Soldar titanio requiere una precisión que otros materiales perdonan. Un error en la elección del grado, en la protección gaseosa o en el proceso puede traducirse en fragilización del cordón, oxidación irreversible del baño de soldadura o incumplimiento de las especificaciones más exigentes del sector aeronáutico, biomédico o químico. Y a diferencia del acero o del níquel, en titanio el margen de error es estrecho: el material reacciona con el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno del aire a partir de los 500 ºC, por lo que cualquier fallo en la selección o en el procedimiento se paga en calidad.
Esta guía está pensada para orientar la decisión entre los cinco grados de titanio más habituales en soldadura industrial (Grados 1, 2, 5, 7 y 12), a partir de los criterios que realmente pesan en un proyecto: grado requerido, entorno de servicio, proceso de soldadura, códigos aplicables y consideraciones específicas de protección gaseosa. Para la relación completa de referencias disponibles, puedes consultarlas directamente en el catálogo de aleaciones de titanio de Nickel Alloys.
Los cinco criterios que determinan la elección
1. El grado de titanio requerido
La primera decisión es distinguir entre titanio comercialmente puro (CP) y aleaciones de titanio. Los grados 1, 2 y 4 son titanio CP con distintos niveles de oxígeno intersticial (y por tanto, distinta combinación de ductilidad y resistencia mecánica). Los grados 5, 7, 9, 12 y 23 son aleaciones que incorporan aluminio, vanadio, paladio, molibdeno u otros elementos para obtener propiedades específicas: alta resistencia mecánica (Gr.5), resistencia a corrosión mejorada (Gr.7) o compromiso entre ambos (Gr.12).
Como regla práctica: si el proyecto pide alta resistencia mecánica y peso reducido (aeronáutica, biomédica), la respuesta suele estar en el Grado 5. Si pide inertidad química y buena conformabilidad (industria química, marina), en el Grado 2. Si pide resistencia a corrosión extrema en medios reductores, en el Grado 7.
2. El entorno de servicio
Es el criterio que discrimina entre los grados que a priori parecen similares. Los escenarios más habituales:
- Industria química con ácidos reductores (sulfúrico, clorhídrico): Grado 7 (ERTi-7), por su contenido de paladio.
- Industria química general y procesamiento: Grado 2 (ERTi-2), la referencia por defecto.
- Ambientes marinos y agua de mar: Grado 2 para tubería e intercambiadores; Grado 5 para componentes estructurales.
- Aeronáutica y aeroespacial: Grado 5 (ERTi-5), estándar del sector.
- Biomédica e implantes: Grado 5, o Grado 23 (Ti-6Al-4V ELI) para implantes de larga duración.
- Corrosión moderada con requisitos mecánicos: Grado 12 (ERTi-12), alternativa económica al Grado 7.
3. El proceso de soldadura y la protección gaseosa
En titanio, el proceso dominante es TIG (GTAW), con más del 80% de las aplicaciones industriales. La razón es que el TIG permite controlar con precisión el aporte de calor y aplicar la protección gaseosa exhaustiva que el titanio necesita para no contaminarse.
Las presentaciones habituales por proceso son:
- TIG / GTAW: varillas macizas (ER + designación). Ejemplo: TIG Ti2, varilla ER Ti-2, VARILLA TITANIO 2.
- MIG / GMAW: hilos macizos en bobina (ER + designación). Ejemplo: MIG Ti2, hilo sólido ER Ti-2, HILO TITANIO 2.
- Soldadura por resistencia y por haz: técnicas especializadas para aplicaciones aeronáuticas y biomédicas de alta precisión.
Los procesos SMAW (electrodo revestido) y SAW (arco sumergido) no se emplean en titanio: no existen electrodos revestidos comerciales y el arco sumergido no ofrece la protección gaseosa que este material exige. El FCAW (hilo tubular) es igualmente poco habitual.
Al pedir un consumible de titanio conviene indicar el grado exacto y el proceso: «varilla TIG Ti Grado 2» o «hilo MIG Ti5» son formulaciones inequívocas. La confusión más habitual es pedir «titanio» a secas sin especificar grado, cuando las propiedades entre un Grado 2 y un Grado 5 son radicalmente distintas.
4. Los códigos y especificaciones aplicables
La norma de referencia para consumibles de titanio es AWS A5.16 / A5.16M — Titanium and Titanium-Alloy Welding Electrodes and Rods, que define las designaciones ERTi-1 a ERTi-38 según composición. Para la calificación de procedimientos y soldadores en construcción, aplican:
- ASME BPVC Section IX (P-Numbers 51 a 53 para titanio y sus aleaciones).
- AWS D1.9 — Structural Welding Code — Titanium.
- ISO 15614-5 para calificación de procedimientos en aleaciones de titanio y circonio.
En proyectos aeronáuticos suelen aplicar además AMS 4951 (Grado 2), AMS 4954 (Grado 5) y las especificaciones internas del fabricante (Boeing, Airbus, GE, Rolls-Royce). En biomédica, ASTM F136 para el Grado 23 de implantes.
5. Los requisitos mecánicos
Es el criterio que suele definir la elección entre grado CP y grado aleado. Las prestaciones mecánicas típicas son:
- Grado 1: resistencia a la tracción ~240 MPa, muy dúctil, muy conformable.
- Grado 2: resistencia a la tracción ~345 MPa, buen equilibrio general.
- Grado 5 (Ti-6Al-4V): resistencia a la tracción ~900 MPa, alta resistencia mecánica y a fatiga.
- Grado 7: resistencia similar al Grado 2 con corrosión mejorada.
- Grado 12: resistencia a la tracción ~485 MPa, superior al Grado 2 con buena resistencia a corrosión.
Para aplicaciones que necesitan aligeramiento estructural con alta resistencia (turbinas, estructuras aeronáuticas), el Grado 5 es el estándar. Para tubería, intercambiadores y depósitos donde la conformabilidad es más importante que la resistencia, el Grado 2 cubre la mayoría de escenarios.
Los cinco grados explicados para decidir rápido
Ti Grado 1 (ERTi-1) — Titanio CP, máxima ductilidad
El grado más blando y conformable de la familia. Muy bajo contenido intersticial (oxígeno <0.18%). Se elige cuando la aplicación exige embutición profunda, plegado severo o máxima ductilidad, aunque a costa de resistencia mecánica reducida. Aplicaciones típicas: ánodos, componentes de intercambio iónico, aplicaciones de conformación exigente en industria química. Disponible como varilla TIG (TIG Ti1, GTAW ER Ti1, VARILLA TITANIO 1) e hilo MIG (MIG Ti1, GMAW ER Ti1).
Ti Grado 2 (ERTi-2) — Titanio CP, la referencia estándar
Es el grado más utilizado del mundo en soldadura de titanio y probablemente el 60-70% de los proyectos industriales. Combina buena conformabilidad con resistencia mecánica moderada (~345 MPa) e inertidad química excelente en la mayoría de ambientes. Aplicaciones: intercambiadores de calor, reactores químicos, plantas de cloro, tubería marina, desalinización, industria alimentaria y farmacéutica. Disponible como varilla TIG (TIG Ti2, GTAW ER Ti2, VARILLA TIG Ti Grado 2) e hilo MIG (MIG Ti2, GMAW ER Ti2, HILO TITANIO 2).
Ti Grado 5 (ERTi-5) — Ti-6Al-4V, la aleación aeronáutica
La aleación alfa-beta más usada del planeta (representa aproximadamente la mitad del mercado mundial de titanio). Combina alta resistencia mecánica (~900 MPa), buena resistencia a fatiga y peso ligero. Aplicaciones: estructuras aeronáuticas, discos y álabes de turbina, componentes aeroespaciales, tornillería estructural, e implantes ortopédicos y dentales. Requiere procedimientos de soldadura calificados con protección gaseosa reforzada por su tendencia a formar fase alfa fragilizante si se contamina. Disponible como varilla TIG (TIG Ti5, GTAW ER Ti5, VARILLA TITANIO 5) e hilo MIG (MIG Ti5, GMAW ER Ti5).
Ti Grado 7 (ERTi-7) — Grado 2 mejorado con paladio
Ti CP con adición de ~0.15% de paladio, lo que multiplica su resistencia a la corrosión en medios reductores agresivos (ácido sulfúrico, clorhídrico, fosfórico calientes). Se elige cuando el Grado 2 se queda corto en resistencia química y el proyecto puede asumir el sobrecoste del paladio. Aplicaciones: plantas químicas con ácidos reductores concentrados, industria de procesamiento de residuos ácidos, plantas de cloro-álcali exigentes. Disponible como varilla TIG (TIG Ti7, GTAW ER Ti7) e hilo MIG (MIG Ti7, GMAW ER Ti7).
Ti Grado 12 (ERTi-12) — Ti-0.3Mo-0.8Ni, equilibrio corrosión-mecánico
Aleación con adiciones de molibdeno y níquel que le dan una combinación intermedia: mejor resistencia mecánica que el Grado 2 (~485 MPa), mejor resistencia a corrosión que el Grado 2 aunque inferior al Grado 7, y coste más contenido que este último. Aplicaciones: componentes de industria química con requisitos mecánicos moderados, intercambiadores de proceso, tubería para servicios corrosivos donde el Grado 7 es sobredimensionamiento. Disponible como varilla TIG (TIG Ti12, GTAW ER Ti12) e hilo MIG (MIG Ti12, GMAW ER Ti12).
Guía de decisión por escenario industrial
Industria química: reactores, columnas, intercambiadores
El grado de referencia es el Grado 2 (ERTi-2), que cubre la mayor parte de los escenarios de procesamiento con ácidos moderados, salmueras y compuestos oxidantes. Cuando el servicio incluye ácidos reductores concentrados a temperatura elevada (sulfúrico, clorhídrico, fosfórico calientes), el paso natural es el Grado 7 (ERTi-7) por su contenido de paladio. Para situaciones intermedias donde el Grado 2 se queda corto pero el Grado 7 es sobredimensionamiento, el Grado 12 (ERTi-12) ofrece la mejor relación coste-prestación.
Aeronáutica, aeroespacial y motores de turbina
Territorio del Grado 5 (ERTi-5, Ti-6Al-4V) prácticamente en exclusiva. Componentes estructurales, tornillería, carcasas de motor, álabes y discos de turbina hasta unos 315-400 ºC (por encima se recurre a otras aleaciones más específicas como Ti-6-2-4-2). Requiere procedimientos calificados bajo AWS D1.9 o especificaciones internas del fabricante (AMS, Boeing, Airbus).
Biomédica: implantes ortopédicos, dentales y quirúrgicos
Grado 5 para instrumental quirúrgico y componentes protésicos convencionales. Para implantes de larga duración (prótesis de cadera, rodilla, columna) se recurre habitualmente al Grado 23 (Ti-6Al-4V ELI, Extra Low Interstitial), variante del Grado 5 con menor contenido de oxígeno y hierro para mejorar la ductilidad y la resistencia a fatiga. Los procedimientos se califican bajo ASTM F136 y equivalentes.
Naval, offshore, agua de mar y desalinización
El Grado 2 es el estándar en tubería, intercambiadores de calor, condensadores y equipos de desalinización expuestos a agua de mar. Su combinación de inertidad química y resistencia a la corrosión-erosión en cloruros lo hace prácticamente imbatible en este entorno. Para componentes estructurales offshore que necesitan alta resistencia mecánica además de resistencia a corrosión, se pasa al Grado 5.
Industria alimentaria y farmacéutica
Grado 2 por su inertidad química, biocompatibilidad y facilidad de esterilización. Aplicaciones en tuberías, tanques, mezcladores y equipos de proceso donde el contacto con producto exige un material inerte.
Procesamiento de cloro y compuestos halogenados
Grado 2 para plantas de cloro-álcali estándar; Grado 7 para servicios más agresivos con ácido clorhídrico caliente o mezclas oxidantes-reductoras complejas.
Un apunte crítico sobre protección gaseosa en soldadura de titanio
Este es el punto que más diferencia al titanio de cualquier otro material soldable, y el que más errores de aprendizaje genera en talleres que empiezan con este material. A partir de aproximadamente 500 ºC el titanio comienza a reaccionar activamente con oxígeno, nitrógeno e hidrógeno del aire, formando compuestos intersticiales que fragilizan el cordón de forma irreversible. Un titanio contaminado no se corrige: se retira y se vuelve a soldar.
Los tres pilares de la protección gaseosa son:
- Argón de alta pureza (mínimo 99.99%, idealmente 99.999%) como gas de aportación.
- Protección posterior (trailing shield) que cubra la zona recién soldada hasta que baje por debajo de los 300 ºC.
- Backing gas (protección por la cara opuesta) en soldadura de tubería y componentes cerrados, mediante purga previa con argón hasta niveles de oxígeno inferiores al 0.5%.
El color del cordón es el indicador visual estándar de la calidad de la protección:
- Plateado brillante: protección perfecta, cordón óptimo.
- Amarillo pajizo o dorado suave: ligera contaminación, generalmente aceptable en aplicaciones no críticas.
- Azul claro: contaminación moderada, aceptable solo con procedimiento calificado que lo admita.
- Azul oscuro / púrpura: contaminación importante, generalmente rechazable.
- Blanco / gris opaco: contaminación severa, rechazo automático en aplicaciones críticas.
Las especificaciones aeronáuticas y biomédicas suelen aceptar únicamente el color plateado y, como mucho, el amarillo pajizo muy suave.
Preguntas frecuentes sobre selección de aleaciones de titanio
¿Cuál es el grado de titanio más habitual en soldadura industrial?
El Grado 2 (ERTi-2), con diferencia. Es el «caballo de batalla» de la industria química, marina y de procesamiento por su equilibrio entre conformabilidad, resistencia mecánica moderada e inertidad química. Cuando un proyecto pide simplemente «titanio para soldadura» sin especificar más, en la práctica se refiere casi siempre al Grado 2.
¿Qué diferencia hay entre soldar Grado 2 y Grado 5?
El Grado 2 es titanio comercialmente puro: se comporta como un material dúctil y perdona más los errores de procedimiento (siempre dentro de las exigencias del titanio). El Grado 5 (Ti-6Al-4V) es una aleación alfa-beta con alta resistencia mecánica, más sensible a la contaminación intersticial y con mayor tendencia a fragilizarse si la protección gaseosa falla. Requiere procedimientos calificados más estrictos, control de temperatura interpass y frecuentemente tratamiento térmico posterior en aplicaciones críticas.
¿Se puede usar MIG para soldar titanio?
Sí, pero es minoritario. El TIG (GTAW) domina el mercado industrial del titanio por su control fino del aporte de calor y la facilidad para implementar la protección gaseosa exhaustiva que este material exige. El MIG (GMAW) se emplea en aplicaciones específicas de gran depósito o alta productividad, pero requiere cámaras de protección o trailing shields amplias para funcionar correctamente.
¿Se puede soldar titanio con acero al carbono o inoxidable?
No de forma directa. El titanio forma compuestos intermetálicos frágiles con el hierro (TiFe, TiFe₂) que hacen que cualquier soldadura directa titanio-acero sea inservible mecánicamente. Las uniones se resuelven por técnicas especializadas: soldadura por explosión (explosive cladding), soldadura por fricción, transiciones bimetálicas prefabricadas o interposición de materiales barrera como el vanadio, el niobio o el cobre. En proyectos que necesiten unir estos materiales conviene consultar al departamento técnico antes de plantear cualquier procedimiento.
¿Qué grado de titanio se usa en implantes médicos?
Grado 5 (Ti-6Al-4V) para instrumental y componentes protésicos convencionales. Para implantes de larga duración (prótesis articulares, elementos vertebrales) se prefiere el Grado 23, que es el mismo Ti-6Al-4V con contenido intersticial reducido (Extra Low Interstitial, ELI). Esta variante ofrece mejor resistencia a fatiga y menor riesgo de rotura frágil, propiedades críticas para implantes sometidos a millones de ciclos de carga.
¿Por qué es tan crítica la protección gaseosa en titanio?
Porque el titanio a temperatura de soldadura (>500 ºC) reacciona con oxígeno, nitrógeno e hidrógeno del aire formando óxidos, nitruros e hidruros intersticiales que fragilizan el cordón de forma irreversible. Un titanio contaminado no se corrige con tratamiento térmico ni con relleno posterior: se retira, los biseles se limpian y se vuelve a soldar con protección adecuada. Es por eso que se necesita argón de alta pureza, trailing shield y backing gas: los tres funcionan como un sistema para mantener el material aislado del aire hasta que baja de la temperatura crítica.
¿Qué es el «colour code» del cordón de titanio?
Es el sistema visual estándar para evaluar la calidad de la protección gaseosa por el color que adquiere el cordón tras enfriarse. Un cordón plateado brillante indica protección perfecta; el amarillo pajizo suele ser aceptable; el azul ya indica contaminación problemática; el blanco o gris opaco es rechazable en cualquier aplicación crítica. Las especificaciones aeronáuticas suelen admitir solo el plateado, mientras que las de industria química estándar pueden admitir hasta amarillo pajizo suave.
¿Qué diferencia hay entre ERTi-2 y otras designaciones similares como Ti Gr.2 o UNS R50400?
Las tres se refieren al mismo material. ERTi-2 es la designación AWS del consumible; Ti Grado 2 es la nomenclatura comercial habitual; UNS R50400 es el código UNS (Unified Numbering System) del titanio comercialmente puro grado 2. Ante la duda, la ficha técnica del fabricante debería incluir las tres equivalencias.
Aviso técnico y legal
La información contenida en este artículo tiene carácter divulgativo y orientativo. Las decisiones sobre selección de materiales, aplicación, procedimientos de soldadura o parámetros técnicos deben tomarse por personal cualificado, atendiendo siempre a las especificaciones del fabricante, la normativa vigente (AWS A5.16, AWS D1.9, ASME IX, ISO 15614-5, AMS y ASTM según corresponda) y las condiciones concretas de cada proyecto o aplicación. En soldadura de titanio, la calificación del procedimiento (WPS/PQR) con verificación de la protección gaseosa es indispensable antes de aplicar cualquiera de las recomendaciones aquí expuestas. Nickel Alloys S.L. no se responsabiliza de decisiones adoptadas exclusivamente a partir del contenido divulgativo de este artículo. Para asesoramiento técnico específico, contacte con nuestro departamento técnico-comercial.
