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Soldadura de los aceros inoxidables –Tendencias y Perspectivas
Carlos Faggiani, CWI
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� Tubos
� Flejes
� Alambres y Consumibles
� Kanthal
� Sistemas procesadores
� Tecnologias Medicinales
Cinco areas de productos
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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
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Consumibles desde la Fusion hasta el producto terminado
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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
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Soldadura Inoxidable
� Mercado de los aceros inoxidables – vision general
� Materiales de base
� Consumibles
� Procesos de soldadura
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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)
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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%
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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
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Factores de consumo
� Propiedades de aplicacion – corrosion y propiedades mecanicas
� Costo de instalacion/mantenimiento
� Disponibilidad del mercado
� Certificaciones de productos
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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
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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
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Evolucion del precio del Niquel 1999-2007
www.lme.co.uk
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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Baja variación de los elemento de colada para colada
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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
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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
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Capacidad de Alimentación
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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)
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Procesos de soldadura
� Electrodos Revestidos
� MIG
� Arco Sumerjido (Alambre)
� Arco Sumerjido y Elextroescoria (Flejes)
� TIG
� Alambres Tubulares
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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]