Varillas de soldadura: Tipos, selección y gestión

1. Clasificación de las varillas de soldadura

(1) Clasificación según la finalidad de la varilla de soldadura

1) Las varillas para soldar de acero al carbono se utilizan principalmente para soldar acero de bajo contenido en carbono y acero de baja aleación con grados de resistencia inferiores.

2) Las varillas de soldadura de acero de baja aleación se utilizan principalmente para soldar acero de alta resistencia de baja aleación, acero resistente al calor que contiene molibdeno y cobalto-molibdeno con elementos de aleación más bajos, y acero de baja temperatura.

3) Las varillas de soldadura de acero inoxidable se utilizan principalmente para soldar acero resistente al calor al molibdeno y acero resistente al calor al cobalto-molibdeno con elementos de aleación superiores, así como diversos tipos de acero inoxidable.

4) Las varillas de soldadura de recargue duro se utilizan para el recargue duro de superficies metálicas, cuyo metal depositado tiene una buena resistencia al desgaste y a la corrosión a temperatura ambiente o elevada.

5) Soldadura de hierro fundido Las varillas se utilizan específicamente para soldar y reparar hierro fundido.

6) Las varillas de soldadura de níquel y aleaciones de níquel se utilizan para soldar, reparar o recargue de níquel y aleaciones de níquel.

7) Las varillas de soldadura de cobre y aleaciones de cobre se utilizan para soldar, reparar o recargue de cobre y aleaciones de cobre, y también se pueden utilizar para reparar la soldadura de ciertos hierros fundidos o soldadura de disimilares. metales.

8) Las varillas de soldadura de aluminio y aleaciones de aluminio se utilizan para soldar, reparar o recargue de aluminio y aleaciones de aluminio.

9) Las varillas de soldadura para fines especiales se utilizan para la soldadura submarina, el corte y la soldadura de tuberías, etc.

(2) Clasificación basada en las características de la escoria formada tras la fusión del revestimiento del electrodo.

Durante el proceso de soldadura, una vez fundido el revestimiento del electrodo, los electrodos se dividen en electrodos básicos (basicidad de la escoria ≥1,5) y electrodos ácidos (basicidad de la escoria ≤1,5) en función de si la escoria resultante es ácida o básica. En la Tabla 5-7 se muestra una comparación del rendimiento del proceso y de las propiedades del metal de soldadura de los electrodos ácidos y básicos. Los electrodos ácidos no son adecuados para soldar materiales con un alto contenido de elementos de aleación. Los electrodos básicos, que tienen mejor plasticidad, tenacidad y resistencia al agrietamiento que los electrodos ácidos, se utilizan generalmente en la soldadura de componentes importantes.

Tabla 5-7 Comparación del rendimiento del proceso y de las propiedades del metal de soldadura entre electrodos ácidos y básicos

2. Requisitos y principios de selección de los electrodos

(1) Requisitos básicos de los electrodos

Durante el proceso de soldadura, los electrodos deben tener un buen rendimiento de proceso y garantizar que el metal soldado tenga las propiedades mecánicas, la composición química o las propiedades especiales requeridas. Por lo tanto, se proponen los siguientes requisitos para los electrodos:

1) El arco debe ser fácil de encender, arder de forma constante durante el proceso de soldadura y ser fácil de volver a encender.

2) El revestimiento de fundente debe fundirse uniformemente, sin aglutinarse ni desprenderse. La velocidad de fusión del revestimiento de fundente debe ser ligeramente más lenta que la del alambre del núcleo, lo que permite que el extremo de fusión del electrodo forme un manguito en forma de campana, que favorece la transición de las gotas de metal y la creación de una atmósfera protectora.

3) Durante el proceso de soldadura, no debe haber humo excesivo ni salpicaduras demasiado grandes o numerosas.

4) Garantizar que el metal depositado tenga cierta resistencia a las fisuras, las propiedades mecánicas requeridas y la composición química.

5) Garantizar la formación normal de la soldadura y la fácil eliminación de la escoria.

6) La inspección radiográfica del cordón de soldadura no deberá ser inferior a la norma de nivel II especificada en GB/T 3323-2005 "Fotografía radiográfica de uniones soldadas por fusión de metales".

(2) Principios de selección de los electrodos

1) Requisitos de rendimiento del metal de soldadura.

Para las soldaduras de acero estructural, al soldar el mismo tipo de acero, seleccione los electrodos según el principio de adecuación a la resistencia a la tracción del acero;

Al soldar distintos tipos de acero, seleccione el de menor resistencia;

Para soldar acero resistente al calor, no sólo hay que tener en cuenta el rendimiento a temperatura ambiente del metal de soldadura, sino también seleccionar en función del rendimiento a alta temperatura;

Para soldar acero inoxidable, asegúrese de que la composición de la soldadura es compatible con la composición del material base, garantizando así el rendimiento especial de la unión soldada.

2) Considerar las condiciones de trabajo de las piezas soldadas.

Para las piezas soldadas que trabajen en condiciones de alta o baja temperatura, deben utilizarse electrodos de acero resistentes al calor o electrodos de acero de baja temperatura;

Para las piezas soldadas que requieren resistencia al desgaste y al rayado, seleccione electrodos que tengan una dureza a temperatura ambiente o a alta temperatura y una buena resistencia al rayado, antioxidación y otras propiedades en función de su temperatura de trabajo;

Para las piezas soldadas en contacto con medios corrosivos, utilice electrodos de acero inoxidable u otros electrodos resistentes a la corrosión; para las piezas soldadas sometidas a cargas vibratorias o de impacto, además de garantizar la resistencia a la tracción, seleccione también electrodos de bajo contenido en hidrógeno con mayor plasticidad y tenacidad;

Para piezas soldadas sometidas únicamente a cargas estáticas, basta con seleccionar electrodos con una resistencia a la tracción comparable a la del material base.

3) Considerar la forma, la rigidez y la posición de soldadura de las piezas soldadas.

Para piezas soldadas complejas y rígidas, debido a la gran tensión generada por la contracción del metal de soldadura, deben utilizarse electrodos con mejor plasticidad; al seleccionar el mismo tipo de electrodo, no sólo hay que tener en cuenta las propiedades mecánicas, sino también la influencia de la forma de la unión soldada.

Porque, al soldar juntas a tope, si la resistencia y la plasticidad son moderadas, al soldar soldaduras de filete, la resistencia será alta y la plasticidad baja; para las piezas soldadas difíciles de limpiar, utilizar electrodos ácidos oxidantes, insensibles al óxido y al aceite para garantizar la calidad de la soldadura.

4) Considerar la resistencia a la fisuración del metal de soldadura.

Cuando la rigidez de la pieza soldada es alta, el contenido de carbono, azufre y fósforo en el material base es alto, o la temperatura exterior es baja, la pieza soldada es propensa a las grietas. Lo mejor es elegir un electrodo alcalino con mayor resistencia a las fisuras para soldar.

5) Considere la operatividad del electrodo.

Durante el proceso de soldadura, el arco debe ser estable, con salpicaduras mínimas, formación de soldadura limpia y simétrica, fácil eliminación de la escoria y adecuado para la soldadura en todas las posiciones.

Cuando tanto los electrodos ácidos como los alcalinos cumplan los requisitos, se utilizarán en la medida de lo posible electrodos ácidos con buena operabilidad, pero antes se debe garantizar el rendimiento y la resistencia a la fisuración de la soldadura.

6) Considerar las condiciones de equipamiento y construcción.

Si no se dispone de una máquina de soldar de corriente continua, no deben utilizarse electrodos limitados a la corriente continua, sino que deben elegirse electrodos de bajo hidrógeno aptos tanto para corriente alterna como continua; cuando la pieza no pueda girarse y deba soldarse en todas las posiciones, deben seleccionarse electrodos que puedan adaptarse a varias posiciones espaciales.

Para la soldadura vertical y por encima de la cabeza, se recomienda elegir los electrodos en el orden de revestimientos tipo titanio y tipo ilmenita.

Cuando se suelda en un contenedor confinado o en un entorno estrecho, además de mejorar la ventilación, también es necesario evitar en la medida de lo posible el uso de electrodos alcalinos de bajo hidrógeno, ya que estos electrodos liberan una gran cantidad de gases nocivos y polvo durante la soldadura.

Para algunas piezas (como el acero perlítico resistente al calor) que requieren un tratamiento térmico posterior a la soldadura pero que no pueden tratarse térmicamente debido a las condiciones de construcción, pueden elegirse electrodos especiales para evitar el tratamiento térmico posterior a la soldadura.

7) Considere la racionalidad económica.

En las mismas condiciones que garantizan los requisitos de rendimiento de la soldadura, deben elegirse electrodos de menor coste.

Por ejemplo, el coste de los electrodos de tipo ilmenita es mucho menor que el de los electrodos de tipo calcio titanio, y los electrodos de tipo ilmenita deben elegirse bajo la premisa de garantizar el rendimiento. Además, bajo la premisa de cumplir con el rendimiento y la operatividad, los electrodos con especificaciones más grandes y mayor eficiencia deben ser elegidos apropiadamente.

3. Uso de electrodos

Los electrodos deben tener un certificado de calidad del fabricante y, si no lo tienen o existen dudas sobre su calidad, deben realizarse pruebas de muestreo por lotes.

Especialmente cuando se sueldan productos importantes, los electrodos seleccionados deben identificarse antes de soldar, y los almacenados durante mucho tiempo también deben identificarse antes de determinar si pueden utilizarse.

Si se detecta óxido en el interior del electrodo, debe comprobarse e identificarse como apto antes de utilizarlo. Si el revestimiento del electrodo está muy húmedo y se observa desprendimiento del revestimiento, debe desecharse.

Por lo general, los electrodos deben secarse a la temperatura especificada en el manual antes de su uso. Al secar los electrodos deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:

1) Los electrodos de celulosa deben secarse a 100~200°C durante 1 hora antes de su uso, teniendo cuidado de no sobrecalentarlos, ya que la celulosa es propensa a quemarse.

2) Los electrodos ácidos deben secarse a 70~150°C durante 1~2 horas dependiendo del grado de humedad. Si el tiempo de almacenamiento es corto y el embalaje está intacto, pueden utilizarse para la soldadura general de acero estructural sin necesidad de secarlos más antes de su uso.

3) Los electrodos alcalinos se secan generalmente a 350~400°C durante 1~2 horas. Si el acero de baja aleación que se va a soldar es propenso a agrietarse en frío, la temperatura de secado puede aumentarse a 400~450°C, y guardarse en un cilindro de calentamiento de 100~150°C para su uso inmediato.

4) Al secar los electrodos, colóquelos en el horno a una temperatura más baja y aumente gradualmente la temperatura.

No los saque directamente de un horno de alta temperatura; espere a que la temperatura del horno disminuya antes de sacarlos para evitar que el revestimiento se agriete debido a la introducción de electrodos fríos en un horno de alta temperatura o a un enfriamiento repentino.

5) Al secar las varillas de soldadura, no deben apilarse ni agruparse, sino colocarse en capas, sin que cada capa sea demasiado gruesa, generalmente de 1~3 capas.

6) Por lo general, las varillas de soldadura de bajo contenido en hidrógeno deben volver a secarse si han estado a temperatura ambiente durante más de 4 horas, excepto las que se mantienen a temperatura constante en un horno de baja temperatura. El número de veces de resecado no debe ser superior a 3.

7) Cuando se trabaje al aire libre, las varillas de soldadura deben almacenarse adecuadamente durante la noche y no deben dejarse a la intemperie.

4. Gestión de las varillas de soldadura

(1) Almacenamiento y conservación de las varillas de soldadura

1) Las varillas de soldadura deben almacenarse por tipo, marca, lote, especificaciones y tiempo de almacenamiento, y cada pila debe estar claramente marcada para evitar confusiones.

2) Las varillas de soldadura deben almacenarse en un ambiente interior seco y bien ventilado. En la sala de almacenamiento de las varillas de soldadura, debe instalarse un termómetro y un higrómetro. La temperatura ambiente para las varillas de soldadura de bajo hidrógeno no debe ser inferior a 50°C, y la humedad relativa debe ser inferior a 60%.

3) Las varillas de soldadura deben almacenarse en estanterías, a una altura mínima de 300 mm del suelo y de 300 mm de las paredes. Deben colocarse desecantes debajo de los estantes para evitar la humedad.

4) Una vez suministradas a la unidad usuaria, las varillas de soldadura deben estar garantizadas para su uso continuado durante al menos 6 meses, y la expedición de varillas de soldadura debe dar prioridad a las que se almacenaron en primer lugar.

5) No se permite almacenar en el almacén las varillas de soldadura que estén húmedas o tengan el embalaje dañado, ni las que no superen una nueva inspección.

6) Las varillas de soldadura que estén húmedas, descoloridas u oxidadas deben secarse antes de la evaluación de calidad. Sólo pueden almacenarse si cumplen todas las normas de rendimiento; de lo contrario, no se permite su almacenamiento.

7) Las varillas de soldadura almacenadas durante más de un año deben someterse a diversas pruebas de rendimiento antes de su distribución. Solo se pueden distribuir si cumplen los requisitos; de lo contrario, no deben salir del almacén.

8) Las varillas de soldadura utilizadas en proyectos de soldadura importantes, especialmente las varillas de bajo hidrógeno, deben almacenarse idealmente en un almacén especializado que mantenga determinados niveles de temperatura y humedad. La temperatura recomendada es de 10~25°C, con una humedad relativa <50%.

(2) Gestión de las varillas de soldadura durante la construcción

1) Durante la construcción, las varillas de soldadura deben ser gestionadas por una persona designada, que las retira del almacén con un formulario de solicitud de varillas de soldadura.

El formulario debe incluir el nombre de la persona que recupera las varillas, el tipo (marca) de varilla de soldadura, el diámetro, la cantidad tomada, la firma de la persona responsable de la unidad base, la fecha de requisición y notas sobre el fabricante, el lote de producción, la fecha de fabricación y la fecha de almacenamiento.

2) Una vez recibidas las varillas de soldadura, la unidad de producción de base debe rellenar un libro de almacenamiento de varillas de soldadura, que incluya datos como el fabricante, el lote de producción, el tipo (marca) de varilla de soldadura, el diámetro y la cantidad recibida.

Las varillas deben secarse antes de su uso, y durante este proceso debe rellenarse un registro de secado. El contenido principal del registro incluye el fabricante, el tipo (marca) de varilla de soldadura, el lote de producción, el diámetro, la temperatura de secado, el tiempo de secado, la cantidad de varillas secadas, las firmas de la persona responsable del secado y del inspector.

Este documento debe prepararse por triplicado para su registro. Después del secado, las varillas pueden entregarse a los soldadores, que deben rellenar un formulario de requisición de las varillas secas, incluyendo detalles como el fabricante, el tipo (marca), el lote, el diámetro, la cantidad, la hora de requisición y la firma de la persona que toma las varillas.

Las notas deben especificar para qué soldaduras y en qué piezas se utilizan las varillas. Al recibir las varillas, los soldadores deben solicitar los documentos de certificación de secado al almacenista de la base. Las varillas sin documentos de secado no deben entregarse a los soldadores.

3) Después de recibir las varillas de soldadura secas, los soldadores deben colocarlas en un cilindro de aislamiento de varillas de soldadura.

Sólo se permite un tipo (marca) de varilla por cilindro para evitar mezclas y posibles incidentes en la calidad de la soldadura. Los soldadores no deben llevarse más de 5 kg de varillas a la vez, y las varillas sobrantes deben ser almacenadas adecuadamente por la sala de material del taller o el equipo de material de la obra.

(3) Manipulación de varillas de soldadura caducadas

"Caducado" no se refiere a la superación de un límite de tiempo de almacenamiento específico, sino más bien a diversos grados de degradación de la calidad (deterioro). Las varillas de soldadura bien almacenadas pueden permanecer inalteradas durante muchos años.

1) Las varillas de soldadura almacenadas durante muchos años deben someterse a pruebas de rendimiento del proceso. Antes de la prueba, las varillas alcalinas de bajo hidrógeno deben secarse a unos 300°C durante 1~2 horas, y las varillas ácidas a unos 150°C durante 1~2 horas.

Durante la prueba de rendimiento del proceso, si el fundente no se desprende en trozos y las varillas alcalinas de bajo hidrógeno no presentan porosidad, las propiedades mecánicas de las uniones soldadas están generalmente garantizadas.

2) El núcleo de la varilla de soldadura tiene un ligero óxido, que generalmente no afecta a sus propiedades mecánicas, sin embargo, los electrodos de bajo hidrógeno no deben utilizarse para soldar estructuras críticas.

3) Si los electrodos de bajo hidrógeno están muy oxidados o el revestimiento de fundente se está desprendiendo, pueden degradarse según convenga o utilizarse para soldar componentes generales. Si es posible, se pueden comprobar sus propiedades mecánicas de acuerdo con las normas nacionales antes de decidir si se rebajan de categoría.

4) Si varios tipos de varillas de soldadura están muy deteriorados, no deben reutilizarse; debe eliminarse el revestimiento de fundente y el alambre del núcleo puede limpiarse para su reutilización.