arte a requerir creatividad. El objetivo es volver a poner el equipo en funcionamiento en las mismas condiciones originales. Principalmente en el mantenimiento de urgencia, el tiempo de reparación es primordial. En general los materiales son caros y el tiempo de parada implica costos sumamente altos. Es necesario calma, prontitud y efectividad.
Conocimientos básicos La
persona responsable de mantenimiento debe tener conocimientos avanzados sobre aplicaciones de soldadura en todo tipo de materiales El Soldador de Mantenimiento debe saber sobre el comportamiento de los metales frente a la temperatura, debe tener conocimientos básicos de Metalurgia. El soldador/Supervisor de mantenimiento debe conocer la variedad de procesos de soldadura aplicables en Mantenimiento. Además el soldador debe conocer y saber aplicar los electrodos especiales usados en reparaciones de mantenimiento.
SOLDADURA DE REPARACION En
la industria las reparaciones se clasifican en los siguientes grupos. Roturas Fisuras Refuerzos
SOLDADURA DE REPARACION Roturas
.- cuando la pieza se ha dividido en 02 o mas partes como consecuencia de un esfuerzo superior a su resistencia (golpe, sobrepresión etc.)
SOLDADURA DE REPARACION Fisuras
.- cuando la pieza soporta un sobre – esfuerzo las fisuras son causantes de la mayor parte de reparaciones se debe de realizar la reparación antes que se presente la rotura.
SOLDADURA DE REPARACION
Refuerzos
.-
es un componente que se añade a una pieza sometida a un esfuerzo superior a su resistencia. Con la finalidad de aumentar el espesor de la pieza y asi mismo su resistencia
APLICACIÓN DE SOLDADURAS ESPECIALES
CRITERIOS
DE SELECCION DE MATERIALES ESPECIALES
Propiedades Límite de Fluencia
Materiales Especiales
Dureza
Tenacidad
Propiedades mecánicas
Para conocer las propiedades de los metales se realizan ensayos destructivos utilizando una probeta de dimensiones estandarizadas; se les aplica una carga y después se mide la deformación. Estos ensayos son: – Ensayo de tensión. – Ensayo de impacto. – Ensayo de dureza
Ensayo de tensión
Es el método para conocer el comportamiento de un metal bajo una carga de estiramiento real. Esta prueba determina las siguientes propiedades: • • • • •
Límite elástico Resistencia a la tensión Elasticidad Alargamiento Fragilidad
Ensayo de tensión Esfuerzo (1,000 psi) Máxima r esistencia a la tensión
Límite de cedencia superior
Fractura
Límite de cedencia inferior
Límite elástico proporcional
Deformación (in/in)
Ensayo de tensión Antes de someterse a la prueba de tensión la probeta se mide, y al termino de la prueba (con la probeta rota) se juntan las partes y se miden nuevamente, la diferencia existente de la longitud es el alargamiento del metal. Marcas a 2”
Antes de la deform ac ión
Después d e la deformación
Fragilidad La fragilidad es la propiedad contraria a la ductilidad. Los metales frágiles, son materiales que fallan sin deformación permanente apreciable. Un metal frágil tiene también baja resistencia al choque o al impacto, o sea la aplicación rápida de fuerzas.
Ductilidad
La facilidad que presenta un material para deformarse plásticamente al ser sometido a una carga. Básicamente, se puede expresar de dos formas: – Elongación (%E = ΔL/Li )
– Reducción de área.
Resistencia al Impacto
Es la habilidad de un material para absorber la energía de una carga aplicada súbitamente. – La temperatura tiene la mayor influencia sobre la resistencia al impacto. – Se gráfica la energía absorbida contra la temperatura para determinar el punto de inflexión.
Resistencia al Impacto Energía de Impacto (ft-lb)
Punto de Inflexión 15 ft-lb Punto de Inflexión 15 ft-lb
Temperatura (o F)
Dureza Penetrador Brinell Carga 62.5 kg
De 80 a 430 HB (Metales B landos)
Penetrador Rockwell Carga de 10 150kg
19.2 a 68Rc (Metales Duros )
Tipos de Materiales METALES Aceros
FERROSOS
al carbono – ( A 36, A 633, A355) Aceros de baja aleación – (HSLA, A 514, T1, HB 400) Aceros de alta aleación – (Ac. Inoxidables, Ac. Mn) Hierro fundido – (Fe. Fdo.: Gris, Blanco, Nodular, Maleable)
Tipos de Materiales NO Aluminio
FERROSOS
y aleaciones – (AA 5356, AA4340) Niquel y aleaciones – (Monel 400, Inconel 600, Hastelloy X) Cobre y aleaciones – (Bronces, Cupro aluminios, Cupro niquel con Al y Mg) Titanio y aleaciones – (Aleaciones a, aleaciones b, Ti 5 Al-2,5 Sn) Cobalto y aleaciones – (Stellite)
¿Cómo establecemos Una Secuencia de Soldadura?
Paso soss a segu seguir ir IDENTIFICACION DEL METAL BASE
1
TECNICA DE SOLDADURA
4
METAL BASE
3 SELECCIÓN DEL MATERIAL DE APORTE
1.- IDE IDENT NTIF IFICAC ICACIÓN IÓN DE DEL L METAL BASE B ASE Compo omposici sición ón
Química Quí mica (aná anális lisis is químico) Características
Mecánicas (Re Resi sistenci stencia a a tracci tracción, ón, elongación elong ación,, dureza) dureza) Tra Tratamiento tamiento
Térmico
(metalografía )
2.- Procesos de Sold olda adura SOLDADURA POR FUSION ARCO ELECTRICO EL ECTRICO
OXIGAS
SMAW (ARCO ELECTRICO MANUAL)
GTAW (TIG)
GMAW (MIG/MAG)
EL ECTRODO
VARIL L A
AL AMB RE MACIZO
FCAW Alambre tubular
SAW ( ARCO ARCO SUMERGIDO)
AL AMB RE TUB UL AR
3. Material de Aporte Criterio
de Selección:
Similar al metal base
Composición Química AISI
316-L = INOX BW (AWS E 316 L)
Características Mecánicas HB 400, Acero T1 = TENACITO 110 (com presión) ASTM A633 Gr E = TENACITO 80 (tracción)
Diferente al metal base
Contrarrestar probl emas metalúrgicos del metal base Acero
T1 & Ac. Mn = INOX 309 ELC / E 309LT1-1/4
Condiciones de operaciones
Contrarrestar prob lemas de desgaste Abrasión
de al to esfuerzo-compresion = EXSATUB MnCr-O
¿Tipos de Soldadura?
Soldadura de Unión :
Soldadura de Recargue :
4. Técnica de Soldeo Secuencia
de Soldeo Entrada de Calor Temperatura de Precalentamiento Temperatura de Interpase Alivio de Tensiones Mecánico Velocidad de Enfriamiento Post-calentamiento Tratamiento Térmico Supervisión Inspección Antes, Durante y Después etc.
Soldadura de aceros de media y alta Resistencia
ACEROS DULCES BAJO CONTENIDO DE CARBONO Son
los aceros de menor dificultad para reparar, fácil de soldar. No se necesita precalentamiento a menos que tenga un espesor considerable, si la pieza tiene menos de 25 mm. de espesor únicamente se debe calentarla a una T de 25°C. Si la pieza tiene mas espesor, calentar unos 25°C por cada 25 mm. de espesor. Consumibles para reparar estos aceros AWS E 7018 AWS ER 70S-6 Alambres tubulares
ACEROS DE MEDIANO CARBONO Son
aceros que contienen entre 0.25 a 0.45 %C y el Mn. hasta 0.9 % sin elementos aleantes adicionales. Ejemplo: SAE 1030, SAE 1040, SAE 1045 SOLDABILIDAD: Son Fácilmente Soldables, si se toman las precauciones siguientes: – Selección del procedimiento – Selección del Electrodo – Temperaturas de precalentamiento
TEMPERATURA DE PRECALENTAMIENTO PARA ACEROS DE BAJA ALEACION
METODO DE ZEFERIAN Tp = 350 √ ct - 0.25
Donde:
ct = Cq + Ce
Cq = C + Mn + Cr + Ni + Mo .........................C. Químico 9 18 13 Ce = 0.005 x e (mm) x Cq.....................................C. Espesor
Calculo de Temperatura de Precalentamiento Precalentamiento
a. Formula para determinar la Tº de precalentamiento Formula de SEFERIAN TP = 350 √ ct - 0.25 ct = Cq + Ce Cq = %C + Mn/6 + Si/4 Ce = 0.005 x e (mm) x Cq •
Donde: TP= Temperatura de precalentamiento Ct= Carbono total Cq = Carbono químico Ce = Carbono espesor
ACEROS DE ALTO CONTENIDO DE C Cuando
el Cq sobrepasa el 0.50 de % Son aceros de muy rápida templabilidad, su soldabilidad resulta de gran dificultad si no se toman las precauciones necesarias. Precalentarse a altas temperaturas. Consumibles para reparar estos aceros AWS E 307, AWS E 312 AWS ER 307
Aceros de Aleación Son
aquellos que en su composición tienen elementos de aleación como el Cr, Ni. Mo. V. Mn. Etc. Clasificación – ACEROS DE BAJA ALEACION a.Aquellos que tienen hasta 5% de elementos aleantes. – ACEROSDE MEDIA ALEACIÓN a.Son los aceros que tienen hasta 10% de aleación – ACEROS DE ALTA ALEACIÓN a.Son aquellos que superan en 10% de elementos aleantes.
Electrodos Básicos de Bajo Hidrógeno PARA ACEROS DE BAJA ALEACION
Supercito Univers
E 7018
CR E 9016 B3
Tenacito
80 E 8018 C3
Tenacito
110 E11018 G
Tenacito
65 E 9018 G
Alambres tubulares PARA ACEROS DE BAJA ALEACION EXATUB
71
E 71 T1/ 1M
EXATUB
70
E 70 T1
EXATUB
711
E 71 T11
EXATUB
74
E 70 T4
EXATUB
81 Ni1
E 81 T1 Ni1 H4
EXATUB
81 Ni2
E 81 T1 Ni2 H4
EXATUB
110
E110 T1 K3 H4
¿Qué es Soldadura de Recargue? Es
la técnica que consiste en la aplicación de depósitos de una o varias capas de soldadura de características muy especiales en las superficies de piezas desgastadas o piezas Para tal fin se emplean diversos procesos de soldadura con la finalidad de otorgarle mejor resistencia al desgaste y/o recuperar dimensiones deseadas
Tipos de Recargues Protectores Existen
4 tipos de recubrimientos: – Cladding – Hardfacing ( recubrimiento duro) – Buildup – Buttering ( enmantequillado)
Agentes de Desgaste Impacto
Fricción
Materiales Especiales Erosión
1.- ABRASION
Causado por el movimiento relativo de partículas duras en la superficie El grado de abrasión depende de la naturaleza de las partículas abrasivas, (morfología, granulometría, concentración, ángulo incidencia y la velocidad relativa) 1. Abrasión pura o de bajo esfuerzo 2. Abrasión de alto esfuerzo 3. Abrasión por desgarramiento
Abrasión ABRASION PURA O DE BAJO ESFUERZO Abrasivo de granulometría fina/media, ausencia de impacto, angulos de incidencia pequeños, presiones bajas (abrasivo sobre metal) ABRASION DE ALTO ESFUERZO Abrasión de tres cuerpos Constituido por partículas pequeñas y que no impactan sobre la superficie de desgaste ABRASION POR DESGARRAMIENTO “Abrasión por penetracion” ó “abrasión cortante” Difiere al anterior en cuanto a que el elemento abrasivo es de mayor tamaño y muchas veces existe impacto
2.- IMPACTO En
la medida que la superficie reciba el impacto y pueda absorber energía es que exhibirá resistencia al choque. El empleo de las aleaciones tenaces del tipo aceros al manganeso austeniticos y aceros de baja aleación tratados térmicamente, son los que están dando buenos resultados
3.- FRICCION Se considera la acción de un par bimetalico en contacto dinámico El desplazamiento de dos superficies implica un considerable aumento de la temperatura la puede alcanzar el punto de fusión de uno u otro de los metales posibilitando la generación de micro soldaduras. La experiencia practica junto con pruebas de laboratorio han permitido grandes avances, por ejemplo: El desgaste dirigido, producir el desgaste sobre una superficie que tenga menor costo.
4.- EROSION La diferencia frente a la abrasión, esta en el hecho de que el abrasivo es proyectado en un flujo fluido o gaseoso contra la pieza La energía cinética de las partículas abrasivas es transferida al componente, deterioro superficial El deterioro de la superficie dependerá de la tenacidad y dureza del metal base, dureza y granulometría del abrasivo, angulo de incidencia del haz abrasivo
5.- CORROSION
Existe en casi todos los sectores industriales, particularmente donde las piezas están en contacto con agua fresca o salina, en ambientes básicos o ácidos, o cuando las mismas están expuestas a gases a temperaturas normales o elevadas Se puede definir la corrosión como un ataque químico o electroquímico sobre un material del ambiente que lo rodea.
6.- CAVITACION Es la generación y posterior implosión de burbujas de vapor de agua producto de un cambio de velocidades en el fluido que implican cambios de presión hidráulica en el sistema. La burbuja es generada cuando la presión baja a los niveles de presión de vapor del fluido y se produce implosión cuando dicha burbuja se encuentra nuevamente con zonas de mayor presión Para resistir estos desgastes, los materiales resistentes a la cavitacion deben exhibir buenas propiedades de tenacidad, tales como los aceros inoxidables martensiticos, inoxidables austeniticos, aleaciones de Cr-CoW y fundiciones de bronce.
7.- CALOR 1.
Fatiga térmica.- se debe a la repetición de ciclos de calentamiento y enfriamiento en donde, si el componente tiene alguna restricción a su libre contracción o dilatación, se generan esfuerzos residuales considerables.
2.
La protección de componentes para trabajos de altas temperaturas se basa en la aplicación de un recubrimiento protector refractario o rico en cromo, para favorecer la formación del oxido de cromo (Cr2O3), es estable, denso y de buena adhesión.
Impacto vs Abrasión ALTA
CARBUROS DE TUGNSTENO
CARBUROS DE CROMO ACEROS MARTENSITICOS 13 Cr – 4 Ni
ACERO al Mn 13% ACERO INOXIDABLE 18/8 BAJA BAJA
ALTA
RESISTENCIA A IMPACTO ó ESFUERZO DE COMPRESION
TIPOS DE DESGASTES TIPOS DE DESGASTE CONCEPTO ABRASION CHOQUE o IMPACTO FRICCION EROSION CORROSION CAVITACION CALOR
ALEACION PARA ENFRENTAR
MATERIAL TENACES Y/O CON ALTOS FROTACION DE PARTICULA S NO CONTENIDOS DE CARBUROS DE Cr, Mo, METALICAS CONTRA LA SUPERFICIE Co, W, Ti MATERIALES CON ALTA TENACIDAD, GOLPES PERIODICOS O ESPORA DICOS ALEACIONES AL Mn PRESION DEL ROZAMIENTO Y DEPOSITOS DE UN ACERO DE BAJA CALENTAMIENTO, ENTRE METALES ALEACION PROYECCION DE PARTICULAS ABRASIVA S EN UN FLUJO FLUIDO O MATERIAL CON ALTOS CONTENIDOS DE GASEOSO CARBUROS DE Cr, Mo, Co, W, Ti ATAQUES POR AGENTES QUIMICOS, LIQUIDOS, SOLIDOS Y GASEOSO LIQUIDOS QUE ESTAN EN MOVIMIENTO, FLUJO TURBULENTO FATIGA TERMICA, OXIDACION
LOS ACEROS INOXIDABLES, ALEACIONES AL Ni, ALEACIONES AL Co LOS ACEROS INOXIDABLES MARTENSITICOS y /o AUSTENITICOS DEPOSITOS RICOS EN OXIDOS DE CROMO, ALEACIONES Co-Cr-W
METAL DE APORTE RECOMENDADO TIPOS DE DESGASTE SMAW CITODUR 1000, TOOLCORD, ABRASION CITOMANGAN CITOMANGAN, CHOQUE o IMPACTO CITODUR 350 CITODUR 350, TENACITO 80, FRICCION TENACITO 110
FCAW EXSAT UB 1000-O, EXSAT UB MnCr EXSAT UB 350, EXSATUB MnCr
SAW
POP 450A / PS 2
EXSAT UB 350-O, EXSATUB 110
POP 250A / PS2 PS3, POP 350A / PS2 PS3
EXSAT UB 600-O, EXSATUB 1000-O
POP 450A/ PS 2
CORROSION CAVITACION
CITODUR 1000 INOX BW, INOX CW, INOX 29/9 EXSATUB 309 LG CITOCHROM 134 EXSATUB 134
CALOR
EXSA 717, EXSA 726, CITODUR 1000 EXSAT UB 1000-O
POP 450A/ PS 2
EROSION
Ventajas del Recargue Se
aumenta la eficacia y el rendimiento. Se reduce el coste de montar y desmontar las piezas. Se reduce el Stock de piezas de recambio Permite transformar una pieza desechable por desgaste en un bien de capital recuperable. Evita interrupciones largas en servicio y de esta manera minimiza pérdidas de producción. Incrementa la vida en servicio de los componentes con el objeto de reducir costos de reposición y stocks.
SMAW Recubrimientos Duros Convencionales
CITODUR 350 CITODUR 600 CITODUR 1000 CITOMANGAN TOOLCORD
FCAW Recubrimientos Duros Convencionales EXATUB
350-0 EXATUB 600-0 EXATUB 1000-0 EXATUB MnCr-0 EXATUB CN-0
SMAW
Aceros Inoxidables
INOX
AW
E 308L – 16
BW ELC
E 316L - 16
INOX
CITORIEL
801
E 307 – 16
INOX
309 ELC
E 309L - 16
INOX
29/9
E 312 – 16
EXSA
106
E 312 – 16
INOX CW
E 310 – 16
CITOCHROM
134
E 410 NiMo
APLICACIONES PIEZA A RECUPERAR:
SPROCKET DESGASTE:
Fricción, Compresión,Impacto MATERIAL BASE:
Acero al C baja aleación Proceso
SMAW SMAW
Unión/Reconstrucción
Recargue
SUPERCITO-INOX 309ELC TENACITO 110-CITODUR 350 INOX 29/9 – EXSA 106
CITODUR 600 - CITOMANGAN
REPARACION SPROCKET
PIEZA A RECUPERAR:
UÑA DE PALA DESGASTE:
Abrasión y golpe moderado. MATERIAL BASE:
Acero al C baja aleación
Proceso
Unión/Reconstrucción
Recargue
SMAW
SUPERCITO
CITODUR 600
Se calza la uña con plancha HSLA de espesor de 3/4” para recuperar su forma original. La forma de la costura del recargue se hace en función a las ca racterísticas del material abrasivo.
PIEZA A RECUPERAR:
UÑA DE PALA DESGASTE:
Abrasión y golpe moderado. MATERIAL BASE:
Acero al C baja aleación Proceso
Unión/Reconstrucción
Recargue
SMAW
SUPERCITO
CITODUR 600
Abrasión Cortante Material grueso: Rocas
Abrasión de Baso Esfuerzo Material fino: arena, barro, carboncillo
Material mixto Rocas y finos
PIEZA A RECUPERAR:
CANTONERA DESGASTE:
Abrasión y golpe moderado. MATERIAL BASE:
Acero de baja aleación al MnCr
Proceso
Unión/Reconstrucción
Recargue
SMAW
SUPERCITO
CITODUR 600 – CITODUR 1000
Calzar la cantonera haciendo uso de planchas HSLA para recuperar su forma original. El recubrimiento duro se debe de colocar para proteger el cordón de unión frente a la abrasión y para proteger las zonas de trabajo sometidas a mayor desgaste, esta protección puede ser en forma de almohadillado, mediante cocada y/o botones.
Cantonera desgastada
Calzada con acero HSLA soldada con SUPERCITO
Inicio de aplicación de CITODUR 600
Pieza de Recuperación
APLICACIÓN DE ELECTRODOS INOXIDABLES EN RECUPERACION DE PIÑONES
INOX 29/9: BASE CITORIEL 801: ACABADO
Electrodos de FIERRO FUNDIDO
Ferrocord U
EXSANIQUEL Fe
E St
E Ni Fe-CI
CITOFONTE
ENi-CI
DADOS DE MAZAS DE TRAPICHE: Ferrocord U
REPARACION DE PIÑONES DE HIERRO FUNDIDO BOMBAS: CITOFONTE
Soldadura de rieles
Soldadura de rieles
Soldadura de rieles
Soldando Cuchara de Rueda Pelton
DISCO DESFRAGMENTADOR
DISCO DESFRAGMENTADOR
DISCO DESFRAGMENTADOR