Por Keith Packard

La reparación o mantención de equipos protegidos por places resistentes a la abrasión, o placas AR, es una tarea inevitable en la industria minera, y que también puede ser una labor delicada. Tomar ciertas precauciones y escoger el metal de aporte más apropiado es uno de los pasos más importantes para garantizar el éxito de la soldadura, y a su vez, lograr que la vida útil del equipo sea prolongada y confiable.

Las placas AR típicas tienen números que va desde 200 hasta 500 en sus nombres—por ejemplo AR 200, AR 400, AR 500. Estos números típicamente indican la dureza del material en Brinell (BHN), que puede ser fácilmente convertido en escalas de dureza alternativas tales como la Rockwell B (HRB) o la Rockwell C (HRC). Típicamente, mientras mayor es la dureza del material, mayor será su resistencia al desgaste por abrasión. Por lo tanto, los grados que representan una mayor dureza de la placa AR tales como AR 400 (~42 HRC), AR 450 (~46 HRC) y AR 500 (~50 HRC) son los más comunes.

Como la placa AR posee un grado de dureza tan alto (una placa AR grado 400 es igual a aproximadamente 42 Rockwell C), brinda la protección necesaria para evitar el desgaste excesivo. A pesar de ello, soldar una placa AR a si misma o a cualquier estructura con aceros con resistencias distintas y más suaves o menores, plantea particulares desafíos. El mayor de estos desafíos es el potencial de agrietamiento en el metal de soldadura o en la zona afectada por el calor (HAZ) de la placa AR.

Las causas comunes del agrietamiento incluyen: enfriamiento rápido, junturas altamente tensionadas, exceso de hidrógeno en el metal de soldadura y metales de aporte que tengan una resistencia limitada al agrietamiento. 

Precalentar el metal base antes de soldar es una importante defensa contra el enfriamiento rápido y puede ayudar a reducir los niveles de hidrógeno, ambos factores pueden conducir al agrietamiento. La temperatura adecuada de precalentamiento la determina el material que va a ser precalentado y su espesor (ver más abajo).

El diseño es otro factor a considerar antes de soldar. Si es posible, es mejor no posicionar la unión de soldadura en un área altamente limitada. Una unión altamente limitada se define por la incapacidad del material base, del metal de soldadura, o de la soldadura en su totalidad, para poder expandirse y contraerse libremente. Realizar soldaduras de filete más cortas y pequeñas también puede reducir la entrada de calor y las tensiones residuales totales en la placa AR, para ayudar a minimizar el agrietamiento.

Además del precalentamiento y de evitar tener uniones altamente limitadas, la elección de un metal de aporte con la menor cantidad de contenido de hidrógeno y que proporcione una buena resistencia (valores de alto impacto), son factores que pueden reducir el potencial de agrietamiento.

Escogiendo el Metal de Aporte
Escoger el metal de aporte adecuado para soldar placas AR a aceros distintos es algo similar a elegir uno para otras aplicaciones de soldadura. El metal base al cual se soldará la placa AR determinará cuál es el metal de aporte más apropiado. Algunos de los metales base grado ASTM más comunes unidos a placas AR son: los aceros A36, A572 GR50, A656 GR80 y A514.

Como regla general, los metales de aporte con menor resistencia a la tensión y menor contenido de hidrógeno arrojarán los mejores resultados, ej.: la menor cantidad de potencial de agrietamiento (ver figura).

Diferentes fabricantes de placas AR recomiendan diferentes resistencias a la tensión para soldar la placa AR a un metal base de una categoría en particular. Los ingenieros debieran siempre verificar estas recomendaciones antes de hacer la selección final del metal de aporte.

Reparar o reemplazar una placa AR en equipos existentes, utilizando un electro de de bajo hidrógeno con un sistema de escorias básico (una varilla AWS E7018, por ejemplo) puede proporcionar distintas ventajas tales como excelentes propiedades mecánicas “como-soldado”, alta resistencia a la captación de hidrógeno, y la capacidad para soldar a través de contaminantes (lodo, óxido, o aceite) que pueden acumularse en equipo pesados reparados. Lo que es más importante, los electrodos básicos de varilla con escoria de bajo hidrógeno tienen buenas propiedades de resistencia para hacer frente a la tensión residual de la plata AR soldada—las soldaduras tienen buena resistencia al agrietamiento.

Como con otras aplicaciones de soldadura, los electrodos de varilla ofrecen el beneficio de portabilidad para reparaciones en terreno—son livianos y no requieren gas protector—y muchos soldadores se sienten cómodos usándolos.

Las desventajas de usar electrodos de varilla incluyen: eliminación de la escoria, frecuentes cambios de electrodo, lo cual los hace ineficientes para reparar placas AR grandes, y la probabilidad de que los cordones tengan apariencia de inferior calidad.

Al igual que los electrodos de varilla, los alambres con núcleo de fundente auto-protector funcionarán bien para reparar placas AR al aire libre. Estos no requieren gas protector, lo cual elimina la necesidad de transportar estanque de gas a terreno. Los alambres que cumplen la clasificación T-8, específicamente, son altamente recomendables para soldar placas AR puesto que ofrecen buenas propiedades de impacto (generalmente al menos 20 ft-lb a -20°F). Los alambres T-8 también están disponibles con propiedades de bajo hidrógeno (menos de 8 ml/100 g) para reducir aún más la probabilidad de un agrietamiento y ofrecer la ventaja de poder soldar en todas las posiciones.

La principal desventaja de los alambres con núcleo de fundente auto-protector, específicamente aquellos con clasificaciones T-4, T-7 y T-11, es la falta de propiedades de impacto requeridas. Además, los alambres con núcleo de fundente auto-protector, (incluido el T-8) requieren tener que remover escoria entre pasadas de soladura y después de soldar, lo que puede agregar tiempo extra al proceso de reparación. 

El alambre con núcleo de fundente protegido por gas ofrece la mayor versatilidad para soldar placas AR a equipos pesados (se puede usar tanto para la fabricación como para las reparaciones). Los alambres con núcleo de fundente protegidos con gas T-5 básicos se recomiendan debido a su tenacidad, su alta resistencia al aumento de hidrógeno y capacidad para soldar a través de óxido claro y óxido férrico. Estas características mejoran la resistencia al agrietamiento del metal de aporte. Cabe destacar que el alambre de núcleo fundente produce escorias, que deben ser removidas si se va a soldar con pasadas múltiples.

Uniendo las Piezas
Además de los factores antes mencionados, los ingenieros deben determinar los requerimientos o las metas: ¿se necesita devolver una pieza de equipo para mantención o se desea soldar una placa AR en una soldadura nueva y hacer que esta se vea bien estéticamente? Cualquiera sea le caso, si los soldadores tienen suficiente información básica, podrán prevenir fácilmente el agrietamiento, ahorrar tiempo y evitar frustraciones cuando tengan que soldar la placa AR.

Información del Autor
Packard es gerente de producto de alambres tubulares para “Hobart Brothers” y se le puede contactar llamando al fono 937-332-5515 o enviándole un correo electrónico a: packake@hobartbrothers.com.