soldadura de tuberías en acero cromo molibdeno

1. SOLDANDO TUBERÍAS DE
ACERO CROMO -
MOLIBDENO
Ing. Andy Alvarez Borja
Inspector de uniones soldadas Nivel III – CESOL N°1561
Certified Welding Inspector (CWI) – AWS N° 13074031
TRUJILLO - PERÚ

2. Contenido:
1. Tipos de Acero
2. Agentes de desgaste
3. Un contrincante: “Creep”
4. Propiedades de los aceros
5. Acero al Cr – Mo
Características Generales
Nomenclatura Técnica
Composición Química
Propiedades Mecánicas
6. Soldando
Tener en cuenta
Materiales de aporte
Pre-calentamiento y PWHT
7. Equipos y Materiales de aporte

3. Tipos de Acero
Aceros al Carbono
Aceros de Bajo Carbono
0,03% < C ≤ 0,25%
ASTM A 36
SAE 1020 (perfiles, barras, etc.)
Aceros de Mediano Carbono
0,25 < C ≤ 0,45%
Aceros Fundidos
Aceros de Alto Carbono
C > 0,45%
Aceros para Herramientas
Aceros Aleados
Aceros de Baja Aleación
Aleantes ≤ 5% Aleantes
Aceros T1
Aceros de Mediana Aleación
5% < Aleantes ≤ 10%
Aceros al 5% Cr – 0,5% Mo
Aceros de Alta Aleación
Aleantes > 10%
Aceros Inoxidables
Aceros al Manganeso

4. Erosión
FricciónImpacto
Agentes de desgaste

5. Un contrincante: “CREEP”
 También conocido como FLUENCIA LENTA
 Mecanismo de deterioro en el tiempo que provoca la deformación continua
de un material bajo carga (esfuerzos) y expuesto a una temperatura
elevada.
 Es una deformación asistida térmicamente dependiendo del tiempo
 Provoca en las piezas variaciones dimensionales, distorsiones y hasta
rupturas de los mismos

6. Un contrincante: “CREEP” - etapas
Endurecimiento por deformación (aumento de dislocaciones)Balance entre endurecimiento y ablandamientoCambios microscópicos: recristalización, microcavidades, microgrietas, etc

7. Un contrincante: “CREEP” - etapas

8. Un contrincante: “CREEP” - etapas

9. Un contrincante:“CREEP”
Aleaciones resistentes al CREEP
 Con temperaturas hasta 150°C
• Polímeros T > 100°C
• Polietileno de baja densidad, Tmáx: 70°C
• Cobre Puro y aleaciones de Al
 Con temperaturas entre 150°C – 400°C
• Polietereterketona (PEEK) hasta 160°C (sin esfuerzo) y hasta
300°C con 30% refuerzo de fibra de vidrio
• Poliamidas hasta 260°C
• Politetrfluoroetileno (PTFE) hasta 260°C
• Aleaciones de Mg hasta 200°C

10. Un contrincante:“CREEP”
Aleaciones resistentes al CREEP (continua)
 Con temperaturas entre 150°C – 400°C
• Aleaciones de Al hasta 250°C
• Aleaciones de Cu hasta 350°C
• Aceros al carbono o C-Mn hasta 425°C
 Con temperaturas entre 400°C – 600°C
• Aceros ferríticos de baja aleación (1Cr 1Mo 0.25V; 2-25Cr
1Mo) hasta 550°C
• Aceros inoxidables martensíticos (13%Cr) hasta 500°C

11. Un contrincante:“CREEP”
Aleaciones resistentes al CREEP (continua)
 Con temperaturas entre 575°C – 650°C
• Aceros inoxidables austeníticos tienen buena resistencia al
creep y corrosión hasta 650°C
 Con temperaturas entre 650°C – 1000°C
• Aceros inoxidables austeníticos hasta 750°C
• Aleaciones de Ni-Cr (Nimonic) hasta 1000°C
• Aleaciones de Ni-Cr-Fe (Incoloy) hasta 1200°C
• Aleaciones base Co hasta 1000°C

12. Un contrincante:“CREEP”
Aleaciones resistentes al CREEP (continua)
 Con temperaturas mayores a 1000°C
• Materiales Refractarios (W, Mo, Nb) hasta 1500°C, pero
necesitan atmósfera protectora
• Cerámicos (óxidos de Al, Mg, Be, Zr, etc) por encima de
1200°C pero suceptibles al choque térmico

13. Dureza
TenacidadLímite de
Fluencia
Propiedades de los Aceros

14. Aceros al Cr – Mo / Carc. Generales
 El Cr otorga resistencia a la CORROSIÓN y OXIDACIÓN a elevadas
temperaturas.
 El Mo aumenta la resistencia mecánica a elevadas temperaturas.
 Los dos juntos mejoran la resistencia mecánica a elevadas
temperaturas, evitando el problema del “creep” y la fisuración por
hidrógeno.
 Las aleaciones se van mejorando con la adición de Ti, V, Nb y N.
 Se tiene una gama de aleaciones para diferentes aplicaciones.

15. Aceros al Cr – Mo / Carc. Generales
Material suministrado con:
 RECOCIDO: bajas propiedades mecánicas, se requieren
espesores más gruesos, FERRITICA
 TEMPLADO Y REVENIDO: excelente p. mecánicas y alta
tenacidad, baja resistencia a la fragilización por H. MARTENSITA
 NORMALIZADO Y REVENIDO: P. Mec. Intermedias; GLOBULAR

16. Aceros al Cr – Mo / Carc. Generales
Material suministrado con:
 RECOCIDO: Temp.: 850°C-913°C; Tiempo: 1h/pulg; Venf.: 28°C/h
hasta 538°C y luego al aire.
 NORMALIZADO: Temp: 850°C-913°C; Tiempo: 1h/pulg; Venf.: al
aire quieto.
 TEMPLADO: Temp.: 850°C-913°C; Tiempo: 1h/pulg; Venf.: en
aceite.
 REVENIDO: Temp.: 600°C-650°C; Tiempo: 2h/pulg; Venf.: en aire
quieto

17. Aceros al Cr – Mo / Carc. Generales

18. Aceros al Cr – Mo / Nomenclatura Téc.

19. Aceros al Cr – Mo / Nomenclatura Téc.
Aceros al C, C- Mo
Aceros al Cr-Mo,
resistentes al Creep
Aceros Inoxidables

20. Aceros al Cr – Mo / Comp. Química

21. Aceros al Cr – Mo / Prop. Mecánicas
• Resistencia a la Tracción: 414 MPa – 621MPa
• Límite elástico: 207MPa – 450MPa
• Elongación: 18% a 30%

22. Soldando – Tener en cuenta
• Todos tienen bajo contenido de C
• Se tiene varias alternativas de procesos de soldeo
• Es importante la temperatura de precalentamiento y PWHT
• Usando en el primer pase GTAW, no olvidar la purga de gas
• En general Back purging:
 < 4% Cr no usar
 4<Cr%<6 de acuerdo a la aplicación que tendrá
 %Cr > 6 siempre utilizar

23. Soldando – Tener en cuenta
 Problemas comunes:
1. Alta templabilidad (por los aleantes).
2. Carbono Equivalente elevado (sensibles a la fisuración por
hidrógeno).
3. Fragilidad de revenido o recalentamiento (durante el PWHT o al
mantenerse en las temperaturas entre 350°C a 550°C).

24. Soldando – Tener en cuenta
 Entonces tendremos las siguientes precauciones:
1. Selección adecuada de los materiales de aporte a utilizar.
2. Cálculo de la temperatura de precalentamiento.
3. Selección del tratamiento térmico post-soldadura (PWHT).
4. Calificar procedimientos de soldadura y realizar inspecciones al
culminar el PWHT.

25. Soldando – Materiales de aporte
 Electrodos de bajo hidrógeno y todas las prácticas recomendadas
para evitar la fisuración por hidrógeno.
 De bajo contenido de %C.
 Es recomendable secar los materiales de aporte expuestos a la
atmósfera en hornos según sus especificaciones técnicas..
 Se debe tener en cuenta si existe ciclo térmico de trabajo.
 Dos grandes grupos de uniones:
1. Materiales base similares
2. Materiales base disímiles

26. Soldando – Materiales de aporte
1. MATERIALES BASE SIMILARES:
• Emplear materiales de aporte de composición química similar al material base.
• %Cr y %Mo no deben ser inferiores a los mínimos del material base.
• La resistencia mecánica del material de aporte no debe ser inferior a la del
material base.

27. Soldando – Materiales de aporte

28. Soldando – Materiales de aporte
2. MATERIALES BASE DISIMILES:
• La de menor CQ de los Materiales base a soldar
• La de mayor CQ de los materiales base a soldar
• Una CQ intermedia a los materiales base a soldar
• Una CQ diferente a la de los materiales base a soldar

29. Soldando – Materiales de aporte
2. MATERIALES BASE DISIMILES:
a. La de menor CQ de los Materiales base a soldar
b. La de mayor CQ de los materiales base a soldar
c. Una CQ intermedia a los materiales base a soldar
d. Una CQ diferente a la de los materiales base a soldar
a, b y c cuando trabajamos con materiales de Cr Mo del mismo
grado
d cuando la unión trabajará a elevadas temperaturas o en
ambientes corrosivos

30. Soldando – Materiales de aporte

31. Soldando – Materiales de aporte

32. Soldando – Materiales de aporte

33. Soldando – Materiales de aporte
2. MATERIALES BASE DISIMILES:
a. La de menor CQ de los Materiales base a soldar
b. La de mayor CQ de los materiales base a soldar
c. Una CQ intermedia a los materiales base a soldar
d. Una CQ diferente a la de los materiales base a soldar
d para uniones de Mat. Ferríticos con inoxidables, usar:
• aporte E309
• Si hay ciclo térmico usar aleaciones de alto Ni (ENiCrFe-2.-3.-4)

34. Soldando – Preparación de bordes

35. Soldando – Precalentamiento
• Evita altas velocidades de enfriamiento.
• Se selecciona en función del %C y del grado de hidrógeno
potencialmente disuelto.
• Si los materiales usados son fuentes de hidrógeno, se recomienda
elevar la temperatura 50°C más de lo establecido durante 1 hora antes
de que llegue a la temperatura ambiente.
• Según la ASME B31.3 en el item 330.1.4, la zona a precalentar no debe
ser menor de 25.4mm de longitud a partir del eje del cordón de
soldadura.
• Si el WPS indica, hasta en el apuntalado se realiza

36. Soldando – Precalentamiento

37. Soldando – Precalentamiento

38. Soldando – Precalentamiento

39. Soldando – Precalentamiento
 Interrupciones:
• Debe evitarse interrumpir el procedimiento de soldadura hasta que la
temperatura llegue a ser la del medio ambiente, a menos que se realice
algún tratamiento a esa unión.
• Si el espesor es menor a 25.4mm, podría ser interrumpido a no menos
de 33% del espesor.
• Si el espesor es menor a 25.4mm, y se detiene en más del 33% del
espesor, esto debería ser especificado.
• Podría ser interrumpido el proceso de soldeo para materiales con un
máximo de 4% de Cr y menores a 25.4mm de espesor soldados con
aportes de B.H.

40. Soldando – PWHT
• Desarrolla resistencia a la corrosión, ductibilidad, tenacidad y difunde el
hidrógeno.
• No se usa cuando los espesores son delgados y se soldó con una
temperatura de precalentamiento ALTA.
• La temperatura de mantención no debe pasar la temperatura de los
tratamientos previos.
• Cuando las juntas realicen servicio bajo ácido siempre debe realizarse.
• Cuando el espesor es mayor a 25.4mm o el % de Cr es mayor a 4, el PWHT
debe realizarse inmediatamente después de terminar de soldar la junta.

41. Soldando – PWHT

42. Soldando – PWHT
ASME B31.3

43. Soldando - PWHT
 Temperatura inicial
 Mantener en 315°C
 Velocidad de Calentamiento
 315°C / 0.5* (mayor
espesor-inch)
 Pero siempre < 315°C/h
 Velocidad de Enfriamiento
 < 315°C/h

44. Soldando – PWHT

45. Soldando – PWHT

46. Equipos y Materiales de aporte
PROHEAT 35 (Equipo para precalentamiento y PWHT)

47. Equipos y Materiales de aporte
 Proceso GTAW:
• TIGFIL 103 – ER80S-B2
• TIGFIL 2.25Cr 1Mo - ER90S-B3
• TIGFIL 5Cr 0.5Mo – ER80S-B6
• TIGFIL 9Cr 1Mo – ER90S-B9
 Proceso SMAW:
• EXA8018 B2 – E8018-B2
• EXA9018 B3 – E9018-B3
• UNIVERS CR – E9016-B3
• CHROMOCORD 502 – E8018-B6
• CHROMOCORD B9 – E9016-B9

48. Ing. Andy Alvarez Borja
aalvarez@soldexa.com.pe
RPC: 989208015

49. Fuentes de información
• AWS D10.8 “Recommended Practices for Welding of Chromium-Molybdenum
Steel Piping and Tubing”
• ASME B31.3 “Process Piping”
• ASME VIII – Anexo 31
• Welding Handbook – Vol 4 – Part 2 - AWS
• Techinal Report – Kobelco
• Curso Ingeniería de Soldadura – PUCP
• Boletín 101 – OERLIKON / SOLDEX S.A.
• Manual Soldadura Oerlikon / SOLDEX S.A.