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Flux Core Arc Welding Principios del Proceso

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Lincoln Electric Holdings, Inc.

Flux Cored Arc Welding

FCAW

• • • • • • • 2

FCAW-GS

FCAW-SS

Outershield

Innershield

Primacore LW 71 Primacore MW 71 Outershield 70 Ultracore 71C Ultracore 712 A80 Primacore LW-75 Ultracore 75C Lincoln Electric Holdings, Inc.

• • • • • • •

NR-211 NR-212 NR-152 NR-203MP NR-233 NS3-M NR-311

Clasificación FCAW

EXXT-XX-JXHX Electrodo Resistencia a la Tensión (X x 10ksi)

Posición de soldadura Electrodo Tubular Usabilidad (ver tablas) Gas de Protección (M o C). Tenacidad Mejorada Propiedades Mecánicas Suplementarias (D o Q = Para especificar procedimientos de alto o bajo aporte calórico)

Niveles de Hidrogeno Difusible (H4 / H8, H16: Máximo nivel de hidrogeno por 100grs de soldadura 3

Lincoln Electric Holdings, Inc.

Clasificación AWS A5.20

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Lincoln Electric Holdings, Inc.

Clasificación AWS A5.20

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Lincoln Electric Holdings, Inc.

Clasificación T1: Diseñados para pases simples y múltiples usando DC+. Diámetros mayores a 2 mm son utilizados genrealmente en plano y filetes horizontales.Con transferencia spray, baja salpicadura, cordón convexo, y moderada cantidad de escoria. La mayoría son rutilicos y proden altas tasas de depositación. Ej: Outershield 70 / 70-H / XLH70 / 71 / 71 Elite / 71M / 712C T2: Son escencialmente T1 con mayor contenido de Mn y Si. Diseñados para pases simples únicamente.

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Lincoln Electric Holdings, Inc.

Clasificación T3: Auto Protegidos que se utilizan con DC+ y tienen una transferencia spray. La escoria esta diseñada para altas velocidades de soldadura soló en posición plana y horizontal. NO SON RECOMENDADOS PARA PASES MÚLTIPLES (hasta 4,8 mm para unión T, y 6,4 mm para unión a tope). Ej: Innershield NR-5 (14,3 Kg/hr) T4: Auto Protegidos que se utilizan con DC+ y tienen una transferencia globular. Diseñados para altas velocidades de soldadura soló en plano y horizontalcon bajos contenidos de azufre y fosforo, que mejora el agrietamiento en caliente. Con baja penetración para pases simples y múltiples. Ej; Innershield NS-3M (18 Kg/hr) 7

Lincoln Electric Holdings, Inc.

Clasificación T5: Para pases simples y múltiples en plano y filetes horizontal. Con transferencia globular, cordón levemente convexo y una delgada capa de escoria que apenas cubre el cordón. Son electrodos básicos (carbonatos) con mejores propiedades de impacto y agritamiento en frío que los rútilicos. Se utilizan con DC- en toda posición. Posee una soldabilidad diferente a los rútilicos. Ej: Ultracore 75C T6: Auto Protegidos que se utilizan con DC+ y tienen una transferencia spray. Diseñados con mejor tenacidad a bajas temperaturas, buena penetración en la raíz, y excelente remoción de escoria soló en plano y horizontal. Ej; Innershield NR-305 (41 Joules a -30°C) 8

Lincoln Electric Holdings, Inc.

Clasificación T7: Auto Protegidos que se utilizan con DC- y tienen una transferencia de pequeñas gotas a spray. Para posición plana y horizontal en pases simples y múltiples con alta penetración con muy bajo contenido de azufre y fosforo que mejoran la resistencia al agrietamiento. Ej;

Innershield NR-311 (15 Kg /hr) Innershield NR-311 Ni (87 Joules a -30°C) Innershield NR-FAB-70 (162 Joules a -30°C)

T8: Auto Protegidos que se utilizan con DC- y tienen una transferencia de pequeñas gotas a spray. Para toda posición en pases simples y múltiples con excelente tenacidad a bajas temperaturas. Innershield NR-203 (221 Joules a -40°C) Innershield NR-232 (75 Joules a -30°C) Innershield NR-233 (54 Joules a -30°C) 9

Lincoln Electric Holdings, Inc.

Innershield NR-203 Ni (161 Joules a -30°C) Innershield NR-440 Ni2 (480 Joules a -40°C) Innershield NR-207 (237 Joules a -30°C) innershield NR-208 (129 Joules a -30°C)

Clasificación T9: Escencialmente T1 con propiedades de impacto mejoradas. Ej: Outershield 70 / 70-H / XLH70 / 71 / 71 Elite / 71M / 712C

T10: Auto Protegidos que se utilizan con DC- y tienen una transferencia de pequeñas gotas. Para plano y horiztontal y vertical en pases simples. T11: Auto Protegidos que se utilizan con DC- y tienen una transferencia suave spray. Para toda posición en pases simples y múltiples restringidos hasta 12 mm sin precalentar ni mantener temperatura de interpase. Exelente para aceros galvanizados y automatización. Ej;

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Innershield NR-211

Lincoln Electric Holdings, Inc.

Clasificación T12: Escencialmente T1 con propiedades de impacto mejoradas que cumplan con bajo Mn según requerimientos de ASME. Ej: Ultracore 712C / HD-12C / 712A80 / HD 12M / 712A80-H / SR-12 /

T13: Auto Protegidos que se utilizan con DC- y tienen una transferencia de corto circuito. Para toda posición en pases de raíz y cañerías, solo para el primer pase, no son recomendados para multi pase. T14: Auto Protegidos que se utilizan con DC- y tienen una transferencia suave spray. Para toda posición y alta velocidad de soldadura, soló hasta 4,8 mm para aceros galvanizados (ZnAl). Son sensibles a templar el metal base. Ej; 11

Innershield NR-152 Lincoln Electric Holdings, Inc.

Templabilidad Los electrodos protegidos con gas emplean el sistema de desoxidación de Mn y Si. El carbono afecta la dureza en una manera que se explica típicamente en las formulas de CE publicadas para acero al carbono.

La mayoría de los autoprotegidos utilizan un sistema de protección en base a Aluminio para proporcionar desoxidación. Unos de los efectos del aluminio es que modifica el efecto del carbono en la templabilidad. Los niveles de dureza aumentan entonces.

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Flux Cored Arc Welding / Gas Shielded FCAW-GS

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Outershield (FCAW-GS) Es un proceso de soldadura por arco eléctrico, el cual se crea entre un alambre tubular y el metal base, produciendo un charco de metal fundido el cual utiliza un gas de protección adicional a la protección de los fundentes internos que contiene el alambre.

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Outershield (FCAW-GS) • Por ser un alambre tubular como los Innershield y además utilizar gas de protección, a veces suele denominárselos como alambres con doble protección. • El gas es requerido para proteger de la atmósfera al arco y a la pileta líquida. • Además brinda un arco excepcionalmente suave, comparado con el FCAW-SS.

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Outershield (FCAW-GS) • Entre otras funciones, algunos componentes del núcleo son generadores de escoria. • El más utilizado es la escoria rutílica, que se caracteriza por un arco suave y por cubrir completamente la soldadura. • Los alambres de escoria básica, mientras que generan una escoria de menor espesor y logra transferencia globular, puede ser más resistentes a la fisuración en frío.

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Outershield (FCAW-GS) • La mayoría son ideales para toda posición. • Todos otorgan buenas propiedades mecánicas con altas tasas de deposición. • Son utilizados efectivamente en: – Fabricación general – Fabricación estructural (incluyendo aplicaciones sísmicas) – Astilleros – Offshore – Tendido de tuberías – Transportes – Etc. 17

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Outershield (FCAW-GS) Ventajas

• Comparado con SMAW: – Menor cantidad de paradas y reinicios de arco. • Por esto, menor riesgo de defectos.

– Mayor factor operativo – Más fácil de usar – Trabaja a mayores corrientes, • Por lo tanto, mayores tasas de deposición = mayor productividad.

– Mayores niveles de eficiencia.

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Outershield (FCAW-GS) • Comparado con GMAW: – Mejores capacidades para soldaduras fuera de posición. • La escoria ayuda a contener la pileta líquida. – Produce mayores tasas de deposición soldando fuera de posición. – En posición, tienen buena penetración. • Ideales para espesores mayores. – Son tolerantes con contaminantes en la superficie. • Contienen desoxidantes, desnitrificantes y elementos que “barren” algunos niveles de contaminantes. 19

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Outershield: Mezcla o CO2? • Cada tipo de gas tiene sus ventajas y desventajas. • En la selección del tipo de gas deben considerarse factores como costo, calidad y productividad. – Costo del gas: el costo del gas se lo puede considerar como un cuarto del total del costo de materiales (que es un 20% del total de los costos de soldadura) o como un 5% del total de los costos de soldadura. • Si el costo es el único factor determinante del gas, con CO2 puro se pueden lograr grandes ahorros en la operación

– Impacto en la productividad: Las mezclas de argón/CO2 logran transferencias tipo Spray, lo que lo hace más confortable de operar y disminuyen las salpicaduras. • Con este gas, la pileta tiene una tendencia a ser mas fluida y fácil de operar fuera de posición o por soldadores con menos experiencia. • La gran desventajas son los altos niveles de radiación a los que es expuesto el soldador.

– Calidad de soldadura: Con una pileta líquida más fluida es más sencillo para los soldadores mojar el talones del cordón y también produce menos salpicadura. • Esto da como resultado aumento de la calidad y disminución de los costos de limpieza y END. 20

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Outershield: Mezcla o CO2? 75% Ar/CO2

100% CO2

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Flux Cored Arc Welding / Self Shielded FCAW-SS

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Innershield (FCAW-S) El proceso FCAW-S, puede ser visto como un electrodo revestido invertido. Sin embargo, a diferencia de SMAW, el proceso del alambre tubular autoprotegido ofrece niveles de productividad más elevados. Los índices de deposición son equivalentes, en algunos casos, superior a los obtenidos con la soldadura con gas de protección. 23

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Innershield (FCAW-S) Cable de corriente

Alambre tubular auto-protegido

Guía aislada Escoria

Punta de contacto

Depósito solidificado

Arco eléctrico

Metal base Charco 24

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Innershield (FCAW-S) • Inventado por Lincoln Electric en 1958. • Este proceso se basa en la exposición del arco a la atmósfera y de las reacciones resultantes con los elementos del núcleo. • Utiliza un sistema de limpieza con componentes de aluminiomagnesio como desoxidantes y desnitrificantes. • Estos componentes flotan a la superficie de la pileta protegiendo al proceso de más contaminación.

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Innershield (FCAW-S) Características

• • • •

No requiere de gas de protección externo. Se logran buenas propiedades mecánicas. Algunos alambres pueden soldar en toda posición. Pueden ser usados con vientos de hasta 48km/h sin perder sus características operativas y propiedades mecánicas. • Los alambres tienen buenas características de devanado. • Son más tolerantes a contaminantes en el material base.

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Innershield (FCAW-S) Ventajas

• Comparado con SMAW: – Es un proceso continuo: • Menor cantidad de paradas y reinicios de arco. • Por esto, menor riesgo de discontinuidades, más económico y aumento de la calidad.

– Aumento de la productividad, • Aumento del tiempo de arco y del factor operativo.

– Altas tasas de deposición. – Aumento de la eficiencia (menos desperdicios)

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Innershield (FCAW-S) Ventajas

• Comparado con GMAW/FCAW-G: – No requiere de gas externo. • Elimina los costos del gas, de los cilindros, logística, ahorro de tiempo y dinero.

– Menores costos de mantenimiento (torchas y alimentadores mas simples) – No requiere de carpas. – No requiere tenazas para cortar la punta del alambre (ahorro de tiempo) – Más tolerancia a los contaminantes en superficies

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Innershield (FCAW-S) Limitaciones

• Comparado con GMAW/FCAW-G: – La operatividad es más agresiva para los soldadores. – Se requiere mayor conocimiento por parte del soldador. – Menor eficiencia del alambre (83%) – En algunos casos la escoria es mas densa.

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Innershield (FCAW-S) Consideraciones Especiales

• No debe utilizarse gas de protección: – Aunque mejoraría la operatividad, el arco quedaría protegido de la atmosfera. – Esto NO permitiría al aluminio y al magnesio reaccionar con el nitrógeno y el oxigeno. – El deposito quedaría con niveles muy altos de aluminio resultando una soldadura frágil y sensible a la fisuración.

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Innershield (FCAW-S) Consideraciones Especiales

• Tipos de Salida – Utilizar solo voltaje constante para lograr un arco suave y estable y alcanzar las propiedades mecánicas de la soldadura.

• Polaridad – La mayoría de estos alambres utilizan DC-.

• Voltaje de Arco – Los alambres Innershield son muy susceptibles a los cambios del voltaje. Siempre referirse a las tablas y utilizar parámetros correctos.

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Innershield (FCAW-S) Consideraciones Especiales

• CTWD

Tubo “cuello de ganso”

– La distancia recomendada normal es desde ¾” hasta 1” (de 20 a 25mm).

Guía aislada Punta de contacto

– CTWD = ESO + Altura de arco

Extensión eléctrica E.S.O Alambre electrodo Altura Arco 32

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Extensión visible Metal base

Innershield (FCAW-S) Consideraciones Especiales FCAW-S tiende a ser muy sensible a los cambios en el voltaje, afectando la longitud del arco, cuando el voltaje disminuye la longitud de arco también. Resultando en un cono de arco más enfocado. • Cuando aumenta el V, el cono se vuelve más grande con mayor exposición al aire. • Solo algunos elementos dentro del alambre tubular protegen al baño (Al y Mg). • Cuando el cono aumenta, los elementos se hacen insuficientes para proteger el baño

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Innershield (FCAW-S) Consideraciones Especiales

• Angulo de desplazamiento – Siempre utilizar técnicas de arrastre. – Utilizar técnicas de empuje aumenta considerablemente la posibilidad de atrapamiento de escoria.

• Limitaciones de Una Sola Pasada – En estos casos, por efecto de la dilución, al hacer pasadas múltiples, pueden obtenerse aleaciones indeseables.

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Innershield (FCAW-S) Consideraciones Especiales

• Limitaciones de espesor del material base – Utilizar estos alambres en espesores más allá de los recomendados, cambia la tasa de enfriamiento del metal de soldadura debido a la conductividad térmica del material de mayor espesor. – Esto creará microestructuras indeseables. Y aumentar la posibilidad de fisuración.

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Innershield (FCAW-S) Consideraciones Especiales

• Limitaciones de espesor del material base (cont.)

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Alambre

Diámetro

Espesor Máximo

Límite de Pasadas

NR-211-MP

0,8, 0,9 y 1,1mm

7,9mm (5/16 in)

Múltiple

NR-211-MP

1,7, 2,0, 2,4mm

12,7mm (1/2 in)

Múltiple

NR-212

Todos los diámetros

19mm (3/4 in)

Múltiple

NR-5

Todos los diámetros

4,8mm (3/16 in)

Simple

NR-152

Todos los diámetros

4,8mm (3/16 in)

Simple

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Innershield (FCAW-S) Consideraciones Especiales • Repelado con Carbón – Cuando se utiliza repelado con carbón sobre soldaduras hechas con Innershield, pueden aparecer manchas negras o puntos en la superficie. – Están manchas, habitualmente son confundidas con poros. – Sin embargo, este residuo negro no indica la presencia de poros o de mala calidad de la soldadura. – Puede ser removido fácilmente con un cepillo.

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Combinación de Procesos

Puede disminuir la tenacidad en el pase de raíz, principalmente

por

el

contenido

de

Aluminio

y

Nítrogeno. Por lo que para asegurar una buena tenacidad, es recommendable asegurar mediante ensayos que cumplan los requiermientos de normas Ej: AWS D.18.

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LN-23P • • • • •

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Con cable de control. Display de Voltaje. Construcción Heavy-Duty. Diseñado exclusivamente para soldadura de tuberías. Procesos: – Flux-Cored SS