PREMIO SOLDADOR ARAGON 2003
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
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
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 O2 y CO2 )
C.T.A.S.
Reducción de humos en GMAW
C.T.A.S.
HILO SÓLIDO
Tasa de emisión de humos = f (Atmósfera de protección)
Tasa de emisión de humos (mg/min.)
1.000
800
Hilo ER 70S3; Ø 1,2mm
280 - 300 A
28 - 30 V
740
600
470
400
350
290
190
200
150
100
20
10
5
0
0
O2
0
0
5
5
8
1,5
Ar
0
80
85
90
92
98,5
CO2
Potencial de oxidación del gas de protección
C.T.A.S.
Formas de transferencia del metal
HILO SÓLIDO
Arco Spray
S'
S
C'
Cortocircuito
I cc max
 El
I s min
Intensidad (A)
régimen de transferencia es fuertemente dependiente
de la I y de la V
C.T.A.S.
Influencia del Ø de hilo sobre la transferencia
Tension
(V)
50
HILO SÓLIDO
Hilo ER 70S3 / ARCAL 14
ARCO SPRAY
40
0,8 mm
30
1,0 mm
20
1,2 mm
10
0
CORTOCIRCUITO
100
200
300
Intensidad (A)
 La
C.T.A.S.
transferencia es dependiente del Ø
400
HILO SÓLIDO
Influencia de los valores de O2 y CO2 en globular
(Fil ER 70S3)
Ar + 1,5% O2
Ar + 3,5% O2
40
Ar + 5% O2
Ar + 7% O2
TENSION (V)
40
Diametro : 1 mm
35
35
30
30
25
25
20
100
200
300
TENSION (V)
Diametro : 1,2 mm
20
50 A
60 A
70 A
100 A
15
Ar + 14% CO2
Ar + 18% CO2
Ar + 2% CO2
Ar + 10% CO2
40 A
90 A
15
120 A
400
INTENSIDAD (A)
170 A
10
100
200
300
400
INTENSIDAD (A)
 En
C.T.A.S.
dominio globular  con el potencial de
oxidación, es decir O2% o CO2% 
HILO SÓLIDO
Influencia del gas de protección y de los parámetros de soldadura sobre los humos
Humos (mg/min)
(ER 70S3 hilo)
1.000
300 A
800
600
400
200
350 A
100 A
170 A
0
15
20
25
Ar + 3% CO2 + 1% O2
 Tasa
C.T.A.S.
Tensión (V)
30
Ar + 10% CO2
35
40
Ar + 18% CO2
de emisión de humos optimizada a VG/S
HILO SOLIDO
Influencia de la corriente pulsada en la tasa de emisión de humos
Humos (mg/min)
ER 70S3 1,2mm / ARCAL14
800
Arcal 14
Arcal 14 pulsada
600
400
200
0
100
170
240
300
350
Intensidad (A)
 El Arcal
C.T.A.S.
14 es óptimo para corriente
pulsada
Reducción de humos en FCAW
C.T.A.S.
HILO TUBULAR
Influencia del %CO2 en el gas de protección en la emisión de CO
Valores CO (ppm)
200
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
160
150
120
100
80
50
40
Hilo ER 70S3
I 1,2mm
Vel. hilo = 10 m/min
I = 280 / 300 A
U= 32 / 34 V
0
0
 Emisiones
C.T.A.S.
Ar + 3,5% O2
130
de CO suprimidas gracias a
los ajustes en la formulación del hilo
HILO TUBULAR
Ajustes de la formulación para la reducción de humos
Hilo tubular rutilo todas posiciones
Hilo metal-cored
Humos (g/min)
humos (g/min)
1,2
1,2
1,05
1
1
0,8
0,8
0,6
0,52
0,6
0,4
0,4
0,2
0,2
0
0
SD206
ATAL 5
SD207
ARCAL 22
0,57
0,37
SD100
ATAL 5
Parámetros de soldadura : I = 250 A
C.T.A.S.
GREEN 101
ARCAL 22
U = 26 V
Reducción de humos en SMAW
C.T.A.S.
Origen de los humos en soldadura de electrodo

La tasa de emisiones de
humo dependen de :
 consumibles
I
U
 tipo de arco
 atmósfera del arco

Origen
de los
humos :
> 95%
Mecanismos :
 vaporización condensación - oxidación
 o : vaporización oxidación - condensación
C.T.A.S.
TEH = función
(superficie de las
gotas, densidad de
corriente, T, gas
formados)
Tplasma 
10000°C
< 5%
CO2, CO,
H2O, H2, ...
ELECTRODOS
Tasa de emisión de los humos = f (potencia del arco)
(variables: Ø electrodo y composición del revestimiento)
6013
800
7024
7016
7018
TASA DE EMISION DE HUMOS ( mg / min )
6.3
5
600
4
6.3
400
2.5
2.5
0
C.T.A.S.
4
4
6.3
3.2
4
5
5000
7000
3000
POTENCIA DEL ARCO = U x I (V.A)
1000
Rutilo: CC -
5
3.2
200

5
3.2
Básico: CC+
I: recomendada por el proveedor U: arco corto
Tasa de emisión de humos dependiente
de la naturaleza del revestimiento y la
potencia del arco
Desarrollo de una gama de electrodos inoxidables « baja
emisión de humos »
ELECTRODOS
 Consumibles
 Productos
« basa emisión humos »
 Coste 
inoxidables :
 Aumento de coste menos substancial

Valores Medios de Exposición
3
Tolerados en 8h (mg/m
)
III
Cr
0.5
VI
Cr
0.05
Ni
1
Mn
1
Humos de Soldadura
5
Concentración máxima tolerada
En los humos (%)
10
1
20
20
(*) 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.
C.T.A.S.
ELECTRODOS
Gama ecológica de electrodos inoxidables SAFGREEN
 Industrialización
 Limitación  Formulación a base de silicato Li
 Humos de soldadura :
– CrVI 


– 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
C.T.A.S.

ELECTRODOS
Gama ecológica de electrodos inoxidables SAFGREEN
VALOR EN CrVI EN LOS
HUMOS (%)
TASA DE EMISION
DE HUMOS (g/min)
0.25
4
0.211
0.2
3.5
3
0.15
0.123
0.133
: 4,2
2
0.1
: 1,7
0.05
1
0
0
SAFINOX R
316L
SAFGREEN 316L
Prototipo CTAS
 Reducción
SAFGREEN 316L
Producción
industrial
cantidad
de humos por 1.7
C.T.A.S.
SAFINOX R
316L
0.81
0.87
SAFGREEN 316L
Prototipo CTAS
SAFGREEN 316L
Producción
industrial
 Reducción
del valor
relativo de CrVI por
4.2
Valores para electrodos 316L Ø3.2 mm
ELECTRODOS
Gama ecológica de electrodos inoxidables SAFGREEN
SAFGREEN 316L (Dry) Ø3.2mm
C.T.A.S.
SAFINOX R 316L Ø3.2mm
Conclusiones
 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 CrVI emitido.
C.T.A.S.
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