Máxima higiene: La soldadura TIG en la industria alimentaria

Technological equipment in the dairy plant, ©Shchipkova Elena

Ya se trate de cerveza o productos lácteos, la industria de las bebidas y la alimentación está sujeta a normas de higiene muy estrictas que se deben cumplir al 100 %. Para evitar la adhesión de gérmenes y bacterias, las uniones soldadas deben ser lo más lisas posible y, sobre todo, no ser porosas. Por eso, en la industria alimentaria se utiliza principalmente el acero inoxidable, que se distingue por su resistencia a la corrosión y es también muy fácil de soldar. En cuanto a la higiene, cumple con los requisitos legales de calidad de la estructura de la superficie, la dureza, la resistencia al calor y la facilidad de limpieza del material. No obstante, el acero inoxidable no basta por sí solo, también es necesaria la soldadura TIG:

solamente el proceso TIG con su arco voltaico extremadamente estable puede garantizar cordones de soldadura libres de poros e irregularidades que cumplan las normas de higiene. Esto se debe, en parte, a que los cordones realizados con TIG son muy resistentes a las fisuras. Sin embargo, es importante tener en cuenta algunos detalles a la hora de soldar con TIG en acero inoxidable en la industria alimentaria: por ejemplo, hay que evitar a toda costa los colores de temple.

¿Cómo se producen los colores de temple en la soldadura TIG?

El acero inoxidable forma una capa de óxido, también llamada capa pasiva. Es una película protectora de la superficie que evita la corrosión. Sin embargo, esta película protectora puede dañarse durante la soldadura sin protección antioxidante (gas protector). El resultado son capas de óxido quemadas, es decir dañadas, que se reflejan en forma de colores de temple.

En este caso, se daña la capa pasiva sensible, que puede provocar corrosión en las zonas correspondientes. La corrosión, con su superficie rugosa, facilita la adhesión de gérmenes y bacterias. Para evitarlo, es fundamental acertar con la cantidad de gas y el tiempo de postflujo de gas en la superficie del cordón de soldadura a la hora de soldar con TIG en acero inoxidable.

Por lo tanto, es importante proteger la capa de óxido sensible de las láminas de acero inoxidable unidas por TIG, especialmente en la industria alimentaria. Sin embargo, no solo se debe proteger la superficie del cordón de soldadura, sino también la parte inferior de la raíz, especialmente en las posiciones de la raíz y, sobre todo en las posiciones de raíz y para la construcción de recipientes y tuberías. Aquí es donde entra el gas de respaldo, similar al gas protector de la antorcha de soldadura, en la superficie del cordón de soldadura.

El respaldo en la construcción de recipientes y tuberías

El respaldo es un proceso imprescindible en la industria alimentaria a la hora de evitar la corrosión en la parte inferior de la raíz. Los gases de respaldo empleados, por ejemplo, nitrógeno (N2), argón (Ar) o la mezcla de argón e hidrógeno (H2) desplazan el oxígeno atmosférico de la zona de soldadura de forma similar a la acción del gas protector de la antorcha de soldadura en la parte superior de la raíz. Además, la forma de la parte inferior de la raíz se vuelve mucho más lisa y casi perfecta durante la soldadura, por lo que se reduce enormemente la necesidad de retrabajo. Las tuberías, los tanques y los recipientes de almacenamiento (por ejemplo para las cervecerías) están provistos de superficies de alta pureza, incluso en el interior, fabricadas con precisión mediante este procedimiento.

En la construcción de tuberías, los gases de respaldo suelen expulsarse a través de la pieza de trabajo completa o de la sección correspondiente del cordón circular que se va a soldar. Para ello se utilizan dispositivos especiales de gas de respaldo hechos de silicona, que sellan el tubo casi en su totalidad para llenar el espacio con gas.

De forma similar, en la construcción de recipientes o de tuberías de mayor diámetro se utiliza calzado de seguridad específico para gases de respaldo. Este calzado también arrastra el gas por la parte inferior del cordón de soldadura sin tener que llenar completamente la pieza de trabajo. Es importante tener en cuenta que el proceso de respaldo continúa hasta que el material base se haya enfriado a una temperatura inferior a 200° (según el material), incluso una vez finalizado el proceso de soldadura.

Dispositivo de gas de respaldo:

A pesar de esta optimización durante el proceso de soldadura, cualquier sobreelevación de cordón que quede en la parte inferior de la raíz se debe pulir hasta dejarlo al mismo nivel que la chapa. Sin embargo, suele ser imposible hacer ese retrabajo en tuberías estrechas, ya que son poco accesibles. En este sentido, el respaldo también es ideal para crear superficies lo más limpias posibles desde su fabricación. Además, es posible que no se puedan realizar retrabajos en algunos componentes fabricados y soldados sin la técnica de repaso, lo que los convierte en productos defectuosos y, por tanto, se deben desechar.

En resumen: el repaso es absolutamente imprescindible a la hora de soldar con TIG en la industria alimentaria, ya que sería inviable producir cordones de alta pureza y superficies de acero inoxidable sin este proceso.

Raíz con repaso

Raíz sin repaso con colores de temple

Soldadura TIG automatizada en la industria alimentaria

Ni que decir tiene que las normas de calidad de la industria alimentaria también se aplican a la soldadura TIG mecanizada: es fundamental que las superficies sean de alta pureza y las estructuras de cordón queden limpias y lisas. Los cordones circulares también deben ser perfectos y, en el uso mecanizado, sobre todo, poder repetirse según se desee. Cuando hablamos de sistemas de soldadura automatizados debemos distinguir entre aquellos en los que la antorcha de soldadura se mueve alrededor del componente, y aquellos en los que la antorcha de soldadura está fija y es el componente el que gira a su alrededor.

Fronius Welding Automation dispone de varios sistemas ideales para este propósito. Por ejemplo, el sistema Fronius FCW Compact es ideal para soldadura de tubos con antorcha de soldadura fija. Por otra parte, en el sistema de soldadura Fronius Orbital  el componente está fijo y la antorcha de soldadura móvil permite soldar tubos de manera rápida y sencilla.

Cabezal de soldadura abierto

Cabezal de soldadura cerrado

Sistema de soldadura FCW Compact con mando a distancia y controles del sistema HMI

¿Te interesa la soldadura TIG en general?

Puedes leer más información sobre los sistemas de soldadura TIG de Fronius aquí.

En el Perfect Welding Blog puedes consultar las características principales de la soldadura TIG, concretamente en el artículo ¿Qué es la soldadura TIG?

También puede leer más información sobre los sistemas de soldadura TIG portátiles en el artículo: Cinco funciones con las que debe contar un equipo TIG portátil

2 comentarios

Participa en la discusión y comparte tu opinión con nosotros.

Ricardoresponder
7. febrero 2021 a las 2:44

Hola, mi nombre es Ricardo y me gustaría saber porqué el procedimiento TIG admite gas de purga en tubería para llevar a cabo un inertización, pero no como gas de protección de arco en la propia antorcha. Es por su baja ionización o cuál es su motivo.
También he estudiado defectología en soldaduras y el nitrógeno es uno de los “culpables” de formación de grietas en el cordón, ¿es posible que no se dé el caso en el inoxidable por el cromo, o por la pureza del gas al no estar en contacto con mas gases como estaría en el aire?.
Muchas gracias de ante mano y espero su respuesta.

redakteurresponder
9. febrero 2021 a las 6:28
– Como respuesta a: Ricardo

Hola Ricardo. Gracias por contactar con nosotros. A continuación te damos respuesta a tus dudas:

El nitrógeno como gas de purga se encuentra en su forma estable diatómica, es decir, formando una molécula estable que no altera significativamente la química del cordón de raíz. Esta molécula tiene tamaño suficiente para desalojar fácilmente el oxígeno que pueda haber en el interior del tubo.
Cuando empleamos nitrógeno como gas de arco en el TIG, el nitrógeno se disocia e ioniza poduciendo átomos inestables y conductores de la electricidad. Esto produce arcos estables (aunque peores si lo comparamos con el Argón puro) pero que alteran químicamente el baño de fusión y la ZAT del metal a soldar. El nitrógeno solo está recomendado para soldar, mezclado con Ar o He, aceros inoxidables austeníticos y dúplex. Con los austeníticos solo existe el peligro de la formación de nitruros que reducen las propiedades de impacto del material. Con los dúplex, su uso está limitado a 1-2% ya que, pese a que ayuda a mantener la proporción ferrita-austenita, puede combinarse con la ferrita, formando braunita que es dura y frágil.

Por otro lado, la formación de grietas en el cordón de los aceros inoxidables austeníticos suele estar relacionado una mala combinación entre tensiones, dilución, y metal de aporte. En este caso, el nitrógeno no tiene un protagonismo determinante como para ser capaz de producir grietas en el cordón por sí solo.
Por otro lado, el Cromo como es un aleante alfágeno, reduce el riesgo de agrietamiento en caliente.

En el caso de que necesites más información sobre un defecto en concreto, puedes contactar con nosotros para poder indicarte cómo abordarlo a través del correo: isidro.santiago@fronius.com

Muchas gracias. Un saludo. Tu Equipo de Fronius Social Media.

Escribe una respuesta