Introducción
En el mundo de la soldadura, la integridad de las uniones metálicas es determinante para garantizar la seguridad y durabilidad de las estructuras. Sin embargo, a pesar de los avances en técnicas y tecnologías, los defectos internos siguen siendo una preocupación constante, ya que pueden comprometer la calidad de las soldaduras, y en consecuencia, la fiabilidad de las construcciones.
Estos defectos de soldadura como la falta de fusión, la falta de penetración y la formación de porosidad entre otros, son especialmente problemáticos, pues pasan desapercibidos en inspecciones superficiales, manifestándose solo cuando ya es demasiado tarde.
Este artículo explora en detalle los principales defectos internos que afectan la calidad de la soldadura, analizando sus causas, consecuencias, y métodos de prevención, con el objetivo de ofrecer una comprensión que permita mejorar las prácticas de soldadura y asegurar la máxima calidad en las uniones metálicas.
Principales defectos internos que afectan la calidad de la soldadura
La calidad de una soldadura no solo se evalúa por su apariencia superficial, sino también por la integridad de su estructura interna. Los defectos internos son imperfecciones que, aunque invisibles a simple vista, pueden debilitar significativamente la unión metálica y poner en riesgo la funcionalidad y seguridad de la estructura soldada. Estos defectos pueden surgir por diversas razones, como técnicas de soldadura inadecuadas, parámetros mal ajustados, o materiales contaminados.
A continuación, se describen en detalle los principales defectos internos que pueden comprometer la calidad de la soldadura.
Falta de fusión
Es uno de los defectos internos más comunes en la soldadura. Se produce cuando el material de aporte no se fusiona adecuadamente con el metal base o entre pases de soldaduras, como se señala en la figura 1, resultando en una unión débil o incompleta. Este defecto es común en procesos de soldadura que involucran metales de alta conductividad térmica, como el aluminio, o cuando se utiliza una técnica de soldadura inadecuada.
Causas: La falta de fusión puede ser causada por varios factores, entre ellos, velocidad de avance excesiva, baja intensidad de corriente, diámetro inadecuado de electrodo principalmente el pase de raíz, falta de control sobre el movimiento del electrodo o un ángulo incorrecto del electrodo. También puede ocurrir debido a la presencia de óxidos u otras impurezas en la superficie del metal base que impiden una adecuada fusión.
Prevención: Para evitar la falta de fusión, es esencial realizar una correcta preparación de la superficie, seleccionando los parámetros de soldadura adecuados y utilizando técnicas que aseguren una penetración y fusión completas del metal base y el material de aporte.
Falta de penetración
Es otro defecto interno significativo, caracterizado por la incapacidad del metal de aporte de alcanzar la raíz de la junta, lo que resulta en una unión incompleta. Este defecto de soldadura puede pasar desapercibido en la superficie, pero internamente, crea una zona de debilidad que compromete la integridad estructural.
Causas: Las causas comunes de la falta de penetración incluyen una configuración inadecuada de la junta, insuficiente energía térmica durante el proceso de soldadura, y una técnica de soldadura deficiente. La falta de penetración también puede ser resultado de una mala selección del electrodo o del alambre de soldadura.
Prevención: Una correcta preparación de la junta, junto con la selección apropiada de los parámetros de soldadura, son esenciales para asegurar una penetración completa. La inspección visual durante el proceso y el uso de técnicas de soldadura como la soldadura por arco sumergido pueden minimizar la ocurrencia de este defecto.
Inclusiones de escoria
Son partículas no metálicas atrapadas dentro de la soldadura. Estas inclusiones suelen ser resultado de la incapacidad de la escoria para flotar hacia la superficie del charco de soldadura y ser eliminada antes de que la soldadura se solidifique.
Causas: Este defecto puede surgir debido a una limpieza inadecuada entre pasadas de soldadura, baja fluidez de la escoria, o una técnica de soldadura inapropiada que no permite que la escoria suba a la superficie.
Prevención: Para prevenir las inclusiones de escoria, es importante limpiar adecuadamente la escoria entre cada pasada de soldadura, utilizar un flujo adecuado que facilite la flotación de la escoria, y aplicar la técnica correcta que permita la completa expulsión de la escoria.
Porosidad
Es la presencia de cavidades o burbujas de gas atrapadas dentro del metal soldado, lo que debilita la estructura de la soldadura. Este defecto de soldadura ocurre cuando los gases no logran escapar del charco de soldadura antes de que se solidifique.
Causas: La porosidad puede ser causada por una serie de factores, incluidos la humedad en el metal base, la contaminación del gas protector, aire de la atmósfera, o una técnica de soldadura que genera excesivo humo o gas. Además, una mala preparación de la superficie o la presencia de contaminantes como óxido o aceite también puede contribuir a la formación de poros.
Prevención: Para prevenir la porosidad, es esencial asegurar la limpieza del metal base y utilizar un gas protector de alta pureza, proteger la soldadura de las corrientes de aire al aplicar el material de aporte. Además, ajustar los parámetros de soldadura para reducir la generación de gases durante el proceso puede ayudar a minimizar la porosidad.
Fisuras o grietas
Es uno de los defectos más peligrosos, ya que pueden propagarse y causar fallas catastróficas de la unión soldada. Este defecto puede ser resultado de tensiones residuales, mala selección de material, o una técnica de soldadura inadecuada.
Causas: Las causas de las grietas incluyen una alta concentración de tensiones en la soldadura, la contracción durante el enfriamiento, y la presencia de impurezas o materiales incompatibles. Además, una mala técnica de enfriamiento o la exposición de la soldadura a cambios bruscos de temperatura puede inducir grietas.
Prevención: Para prevenir las fisuras o grietas, es crucial controlar la velocidad de enfriamiento, seleccionar materiales de aporte compatibles, y aplicar una técnica de soldadura que minimice la concentración de tensiones. Además, la implementación de tratamientos térmicos post-soldadura (PWHT) puede reducir las tensiones residuales y prevenir la aparición de fisuras.
Fisuras o grietas por hidrógeno
Las grietas por hidrógeno, también conocidas como grietas en frío, se producen debido a la presencia de hidrógeno durante el proceso de soldadura, lo que provoca una fractura bajo tensiones residuales a temperaturas bajas. Este tipo de fallas es común en soldaduras de aceros al carbono de baja aleación y aceros con alto contenido de carbono.
Causas: La principal causa de las fisuras por hidrógeno es la presencia de humedad en el metal base o en los electrodos e igualmente al soldar materiales que han estado en servicio expuesto a productos que contengan hidrógeno libre. Además, una alta velocidad de enfriamiento y la presencia de tensiones residuales pueden contribuir a la formación de este defecto.
Prevención: Para evitar las fisuras por hidrógeno, es esencial utilizar consumibles de soldadura secos y libres de humedad, así como controlar el proceso de enfriamiento para reducir las tensiones internas. La aplicación de tratamientos térmicos previo a la soldadura para desalojo de hidrógenos en el material base y el precalentamiento durante el proceso de soldadura ayudarán a eliminar el hidrógeno disuelto y aliviar tensiones residuales en los materiales para prevenir la formación de grietas.
Zona afectada por el calor (HAZ)
La zona afectada por el calor (HAZ) es la región adyacente a la soldadura que ha experimentado cambios microestructurales debido a la exposición al calor durante el proceso de soldadura. Estos cambios pueden afectar negativamente las propiedades mecánicas del material, como su dureza y ductilidad.
El ancho del HAZ depende de varios factores, como la difusión térmica de cada material, la cantidad de calor aportada, el tiempo de exposición al calor, velocidad de enfriamiento, la técnica de soldadura (TIG, MIG o SMAW) y el espesor del material.
Causas: La HAZ es inevitable en cualquier proceso de soldadura, pero su impacto puede verse agravado por un control inadecuado de la temperatura, la selección de materiales inadecuados, o una técnica de soldadura que genere una excesiva aportación de calor.
Prevención: Para minimizar los efectos negativos de la HAZ, es fundamental controlar la temperatura durante la soldadura, utilizar materiales que sean compatibles con el proceso, y aplicar técnicas que reduzcan la cantidad de calor aportado. Además, el uso de tratamientos térmicos post-soldadura (PWHT) ayudan a normalizar las propiedades originales del material en la HAZ, principalmente en los aceros de alto contenido de carbono y carbono de baja aleación.
Control de calidad de las soldaduras
Para garantizar la calidad y seguridad de las soldaduras, los ensayos no destructivos (END) son la forma más adecuada para la detección de fallas internas sin comprometer la integridad de la pieza. Entre los métodos más utilizados para ubicar y determinar la forma de las discontinuidades internas se encuentran la radiografía industrial y el ultrasonido, los cuales crean imágenes detalladas del interior de las soldaduras, revelando posibles porosidades, grietas, inclusiones metálicas y no metálicas, falta de fusión o penetración incompleta.
Otro método de END que debe ser permanente durante el proceso de soldaduras es la inspección visual, ya que permite llevar el control de la aplicación correcta del proceso de soldadura y que se cumplan los parámetros establecidos en el procedimiento de soldadura (WPS).
Conclusión
La calidad de una soldadura no solo depende de la habilidad del soldador, sino también de la correcta selección de los parámetros de soldadura, el tipo de material y los procesos de inspección adecuados. Los defectos de soldadura en la parte interna, como la falta de fusión, la falta de penetración, las inclusiones de escoria, la porosidad, las fisuras, pueden comprometer la integridad de la unión soldada y, en consecuencia, la seguridad de la estructura.
Por lo tanto, es vital adoptar prácticas de soldadura rigurosas, junto con métodos de inspección avanzados, para garantizar que estos defectos sean identificados y corregidos a tiempo, asegurando así la calidad y durabilidad de las uniones soldadas.
Referencias
- https://compraco.com.br/es/blogs/industria/compreendendo-a-fusao-de-solda-e-as-zonas-afetadas-pelo-calor?srsltid=AfmBOorDgNIkmhKSjr5FJpr25tBLOjEUNuuZXWWiEuHcRuQ048uYZyA3
- http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2223-48612019000300011
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