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metalografía y macrografía definitivo

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INSPECCIÓN VISUAL Y
MACROGRÁFICA DE
SOLDADURAS
DISCONTINUIDADES DE SOLDADURA
Discontinuidades de soldadura
Introducción
 Una de las partes más importantes del trabajo del inspector de soldadura es la
evaluación de soldaduras para determinar su funcionalidad en determinado
servicio.
 Durante las diferentes etapas de esta evaluación el inspector debe buscar ó
estar alerta de las discontinuidades que se presenten en la soldadura o conjunto
soldado.
Discontinuidades de soldadura
Discontinuidad y Defecto
Discontinuidad es una característica que introduce una
irregularidad en una estructura uniforme (falta de continuidad).
Indicación: es la señal que nos da un método no destructivo o
destrutivo, hay indicaciones reales y falsas, siendo las
indicaciones reales clasificadas en indicaciones relevantes y no
relevantes.
Defecto es una discontinuidad de cierto tipo, forma, magnitud y
localización que afecta la funcionalidad y hace a la estructura u
objeto inadecuado para funcionar en el servicio que se
pretende; es decir, un defecto es una discontinuidad la cual
excede los limites permisibles de un código y por lo tanto
requiere de una reparación o rechazo.
Métodos de
inspección de
soldaduras
Nos muestran la
sanidad de un
soldadura
Métodos no
destructivos NDT
Métodos
destructivos
Inspección visual
VT
macrografía
Líquidos
penetrantes (LP)
doblez
ultrasonido
desprendimiento
Partículas
magnéticas (MT)
Radiografía
Discontinuidades de soldadura
Grietas
Son el tipo de discontinuidades más críticas que podemos encontrar en una
unión soldada, debido a que son catalogadas como discontinuidades lineales a
la vez de que exhiben una configuración muy aguda en sus extremos lo que
tiende a aumentar su propagación ó crecimiento si existen esfuerzos aplicados.
Existen diferentes formas de clasificar a los diferentes tipos de grietas:
• Caliente usualmente se originan conforme se solidifica el metal de soldadura a
una temperatura elevada, su propagación es intergranular.
• Las grietas en Frío, se presentan una vez que el metal se ha enfriado hasta
temperatura ambiente. Las grietas por debajo del cordón de soldadura ó
retardadas, que resultan debido al atarpamiento de hidrógeno también son
consideradas grietas en frío; la propagación de este tipo de grietas puede ser
transgranular o intergranular; es decir, entre o a través de los granos.
Las grietas también pueden ser clasificadas por su orientación con respecto al
eje longitudinal de la soldadura. Aquellas en dirección paralela al eje se
conocen como grietas longitudinales. Similarmente, aquellas perpendiculares al
eje de la soldadura se conocen como grietas transversales.
Discontinuidades de soldadura
Grietas
Discontinuidades de soldadura
Grietas
Grietas en la garganta.- Son grietas que
se desarrollan a través de la soldadura a lo
largo de la garganta; son grietas
longitudinales generalmente consideradas
grietas en caliente.
Grietas en la raíz.- Son también grietas
longitudinales sin embargo su propagación
puede ser ya sea en la soldadura o en metal
base.
Grietas en el pie.- Son grietas en el metal
base que se propagan desde el pie de la
soldadura. soldaduras con un excesivo
refuerzo pueden crear concentradores de
esfuerzos esto, combinado con una
microestructura en la ZAT incrementan la
susceptibilidad al agrietamiento en esta
zona. se les considera como grietas en frío.
Discontinuidades de soldadura
Grietas
Grietas de cráter.- se presentan en el
cráter de una soldadura y se forman
por una terminación inadecuada del
arco de soldadura. Ya que este tipo de
agrietamiento ocurre durante la
solidificación del metal se les considera
como grietas en caliente.
Grietas bajo cordón.- se presenta en la
ZAT más que en el metal de soldadura y
son el resultado de la presencia de
hidrógeno en la zona de la soldadura. La
mejor forma de prevenir este problema
es eliminar las fuentes potenciales de
hidrógeno
al
soldar
materiales
susceptibles a este fenómeno.
Discontinuidades de soldadura
Falta de fusión
“Una discontinuidad de soldadura en la cual
no ocurre fusión entre el metal de soldadura
y las caras de fusión ó entre los cordones de
soldadura que se adicionan”.
Probablemente la causa más común es la
inadecuada manipulación del electrodo.
En otros casos la configuración de la junta
puede limitar la cantidad de fusión, los
contaminantes como cascarillas y capas de
óxidos pueden provocar también este
problema.
Discontinuidades de soldadura
Fusión incompleta (Falta de fusión)
Fusión incompleta en la cara
de la soldadura
Faltas de fusión
Fusión incompleta en la
cara de la soldadura
Faltas de fusión
Fusión incompleta entre
cordones
Fusión incompleta entre
cordón y metal base
Discontinuidades de soldadura
Penetración incompleta (Falta de Penetración)
Es definida como la penetración del
metal de soldadura que no cubre el total
del espesor en una soldadura de ranura
y su ocurrencia es siempre adyacente a
la raíz de la soldadura.
Es el resultado de un insuficiente
suministro de calor, mal control lateral
del arco de soldadura o una
inapropiada configuración de la junta.
Discontinuidades de soldadura
Porosidad
“Son discontinuidades tipo cavidad formadas por gas atrapado durante
la solidificación”. Debido a su forma esférica característica la porosidad
se considera la discontinuidad menos dañina. Existen diferentes
nombres para los tipos específicos de porosidad; ellos se refieren en
general, a la posición relativa o a la forma especifica de los poros.
Porosidad uniformemente distribuida.Se refiere a numerosas cavidades que
ocurren a través de la soldadura sin
seguir ninguna dirección en particular.
La porosidad agrupada describe un
número de cavidades agrupadas
conjuntamente, mientras que el
termino porosidad lineal se refiere al
número de cavidades agrupadas en
una línea recta.
Discontinuidades de soldadura
Porosidad
La porosidad es normalmente
causada por la presencia de
contaminantes o humedad
en la zona de soldadura, los
cuales
se
descomponen
debido
a
las
altas
temperaturas y forman gases.
Estos
contaminantes
o
humedad
provienen
del
electrodo, metal base, gas de
protección o la atmósfera que
rodea a la zona de la
soldadura.
Discontinuidades de soldadura
Socavados
Los socavados son discontinuidades superficiales que ocurren en el
metal base adyacente a la soldadura. Son particularmente dañinas en
estructuras sujetas a cargas de fatiga.
Normalmente son el resultado de una mala técnica de soldadura; más
específicamente, a una alta velocidad de desplazamiento, también
pueden ser causadas por una alta corriente de soldadura o una mala
manipulación del electrodo.
Discontinuidades de soldadura
Falta de llenado
Al igual que la anterior es una discontinuidad superficial que resulta en
una falta de material en la sección transversal de la soldadura.
En términos simples resulta cuando no hay suficiente material de
aporte para llenar adecuadamente la junta soldada.
Discontinuidades de soldadura
Traslapes
Es otra discontinuidad superficial que resulta de técnicas de soldadura
inapropiadas.
Se define como el abultamiento de metal de soldadura más halla del
pie o raíz de la soldadura. Como fue para los casos de socavado y falta
de llenado, el traslape puede presentarse ya sea en la cara o en la raíz
en soldaduras de ranura. Normalmente se presenta cuando se utilizan
lentas o bajas velocidades de desplazamiento.
Discontinuidades de soldadura
Convexidad
Esta discontinuidad de soldadura aplica solamente en soldaduras de
filete y se refiere a la cantidad de metal de soldadura en exceso sobre
la cara de la soldadura de filete. Por definición es la máxima distancia,
desde la cara de una soldadura de filete convexa perpendicular a una
línea que une los pies de la soldadura.
Refuerzo excesivo
Existen dos términos comúnmente utilizados para nombrar al refuerzo
de la soldadura dependiendo del lado en que este se presente; por
ejemplo, refuerzo de la cara se presenta sobre el lado de la junta por
el que fue hecho la soldadura mientras que el refuerzo de la raíz se
presenta en el lado opuesto de la junta.
Discontinuidades de soldadura
Inicios de arco
Este
problema
puede
ser
una
discontinuidad muy severa del material
base, especialmente en aceros de baja
aleación y alta resistencia (HSLA). Los
puntos de arco se presentan cuando el
arco se inicia sobre el metal base fuera de
la zona de la soldadura; cuando esto
ocurre existe un área localizada sobre la
superficie del metal base que se funde y
enfría rápidamente.
En ciertos materiales, especialmente en
aceros de alta resistencia se puede
producir una zona afectada térmicamente
(ZAT) localizada que puede contener
martensita e incrementar la tendencia al
agrietamiento.
Discontinuidades de soldadura
Salpicaduras
Se define como partículas de metal
expulsadas durante la fusión y que no
forman parte de la soldadura.
Normalmente no se considera como una
discontinuidad severa a menos que su
presencia interfiera con las operaciones
subsecuentes
como
ensayos
no
destructivos o la funcionalidad de la parte.
Las salpicaduras resultan de la utilización
de altas corrientes de soldadura y
gran longitud de arco que provocan
gran turbulencia en la zona de la
soldadura. Algunos procesos producen
grandes cantidades de chisporroteo,
como la transferencia globular y de corto
circuito en el proceso GMAW.
Discontinuidades de soldadura
Laminaciones
Esta discontinuidad en particular se
presenta en el metal base y resultan de
la presencia de inclusiones no metálicas
durante la fabricación del acero.
Si sobre la superficie preparada para
aplicar una soldadura se presenta una
laminación se pueden originar problemas
durante la soldadura ya que se pueden
propagar grietas hacia el metal de
soldadura a partir de la laminación
debido a la concentración de esfuerzos.
Discontinuidades de soldadura spot
Expulsión o proyección de material
Ocurre cuando se forma una región
de material líquido, el cual es
expulsado por la presión de los
electrodos. Puede existir expulsión
en la interface de las superficies a
unir o entre las placas a unir y los
electrodos
Discontinuidades de soldadura spot
Porosidad o cavidades (porosity and voids
Resulta por la formación de una
región vacía dentro del nugget,
puede ser debida a una inadecuada
distribución de presión durante la
soldadura, a un exceso de corriente
o a la presencia de sustancias
contaminantes que generan gases.
Discontinuidades de soldadura spot
grietas
Esta discontinuidad, es causada por una mala
selección de parámetros (calor excesivo,
presiones y tiempos insuficientes), por un
material con poca soldabilidad o por la presencia
de contaminantes, es problemas poco frecuente
en aceros de baja resistencia mecánica.
INSPECCIÓN VISUAL
INSPECCIÓN VISUAL
• La inspección visual es el método de inspección NDT, es el método que se
realiza a ojo desnudo o con la ayuda de un dispositivo de aumento o de
visión remota, para encontrar aquellas discontinuidades superficiales que
sean detectables.
• Es el método de inspección NDT más barato y básico para el aseguramiento
de calidad de las piezas.
• Aplicable en la inspección de fundiciones, soldaduras, forjas, productos
conformados y maquinados.
• Dentro de las inspecciones visuales es importante la iluminación a utilizar un
valor comúnmente utilizado es 1000 lux de iluminación.
USO DEL KIT DE INSPECCIÓN
VISUAL
USO DEL KIT DE INSPECCIÓN
VISUAL
• El kit de inspección visual básico consta de los siguientes:
•
•
•
•
•
•
Lupa de inspección
Regla de medición
Galga para medición de profundidades
Galgas para medición de filetes
Micrómetro
Vernier
Existiendo así mismo otros dispositivos de apoyo para inspección de soldaduras,
como la galga Cambridge, puede contener otros equipos de ayuda a la
inspección, como espejos y lámparas de inspección.
USO DEL KIT DE INSPECCIÓN
VISUAL
Uso de la galga
para medir
profundidades
USO DEL KIT DE INSPECCIÓN
VISUAL
• El kit de inspección visual básico consta de los siguientes:
Medición de filetes
mediante galga de
medición de filetes
USO DEL KIT DE INSPECCIÓN
VISUAL
• Uso de la galga para tamaños de
refuerzo
USO DEL KIT DE INSPECCIÓN
VISUAL
• Galgas para apertura de raíz y desalineamiento
USO DEL KIT DE INSPECCIÓN
VISUAL
• Usos del calibrador cambridge
USO DEL KIT DE INSPECCIÓN
VISUAL
• El kit de inspección
visual básico consta de
los siguientes:
INTERPRETACIÓN DE PLANOS
• Una parte importante en la evaluación de soldaduras es la interpretación
de los símbolos de soldadura los símbolos de soldadura están definidos en el
sistema americano AWS por la especificación AWS A 2.4
CARTA AWS A 2.4
INSPECCIÓN MACROGRAFICA
MACROGRAFÍA
• La preparación macrográfica, es la técnica que nos permite conocer la
estructura macrográfica del material o sea la estructura que posea
detectable hasta 50 x o 10 x según la especificación.
• el principio general del análisis macrográfica es el siguiente:
• Cortar la pieza cuando lo requiera (en las inspecciones por macrografía no se
requiere ser tan estricto en esta parte como en el caso del análisis micrográfico)
• Tomar la zona a inspeccionar y desbastarla hasta obtener una superficie pulida,
según la calidad de la imagen requerida se dejara en un acabado de lija grano
600, grano 1200, grano 2000 o en ocasiones se le dará acabado a espejo con
una pasta de alúmina de 2 micrones.
• Ataque con una solución de acido, que revelara la estructura macrográfica}
• Examinación directa o con dispositivos de aumento hasta 50 x, siendo 10x la
más común para soldaduras (AWS, ASME)
MACROGRAFÍA
• Con base al estándar AWS B 2.1 las técnicas de preparación macrográfica
son las siguientes:
• La superficie a examinar deberá ser puesta en un acabado liso por medio
de maquinado o por medio de un desbaste en medio abrasivo (papel lija,
disco de pulido)
• Los reactivos que recomienda esta especificación son los siguientes:
material
reactivo
acido
solvente
aplicación
aceros
nital
acido nítrico 10 ml
Alcohol etílico 90 ml
Aplicar a temperatura
ambiente por
inmersión o cotonete
HCl 15 ml, HF 10 ml
Agua 85 ml
Aplicar a temperatura
ambiente por
inmersión o cotonete
Acido nítrico 2-6 ml
Acido fluorhídrico (48%)
1-3 ml
Agua hasta los 100 ml
Aplicar a temperatura
ambiente por
inmersión o cotonete
aluminio
Reactivo de kroll
CONSEJOS PARA REALIZAR
MACROGRAFÍA
• Mantener las superficies pulidas libres de grasa o suciedad.
• Mantener las superficies pulidas a temperatura ambiente.
• Aplicar el reactivo de macroataque con de manera tal que se genere una
capa de reactivo de ataque continua.
• Remover el exceso de reactivo de ataque, con la ayuda de alcohol para
aceros y de agua para los otros tipos de materiales (aluminios e
inoxidables).
MACROGRAFÍA
• Posee varias aplicaciones siendo las principales:
MACROGRAFÍA
• Posee varias aplicaciones siendo las principales:
MACROGRAFÍA
• Posee varias aplicaciones siendo las principales:
SEGURIDAD EN INSPECCIÓN
VISUAL Y MACROGRAFÍA
• En los trabajos de inspección visual los mayores
• En los trabajos de inspección por técnicas macrograficas
EVALUACIÓN DE PIEZAS
EVALUACIÓN DE PIEZAS
BIBLIOGRAFÍA
• Van der voort ASM metallography