Purgat posterior en la soldadura de tubs d'acer inoxidable: prevenció del fenomen de «sugaring» i de l'oxidació de la zona arrel

La neteja posterior consisteix a substituir l'aire interior d'un tub d'acer inoxidable per un gas inert, normalment argó, perquè la zona inferior de la soldadura en estat fósil es solidifiqui sense entrar en contacte amb l'oxigen. Si s'executa correctament, es pot evitar la «sugaring», una superfície granular i fortament oxidada a la zona inferior que deteriora dràsticament la resistència a la corrosió i que, un cop formada, no es pot eliminar mitjançant esmerilat. L’objectiu pràctic consisteix a reduir l’oxigen residual a l’interior de la junta per sota del 0,5 % aproximadament, i per sota del 0,1 % en treballs amb aliatges d’alta qualitat o alta puresa, abans d’iniciar l’arc. Una zona inferior de soldadura brillant i neta no és només una qüestió estètica; és el que preserva la pel·lícula passiva i la vida útil del tub.

Què és la «sugaring» i per què es produeix
Quan les acerades inoxidables austenítiques i dòplex arriben a la temperatura de soldadura, el crom captura qualsevol oxigen a l’abast. A l’interior d’un tub no purgat, l’aire atrapat oxida l’arrel calenta, formant una capa rugosa, fosca i semblant a sucre d’òxids rics en crom i eliminant el crom del metall just per sota. Aquesta zona empobrida en crom ja no pot mantenir una pel·lícula passiva, de manera que l’arrel es converteix en el punt més feble de la unió davant la corrosió per picadures, la corrosió per escletxes i la fissuració per corrosió amb tensió.

La formació de ‘sucre’ també comporta una penalització mecànica. L’escorça d’òxid és fràgil i irregular; interromp el flux, allotja sediments i ofereix un lloc d’inici per a la corrosió i la fatiga. I un cop ha ocorregut, el dany és metal·lúrgic, no només una pel·lícula superficial. L’esmerilat de la part interna d’una canonada acabada gairebé mai és possible i no restitueix el crom perdut a l’aliatge, de manera que prevenir-lo durant la soldadura és l’única solució fiable.

El paper de la purga posterior amb argó
La purga inversa funciona inundant l’interior de la unió amb argó, un gas inert més dens que l’aire i que no reacciona amb el metall calent. A mesura que l’argó entra, dilueix i expulsa l’aire que conté oxigen fins que el residu d’oxigen és prou baix perquè no es formi òxid significatiu durant la solidificació. La soldadura es realitza llavors amb el gas de protecció del torçal protegint l’exterior i la purga protegint l’interior, de manera que ambdós costats de l’arrel romanen nets.

L’argó és l’opció habitual per la seva inerta, la seva disponibilitat i la seva densitat, que li permet dipositar-se i desplaçar l’aire en recorreguts horitzontals. En unions més gruixudes o d’aliatges més elevats, alguns fabricants hi afegeixen una petita quantitat d’hidrogen a l’argó per obtenir una arrel més brillant, tot i que les barreges que contenen hidrogen es limiten als acerços austenítics i mai s’utilitzen en acerços duplex ni martensítics per risc de fissuració. El principi no canvia: mantenir l’oxigen allunyat de l’arrel calenta fins que s’hagi refredat per sota de la temperatura a què es produeix l’oxidació.

Assolir l’objectiu d’oxigen

La purga efectiva es mesurada, no suposada. Tanqueu el volum que esteu purgant, admeteu argó a una velocitat controlada i observeu l’escapament amb un analitzador d’oxigen fins que la lectura arribi a l’objectiu abans de soldar. Un llindar d’acceptació habitual és menys de 0,5 % d’oxigen residual per a treballs generals amb acer inoxidable, amb límits més estrictes per a serveis exigents.

El volum i el cabal de buidatge han d’ajustar-se al diàmetre i a la longitud del tub. Un cabal massa baix deixa bosses d’aire; un cabal massa alt genera turbulències que poden perturbar la piscina fusionada o fer que s’apagui l’arrel. Admeteu argó per la part inferior i evacueu-lo per la part superior, de manera que l’aire més lleuger sigui empès davant del gas inert en moviment, i assegureu-vos que el buidatge tingui prou temps abans d’encendre l’arc.

Barreres de buidatge i muntatge pràctic
En les canonades llargues, buidar tot el tub és lent i desaprofitat, de manera que les barreres de buidatge solubles o mecàniques aïllen una zona curta al voltant de la junta. Les barreres de paper o pel·lícula solubles en aigua són molt populars perquè es dissolen i es netegen durant les proves hidràuliques posteriors o durant el servei, deixant res darrere a la canonada. Els tapons inflables i mecànics es poden reutilitzar per treballs repetits. Independentment del tipus de barrera, cal preveure una sortida controlada per evitar que la pressió augmenti i deformi l’arrel, i cal tapar o cobrir la ranura de soldadura fins que comenci la soldadura.
Bona pràctica significa també purgar abans de soldar i mantenir el flux durant la soldadura, executant la purga fins que la corda i el pas calent s’hagin refredat, i protegint les obertures de les canonades obertes de les corrents d’aire. Wenqiang aplica aquests controls en tota la seva producció de canonades i tubs soldats segons les normes ASTM A249, A269, A312 i A928, amb la qualitat de les soldadures verificada mitjançant ensajos no destructius (NDT) i proves hidrostàtiques dins d’un sistema ISO 9001.

Lectura i acceptació del color de la corda
El color de la corda acabada és un indicador visual ràpid de la quantitat d’oxigen que ha arribat al metall. Una corda brillant de color argent o groc palla indica una oxidació mínima i, en general, és acceptable. Tints més foscos, des del blau fins al gris, indiquen una oxidació creixent, i una corda granular de color gris fosc o negre és un cas de ‘sugaring’ i es rebutja. Moltes especificacions i normes, com ara l’AWS D18.1 per a la soldadura de tubs sanitaris, defineixen els nivells d’empenyiment acceptables mitjançant taules de colors.
Com que la coloració per calor redueix la resistència a la corrosió, fins i tot abans d’arribar a la carbonització completa, els treballs amb altes exigències de puresa i en serveis agressius requereixen arrels tan brillants com sigui possible i, de vegades, neteja després de la soldadura. Registrar el color de l’arrel juntament amb les lectures d’oxigen del gas de protecció us proporciona una evidència traçable que la unió es va realitzar sota control.

Conclusió
La protecció de la cara posterior amb gas inert és el que distingeix una soldadura inoxidable que resisteix la corrosió durant dècades d’una altra que falla des de l’interior cap a l’exterior. Substituïu l’aire per argó, reduïu l’oxigen residual a menys d’aproximadament el 0,5 %, aïlleu la unió amb tapons de protecció, verifiqueu l’escapament amb un analitzador d’oxigen i accepteu només arrels brillants i lliures d’òxids. Fent això, protegiu el crom que confereix a l’acer inoxidable la seva passivitat. El resultat és una arrel de soldadura tan resistente a la corrosió com el tub base, cosa que necessiten les canonades per a aplicacions químiques, sanitàries, alimentàries i offshore exigents durant dècades de servei.

Preguntes freqüents
P: Puc esmerilar la carbonització després de soldar?
A: En general, no. El sucrat és l’oxidació de l’arrel interna que també esgota el crom del metall subjacent, i normalment no es pot accedir a la part interna del tub. El rectificat no pot restablir el crom perdut, de manera que prevenir-lo mitjançant l’emprament invers és l’única aproximació fiable.
P: Quin nivell residual d’oxigen he d’assolir abans de soldar?
A: Un nivell inferior a uns 0,5 % és acceptable per a moltes aplicacions d’acer inoxidable, mentre que les soldadures d’aliatges alts, d’alta puresa o per a serveis agressius han d’arribar a menys de 0,1 % aproximadament. Verifiqueu sempre amb un analitzador d’oxigen al tub d’evacuació de l’emprament abans d’iniciar l’arc.

Tub d’acer inoxidable soldat amb neteja contra la corrosió i emprament invers, de Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/