La temperatura de soldadura de tuberías de acero al carbono normalmente se controla dentro del rango de 150°C a 260°C. Este rango es ampliamente aceptado en la práctica de la ingeniería para garantizar una formación de soldadura adecuada, una resistencia mecánica adecuada y una estructura metalúrgica estable.
En la mayoría de los casos, este rango de temperatura corresponde al límite superior de la temperatura de precalentamiento o la temperatura entre pasadas, dependiendo de la composición del material, el espesor de la pared y las condiciones de servicio. Las temperaturas de soldadura demasiado altas o demasiado bajas pueden provocar defectos como grietas, dureza excesiva o fusión deficiente, comprometiendo en última instancia la calidad de la soldadura.
Temperaturas clave que deben controlarse durante la soldadura de tuberías de acero al carbono
En las aplicaciones prácticas de ingeniería, no existe una única “temperatura de soldadura” fija. En cambio, se deben controlar varios parámetros de temperatura críticos durante todo el proceso de soldadura:
Temperatura de precalentamiento
Temperatura entre pasadas
Temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT), si es necesario
Cada uno desempeña un papel distinto en el control de la integridad de la soldadura y el rendimiento a largo plazo.
Por qué el control de la temperatura es fundamental en la soldadura de tubos de acero al carbono
Un adecuado control de la temperatura incide directamente en:
Penetración de la soldadura y calidad de la fusión.
Microestructura del metal de soldadura y zona afectada por el calor (HAZ)
Resistencia al agrietamiento en frío y a la fragilización por hidrógeno.
Capacidad de carga y confiabilidad del servicio.
Mantener las temperaturas de soldadura de tuberías de acero al carbono dentro de un rango adecuado garantiza que el metal base y el metal de aportación permanezcan en un estado termoplástico adecuado, lo que promueve una unión metalúrgica sólida.
Normas generales para la soldadura de tuberías de acero al carbono
La soldadura de tuberías de acero al carbono debe cumplir con estándares nacionales o internacionales reconocidos para garantizar la seguridad y la coherencia.
1. Combinación de materiales y metales de aportación
Los metales base y los consumibles de soldadura deben cumplir con GB/T 5117 o AWS A5.1.
Ejemplo:
Tubería de acero al carbono Q235B → electrodo E4315
Resistencia mínima a la tracción: ≥ 430 MPa (GB/T 5117-2012)
2. Requisitos de diseño de bisel
Según ASME B31.3-2022:
Ángulo de ranura en V: 60° ± 5°
Cara de la raíz: 1,5–2,0 mm
Espacio radicular: 2–3 mm
3. Condiciones obligatorias de precalentamiento
Según GB/T 20801.4-2020, se requiere precalentamiento cuando:
Equivalente de carbono (Ceq) ≥ 0,40%, o
Espesor de pared de tubería > 25 mm
Rango de precalentamiento recomendado: 100–200°C
Rango de temperatura de soldadura recomendado para tuberías de acero al carbono
Rango típico de temperatura controlada: 150°C–260°C
Dentro de este rango:
La plasticidad del metal es suficiente para una fusión adecuada.
Se evita el sobrecalentamiento y el engrosamiento del grano.
Se reducen los riesgos de craqueo inducido por hidrógeno y craqueo en frío
Este rango se aplica comúnmente como límite de control superior para la temperatura entre pasadas o la temperatura de precalentamiento en tuberías de acero al carbono de paredes medias y gruesas.
Requisitos de precalentamiento para soldadura de tuberías de acero al carbono
1. Temperatura de precalentamiento recomendada por tipo de tubería
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Tipo de tubería
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Temperatura de precalentamiento
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Tubería de acero dulce de paredes delgadas
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50–100°C
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Tubería de acero al carbono de paredes medias/gruesas
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100–150°C
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Acero con alto Ceq o ambiente frío.
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150–200°C
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2. Tiempo de precalentamiento
Normalmente, entre 20 y 60 minutos, según el espesor de la pared y la temperatura ambiente.
3. Métodos comunes de precalentamiento
Calentamiento por llama
Calefacción por resistencia eléctrica
Calentamiento por inducción
4. Precauciones de precalentamiento
Siga los requisitos aprobados de WPS
Evite el sobrecalentamiento local
Utilice materiales aislantes para mantener la estabilidad de la temperatura.
Control de temperatura entre pasadas para soldadura de tubos de acero al carbono
La temperatura entre pasadas se refiere a la temperatura del metal base cerca de la soldadura después de una pasada y antes de que comience la siguiente.
Temperatura entre pasadas recomendada: alrededor de 150°C
La temperatura excesiva entre pasadas aumenta el aporte de calor y suaviza la ZAT.
Una temperatura entre pasadas demasiado baja aumenta el riesgo de agrietamiento en frío
Mantener una temperatura estable entre pasadas garantiza una calidad de soldadura y una resistencia de la unión consistentes.
Temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para tuberías de acero al carbono
1. Rango de temperatura
Según ASME B31.3:
Temperatura típica de PWHT: 580–650 °C
Directrices por contenido de carbono:
Acero dulce (C ≤ 0,25%): 580–600°C
Acero de medio/alto carbono: 620–650°C
Las temperaturas inferiores a 550 °C dan como resultado un alivio de tensiones insuficiente, mientras que las temperaturas superiores a 700 °C pueden provocar un engrosamiento del grano.
2. Tiempo de espera
Según GB/T 30583-2014:
1 hora por cada 25 mm de espesor de pared
Tiempo mínimo de espera: 30 minutos
3. Tasas de calefacción y refrigeración
Velocidad de calentamiento: ≤ 220°C/h
Velocidad de enfriamiento: ≤ 275°C/h
Las tasas controladas ayudan a prevenir el agrietamiento térmico.
Condiciones y ajustes especiales de soldadura
Soldadura a baja temperatura (por debajo de −20 °C)
Utilice electrodos de bajo hidrógeno.
Aumente la temperatura de precalentamiento entre 20 y 50 °C
Servicio de medios corrosivos
Se requiere decapado y pasivación posterior a la soldadura
Consulte HG/T 20584-2020.
Factores que influyen en la selección de la temperatura de soldadura
Grado de acero al carbono y composición química.
Horario de tuberías y espesor de pared.
Método de soldadura y aporte de calor.
Temperatura ambiente y condiciones del sitio.
Métodos para un control preciso de la temperatura de soldadura
Precalentamiento adecuado y control de temperatura entre pasadas.
Uso de termopares y controladores de temperatura.
Cumplimiento estricto de WPS/PQR aprobados
Parámetros de soldadura optimizados (corriente, voltaje, velocidad de desplazamiento)
Preguntas frecuentes
P1: ¿A qué temperatura se deben soldar las tuberías de acero al carbono?
La temperatura de soldadura de tuberías de acero al carbono generalmente se controla entre 150 °C y 260 °C, dependiendo de los requisitos de precalentamiento y entre pasadas.
P2: ¿Siempre se requiere precalentamiento para soldar tubos de acero al carbono?
No. Por lo general, el precalentamiento solo se requiere para tuberías de paredes gruesas o aceros con alto contenido de carbono equivalente.
P3: ¿Qué sucede si la temperatura de soldadura es demasiado baja?
Las bajas temperaturas aumentan el riesgo de agrietamiento en frío y fragilización por hidrógeno.
P4: ¿Qué sucede si la temperatura de soldadura es demasiado alta?
Una temperatura excesiva puede causar engrosamiento del grano, reducción de la resistencia y mala apariencia de la soldadura.
P5: ¿Qué electrodos de soldadura son mejores para tubos de acero al carbono?
Generalmente se recomiendan electrodos con bajo contenido de hidrógeno, como E6013 y E7018 (AWS A5.1).
Resumen
Controlar la temperatura de soldadura de tubos de acero al carbono es un factor crítico para lograr una calidad de soldadura confiable. Al mantener los parámetros adecuados de precalentamiento, temperatura entre pasadas y tratamiento térmico posterior a la soldadura, y ajustarlos en función del material y las condiciones de servicio, se pueden minimizar los defectos de soldadura y se puede garantizar la seguridad y el rendimiento a largo plazo de los sistemas de tuberías de acero al carbono.
