¿Por qué se agrietan las soldaduras? Explicación de las grietas calientes, frías y de cráter

Una grieta es el defecto que ningún soldador quiere ver porque, a diferencia de una pequeña porosidad o un corte socavado, una grieta casi nunca es aceptable. Una grieta es una ruptura que espera extenderse. Pero las grietas no son todas iguales: algunas aparecen mientras la soldadura aún está brillando, otras aparecen horas o días después de terminar el trabajo y algunas se forman en el pequeño hoyo al final de un cordón. Comprender los tres tipos principales le indicará exactamente qué salió mal y cómo detenerlo. Esta explicación cubre por qué las soldaduras se agrietan, cómo se rompen las grietas en caliente, las grietas en frío y las grietas en cráter.

Las soldaduras se agrietan cuando las tensiones en la soldadura de enfriamiento exceden la capacidad del metal para resistirlas, y la causa depende del tipo. Las grietas calientes se forman durante la solidificación, las grietas frías se forman después del enfriamiento (a menudo por hidrógeno) y las grietas en forma de cráter se forman en el hoyo al final de una soldadura. Aquí está cada uno.

Los tres tipos principales de grietas

Las grietas de soldadura se dividen en tres categorías familiares:

• Grietas en caliente, que se forman a alta temperatura a medida que la soldadura se solidifica.
• Grietas por frío, que se forman después de que la soldadura se ha enfriado, a veces días después.
• Grietas en cráter, que se forman en el cráter al final de un cordón de soldadura.

Cada uno tiene una causa diferente, y saber cuál tiene apunta directamente a la solución.

Respuesta directa: ¿por qué se agrietan las soldaduras?

Aquí está la versión corta de cada tipo:

• Grietas en caliente: ocurre durante la solidificación, cuando la tensión de contracción separa una soldadura que todavía está parcialmente líquida, empeorada por ciertas impurezas y aleaciones propensas a agrietarse.
• Fisuración en frío: ocurre después de que la soldadura se enfría, impulsada por una combinación de hidrógeno disuelto, una microestructura dura y frágil y tensión residual; a menudo se retrasan horas o días.
• Grietas en el cráter: ocurre en el cráter que queda cuando el arco se detiene demasiado abruptamente, a medida que ese pequeño charco se encoge y se agrieta.

Los tres se reducen a la tensión de encontrar una soldadura que no puede resistirla, pero las condiciones difieren.

Cracking en caliente

El agrietamiento en caliente, también llamado agrietamiento por solidificación, ocurre a altas temperaturas mientras la soldadura aún está congelada. A medida que el baño de soldadura se solidifica, se contrae, y si esa tensión de contracción separa el metal antes de que se haya solidificado por completo, se forma una grieta a lo largo de la línea central o entre los granos solidificados. Dos cosas lo empeoran: ciertas impurezas como el azufre y el fósforo que crean películas de bajo punto de fusión entre los granos y las aleaciones propensas a amplios rangos de congelación. El aluminio, por ejemplo, es especialmente susceptible al agrietamiento en caliente porque se contrae mucho a medida que se solidifica, lo cual es una de las razones por las que la soldadura de aluminio utiliza aleaciones de relleno específicas elegidas para resistir el agrietamiento. Para evitar el agrietamiento en caliente, los soldadores controlan la forma de la soldadura (evitando cordones profundos y estrechos que concentran la tensión), eligen el relleno adecuado para la aleación, gestionan el aporte de calor y reducen la restricción para que la unión no luche contra sí misma mientras se contrae.

Craqueo en frío

El agrietamiento en frío, también llamado agrietamiento inducido por hidrógeno, es el más engañoso porque a menudo aparece después de que la soldadura se ha enfriado, a veces horas o incluso días después, por lo que también se llama agrietamiento retardado. Necesita tres cosas a la vez: hidrógeno disuelto en la soldadura, una microestructura dura y quebradiza (como la martensita en los aceros endurecibles) y tensión residual de tracción. Retire cualquiera y por lo general no se formará la grieta. El hidrógeno proviene de la humedad y la contaminación; la microestructura dura proviene del rápido enfriamiento de ciertos aceros; y la tensión proviene de la contracción y restricción natural de la articulación. A menudo se forman grietas por frío en la zona afectada por el calor. La prevención clásica es un enfoque con bajo contenido de hidrógeno: utilizar electrodos secos con bajo contenido de hidrógeno, limpiar el metal y precalentar y controlar la temperatura entre pasadas para ralentizar el enfriamiento, de modo que el hidrógeno pueda escapar y la microestructura se mantenga menos frágil. La gestión del hidrógeno y la velocidad de enfriamiento es fundamental para prevenir las grietas por frío.

Grietas del cráter

Las grietas en cráter son grietas pequeñas pero graves que se forman en el cráter, la depresión que queda cuando un soldador detiene el arco demasiado rápido al final de un cordón. Cuando el arco se rompe repentinamente, ese último pequeño charco de metal fundido queda delgado y sin soporte, y a medida que se enfría y se contrae puede agrietarse, a menudo en una distintiva forma de estrella. Estas grietas son importantes porque pueden propagarse al resto de la soldadura. La solución es una técnica sencilla: llenar el cráter antes de romper el arco. Muchos soldadores se detienen al final del cordón para reconstruir el cráter, invierten brevemente la dirección sobre la soldadura o usan la configuración de llenado de cráter de una máquina que reduce la corriente para que el charco se solidifique completamente soportado. Debido a que la causa es simplemente cómo termina la soldadura, las grietas en forma de cráter se encuentran entre las más evitables de todas, pero no deje el cráter sin rellenar.

El resultado final

Las soldaduras se agrietan cuando la tensión supera la capacidad del metal para resistirla y el tipo indica la causa. Las grietas en caliente se forman durante la solidificación debido a la tensión de contracción, las impurezas y las aleaciones propensas a agrietarse, como el aluminio, y se previenen con el relleno adecuado, una buena forma del cordón y menos restricción. Las grietas por frío se forman después del enfriamiento a partir de la combinación de hidrógeno, una microestructura dura y tensión residual, y se previenen con prácticas bajas en hidrógeno, metal limpio y precalentamiento que retarda el enfriamiento. Las grietas en cráter se forman en un cráter sin rellenar al final de un cordón y se evitan simplemente llenando el cráter antes de romper el arco. Dado que una grieta casi nunca es aceptable, saber con qué tipo estás lidiando es la ruta más rápida para detenerla definitivamente.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre craqueo en caliente y craqueo en frío? Se forman grietas en caliente a altas temperaturas mientras la soldadura aún se está solidificando, causadas por tensiones de contracción, impurezas y aleaciones propensas a agrietarse. El agrietamiento en frío se forma después de que la soldadura se ha enfriado, a veces horas o días después, debido a la combinación de hidrógeno disuelto, una microestructura dura y frágil y tensión residual. Las grietas calientes son un problema de solidificación; Las grietas frías son un problema de hidrógeno y enfriamiento.

¿Qué causa el agrietamiento por frío en las soldaduras? El craqueo en frío necesita tres cosas juntas: hidrógeno disuelto (procedente de la humedad y la contaminación), una microestructura dura y frágil (procedente del enfriamiento rápido de aceros endurecibles) y tensión residual de tracción. Elimine cualquiera y, por lo general, no se formará. Es por eso que la prevención se centra en electrodos con bajo contenido de hidrógeno, limpiar el metal seco y precalentarlo con una temperatura entre pasadas controlada para ralentizar el enfriamiento y dejar escapar el hidrógeno.

¿Qué es una grieta de cráter y cómo se previene? Una grieta de cráter es una grieta, a menudo en forma de estrella, que se forma en el cráter que queda cuando el arco se detiene demasiado abruptamente al final de una cuenta. La piscina delgada y sin soporte se encoge y se agrieta a medida que se enfría. Evítelo llenando el cráter antes de romper el arco, haciendo una pausa para aumentarlo, retrocediendo brevemente sobre la soldadura o usando una configuración de relleno de cráter que reduzca la corriente.

¿Por qué el aluminio se agrieta más que el acero? El aluminio es especialmente propenso al agrietamiento en caliente (solidificación) porque se contrae mucho a medida que se solidifica, generando una gran tensión en la soldadura por congelación. Su amplio rango de congelación y su sensibilidad a la composición aumentan el riesgo. Es por eso que la soldadura de aluminio utiliza aleaciones de relleno específicas elegidas para resistir el agrietamiento, junto con un buen diseño de juntas y control del calor para gestionar la contracción.

¿Se puede reparar una soldadura agrietada? Sí, pero hay que hacerlo correctamente. La grieta debe eliminarse por completo, generalmente esmerilándola o cortándola en toda su longitud (incluso un poco más allá de cada extremo), corrigiendo la causa y volviendo a soldar el área con el procedimiento correcto. Simplemente soldar sobre una grieta no la repara, porque la grieta permanece debajo y puede seguir creciendo.

¿Alguna vez son aceptables las grietas en la soldadura? Casi nunca. A diferencia de pequeñas cantidades de porosidad o socavaciones poco profundas, que algunos códigos permiten dentro de ciertos límites, las grietas generalmente se tratan como defectos rechazables que deben eliminarse y repararse. Una grieta es una discontinuidad que concentra la tensión y tiende a crecer bajo carga, por lo que los códigos de soldadura generalmente prohíben grietas de cualquier tamaño en la soldadura terminada.

Referencias

• CWB Group, qué causa las grietas en frío y en caliente en las soldaduras y cómo evitarlas (industria), cwbgroup.org.
• TWI, craqueo con hidrógeno (frío) y precalentamiento para reducir el riesgo de craqueo (industria), twi-global.com.
• Orientación de Hobart Brothers y Lincoln Electric sobre grietas en cráteres y grietas en aluminio (fabricantes), hobartbrothers.com, lincolnelectric.com.