Precalentamiento y Temperatura entre Pasadas

1. Agrietamiento en Frío — El Problema de Fondo

El agrietamiento en frío (cold cracking, también denominado hydrogen-induced cracking — HIC, o delayed cracking) resulta de la interacción simultánea de tres factores:

1. Microestructura susceptible — martensita o bainita superior en la ZAC (correlacionada con el CE)
2. Hidrógeno difusible — introducido por el arco durante la soldadura
3. Tensiones residuales — generadas por el gradiente térmico y la restricción de la unión

La fractura puede ocurrir horas o días después de la soldadura, a temperaturas inferiores a 200 °C. El precalentamiento actúa sobre los tres factores: reduce la velocidad de enfriamiento, aumenta el tiempo para la difusión del hidrógeno y reduce las tensiones residuales.

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2. Cálculo del Precalentamiento — Método EN 1011-2

2.1 Equivalente de carbono CET

$$CET = C + \frac{Mn + Mo}{10} + \frac{Cr + Cu}{20} + \frac{Ni}{40}$$

2.2 Temperatura de precalentamiento

$$T_p = 697 \times CET + 160 \times \tanh\left(\frac{t}{35}\right) + 62 \times HD^{0{,}35} + (53 \times CET - 32) \times Q - 328$$

donde:

• t = espesor del elemento más grueso de la unión (mm)
• HD = contenido de hidrógeno difusible del consumible (ml/100 g de metal depositado)
• Q = aporte térmico (kJ/mm)

2.3 Ejemplo numérico

Acero S355 (CET = 0,32); t = 25 mm; HD = 5 ml/100 g; Q = 1,2 kJ/mm:

$$T_p \approx 223 + 113 + 99 + (-14{,}9) - 328 \approx \mathbf{92\ °C} \rightarrow \text{redondear a } \mathbf{100\ °C}$$

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3. Hidrógeno Difusible — Clasificación y Control

La EN ISO 3690 define el método de medición del hidrógeno difusible (HD). Clasificación según HD:

Medidas de control:

• Secado de electrodos básicos: 300–350 °C durante 1–2 h; mantener en estufa a 150 °C en obra
• Limpieza de superficies: eliminar humedad, aceite, óxido y pintura
• Gases de protección secos: punto de rocío ≤ −40 °C para aplicaciones críticas

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4. Temperatura entre Pasadas (T_ip)

4.1 Temperatura mínima

Igual a la temperatura de precalentamiento — no dejar enfriar la unión por debajo de T_p entre pasadas.

4.2 Temperatura máxima

4.3 Medición

• Termómetro de contacto (termopar): más preciso; aplicar a 75 mm de la línea de fusión
• Lápiz térmico (Tempilstik): indicación rápida en obra
• Cámara termográfica: mapeo de temperatura en piezas complejas

La EN ISO 13916 define los requisitos de medición y documentación.

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5. Mantenimiento del Precalentamiento

El precalentamiento debe mantenerse en toda la extensión de la unión y zonas adyacentes (mínimo 75 mm a cada lado), durante toda la operación de soldadura.

Para estructuras espesas o con alta restricción, puede ser necesario un tratamiento de hidrógeno post-soldadura (THPS): mantenimiento a 200–300 °C durante 2–4 h. Especialmente relevante para aceros con CE > 0,45 y espesores superiores a 50 mm.

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6. Registro y Documentación

El WPS debe especificar T_p mínima, T_ip máxima, método de medición y requisitos de mantenimiento. El registro de temperaturas forma parte del dossier de calidad exigido por EN 1090-2 y EN 13445.

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Referencias

1. EN 1011-2:2001 — *Welding. Recommendations for welding of metallic materials. Part 2: Arc welding of ferritic steels.* CEN, Brussels.
2. EN ISO 13916:1996 — *Welding. Guidance on the measurement of preheating temperature, interpass temperature and preheat maintenance temperature.* ISO/CEN.
3. EN ISO 3690:2018 — *Welding and allied processes. Determination of hydrogen content in arc weld metal.* ISO/CEN.
4. Lancaster, J.F. — *Metallurgy of Welding.* 6th ed. Abington Publishing, Cambridge, 1999.
5. Chiaverini, V. — *Tecnologia Mecânica: Estrutura e Propriedades das Ligas Metálicas.* Vol. 1. McGraw-Hill, São Paulo.