C.T.A.S. Innovación y Desarrollo Ecológico en el mundo de la Soldadura y Corte José Mª Nevot Murillo Oerlikon Soldadura S.A. 27 de Noviembre de 2.003 PREMIO.

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1 C.T.A.S. Innovación y Desarrollo Ecológico en el mundo de la Soldadura y Corte José Mª Nevot Murillo Oerlikon Soldadura S.A. 27 de Noviembre de 2.003 PREMIO SOLDADOR ARAGON 2003

2 C.T.A.S. Contenido Mecanismos de formación de humos en la soldadura al arco Reducción de humos en MIG Reducción de humos en hilos tubulares Reducción de humos en electrodos Conclusiones

3 C.T.A.S. Mecanismos de formación de humos en la soldadura al arco Los humos son fruto de la dispersión de muy pequeñas partículas sólidas generadas por procesos térmicos, sea por condensación de la fase gaseosa (en ocasiones acompañada de reacciones de oxidación), sea por combustión incompleta. Mecanismo de oxidación de los vapores metálicos: Parte de la vaporización del metal fundido Superficie / tiempo de interacción con gases oxidantes (forma de transferencia / proyecciones) Potencial de oxidación de la atmósfera de protección (valores en O 2 y CO 2 )

4 C.T.A.S. Reducción de humos en GMAW

5 C.T.A.S. 100 0 0 20 0 80 10 5 85 5 5 90 0 8 92 0 1,5 98,5 200 400 600 800 1.000 740 470 350 290 190 150 Tasa de emisión de humos (mg/min.) CO 2 O2O2 Ar Hilo ER 70S3; Ø 1,2mm 280 - 300 A 28 - 30 V Tasa de emisión de humos = f (Atmósfera de protección) HILO SÓLIDO Potencial de oxidación del gas de protección

6 C.T.A.S. HILO SÓLIDO Formas de transferencia del metal El régimen de transferencia es fuertemente dependiente de la I y de la V

7 C.T.A.S. 100200300400 0 10 20 30 40 50 Intensidad (A) Tension (V) CORTOCIRCUITO ARCO SPRAY 0,8 mm 1,0 mm 1,2 mm Hilo ER 70S3 / ARCAL 14 HILO SÓLIDO Influencia del Ø de hilo sobre la transferencia La transferencia es dependiente del Ø

8 C.T.A.S. (Fil ER 70S3) Ar + 1,5% O2 Ar + 3,5% O2 Ar + 5% O2 Ar + 7% O2 TENSION (V) INTENSIDAD (A) 40 15 20 25 30 35 100 200300 400 50 A 60 A 70 A 100 A Diametro : 1 mm Ar + 2% CO2 Ar + 10% CO2 Ar + 14% CO2 Ar + 18% CO2 40 10 20 30 90 A 40 A 100200300 400 120 A 170 A TENSION (V) INTENSIDAD (A) 35 25 15 Diametro : 1,2 mm HILO SÓLIDO Influencia de los valores de O 2 y CO 2 en globular En dominio globular  con el potencial de oxidación, es decir O 2 % o CO 2 % 

9 C.T.A.S. (ER 70S3 hilo) Ar + 3% CO2 + 1% O2 Ar + 10% CO2Ar + 18% CO2 Tensión (V) 152025303540 0 200 400 600 800 1.000 170 A Humos (mg/min) 300 A 350 A 100 A Influencia del gas de protección y de los parámetros de soldadura sobre los humos Tasa de emisión de humos optimizada a V G/S HILO SÓLIDO

10 C.T.A.S. ER 70S3 1,2mm / ARCAL14 100170240300350 0 200 400 600 800 Intensidad (A) Humos (mg/min) Arcal 14 Arcal 14 pulsada Influencia de la corriente pulsada en la tasa de emisión de humos El Arcal 14 es óptimo para corriente pulsada HILO SOLIDO

11 C.T.A.S. Reducción de humos en FCAW

12 C.T.A.S. Ar + 18% CO2 Ar + 13% CO2 + 5% He Ar + 10% CO2 Ar + 6% CO2 + 2% O2 Ar + 5% CO2 + 4,5% O2 Ar + 3,5% O2 0 50 100 150 200 160 130 120 80 40 0 Valores CO (ppm) Ar + 3,5% O2 Hilo ER 70S3 1,2mm Vel. hilo = 10 m/min I = 280 / 300 A U= 32 / 34 V I HILO TUBULAR Influencia del %CO 2 en el gas de protección en la emisión de CO Emisiones de CO suprimidas gracias a los ajustes en la formulación del hilo

13 C.T.A.S. Parámetros de soldadura : I = 250 A U = 26 V 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Humos (g/min) SD206 ATAL 5 SD207 ARCAL 22 1,05 0,52 Hilo metal-cored Hilo tubular rutilo todas posiciones GREEN 101 ARCAL 22 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0,57 0,37 SD100 ATAL 5 humos (g/min) HILO TUBULAR Ajustes de la formulación para la reducción de humos

14 C.T.A.S. Reducción de humos en SMAW

15 C.T.A.S. > 95% < 5% Origen de los humos : TEH = función (superficie de las gotas, densidad de corriente, T, gas formados) T plasma  10000°C CO 2, CO, H 2 O, H 2,... La tasa de emisiones de humo dependen de : consumibles I U tipo de arco atmósfera del arco Mecanismos : vaporización - condensación - oxidación o : vaporización - oxidación - condensación Origen de los humos en soldadura de electrodo

16 C.T.A.S. Rutilo: CC - Básico: CC+ I: recomendada por el proveedor U: arco corto TASA DE EMISION DE HUMOS ( mg / min ) POTENCIA DEL ARCO = U x I (V.A) 0 200 400 600 800 10003000 50007000 2.5 3.2 4 5 4 4 5 4 2.5 6.3 5 5 6013702470167018 (variables: Ø electrodo y composición del revestimiento) ELECTRODOS Tasa de emisión de los humos = f (potencia del arco) Tasa de emisión de humos dependiente de la naturaleza del revestimiento y la potencia del arco

17 C.T.A.S. Consumibles « basa emisión humos »  Coste  Productos inoxidables : Aumento de coste menos substancial ELECTRODOS Desarrollo de una gama de electrodos inoxidables « baja emisión de humos » (*) VME establecidos en parte a partir de la información relativa a las propiedades tóxicas de las substancias, y estimación de la duración laboral de 8h. Destinada a proteger a los trabajadores a largo plazo. Concentración máxima tolerada En los humos (%) Cr III 0.510 Cr VI 0.05 1 Ni120 Mn120 Humos de Soldadura5 Valores Medios de Exposición Tolerados en 8h (mg/m 3 )

18 C.T.A.S. ELECTRODOS Industrialización Limitación  Formulación a base de silicato Li Humos de soldadura : –Cr VI  –Tasa de emisión de humos  Extrusión : –Débil viscosidad (20cPo) comparada con los silicatos estándar (150-600cPo)  Resistencia del revestimiento : –Optimización de la fabricación para evitar riesgo de obtener revestimientos frágiles  Gama ecológica de electrodos inoxidables SAFGREEN

19 C.T.A.S. Reducción cantidad de humos por 1.7 Reducción del valor relativo de Cr VI por 4.2 TASA DE EMISION DE HUMOS (g/min) 0.211 0.123 0.133 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 SAFINOX R 316L SAFGREEN 316L Prototipo CTAS SAFGREEN 316L Producción industrial : 1,7 3.5 0.81 0.87 0 1 2 3 4 SAFINOX R 316L SAFGREEN 316L Prototipo CTAS SAFGREEN 316L Producción industrial : 4,2 VALOR EN Cr VI EN LOS HUMOS (%) ELECTRODOS Gama ecológica de electrodos inoxidables SAFGREEN Valores para electrodos 316L Ø3.2 mm

20 C.T.A.S. SAFGREEN 316L (Dry) Ø3.2mm ELECTRODOS Gama ecológica de electrodos inoxidables SAFGREEN SAFINOX R 316L Ø3.2mm

21 C.T.A.S. Para la mejora del entorno del soldador : En MIG, para la soldadura de los aceros de construcción, el Arcal 14 permite ofrecer un excelente compromiso gracias a pequeño potencial de oxidación, siendo compatible con las exigencias de eficacia y rendimiento operatorio. El Safgreen 101 y los metal-cored Safgreen 201 y 207 han sido desarrollados para la soldadura con Arcal 22. Los electrodos Safgreen 308L y 316L están disponibles. La tasa de emisión de humos ha sido reducida por un factor de 2 con el cambio de los elementos constitutivos del revestimiento. La toxicidad de estos electrodos se ha reducido con la disminución del Cr VI emitido. Conclusiones