Fume emission during the arc and laser welding of cast stainless austenitic steel

Emisión de humos durante la soldadura por arco y láser de acero inoxidable austenítico fundido

El artículo presenta los resultados de la investigación sobre la emisión de humos en relación con diversos métodos de soldadura por arco (MAG estándar, CMT, ColdArc y ColdArc Puls) y técnicas de soldadura por láser (conducción de calor y soldadura por penetración profunda). En las pruebas relacionadas con la investigación se utilizaron elementos del colector y una carcasa de turbina de acero inoxidable fundido. El gas de protección utilizado durante la soldadura por arco fue una mezcla que contenía un 97,5 % de Ar y un 2,5 % de CO₂. A su vez, los procesos de soldadura láser se blindaron con argón. El análisis de los resultados de las pruebas tenía como objetivo identificar el efecto de los métodos de soldadura por arco/láser en la emisión total de humos de soldadura.

INTRODUCCIÓN

La soldadura de metales conlleva la formación de sustancias peligrosas, que suponen una amenaza para la salud humana y están clasificadas como altamente tóxicas, tóxicas, nocivas, irritantes, alergénicas, cancerígenas y mutagénicas. Durante los procesos de soldadura, los materiales base, los metales de aportación, los revestimientos protectores de los materiales base, los gases de protección y el aire ambiente afectado por el arco de soldadura o el rayo láser dan lugar a la formación de humos de soldadura (aerosol de condensación bifásica) [1 - 9]. El aerosol es una mezcla de finas partículas sólidas dispersivas (humo de soldadura) y varios gases que constituyen un medio de dispersión. El humo entra en el cuerpo humano principalmente a través del tracto respiratorio. Esta vía sólo permite el paso de partículas muy pequeñas, que son las más nocivas. El efecto irritante de larga duración de los humos de soldadura provoca cambios irreversibles en las vías respiratorias y, como consecuencia, permite que las partículas peligrosas penetren en los alvéolos pulmonares. La exposición prolongada a los humos de soldadura provoca diversas enfermedades de las vías respiratorias [2 - 9].

La composición química de los humos de soldadura depende de los tipos de materiales que se unen, así como de los métodos de soldadura y los parámetros tecnológicos. La soldadura de acero inoxidable suele conllevar la emisión de compuestos de hierro, manganeso, silicio, cromo y níquel [3, 5, 7].

ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN

El objetivo principal de la investigación consistió en identificar el efecto de los métodos de soldadura por arco y láser sobre la emisión de humos. Las pruebas incluyeron el método MAG y sus variantes de baja energía, es decir, ColdArc,CMT y ColdArc Puls, así como dos técnicas de soldadura láser, es decir, los métodos de conducción de calor y penetración profunda [8].