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En la construcción de oleoductos de larga distancia, redes de tuberías municipales y proyectos de oleoductos industriales, la calidad de la soldadura afecta directamente la seguridad operativa y la vida útil de las tuberías. Los diferentes procesos de soldadura tienen un impacto significativo en la eficiencia de la construcción, la calidad de la soldadura y el costo total. La tecnología de soldadura vertical descendente, como proceso principal para la soldadura de tuberías de gran diámetro, se utiliza ampliamente en la ingeniería de oleoductos tanto a nivel nacional como internacional debido a su alta eficiencia, alta calidad y economía. Sus características técnicas y puntos de aplicación merecen una revisión sistemática.
El proceso de soldadura vertical descendente descrito en este artículo es aplicable a tuberías de acero al carbono y acero de baja aleación (como tuberías ASTM A53 Gr.B ERW, tuberías de acero para líneas API 5L X42/X52, etc.), y se utiliza principalmente en la soldadura de instalación en campo de oleoductos y gasoductos de larga distancia, gasoductos urbanos y tuberías industriales.
La técnica de soldadura vertical descendente con electrodos de celulosa ofrece una alta velocidad de soldadura, un acabado estético impecable y una excelente calidad de soldadura. En comparación con la soldadura vertical ascendente tradicional, ahorra entre un 10 % y un 20 % de material y reduce la intensidad del trabajo. Actualmente se utiliza ampliamente en la soldadura de tuberías de gran diámetro y larga distancia, y esta técnica de soldadura vertical descendente tiene un gran potencial para su aplicación en la construcción de tuberías de pared delgada.
Durante la soldadura, se seleccionan la corriente, el ángulo del electrodo y la velocidad de soldadura adecuados. La soldadura se realiza mediante un movimiento descendente recto o una ligera oscilación. Los electrodos comunes son propensos a goteos, hierro fundido y problemas de escoria, mientras que el uso de electrodos específicos para tuberías (como los electrodos de celulosa E6010 y E7010-P1) y el estricto cumplimiento de las especificaciones de soldadura pueden solucionar estos problemas. Los electrodos de celulosa producen muy poca escoria, poseen una gran fuerza de arco y la rigidez suficiente para evitar el goteo de escoria. También poseen una alta penetración de arco, lo que las hace especialmente adecuadas para la soldadura de raíz de tuberías (soldadura de pasada de raíz), eliminando la necesidad de trabajos de remoción de raíz y, por lo tanto, mejorando la eficiencia y las condiciones de trabajo. Sin embargo, debido al alto contenido de hidrógeno en la soldadura (aproximadamente 20-30 ml/100 g), la soldadura de tuberías de alta presión en China generalmente emplea un proceso compuesto de soldadura de pasada de raíz con electrodos de celulosa y soldadura de relleno/capa con electrodos de bajo hidrógeno.
El ensamblaje adecuado de la tubería y la soldadura por puntos son cruciales para garantizar la calidad de la soldadura, siendo una buena formación de la parte posterior de la soldadura un factor significativo. La soldadura por puntos es una parte integral de la soldadura final, que requiere no solo una correcta formación de la soldadura, sino también garantizar la calidad general de la misma. La longitud y el espesor de la soldadura por puntos deben determinarse en función del espesor de la pared de la tubería (normalmente, la longitud de la soldadura por puntos es de 10 a 30 mm, y el espesor es aproximadamente de 1/2 a 2/3 del espesor de la pared de la tubería, y ≤6 mm). Los extremos de la soldadura de punteado deben lijarse con una ligera pendiente de 30° a 45° para facilitar una transición suave durante la soldadura final.
El ángulo de colocación del electrodo también es muy importante. Los ángulos del electrodo para la soldadura de raíz, la soldadura de relleno y la soldadura de acabado son básicamente los mismos, pero la longitud del arco y la manipulación del electrodo difieren. Durante la soldadura, la longitud del arco y la amplitud de oscilación deben controlarse rigurosamente. Preste atención a la posición de calentamiento del arco. Si se detecta un error o defecto en la posición de la soldadura de punteado, esta debe eliminarse inmediatamente y realizarse una nueva soldadura de punteado.
Tomando como ejemplo una tubería de acero al carbono de Φ219×6 mm, los parámetros de soldadura recomendados son los siguientes:
Tipo de electrodo: E6010 (Φ3,2 mm) para soldadura de raíz, E7018 (Φ4,0 mm) para soldadura de relleno/recubrimiento.
Corriente de soldadura: 90~110 A para soldadura de raíz, 110~130 A para soldadura de relleno/recubrimiento, 100~120 A para soldadura de recubrimiento.
Velocidad de soldadura: 80~120 mm/min para soldadura de raíz, 100~150 mm/min para soldadura de relleno/recubrimiento.
Longitud del arco: ≤3 mm para soldadura de raíz, 3~5 mm para soldadura de relleno/recubrimiento.
Los parámetros específicos deben determinarse según el Informe de Calificación del Procedimiento de Soldadura (PQR) y la Especificación del Procedimiento de Soldadura (WPS). Los parámetros anteriores son solo de referencia.
La tecnología de soldadura vertical descendente, gracias a su alta eficiencia, calidad y ventajas económicas, se ha convertido en uno de los procesos principales para la soldadura de tuberías de acero al carbono y acero de baja aleación. La clave para una aplicación exitosa reside en: la selección adecuada del electrodo, un control estricto de los parámetros, una preparación previa a la soldadura y un tratamiento posterior a la soldadura estandarizados, y un sistema completo de control de calidad.
Leer más: Directrices de diseño y operación para gasoductos de vapor de larga distancia o Tuberías de acero soldadas SAW frente a ERW y EFW
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