MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA1MTODOSPARACALCULARELPRECALENTAMIENTODEUNIONESSOLDADAS1- INTRODUCCINUn factor que controla la microestructura de la zona afectada por calor (ZAC) y del metal desoldadura,eslavelocidaddeenfriamiento;estavelocidaddependedelosespesoresdelmaterialbase, la geometra de la unin, el calor aportado y la temperatura de precalentamiento. La velocidaddeenfriamientopuedeentoncesserusada,dentrodeciertorango,paraprevenirlaformacindemicroestructuras peligrosas en la ZAC y en la soldadura.Porefectodelavelocidaddeenfriamientopuedenoriginarseenelaceroestructurasmetalrgicasduras,yencasosextremos,provocarunatransformacindirectadeaustenitaamartensita.Si calentamos el material previamente a la soldaduradisminuimoseldesniveltrmicodesdelatemperaturadefusindelacerodesplazandolacurvadeenfriamientohacialaderechadeldiagrama Temperatura - Tiempo - Transformacin (TTT), como muestra la figura 1. De este modosefavorecenlastransformacionesmetalrgicasaestructurasmsblandasqueresultanmenosfrgiles y propensas a fisuracin en fro.Latemperaturadeprecalentamientotienecomoprincipalfuncindisminuirlavelocidaddeenfriamientodelconjuntosoldado.Eslamnimatemperaturaquedebeseralcanzadaentodoelespesory en una zonasuficientementeanchaa ambosladosde lajuntadelmaterialbaseantesdequecomienceelprocesodesoldadurayquenormalmentedebemantenerseentrelasdiversaspasadas en caso de soldadura de pasadas mltiples. Se aplica localmente por resistencia elctrica ollama de gasy su medicin se realiza, siempre que sea posible, en la cara opuesta a la queseestaplicando la fuente de calor, por medio de termocuplas o lpices termoindicadores.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA2Figura 1: Desplazamiento de la curva de enfriamiento con el precalentamiento.Latemperaturadeprecalentamientodebeserbalanceadaconelcaloraportado(heatinput)durantelaoperacindesoldadura,deacuerdoaltipodeaceroyenfuncindelaspropiedadesrequeridas para la junta.La temperatura de precalentamiento produce tambin un efecto importante en la velocidad dedifusin del Hidrgeno, consigue microestructuras con menores valores de dureza en la ZAC y en elmetal de soldadura y previene la formacin de martensita en aceros de alto carbono. Adems, tieneelefectosecundariodereducirlastensionesresidualesdisminuyendolosgradientestrmicosasociados a la soldadura.Elprecalentamientoincluyelatemperaturaentrepasadascuandosetratadesoldaduraenmultipasadasycuandoelcalorgeneradodurantelasoldaduranoessuficienteparamantenerlatemperaturadeprecalentamientoentrepasadassucesivas.Engeneral,latemperaturadeprecalentamientoqueesrequeridaensoldadurademultipasadasesmenorqueparasoldaduradesimple pasada. En soldadura de multipasadas el calor de la segunda pasada disminuye la dureza delaZACquegenerlaprimerapasadayaceleralamigracindeHidrgeno.Estoreducenotablemente la posibilidad de fisuracin en fro en aceros soldados. La pasada en caliente realizadainmediatamente luego de la pasada de raz es muy efectiva para prevenir la fisuracin en fro, dadoquepuedereducirlaconcentracindeHidrgenoenaproximadamenteun30a40%comparandoconloscasosdepasadaderazsolamente.Aquellahacequelatemperaturadeprecalentamientonecesaria se pueda disminuir en 30 a 50 C aproximadamente. La pasada en caliente, adems, puededisminuir la dureza en la ZAC.Enlaprcticageneralmente,lastemperaturasdeprecalentamientopuedenvariardesdetemperaturaambientehasta los450C;en casosespecficospuedeseranmayor.Hayqueevitartodoprecalentamientoinnecesario,yaqueconsumetiempoyenerga.Lastemperaturasdeprecalentamiento excesivas no justifican el costo y podran degradar las propiedades y la calidad dela unin. La incomodidad del soldador aumenta si el precalentamiento es muy alto, y la calidad delMTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA3trabajotiendeasermenor.Lastemperaturasdeprecalentamientoqueseusensebasarnenlosrequisitos de soldadura prescritos, una evaluacin tcnica competente o los resultados de ensayos opruebas1.2- MTODOS PARA CALCULAR LA TEMPERATURA DE PRECALENTAMIENTOExisten numerosos mtodos propuestos para determinar o estimar la necesidad de precalentaren el proceso de soldadura de aceros. Estos mtodos consideran algunos o todos de los factores queinfluyenenlafisuracinenfro:composicinqumicadelacero,difusindeHidrgeno,caloraportado, espesor del metal base, tensiones residuales en la soldadura y restriccin de la junta. Sinembargo, hay una considerable diferencia en la valoracin de la importancia de estos factores entrelos distintos mtodos. Por ejemplo, el efecto de la composicin qumica difiere de un mtodo a otroen la evaluacin de la importancia de cada elemento de aleacin, y por lo tanto se obtienen distintoscarbonos equivalentes.Algunos de los mtodos existentes para el clculo de la temperatura de precalentamiento sonlos siguientes:A) BRITISH STANDARD BS 5135-74.B) NOMOGRAMA DE COE.C) CRITERIO DE DREN.D) CRITERIO DE ITO Y BESSYO.E) CRITERIO PROPUESTO POR SUZUKI.F) CRITERIO DE SUZUKI Y YURIOKA.G) MTODO DE SEFERIAN.H) MTODO DEL INSTITUTO INTERNACIONAL DE SOLDADURA.I) MTODO DEL CONTROL DE LA TEMPERATURA.J) ANSI/AWS D1.1-98 - STRUCTURAL WELDING CODE-STEEL.K) MTODO DE LA CARTA.L) FRMULAS PROPUESTAS.A) BRITISH STANDARD BS 5135-74:La Norma brinda informacin sobre los valores de energa de aporte en el arco y temperaturadeprecalentamientorequeridasparaevitarlafisuracinenfroenfuncindelacomposicinMTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA4qumica del metal base, el contenido de Hidrgeno difusible en el depsito y el espesor de las piezasa unir. Es aplicable a aceros al Carbono y Carbono-Manganeso.ElefectodelacomposicinseevalaatravsdelcarbonoequivalentepropuestoporelInternational Institute of Welding (I.I.W.).5V Mo Cr15Ni Cu6MnC CEIIW+ ++++ + (1)SeestablecendistintascondicionesdesoldadurasegnelcontenidodeHidrgenoqueseclasifica en cuatro escalas:Escala A: Consumibles que aporten un metal de soldadura con tenores de Hidrgenodifusible mayor de 15 ml/100 gr luego de un adecuado secado.Escala B: Consumibles que aporten un metal de soldadura con tenores de Hidrgenodifusible entre 10 y 15 ml/100 gr luego de un adecuado secado.Escala C: Consumibles que aporten un metal de soldadura con tenores de Hidrgenodifusible entre 5 y 10 ml/100 gr luego de secado.Escala D: Consumibles que aporten un metal de soldadura con tenores de Hidrgenodifusible menor de 5 ml/100 gr luego de un adecuado secado.El espesor se establece segn el llamado Espesor Equivalente o Combinado que es la suma delos espesores de los caminos de disipacin trmica constituidos por los materiales que concurren ala junta. La figura 2 muestra la forma de obtencin del espesor combinado y la figura 3 presenta attulo de ejemplo, algunos de los grficos contenidos en la Norma para calcular las condiciones desoldadura libre de fisuras.Figura 2: Espesor combinado.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA5Figura 3: Grficos tpicos de la Norma BS 5135-74.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA6B) NOMOGRAMA DE COE:El nomograma de Coe2 surgi a partir de trabajos basados en el ensayo de severidad trmicacontrolada(CTS)sobreacerosalCarbono-ManganesoconCEIIWenelrango0,40-0,54ycontenidos de C de 0,15 - 0,25 %.LaescaladeCEIIWseseleccionaenfuncindeltipodeconsumible(tieneencuentaelHidrgeno que deposita en la soldadura, se puede hacer coincidir con lo indicado por la Figura 3) yel grado de restriccin de la junta.El aportetrmicooenergade arcofue calculadoconunrendimientotrmico( =0,7)paraprocesos de soldadura con electrodo revestido (SMAW).La temperatura de precalentamiento obtenida est por encima de la temperatura ambiente.Las escalas A, B, C y D son las mismas que la adoptada por la British Standard BS 5135-74.La figura 4 da los valores tpicos de Hidrgeno del metal depositado por distintos procesos desoldadura y la figura 5 muestra el diagrama de Coe. Estos nomogramas constituyeron la base de lasNormas Britnicas BS 5135-74 y 5135-84.Figura 4: Hidrgeno del metal depositado por distintos procesos de soldadura.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA7Figura 5: Diagrama de Coe.C) CRITERIO DE DREN:FuedesarrolladosobrelabasededatosexperimentalesobtenidosdeacerosconC=0,07-0,22%,Cr (t100)crEsdecir,queelprocedimientoquellevaaunasoldaduralibredefisurasdebeteneruntiempo de enfriamiento mayor que el valor crtico3.Latabla2davalorescrticosdeCENquenorequierenprecalentamiento,paraacerosdecaeras X60, X70 y X80, conQ = 0,9 KJ/mm pasada de raz solamente, K = 4 (caso ms grave) yK = 1,5 (normal).Tabla 2: Valores crticos de CEN de aceros API que no requieren precalentamiento.Latabla3indicalacomposicinqumica,carbonoequivalente,temperaturadeprecalentamientoytiempodeenfriamientocrticosdevariosacerosensayadosporelensayodeLehigh. Los aceros O a X son de alta resistencia, empleados en lneas de conduccin.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA12Tabla 3: Temperatura de precalentamiento y tiempo de enfriamiento crticos de varios aceros.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA13G) MTODO DE SEFERIAN4:Propone la siguiente expresin para el clculo de la temperatura de precalentamiento:[ ] 0,25 C 350 C Tp T (13)donde: CT=equivalentetotaldeCarbono,sumadelequivalentequmico(Cq)yelequivalenteenCarbonodelespesor(Ce)quedependeasuvezdelpropioespesorydelatemplabilidad del acero.( ) 0,005e 1 Cq Ce Cq % CT + + 1]1

(14)donde: e = espesor [mm].[ ]907Mo18Ni9Cr MnC % Cq + +++ (15)Seferiandeterminagrficamentelatemperaturadeprecalentamientocomosemuestraenlafigura 6. Como puede observarse, Seferian no tiene en cuenta la energa neta aportada en el procesode soldadura y por esta razn, las temperaturas resultantes son superiores a las realmente necesariasen aproximadamente 25 a 50 C.Figura 6: Grfico de Seferian.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA14H) MTODO DEL INSTITUTO INTERNACIONAL DE SOLDADURA (I.I.W.):Esteprocedimiento,quedesarrollaelpropuestoconanterioridadporlaBritishWeldingResearchAssociation,consideraelaportedecaloralapiezaasoldarduranteelprocesodesoldadura, como se desprende de la observacin de la figura 7.La temperatura de precalentamiento resultante es la mnima recomendada.La geometra de la pieza viene determinada por el ndice de Brusquedad Trmica (IBT):IBT=1eselflujodecaloratravsdeunaseccindeespesor6mm(1/4")ensentidounidireccional.IBT=2eselcorrespondientealflujotrmicoatravsdedosseccionesdeespesor6mm(1/4") o a travs de una seccin de 12 mm (1/2").Figura 7: Diagrama del I.I.W.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA15Lafigura8muestralasdiferentesposibilidadesdedisipacindecaloryelIBTendistintasconfiguraciones de geometra de junta.Figura 8: ndice de brusquedad trmica (IBT).I) MTODO DEL CONTROL DE LA TEMPERATURA:El procedimiento a seguir es el siguiente:1) Calcular el grado del acero (F):F = 47 Si + 75 Mn + 30 Ni + 31 Cr (16)MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA162) Calcular la dureza Vickers (HV) esperada en la ZAC:HV = 90 + 1050 C + F (17)3)Determinarlatemperaturamnimadeprecalentamiento(Tp)mediantelosgrficosdelafigura 9. FGRADO225 M4)Verificarquelatemperaturadeprecalentamiento(Tp)seleccionadaseamenorquelatemperatura de comienzo de transformacin martenstica (Ms):Tp < MsMo 7,5 - Cr 12,1 - Ni 17,7 - Mn 30,4 - C 423 - 539 Ms (18)5) Determinar la necesidad deprecalentamiento para difundir el Hidrgeno.Lafigura10muestraungrficotpicodeHidrgenoremanenteenfuncindeltiempodedifusin para un determinado espesor y temperatura de tratamiento.* SiHV < 450 Vickers, posiblemente no sea necesario postcalentar.* SiHV > 450 Vickers, puede ser necesario postcalentar.El mtodo utiliza la temperatura de precalentamiento y postcalentamiento como la misma.La figura 11 muestra ejemplos para el clculo del espesor (e). (19)Caso (a) y (c) para barras ==> e = R.Caso (b) para chapa infinita ==> e = t/2.Para el caso de soldadura de caos, se considera como una chapa infinita dado que setoma al cao como desarrollado.6) Evaluar la necesidad de revenido posterior.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA17Figura 9: Temperatura de precalentamiento segn el mtodo del control de la temperatura.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA18Figura 10: Hidrgeno remanente.Figura 11: Ejemplos para el clculo del espesor.J) ANSI/AWS D1.1-98 - STRUCTURAL WELDING CODE-STEEL, APENDICE XI5:Propone dos mtodos: 1) Control de la dureza de la ZAC.2) Control de Hidrgeno.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA19ConelCarbonoyelcarbonoequivalentedelaceroseseleccionaculmtodoemplear.Lafigura 12 indica en el diagrama de Graville las zonas de uso de cada mtodo.Figura 12: Diagrama de Graville.1)CONTROLDELADUREZADELAZAC:EstbasadoenlasuposicindequelasfisurasnoocurrirnsiladurezaenlaZACseencuentrapordebajodeunciertovalorcrtico.Ensayos de laboratorio con soldadura de filete mostraron que dicho valor es de 350 Vickers cuandoseempleanelectrodosdealtoHidrgenoy400VickersconelectrodosdebajoHidrgeno.Estosvalores pueden ser alcanzados controlando la velocidad de enfriamiento (R540) que esdeterminadacon el grfico de la figura 13.Usandogrficossimilaresaldelafigura14,seobtieneelcaloraportadomnimoparasoldadurasdefiletedepasadasimpleconelprocesoSAW.Paraotrosprocesos,elcaloraportadopuedeserestimadoaplicandounfactormultiplicadorde1,5paraSMAWy1,25paraGMAWyFCAW del obtenido para SAW.Mtodo 1 o 2Mtodo 2Mtodo 2MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA20Figura 13: Grfico para el control de dureza en la ZAC.Figura 14: Calor aportado mnimo para soldaduras de filete con proceso SAW.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA212) CONTROL DE HIDRGENO:Se basa en la suposicin de que no puede ocurrir fisurasi la cantidad promedio de Hidrgeno remanente en la junta, luego de enfriado por debajo de 50 C,no exceda un cierto valor crtico.El efecto de la composicin qumica se evala a travs del parmetro de composicin (Pcm).El nivel de Hidrgeno queda determinado por:H1: Extra bajo Hidrgeno: estos consumibles dan un contenido de Hidrgeno difusible menorque 5 ml/100 gr de metal depositado, medido con ISO 2690-1976 o un contenidodehumedaddelrecubrimiento del electrodo de 0,2 % mximo de acuerdo con AWS A5.1 o A5.5.H2: Bajo Hidrgeno: estos consumibles dan un contenido de Hidrgeno difusible menor que10ml/100grdemetaldepositadomedidoconISO2690-1976ouncontenidodehumedaddelrecubrimiento del electrodo de 0,4 % mximo de acuerdo con AWS A5.1.H3: Hidrgeno no controlado: consumibles que no se encuentren en los requerimientos de H1y H2.Delatabla4.sedeterminaelndicedesusceptibilidadenfuncindelniveldeHidrgenoyPcm.Tabla 4: ndice de susceptibilidad en funcin del nivel de Hidrgeno y Pcm.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA22Se determina el nivel de restriccin segn tres tipos de unin:(1) Baja restriccin: juntas soldadas en elcual existeunarazonablelibertaddemovimientosde las partes.(2) Media restriccin: uniones con libertad de movimientos reducidas.(3)Altarestriccin:juntassinlibertaddemovimientos,comoporejemplosoldaduradereparacin, especialmente en materiales gruesos.La temperatura mnima de precalentamiento y entre pasadas se determina en funcin del nivelde restriccin, espesor del material e ndice de susceptibilidad con la tabla 5.Tabla 5: Precalentamiento para el mtodo del control de hidrgeno.K) MTODO DE LA CARTA6:Desde que Dearden y ONeil publicaron en 1940 el concepto de carbono equivalente, se hanpropuesto muchos ndices de susceptibilidad a fisuracin en fro.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA23La tabla 6 registra tres grupos principales:A) Basado en el CEIIW, el cual fue originado por Dearden y ONeil.B) Tipo Pcm, en el cual el Carbono es ms importante que en el primer grupo.C) Tipo CEN, en el cual el efecto del carbono depende del resto de aleantes.Tabla 6: Grupos de carbonos equivalentes.Lafigura15muestravaloresdetemperaturadeprecalentamientodeterminadasmedianteelensayodefisuracinenfroY-grooveselfrestraintoTekkenversuslostrestiposdecarbonoequivalente.LafigurapermiteverqueCEIIWesunndiceaceptableparaacerosalCarbonoyCarbono Manganeso, pero es inaceptable para aceros de baja aleacin. El CEN es adecuado paragranpartedelosaceros;dehecho,elmismofuepropuestoparaevaluarsusceptibilidaddefisuracin en fro de diversos aceros y da ndices menores que CEIIW y mayores que Pcm.La tabla 7 muestra la composicin qumica y carbonos equivalentes de los aceros ensayados.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA24Figura 15: Temperatura de precalentamiento en funcin de los carbonos equivalentes.Tabla 7: Composicin qumica y carbonos equivalentes de los aceros ensayados.La figura 16 muestra las curvas masters que indican la relacin entre la temperatura crticade precalentamiento en un ensayo Y-groove, el CEN y el espesor de la placa, esta relacin es vlidacuandoelHidrgenodifusibleseade5ml/100gr(medidopormtodoscromatogrficosoporMercurio), el calor aportado de 1,7 KJ/mm y la temperatura ambiente de 10 C.Lafigura17muestraelefectodeHidrgenodifusibleenelmetaldesoldadurasobrelatemperaturacrticadeprecalentamientoenelensayoY-groovedesdeelpuntodevistadelincrementodelCEN;comovemosenlafigura,elefectodelHidrgenoescercanamentelogartmico.Lafigura18muestraelefectodelcaloraportadosobrelatemperaturadeprecalentamientotambin enfuncindelincrementodecarbonoequivalente.Con incrementodelcaloraportado, elincremento del carbono equivalente ser negativo debido a la disminucin de dureza en la ZAC porla menor velocidad de enfriamiento. Altos calores aportados disminuyen el volumen de martensitaMTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA25enlaZAC.DurezasdelaZACconbajosvolmenesdemartensitasedeterminanporcarbonosequivalentes similares al CEIIW, mencionado anteriormente; esto es: a mayor dureza, mayor CEIIW.Figura 16: Curvas mastersFigura 17: Incremento de CEN en funcin del hidrgeno.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA26La figura 18 muestra disminuciones menores del CEN en aceros con mayor CEIIW en regionesdemayoraportetrmico.Cuandolascondicionesdesoldaduradifierendelaestndar,stasson:Hidrgenodifusiblede5ml/100gryelcaloraportadode1,7KJ/mm,deberemosconsiderarelefectodelamodificacindecarbonoequivalenteporcadaunodelosfactoresyrealizarnuevamente los clculos con la curva master de la figura 16.Figura 18: Efecto del calor aportado sobre los carbonos equivalentes.DebidoaqueelensayoY-grooveposeeunanicapasadadesoldaduraesconsideradomuysevero; al tener el efecto de postcalentamiento de las pasadas siguientes, la existencia de una entallaen la raz genera un estado de altas tensiones residuales. Esto difiere de lo encontrado en prcticasnormalesdesoldadura. Esporelloquefabricantesjaponesesnormalmenteemplean75CmenosquelatemperaturadeprecalentamientorecomendadaporelensayoY-grooveparaaceroscontensionesderoturade490MPa.Cuandolaresistenciaalcanzaa590MPa,latemperaturadeprecalentamiento es cercana a la crtica; esto se debe a que un aumento de resistencia se traduce enun incremento del riesgo de fisuras en la raz, fisuras bajo pileta en la ZAC, fisuras en el metal desoldadura y otras.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA27La figura 19 indica la disminucin permisible de temperatura desde el valor crtico dado porlafigura16,lacualdependedelaresistenciadelmetaldesoldaduraylarestriccindelajunta;debidoaqueelmetaldeaporteinfluyeenlastensionesresidualesgeneradasenlajunta,suinfluencia es ms importante.Figura 19: Disminucin del precalentamiento en funcin de la resistencia.APLICACIN DEL MTODO:1) Calcular el CEN y CEIIW en funcin de la composicin qumica del acero.2) Con la figura 17 realizar las correcciones debidas al Hidrgeno en el metal de aporte.3) Con la figura 18 encontrar las correcciones debidas al calor aportado y al CEIIW.4) Corregir el valor final de CEN.5)DeterminarlatemperaturacrticadeprecalentamientodesdeelensayoY-grooveconlacorreccin de CEN y espesor de la placa en la curva master de la figura 16.6)Determinarlatemperaturadeprecalentamientonecesariaenlaprcticaatravsdecorrecciones en la figura 19, dependiendo de la resistencia del metal de aporte y la restriccin de lajunta.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA28CONSIDERACIONES:1)Cuandolasoldaduraseaconpenetracinparcial,latemperaturadeprecalentamientodebersermayorqueladadaporelusodelascurvasmasters;serecomiendaelusodelatemperatura dada por la figura 19 para soldadura de reparacin.2) El tiempo de enfriamiento a100 C(t100),esdeterminadonosloporlatemperaturadeprecalentamientosinoporelmtododeprecalentamiento.Calentamientosmuyrpidosylocalizados acortan el t100. La figura 16 supone un precalentamiento lento y uniforme.3)LacurvamasterasumequeelensayoderestriccinY-grooveserealizaaunatemperaturaambientede10C.Estavariardeacuerdoalascondicionesclimticasdelaregindonde se realice la unin.4) El mtodo ms recomendado para evitar fisuracin en fro, especialmente en condicionesdealtacontraccin,espostcalentarinmediatamentedespusdefinalizadalauninomantenerlaauna temperatura mayor que la calculada durante las sucesivas pasadas de soldadura. Esto favorecela difusin del Hidrgeno. Si bien con relacin alpostcalentamientonohayreglasestipuladas,lasrecomendaciones son de 150 C durante 30 minutos por cada 25 mm de espesor de placa.L) FRMULAS PROPUESTAS:Acontinuacinsepresentaunlistadodefrmulasdadaspordistintosautoresparacalculartemperaturas de precalentamiento [C], aplicables al metal de soldadura y al de base (ZAC)7.METAL DE SOLDADURA:Hart:5 , 108 ) t 012 , 0 HDM 039 , 0 Mo 299 , 0 Cr 468 , 0 Ni 145 , 0 Mn 378 , 0 C ( 4 , 188PT 5 / 8 + + + + + (20)Chakravarti-Bala:153 ) t 006 , 0 HDM 012 , 0 Cu 277 , 0 Cr 22 , 0 Ni 03 , 0 Mn 07 , 0 Si 16 , 0 C ( 487PT 5 / 8 + + + + + (21)MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA29Yatake-Yurioka-Kataoka-Tsunetomi:mm 30) - 15 ( d Para120 ) 20 ( 5 )5 , 32 , 168 , 0 log( 120 ) 2 , 814 ( 815 , 0 + + + d HDM RmPT(22)mm 50) - 30 ( d Para) 30 ( 50 , 0 120 ) 20 ( 5 )5 , 32 , 168 , 0 log( 120 ) 2 , 814 ( 815 , 02 + + + d d HDM RmPT(23)mm 50 d Para250 )5 , 32 , 1HDM 68 , 0 log( 120 ) 2 , 814 Rm ( 815 , 0PT + + (24)Okuda-Ogate-Nishikawa-Aoki-Goto-Abe:) 482 log 277 534 , 0 ( 15 , 1 + HDM RmPT (25)METAL BASE (ZAC):Ito-Bessyo:392 1440 )600( )602 , 168 , 0 ( 1]1

+ + dHDM PcmPT (26)Suzuki:408 )600( )77 , 2log( 079 , 0 1600 1]1

+ + d HDMPcmPT (27)Dren:10 HDM Para 104 7396 2 CEPT (28)5 HDM Para 158 8266 2 CEPT (29)3 HDM Para 233 9946 2 CEPT (30)Uwer -Hhne:[ ] kJ/mm Aportado CalorHI40 20 10330 ) 32 53 ( 62 )35tanh( 160 70035 , 0 + ,_

++ ,_

++ + + + Ni Cu Cr Mo MnC CETHI CET HDMdCETPT(31)Rm = Tensin de rotura [N/mm2] HDM = Contenido de hidrgeno [ml/100gr]d = Espesor [mm]MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA303- CONSIDERACIONES FINALES:*Lasfrmulasobtenidasparaelclculodelatemperaturadeprecalentamientofueronderivadasdecorrelacionesestablecidassobrelabasededatosobtenidosdevariosensayos,porloque cada una presenta sus limitaciones y usos.*EnacerosTempladosyRevenidossecomplicaladeterminacindelatemperaturadeprecalentamiento. En estos casos la idea es obtener alta resistencia con contenidos bajos de carbonoequivalentemanteniendoasbuenasoldabilidad.Sinembargo,cuandosesueldaconmuybajoaporte trmico son sensibles a la fisuracin en fro y cuando el aporte trmico es demasiado elevadose perjudican las propiedades de resistencia e impacto en la ZAC.Porlotanto,debenbalancearseelprecalentamientoyelcaloraportadoparamantenertodaslas propiedades en el nivel requerido.Latabla8dalosvaloresmximosdecaloresaportadossugeridosparasoldaduradeacerosTemplados y Revenidos sin precalentamiento y con 93 C de precalentamiento.Tabla 8: Calores aportados y precalentamientos para aceros templados y revenidos.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA31Lafigura20muestraelgrficorecomendadoporunfabricanteenfuncindelgradodesolicitacindelauninsoldadayexpresalastemperaturasmximasdeprecalentamientoparaconseguir quet8/5 > 10 seg.Figura 20: Precalentamiento en funcin del espesor y las tensiones internas.* En el casodeacerosInoxidablesAustenticosla temperaturamximadeprecalentamientonodebesersuperiora500C,dadoqueseproduceelfenmenodesensibilizacin,debidoalaprecipitacindecarburosdeCr.SepuedeafirmarqueningunaoperacindesoldaduradeacerosInoxidablesAustenticosexigeunprecalentamientodelmaterialnielmantenimientodelatemperatura entre pasadas.*ParaobtenerbuenassoldadurasenlosacerosInoxidablesFerrticosdebemossoldarconbaja aportacinde caloryprecalentamiento entre200y400C.Losacerossontenacesdentrodeesterangodetemperaturasyenellapuedeevitarselatransformacindefase.Latemperaturaconcreta ser funcin del tipo de acero y de las dimensiones de la junta soldada.*LamayoradelosacerosInoxidablesAusteno-Ferrticossesueldansinprecalentamiento.Cuando sea necesario, su temperatura debe ser entre 100 y 150 C.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA32*EnlosacerosalC-MoyalCr-Moesindispensableelprecalentamiento,dadoqueposeenuna fuerte tendencia a la templabilidad. Si la junta no se precalienta, al enfriarse el metal aportadoseproducenmartensitasybainitas,quesonlasestructuraspropiasdeunaceroautotemplableenfriado al aire. La temperatura entre pasadas no debe ser nunca inferior a la de precalentamiento.Latabla9muestra lastemperaturasdeprecalentamientoexigidasenlasespecificacionesdedosusuariosdeconstruccionessoldadasapartirdelosvaloresmnimossealadosenelcdigoASME.Tabla 9: Precalentamiento para aceros al Cr Mo.*EncasodeposeerlosdiagramasdeTTToCCTdelaceroqueseestporsoldar,podraestimarseunatemperaturadeprecalentamientotalqueselogreobtenervelocidadesdeenfriamientos que eviten microestructuras peligrosas en la ZAC.* Existe una gran cantidad de bibliografa especializada que nos brinda numerosas tablas paraestimar el precalentamiento necesario para la realizacin de uniones satisfactorias de aceros. En latabla 10 pueden encontrarse algunas de ellas a modo de ejemplo5,8,9,10.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA33Tabla 10: Temperaturas de precalentamiento recomendadas para distintos aceros.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA34MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA35MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA36MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA37MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA38MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA39MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA404- REFERENCIAS:

1 Welding Handbook. Welding Processes, AWS, 1991, vol. 2, 8 edition.2 N. Bailey, F. R. Coe, T. G. Gooch, P. H. Hart, N. Jenkins y R. J. Pargeter. Welding steels without hydrogencracking, Abington publishing, 1990.3 H. Suzuki y N. Yurioka. Soldabilidad de aceros para lneas de conduccin yprevencindelagrietamientode las soldaduras en obra, Doc. IIW IIS IX-1458-87, 1988.4 M. Reina Gomez. Soldadura de los aceros, aplicaciones, 1994, Espaa, 3 edicin.5 ANSI/AWS D1.1-98. Structural welding code-Steel, AWS, 1998.6N.YuriokayT.Kasuya. Achartmethodtodeterminenecessarypreheatinsteelwelding,WeldingintheWorld, 1995, vol. 35, No 5.7H.Orning,H.SchutzyP.Klug.Comparisonofmethodstodeterminethepreheattemperatureforhigh-strength weld metal, Welding in world, 1998.8 R. Stout. Weldability of steels, WRC, 1987, 4 edition.9 ASM Handbook. Welding, brazing and soldering, ASM, 1994, vol. 6.10 E. P. Asta, H. J. Quesada y M. Zalazar. El precalentamiento en la soldadura de aceros estructurales, SoldarConarco, 1998, ao XXI, N 108.MTODOS PARA CALCULAR EL PRECALENTAMIENTO DE UNIONES SOLDADASQUESADA HECTOR JUAN ZALAZAR MNICA41 INDICE1- INTRODUCCIN. 12- MTODOS PARA CALCULAR LA TEMPERATURA DE PRECALENTAMIENTO. 3A) BRITISH STANDARD BS 5135-74. 3B) NOMOGRAMA DE COE. 6C) CRITERIO DE DREN. 7D) CRITERIO DE ITO Y BESSYO. 8E) CRITERIO PROPUESTO POR SUZUKI. 9F) CRITERIO DE SUZUKI Y YURIOKA. 9G) MTODO DE SEFERIAN. 13H) MTODO DEL INSTITUTO INTERNACIONAL DE SOLDADURA. 14I) MTODO DEL CONTROL DE LA TEMPERATURA. 15J) ANSI/AWS D1.1-98 - STRUCTURAL WELDING CODE-STEEL. 18K) MTODO DE LA CARTA. 22L) FRMULAS PROPUESTAS. 283- CONSIDERACIONES FINALES 304- REFERENCIAS 40