SUBDIRECCION DE TECNOLOGIA Y DESARROLLO PROFESIONAL
UNIDAD DE NORMATIVIDAD TECNICA
ESPECIFICACION TECNICA PARA CONSTRUCCION DE OBRAS
SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRET O
(WELDING IN STEEL BARS FOR CONCRETE
REINFORCING)
P.3.0132.01
PRIMERA EDICION
OCTUBRE, 2001
SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
Primera Edición
P.3.0132.01: 2001 UNT
PREFACIO
Pemex Exploración y Producción (PEP) en cumplimiento del decreto por el que se reforman, adicionan y
derogan diversas disposiciones de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, publicado en el Diario
Oficial de la Federación de fecha 20 de mayo de 1997 y con la facultad que le confiere la Ley de
Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Público y la Ley de Obras Públicas y Servicios
Relacionados con las Mismas, expide la presente especificación para la aplicación de soldadura en varillas
de acero para refuerzo de concreto.
Esta especificación se elaboró tomando como base la primera edición de la norma No. 3.135.05, emitida en
1986 por Petróleos Mexicanos, de la que se llevó a cabo su revisión, adecuación y actualización, a fin de
adaptarla a los requerimientos de Pemex Exploración y Producción,
En la elaboración de esta especificación participaron:
Subdirección de Región Norte
Subdirección de Región Sur
Subdirección de Región Marina Noreste
Subdirección de Región Marina Suroeste
Dirección Ejecutiva del Proyecto Cantarell
Dirección Ejecutiva del Programa Estratégico de Gas
Subdirección de Perforación y Mantenimiento de Pozos
Coordinación Ejecutiva de Estrategias de Exploración
Auditoría de Seguridad Industrial y Protección Ambiental
Subdirección de Planeación
Subdirección de Administración y Finanzas
Subdirección de Tecnología y Desarrollo Profesional
Unidad de Normatividad Técnica
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
Primera Edición
P.3.0132.01: 2001 UNT
INDICE DE CONTENIDO
Página
0.
Introducción............................................................................
4
1.
Objetivo...................................................................................
4
2.
Alcance...................................................................................
4
3.
Actualización...........................................................................
4
4.
Campo de aplicación..............................................................
4
5.
Referencias............................................................................
4
6.
Abreviaturas...........................................................................
5
7.
Materiales..............................................................................
5
7.1
Acero de refuerzo y electrodos para soldar...........................
5
7.2
Esfuerzos permisibles............................................................
5
7.3
Resistencia de la junta soldada.............................................
5
7.4
Electrodos..............................................................................
5
7.4.1
Clasificación...........................................................................
5
7.4.2
Elección.................................................................................
6
7.4.3
Control...................................................................................
7
8.
Requisitos de ejecución.........................................................
7
8.1
Uniones a tope.......................................................................
7
8.2
Uniones a traslape.................................................................
8
8.3
Uniones sin respaldo.............................................................
8
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
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INDICE DE CONTENIDO
Página
8.4
Uniones con respaldo............................................................
11
8.5
Precalentamiento...................................................................
12
8.6
Preparación de las juntas......................................................
12
8.7
Colocación de las piezas por soldar.......................................
13
8.8
Requisitos de calidad.............................................................
13
9.
Inspección..............................................................................
15
10.
Correcciones..........................................................................
17
11.
Bibliografía.............................................................................
17
12.
Concordancia con normas internacionales.............................
18
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
Primera Edición
0.
P.3.0132.01: 2001 UNT
Introducción.
en cada caso y los procedimientos más adecuados
para depositar la soldadura.
Dentro de las principales actividades que se
llevan a cabo en Pemex Exploración y
Producción (PEP), se encuentran el diseño,
construcción, operación y mantenimiento de las
instalaciones
para
extracción,
recolección,
procesamiento
primario,
almacenamiento,
medición y transporte de hidrocarburos, así
como la adquisición de materiales y equipos
requeridos para cumplir con eficiencia y
eficacia los objetivos de la empresa. En vista
de ésto, es necesaria la participación de las
diversas disciplinas de la ingeniería, lo que
involucra diferencia de criterios.
Finalmente se establece el método para supervisar
y comprobar la calidad del producto final.
3.
Actualización.
A las personas e instituciones que hagan uso de
este documento normativo técnico, se solicita
comuniquen por escrito las observaciones que
estimen
pertinentes
dirigiendo
su
correspondencia a:
Con el objeto de unificar los criterios, aprovechar
las experiencias dispersas, y conjuntar resultados
de
las
investigaciones
nacionales
e
internacionales, Pemex Exploración y Producción
emite a través del la Unidad de Normatividad
Técnica, esta especificación para la aplicación de
soldadura en varillas de acero para refuerzo de
concreto.
Pemex Exploración y Producción.
Unidad de Normatividad Técnica
Dirección: Bahía de Ballenas # 5, 9° piso
Col. Verónica Anzures, México, D. F., C.P. 11300
Teléfono directo: 55-45-20-35
1.
Conmutador: 57-22-25-00, ext. 3-80-80.
Objetivo.
Fax : 3-26-54
Este documento normativo técnico establece los
requisitos
mínimos
para
la
supervisión,
procedimientos de ejecución y comprobación de
juntas soldadas y traslapadas con la soldadura en
varillas de acero para refuerzo de concreto.
Email : mpacheco@pep.pemex.com
4.
2.
Campo de aplicación.
Este documento normativo técnico aplica en todas
las áreas en donde se utilice la soldadura para
acero de refuerzo en estructuras de concreto de
Pemex Exploración y Producción.
Alcance.
Esta especificación se refiere a la soldadura de
arco eléctrico de taller o de campo, de varillas de
acero para refuerzo de concreto, cuyas
características mecánicas provienen de su
composición química y del proceso de laminación
en caliente, sin recurrir a ninguna otra operación
después que se enfrían. No está incluido el acero
de preesfuerzo.
5.
Referencias.
5.1
NOM B-6 Varilla corrugada de acero
procedente de lingote, para refuerzo de concreto.
Se indican también las características de los tipos
de juntas y de los electrodos que deben emplearse
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
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6.
Abreviaturas.
6.1
NOM Norma Oficial Mexicana.
6.2
RCDF Reglamento de Construcciones
del Distrito Federal.
6.3
ACI American Concrete Institute (Instituto
Americano del Concreto).
6.4
AWS
American
Welding
Society
(Sociedad Americana de Soldadura).
6.5
UNAM Universidad Nacional Autónoma
de México.
6.6
ASTM American Society For Testing and
Materials (Sociedad Americana para
Pruebas y Materiales).
6.7
kg
Kilogramo.
6.8
cm
centímetro.
6.9
lb
libra.
6.10
pulg
pulgada.
6.11
mm
milímetro.
especificaciones de materiales que se indican en
los capítulos 5 y 11 de esta especificación.
En la tabla No. 1, se muestran las características
principales de las varillas que pueden soldarse y
los electrodos correspondientes.
7.2
Esfuerzos permisibles.
a)
Los esfuerzos unitarios permisibles para
soldaduras en bisel o en “V”, ver figura No. 1,
deben
ser
los
mismos
que
los
correspondientes al metal base.
b)
El
esfuerzo
unitario
permisible
para
soldaduras en bisel o en “V”, acampanadas o
ensanchadas, en cualquier dirección en la
que se aplique el esfuerzo, debe ser de 480
2
kg/cm (6,800 psi) en la garganta de la
sección (inciso 11.4).
c)
El
esfuerzo
unitario
permisible
para
soldaduras de filete, en cualquier dirección en
la que se aplique el esfuerzo, debe ser de
2
1,650 kg/cm (13,600 psi) en la garganta de
la sección. (inciso 11.4).
7.3
Resistencia de la junta soldada.
Todo empalme soldado, debe ser capaz de resistir
por lo menos 1.25 veces la fuerza de fluencia de
tensión de las barras de refuerzo, sin exceder la
resistencia máxima de éstas. En cualquier caso,
debe de comprobarse experimentalmente su
eficacia (incisos 11.2 y 11.3).
6.12
°C
Grado Centígrado.
6.13
K
Grado Kelvin.
7.
Materiales.
7.4
Electrodos.
7.1
soldar.
Acero de refuerzo y electrodos para
7.4.1
Clasificación.
Los
electrodos
recubiertos
empleados
en
soldadura manual, se designan con la letra E
seguida por cuatro o cinco números, en la forma
Eabde o Eabcde; los dos o tres primeros dígitos,
indican la resistencia mínima a la ruptura por
tensión del material depositado por el electrodo,
2
2
en miles de kg/cm (miles de lb/pulg ), el
penúltimo, indica la posición o posiciones en que
el
electrodo
puede
producir
soldaduras
satisfactorias, y el último, se refiere al tipo y
características de la corriente que se debe
Los procedimientos de soldadura considerados en
esta especificación, se refieren a varillas de acero
al carbono, que contengan un máximo de 0.05%
de fósforo y 0.05% de azufre, determinados ambos
en análisis de cuchara.
Las varillas que se van a soldar, deben cumplir
con los lineamientos establecidos en las
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
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emplear y a la naturaleza del recubrimiento del
electrodo.
7.4.2
Elección.
Los electrodos que se utilicen para soldar varillas,
deben proporcionar un metal de aportación que
tenga propiedades físicas semejantes a las de la
varilla, tales como esfuerzos de fluencia y ruptura
en tensión y ductibilidad, expresada esta última en
porcentaje de alargamiento.
Por ejemplo, un electrodo E6010 produce
soldadura con una resistencia mínima a la tensión
2
2
de
4,200
kg/cm
(60,000
lb/pulg ),
aproximadamente, puede utilizarse en todas las
posiciones (el 1 corresponde a electrodos que
pueden emplearse en cualquier posición; plana,
horizontal, vertical y sobre cabeza), y el “0”
significa que requiere corriente continua con
polaridad invertida, es decir, el electrodo debe ser
el polo positivo en el circuito, y el metal base el
negativo.
El primer paso para elegir el electrodo, debe ser
tomar en cuenta el tipo de acero de la barra de
refuerzo.
Por ejemplo, si se van a empalmar varilla ASTM
A615 grado 60, con límite de fluencia mínimo de
2
4,200 kg/cm y resistencia a la ruptura en tensión,
2
no menor de 6,300 kg/cm , por medio de
soldadura a tope de penetración completa, debe
usarse un electrodo del tipo siguiente:
Los electrodos Exx15, Exx16, Exx18 y Exx28 (así
como los Exxx15, Exxx16, etc.), son de bajo
contenido de hidrógeno, ya que su recubrimiento
tiene muy pocos componentes que contengan ese
elemento, lo que ocasiona que en la atmósfera del
arco existan sólo indicios de hidrógeno o de
humedad.
El metal depositado debe tener una resistencia
mínima (inciso 7.3) de 4,200 x 1.25 = 5,250
2
kg/cm , de manera que se utiliza un electrodo E
80xx, que proporciona una soldadura con
2
resistencia de 5,600 kg/cm (80 Ksi), o mayor.
TABLA No.1
VARILLAS DE REFUERZO PARA CONCRETO Y ELECTRODOS QUE DEBEN USARSE PARA SOLDARLAS
ACERO DE REFUERZO
DESIGNACION
GRADO
40
RESISTENCIA
MINIMA EN
TENSION
LIMITE DE
FLUENCIA
MINIMO
Kg/cm2
Kg/cm2
4,900
6,300
ELONGACION MINIMA EN 203 mm. %
ELONGACION
VARILLA No.
GRADO 40
GRADO 60
3
11
9
4, 5, 6
12
9
7
11
8
8
10
8
9
9
7
10
8
7
11
7
7
14, 18
—
7
2,800
ASTM
A-615
NOM
B-293
60
ELECTRODOS
PARA DESARROLLAR EL
125% DEL LIMITE DE
FLUENCIA DE LA VARILLA
E 60
4,200
E 80
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
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Se recomienda el empleo de electrodos de bajo
contenido de hidrógeno (serie Exx15, 16, 18 y 28,
y Exxx15, 16, 18 y 28); entre ellos son
especialmente convenientes los Exx18-28 y
Exxx18-28, ya que el hierro en polvo contenido en
su recubrimiento, facilita la ejecución de la junta y
aumenta
la
velocidad
de
relleno.
Las
características del electrodo deben ser las
apropiadas al tipo de máquina de soldar que se
vaya a emplear.
7.4.3
8.
Requisitos de ejecución.
8.1
Uniones a tope.
Las juntas a tope pueden soldarse ya sea
directamente, figura No. 1, o por medio de un
elemento de unión como una placa, un ángulo u
otros, figura No. 2. Una o las dos puntas de las
varillas, deben de biselarse, con bisel doble o
sencillo o para formar una ranura achaflanada.
Control.
45º a 60º
A
Los electrodos se deben almacenar en las cajas en
que los entrega el fabricante, y conservarse en un
lugar seco y limpio.
A
4 mm
3 mm
Se deben manejar con el cuidado necesario para
evitar que se maltraten o se contaminen con
aceite, agua u otras materias extrañas, cuando aún
están en sus envases originales o cuando se han
sacado de los mismos.
a) Bisel en V sencilla
45º a 60º
En el momento en que se usa un electrodo, su
recubrimiento debe estar completamente seco. Los
electrodos que se saquen de envases sellados
herméticamente, deben utilizarse dentro de un
periodo no mayor de cuatro horas, contadas a
partir del instante en que se abre el paquete. Los
electrodos que no se usen dentro de ese lapso de
tiempo, los que estén almacenados en paquetes
no sellados herméticamente, o los que hayan
estado expuestos durante más de una hora a una
atmósfera con humedad relativa de 75 por ciento o
mayor, deben secarse en hornos adecuados
durante una a tres horas, a temperatura
comprendida entre 503.15 y 533.15 K (230 y
260ºC), antes de utilizarse. Si una vez secado no
se usa dentro de las cuatro horas siguientes, debe
volver a secarse antes de usarse. Se deben
desechar los electrodos cuyo recubrimiento se
haya mojado.
3 mm
4 mm
b) Bisel en V doble
Varillas en posición vertical
3 mm
3 mm
4 mm
La entrega de los electrodos a los soldadores,
debe hacerla únicamente personal autorizado que
lleve un control cuidadoso de las condiciones de
almacenamiento, manejo y uso.
45º
c) Bisel en V sencilla
45º
4 mm
d) Bisel en V doble
Varillas en posición horizontal
Figura No. 1 Juntas a tope
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d/2
En la figura No.5, se muestran los perfiles de
juntas aceptables y los inaceptables.
d/2
8.2
Cuando las varillas traslapadas están en contacto,
la soldadura debe depositarse en las dos ranuras
formadas por el traslape, figura No. 3. Para varillas
no mayores del No. 5, se admite depositar la
soldadura de un solo lado del traslape, cuando el
otro lado es inaccesible. Esta excentricidad se
toma en cuenta en el diseño.
PLACA DE RESPALDO DE 6 mm,
DOBLADA EN “MEDIA CAÑA”.
45º
EJE DE SIMETRIA
4a
5 mm
Uniones a traslape.
10 mm/min.
d/2
Cuando se unen dos barras de igual diámetro, el
tamaño nominal de una soldadura acampanada en
ranura “V” es el radio de la varilla. Cuando se unen
dos barras de diferente diámetro, el tamaño
nominal de la soldadura es el radio de la varilla
menor.
d/2
ANGULO DE
RESPALDO DE 6 mm
ANGULO O PLACA
CURVA DE RESPALDO
Cuando las varillas de refuerzo traslapadas no
están en contacto, cada barra se debe soldar a
una placa, a un ángulo de unión o a varillas
auxiliares con soldadura sencilla o doble. figura
No. 4.
45º a 60º
4 a 5 mm
El calibre nominal de la soldadura, es el radio de la
varilla. La dimensión de la garganta del material
depositado en estos tipos de unión, debe de ser
por lo menos 3/4 del calibre nominal de la
soldadura. Los esfuerzos de diseño, deben ser los
especificados para soldadura de filete.
Figura No. 2 Juntas a tope
(varillas en posición vertical)
Se recomienda la unión a tope para varillas del No.
8 o mayores y en aquellos casos en que los
requisitos de colocación impidan o dificulten el
traslape.
8.3
Uniones sin respaldo.
Este tipo de uniones puede hacerse únicamente
cuando se tiene acceso libre a todo el perímetro de
las varillas, lo que con frecuencia sucede sólo en
las mesas de armado.
En las uniones a tope, debe lograrse penetración
completa en la sección soldada, es decir, el metal
de aportación debe fundirse perfectamente con el
área de la sección de las varillas que se están
empalmando.
Las soldaduras de penetración, deben hacerse con
un pequeño refuerzo, excepto cuando se
especifique lo contrario. La altura del refuerzo R no
debe ser mayor de 3 mm, y la transición entre la
superficie de la varilla y la zona de diámetro
máximo de la soldadura debe ser gradual.
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
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B
SOLDADURA
SOLDADURA
A
B
TAMAÑO
45º
VARILLAS
AUXILIARES
A
SOLDADURA
GARGANTA
VARILLA PRINCIPAL
PARA VARILLAS HASTA
DEL No. 5
PARA VARILLAS
MAYORES DEL No. 5
SECCION A-A
SOLUCION CON VARILLAS AUXILIARES
SECCION B-B
A
SOLDADURA
Figura No. 4 Juntas a traslape, varillas que no
están en contacto
A
SOLUCION CON UNA PLACA AUXILIAR
45º
GARGANTA
TAMAÑO
SECCION A-A
Figura No. 3
Juntas a traslape, varillas en
contacto
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R
aportación. Puede hacerse con esmeril o con
arco aire (Figura No. 6).
EL REFUERZO R NO DEBE
SER MAYOR DE 3 mm.
R
PERFIL ACEPTABLE
20
19
18
16
17
5
4
3
2
1
6
7
8
SOCAVACION EXCESIVA
12
11
13
a)
CONVEXIDAD EXCESIVA
10
9
GARGANTA INSUFICIENTE
14
15
Varillas en posición horizontal
TRASLAPE
Figura No. 5 Perfiles aceptables de soldadura
30
25 29
21
16
20
19 15 12
Cuando se emplea este procedimiento, deben
utilizarse elementos de enlace provisional que
permitan alinear las varillas y conservarlas
alineadas durante la colocación del metal de
aportación; los elementos de enlace deben ser
mecánicos, y se prohibe el empleo de puntos de
soldadura para fijarlos a las varillas. El enlace
provisional puede retirarse o dejarse después de
efectuar la soldadura.
6
18 14 11 9
13 10 8 7
17
b)
5
3
1
2
4
24 28
23 27
22 26
Varillas en posición vertical
El procedimiento de ejecución es el siguiente:
a)
La secuela de colocación de los cordones
necesarios para rellenar por completo la
junta, es la indicada en la figura No. 6.
5
b)
c)
4
3
Antes de colocar cada nuevo cordón de
soldadura,
se
deben
de
limpiar
cuidadosamente los cordones anteriores para
suprimir toda la escoria y cualquier otro
material extraño.
2
1
RANURA QUE SE
HACE CON ESMERIL
O ARCO-AIRE
6 mm
Debe ranurarse la raíz de la soldadura que se
depositó primero, antes de empezar a soldar
por el segundo lado; la ranura debe tener la
profundidad necesaria para descubrir metal
sano y limpio, y el ancho adecuado para
permitir la penetración del nuevo metal de
Figura No. 6 Preparación de la raíz de la junta
antes de empezar a soldar por el segundo lado
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
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d)
e)
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En uniones con preparación en V, la secuela
de colocación de los cordones, debe ser
similar a la de un lado en las uniones en
doble V.
completa entre la soldadura y la placa en toda
la zona en que ambas estén en contacto.
c)
Las secuelas indicadas se usan en juntas de
varillas de cualquier diámetro; el número total
de cordones debe ser el apropiado en cada
caso. Los primeros cordones que se
depositan
en
un
lado,
representan
aproximadamente 0.75 de la profundidad del
bisel en V.
Si se emplea ángulo de respaldo, es
necesario rellenar con metal de aportación el
hueco que queda entre la raíz de la junta y el
borde interior del ángulo; la dificultad en
obtener un relleno correcto hace que sea más
recomendable el empleo de la placa doblada
en media caña.
d)
Si el respaldo es de placa de cobre, puede
quitarse después de colocar los primeros
cordones, para utilizarlos en otra junta.
e)
El respaldo se utiliza también para fijar y
alinear correctamente las varillas que se van
a soldar, lo que se logra con la ayuda de
medios mecánicos de sujeción, y no
utilizando puntos o cordones de soldadura.
f)
No es necesario quitar los respaldos de
acero, pero puede hacerse si se desea,
siempre que se utilicen procedimientos que
no dañen la junta. Si se dejan las placas o
ángulos de respaldo, debe considerarse que
no contribuyen a aumentar la resistencia de la
junta, pues su finalidad es permitir la
colocación correcta de la soldadura y no
reforzar el empalme.
g)
La secuela de colocación de los cordones
necesarios para llenar la junta, debe ser
análoga a la que se emplea en empalmes sin
respaldo con preparación en V sencilla y se
toman las mismas medidas relativas a la
limpieza de la junta.
h)
También se recomienda soldar varias varillas
simultáneamente, por las razones indicadas
en el inciso 8.3.f.
i)
Los tres o cuatro primeros cordones, se
deben depositar con electrodos de 3.175 ó
4.76 mm (1/8 ó 3/16 pulg) de diámetro; en los
restantes pueden usarse electrodos de mayor
diámetro.
j)
Se deben utilizar los electrodos indicados en
la tabla No. 1 y los esfuerzos de diseño deben
ser los que se especifican para soldadura de
filete.
Los tres o cuatro primeros cordones de cada
lado, se deben depositar con electrodos de
3.175 ó 4.76 mm (1/8 ó 3/16 pulg) de
diámetro. La soldadura se debe completar
con electrodos de mayor diámetro.
f)
8.4
Es conveniente soldar varias varillas al mismo
tiempo (de seis a ocho, como máximo) con
objeto de permitir que cada cordón se enfríe
antes de depositar el siguiente, para evitar un
calentamiento excesivo de las juntas que
podría disminuir su ductilidad; en cualquier
caso, deben respetarse las temperaturas
indicadas en la tabla No. 2.
Uniones con respaldo.
Este procedimiento se debe de emplear cuando no
se tenga acceso alrededor de la junta para
depositar la soldadura.
Cuando se efectúen soldaduras de penetración
completa con respaldo, deben cumplirse las
condiciones siguientes:
a)
b)
Como elemento de respaldo, se puede utilizar
una placa de acero o de cobre, doblada en
“media caña”, de 6 mm de espesor mínimo o
un ángulo de acero estructural, también de
espesor mínimo de 6 mm (figura No. 2). La
placa doblada puede sustituirse por medio
tubo de diámetro y espesor de pared
adecuados.
Cuando se emplea como respaldo una placa
doblada de acero, el primer cordón se debe
depositar de manera que se obtenga fusión
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
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No se deben hacer empalmes excéntricos en
estructuras sometidas a un número elevado de
ciclos de carga que pueden fallar por fatiga.
8.5
varillas que se van a soldar en una longitud no
menor de tres diámetros a cada lado de la junta.
Las temperaturas se miden por medio de crayones
indicadores o de pirómetros de contacto. No debe
acelerarse el enfriamiento de las soldaduras por
ningún método. Por lo contrario, las juntas
terminadas deben protegerse para evitar un
enfriamiento acelerado. Por ejemplo, deben
recubrirse con asbesto u otro material semejante,
cuando existe la posibilidad de que llueva antes de
que las juntas se hayan enfriado por completo,
cuando quedan sometidas a vientos de cierta
intensidad y en ambientes muy fríos.
Precalentamiento.
Antes de empezar a colocar la soldadura, se
deben calentar los extremos de las varillas que se
van a empalmar, con el objeto de reducir la
diferencia de temperatura entre el metal de
aportación y el metal base y disminuir la velocidad
de enfriamiento de la junta; de esta manera, se
reduce la magnitud de los esfuerzos localizados
que puedan ocasionar grietas en las soldaduras o
en el metal base inmediato a ellas, y se ayuda a
evitar la formación de áreas duras y frágiles.
8.6
a)
La temperatura de precalentamiento, se fija de
acuerdo con la tabla No. 2 en función de la
composición química de las varillas y del tipo de
electrodo.
El calor puede aplicarse utilizando un soplete
oxiacetilénico provisto de una boquilla especial, o
por resistencia al paso de una corriente eléctrica.
Se deben precalentar los extremos de las dos
Preparación de las juntas.
Las superficies por soldar y las adyacentes a
ellas, hasta 5 cm a uno y otro lado de la junta,
deben estar limpias, sin escamas de
laminado, óxido, pintura, grasa, cemento o
cualquier otro material extraño. Se permite la
presencia de escamas de laminado que
resistan un cepillado vigoroso con cepillo de
alambre, así como una ligera capa de aceite
secador o de recubrimiento antioxidante.
TABLA No. 2
T EMPERATURAS MINIMAS DE PRECALENTAMIENTO
CONTENIDO DE C
y Mn, EN
PORCENTAJE
C, hasta 0.30 Mn,
hasta 0.60
C, de 0.31 a 0.35
Mn, hasta 0.90
C, de 0.36 a 0.40
Mn, hasta 1.30
C, de 0.41 a 0.50
Mn, hasta 1.30
1
ELECTRODO2
TRATAMIENTO TERMICO REQUERIDO
Cualquiera
No se requiere precalentamiento, excepto cuando la temperatura de
las varillas es menor de 263.15 K (–10ºC); en ese caso se precalientan
a 313.15 K (40ºC).
Cualquiera
Las varillas se precalientan a 313.15 K (40ºC).
De bajo contenido de hidrógeno
No se rquiere precalentamiento, excepto cuando la temperatura de las
varillas es menor de 263.15 K (–10ºC); en ese caso, se precalientan a
313.15 K (40ºC).
De bajo contenido de hidrógeno
Las varillas se precalientan a 368.15 K (95ºC).
De bajo contenido de hidrógeno
Las varillas se precalientan a 473.15 K (200ºC).
Estas temperaturas mínimas deben conservarse durante todo el proceso de colocación de la soldadura, es decir, el metal de aportación ya
depositado y el metal base adyacente, deben estar a una temperatura no menor que la indicada al iniciar la colocación de cordones
sucesivos.
2 La resistencia del electrodo se fija de acuerdo con la tabla No. 1..............................................................
La longitud de la zona precalentada, debe ser de tres (3) diámetros a cada lado de la junta, como mínimo.
Factor de conversión:
C + 273.15 = Kelvin
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
Primera Edición
b)
c)
8.7
a)
Las superficies en las que se vaya a
depositar la soldadura, en juntas a tope con
penetración completa, deben ser lisas y
uniformes, sin irregularidades, rebabas,
desgarraduras, grietas u otros defectos que
afecten desfavorablemente la calidad o
resistencia de la soldadura.
Cara de la raíz.
Los detalles y la secuela de preparación de
las juntas, se planean de manera que se
tenga siempre acceso cómodo a las
superficies en las que se debe de depositar la
soldadura, y que ésta pueda colocarse en la
posición más favorable posible.
c)
El desalineamiento máximo permisible es la
décima parte del diámetro de la menor de las
varillas, sin exceder 3 mm. Al corregir faltas
de alineamiento que estén fuera de este
límite, las varillas se deben doblar de manera
que su pendiente no sea mayor de 1/24.
JUNTAS
TRABAJADAS
POR LA RAIZ
± 1.5 mm
Sin limitación.
Una vez presentadas las varillas que se van a
soldar, las dimensiones de los biseles y las
separaciones entre ellas, no deben diferir de
las indicadas en las figuras Nos. 1 y 2 en
cantidades mayores que las siguientes:
13/18
+1.5 mm, -3.0 mm
Abertura de la
raíz en juntas
con placa de
respaldo.
+6 mm, -1.5 mm
Angulo
que
forman
las
superficies entre
las
que
se
coloca
la
soldadura.
± 5º
8.8
Colocación de las piezas por soldar.
Las partes por unir y los elementos auxiliares,
cuando estos existan, deben alinearse para
reducir las excentricidades a un mínimo. Las
aristas de los biseles deben de coincidir en
tamaño y estar alineados.
JUNTAS NO
TRABAJADAS
POR LA RAIZ
Abertura de la
raíz en juntas sin
placa
de
respaldo.
Los cortes necesarios para preparar los
biseles, pueden hacerse con soplete
oxiacetilénico o con segueta. Cuando se
utilice soplete, debe eliminarse la escoria
producida por el corte, y el acabado final de
la superficie en la que se vaya a depositar la
soldadura debe ser semejante al que se
obtiene en cortes con segueta. En caso de
ser necesario, los cortes con soplete se
corrigen
con
segueta,
esmeril
o
maquinándolos.
b)
d)
P.3.0132.01: 2001 UNT
+10º, -5º
Requisitos de calidad.
a)
Debe haber fusión completa entre el metal de
aportación y el metal base, así como entre los
diferentes cordones de soldadura.
b)
Los cráteres se rellenan hasta completar la
sección transversal especificada de la
soldadura.
c)
La profundidad de la socavación no debe ser
mayor de 0.25 mm cuando su dirección sea
transversal a la de los esfuerzos primarios en
la parte socavada, ni mayor de 0.8 mm,
cuando su dirección sea paralela a la de
dichos esfuerzos.
d)
La soldadura no debe estar traslapada sobre
la varilla.
e)
La suma de los diámetros de los poros
visibles en la superficie de la soldadura, no
debe ser mayor de 9 mm en cada 2.5 cm
lineales de soldadura.
f)
No debe haber grietas en el metal base ni en
el depositado. Las grietas de cualquier tipo,
son motivo suficiente para que la unión sea
rechazada.
SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
Primera Edición
g)
h)
i)
j)
k)
•
•
P.3.0132.01: 2001 UNT
No se aceptan las soldaduras si tienen
porosidad, es decir, bolsas de gases u otros
vacíos de tipo globular o defectos de fusión
tales como inclusiones de escoria, fusión
completa, penetración inadecuada u otros
defectos semejantes.
La soldadura debe depositarse en posición
plana siempre que sea posible.
La clasificación y el tamaño del electrodo, la
longitud del arco de voltaje y el amperaje,
deben ser los adecuados al grueso de las
varillas, tipo de preparación, posición en que
se deposita la soldadura y demás
circunstancias relativas al trabajo que se esté
efectuando. Las tolerancias con respecto a
los valores teóricos correspondientes al tipo
de electrodo y de junta son:
Amperaje
±
10 %
Voltaje
±
7%
Velocidad
de avance
±
10 %
Todos los soldadores deben calificarse
previamente en exámenes que reproduzcan,
con la mayor fidelidad posible, las
condiciones en las que se efectúa el trabajo.
No se debe efectuar ninguna soldadura en
cualquiera de las condiciones siguientes:
En temperatura ambiente menor de 263.15 K
(–10ºC).
Cuando las superficies por soldar estén
húmedas o expuestas a la lluvia, el granizo,
la nieve o los vientos intensos.
•
Cuando los soldadores tengan que trabajar
en condiciones inclementes.
l)
No se debe encender el arco contra las
varillas que se van a soldar, ni se debe de
emplear soldadura para mantenerlas en
posición.
m)
Los diámetros máximos de los electrodos
deben ser los siguientes:
•
7.93 mm (5/16 pulgada) para todas las
soldaduras hechas en posición plana, a
excepción de los cordones depositados en la
raíz de la junta (cordones de fondeo).
•
6.35 mm (1/4 pulgada) para soldaduras de
filete depositadas en posición horizontal.
•
6.35 mm (1/4 pulgada) para cordones de raíz
de soldaduras de filete, hechas en posición
plana y de soldaduras de penetración,
hechas en posición plana con respaldo y
abertura de raíz de 6 mm o más.
•
3.96 mm (5/32 pulgada) para soldaduras
hechas con electrodos Exx14, Exxx14 y de
bajo contenido de hidrógeno, en posiciones
vertical o sobre cabeza.
•
4.76 mm (3/16 pulgada) para cordones de
fondeo en soldadura de penetración y para
todas las soldaduras no incluidas en los
incisos 5.1, 11.1, 11.2 y 11.3.
n)
El tamaño máximo de los cordones colocados
después del de raíz en soldadura en filete, y
el de todos los cordones en soldaduras de
penetración, debe ser:
•
6.35 mm (1/4 pulgada) para cordones de
fondeo de soldaduras de penetración.
•
3.175 mm (1/8 pulgada) para los cordones
restantes de soldaduras hechas en posición
plana.
•
4.76 mm (3/16 pulgada) para los cordones
restantes de soldaduras hechas en posición
horizontal, vertical o sobre cabeza.
El tamaño mínimo de los cordones de fondeo,
debe ser el necesario para evitar que se
agrieten al enfriarse.
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
Primera Edición
o)
P.3.0132.01: 2001 UNT
Los tamaños máximos de soldaduras de filete
que pueden depositarse en un solo paso son:
•
•
9.525 mm (3/8 pulgada) en posición plana.
•
12.7 mm (1/2 pulgada) en posición vertical.
lograr la penetración completa si no se cumplen
los requisitos establecidos.
•
Que la limpieza de las zonas en que se debe
depositar la soldadura, el alineamiento de las
varillas que se van a empalmar y los dispositivos
empleados para mantenerlas en posición, sean los
especificados.
7.93 mm (5/16 pulgada) en posición horizontal
y sobre cabeza.
9.
•
Que el diámetro y el tipo de electrodo, la
posición en que debe depositarse la soldadura, las
características de la corriente (amperaje, voltaje,
polaridad) y la velocidad de colocación de los
cordones, sean las especificadas.
Inspección.
9.1
El objeto de la inspección, es verificar
que se están cumpliendo los requisitos aplicables
al trabajo y que las soldaduras satisfacen las
especificaciones de la obra.
9.3
Inspección visual.
Se establecen las condiciones necesarias para
asegurar una supervisión simultánea al avance del
trabajo sin esperar que las soldaduras estén
terminadas para revisarlas.
Terminadas las juntas de una zona, y antes de
que se coloque el concreto, debe hacerse una
inspección visual.
9.2
Durante
verificar:
No es necesario que el inspector revise
personalmente cada uno de los cordones de todas
las juntas; la inspección debe limitarse a
determinado porcentaje de ellas.
la
inspección,
se
debe
•
Que el acero de refuerzo que se va a soldar es
el indicado en los planos y especificaciones de
proyecto, y si sus características de soldabilidad
son las requeridas.
Antes de la inspección visual, se debe limpiar la
soldadura para eliminar la escoria o cualquier otro
material que oculte, total o parcialmente, la
superficie de la misma. El objeto de la inspección
visual es observar los siguientes puntos:
•
Que todos los soldadores que van a intervenir
en el trabajo, estén calificados. El inspector puede
solicitar la recalificación de un soldador si su
trabajo es de calidad inferior a la requerida, o si ha
dejado de trabajar durante más de tres meses, en
el proceso para el que está calificado.
•
Dimensiones, distribución, tamaño, contorno y
continuidad de las soldaduras.
•
•
•
Que el equipo que se debe de utilizar, es el
adecuado y está en condiciones correctas de
operación.
Apariencia de las soldaduras.
Defectos superficiales, tales como grietas,
poros, cráteres, socabación, etc. Aunque una
soldadura con defectos internos de importancia,
puede en algunas ocasiones presentar una buena
apariencia exterior, esta es, en la mayor parte de
los casos, un indicio de que la soldadura se ha
hecho correctamente.
•
Que las caras y los bordes de las partes en
que se va a colocar soldadura, no tengan defectos
inaceptables.
•
Que en la preparación de las juntas, el ángulo
de inclinación de los biseles, la abertura de la raíz,
etc., sean correctos, sobre todo en soldaduras a
tope de varillas gruesas, ya que no se puede
•
El inspector debe de identificar con marcas
fácilmente visibles, todas las partes o juntas que
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
Primera Edición
P.3.0132.01: 2001 UNT
requieran correcciones o sustitución, y volver a
marcarlas cuando las haya aceptado.
9.4
Inspección
destructivas.
radiográfica
y
c)
Las radiografías sancionan en general la
sanidad de las juntas a tope entre varillas,
pero no garantizan que su comportamiento
bajo carga debe ser satisfactorio, ya que no
proporcionan ninguna información sobre
posibles cambios desfavorables en la
estructura cristalina del acero, debidos
fundamentalmente,
a
ciclos
térmicos
inadecuados originados por el proceso de
colocación de la soldadura o por el
enfriamiento posterior hasta la temperatura
ambiente. Además, con cierta frecuencia se
forman microfisuras en planos paralelos a la
superficie de los biseles, las que no quedan
registradas en las placas radiográficas, a
causa de su orientación. Para llevar un
control de calidad completo, debe ser
necesario remover de la obra un cierto
número de juntas y someterlas a pruebas de
tensión hasta la ruptura, en una máquina de
prueba.
Estas
pruebas
pueden
complementarse con estudios metalográficos.
pruebas
a)
La inspección radiográfica y las pruebas
destructivas de tensión, no sustituyen la
supervisión e inspección visuales durante la
colocación de la soldadura y demás
operaciones
relacionadas
con
ella,
efectuadas a través de todo el proceso. La
inspección radiográfica es conveniente para
determinar la calidad final de algunos
empalmes, escogidos de manera que sean
representativos del resto, lo que permite
comprobar si por medio de la inspección
visual se han obtenido los resultados
deseados. Por consiguiente, la radiografía y
las pruebas destructivas no deben emplearse
nunca
aisladamente,
sino
como
un
complemento de la inspección visual y del
control mantenidos a través de todas las
etapas.
b)
Inspección radiográfica.
Pruebas destructivas.
La obtención de los especímenes para las
pruebas destructivas de tensión, deben
llevarse a cabo en forma continua, durante
todo el proceso de construcción, y no debe
autorizarse ningún colado sin que se
conozcan
previamente
los
resultados
obtenidos en las pruebas efectuadas en
juntas de la zona en donde el concreto se va
a colocar.
Cuando
se
desee
complementar
la
inspección visual por medio de radiografías,
en las especificaciones de construcción se
debe de indicar el número o porcentaje de
juntas que se deben radiografiar, pero no
señalar su posición; el inspector escoge las
uniones en las que se deben tomar
radiografías.
Se consideran inaceptables las uniones en
las que la fractura se presenta en la
soldadura o en la zona inmediata a ella, bajo
una carga menor que la correspondiente al
125 por ciento del esfuerzo de fluencia de la
varilla, o cuando la fractura se presente bajo
una carga mayor, pero la ductibilidad del
espécimen, medida en porcentaje de la
longitud inicial, disminuya a menos de los dos
tercios de la especificada para la varilla, o a
menos del cuatro por ciento.
En estructuras especiales o en zonas críticas
de
estructuras
ordinarias,
puede
especificarse
que
se
radiografíe
un
porcentaje elevado, o aún la totalidad de las
uniones soldadas a tope, pero en general no
se deben tomar radiografías de más de un
diez o quince por ciento de las juntas.
Los procedimientos y el equipo para
radiografiar, deben aprobarse por Pemex
Exploración y Producción.
Los especímenes deben ser representativos
de la totalidad de las juntas efectuadas en la
obra, y se escogen de las uniones que, de
acuerdo con la inspección visual, tiene más
probabilidades de resultar defectuosas. En
estas condiciones suele ser suficiente un
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
REFUERZO DE CONCRETO
Primera Edición
P.3.0132.01: 2001 UNT
número de pruebas destructivas comprendido
entre el cinco y diez por ciento total de las
uniones.
10.
10.3
El metal de aportación adicional necesario
para compensar deficiencia en tamaño, se debe
depositar con un electrodo de menor diámetro que
el empleado al hacer la soldadura original y de no
más de 3.96 mm (5/32 pulgada). Las superficies
se deben limpiar cuidadosamente antes de soldar.
Correcciones.
10.4
Las
varillas
que
hayan
quedado
ensambladas inadecuadamente, se deben cortar y
volver a soldar.
Se deben reparar y sustituir todas las soldaduras
que no cumplan los requisitos de esta
especificación
o
de
las
especificaciones
particulares correspondientes.
10.5
Los elementos que se deformen durante la
colocación de la soldadura, se deben de
enderezar por medios mecánicos sin impacto o
mediante
la
aplicación,
cuidadosamente
supervisada, de una cantidad limitada de calor
localizado. La temperatura de las áreas calentadas
no debe de pasar de 873.15 K (600°C), y las
partes que se calienten, deben estar libres de
esfuerzos y de cargas exteriores.
Si una soldadura defectuosa o las operaciones
llevadas a cabo para removerla dañan las varillas,
de tal manera que disminuyan su resistencia o su
ductibilidad, se deben de sustituir o compensar sus
deficiencias
siguiendo
algún
procedimiento
autorizado.
10.1
Las soldaduras o el metal base
defectuosos, se deben corregir sustituyendo la
soldadura completa, o procediendo como sigue:
11.
a)
b)
c)
d)
Traslape o convexidad excesiva, suprimiendo
el exceso de metal de aportación.
Bibliografía.
11.1
Deformed billet steel bars for concrete
reinforcement, ASTM A-615.
Concavidad excesiva, cráteres, soldaduras
de tamaño menor que el especificado y
socavación, limpiando y depositando metal
de aportación adicional.
11.2
Reglamento
Distrito Federal.
de
construcciones
del
11.3
Building code requirements for reinforced
concrete ACI-318.
Porosidad o inclusiones de escoria excesivas
y fusión incompleta, quitando las porciones
defectuosas y volviendo a soldar.
11.4
Welding reinforcing steel, metal inserts
and
connections
in
reinforced
concrete
construction, AWS-D12.1.
Grietas en la soldadura o en el metal base,
determinando la extensión de la grieta,
quitando el metal agrietado y 2.5 cm de metal
sano más allá de cada extremo de la grieta y
volviendo a soldar.
11.5
Recomendaciones para soldar varillas de
refuerzo en estructuras de concreto, Instituto de
Ingeniería UNAM, No.293.
10.2
La remoción del metal de aportación, o de
porciones de metal base, puede hacerse con
esmeril o ranurando con arco-aire; en cualquier
caso, deben tomarse las precauciones necesarias
para no dañar la soldadura o el metal base
adyacente.
11.6
Especificación P.3.0135.03. Acero de
refuerzo en estructuras de concreto.
11.7
Especificación P.4.0137.03. Acero de
refuerzo para concreto.
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SOLDADURA EN VARILLAS DE ACERO PARA
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Primera Edición
12.
Concordancia
internacionales.
P.3.0132.01: 2001 UNT
con
normas
Esta especificación no tiene concordancia con
normas internacionales.
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