Soldadur d aceros inoxidables

Soldadura de los aceros inoxidables –Tendencias y Perspectivas

Carlos Faggiani, CWI

Sanddvik Materials Technology

Sandvik Materials Technology

� Tubos

� Flejes

� Alambres y Consumibles

� Kanthal

� Sistemas procesadores

� Tecnologias Medicinales

Cinco areas de productos


Recursos de D&I

� El mayor centro de D&I de Escandinavia

� 300 empleados en Sandviken y Hallstahammar

� 4% de la faturacion invertidos en D&I

� Mas de 900 materiales condiferentes propiedades

� Nuevas patentes todos los anos


Consumibles desde la Fusion hasta el producto terminado


Division de Alambres Unidades de Produccion

Sandviken

Barcelona, SpainMogi Guacu, BrazilScranton, PA, USA

Productos: Todos, excepto Martensiticos

Productos: Todos, con algunas excepciones

Productos: ConsumiblesSerie 300 y resortes

Producto: Perfiles

Fagersta Stainless

Producto: Alambron


Soldadura Inoxidable

� Mercado de los aceros inoxidables – vision general

� Materiales de base

� Consumibles

� Procesos de soldadura


Histórico Del desarrollo de los Aceros Inoxidables

Acero al Carbono

Aceros InoxidáblesMartensíticos

(~1910)

Aceros InoxidabelsFerríticos

Aceros ELI (~1960)

Aços Baja aleacion

alta resistência Aceros Austeníticos18/8

(~1920)

Austeníticos aleadosal Mo

18/8 Mo(~1930-1940)

AcerosAusteníticos Alta

Aleacion(~1960)

Superausteniticos(~1980-1990)

Aceros InoxidábelsDuplex (baja aleacion)

Austeno Ferríticos“Duplex”

“Super Duplex”(meados de 1980)

Primeiros duplex 1930Aços Duplex Modernos

(~1970)


Produccion Mundial de AcerosProduccion Mundial de Aceros 2001-2007

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1 2 3 4 5 6 7

ano

M to

n

Porduccion Mundial de Aceros Inoxidables 2001-2007

0

5

10

15

20

25

30

35

1 2 3 4 5 6 7

ano

Mto

n

Produccion de Aceros Inoxidables corresponde a 2% de la prodducion mundial de aceros en general

Crescimiento(% ) 01-07:Aceros al Carbono/ BA – 38%Inoxidables – 37%


Aceros – Produccion por RegionProduccion mundial de aceros por region - 2006

17%

12%

13%57%

1% W Europe/Africa

Central+Eastern Europe

Americas

Asia

Others

Produccion mundial de aceros inoxidables por region, 2007

34%

1%

10%

55%

W.Europe/Africa

Central + Eastern Europe

The Americas

Asia

El crescimiento en cada zona de produccion de aceros comun y inoxidables es similar

En Europa, predomina la produccion de aceros duplex y especiales. En Asia, serie 200 y 300


Factores de consumo

� Propiedades de aplicacion – corrosion y propiedades mecanicas

� Costo de instalacion/mantenimiento

� Disponibilidad del mercado

� Certificaciones de productos


Algunos consumos aparentes de aceros inoxidables 2006

8,233272Canada

4,464279Thailand

1,6188297Brazil

43,423990Taiwan

24,4491.190South Korea

1,41.1111.593India

7,92982.350United States

19,11282.441Japan

12,74625.870EU-25

4,61.3146.017China

in Millionin kt

kg / CapitaPopulationTotal DemandTop-10 Markets


Aleaciones estan cambiando

� Baja disponibilidad de aleantes y/o alto precio de las aleaciones – materiales menos aleados

� Exigencia de mejora de propiedades – adecuar los materiales con los nuevos standares de bajo mantenimiento y bajo costo inicial

� Mercado saliendo de la serie 300 para serie 400 (fe rriticos), serie 200 y duplex.

� Analisis de costo beneficio vs. costo unitario de producto


Evolucion del precio del Niquel 1999-2007

www.lme.co.uk


Ni year avg

6,768

9,635

13,827 14,739

24,257

38,450

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

45,000

Avg 2002 Avg 2003 Avg 2004 Avg 2005 Avg 2006 Avg 2007


Acero serie 200

� Principalmente en Asia

� Aleaciones Cr-Mn-Ni. Mn reenplaza en Ni en la compo sicion

� Costo unitario mas bajo

� Reenplaza el 304 en algunos casos de corrosion y ap licaciones estruturales

� Hay limitaciones de corrosion para reenplazo de la serie 300 por la serie 200

� Propiedades de los aceros serie 200:� No son magneticos

� Propiedades mecanicas superiores

� Buena soldabilidad con consumibles austeniticos 308 , 307 y 309


Serie 400

� Reenplaza serie 300 en aplicaciones de mediana temp eratura, household y aplicaciones automotivas

� Costo unitario mas bajo. Aleacion al Cr.� Aceros ferriticos de bajos residuales (C, S, P, N), alto Cr (15-30%)

y estabilizados al Ti,Nb, son los materiales mas u suales.� Reemplazo echo de forma sistematica y segura, segui endo los

padrones de pruebas de las industrias (ej: automoti va)� Propiedades:

� Magnetico� Propiedades mecanicas superiores a serie 300� Soldabilidad media/buena� Consumibles serie 400 (409Nb, 439, 430, 441) y seri e 300 (308, 307,

309, etc)


Duplex

� Propiedades mecanicas y corrosion superiores o simi lares a serie 300 correspondientes� 304 vs. LDX2101� 316 vs. 2304� 904 vs. 2205� 254SMO vs. 2507

� Principalmente Union Europea y EEUU� Costo beneficio superior a serie 300 � Aleacion Cr-Ni (bajo)-Mo� Buena soldabilidad con consumibles similares a los

metales de base


22,0

0,1

75,8

35,4

2,0

58,3

24,2

17,9

56,0

24,8

9,8

63,1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

EuroAfrica Americas Asia Global

Cr CrMn CrNi

No soma 100%:Otros tipos, no considerados

Produccion mundial de aceros inoxidables por tipo


Comparacion general de soldabilidad – arco electrico

similaresSerie 300Similares/ serie 300

similaresConsumibles

100-250150-250100-250150-250Temperatura entrepasadas

+ / ++++ / +++++++Energia Soldadura

nonoChapas gruesas

noPrecalentamiento

DuplexSerie 200Serie 400Serie 300Caracteristica


Consumibles

� Se adecuan a los procesos de soldadura

� Alta productividad y garantia de calidad. Cambios e n las calidades padron

� Embalajes mas grandes (tambores 1500-300 kg, rollos de mayor peso para arco sumerjido, carreteles 15kg vs 13kg)

� Nuevos consumibles son desarollados para las nuevas aleaciones.


Composición quimica especificada porAWS, EN, DIN, BS and AFNOR for

19.9.LSi (AWS ER308LSi)

Rango limite, % porpeso

C < 0.02Si 0.65- 1.00Mn 1.50- 2.00P < 0.020S < 0.015Cr 19.50- 20.50Ni 9.50- 10.50Mo < 0.40Cu < 0.40N < 0.06


Un certificado tipico de el Sandvik19.9.LSi (AWS ER308LSi)

C 0,018Si 0,90Mn 1,75P 0,020S 0,009Cr 20,22Ni 9,88Mo 0,14Cu 0,08N 0,048FN 10


Baja variación de los elemento de colada para colada


Algunos elementos de la tabela periodica

Z r M g C d

T i Sn O

N a Pb B

K B i H

A l Sb C e

C a Se B e

V C s C o

N b T e T a

L i Z n B a etc


Impurezas o elementos residuales

� Ce y Ca influencian en la estabilidad de arco

� O influencia en la estabilidad de arco y fluidez de la poza de fusión

� Sn y S influencian en el aparecimiento de trincas ca lientes


Capacidad de Alimentación


Utilización de los procesos de soldadura en Europa

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1970 1975 1980 1985 1990 1995

SAW,FCAW

GMAW (MIG/MAG)

SMAW (MMA)


Procesos de soldadura

� Electrodos Revestidos

� MIG

� Arco Sumerjido (Alambre)

� Arco Sumerjido y Elextroescoria (Flejes)

� TIG

� Alambres Tubulares


Electrodos Revestidos

� Proceso flexible en costos y produccion

� Baja productividad en produciones seriadas

� Muy utilizado en mercados predominantemente de mantenimiento (Latinoamerica)

� Sigue con desarollo con nuevas aleaciones.

� Para superausteniticos y aleaciones duplex, tienen propiedades de corrosion mas bajas que otros deposi tos por arco electrico.


MIG

� Proceso en ascension para producion seriada y aleac iones padron. Bajo costo

� Alta capacidad de soldadura automatica� Proceso flexible cuanto a deposicion:

� MIG Convencional – corto-circuito, Pulverizado, Glob ular. Grande parte de las aplicacones en Sudamerica.

� MIG tranferencia controlada – Corto Circuito control ado (RMD, STT, CMT, etc) y arco pulsante. Control del pozo de fusi on, mejor penetracion lateral (pasada de raiz), baja oxidacio n (soldadura sin respaldo), 4x mas rapido que TIG para pasada de rai z en tubulacion >5” diametro.

� MIG con fuentes conjugadas – Tandem o Twin arc, rata de deposicion 10-18kg/h, velocidad de soldadura 0,8-2,5m/min

� MIG Hibrido – Plasma-MIG o LASER-MIG, altas velocida des de soldadura (4-8x mas que MIG convencional), bajo apo rte de material, elevadas propiedades mecanicas

� MIG con fleje perfilado – ratas de deposicion >11 kg /h.


MIG – Casos practicosLASER-MIGVW Alemania - 2003Fundicion de aluminio – AlSi12 dia 1,6mm

GMAW Corto Circuito controlado +Arco PulsanteSoldadura de Tubos – 235kmAPI 5L gr.X70 – ER70S6 diam 1,14mm


Arco Sumerjido

� Aplicaciones para grandes espesores o soldadura de recubrimiento

� Aplicacion limitada para grandes talleres

� Buenas propiedades de junta

� Uno o dos alambres son las versiones mas comun

� Utiliza tubular sin escoria (Metal Cored) para sold adura de recubrimiento duro (serie 400 martensitica) – rollos de lingotamiento continuo


SAW / ESW flejes

� Soldadura de recubrimiento

� Espesores de base >40mm

� Alta tasa de deposicion (20-30 kg/h)

� Metales muy puros – bajas inclusiones

� Composiciones especiales para la aplicacion –baja dilucion

� Industria Petrolera

y quimica

Method MMA SAW (wire) SAW (strip) ESW (strip)

Deposition rate, kg/h 1 - 5 3 - 12 10 - 20 20 - 35

Area coverage, m 2/h 0.05 - 0.15 0.1 - 0.3 0.3 - 0.6 0.5 - 0.9

Dilution, % 15 - 30 15 - 40 15 - 25 8 - 20

No of layers for ELC 3 3 1 - 2 1


Alambres Tubulares

� Alambres con fundente y sin fundente (Metal Cored)� Utilizacion de equipamientos MIG convencional. Met al

cored puede ser utilizado tambien con arco pulsante� Metal cored tiene precio muy competitivo para aleac iones

ferriticas (409Cb, 430, 439)� Algunas restricciones para soldadura fuera de posic ion con

alambres tubulares con fundentes (inclusiones)� Comparado con MIG convencional (CC, globular,

pulverizado) tiene mejores propiedades de penetraci on� Metal cored utiliza el mismo gas de proteccion que el

macizo


TIG

� Soldadura lenta, muy utilzado para soldaduras de alta calidad

� Aplicacion en pasadas de raiz en general y soldadura de tubulacion

� Soldadura de recubrimiento para aleaciones de niquel (ej. alloy 625) con utilizacion de TIG pulsante y alambre caliente (HOT Wire). Tasas de deposion >8 kg/h.

� Industria de procesos quimicos y petroleras Fuente: www.vetco.com


Sitios para consultas sobre aceros inoxidables

� www.assda.asn.au/asp/index.asp - Artigo serie 200 vs. 300. Informaciones generales sobre inoxidables

� www.bssa.org.uk/organisations.php - Informaciones generales y links para otras organizaciones

� www.nucleoinox.org – Estadisticas nacionales y informaciones generales

� www.worldsteel.org – Estadisticas actualizadas sobre produccion de aceros comun

� www.worldstainless.org – Estadisticas actualizadas sobre aceros inoxidables

� www.thenickelinstitute.org – Informaciones generales sobre nickel y aceros inoxidables

� www.smt.sandvik.com – Productos de Sandvik – tablas de corrosion y seleccion de consumibles

� www.aws.org – Articulos sobre soldadura de alta productividad


Conclusiones

� Para nuevas aplicaciones de aceros inoxidables, el costo beneficio es el factor mas estudiado

� Hay incrementos en la fabricacion mundial de aceros inoxidables duplex, ferriticos y serie 200. Procedi mientos de soldaduras deben ser adecuados para cada caso

� Los procesos de soldadura estan cambiando, seguiend o la misma tendencia de los aceros al carbono

� Los consumibles de soldadura estan se adecuando a l as nuevas demandas de proceso y nuevos materiales

www.smt.sandvik.come-mail: [email protected]

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Soldadur d aceros inoxidables