Soldadura
Cálculo de carbono equivalente y precalentamiento
En resumen
El carbono equivalente se calcula con la composición del acero: CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 (IIW) y CET = C + (Mn+Mo)/10 + (Cr+Cu)/20 + Ni/40. Con el espesor d, el hidrógeno HD y el aporte térmico Q, el método B de EN 1011-2 da un precalentamiento mínimo Tp.
Cálculo
Ejemplo calculado con los valores por defecto de la herramienta.
Datos
- C (carbono)
- 0,16 %
- Mn (manganeso)
- 1,4 %
- Cr (cromo)
- 0,05 %
- Mo (molibdeno)
- 0 %
- V (vanadio)
- 0 %
- Ni (níquel)
- 0,1 %
- Cu (cobre)
- 0,1 %
- Si (silicio, control del rango)
- 0,3 %
- Junta
- A tope
- Espesor de la chapa más gruesa
- 15 mm
- Hidrógeno difusible del metal depositado
- 5
- Aporte térmico Q
- 1 kJ/mm
- Límite elástico del metal base
- 355
Resultados
- Precalentamiento orientativo Tp
- 46 °Cmétodo B, mínimo
Ejemplo resuelto
Todos los valores de esta sección son los del ejemplo, calculado con los valores por defecto de la herramienta.
Otros resultados del ejemplo
- Carbono equivalente CE (IIW)
- 0,417
- CET (EN 1011-2)
- 0,310
- Espesor de la chapa d
- 15 mm
- Valores orientativos: no sustituyen a la WPS cualificada ni a la tabla del código aplicable (AWS D1.1, ASME B31.3, EN 1011-2 método A…).
- EN 1011-2 método B: temperatura mínima contra la fisuración en frío por hidrógeno de aceros no aleados y de baja aleación; no vale para inoxidable, aluminio ni fundición.
- Mide la temperatura a 4 t o a 75 mm de la junta y mantenla durante toda la junta; con espesores distintos manda la chapa más gruesa. Cordón en ángulo de una pasada: el método da hasta 60 °C de más.
- El CET del metal base debe superar al del metal de aporte en al menos 0,03 %; si no, parte del CET del aporte + 0,03 %.
Cálculo detallado
Carbono equivalente IIW
CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15
0,160 + 1,400/6 + (0,050+0,000+0,000)/5 + (0,100+0,100)/15 = 0,417
CET (EN 1011-2, ec. C.2)
CET = C + (Mn+Mo)/10 + (Cr+Cu)/20 + Ni/40
0,160 + (1,400+0,000)/10 + (0,050+0,100)/20 + 0,100/40 = 0,310
Espesor de la chapa (método B)
d = t (pieza más gruesa)
15,0 mm
Precalentamiento (EN 1011-2, ec. C.8)
Tp = 697·CET + 160·tanh(d/35) + 62·HD^0,35 + (53·CET − 32)·Q − 328
697 × 0,310 + 160 × tanh(0,429) + 62 × 5,0^0,35 + (53 × 0,310 − 32) × 1,00 − 328 = 46,1 °C
Cómo se usa
- Introduce la composición del acero en %: C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu, y Si para el control del rango.
- Elige la junta (a tope, en T o en ángulo) e introduce la chapa más gruesa, o introduce directamente el espesor de la chapa d.
- Introduce el hidrógeno difusible del metal depositado (ml/100 g) y el aporte térmico Q en kJ/mm.
- Introduce si hace falta el límite elástico del metal base, para el control del rango.
- Lee el carbono equivalente CE (IIW).
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula del carbono equivalente en soldadura?
El carbono equivalente IIW es CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15, con los contenidos en % en masa. El CET de EN 1011-2 (anexo C, ec. C.2) es CET = C + (Mn+Mo)/10 + (Cr+Cu)/20 + Ni/40: es el que se usa para el cálculo del precalentamiento por el método B.
¿Cómo se calcula el carbono equivalente de un acero?
Ejemplo con C 0,16 %, Mn 1,4 %, Cr 0,05 %, Ni 0,1 % y Cu 0,1 %: CE = 0,160 + 1,400/6 + (0,050+0,000+0,000)/5 + (0,100+0,100)/15 = 0,417, y CET = 0,160 + (1,400+0,000)/10 + (0,050+0,100)/20 + 0,100/40 = 0,310.
¿Cómo se calcula la temperatura de precalentamiento según EN 1011-2?
El método B (anexo C.3, ec. C.8) da Tp = 697·CET + 160·tanh(d/35) + 62·HD^0,35 + (53·CET − 32)·Q − 328, con d el espesor de la chapa en mm (el de la pieza más gruesa, no el espesor combinado del método A), HD el hidrógeno difusible en ml/100 g y Q el aporte térmico en kJ/mm. Con un CET de 0,310, dos chapas de 15 mm a tope (d = 15 mm), HD = 5 y Q = 1,0 kJ/mm, sale Tp = 46,1 °C.
¿Cuál es el rango de validez del método B?
El cálculo marca un resultado fuera de rango si el CET está fuera de 0,20 a 0,50 %, el espesor fuera de 10 a 90 mm, el hidrógeno fuera de 1 a 20 ml/100 g, el aporte térmico fuera de 0,5 a 4,0 kJ/mm, si el límite elástico supera 1000 N/mm², o si un contenido sale de sus límites (por ejemplo C de 0,05 a 0,32 %, Mn de 0,5 a 1,9 %).
¿Indica el carbono equivalente si un acero es soldable?
El cálculo no da ninguna nota de soldabilidad. Usa el CET para una temperatura mínima frente a la fisuración en frío por hidrógeno, válida para aceros no aleados y de baja aleación, no para inoxidables, aluminio ni fundición. El CE (IIW) alimenta el método A (gráficos) de EN 1011-2, que el cálculo no trata.
Límites
Resultados orientativos: no sustituyen ni a la WPS cualificada ni a la tabla del código aplicable (AWS D1.1, ASME B31.3, EN 1011-2 método A). Solo se calcula el método B de EN 1011-2, a partir de fuentes públicas que citan la norma. Mide la temperatura a 4 t o 75 mm de la junta; en un cordón en ángulo de una pasada, el método da hasta 60 °C de más. El CET del metal base debe superar el del metal depositado en 0,03 % como mínimo.
Fuentes
- EN 1011-2:2001+A1:2003 Soudage : recommandations, soudage à l’arc des aciers ferritiques : Annexe C.3, méthode B : éq. C.2 (CET) et C.8 (Tp), domaine de validité
- BS EN 1011-2:2001+A1:2003 (texte intégral) : méthode B, d = épaisseur de tôle : § 16 b, § C.3.2.2 éq. C.4, § C.3.3 éq. C.8
- CE (IIW) : IIW Doc IX-535-67, repris par EN 10025 et API 5L ; CET : EN 1011-2 annexe C : Formules de carbone équivalent
- Limites de composition de la méthode B (C 0,05–0,32 ; Mn 0,5–1,9 …) : ISO/TR 17671-2 / EN 1011-2 annexe C.3