Profundización en el soldeo húmedo submarino: Consideraciones metalúrgicas (Parte 2)

Soldeo húmedo

En este segundo artículo sobre en el soldeo húmedo submarino, continuamos tras la primera parte en la que hablamos sobre las técnicas básicas de soldeo húmedo con electrodo revestido, ahora profundizamos en las consideraciones metalúrgicas a la hora de realizar un soldeo húmedo.

Consideraciones metalúrgicas

Aunque el procedimiento de soldeo es fiable, podemos plantearnos la siguiente pregunta: ¿es posible realizar una soldadura en contacto con el agua que mantenga unas condiciones metalúrgicas aceptables de forma que se garantice su resistencia?

Para responder, debemos tener en cuenta varios aspectos, que caracterizan al soldeo húmedo submarino:

• El arco eléctrico es más inestable, por lo que es preciso aumentar el voltaje del mismo.
• Se generan más humos y, sobre todo, burbujas que reducen la visibilidad.
• El metal fundido se enfría mucho más rápidamente, causando alteraciones en la microestructura del metal base.
• Se favorece la difusión química que provoca un aumento del contenido de carbono y una disminución de manganeso y de silicio.
• La inspección de las soldaduras ejecutadas en ambiente húmedo también son más dificultosas, por lo que existe la posibilidad de que los defectos que puedan existir pasen desapercibidos.

No obstante, si se tienen en cuenta las precauciones necesarias, las uniones soldadas realizadas bajo el agua pueden resultar igual de satisfactorias que las ejecutadas en superficie.

Carbono equivalente y templabilidad

Sabemos que el soldeo de aceros con un contenido de carbono equivalente superior a 0,4% puede resultar delicado en superficie, debido a que aumenta la posibilidad de que se produzca agrietamiento en frío.

Recordemos que el carbono equivalente de un acero se determina según su composición química, aplicando la siguiente expresión, de acuerdo con la definición dada en la norma UNE-EN 10025:

CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Cu+Ni)/15)

Por ello, el carbono equivalente se limita a 0,4% para el soldeo húmedo, con el objeto de reducir la posibilidad de que el material base quede templado y, consecuentemente, frágil.

No obstante, el agua circundante causa un enfriamiento muy rápido: una soldadura en superficie se enfría a una velocidad de unos 30ºC por segundo, mientras que bajo el agua  aumenta a unos 100ºC por segundo, dependiendo del espesor, del aporte térmico y de la temperatura del agua.

Este rápido enfriamiento causa un aumento de martensita en la ZAT (zona afectada por el calor) de los aceros al carbono, con el consecuente aumento de la dureza, siendo habituales 400 unidades de dureza Vickers (HV10)

Evidentemente, los cambios en la microestructura causan los correspondientes cambios en las propiedades mecánicas. Dichos cambios son mucho más evidentes en los primeros 50 metros de profundidad, por debajo de la cuál, permanecen constantes sin incrementarse prácticamente.

Por ello, es imprescindible utilizar consumibles estudiados especialmente para su empleo en estas condiciones, que logren minimizar estos cambios en las propiedades del metal base.

Influencia de la profundidad

Evidentemente la presión aumenta con la profundidad: recordemos que cada 10 metros de profundidad equivalen a una atmósfera de presión; es decir, que a una profundidad de 40 metros la presión resultante es de 4 atmósferas más la presión atmosférica, lo que suponen 5 atmósferas en total.

Se ha observado que el aumento de presión causa una disminución del silicio y del manganeso (reduciendo la resistencia), a la vez que aumenta el contenido de carbono (incrementándose la dureza y, por lo tanto, la fragilidad).  También aumenta el contenido de hidrógeno, con el consiguiente riesgo de agrietamiento.

Recordar que la posibilidad de agrietamiento aumenta al crecer el contenido de hidrógeno y al elevarse el carbono equivalente.

Agrietamiento por hidrógeno

La introducción de hidrógeno en el cordón soldado evidentemente es muy probable en presencia de agua, como es el caso del soldeo húmedo submarino.

Para evitar que la presencia de hidrógeno cause inevitablemente grietas deben seguirse las siguientes recomendaciones:

• Diseñar la soldadura para que esté sometida a tensiones más reducidas;
• Realizar cordones de pequeño tamaño o realizar varias pasadas que reduzcan las tensiones de las pasadas previas;
• Utilizar electrodos especiales, por ejemplo de níquel o acero inoxidable, que admitan mayores contenidos de hidrógeno en el baño fundido y hagan la unión más dúctil;
• Usar electrodos con carbonatos en su revestimiento, que generen gases capaces de reducir el contenido de hidrógeno al combinarse con él para formar hidruros.

Porosidad

También la porosidad aumenta al aumentar la presión, pero puede reducirse tomando las siguientes precauciones:

• Utilizar una intensidad de soldeo baja con corriente continua y polaridad inversa (CCP); no obstante, tener en cuenta que esta polaridad causa electrólisis, provocando un rápido deterioro del metal del portalectrodos
• Utilizar una alta intensidad con corriente continua y polaridad directa (CCEN)
• Usar un arco corto
• Soldar con una mayor velocidad de avance

Recordar que la corriente alterna no se utiliza en soldeo submarino, sobre todo, por razones de seguridad del soldador.

Teniendo en cuenta éstas y otras variables al diseñar y ejecutar un procedimiento de soldeo húmedo con electrodo revestido, se puede asegurar que los valores de resistencia de la unión soldada pueden llegar a ser similares o incluso superiores a los obtenidos en la superficie.