Structural analysis of sheet nickel welded joints

Análisis estructural de uniones soldadas de chapas de níquel

El artículo presenta un análisis de la estructura de las uniones soldadas de láminas de níquel realizadas aplicando el método de soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW). Basándose en los resultados del examen metalográfico, las mediciones de dureza HV5, la espectroscopia de dispersión de energía (EDS) y el análisis de difracción de rayos X (DRX) de las soldaduras, se descubrió que las uniones se caracterizaban por una estructura de tres zonas con grandes dendritas columnares en las soldaduras. Las dendritas columnares muestran una subestructura en mosaico con carburos de tipo M3C ricos en níquel distribuidos uniformemente.

INTRODUCCIÓN

El níquel es un metal ferromagnético que, a diferencia de otros elementos del grupo del hierro (hierro, cobalto), presenta en estado sólido un solo tipo de estructura cristalina, a saber, la red cúbica centrada en la cara (A1).

La alta resistencia del níquel a la corrosión en atmósferas agresivas, agua de mar y ácidos orgánicos lo convierten en un material especialmente adecuado para estructuras soldadas como plantas desalinizadoras de agua de mar, líneas de producción de sosa cáustica y equipos de la industria alimentaria, especialmente para la producción de zumos y conservas de frutas.

La condición previa para una buena soldabilidad del níquel es una elevada pureza del metal. El azufre y el fósforo hacen que las uniones soldadas de níquel sean susceptibles de agrietarse en caliente, por lo que el contenido de estos elementos debe limitarse al nivel del 0,01 % como máximo. La presencia de oxígeno, responsable del engrosamiento del grano y desencadenante del agrietamiento en caliente, debe limitarse al nivel del 0,02 % como máximo. También es necesario mantener el contenido de elementos fusibles como el plomo, el estaño, el zinc, el cadmio, el bismuto y el antimonio en el níquel en un nivel no superior al 0,02 %.

La presencia de carbono induce la susceptibilidad del níquel a la fragilidad en frío y su contenido debe mantenerse por debajo de un máximo del 0,1 % [1, 2].

Los grados de níquel más utilizados para estructuras soldadas son el Níquel 200 y el Níquel 201 (designación según IAI) o VDM Níquel 99,2 número 2.4066 y VDM LC-Níquel 99,2 número 2.4068, respectivamente (según VDM Metals) [3].

El objetivo del estudio del que se informa en este artículo era llevar a cabo un análisis estructural de las uniones soldadas de chapas de níquel de grado VDM LC-Níquel 99,2 (Níquel 201). El examen estructural abarcó las uniones soldadas en T y a tope de probetas de chapa de níquel con espesores de 2 mm y 6 mm realizadas con el uso del método GTAW en atmósfera protectora de argón con relleno en forma de alambre de níquel que contiene una adición de titanio.