Límite de temperatura para la soldadura de tuberías de acero al carbono

El límite de temperatura para soldar tubos de acero al carbono se controla típicamente entre 150 °C y 260 °C. Este rango se establece para garantizar una buena estructura y resistencia de la soldadura, y se acerca al límite superior de la temperatura entre pasadas o al rango de temperatura de precalentamiento en ciertas condiciones de trabajo. Las temperaturas demasiado altas o demasiado bajas pueden provocar defectos de soldadura y afectar la calidad de la misma.

En ingeniería, la temperatura de soldadura de los tubos de acero al carbono no es un valor único y fijo. Las temperaturas que realmente deben controlarse durante el proceso de soldadura incluyen principalmente: la temperatura de precalentamiento, la temperatura entre pasadas y la temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura (si es necesario).

La importancia de la temperatura para la soldadura de tubos de acero al carbono

El control de la temperatura es crucial en el proceso de soldadura de tubos de acero al carbono. La temperatura de soldadura no solo afecta la formación de la soldadura, sino que también está directamente relacionada con su calidad y resistencia.

Una temperatura de soldadura razonable garantiza que el material metálico se encuentre en un estado adecuado durante el proceso, formando así una buena soldadura.

Especificaciones generales para la soldadura de tubos de acero al carbono

La soldadura de tubos de acero al carbono debe cumplir con las normas internacionales o nacionales obligatorias. Las normas comunes incluyen:

1. Adaptación de materiales

El metal base y los materiales de soldadura deben cumplir con las normas GB/T 5117 (varillas de soldadura de acero al carbono) o AWS A5.1. Por ejemplo, las tuberías de acero Q235B suelen utilizar varillas de soldadura E4315, con una resistencia a la tracción ≥430 MPa (consulte GB/T 5117-2012).

2. Diseño de bisel

El ángulo de la ranura en V es generalmente de 60° ± 5°, con una altura de borde romo de 1,5 a 2 mm y una separación de 2 a 3 mm (ASME B31.3-2022).

3. Requisitos de precalentamiento

Cuando el equivalente de carbono (Ceq) es ≥0,4 % o el espesor de pared es >25 mm, la temperatura de precalentamiento debe alcanzar los 100 a 200 °C (GB/T 20801.4-2020).

Límite de temperatura para la soldadura de tubos de acero al carbono

¿Cuál es la temperatura adecuada para soldar tubos de acero al carbono? Las temperaturas que deben controlarse durante la soldadura incluyen principalmente: temperatura de precalentamiento, temperatura entre pasadas y temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura (si es necesario).

Según los estándares de la industria y la experiencia práctica, el rango de temperatura adecuado para la soldadura de tubos de acero al carbono suele estar entre 150 °C y 260 °C, que se acerca más al límite superior de la temperatura entre pasadas o al rango de temperatura de precalentamiento en ciertas condiciones de trabajo.

Dentro de este rango de temperatura, la termoplasticidad del metal es moderada, lo que evita el sobrecalentamiento que podría provocar una soldadura suelta, así como defectos como la fragilización por hidrógeno o el agrietamiento en frío debido a temperaturas excesivamente bajas.

Requisitos de precalentamiento para la soldadura de tubos de acero al carbono

1. Temperatura de precalentamiento

Generalmente, la temperatura de precalentamiento para la soldadura de tuberías de acero al carbono es de 100 a 150 °C. 1. Temperatura de precalentamiento: Los diferentes tipos de tubos de acero al carbono requieren diferentes temperaturas de precalentamiento:

Tuberías de acero dulce comunes (de pared delgada)	50–100℃
Tuberías de acero al carbono de pared media-gruesa	100–150℃
Ambientes con alto contenido de carbono equivalente o de baja temperatura	150–200℃

2. Tiempo de precalentamiento

El tiempo de precalentamiento debe ajustarse según factores como el espesor de la pared del tubo y la temperatura ambiente, generalmente entre 20 y 60 minutos.

3. Métodos de precalentamiento

Los métodos de precalentamiento más comunes incluyen el calentamiento por llama, el calentamiento eléctrico y el calentamiento por inducción. El método adecuado debe seleccionarse según las circunstancias específicas.

4. Precauciones de precalentamiento

La temperatura, el tiempo y el método de precalentamiento deben ajustarse según las especificaciones del proceso de soldadura y no deben modificarse arbitrariamente.
Se debe evitar el sobrecalentamiento durante el precalentamiento para evitar afectar la calidad de la soldadura.
El área de precalentamiento debe cubrirse con material aislante para garantizar el efecto de precalentamiento.

Temperatura entre pasadas en la soldadura de tuberías de acero al carbono

La temperatura entre pasadas se refiere a la temperatura real del material base cerca de la unión soldada después de completar la pasada anterior y antes de comenzar la siguiente durante la soldadura multipasada.

Con base en datos profesionales y experiencia práctica en soldadura, la temperatura entre pasadas en el proceso de soldadura de tuberías de acero al carbono debe mantenerse alrededor de 150 °C. Este rango de temperatura se deriva de una consideración exhaustiva de diversos factores, incluyendo el punto de fusión y la conductividad térmica de los materiales de soldadura, así como las condiciones de entrada y disipación de calor durante la soldadura.

La soldadura dentro de este rango de temperatura garantiza una buena unión metalúrgica entre el metal de soldadura y el metal base, mejorando así la resistencia y durabilidad de la unión soldada.

Temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura para tubos de acero al carbono

1. Rango de temperatura

El tratamiento térmico posterior a la soldadura de tubos de acero al carbono suele utilizarse entre 580 y 650 °C (consulte la norma ASME B31.3). La temperatura específica debe ajustarse según el contenido de carbono.

Por ejemplo, el acero dulce (C≤0,25 %) puede utilizar el límite inferior (580-600 °C), mientras que el acero con contenido medio y alto de carbono debe aumentarse a 620-650 °C para eliminar completamente la tensión residual.

Una temperatura demasiado baja (<550 °C) resultará en una eliminación incompleta de la tensión; una temperatura demasiado alta (>700 °C) puede causar engrosamiento del grano, reduciendo la resistencia.

2. Tiempo de aislamiento

Calculado en función del espesor de pared del tubo de acero al carbono, generalmente se requiere 1 hora de aislamiento por cada 25 mm (GB/T 30583-2014), pero el tiempo total de aislamiento debe ser ≥30 minutos. Por ejemplo, una tubería de 50 mm de espesor requiere 2 horas de aislamiento.

3. Velocidades de calentamiento y enfriamiento

La velocidad de calentamiento recomendada es ≤220 ℃/h y la velocidad de enfriamiento ≤275 ℃/h (norma ASME) para evitar el agrietamiento por choque térmico.

Requisitos adicionales para condiciones especiales de trabajo

1. Soldadura a baja temperatura (por debajo de -20 ℃)

Se deben utilizar electrodos de soldadura con bajo contenido de hidrógeno y la temperatura de precalentamiento debe aumentarse entre 20 y 50 ℃.

2. Entorno corrosivo

Se requiere un tratamiento de decapado y pasivación posterior a la soldadura (HG/T 20584-2020).

Factores que afectan la selección de la temperatura de soldadura

1. En primer lugar, el material de la tubería de acero al carbono. Los diferentes materiales de acero al carbono tienen diferentes sensibilidades a la temperatura de soldadura.

2. En segundo lugar, la diferencia en las especificaciones de las tuberías de acero al carbono es un factor importante. Las tuberías con paredes más gruesas requieren temperaturas de soldadura más altas para garantizar una fusión completa.

3. Además, factores como el entorno, el método y el equipo de soldadura también influyen en la selección de la temperatura.

Métodos para controlar la temperatura de soldadura

Para controlar con precisión la temperatura durante el proceso de soldadura, se pueden tomar las siguientes medidas:

1. Precalentamiento

Se debe realizar un precalentamiento adecuado antes de soldar, dependiendo del espesor y el tipo de material. El precalentamiento puede reducir la diferencia de temperatura entre los materiales durante la soldadura, reduciendo así la tensión de soldadura y el riesgo de agrietamiento. También se debe implementar un control de temperatura entre pasadas.

2. Uso de equipos de control de temperatura

La temperatura de soldadura se puede monitorear y ajustar en tiempo real utilizando equipos avanzados de control de temperatura, como termopares y controladores de temperatura.

3. Selección de parámetros de soldadura adecuados

En función de los materiales de soldadura y los requisitos del proceso, se deben seleccionar parámetros como la corriente, el voltaje y la velocidad de soldadura para controlar la temperatura de soldadura. Es fundamental cumplir estrictamente con la Calificación del Procedimiento de Soldadura (WPS/PQR).

Preguntas frecuentes

1. ¿Son soldables las tuberías de acero al carbono?

Sí. Las tuberías de acero al carbono tienen buena soldabilidad, especialmente las de acero con bajo contenido de carbono (como Q235, ASTM A36, ASTM A106 Gr.B, API 5L Gr.B).

2. ¿Son difíciles de soldar las tuberías de acero al carbono?

Generalmente no, pero depende del material y las condiciones de trabajo. Soldar tuberías de acero dulce y acero al carbono de pared delgada es relativamente fácil.
Cuando el contenido de carbono es alto, el espesor de pared es grande o la temperatura ambiente es baja, la dificultad de la soldadura aumenta, requiriendo precalentamiento y un control estricto de la temperatura entre pasadas.

3. ¿Cuál es la mejor varilla de soldadura para tuberías de acero al carbono?

Las varillas de soldadura de acero al carbono con bajo contenido de hidrógeno son la mejor opción. Las varillas de soldadura más utilizadas son E6013 y E7018 (AWS A5.1).

Resumen

En conclusión, limitar la temperatura de soldadura de las tuberías de acero al carbono es un factor clave para garantizar la calidad de la soldadura. Mediante un control razonable del rango de temperatura de soldadura y ajustes flexibles según las condiciones reales, se puede mejorar eficazmente la calidad y la resistencia de la soldadura, garantizando así un funcionamiento seguro y fiable de las tuberías de acero al carbono.