Optimization of welding parameters for gas transportation steel pipes

Optimización de los parámetros de soldadura de tubos de acero para transporte de gas

El objetivo de este trabajo es definir la optimización de las condiciones de soldadura para la soldadura por arco sumergido (SAW) de tuberías de acero para el transporte de gas. Como material base se utilizó acero de grano fino X-52 con un espesor de 8 mm. La soldadura se realizó desde el interior y el exterior. Dos alambres, inclinados bajo ángulos diferentes, se alimentaron por separado. Se soldaron experimentalmente once muestras divididas en tres series. Las investigaciones realizadas indicaron que las mejores propiedades mostraban las soldaduras de la serie III, soldadas con el mayor aporte térmico. Al contrario de lo que esperábamos, las soldaduras de la serie II, en las que se utilizó un equipo de fabricación propia, mostraron unas propiedades del cordón bastante malas y una geometría inadecuada. Por lo tanto, el objetivo de futuras investigaciones es mejorar este equipo y obtener soldaduras con mejores propiedades.

INTRODUCCIÓN

Los tubos de acero siguen teniendo el papel principal en la industria petroquímica. El proceso de soldadura por arco sumergido (SAW) podría considerarse uno de los más importantes para obtener tubos de acero soldados longitudinalmente, debido principalmente a la muy buena calidad de las uniones soldadas y a la alta productividad. Sin embargo, los defectos en las uniones soldadas suelen provocar daños en las instalaciones y, lo que es aún más peligroso, víctimas humanas [1-3].

Por lo tanto, la optimización de los parámetros de soldadura es la tarea más importante para obtener tubos soldados con alta seguridad de explotación, que es también el objetivo principal de las investigaciones presentadas en este trabajo.

MONTAJE DEL EXPERIMENTO

Se utilizaron chapas de acero de 8 mm de espesor con designación X-52, como material base para la producción de tuberías soldadas para el transporte de gas. La especificación de los aceros para la producción de tuberías, para la industria petroquímica está de acuerdo con la norma americana API 5L [4]. Según esta norma, "X" representa los tubos soldados longitudinalmente, y "52" indica una resistencia mínima a la tracción de 520 N/mm². La composición química y las propiedades mecánicas del material base figuran en las tablas 1 y 2.

Antes de la soldadura, se formaron placas de un material base como segmentos de tubo y se soldaron por puntos mediante el proceso de soldadura por arco con metal protector (SMAW) con electrodo básico, clasificado como E 42 4 B 32 H 5 según EN 499, (Φ 3,25 mm). El proceso de soldadura SAW se realizó utilizando alambre de soldadura L-70 (4 mm) con la composición química indicada en la Tabla 3 [4, 5]. El alambre de soldadura tiene las siguientes propiedades mecánicas: R_e = 400 N/mm², R_m = 520 N/mm², A₅ = 25 % y KV = 133 J a -40 °C.

El alambre de soldadura L-70 se utiliza generalmente para satisfacer el requisito de alta tenacidad de las juntas de soldadura. Para la soldadura a tope de una sola capa se utilizó el fundente neutro Lincoln 995 (granulación: 0,2-2,5 mm).