Norma ISO 23857: Requisitos de soldadura en grúas
Resumen de la norma:La ISO 23857 «Grúas — Requisitos de calidad de soldadura para estructuras de acero» es la norma específica de calidad de soldadura publicada por ISO/TC 96 en 2022, que sustituye y actualiza a la ISO 7363. Esta norma introduce un sistema de niveles de calidad de cordones de soldadura basado en la ISO 5817 (niveles B/C/D), define los tipos de defectos admisibles y sus límites dimensionales según el nivel de solicitación de la conexión, e incorpora nuevos requisitos específicos para la soldadura de aceros de alta resistencia (límite elástico ≥460MPa).
Las estructuras de acero de las grúas evolucionan hacia soluciones de alta resistencia y diseño ligero: los aceros de grado Q460, Q550 e incluso Q690 se utilizan ampliamente en las plumas de grúas pórtico de gran tamaño y grúas de orugas. El alto carbono equivalente y la mayor tendencia al agrietamiento en frío de estos aceros exigen procedimientos de soldadura más rigurosos. La ISO 23857 amplía la norma ISO 7363 original con un capítulo dedicado a la soldadura de aceros de alta resistencia y perfecciona los métodos de evaluación de los niveles de calidad de los cordones, convirtiéndose en la norma internacional más completa y actualizada en el ámbito de la soldadura de estructuras de acero para grúas.
Niveles de calidad del cordón de soldadura (B/C/D)
La ISO 23857 remite a la ISO 5817 — Niveles de calidad de uniones soldadas por fusión para clasificar los cordones de soldadura de estructuras de grúa en tres niveles: B, C y D. El nivel B (estricto) se aplica a soldaduras a tope en el ala traccionada de la viga principal sometidas a carga de fatiga y a las conexiones soldadas del testero — se admite una porosidad individual de diámetro ≤1,5 mm, sin permitir grietas, falta de fusión ni falta de penetración. El nivel C (intermedio) corresponde a las soldaduras a tope del alma de la viga principal y a las soldaduras de los apoyos — se admite porosidad superficial ≤2 mm y mordedura de hasta 0,5 mm de profundidad. El nivel D (general) se aplica a cordones no estructurales como los soportes de la pasarela — se admite mordedura ≤1 mm y porosidad individual ≤3 mm.
En comparación con la versión anterior de la ISO 7363, la ISO 23857 ajusta los niveles de aceptación de «A/B/C» a «B/C/D», elevando sustancialmente el estándar mínimo de aceptación: los defectos de nivel C que antes se admitían en la norma anterior ya no son aceptables en la nueva versión.
Requisitos especiales para aceros de alta resistencia
La ISO 23857 incorpora un capítulo específico para la soldadura de aceros de alta resistencia con límite elástico ≥460MPa. El carbono equivalente (CEV) se calcula según la fórmula del IIW: CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15. Cuando el CEV≥0,43%, se requiere un precalentamiento de 100~150°C antes de soldar, mantener una temperatura entre pasadas de 150~200°C, y tras la soldadura, mantener la pieza a 200~250°C durante 2 horas antes de un enfriamiento lento, con el fin de prevenir grietas en frío.
Criterios de selección del material de aporte: ① Resistencia equivalente — el límite elástico del metal depositado no debe ser inferior al valor especificado del metal base; por ejemplo, para acero Q550 se utiliza un alambre de límite elástico ≥550MPa (AWS ER110S-1 o ISO G 62 4 M21 Mn3NiCrMo); ② Bajo hidrógeno — contenido de hidrógeno difusible ≤5mL/100g (empleando consumibles de bajo hidrógeno en envase de vacío, que deben consumirse dentro de las 4 horas posteriores a su apertura); ③ Tenacidad equivalente — energía de impacto a -20°C ≥47J, cumpliendo los requisitos de condiciones de operación en exteriores a bajas temperaturas.
Requisitos reforzados del registro de calificación del procedimiento de soldadura (WPQR)
La ISO 23857 exige que la calificación del procedimiento de soldadura para aceros de alta resistencia incluya las siguientes inspecciones adicionales: ① Ensayo de dureza — la dureza máxima en la zona afectada térmicamente (HAZ) no debe superar HV350 (según ISO 9015-1); una dureza excesiva indica tendencia al agrietamiento en frío y fragilización microestructural; ② Ensayo de tracción en uniones soldadas en cruz — para detectar la sensibilidad al desgarro laminar; es obligatorio para uniones en T con espesor ≥20mm; ③ Ensayo de tenacidad a la fractura CTOD — para estructuras de grúa utilizadas en puentes y centrales nucleares, se debe aportar un informe de prueba con valor CTOD ≥0,15mm a -20°C.
Alcance de validez de la calificación del procedimiento: los grupos de espesor del metal base se definen según ISO 15614-1; cuando el espesor de la probeta t≤25mm, la cobertura de la calificación abarca de 0,75t a 1,5t. Una reducción de la temperatura de precalentamiento superior a 25°C requiere una nueva calificación (más estricto que los 50°C de la ISO 7363 original), lo que refleja la sensibilidad de los aceros de alta resistencia a la ventana de temperatura.
Avances en ensayos no destructivos
La ISO 23857 recomienda el empleo del ensayo ultrasónico por matriz de fases (PAUT) en lugar de la UT convencional con transductor monocristal para la detección de defectos en soldaduras de penetración completa en aceros de alta resistencia. Ventajas del PAUT: permite obtener una imagen bidimensional de la sección del cordón mediante barrido sectorial multiángulo, detectando defectos de pequeñas dimensiones orientados en distintas direcciones; la sensibilidad de detección mejora aproximadamente 6dB frente a la UT convencional; los resultados pueden almacenarse digitalmente y reconstruirse en tres dimensiones, facilitando la trazabilidad y el análisis de tendencias.
Para cordones críticos con espesor de chapa ≥60mm, la ISO 23857 exige que la inspección por UT se realice en dos fases: la primera, a mitad del espesor (al alcanzar el 50% del espesor de la chapa), para detectar defectos de raíz de forma temprana y evitar retrabajos difíciles una vez completada la soldadura; la segunda, 48 horas después de finalizar la soldadura, como inspección final para detectar grietas de latencia. Ambas inspecciones deben documentarse en informes de ensayo formales.
| Grado de acero | Límite Elástico(MPa) | CEVValor crítico | Temperatura de Precalentamiento(℃) | Compatibilidad del material de aporte |
|---|---|---|---|---|
| Q355B (≈S355JR) | 345 | ≤0.43 | Noprecalentamiento | ER50-6 |
| Q460 | 460 | ≥0.43 | 100~150 | ER80S-G |
| Q550 | 550 | ≥0.48 | 120~180 | ER110S-1 |
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué norma debo usar ahora, la ISO 23857 o la ISO 7363?
R: La ISO 23857:2022 sustituye a la ISO 7363:1986, por lo que en los nuevos proyectos de exportación debe priorizarse la ISO 23857. En los contratos antiguos aún en vigor que citen explícitamente la versión ISO 7363, se aplicará lo estipulado en el contrato. La revisión de 2022 de la norma china GB 50661 —Especificación para soldadura de estructuras de acero— ya ha ajustado algunos criterios de aceptación tomando como referencia la ISO 23857, y ambas normas convergen técnicamente. El proceso de soldadura de estructuras de acero para grúas de exportación de Kelude Industrias Pesadas ya se ejecuta conforme al nivel B de la ISO 23857.
P: ¿Cuál es el problema más frecuente al soldar acero de alta resistencia?
R: La grieta en frío (grieta diferida por hidrógeno) es el riesgo número uno en la soldadura de acero de alta resistencia. Acciones preventivas: ① Control estricto de la fuente de hidrógeno: utilizar consumibles de bajo hidrógeno, eliminar aceite, óxido y humedad del bisel, y precalentar antes de soldar para expulsar el hidrógeno; ② Control de la velocidad de enfriamiento: mantener la temperatura después de soldar y enfriar lentamente; queda prohibido el enfriamiento por aire forzado por debajo de 200 ℃; ③ Tratamiento de deshidrogenación inmediato tras la soldadura: calentar a 250 ℃ y mantener durante 2~4 horas; ④ Reinspección por UT a las 48 horas: las grietas diferidas suelen aparecer entre 24 y 48 horas después de soldar, por lo que una inspección inmediata podría no detectarlas.
P: ¿Por qué son tan problemáticos los cordones de soldadura a tope en el alma?
R: Los cordones de soldadura a tope en el alma son el punto más crítico en la fabricación de la viga principal, por las siguientes razones: ① La alta restricción en la dirección del espesor impide que las tensiones de contracción se liberen, lo que favorece la aparición de desgarros laminares; ② El espesor del alma suele ser de 6~12 mm, dentro del rango de chapa delgada, donde un control inadecuado del aporte térmico puede provocar quemaduras o deformaciones excesivas por soldadura. Medidas técnicas: emplear soldadura con protección gaseosa CO₂ con hilo fino (Φ1.2 mm), con un aporte térmico controlado entre 0,8 y 1,5 kJ/mm; ángulo del bisel de 50°~60° con una cara de raíz de 1~2 mm; en las conexiones en T, depositar previamente un cordón de transición sobre la superficie del bisel del alma en el lado del ala antes de completar la soldadura de relleno.
P: ¿Qué certificaciones se requieren para soldar grúas exportadas a la UE?
R: Para la exportación de estructuras de acero de grúas a la UE se requiere generalmente: ① Certificación ISO 3834-2 —Requisitos de calidad para soldadura por fusión— Requisitos de calidad integrales (equivalente a EN ISO 3834-2); ② Nivel de ejecución EXC3 según la norma EN 1090-2 —Ejecución de estructuras de acero y aluminio— Requisitos técnicos para estructuras de acero (correspondiente a cordones de nivel B de la ISO 23857); ③ Declaración de conformidad con el marcado CE conforme a la EN 1090-1. Las tres certificaciones son imprescindibles: la empresa soldadora debe estar certificada según el sistema ISO 3834-2 y el producto debe disponer del marcado CE según la EN 1090. Kelude Industrias Pesadas ya ha obtenido la certificación del sistema de calidad de soldadura ISO 3834-2 (el número de certificado puede verificarse en línea a través de SGS).
