Electrodos de soldadura revestidos: Guía completa sobre selección, uso y almacenamiento adecuado

Introducción

Los electrodos de soldadura son el componente principal en los procesos de soldadura, asegurando uniones fuertes y fiables entre los materiales. Seleccionar el electrodo de soldadura adecuado es preciso para garantizar la calidad y seguridad en cada proyecto. Factores como el tipo de metal, la posición de soldadura y las condiciones operativas influyen en la elección del electrodo revestido, ya que cada tipo ofrece características que afectan la resistencia y durabilidad de la soldadura.

En este artículo, se detallan los diferentes tipos de electrodos revestidos, como la popular varilla de soldadura E7018. Además, se ofrece una guía para entender su codificación y se proporcionan consejos sobre su uso y almacenamiento adecuado, lo que es necesario para asegurar un rendimiento óptimo y duradero en aplicaciones industriales.

Normas de aplicación para electrodos de soldadura revestidos

La American Welding Society (AWS) y la American Society of Mechanical Engineers (ASME) son las máximas autoridades en el campo de la soldadura, estableciendo estándares internacionalmente aceptados. La normativa AWS A5.1 proporciona un marco detallado para los electrodos de aceros al carbón revestidos, definiendo las variables como la composición del revestimiento, resistencia a la tracción, y adecuación para diversas posiciones de soldadura. Esta normativa asegura que los electrodos revestidos cumplan con exigencias de calidad, rendimiento y seguridad.

¿Qué son los electrodos de soldadura revestidos y cuál es su función?

Los electrodos de soldadura revestidos, también conocidos como varillas de soldadura, constan de un núcleo metálico que actúa como material de aporte y un revestimiento químico de alta calidad aplicado en una capa de 1 a 3 mm de espesor, que representa del 15 al 30% del peso total del electrodo. El núcleo metálico, compuesto por el mismo material que la pieza a soldar, se funde durante el proceso de soldadura, proporcionando el material necesario para formar el cordón de soldadura y genera el arco eléctrico para unir los materiales.

La técnica de soldadura con electrodo revestido, también conocida como soldadura manual con arco o SMAW, es un proceso de soldadura ampliamente utilizado en diversas aplicaciones industriales debido a su portabilidad y versatilidad

Funciones principales de los electrodos de soldadura revestidos

• Dirige el arco, proporcionando una fusión equilibrada y uniforme.
• Protege el metal fundido mediante la creación de una atmósfera gaseosa para prevenir la absorción de oxígeno, hidrógeno y nitrógeno.
• Produce una escoria que cubre el metal, evitando el enfriamiento brusco y el contacto de oxígeno y nitrógeno.
• Reduce las salpicaduras, cuando el revestimiento se quema más lento que el núcleo, disminuyen las salpicaduras de metal de soldadura.
• Actúa como desoxidante en el proceso de soldadura.
• Funciona como aislamiento eléctrico, los recubrimientos son normalmente aislantes de la electricidad

Tipos de electrodos de soldadura con revestimiento para aceros al carbón

Muchos electrodos SMAW mantienen similitudes entre sí, pero ciertas características hacen que los electrodos específicos sean más utilizados para aplicaciones en particular. Los electrodos de soldadura SMAW para acero al carbono se pueden dividir en cuatro grupos según sus características de uso¹.

• Electrodos Celulósicos (C) (E6010, E6011): Se caracterizan por estar revestidos de compuestos orgánicos (celulosa), a menudo con ingredientes adicionales como carbonato de sodio y potasio. Es un electrodo consumible de alta penetración, ideal para soldadura de raíz. Debido a su alta capacidad de penetración y al arco gaseoso que ayuda a proteger el charco de metal fundido, sus principales aplicaciones son: tubería, tanques, estructuras, reparaciones y en materiales base oxidado o con residuos de aceite o pintura.
• Electrodos de Rutilo (R) (E6013, E7012): El nombre que reciben está relacionado con su revestimiento; el rutilo es un mineral de composición química basada en el óxido de titanio y su cobertura contiene altas cantidades de este compuesto; la escoria que generan de estos electrodos es densa y viscosa, así mismo poseen una excelente facilidad de manejo. Debido a su capacidad de penetración baja es mayormente utilizado en aceros comunes y chapas finas, principalmente en soldaduras que no sean de gran responsabilidad.
• Electrodos Básicos (B) (E7018): Son un tipo de electrodo recubiertos con carbonato cálcico y fluorita, con bajo contenido de hidrógeno. Posee una excelente resistencia a las grietas y requieren ser precalentados (horneado) antes de su uso para eliminar la humedad del fundente con bajo contenido de hidrógeno. La varilla de soldadura 7018 generalmente es utilizada para soldar metales de grado moderado a alto y de baja aleación, como el acero, así como en construcciones importantes como tanques de almacenamiento y tuberías.
• Electrodos de Ácido (A) (E7024, E7014): Se caracterizan por tener el recubrimiento compuesto por óxido de hierro, manganeso y sílice. A través de los cuales se logra obtener una buena penetración, especialmente en materiales de gran espesor y en entornos lisos o perpendiculares. Los electrodos 7024 se utilizan ampliamente en la fabricación pesada, la construcción de tanques de almacenamiento y puentes, y el transporte.

Comprensión de los números de varilla de soldadura para acero al carbono: Especificaciones AWS A5.1

Al soldar con electrodos revestidos, es necesario diferenciar entre los tipos de electrodos, ya que cada uno tiene características específicas. Algunos son efectivos en metal oxidado, mientras que otros requieren acero limpio. Asimismo, algunos son aptos para cualquier posición de soldadura, mientras que otros están limitados a posiciones determinadas. Identificar un electrodo revestido es más sencillo cuando se conoce como descifrar su código alfanumérico de cinco dígitos marcados en su base. A continuación, se desglosa el sistema de nomenclatura A.W.S A5.1 de la varilla de soldadura E7018²:

1. La primera letra o prefijo “E” indica que se trata de un electrodo diseñado para soldadura de manual o soldadura por arco, E7018.

2. Los dos primeros dígitos E7018 de esta clasificación de electrodos, designa la resistencia mínima a la tensión sin tratamiento térmico post soldadura del metal depositado en miles de libras por pulgada cuadrada (psi); en este caso indica que el electrodo posee una resistencia a la tensión de 70,000 psi; donde esta variable en un material se define como la cantidad máxima de tensión que puede soportar antes de fallar.

3. El tercer dígito E7018 determina la posición en la que se puede soldar de forma exitosa con el electrodo, (en este caso, el 1 se refiere a todas las posiciones). La tabla 1, describe las posiciones de soldadura para este tipo de electrodos:

Tabla 1. Clasificación de posiciones de soldadura.

N°	Posición de soldar
1	Electrodos para soldar en todas las posiciones (plana, vertical y techo y horizontal)
2	Electrodos solo aplicables para posiciones planas y horizontal de filete
4	Electrodos para soldar en todas las posiciones, pero mejor en vertical ascendente

4. Mientras que el último dígito E7018 indica el tipo de recubrimiento y la polaridad correcta de la corriente requerida para el proceso; (en este caso, el 8 refiere a un electrodo bajo en hidrógeno) al mismo tiempo, el tipo de revestimiento se clasifica según el porcentaje mayor de materia prima que contiene, quedando como se identifican en la tabla 2.

Tabla 2. Clasificación de electrodos por tipo de recubrimiento y corriente de soldadura.

N°	Tipo de Recubrimiento	Corriente de Soldadura
0	Sodio de alta celulosa	CC+
1	Potasio de alta celulosa	CA, CC+ o CC-
2	Sodio alto en Titanio	CA, CC-
3	Potasio alto en Titanio	CA, CC+
4	Polvo de Hierro, Titanio	CA, CC+ o CC-
5	Sodio bajo en Hidrógeno	CC+
6	Potasio bajo en Hidrógeno	CA, CC+
7	Óxido alto en Hierro, Polvo de Hierro	CA, CC+ o CC-
8	Potasio de bajo Hidrógeno, polvo de Hierro	CA, CC+ o CC-

En resumen, la clasificación de electrodos según la AWS A5.1 para aceros al carbono (proceso SMAW) se representa de la siguiente manera:

Criterios a tener en cuenta para elegir el tipo adecuado de electrodo de soldadura revestido

Lo más importante en el proceso de soldadura es seleccionar el electrodo adecuado. Cualquier actividad de soldadura ya sea sencilla o importante, requiere conocer las principales variables como: la resistencia a la tracción y la ductilidad, el metal base, la posición y polaridad de la soldadura, así como la corriente de soldadura. A continuación, se resumen una serie de criterios que, en combinación te indicarán cuál es el electrodo más adecuado para llevar a cabo un buen trabajo de soldadura:

1. Tipo de metal base: Cada tipo de material tiene características mecánicas y químicas específicas, siendo muy importante utilizar el tipo de electrodo adecuado al material que se requiere soldar.
2. Espesor del material: Elige el diámetro del electrodo basado en el espesor del material; materiales con mayor espesor generalmente necesitan electrodos con mayor diámetro para asegurar una penetración adecuada.
3. Tipo de soldadura y posición: Determinar si la soldadura será en posiciones planas, horizontales, verticales o sobrecabeza. No todos los electrodos son aptos para todas las posiciones.
4. Tipo de junta a soldar: Considerar si estarás trabajando en juntas a tope, en esquina, a solape, etc., ya que algunos electrodos son más adecuados para ciertos tipos de uniones.
5. Esfuerzo a soportar: Evaluar la carga mecánica que la soldadura necesita soportar. Los electrodos básicos son ideales para aplicaciones de alta exigencia, mientras que los de rutilo son preferidos para aplicaciones menos críticas.
6. Potencia de la máquina de soldar: Asegurar que la máquina de soldar puede manejar el electrodo seleccionado, especialmente en términos de amperaje necesario. Como regla general, se explica que:
7. Destreza del soldador: Optar por electrodos que coincidan con el nivel de habilidad del soldador. Los electrodos de rutilo, por ejemplo, son recomendados para principiantes por su facilidad de uso.

Almacenamiento adecuado de electrodos de soldadura revestidos

¿Cómo deben mantenerse y almacenarse los electrodos para prolongar su vida útil? Para garantizar soldaduras de alta calidad, los electrodos revestidos utilizados en la soldadura por arco de metal (SMAW) deben almacenarse de manera adecuada para prevenir la absorción de humedad, la cual puede causar porosidad y grietas. Aquí algunas técnicas simples de manejo y almacenamiento para electrodos que ayudan a mantener su calidad y prolongar su vida útil:

1. Almacenamiento en contenedores herméticos: Guarda los electrodos en sus envases originales sellados hasta su uso. Si los envases están abiertos, almacenarlos en un contenedor hermético para protegerlos de la humedad.
2. Control de temperatura y humedad: Mantener los electrodos en un área con temperatura y humedad controladas. Para los electrodos de baja hidrogenación (varilla de soldadura 7018) por ejemplo, es ideal usar un gabinete u horno con temperatura regulada entre 250 y 300 °F (120 a 150 °C).

En el siguiente video se presenta el proceso almacenamiento y acondicionamiento de electrodos correctamente, principalmente los de bajo hidrógeno. Fuente: CWB Group

3. Evitar la exposición al aire: Limita la exposición de los electrodos al aire libre. Si los electrodos son expuestos, utilizarlos lo antes posible para minimizar la absorción de humedad.
4. Secado y resecado: Si los electrodos absorben humedad, deben ser secados en un horno a la temperatura recomendada por el fabricante antes de su uso. Es fundamental seguir las indicaciones específicas de temperatura y tiempo para evitar dañar el recubrimiento del electrodo.
5. Rotación de stock: Usa los electrodos en el orden en que fueron adquiridos. Esto asegura que los electrodos almacenados durante mucho tiempo no se deterioren antes de ser utilizados.
6. Inspección regular: Revisa regularmente las condiciones de los electrodos almacenados para detectar deterioros, como corrosión o daños en el recubrimiento.

Siguiendo estas técnicas simples de manejo y almacenamiento se logra mantener la calidad y funcionalidad de los electrodos, proporcionando soldaduras de alta calidad cuando sean utilizados.

Conclusiones

Seleccionar el electrodo de soldadura adecuado y garantizar su correcto almacenamiento son aspectos que se deben precisar para lograr soldaduras SMAW de alta calidad y asegurar un rendimiento duradero. Al seguir las normativas establecidas y considerar cuidadosamente el tipo de varilla de soldadura, los soldadores pueden optimizar tanto la seguridad como la eficiencia en sus operaciones.

Además, es necesario comprender las características mecánicas del material base, la resistencia a la tracción, las condiciones térmicas, el diseño de la unión y los parámetros de la máquina de soldar para garantizar un proceso efectivo. Por lo tanto, un conocimiento exhaustivo y una gestión adecuada de estos elementos son fundamentales para mejorar la eficiencia y obtener resultados exitosos en estos procesos de soldadura.

Referencias

1. Mechanical Engineering Site. (2021, 2 de enero). Tipos principales de revestimientos para electrodos de soldadura. Consultado el 25 de junio 2024 de https://mechanicalengineeringsite.com/4-major-types-of-welding-electrode-coatings/ 
2. BFMexico. Clasificación de electrodos de la A.W.S. Consultado el de junio 2024 de https://bfmx.com/mejora-continua/clasificacion-de-electrodos-aws/