Efecto del campo magnético perpendicular al arco eléctrico en la penetración de la soldadura en el acero austenítico 304 y su comportamiento electroquímico en la ZAT

Abstract

Welding of 12.7 mm thick austenitic steel plates was performed by using several configurations for the application of external magnetic field with 3 ±0.5 mT. These welds were compared with a reference sample welded without the application of te magnetic field. It was planned to use three joint designs, however, because of filling and lack of fusion problems with single V-groove, it was decided to use only two preparations (single V-groove on top and modified indirect electric arc). Even when full penetration was achieved in 4 samples, the best weld bead morphology was obtained by applying perpendicular magnetic field in a single direction. The other three samples, despite having a total penetration presented lateral fusion problems owing to deviation of the plasma and the molten material, such deviation was caused by the presence of the electromagnetic forces along different axes (X and Y axes) to the axis in which material is projected (Z axis). Welding under the application of the external magnetic fields did not change the microstructure of the weld metal in a significant way, so that, mechanical properties did not change; the only thing that was able to observe at the center of the weld obtained using opposing magnetic fields (sample 12) was an allotriomorphic distribution of ferrite. Regarding the mechanical properties no significant change for any configuration of perpendicular magnetic field was observed. Finally, a significant change was observed in the corrosion resistance of the test pieces welded under a perpendicular and opposite magnetic field (samples 11 and 12). These samples showed general attack on the surface, opposed to localized attack that was expected to find.

En el presente proyecto se realizó la soldadura de placas de acero inoxidable austenítico 304 en un espesor de 12.7 mm con diferentes configuraciones para la aplicación del campo magnético externo, con una intensidad constante de 3 ±0.5 mT (medida mediante un gaussímetro portátil), así como una muestra de referencia soldada sin la presencia de un campo magnético externo. Inicialmente se proyectó utilizar tres preparaciones de unión, sin embargo, debido a problemas de llenado en la morfología de V simple, se decidió únicamente utilizar dos preparaciones (V simple en la parte superior y arco eléctrico indirecto invertido). Aunque la penetración total se logró en 4 muestras, la mejor morfología del cordón se logró con un campo magnético perpendicular aplicado en una sola dirección. Las otras 3 muestras, a pesar de tener una penetración total presentaron problemas de fusión lateral debido a la desviación del plasma y del material fundido, tal desviación fue ocasionada por la presencia de las fuerzas electromagnéticas en ejes diferentes al eje de proyección del material (eje X y Y). Lo anteriormente realizado no generó el cambio previsto en la microestructura y las consecuentes modificaciones a las propiedades mecánicas; lo único que se logró observar en el centro del cordón de soldadura obtenido fue que el campo magnético opuesto (muestra 12) presenta una distribución alotriomórfica de la ferrita. Sobre las propiedades mecánicas no se observó cambio significativo alguno para ninguna configuración de campo magnético perpendicular. Finalmente, se observó un cambio importante en la resistencia a la corrosión de las probetas soldadas bajo un campo magnético perpendicular y opuesto (muestras 11 y 12). Tales muestras presentaban un ataque generalizado en la superficie, contrario al ataque localizado que se esperaba encontrar.