CURSO PARA CERTIFICACIÓN DE
INSPECTORES DE SOLDADURA
CWI-AWS
Ing. Alberto F. Reyna
SCWI – AWS N. 13050018
Ing. Gianni Gangeri
CWI – AWS N. 09030021
CAPITULO 1
INSPECCION Y CERTIFICACION DE SOLDADURA
INTRODUCCION
• El mundo actual requiere soldaduras de calidad.
• La calidad del producto esta relacionado a factores
económicos, de seguridad, regulaciones de gobierno,
competitividad y diseños menos conservadores.
• El inspector de soldadura cubre un rol muy importante
en el programa de calidad de la soldadura.
• El inspector de soldadura, es la primera línea en este
sistema de control de calidad durante todos las etapas
de fabricación y reparación.
• Para ello debe contar con el conocimiento/habilidad
• La sección 4 del AWS QC1, Estándar para la
certificación de inspectores de soldadura, detalla las
diversas funciones de los inspectores de soldadura.
• Un programa satisfactorio de control de calidad, se
inicia mucho antes que el primer arco se genere.
• Antes de la soldadura, el inspector debe verificar los
planos y especificaciones, configuración del componente, requerimientos de la calidad de la soldadura
especificada y grado de inspección requerida.
• El inspector de soldadura observara las diferentes
etapas del proceso para asegurar que se efectúen
apropiadamente.
• La inspección final confirmara la calidad.
• Dentro de las referencias que cubren el cuerpo de
conocimiento del inspector de soldadura, se pueden mencionar :
• AWS CM, Manual de certificación de inspectores de
soldadura.
• AWS A1.1, Guía practica métrica para la industria de
la soldadura.
• AWS A2.4, Símbolos estándares para la soldadura,
brazing y examinación no destructiva.
• AWS A3.0, Estándar de términos y definiciones de
soldadura.
• AWS B1.11, Guía para la inspección visual de soldaduras.
• ANSI Z49.1, Seguridad en la soldadura, corte y procesos afines.
• AWS QC1, Estándar para la certificación de
inspectores de soldadura.
• AWS B5.1, Especificaciones para la calificación de
inspectores de soldadura.
QUIEN ES EL INSPECTOR DE SOLDADURA?
• El inspector de soldadura es una persona responsable , ligada directamente en la determinación de la
calidad de la soldadura de acuerdo a las especificaciones y/o códigos aplicables.
• El grupo de trabajo de inspección puede incluir especialistas en END, especialistas en pruebas destructivas, inspectores de gobierno, inspectores de la
industria militar, inspectores del dueño del
proyecto, inspectores del fabricante, etc....
• Inspectores Overseer (Supervisan a varios inspectores, Inspectores especialistas (como los de END)
CUALIDADES IMPORTANTES DEL
INSPECTOR DE SOLDADURA
• La cualidad más importante es la actitud profesional. Este factor es clave para el éxito del inspector.
• La actitud del inspector, determina el grado de respeto y colaboración que pueda recibir durante la
ejecución de su trabajo.
• También es importante, la habilidad del inspector
de tomar decisiones, basados en la consistencia,
imparcialidad y justicia.
• Debe estar familiarizado con los alcances del servicio.
• Recuerde el KASH :
-Conocimiento (K) – Planos,
especificaciones, procesos
de soldadura, ensayos.
-Actitud profesional (A)
-Habilidades (S) – Experiencia en inspección, ingeniería, soldadura
- Habitos (H) – Seguridad,
orden, visión, condición física.
REQUERIMIENTOS ETICOS DEL
INSPECTOR DE SOLDADURA
• La ética, simplemente esta relacionada al sentido
común y a la honestidad.
• La posición del inspector de soldadura puede ser
muy visible, si se presentase alguna disputa pública.
• El inspector debe considerar reglas de conducta y
reportar a sus jefes, si se presentase alguna condición cuestionable.
• El inspector de soldadura debe actuar con completa
honestidad e integridad.
• Su decisión esta ligada a la seguridad pública.
• Si hubiese una disputa pública, el inspector de soldadura debe evitar las declaraciones públicas y si es
solicitado por una autoridad judicial, debe reportar
lo actuado con ética total (pudiendo solicitar asesoría legal).
EL INSPECTOR DE SOLDADURA
COMO UN COMUNICADOR
• Un aspecto importante para el inspector de soldadura
es la comunicación.
• Es necesario una comunicación efectiva para interrelacionarse con toda la gente involucrada en la fabricación / construcción.
• La comunicación tiene que ser continua, a fin que las
partes tengan la oportunidad de expresarse o alcanzar
sus interpretaciones.
• El inspector tendrá que comunicarse con los soldadores, ingenieros de soldadura, supervisores de inspección y de soldadura, capataces, ingenieros de diseño y
supervisores de producción.
HABLA
ESCRIBE
ACTÚA
DIBUJA
SO OAOURAS
MENSAJE
CHARLAS
NOTAS
EMISOR
ESCUCHA
LEE
OBSERVA
ESQUE S
NUMEROS
GESTOS
REAUMENTACIÓN
RESPUESTAAL
E ISOR
1 FIERE
1 SPECCIONA
ECEPTOR
PROGRAMAS DE CERTIFICACION DE
PERSONAL
• Hay varios programas disponibles para determinar
si un individuo posee el conocimiento y la experiencia necesaria para efectuar con efectividad las inspecciones de soldadura.
• La ASNT (Sociedad Americana de Ensayos No Destructivos) , en su practica recomendada SNT-TC-1A,
detalla los lineamientos generales para la certificación del personal END (Niveles I, II y III).
• La AWS también ha iniciado un programa de certificación para el personal END, como es el caso del
interpretador radiográfico (RI).
• Para la inspección visual de soldaduras, AWS ha
desarrollado el programa de Inspector de soldadura
certificado. La Fig. 1.4, muestra el formato de
aplicación respectivo.
• El estándar para la certificación AWS de inspectores
de soldadura (AWS QC1) y la especificación para la
calificación de inspectores de soldadura (AWS B5.1),
establecen los requerimientos para la calificación y
certificación AWS del personal inspector de soldadura.
• Hay tres niveles de certificación en el AWS QC1, el
CAWI (Certified Associate Welding Inspector), el
CWI (Certified Welding Inspector) y el SCWI (Senior
Certified Welding Inspector).
• Un SCWI, es una persona con al menos 15 años de
experiencia, incluyendo 6 años como CWI.
• El SCWI, debe aprobar un examen aparte del
tradicional que tomo como CWI.
• En este curso se cubre el programa de certificación
para CWI y CAWI y como mantener la certificación.
(Detallado en el AWS QC1 y AWS B5.1).
• Parte de los requerimientos de la certificación incluyen la información relevante y documentada sobre la educación y experiencia del candidato.
• La documentación debe ser soportada con cartas de
referencia, copias de control de experiencia, horas
acreditadas de entrenamiento, etc...)
• Hasta dos (02) años de experiencia pueden ser sustituidos por una experiencia educacional posterior a la
secundaria.
• Esta experiencia educacional sustitutoria puede incluir
un grado en ingeniería, ciencias físicas o tecnología
ingenieril. ( + 3 años de experiencia para CWI).
• Cursos complementarios afines pueden ser usados para
sustituir la experiencia de trabajo (hasta un año como
máximo).
• Candidatos con estudios secundarios completos deben
tener al menos, 5 años de experiencia.
• Individuos hasta con tercer año de secundaria, deben
acreditar al menos 9 años y aquellos con una educacion inferior, se les solicita 12 años de experiencia.
• Un nivel inferior de certificación, como el CAWI, requeriran algunos años de experiencia, en función del
nivel de educación disponible.
• Tanta la experiencia documentada para el CWI y el
CAWI, debe estar relacionadas a un código o especificación usada en los trabajos de soldadura.
• La exanimación para CWI cubre 3 pruebas :
• Parte A – Fundamental (150 preguntas con libro cerrado y cubre gran parte de este curso).
• Parte B – Practico (Consiste de 46 preguntas e incluye
mediciones en réplicas de soldaduras con herramientas
de medición y un libro de especificaciones, así como
ENDs, procedimientos de soldadura, pruebas mecanicas, calificaciones de soldadores, etc..)
• Parte C – Código a libro abierto : Consiste en
preguntas sobre el código que el candidato ha elegido para esta parte de la examinación, pudiendo
seleccionar entre los siguientes códigos :
• AWS D1.1 , Strutural Welding Code – Steel
(requerimientos generales, diseño de conexiones
soldadas, WPS precalificados, calificación, fabricación, inspeccion, etc..)
• API 1104, Welding of Pipelines and Related Facilities
(general, calificación de procedimientos de soldadura, calificación de soldadores, diseño y preparación de juntas, inspección y pruebas de soldaduras,
estandares de aceptabilidad, etc..)
• AWS D1.5 , Bridge Welding Code
• AWS D15.1, Railroad Welding Specification for Cars
and Locomotives.
• ASME Sección VIII y ASME Sección IX, ASME B31.1,
ASME B31.3. El ASME Sección IX, cubre la calificacion de procedimientos de soldadura y brazing, así
como de los soldadores. El ASME B31.1 - Power
Piping Code, el ASME B 31.3 – Process Piping Code,
ASME Sección VIII – Pressure Vessel Code.
• Para alcanzar una examinación satisfactoria, el candidato debe pasar los 3 exámenes. La calificación
mínima en cada prueba para CWI es del 72%, mientras que para el CAWI es del 60%.
• Adicionalmente, el candidato debe pasar una examinacion visual, natural o corregida.
• Después que todas estas examinaciones sean satisfactorias, el individuo es considerado que esta
calificado para ejecutar inspecciones visuales de
soldadura.
• Cuando AWS otorga la certificación CWI, esta indicando que las calificaciones de la persona están documentadas con un certificado apropiado.
• El CWI esta calificado para usar cualquier código
asociado a la soldadura.
• Se recomienda que el candidato lea el AWS QC1, el
AWS B5.1, el AWS A3.0 (Términos/definiciones)
CAPITULO 2
PRACTICAS SEGURAS DE LOS
INSPECTORES DE SOLDADURA
INTRODUCCION
• Los inspectores de soldadura, frecuentemente trabajan en el mismo ambiente que el soldador y expuesto a los mismos riesgos.
• Estos riesgos incluyen, descarga eléctrica, radiación,
peligros en los ojos como es la luz UV y las particulas en el aire, humos y gases, así como la caída de
objetos.
• Dentro de los equipos de protección personal, se
pueden incluir, lentes de seguridad, cascos, ropa
protectora u otros elementos para la situación dada. Para mayores detalles, referirse al ANSI Z49.1,
Safety in Welding, Cutting and Allied Processes.
• El componente más importante en un efectivo programa de seguridad y salud, es el apoyo de la alta direc-ción.
• La gerencia debe designar áreas seguras aprobadas
para conducir las operaciones de corte y soldadura,
asegurando que sean establecidos los procedimientos
apropiados dirigidos a proteger al personal y a la propiedad.
• Solamente equipos de corte, soldadura y afines,
aprobados deben ser usados. (Antorchas, reguladores,
maquinas de soldar, porta electrodos y dispositivos de
protección personal).
• Debe existir adecuada supervisión, para asegurar que
todo el equipo es adecuadamente usado y mantenido.
Fig. 2.1 Equipo de protección personal (EPP)
• Un adecuado entrenamiento es direccionado de
acuerdo a las provisiones del U.S. Ocupacional
Safety and Health Act (OSHA), especialmente en el
29 CFR 1910.1200 – Hazard Communication
Standard.
• Por ejemplo, los soldadores deben ser entrenados,
de tal forma que cuando cortan o sueldan, la posición de sus cabezas no estén afectadas por los gases
o humos emanados.
• Antes que se inicien los trabajos, los usuarios siempre deben leer y entender las instrucciones de los
fabricantes sobre prácticas seguras en los equipos.
atención A LOS RIESGOS
• PROTEJASE usted mismo y a otros.
• HUMOS Y GASES, pueden ser peligrosos a su salud.
• ARCOS, pueden dañar sus ojos y quemar su piel.
• SHOCK ELECTRICO, puede matar.
• LEA los MSDS (Material Safety Data Sheets).
• MANTENGA su cabeza fuera de los humos.
• USE ventilación, mantenga los humos y gases fuera
de su zona de respiración.
• USE protección adecuada para sus ojos, oídos y
cuerpo.
Fig. 2.3 Area designada para soldadura
Fig. 2.4 Pantallas protectoras entre estaciones de trabajo
• Preste atención al aislamiento eléctrico defectuoso
o dañado.
• Cuidado con las mangueras en mal estado del
sistema de gases para corte y soldadura.
• El personal debe ser entrenado para reconocer los
riesgos de la seguridad.
• Tome las consideraciones pertinentes si es que hay
que trabajar en espacios confinados (ventilación y
respiración).
• Si hay dudas, los empleados DEBEN consultar con
su supervisor.
• Evitar ver los arcos, usar lentes de protección adecuados.
• Areas limpias y ordenadas, sin objetos en el camino.
• Si se trabaja en altura, prevea el uso de líneas de vida y arnés.
• Cuidado con los eventos inesperados, fuga de gases,
fuego o explosiones.
• Todas las rutas de escape deben estar identificadas
y los empleados entrenados en la evacuación.
• Señales de advertencia, deben indicar áreas de soldadura , a fin de prever la protección de ojos.
• Usar pantallas de protección no combustible para
aislar las áreas de soldadura.
• Las paredes deben ser pintadas con recubrimientos
de baja reflectividad (radiación UV). Pinturas con
pigmentos, tales como dióxido de Titanio, óxido de
Zinc, tienen baja reflectividad.
• Fuentes de calor en los procesos de soldadura y
corte, pueden ser fuentes de ignición. Muchos
fuegos se han originado por chispas que pueden
estar hasta 10 m desde su fuente (gases, combustible). Estas chispas pueden pasar a través de agujeros, pequeñas aperturas en pisos / paredes.
• La mejor protección contra el fuego es cortar y soldar en áreas designadas especialmente como
“libres de combustible”.
• Los combustibles deben ser almacenados y usados
con cuidado. Siga las instrucciones de los fabricantes.
• Acetileno, Propano y otros gases combustibles.
• Verifique que no existan restos de combustibles
líquidos en los pisos y paredes.
• La inspección por riesgo de fuego debe extenderse
al menos 30 minutos después que la operación de
soldadura haya culminado.
• Los sistemas contra incendios, tales como los
extinguidores deben encontrarse cerca y con sus
operadores entrenados.
• Prever el permiso de trabajo en caliente, luego de
evaluar la matriz de riesgos. (Figura 2.5)
PROTECCION FACIAL Y DE OJOS
• Yelmos / Cascos / Lentes con filtros apropiados
deben ser usados cuando vemos el arco.
• Los soldadores, operadores de maquinas de soldar
y personal afín (incluyendo los inspectores) que ven
el arco los deben usar.
• Información sobre estos equipos de protección se
puede encontrar en el ANSI Publication Z87.1 –
Practice for Ocupacional and Educational Eye and
Face Protection.
• Los lentes pueden ser claros o coloreados.
• La protección depende del nivel de la radiación.
Fig. 2.6 Equipo de proteccion facial, de ojos y oídos
Tabla 2.1 selección de lentes de protección
CORTE Y SOLDADURA oxígeno GAS
COMBUSTIBLE, SOLD. ARCO SUMERGIDO
• Los lentes de seguridad con filtros para corte y soldadura con oxígeno-gas combustible son los recomendados en la Tabla 2.1
• Durante la soldadura por arco sumergido (SAW), el
arco es cubierto por el flux, por lo que no es visible,
por lo que no es necesario el uso de lentes de protección.
SOLDERING Y BRAZING POR SOPLETE
• Lentes de seguridad con protección lateral y filtros
apropiados son recomendados en el Soldering y
Brazing con soplete.
• A igual que en el corte y soldadura de oxígeno-gas
combustible, una flama amarilla brillante puede ser
visible durante el proceso Brazing.
• Ambos procesos (oxígeno - gas combustible y
Brazing) usan filtros similares.
OTROS PROCESOS BRAZING Y
SOLDADURA POR RESISTENCIA
• Los operadores y ayudantes encargados de estos
procesos deben usar lentes de seguridad y caretas
de protección facial, para cubrir ojos y cara.
• Los filtros no son necesarios pero pueden usarse
por comodidad (Tabla 2.1).
ROPA PROTECTORA
• Zapatos / botas y ropa especial, debe proteger el
resto del cuerpo de quemaduras por chispas,
salpicaduras y radiación.
• La ropa de lana es preferible al algodón, debido a
que no es fácilmente inflamable. La ropa de algodon debe ser tratada químicamente para reducir la
inflamabilidad.
• Si es ropa tratada con retardantes de flama removibles, la ropa debe ser nuevamente tratada después
de cada lavada.
• Ropa / zapatos de materiales sintéticos o plásticos,
pueden derretirse y causar severas quemaduras.
• La ropa debe mantenerse libre de grasa o aceite, especialmente en atmosferas ricas en oxígeno.
• Pantalones sin bastas y bolsillos cubiertos son recomendables para evitar que las salpicaduras o chispas
queden atrapadas.
• Proteger el cabello con una cubierta. No usar preparados inflamables en el pelo.
• Usar siempre guantes de cuero o de un material
equivalente.
• Los guantes no solo protegerán las manos de las
quemaduras o abrasión, si no también de alguna
descarga eléctrica.
• Revise los catálogos de equipos de protección y ropa
para soldadores (incluyendo lo referente a la protección
de oídos.
RUIDO
• Excesivo ruido a altos niveles y peor aun si es contínuo, puede dañar seriamente la capacidad auditiva.
• Los niveles de ruido permisibles los detalla el U.S.
Department of Labor Ocupacional Safety and
Health Administration.
• Requerimientos de estas regulaciones se ubican en
el 29 CFR 1910.95 General Industry Standards.
• Considerar la protección auditiva cuando sea
requerida
• Los ruidos generados en el corte con arco de carbón
y de plasma, son de altos niveles.
GUARDAS PARA MAQUINARIAS
• Los soldadores y otros empleados, deben protegerse de máquinas en movimiento.
• Componentes rotando o correas en movimiento son
fuentes de riesgo. Utilice guardas de protección.
• Cuando se repare la maquinaria, desconéctela de su
fuente de poder. (lock-out)
• Si por reparaciones es necesario retirar una guarda,
previa desenergización del equipo, la guarda deberá
ser repuesta al termino de la intervención.
• Cuidado con las máquinas que puedan atrapar extremidades o ropa suelta.
Fig. 2.7 Guarda para maquinaria
HUMOS Y GASES
• Es necesario proteger al personal de una sobre-exposición de los humos y gases de la soldadura.
• La sobre-exposición, es aquella exposición que es
riesgosa a la salud y excede los limites permisibles
especificados por la normativa vigente o agencias
del gobierno.
• La OSHA 29 CFR 1910.1000 cubre este tópico.
• Los gases y humos son mayores en la soldadura al
arco, que en la soldadura o corte de oxígeno-Gas.
• La mejor protección es la ventilación y puede ser
completada con protección respiratoria.
FACTORES DE EXPOSICIÓN
• Posición de la “cabeza”
- Ubíquese de tal forma de proteger a la cabeza de
la emanación de humos y gases.
• Tipos de ventilación
- Remoción de humos y gases.
- Filtración local (extractor) o general (el aire del
taller es removido o filtrado).
• Area de trabajo
- El tamaño del área de trabajo esta relacionado a la
concentración de humos (espacios confinados)
Diseño del casco del soldador
• La extensión curvada del casco del soldador, puede
reducir la exposición a los humos y cuanto más cerrados, mayor protección.
CONDICION DE LA SUPERFICIE Y METAL BASE
• El metal base que esta siendo soldado, tiene influencia
en los componentes de los humos y su cantidad.
• Los contaminantes superficiales o recubrimientos
pueden contribuir al riesgo potencial de los humos.
• Pinturas que contenga Plomo o Cadmio, así como el
galvanizado, generan humos de riesgo.
Ventilación
• El volumen de humos generados durante el proceso
de corte y soldadura, contiene pequeñas partículas
suspendidas en la atmósfera durante un tiempo
considerable.
• Peor aun si el área es cerrada, la concentración se
incrementa rápidamente.
• Esto debe ser controlado por ventilación.
• Ventilación natural, ventilación mecánica general,
cubiertas extractoras sobrecabeza, extractores portátiles, cascos ventilados, etc...
Campana colocada cerca al arco de
soldadura
SOLDADURA EN ESPACIOS CONFINADOS
• Consideraciones especiales en seguridad y salud
deben tomarse en cuenta, cuando se suelda o corta
en espacios confinados.
• Revisar la publicación ANSI Z117.1, Safety requirements for working in tanks and other confined
spaces.
• Los cilindros de gas deben ser ubicados en el exterior de los espacios confinados. (fugas), al igual que
las fuentes de poder (gases de escape o descarga
eléctrica).
• Iluminacion interior de bajo voltaje (12 V). Si es de
110 o 220 V., con un sistema de puesta a tierra.
Fig. 2.9 Soldadura en espacios confinados
• Prever los medios de rápida evacuación del personal en caso de emergencia. (cinturones de seguirdad y líneas de vida).
• Un ayudante entrenado disponible debe estar en la
parte externa con el procedimiento de rescate. (incluyendo su equipo de respiración en caso sea
necesario su ingreso).
• Al menos debe haber 19.5% de oxígeno en volumen
y no sobre los 23.5%.
• Evitar la acumulación de mezclas inflamables.
• Debe haber suficiente ventilación o los empleados
contar con sistemas de respiración adecuados.
• Antes de ingresar, el espacio confinado debe ser
evaluado (gases tóxicos /inflamables y oxígeno)
• Gases más pesados que el aire (argón, metilacetileno, propano, dióxido de carbono, etc..) pueden acumularse en sumideros, etc...
• Gases más ligeros que el aire (Helio, Hidrogeno),
pueden acumularse en los techos, áreas altas.
• Utilizar un sistema de monitoreo continuo o alarmás audibles de ser posible.
• Concentraciones de oxígeno sobre el 25%, pueden
generar un deflagración violenta (grasa, aceite impregnada en la ropa o residuos en el área).
• Solo aire limpio y respirable debe ser usado para
ventilación. (no oxígeno u otros gases)
• Suministro de emergencia de aire, al menos por 5
minutos , en caso que falle la fuente principal.
SOLDADURA DE RECIPIENTES
• Cuando es necesario efectuar soldaduras en recipientes, hay que tener cuidado con las sustancias
peligrosas contenidas en ellos. (vapores inflamables
o tóxicos). Estos vapores pueden estar presentes o
generarse por el calor.
• Dejar libre las rutas de evacuación.
• Evitar el ingreso de sustancias peligrosas y prever la
disponibilidad del equipo contra incendio.
• Considerar lo indicado para espacios confinados.
• Pruebas para verificar la existencia de gases, humos
o vapores antes de ingresar y durante el trabajo.
• Un método adecuado para dar seguridad al proceso
de soldadura de un recipiente, es llenándolo con un
gas inerte, agua o arena.
• El nivel del agua debe ser mantenido a algunas
pulgadas de la zona de soldadura y el espacio libre
ventilado a fin que el aire caliente escape.
• Si se usa gas inerte, el porcentaje del gas inerte que
debe ser mantenido para evitar una explosión o
fuego, debe ser conocido.
MATERIALES ALTAMENTE TOXICOS
• Ciertos metales que se encuentran presentes en
consumibles, metales base, recubrimientos o en la
atmosfera en los procesos de corte y soldadura,
tienen limites de exposición de 1 mg / m3 o menos.
• Algunos de estos materiales se listan en la Tabla 2.2
• Los MSDS del fabricante deben ser consultados.
• Tomar los cuidados necesarios en presencia de
materiales radioactivos.
• Material tóxico, implica la necesidad de ventilación,
protección respiratoria o verificar su remoción.
TABLA 2.2
METALES TOXICOS
1. Antimonio
2. Arsénico
3. Bario
4. Berilio
5. Cadmio
6. Cromo
7. Cobalto
8. Cobre
9. Plomo
10. Manganeso
11. Mercurio
12. Níquel
13. Selenio
14. Plata
15. Vanadio
MANIPULEO DE GASES COMPRIMIDOS
• Los gases para las operaciones de corte y soldadura
son almacenados en cilindros.
• Estos cilindros son diseñados y mantenidos de
acuerdo a las especificaciones del DOT (Departamento de Transporte USA), de no ser así los
cilindros serían ilegales.
• Estos cilindros requieren periódicos ensayos de
acuerdo a las regulaciones del DOT.
• Los cilindros solo pueden ser llenados con el permiso del dueño y con los gases de suministradores reconocidos, que están debidamente entrenados y
cuentan con las facilidades adecuadas.
• Los cilindros deben llenarse con el mismo gas, no se
deben mezclar.
• Nunca se debe soldar sobre estos cilindros y no
debe ser parte de un circuito eléctrico (puesta a
tierra).
• Los porta-electrodos antorchas de soldadura,
cables, mangueras y herramientas, no deben ser almacenados sobre los cilindros de gas. (no debe
interferir con la válvula o la posibilidad de arcos).
• Los cilindros deben ser protegidos de golpes, caídas y del medio ambiente, así como del tránsito de
vehículos.
• Los cilindros deben mantenerse en un ambiente entre los -20 F a 130 F.
• Los cilindros no deben ser izados con eslingas o
cadenas, deben usarse molduras de soporte para el
izaje. Nunca usar electromagnetos.
• Los cilindros de acetileno y de gas licuado, siempre
deben almacenarse verticalmente y con la válvula
en el tope.
• Para la identificación se debe usar rótulos, no se debe confiar en colores, pueden ser de otro fabricante
• Si no hay rótulo, no se debe usar y el cilindro debe
ser retornado al fabricante.
• Una tapa protege el dispositivo de seguridad y la
válvula (siempre debe ser usada). No debe ser
usado para izaje.
• Los procedimientos relacionados de almacenamiento y manipuleo seguro de gases, pueden
consultarse en el Handbook of Compressed Gases
de la Compressed Gas Association.
• Las válvulas de los cilindros, especialmente de
oxígeno, deben ser abiertas lentamente, para evitar
altas temperaturas.
• Las válvulas deben ser limpiadas con un trapo
limpio, libre de aceite u otra materia extraña.
• Las válvulas de cilindros de gas combustible no
debe abrirse más de una vuelta.
• Al término del uso, cerrar la válvula. Es recomendable retornar el cilindro al fabricante, al menos con
25 PSI de presión.
Fig. 2.10 Cilindros de gas inerte
conectados a un manifold
DISPOSITIVOS DE ALIVIO DE PRESION
• Solamente personal entrenado esta autorizado a
montar los dispositivos de alivio de presión en los
cilindros.
• Estos dispositivos deben aperturar si se incrementa
la presión, motivado por fuentes de calor o fuego.
• Los cilindros tiene un regulador de presión, para
conectar la salida del gas del cilindro al uso de los
procesos de corte o soldadura.
• Cuidado con las películas de aceite contaminante.
• La válvula y el flujometro serán usadas para controlar el flujo de gas.
Fig. 2.11 REGULADORES DE ACETILENO Y
oxígeno, FLUJOMETROS DE GAS INERTE
MANIFOLDS
• Los manifolds son usados cuando se requiere un suministro continuo de alto volumen de gas, superior
a lo que puede entregar un cilindro.
• Solamente debe ser usado con el gas y la presión
que fue aprobado.
• Las tuberías y accesorios para acetileno y metilacetilenopropadieno (MPS) no deben ser de aleaciones
de Cobre que contenga 70% o más de Cobre, ya que
estos gases reaccionan con el Cobre, pudiendo detonar por impacto o calor.
• Deben tener una válvula de seguridad / disco de
ruptura y una válvula check.
Fig. 2.12 MANIFOLD DE ACETILENO
Fig. 2.13 MANIFOLD DE oxígeno
GASES
Oxígeno
• El oxígeno no es inflamable, pero si participa en la
combustión de materiales inflamables. Puede iniciar la
combustión y propagarla.
• Los cilindros de Oxígeno no deben ser almacenados
cerca a los combustibles o a los cilindros de gas combustible.
• El oxígeno no debe ser usado como sustituto del aire
comprimido.
• Aceite, grasa y residuos de combustible, pueden
deflagrar espontáneamente con el oxígeno.
• Nunca lubricar con aceite las válvulas y reguladores.
GASES COMBUSTIBLES
• Los gases combustibles más usados para corte y soldadura de oxígeno-combustible, son el acetileno,
metilacetilenopropadieno (MPS), gas natural, propano y propileno. El Hidrogeno es usado a veces,
mientras que la gasolina vaporizada es usada para
actividades de corte.
• El Acetileno nunca debe almacenarse a presiones
superiores a 15 PSI, ya que puede disociarse con
violencia explosiva a mayores presiones.
• Acetileno y MPS nunca deben estar en contacto con
Plata, Mercurio o aleaciones de Cobre (70%)
FUEGOS DE GAS COMBUSTIBLE
• La mejor forma de evitar el fuego de un gas
combustible es mantenerlo dentro del sistema
(evitar y controlar las fugas).
• En caso de incendio, cerrar inmediatamente la
válvula.
• Aperturar la válvula solo lo necesario para el flujo
requerido (normalmente una vuelta).
• En caso de fuego, tocar la alarma y tratar de apagarlo con un extinguidor (pequeño fuego) o llamar a
los bomberos (gran fuego), dejando que combustione a la descarga de la válvula y enfriando el cilindro.
GASES DE PROTECCION
• Los gases de protección en los procesos de soldadura son, el Argón, Helio, dióxido de carbono y
Nitrógeno.
• Todos a excepción del dióxido de carbono son usados en el proceso Brazing.
• Estos gases puede desplazar al aire necesario para
respirar.
• En espacios confinados debe verificarse la
concentración de oxígeno o usar un respirador.
DESCARGA ELECTRICA
• Una descarga eléctrica puede herir o matar.
• Descargas superiores a los 6 mA son consideradas
primarias, por el daño que pueden producir.
• Prever las puestas a tierra.
• Han existido fatalidades con 80 V o menos.
• Utilizar equipos de protección con aislamiento.
• Revisar el ANSI Z49.1, Safety in Welding, Cutting
and Allied Processes.
• Las instalaciones eléctricas deben contemplar el
National Electrical Code NFPA 70
• Las parte metálicas expuestas de los sistemas de
control con voltajes superiores a los 50 V, deben ser
puestos a tierra.
• Los cables usados en los procesos de soldadura
deben ser flexibles.
• Usar siempre guantes secos.
• En sistemas de enfriamiento, hay que evitar la presencia de fugas de agua.
• Desconectar la máquina cuando no esta siendo
usada o cuando se esta desplazando.
CAPITULO 3
PROCESOS DE CORTE Y UNION DE METALES
INTRODUCCION
• El inspector de soldadura debe tener el conocimiento de los diferentes tipos de uniones a usarse y los
procesos de corte utilizados.
• No es mandatorio que el inspector sea un soldador
calificado, sin embargo la experiencia que pueda
tener en la ejecución, es beneficiosa.
• En efecto muchos inspectores de soldadura son seleccionados entre los soldadores con experiencia y
formación académica.
• El inspector debe saber el tipo de discontinuidades
a esperarse del proceso que esta inspeccionando.
• El inspector de soldadura, también debe estar
familiarizado con los requerimientos del equipo de
cada proceso, ya que las discontinuidades pueden
estar asociadas a la deficiencia del equipo.
• Así mismo debe estar familiarizado con los ajustes
de los controles de la maquina, ya que de ello depende la calidad de la soldadura.
• El entendimiento de estos procesos, permitirá que
el inspector pueda efectuar la inspección visual de
la soldadura.
• Cuanto más conocimiento y experiencia del
inspector, lograra mayor ascendencia, respeto y
colaboración de los soldadores.
• Los procesos que se discutirán a continuación, pueden dividirse en tres grupos; soldadura, soldadura
fuerte (brazing / soldering) y corte.
• Soldadura y soldadura fuerte (brazing / soldering),
son métodos para unir metales, mientras que el
corte resulta en la remoción o separación de metales.
• Cada uno de estos procesos de corte y unión,
implica ventajas y limitaciones del proceso,
requerimientos del equipo, electrodos / metales de
aporte, técnicas, aplicaciones y posibles problemas
en el proceso.
• En la Fig. 3.1 se muestra la carta maestra de los
procesos de soldadura y afines
Fig. 3.1 Carta maestra de procesos de
soldadura y afínes
PROCESOS DE SOLDADURA
• Soldadura al arco con electrodo revestido (SMAW)
• Soldadura al arco con alambre desnudo y gas de
protección (GMAW)
• Soldadura al arco con alambre tubular. (FCAW)
• Soldadura al arco con electrodo de Tungsteno
(GTAW).
• Soldadura al arco sumergido (SAW).
• Soldadura al arco por plasma (PAW).
• Soldadura por electroescoria (ESW)
• Soldadura por Oxígeno-Acetileno (OAW)
PROCESOS DE SOLDADURA
• Soldadura al arco de esparrago (SW)
• Soldadura por haz laser (LBW)
• Soldadura por haz de electrones (EBW)
• Soldadura por resistencia (RW)
PROCESOS BRAZING
• Brazing por antorcha. (TB)
• Brazing por horno. (FB)
• Brazing por inducción. (IB)
• Brazing por resistencia. (RB)
• Brazing por inmersión. (DB)
• Brazing por infrarrojo. (IRB)
PROCESOS DE CORTE
• Corte por Oxígeno-Combustible (OFC)
• Corte con electrodo de carbón (CAC)
• Corte por plasma (PC)
• Corte mecánico (MC)
DEFINICION DE SOLDADURA
• De acuerdo a AWS, la soldadura, es una coalescencia localizada de metales o no metales,
producida ya sea por calentamiento de los
materiales a la temperatura de soldadura (fusion), con o sin la aplicación de presión o con
la aplicación de presión solamente y con o sin
un material de aporte.
SOLDADURA AL ARCO CON
ELECTRODO REVESTIDO (SMAW)
• También es conocido como “stick welding”
• Este proceso opera por calentamiento del metal con un
arco eléctrico entre el electrodo recubierto y el metal a
ser unido.
• La Fig. 3.2, muestra este proceso.
• El arco provee calor o energía, para fundir el metal
base, el metal de aporte y el recubrimiento del electrodo.
• Conforme el arco de la soldadura progresa hacia la
derecha, va dejando detrás el metal fundido con una
capa de escoria (evitar enfriamiento rápido). Esta
escoria puede quedar atrapada entre pasadas.
Fig. 3.2 SMAW y esquema de detalle
SMAW
• El gas de protección es producido cuando el
revestimiento del electrodo es calentado y
descompuesto.
• El electrodo revestido, es constituido por un núcleo
de alambre cubierto con un flux granular adherido.
• Tanto el electrodo de acero al carbono, como
aquellos aceros de baja aleación, esta conformado
por el mismo alambre. La aleación es provista desde
el recubrimiento.
• El recubrimiento seco, no es un conductor de
electricidad.
SMAW
• Cuando el arco es generado, sucede lo siguiente :
1. Protección : La descomposición del recubrimiento
produce una protección gaseosa para el metal
fundido.
2. Desoxidación : El recubrimiento provee la acción
de remover impurezas, oxígeno y otros gases atmosféricos.
3. Aleantes : El recubrimiento provee los elementos
aleantes adicionales en el depósito de soldadura.
4. Aislamiento : Al solidificarse la escoria, provee una
capa aislante que permite un enfriamiento lento del
metal fundido
SMAW
• Las gotas de metal fundido son transferidas a través
del arco por un efecto magnético.
• La AWS ha desarrollado un sistema de identificación
de los electrodos SMAW (Ver Fig. 3.3). Letra “E” seguida por 4 ó 5 dígitos.
• Las especificaciones AWS A5.1 y A5.5, describe los
requerimientos para los electrodos de acero al carbono y los de acero de baja aleación respectivamente.
• Por ejemplo, un E7018, indica que la resistencia del
metal depositado es de al menos de 70,000 PSI
SMAW
• Un electrodo E12018, indica que dicha resistencia
es de al menos de 120,000 PSI.
• El siguiente numero indica la posición en que puede
ser usado (1 : Cualquier posición, 2 : Solo en
posición plana para todos los tipos de soldadura y
horizontal para soldadura de filete, 4 : Soldadura
vertical descendente. El digito 3 no se usa).
• El ultimo digito determina la composición del
recubrimiento del electrodo y define las
características operativas y la corriente eléctrica
recomendada (AC – corriente alterna, DCEP
(Corriente directa-electrodo positivo), DCEN
(Corriente directa-electrodo negativo. Ver Tabla 3.1
Fig. 3.3 Sistema de identificación
del electrodo SMAW
Tabla 3.1 Significado del ultimo digito
en la identificación SMAW
SMAW
• Es conveniente indicar, que los electrodos que terminan en 5, 6 u 8, son clasificados como de “bajo
Hidrógeno”. Para mantener el contenido de bajo
Hidrogeno (humedad), estos electrodos deben ser
almacenados en su contenedor original de fábrica
sellado o en un horno de ciertas características.
• Este horno debe ser del tipo eléctrico y manejar un
rango de temperatura de 150 F a 350 F y debe ser
del tipo ventilado
• Muchos códigos indican que los electrodos de bajo
Hidrógeno sean mantenidos en un horno luego de
haber sido removidos de su contenedor al menos a
250 F (120 C).
TABLA 3.2 Sufijos en aceros aleados de
electrodos SMAW
Fig. 3.4 Transformador-rectificador
SMAW
Fig. 3.5 Suministro de potencia
Inversor - SMAW
Fig. 3.6 Curva Voltaje-Amperaje para una fuente
de poder de corriente constante - SMAW
Una mayor longitud de arco resultara en
mayor calor producido vs. una menor arco
• Heat input = Volt x Amps / Veloc. de avance
• Arco largo
(32 Volts x 135 Amps) / 10 pulg/min =
25920 Joules / pulg
• Arco corto
(22 Volts x 150 Amps) / 10 pulg / min =
19800 Joules / pulg
SMAW - Observaciones
• Es usado para la mayoría de materiales, excepto
ciertos materiales exóticos.
• El equipo es relativamente simple y no es caro.
• Es portátil (motores a combustión, no requiere
energía eléctrica).
• Existen equipos modernos de estado solido, livianos
y muy transportables.
• No tiene mucha velocidad y su rendimiento es bajo.
• Es necesario remover la escoria entre pasadas.
• Electrodos de bajo Hidrógeno deben ser almacenados en hornos.
SMAW - Observaciones
• Presencias de discontinuidades (porosidades / humedad o contaminación en la región – en el
recubrimiento del electrodo, en la superficie, en la
atmosfera / Arco muy largo, especialmente en
electrodos de bajo Hidrogeno y el efecto Arc Blow).
• Debido al campo magnético generado cuando se
suelda un material permeable magnéticamente
(Acero al carbono), el campo se distorsiona cuando
el arco se aproxima a un borde de una plancha, el
extremo de una soldadura o un cambio abrupto en
la pieza que esta siendo soldada (ARC BLOW)
Fig. 3.7 Campo magnético alrededor
de un conductor eléctrico
Fig. 3.8 Campos magnéticos distorsionados
en los extremos de las soldaduras
CONTRA MEDIDAS PARA EVITAR EL
ARC BLOW
• Usar AC en vez de DC
• Mantener un arco corto como sea posible.
• Reducir la corriente de soldadura.
• Angulo del electrodo en dirección opuesta al soplo del
arco (Arc blow).
• Usar soldadura de punteo importante en cada extremo
de la junta, con soldaduras de punteo intermitentes a lo
largo de la junta.
• Soldar a través de la soldadura de punteo o de la
soldadura terminada.
• Usar técnica de paso peregrino
CONTRA MEDIDAS PARA EVITAR EL
ARC BLOW
• Soldar apartado de tierra para reducir el soplo hacia
atrás; soldar sobre tierra para reducir el soplo hacia
adelante.
• Conectar a tierra la pieza de trabajo en ambos
extremos de la junta a ser soldada.
• Enrollar el cable de tierra alrededor de la pieza de
trabajo y pasar la corriente a tierra en la dirección tal
que la disposición del campo magnético tenderá a
neutralizar el campo magnético que causa el soplo de
arco.
• Extender el extremo de la junta fijándole planchas en
traslape.
OTRAS DISCONTINUIDADES
• El arc blow puede producir adicionalmente a las
porosidades; salpicadura, socavación, inapropiado
contorno de la soldadura y decrecimiento de la penetración.
• La inclusión de escoria es otra discontinuidad en la
SMAW (prever la limpieza).
• De acuerdo a limitaciones en la habilidad del
soldador, se podría esperar otras discontinuidades
como, fusión incompleta, penetración incompleta,
fisura, socavación, solapa, tamaño incorrecto de la
soldadura y perfil / acabado inadecuado.
SOLDADURA POR ARCO CON ALAMBRE
Y PROTECCION GASEOSA (GMAW)
• También es muy conocido como soldadura MIG.
• Generalmente es un proceso semiautomático.
• También es usado en aplicaciones mecánicas y
automáticas (aplicaciones robóticas).
• Este proceso es caracterizado por el uso de un electrodo de alambre sólido, alimentado en forma continua a través de la pistola de soldadura.
• El arco creado entre el alambre y la pieza de trabajo
calentara y fundirá el materia base y el material de
aporte. (ver la Fig. 3.9)
Fig. 3.9 GMAW incluyendo esquema
de detalles
GMAW
• La protección de la soldadura es suministrada por
una atmosfera de gas, la cual es emitida a través de
la pistola de soldadura y que proviene de una fuente externa.
• Los gases de protección, pueden incluir tanto gases
inertes (Argón. Helio), como gases reactivos (Oxigeno, dióxido de carbono). La aplicación más económica se da con el dióxido de carbono.
• El alambre es suministrado en bobinas (spools).
• Para AWS, Los alambres son denotados con las letras “ER”, seguida por 2 o 3 números, la letra S, un
guión y un número final.
GMAW
• Las letras “ER”, indican que es un Electrodo / E (que
conduce electricidad) y R (Rod / Varilla – material
de aporte.
• Los siguientes dos o 3 números, establece la mínima
resistencia mecánica del material depositado en KSI
(Miles de PSI).
• Un ER70S-6, denota, un material de aporte de al
menos 70,000 PSI, mientras un ER120S-6 implica un
valor de 120,000 PSI.
• La letra “S”, indica que es un alambre sólido, mientras que el número final es la composición química.
Fig. 3.10 Sistema de identificación
del electrodo GMAW
GMAW
• Los electrodos para GMAW han incrementado las
cantidades de desoxidizadores, tales como Mn, Si y
Al, para evitar la formación de porosidades.
• A pesar que el alambre no tiene un recubrimiento
flux, es importante almacenar el material adecuadamente, manteniendo el alambre limpio (óxido, aceite, humedad, polvos, etc.)
• Si no ha sido usado, debe mantenérsele en su envase o envoltura original.
• La fuente de poder GMAW es algo diferente que la
de SMAW, ya que es del tipo Voltaje constante.
GMAW
• El voltaje constante, implica que la soldadura es
acompañada con un valor preseteado de voltaje,
sobre un rango de corrientes de soldadura.
• GMAW, normalmente es operado con DCEP (Corriente directa, electrodo positivo). Este proceso
puede ser semiautomático, mecanizado o automático. (Fig. 3.11)
• El sistema completo incluye; la fuente de poder, el
alimentador de alambre, la fuente de gas, la pistola
de soldadura, cable flexible por donde viaja el
electrodo y el gas.
Fig. 3.11 Equipo de soldadura GMAW
GMAW
• Para setear el proceso de soldadura, el soldador
ajusta el voltaje y la velocidad de alimentación del
alambre.
• Cuando aumenta la velocidad de alimentación del
alambre, también aumentará la corriente.
• Si verificamos la curva V-A de este equipo de voltaje constante será como la indicada en la Fig. 3.12. La
curva no es plana, tiene una ligera pendiente.
• Esto permite que el proceso sea semiautomático, es
decir que el soldador no tiene que estar controlando la alimentación del alambre (Sistema de autoregulacion de potencial constante)
Fig. 3.12 Curva típica V-A de
voltaje constante
GMAW
• Al revisar la curva anterior, se puede apreciar que
cuando la pistola se acerca más al metal base, se
reduce la resistencia eléctrica y se produce un incremento instantáneo de la corriente, produciendo
instantáneamente un consumo del electrodo que hace
crecer la longitud del arco a su medida original. (esto lo
hace más independiente del operador)
• Existen 4 modos de transferencia de metal en el proceso GMAW (Spray / rociado, Globular, arco pulsado y
corto circuito)
• Cada uno de estos tipos, tiene ventajas y limitaciones,
de acuerdo al tipo de aplicaciones.
GMAW
• El más caliente es el Spray / Rociado, seguido por el
arco pulsante, globular y finalmente el corto
circuito.
• Por lo expuesto, el Spray es el mejor para mayores
espesores y juntas de penetración total (posición
plana).
• Globular, también posee un considerable calentamiento y deposito de soldadura, pero es menos estable, motivando demasiadas salpicaduras.
• El arco pulsado, requiere una fuente de poder capaz
de producir una corriente directa pulsante, capaz de
controlar corrientes altas y bajas (control de calor)
GMAW
• Corto circuito, es la que calienta menos al metal base,
por lo que es excelente para espesores delgados y
juntas con excesiva luz (gap).
• Hay que tener cuidado con los espesores mayores, ya
que el modo corto circuito, puede generar fusión
incompleta, debido al pobre calentamiento del metal
base.
• Los gases de protección, tienen un efecto significante
sobre el modo de transferencia.
• La transferencia por Spray solo es factible con al menos
80% de Argón .La mezcla Ar-CO2 es la más popular en el
GMAW del acero al carbono / presencia de salpicaduras
GMAW
• GMAW puede ser usado para unir metales ferrosos y
no ferrosos.
• La ventaja de usar gas en vez de un fundente (flux) que
puede contaminarse, es que reduce la posibilidad de
ingreso de Hidrogeno en la soldadura.
• Debido a que no deja capa de escoria, este proceso
puede automatizarse / robotizarse.
• Altamente eficiente y limpio (no requiere limpieza, el
rollo de alambre no se cambie frecuentemente).
• El GMAW es muy sensible a las corrientes de aire (por
lo que no es recomendable en el campo).
• Mucho flujo de gas, incrementa la posibilidad de poros
Fig. 3.13 Transferencia por arco pulsante
Fig. 3.14 Modos de transferencia del metal
GMAW
Problemas - GMAW
• Posibilidad de porosidad (es necesario limpiar las
partes, evitar corrientes de aire y verificar que el gas
no contenga humedad).
• Fusión incompleta (especialmente en la
transferencia por corto circuito).
• Efectuar un buen mantenimiento al sistema de
alimentación, sopleteando con aire comprimido en
cada cambio de rollo a fin de remover partículas
remanentes y si es necesario la guía debe reemplazarse.
• Revisar o reemplazar el tubo de contacto.
Fig. 3.15 Pistola de soldadura
GMAW
SOLDADURA POR ARCO CON ALAMBRE
TUBULAR – FCAW
• Es muy similar al GMAW, con la diferencia que el
electrodo es tubular y contiene un fundente (flux)
granular, en vez del alambre solido.
• El alambre tubular es alimentado a través del tubo de
contacto de la pistola de soldadura, produciéndose un
arco entre el electrodo y el metal base.
• Conforme la soldadura avanza, se va depositando el
metal solidificado que va cubierto con una capa de
escoria, similar al proceso SMAW.
• El proceso FCAW, puede ser usado con o sin gas de
protección. Si la protección solo lo hace el electrodo se
le denomina como “self-shielding”
FIG. 3.16 Soldadura por arco con
alambre tubular - FCAW
Fig. 3.17 FCAW con doble protección
FCAW
• Algunos electrodos FCAW, requieren protección
adicional con un gas.
• Los electrodos FCAW se identifican con la letra “E”
que esta referida a electrodo, seguido de números y
letra.
• El primer digito, indica la resistencia mínima del
material de aporte en 104 PSI (7 indicaría 70,000
PSI). El segundo digito puedes ser 0 o 1, (0 significa
que puede ser usado solamente en posición plana u
horizontal de filete), mientras que el 1, indica que el
electrodo puede ser usado en cualquier posición.
Fig. 3.18 Sistema de identificación
del electrodo FCAW
FCAW
• Luego sigue la letra “T”, que esta referido a un electrodo tubular.
• A continuación va un guión, que es seguido por otro
número, que indica la composición química del
material depositado, tipo de corriente, polaridad, si
requiere de gas de protección o alguna información
especifica.
• Si este último número termina en 3, 4, 6, 7, 8, 10,
11, 13 y 14; no requieren protección adicional . Sin
embargo aquellos que terminan en 1, 2, 5, 9 o 12,
requieren de protección adicional. Ambos ofrecen
ventajas.
Fig. 3.19 Pistolas FCAW para gas de
protección (superior) y para electrodos
autoprotegidos (inferior)
FCAW
• Los sufijos G y GS, están referidos a pases múltiples y
pase individual respectivamente.
• Un “self-shielding” es mejor para soldaduras de campo,
donde el viento podría ser perjudicial.
• Los gases típicamente usados son CO2 o 75% Argón –
25% CO2, sin embargo otras combinaciones son
disponibles.
• FCAW - G (protección con gas) y FCAW – S (self shielded
/ auto protegido).
• El equipo FCAW es esencialmente idéntico al GMAW
(pistola / fuentes de poder de mayores capacidad de
corriente, no equipos de gas para auto-protegidos)
FCAW
• A igual que en el GMAW, el FCAW usa una fuente de
poder DC de voltaje constante.
• Para DCEP, van los sufijos 1, 2, 3, 4, 6, 9 y 12, para
DCEN, van los sufijos 7, 8, 10, 11, 13 y 14, mientras que
el sufijo 5 es para ambos.
• El FCAW tiene poca contaminación y alta tasa de
deposito, permitiendo desplazar al SMAW y al GMAW
en muchas aplicaciones.
• Aplicaciones ferrosas principaplmente, pero también
algunas no ferrosas.
• Usado en aplicaciones de taller y campo.
• Mejor tolerancia de contaminación en metal base que
el GMAW.
• Cuidado con la escoria por flux (requiere limpieza)
FCAW
• Debido al fundente (flux), hay una buena cantidad
de humos generados, que limitan la visibilidad del
operador y producen disturbio en el gas de
protección si es que este se esta usando.
• FCAW produce menos humos versus metal
depositado con respecto al SMAW.
• La velocidad de avance es critica en el FCAW
• Cuidado con la alimentación del alambre a igual que
el GMAW.
• Puede presentarse penetración incompleta, inclusion de escoria y porosidad.
Fig. 3.20a Equipo de soldadura por arco
con alambre tubular y protección gaseosa
Fig. 3.20a Equipo de soldadura por arco
con alambre tubular sin protección gaseosa
SOLDADURA POR ARCO CON ELECTRODO
DE TUNGSTENO Y PROTECCION GASEOSA
GTAW - TIG
• Este proceso tiene diferencias interesantes con respecto a los anteriormente discutidos.
• La característica más importante del GTAW es que
el electrodo usado no ha sido desarrollado para ser
consumido en el proceso.
• Este electrodo es fabricado de Tungsteno puro o
aleado y tiene la capacidad de resistir las muy altas
temperaturas del arco.
• La Fig. 3.21, muestra los elementos básicos GTAW.
Fig. 3.21 Detalles y aplicación GTAW
GTAW
• El arco se produce entre el electrodo de Tungsteno
y la pieza de trabajo.
• El material de aporte puede ser requerido y algunas
veces no será necesario.
• La protección del arco y del metal será a través del
uso de un gas (típicamente inerte), el cual fluye por
la parte anular de la tobera.
• No produce escoria, ya que no se usa fundente
(flux).
• Existen varios tipos de electrodos de Tungsteno.
GTAW
•Los electrodos se identifican con la letra E, seguidos
de la letra W que es el símbolo del Tungsteno / Wolframio. Estas letras son seguidas por letras y numeros que describen el tipo de aleación.
Tabla 3.3 Clasificación AWS de electrodos de W.
GTAW
• La presencia de Thorio o Zirconio en el electrodo de W,
ayuda a mejorar las características eléctricas (es más
fácil para iniciar el arco).
• Electrodo de W puro se recomienda para soldar Aluminio. (Efecto bola en el extremo del electrodo en vez del
efecto en punta, reduce la concentración de corriente y
no daña al electrodo).
• El electrodo EWTh-2 es normalmente usado para materiales ferrosos.
• Los materiales de aporte para GTAW tienen la misma
designación que para GMAW (ER70S-3, ER70S-6) y
tienen una longitud de 36”, con identificación al
extremo
GTAW
• GTAW puede ser usado con DCEP, DCEN o AC.
• La DCEP calienta más al electrodo, mientras que la
DCEN calienta más al metal base. La AC calienta al
electrodo y al metal base.
• La AC se usa para soldar Aluminio, ya que la corriente alterna permite la acción de limpieza y mejora la
calidad de la soldadura (Onda cuadrada).
• DCEN se usa generalmente para soldar aceros
• La Fig. 3.22 ilustra los efectos de estos tipos de corriente y polaridad.
Fig. 3.22 Efectos de la corriente y
polaridad en la penetración - GTAW
GTAW
• GTAW utiliza normalmemente gases inertes (Argón
y Helio). Entiendo como inertes, que no se combinan con el metal, pero lo protegen del entorno.
• Algunos aceros inoxidables mecanizados y soldaduras de Níquel, utilizan Argón con una pequeña cantidad de Hidrogeno.
• La fuente de poder de GTAW tiene una fuente de
poder del mismo principio que el SMAW (Tipo corriente constante).
• En la Fig. 3.23, se muestra un tipo equipo de GTAW.
Fig. 3.23 Equipo GTAW
GTAW
• El equipo GTAW, incorpora un generador de alta
frecuencia, que ayuda a la iniciación del arco.
• Puede ser operado con un pedal y con un control en
la propia antorcha de soldadura.
• Es capaz de soldar virtualmente todos los materiales.
• Su habilidad de soldar a bajas corrientes, le permite
soldar metales muy delgados (hasta 0.005” o 0.125
mm).
• Es muy limpio y su operación controlable, lo hace
una alternativa perfecta en aplicaciones críticas.
GTAW
• Usado en industrias exigentes, como la aeroespacial, de
alimentos y de medicamentos.
• Es un proceso que produce soldaduras de “alta calidad
y de excelente apariencia visual”
• Es limpia (sin escorias, no hay fundente / flux).
• Puede ser usada sin material de aporte
• GTAW es el proceso más lentos de los existentes.
• Tiene baja tolerancia a la contaminación, por lo tanto el
material base y el de aporte, deben estar extremamente limpios antes de soldar.
• En procesos manuales, depende tremendamente de la
habilidad del soldador.
GTAW
• Si la contaminación o humedad esta presente (proveniente del metal base, metal de aporte o gas), el
resultado es presencia de porosidades en el metal
depositado.
• También existe la posibilidad de que se presenten
inclusiones de Tungsteno en la soldadura y puede
suceder por :
- Contacto del electrodo con el metal fundido.
- Contacto del metal de aporte con el electrodo W
- Contaminación del electrodo por salpicadura
- Excesiva corriente para el diámetro del electrodo.
GTAW
- extensión del electrodo más allá de las distancias normales de la boquilla. (sobrecalentamiento del electrodo).
- Ajuste inadecuado de la boquilla.
- Velocidades inadecuadas de flujo de gas de
protección o excesivas ráfagas de viento, que
oxidan la punta del electrodo.
- Defectos como fisuras en el electrodo.
- Uso de gases inadecuados.
- Afilado inadecuado de la punta del electrodo.
SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO
SAW
• El último de los procesos de soldadura más
comunes es el del arco sumergido (SAW).
• Es el más eficiente, si consideramos el rate de
deposición de la soldadura.
• Se caracteriza por ser un proceso de alimentación
continua de un electrodo de alambre, el cual provee
un arco que se encuentra totalmente cubierto por
una capa de fundente (flux) granular. Por ello se le
conoce por dicho nombre (arco sumergido).
• La Fig. 3.24 muestra como se desarrolla el proceso.
Fig. 3.24 Soldadura por arco sumergido
SAW
• El sistema de alimentación del alambre es muy
parecido que el usado en los procesos GMAW y
FCAW.
• La diferencia esta en la protección, ya que el arco es
protegido por un fundente (flux) granular. Este flux
se deposita por delante o alrededor del alambre.
• Una vez depositado el metal de soldadura, se forma
en su exterior una capa de escoria y flux granular
que cubre la soldadura. La escoria debe ser removida y descartada.
• El flux puede ser reutilizado, verificando que se
mantenga la composición original.
SAW
• El proceso se puede plantear en varias
combinaciones, desde que el electrodo y el flux van
por separado.
• Hay dos formas de suministrar la aleación a la soldadura, una con un electrodo aleado y un flux
neutro y la otra, con un electrodo de acero al
carbono y la aleación en el flux.
• La Fig. 3.25, se presenta el sistema de identificación
del material de aporte SAW, de acuerdo a AWS.
• En la Fig. 3.26, se presenta el equipo utilizado en
SAW.
Fig. 3.25 Sistema de metal de relleno SAW
Fig. 3.26 Equipo SAW
SAW
• El método se puede usar en forma semiautomatizada o totalmente mecanizada. (Ver Fig. 3.27).
• En el sistema semiautomático, el alambre y el flux
son alimentados a través de la pistola y el operador
desplaza la pistola a lo largo de la junta. (Hand held
SAW)
• El flux puede ser alimentado por gravedad o por
aire comprimido (semiautomático).
• En la mayoría de los procesos SAW, se utiliza fuentes de voltaje constante, sin embargo también hay
la posibilidad de usar de corriente constante.
Fig. 3.27 Equipo SAW semiautomático
SAW
• Otra variación del equipo, es el tipo de corriente a usar,
AC o DC (en ambas polaridades). El tipo de corriente
afecta tanto la penetración, como el contorno de la
soldadura.
• Este proceso también se puede usar para aplicar soldadura de refuerzo o anti desgaste (overlay).
• Es un proceso que genera pocos humos, comparados a
los otros procesos mencionados.
• Tiene una gran penetración.
• Limitación : solo aplicable en posición plana u horizontal en soldadura de filete.
• Produce una capa de escoria, que debe ser removida.
SAW
• Otra desventaja, es que el flux cubre el arco (protege al soldador), pero por otro lado no le permite ver
al soldador, como esta posicionado el arco frente a
la junta. Si el arco no esta apropiadamente direccionado, podría resultar en una fusión incompleta.
• Si se usan electrodos de bajo Hidrógeno, es necesario mantener el flux libre de humedad y de ser
necesario tener el flux en un container calentado
antes de usar (para evitar porosidad y un
fisuramiento debajo del cordón de soldadura /
underbead cracking).
SAW
• Otro problema que se presenta con el SAW, es el fisuramiento por solidificación. Esto se da cuando la
relación ancho / profundidad es inapropiada
(relación muy grande o muy pequeña, condiciones
extremas).
• La Fig. 3.28, muestra algunas condiciones que puede producir el fisuramiento por solidificación.
Fig. 3.28 Fisuramiento por solidificación
debido al perfil de la soldadura
SOLDADURA POR PLASMA - PAW
• Plasma es definido como gas ionizado.
• Cualquier proceso al arco, implica la creación de
plasma, sin embargo el PAW, implica una alta intensida de región plasma.
• A primera vista, el PAW podría ser confundido con
el GTAW, debido a que el equipo es bastante similar.
• Ambos usan la misma fuente de poder. La diferencia
está cuando se observa la antorcha de cerca.
• En la Fig. 3.29 se observa un equipo PAW, mientras
que en la 3.30 se observa la diferencia GTAW-PAW.
Fig. 3.29 Soldadura por Plasma
Fig. 3.30 Comparación de antorchas
GTAW y PAW
PAW
• Como se puede apreciar, la antorcha PAW tiene un
orificio de Cobre, dentro de la tobera de cerámica.
Hay un gas “plasma”, que es forzado a través de
este orificio, haciendo que exista una constricción
del arco (haciendo el arco más concentrado y por lo
tanto más intenso).
• Existen dos categorías de operación del arco
plasma, el arco transferido y no transferido,
conforme se muestra en la Fig. 3.31
• El arco transferido va del electrodo de W a la pieza
de trabajo, el no transferido, del electrodo al orificio
de Cobre.
Fig. 3.31 Comparación de PAW
transferido y no transferido
Fig. 3.32 Equipo PAW y consola
PAW
• El arco transferido generalmente se usa tanto para
cortar como para soldar materiales conductivos.
• El arco no transferido es preferible para cortar
materiales menos conductivos y para soldar materiales, que el calentamiento de la pieza debe ser
minimizado.
• La Fig. 3.33 detalla la estructura interna de una
antorcha PAW.
• Como se puede apreciar hay dos tipos de gases, el
gas de protección y el gas del orificio (plasma). El
Argón es el gas más usado para ambos casos.
Fig. 3.33 Estructura interna de una
antorcha manual PAW
PAW
• Adicionalmente al Argón, la soldadura de varios metales se puede efectuar con Helio o con una combinacion de Argón / Helio o Argón / Hidrogeno para
uno de los otros gases.
• La principal aplicación del PAW, es similar al GTAW.
• PAW se utilizara cuando se requiera una fuente de
calor localizada y muy usado para soldaduras de penetracion completa hasta de ½” de espesor.
(Técnica de soldadura “keyhole” / ojo de cerradura).
• La soldadura “keyhole” es efectuada en una junta a
tope cuadrada y sin apertura de raíz.
PAW
• El calor concentrado del arco penetra a través del
espesor del material para formar una pequeña
“keyhole” (ojo de cerradura).
• Conforme la soldadura progresa, el keyhole se mueve a lo largo de la junta fundida, uniendo los bordes
del material base.
• Produciendo una soldadura de alta calidad, sin una
elaborada preparación de la junta y con velocidades
de avance comparables a GTAW.
• El PAW tiene la ventaja de ofrecer alto calor
concentrado, lo que permite mayor velocidad de
soldadura y menos distorsión.
Fig. 3.34 Técnica de ojo de cerradura
PAW
• Debido a que el electrodo de W se encuentra dentro de la antorcha, se reducen las posibilidades de
que la soldadura presente inclusiones de W.
• El keyhole garantiza una buena presentación y una
soldadura uniforme.
• PAW es limitado a unión de materiales de 1” o menos.
• El costo del equipo PAW es ligeramente mayor que
el de GTAW. Igualmente el operador PAW requiere
más habilidad que el suelda con GTAW.
• Puede haber inclusiones de Cobre (orificio) y falta
de fusión en el keyhole.
SOLDADURA POR ELECTROESCORIA - ESW
• ESW no es un proceso común.
• Exhibe un altísimo rate de deposición comparado a
los otros procesos de soldadura.
• ESW se caracteriza por la unión de miembros de extremo a extremo en posición vertical.
• La soldadura se efectúa en un solo pase desde abajo hacia arriba, sin interrupciones.
• A pesar que la progresión de la soldadura es vertical
la posición es considerada como plana (electrodo)
• El metal fundido es soportado por zapatas laterales
de Cobre, que son enfriadas con agua. (Fig. 3.35)
Fig. 3.35 Soldadura por Electroescoria
ESW
• ESW no se considera una soldadura por arco. Se
basa en el calentamiento de la resistencia del
fundente fundido para fundir el metal base y el
metal de aporte.
• Se usa un arco inicial, que rápidamente se extingue
cuando el fundente fundido provee el calor necesario.
• ESW se usa para unir grandes secciones. Esta limitado esencialmente a la soldadura de aceros al carbono para espesores mayores a ¾” (19 mm).
• Puede usarse desde un electrodo hasta una tira.
ESW
• No requiere de una elaborada preparación de junta,
es suficiente una superficie rugosa cortada con llama. No hay distorsión angular (pasada única), se
mantiene la alineación.
• Limitaciones en el tiempo para armar el equipo, por
lo que no es conveniente usar en espesores menores.
• Puede presentarse porosidad gruesa, debido al fundente húmedo o la perdida de una de las zapatas.
• Como el proceso se aproxima a una fundición, se
puede presentar granos gruesos y fisuras de contraccion en la línea de centros.
Fig. 3.36 Equipo ESW
SOLDADURA OXIACETILENICA - OAW
• El acetileno es el único gas combustible capaz de
producir temperaturas suficientemente altas para
una soldadura efectiva.
• El proceso se produce con el apoyo de una llama,
por eso es considerada como una soldadura
química.
• La reacción química se encarga de efectuar la proteccion de la soldadura.
• En la Fig. 3.37 se puede apreciar el proceso.
• El equipo es muy simple (Fig. 3.38)
Fig. 3.37 Soldadura Oxiacetilénica - OAW
Fig 3.38 Equipo OAW
OAW
• El equipo es bastante simple, consta tanque de
oxígeno, tanque de gas, reguladores de presión,
antorcha y mangueras de conexión.
• El oxígeno puede almacenarse hasta en 2200 PSI,
mientras que el acetileno se encuentra disuelto en
acetona líquida.
• El acetileno gaseoso es extremadamente inestable a
presiones que exceden los 15 PSI y puede ocurrir
una explosión inclusive sin la presencia del O2.
• Debido a que el cilindro de acetileno tiene un líquido, debe estar siempre parado para evitar su fuga.
OAW
• Cada cilindro tiene en su parte superior, un regulador de presión y desde allí las mangueras llevan el
gas a la antorcha (torch).
• La antorcha tiene una sección que permite la
mezcla regulada del oxígeno y el Acetileno, con la
asistencia de 2 válvulas separadas.
• La soldadura de aceros al carbono, normalmente se
efectúa con una llama neutra.
• Una mayor cantidad de oxígeno, implica una llama
oxidante, mientras que una mayor proporción de
Acetileno, dará una llama carburante.
OAW
• Los picos (torch) son de diferentes tamaños, de
acuerdo a los espesores de material a soldar.
• Los materiales de aporte se identifican como RG
seguido por un numero. Por ejemplo, RG-45 y RG60, la R esta referida a la varilla (rod), G indica el
gas, 45 o 60, indica la resistencia mínima tensil en
miles de PSI.
• Su aplicación incluye la soldadura de láminas de
acero de poco espesor y tuberías de pequeño díametro.
• Es portátil y barata.
OAW
• Hay que tener cuidado durante el transporte de los
cilindros, retirando los reguladores y poniéndole los
capuchones roscados a las válvulas (protección).
• Su fuente de calor no alcanza los niveles de un arco,
por lo que los espesores deben ser pequeños, a fin
de garantizar una buena penetración.
• La soldadura depende de la habilidad del soldador.
• Los flujos de los gases deben ser uniformes.
SOLDADURA DE ESPARRAGO
STUD (ARC) WELDING - SW
• Este método se usa para soldar espárragos o
fijaciones a la superficie del metal.
• Es considerado un proceso de soldadura por arco,
ya que el calor para la soldadura es generado por un
arco entre el esparrago y el metal base.
• El proceso se ejecuta con una pistola mecánica conectada a una fuente de poder a través de un panel
de control.
• En la Fig. 3.39, muestra el proceso de soldadura de
esparrago y la Fig. 3.40, presenta el equipo SW
Fig. 3.39 Soldadura de esparrago - SW
Fig. 3.40 Equipo SW
Fig. 3.41 Algunos tipos de Stud
SW
• Tiene varias ventajas :
- El proceso es controlado por la unidad de control
eléctrico y la pistola.
- No se requiere de gran habilidad del soldador.
- Es un proceso económico y efectivo para soldar
muchos tipos de fijaciones.
- Este proceso evita usar otros tipos de procesos de
fijación (taladrado, soldaduras tediosas, etc.).
- El esparrago soldado es fácilmente inspeccionado.
(inspección visual alrededor de los 360 grados).
SW
• La inspección puede ser completada con un golpe
de martillo. (una buena unión sonará como campana, mientras que una soldadura inadecuada
registrara un sonido hueco).
• SW tiene 2 discontinuidades posibles, que no haya
charco de soldadura a 360 grados y/o fusión
incompleta en la interface. (mala puesta a punto del
equipo o conexión a tierra insuficiente).
• La presencia de agua, oxido, cascarilla de laminacion en la superficie del metal, también puede
afectar la calidad de la soldadura.
SOLDADURA POR LASER
LASER BEAM WELDING - LBW
• El laser es la luz amplificada por una emisión estimulada de la radiación (Light amplificación by
stimulated emission of radiation).
• Es un haz recto y concentrado de energía.
• Puede ser usado para corte, soldadura o
tratamiento térmico.
• En la actualidad se dispone de láseres de dióxido de
carbono de 25 Kw, que pueden producir penetracion total en soldaduras de una sola pasada en aceros hasta de 32 mm (1 ¼”).
• Utiliza ópticos planos como espejos, a fin de concentrar la energía.
Fig. 3.42 Pistola LBW
Fig. 3.43 LBW en Ac. Inox. 304 – 3.2 mm
LBW
• El proceso es sin contacto, no hay presión.
• Generalmente se usa gas inerte para la protección y
ocasionalmente se puede utilizar metal de aporte.
• Los láseres más comunes son de 1.06 micras YAG (Itrio
de Aluminio Granate) y de 10.6 micras de CO2.
• Las principales ventajas son :
- El aporte de calor es el mínimo para fundir el metal, por lo que los efectos metalúrgicos y la distorsion se ven reducidos.
- Reduce el tiempo para soldar (espesores hasta de
32 mm, sin material de aporte y preparación de junta)
LBW
- No se requieren electrodos (no hay contaminación
proveniente del material de aporte).
- El rayo laser es bien dirigido, por lo que la soldadura puede dirigirse a áreas difíciles.
- La soldadura puede efectuarse en un lugar cerrado
- Puede soldar componentes pequeños o poco separados.
- Se puede soldar una diversidad de materiales, incluyendo una combinación de metales.
- Puede ser automatizado y no es afectado por campos magnéticos.
Desventajas LBW
• Las juntas deben ser posicionadas con precisión lateral y una posición controlada con respecto al foco
del rayo.
• Las juntas deben ser cuadradas, usando medios
mecánicos.
• La reflexión y conductividad térmica alta de algunos
materiales como el Aluminio y aleaciones de Cobre,
pueden afectar la soldabilidad con laser.
• Baja conversión de energía (10% aprox.).
• Puede aparecer porosidad o fragilidad (solidificacion rápida. Equipo caro.
Fig. 3.44 Sección transversal de LBW
Fig. 3.45 Sistema de soldadura de
producción automotriz
SOLDADURA DE HAZ DE ELECTRONES
EBW
• Este proceso de soldadura comenzó a usarse comercialmente a finales de los 50’s.
• Es necesario usar el vacio en el entorno del haz.
• Usado por fabricantes de automóviles y de otras industrias.
• EBW es un proceso de unión por fusión. El calor es
obtenido del haz incidente compuesto principalmente de electrones con alta energía en la junta a
ser soldada.
• La aceleración de electrones van a un 30 – 70% de
la velocidad de la luz.
Fig. 3.46 Vista exterior de una bomba de
vacio de soldadura por haz de electrones
Fig. 3.47 Panel de control de soldadura por
haz de electrones.
EBW
• El haz de electrones es generado en la pistola, desde un filamento (cátodo) hacia una superficie
oblicua (ánodo).
• El rayo sale del ánodo hacia la pieza de trabajo.
• Para compensar la divergencia del haz, se usa un
sistema de lente electromagnético para hacer converger el haz, el que se enfoca en un pequeño punto sobre la pieza.
• La profundidad del foco es de 1” aprox.
• La velocidad de aporte de energía a la junta es controlada por 4 variables básicas :
EBW
• El número de electrones por segundo que inciden
en la pieza de trabajo (corriente del haz)
• La magnitud de la velocidad de esos electrones
(voltaje de aceleración del haz)
• El grado al que se concentra dicho haz en la pieza
de trabajo (tamaño del punto focal del haz)
• La velocidad a la cual la pieza de trabajo o haz de
electrones se mueve (velocidad de trabajo)
- Con densidades de potencia de 105 W/pulg2 o
más, el haz de electrones es capaz de penetrar en la
pieza en forma instantánea o junta a tope y formar
vapor del tamaño de un capilar (ojo de cerradura)
Fig. 3.48 Máquina de soldar por haz de
electrones para unir tiras metálicas
Fig. 3.49 Soldadura por haz de electrones
EBW
• Por ejemplo, el ancho de una soldadura a tope de una
plancha de Acero de 13 mm, puede ser tan pequeña como
0.8 mm cuando se realiza en vacio.
• La EBW es altamente eficiente en la conversión de energía.
• Tiene un alta relación profundidad / ancho. Soldaduras en
una sola pasada en planchas gruesas.
• Entrega de calor por unidad de longitud en EBW para una
penetración dada es menor que en la soldadura al arco.
• Soldadura de metales disimiles y de alta conductividad
térmica como el Cobre
• Alta pureza (en vacio), evita contaminación O2 y N2
3.50 Haz de electrones soldando un
engranaje en medio vacío
Fig. 3.51 Sección transversal de una
soldadura por haz de electrones sin vacío
en un Ac. Inox. de 19 mm de espesor
Limitaciones EBW
• Los costos de EBW son más altos que los de las soldadura al arco.
• Sin embargo el costo de la EBW por pieza puede ser
muy competitiva.
• Requiere preparación de juntas muy precisas (alta
relación profundidad / ancho).
• Puede causar fisuras en Ac. Inox. de baja ferrita.
• Cámaras de vacio de regular tamaño.
• Hay que evitar campos magnéticos que pueden desviar el haz (campos remanentes).
• Proteger de la radiación al personal operador.
• Requiere ventilación cuando la EBW no usa vacío.
SOLDADURA POR RESISTENCIA - RW
• RW es un grupo de procesos de soldadura que
producen coalescencia en las superficies a unir con
el calor obtenido de la resistencia de las piezas de
trabajo al pasar la corriente de soldadura.
• Sus aplicaciones cubren láminas metálicas hasta
1/8” (3 mm) de espesor. No requiere materiales de
aporte o fundentes (fluxes).
• Hay tres principales procesos de RW (Resistance
spot welding / Soldadura por punto – RSW,
Resistance seam welding / Soldadura por costura –
RSEW, Projection welding / soldadura de proyección
– PW)
RW
• Los electrodos generalmente son de aleaciones de
Cobre, sin embargo se han usado otros materiales (Ej.
Para soldar aceros galvanizados).
• El proceso más común es RSW (por punto), conforme
se muestra en la Fig. 3.52 (Ambos electrodos aplican
presión a fin de mantener las 2 piezas en contacto intimo, a fin de descargar la corriente eléctrica que genera calor).
• Los electrodos siguen aplicando presión mientras dura
el proceso de soldadura.
• Limpiar las superficies para obtener una buena soldadura.
• Variables (Corriente, tiempo, electrodo, presión)
Fig. 3.52 Soldadura de punto por
resistencia
PROCESOS BRAZING Y SOLDERING
• El proceso Brazing y Soldering, se realiza sin la fusion de los materiales base, solo se funde el material de aporte.
• La diferencia entre ellos, es la temperatura en que
funde el material de aporte.
• Si el material de aporte funde sobre los 450 C (840
F), se considera Brazing, si funde debajo de los 450
C , se considera Soldering.
• La junta Brazing, puede garantizar una resistencia
igual o mayor que el metal base, debido a 2 factores
Soldadura Brazing
• La junta Brazing se diseña para que tenga una gran
área de superficie.
• La separación de las piezas a unir se mantienen a un
mínimo (mucho menores a 0.25 mm)
• La Fig. 3.53, muestra algunas de las configuraciones
típicas de Brazing, donde se muestran grandes
áreas de contacto y pequeñas aperturas.
• Para obtener un buen Brazing, es necesario limpiar
cuidadosamente las superficies de la junta.
• El material de aporte fluye por capilaridad.
Fig. 3.53 Distintas configuraciones de
juntas Brazing
Soldadura Brazing
• La acción capilar que permite que fluya el material
de aporte entre los metales base, esta relacionada a
la tensión superficial y esta a la vez a la limpieza de
las superficies.
• El material de aporte Brazing se da en diversas configuraciones y aleaciones (alambres, tiras, chapas,
pastas y preformas).
• La Fig. 3.54, muestra la instalación de algunas preformás de Brazing dentro de la junta, previo al precalentamiento del Brazing.
• La Fig. 3.55 muestra como fluye el metal de aporte.
Fig. 3.54 Ubicación de preformas en
juntas Brazing
Preforma
Material de
aporte de la
preforma que
fluyo por
accion capilar
Fig. 3.55 Ubicación de material de aporte
Brazing luego de aplicar calor
Material de aporte
Brazing
Vacio : Donde estuvo
la preforma
Soldadura Brazing
• El material de aporte Brazing también responde a
una identificación de la AWS.
• Las denominaciones de las aleaciones Brazing, estan precedidas por la letra “B”, seguido por abreviaturas de los elementos químicos incluidos.
• Si la letra B, es precedida por la letra R, implica que
su composición química es idéntica a las varillas de
Cu o aleaciones de Cu del proceso Oxiacetilénico.
• Para mantener la limpieza de la junta es común el
uso de fundentes del Brazing (que también tienen
denominación AWS según material base y aporte).
Soldadura Brazing – Material de aporte
AWS – Tabla 3.4
METODOS BRAZING – FORMA DE
CALENTAR LA JUNTA
• TB (Torch Brazing) : Brazing por soplete.
• FB (Furnace Brazing) : Brazing en horno, con atmosfera controlada.
• IB (Induction Brazing) : Brazing por inducción, con
bobina de inducción que usa corriente de alta frecuencia.
• RB (Resistance Brazing) : Brazing por resistencia. Se
calienta al pasar la corriente eléctrica y usando su
propia resistencia.
• DB (Dip Brazing) : Brazing por inmersión.
METODOS BRAZING – FORMA DE
CALENTAR LA JUNTA
• IRB (Infrared Brazing) : Brazing por infrarrojo, utiliza
energía radiante de una fuente de alta intensidad
de luz infrarroja.
• Aplicaciones del Brazing : En uso en muchas industrias, tales como la aeroespacial, aire acondicionado, etc..
• Puede inclusive unir metales con no metales.
• Una gran ventaja, es que puede ser usado para unir
metales disimiles. El Brazing no funde el metal base.
Tabla 3.5 Sistema de identificación de
fundente para Brazing AWS
Soldadura Brazing
• Otra ventaja del Brazing, es que el equipo es barato.
• Debido a las bajas temperaturas que se usan, no hay
distorsión o “melt through” (fusión más allá de la
plancha).
• La principal limitación es la extrema limpieza y la
exigencia del diseño de la junta (área y luces).
• Otra desventaja, es la aparición de áreas de vacio, por
limpieza insuficiente o calentamiento inadecuado.
• Cuidado con el daño o erosión del matel base cuando
se usa el calentamiento con soplete.
• Compatibilidad material base / fundente (corrosión).
PROCESOS DE CORTE
• Frecuentemente se requieren antes de la soldadura,
para producir perfiles adecuados de las partes o hacer preparaciones especificas de las juntas.
• También puede usarse para retirar áreas defectuosas.
• El primer proceso que vamos a estudiar, es el corte
con Oxigas.
• La Fig. 3.56 presenta el proceso de corte por Oxigas.
Fig. 3.56 Corte por Oxigas
CORTE POR OXIGAS - OFC
• Usamos una llama de Oxigas para calentar el metal a la
temperatura a la cual se oxida rápidamente o se quema
(Temperatura de ignición, para los aceros esta alrededor de los 925 C (1700 F).
• Una vez que se alcanzo la temperatura, se dirige un
chorro de oxígeno de corte de alta presión a la
superficie calentada para producir una reacción de
oxidación.
• Es un proceso químico de corte.
• El equipo usado para OFC, prácticamente es el mismo
que el utilizado para OAW, con la diferencia que en vez
del pico de soldadura, se usa un dispositivo de corte.
Fig. 3.56 Equipo de corte por Oxigas
Corte por Oxigas - OFC
• En el pico de corte es donde la mezcla de Oxigas fluye para proveer el calentamiento para el corte.
• En el centro de dichos agujeros, se encuentra un
pasaje único del oxígeno de corte.
• En la Fig. 3.58 se muestran las secciones transversales de los picos de corte típicos y sopletes usados
para corte manual y mecánico.
• El OFC puede efectuarse usando diferentes tipos de
gases combustibles, tales como acetileno, metano
(gas natural), propano, gasolina y metil acetileno
propadieno (MPS).
Fig. 3.58 Sección transversal de picos
de corte - OFC
Corte por Oxigas - OFC
• En la selección de gas interviene, la eficiencia termica, tiempo de precalentamiento, velocidades de
corte, costo, disponibilidad, cantidad de oxígeno requerido para quemar el gas eficientemente, transporte seguro y fácil de los cilindros.
• Una vez que el metal fue calentado a su temperatura de oxidación, el oxígeno de corte comienza a
oxidar el metal caliente.
• La oxidación del Hierro produce una tremenda cantidad de calor. Esta reacción química exotérmica
provee el calor necesario para fundir el metal y soplar los productos de la oxidación.
Fig. 3.59 Torchas OFC para corte
mecanizado y manual
Corte por Oxigas - OFC
• El ancho de la abertura de corte es conocido como
ranura (kerf), conforme se muestra en la Fig. 3.60.
Mientras que el arrastre, es la desalineación (offset) entre los puntos de corte de entrada y salida,
medido a lo largo del eje de corte.
• El OFC esta limitado al corte de aceros al carbono y
de baja aleación.
• Con la presencia de mayor porcentaje de aleantes,
se hace más difícil el proceso de corte o puede incrementar la dureza de la superficie del material
cortado. Ver la Tab. 3.6, efectos de aleantes.
Fig. 3.60 Ilustración de ranura (kerf) y
desviación (drag) en corte por Oxigas.
Tabla 3.6 Efectos de elementos químicos
en OFC
Corte por Oxigas - OFC
• El material a cortarse debe cumplir con lo siguiente:
1. Debe tener la capacidad de quemarse en presencia de un chorro de oxígeno.
2. La temperatura de ignición, debe ser menor que
la temperatura de fusión.
3. Relativa baja conductividad térmica.
4. El oxido de metal producido se debe fundir a una
temperatura por debajo de la temperatura de fusion del metal.
5. La escoria que se forma debe tener baja viscosidad.
Corte por Oxigas - OFC
• Para cortar Ac. Inoxidable o fundición, se requieren
de técnicas especiales (oscilación del soplete, corte
con fundente) y equipo adicional (alimentación de
alambre).
• Requiere equipos relativamente baratos y portátiles
(taller y campo).
• Cortes en secciones delgadas y gruesas. más fácil a
mayor espesor.
• Cuando se automatiza, el OFC puede efectuar cortes con una precisión razonable. (Fig. 3.61)
• Más económico que los cortes mecánicos (Acero).
Fig. 3.61 Máquina de corte OFC
Corte por Oxigas - OFC
• La eficiencia puede mejorarse usando sopletes múltiples o apilando el material.
• Una limitación es que el corte OFC, requiere limpieza o amolado posterior (preparación para la soldadura).
• Prever precalentamiento y postcalentamiento para
reducir el desarrollo de durezas mayores.
• El corte mecánico tiene mayor precisión.
• Medidas de seguridad para evitar accidentes con la
llama y escoria.
CORTE POR ARCO DE ELECTRODO DE
GRAFITO – (CAC-A)
• Este proceso usa un electrodo de carbón para crear
un arco para calentar el material durante su avance,
removiendo el metal fundido con un fuerte chorro
de aire comprimido.
• El equipo CAC-A, consiste de un porta-electrodo especial, el cual esta conectado a un fuente de poder
y un suministro de aire comprimido.
• En la Fig. 3.62, se muestra el proceso CAC-A
• El porta-electrodo CAC-A, se detalla en la Fig. 3.63
Fig. 3.62 Corte por CAC-A
Fig. 3.63 Porta-electrodo CAC-A
CAC-C
• La pinza o porta-electrodo tiene mordazas de Cobre
y una de las cuales tiene una serie de agujeros por
donde pasa el aire.
• El electrodo de carbón se acerca a la pieza de trabajo para crear un arco. Una vez que se funde el metal
el chorro de aire comprimido remueve el metal fundido, produciendo la ranura o corte.
• Generalmente se usa aire comprimido, es el más
barato.
• CAC-A, tiene mucha aplicación en la industria, ya
que puede cortar cualquier material (ojo corriente)
Tabla 3.7 Requerimientos eléctricos CAC-A
para varios metales
Fig. 3.64 Equipo CAC-A
CAC-A
• Los costos de los equipos son mínimos, ya que puede usar la misma fuente de potencia de algunos tipos de soldadura.
• Es un proceso muy ruidoso y sucio (operador con
protección auditiva y filtros para la respiración), así
como un vigía que verifique que las gotas del metal
removido no vaya a generar un incendio.
• El corte terminado puede requerir una limpieza
adicional antes de soldar.
Fig. 3.65 Preparación de juntas por corte
mecanizado (izquierda) y CAC-A (derecha)
CORTE POR PLASMA - PAC
• El ultimo método de corte térmico es el corte por
plasma.
• Es muy similar al PAW, la diferencia que en vez de
unir metales, se removerá el metal y la fuente de
poder será de mayor capacidad que la usada en la
PAW.
• Se usa la torcha de arco transferido debido al incremento del calentamiento del metal base.
• En la Fig. 3.66, se muestra las torchas PAC, manual y
automática, mientras que la Fig. 3.67 presenta el
equipo PAC.
Fig.3.66 Torchas PAC Manual y Automática
MANUAL
AUTOMATICA
Fig. 3.67 Equipo PAC
PAC
• En el corte automatizado, la torcha se encuentra enfriada internamente con agua y adicionalmente el
corte debe hacerse dentro de agua o aceite para
reducirse el ruido y el nivel de las partículas.
• Su aplicación principal va dirigida al corte de materiales no ferrosos, sin embargo también puede cortar aceros al carbono.
• Sus ventajas : Corta metales que no los puede cortar OFC, cortes de alta calidad y mayores velocidades de corte en aceros al carbono.
• Desventajas : Corte grande y mayor costo que OFC.
CORTE MECANICO
• Los cortes mecánicos son conjuntamente utilizados
con la soldadura.
• Se pueden mencionar : Cizallado, corte por sierra,
amolado, fresado, torneado, taladrado, cepillado y
cincelado.
• Su aplicación : Preparación de juntas, contorneado
de la soldadura, preparación de partes, limpieza de
las superficies y remoción de las soldaduras defectuosas.
• Tener cuidado con los aceites (fluidos) de corte, si
no se limpian, pueden generar porosidad y fisuras.
Fig. 3.68 Amoladora mecánica
CAPITULO 4
GEOMETRIA DE LAS JUNTAS DE SOLDADURA
Y
SIMBOLOS DE LA SOLDADURA
INTRODUCCION
• Las especificaciones de la soldadura, incluyendo el
diseño y tipo de junta a utilizar, es responsabilidad
del ingeniero de diseño o proyectista.
• El personal de fabricación es responsable de interpretar estos diseños y preparar esas juntas de
fabricación.
• El inspector de soldadura, debe conocer todos estos
aspectos, ya que tendrán que interrelacionarse con
todos las personas involucradas y deberá
comunicarse técnicamente, inspeccionando la
calidad de la soldadura.
Juntas soldadas
• Hay cinco juntas básicas usadas en soldadura de
metales (Fig. 4.1) :
- A Tope (Butt Joint).
- En esquina (Corner Joint).
- En T (T-Joint).
- En traslape (Lap Joint).
- En borde (Edge Joint).
• Diferentes tipos de soldadura pueden aplicarse a
cada tipo de junta.
• Forma, dimensiones y configuración de la junta.
Fig. 4.1 Las 5 tipos de juntas
Cont. Fig. 4.1 Las 5 tipos de juntas
Juntas de soldadura
• La Fig. 4.2, muestra los 5 tipos básicos de juntas de
soldadura, donde al menos uno de los miembros de
la junta tiene un borde curvo (flanged shape).
• La Fig. 4.3, se muestra una junta empalmada
(spliced joint). Una junta empalmada es aquella
donde una pieza ha extendido la unión y es soldada
a cada miembro de la unión.
• Se denomina miembros a cada una de las piezas
individuales de la unión y pueden ser de 3 tipos :
• Miembros a tope (Butting members), miembros no
a tope y miembros empalmados (splice members)
Juntas de soldadura - Calificación de los
miembros
• Un “butting member”, es aquel miembro que es
limitado en su movimiento por el otro miembro, en
una dirección perpendicular a su espesor. Ej. Ambos
miembros de una junta a tope (butt joint), uno de
los miembros de una Junta en T o de una Junta de
esquina.
• Un “nonbutting member” es un miembro que esta
libre de moverse en una dirección perpendicular a
su espesor. Ej., ambos miembros de una junta en
traslape, un miembro de las juntas en T o en esquina.
Fig. 4.2 Uniones curvadas (Flanged Joints)
Cont. Fig. 4.2 Uniones curvadas
Fig. 4.3 Juntas a tope empalmadas
Spliced Butt Joints
Fig. 4.4 Miembros Butting y Nonbutting
Geometría de la Junta
• La geometría de la junta, define la forma y
dimensiones en la sección de una junta, antes de
soldar.
• La Fig. 4.5, identifica las formas de los bordes
básicos usados en la fabricación de metales
soldados y las soldaduras aplicables a cada una de
las formas.
• Las Figs. 4.6 a la 4.10, muestra la relación entre la
apariencia de los símbolos de soldadura y las combinaciones de varias formas de bordes.
• La combinación de estas formas de bordes son aplicables a los arreglos de las 5 juntas básicas
Fig. 4.5 Formás de bordes en miembros
4.6 Combinación de formas de bordes
Soldaduras a tope
Bevel-Groove
Flare-Bevel-Groove
Flare-V-Groove
J-Groove
Fig. 4.6 Cont.
Square-Groove
U-Groove
Edge
V-Groove
Fig. 4.7 Combinaciones de formas de
borde – Juntas en esquina
Fig.. 4.8 Combinaciones de formas de
bordes para Juntas T
Fig. 4.9 Combinaciones de formas de
bordes – Juntas en Traslape
Fig. 4.10 Combinaciones de formas de
bordes – Juntas de borde
Flare
Bevel
Groove
Bevel-Groove
Flare-V-Groove
Square
Groove
J-Groove
V-Groove
U-Groove
Flanged Edge
Partes de la junta soldada
A continuación la nomenclatura de las partes de la
junta soldada :
* Raíz de la junta (Root joint).
* Cara del bisel (Groove face).
* Cara de la raíz (Root face).
* Borde de la raíz (Root edge).
* Apertura de la raíz (Root opening).
* Chaflan (Bevel).
* Angulo del chaflan (Bevel angle).
* Angulo del bisel (Groove angle).
* Radio del bisel (Groove radius)
Fig. 4.11 Raíces de las juntas
Nota : La raiz de la junta esta sombreada
Fig. 4.12 Caras de bisel / raíz y bordes de
raíz
Fig. 4.13 Angulo de chaflan, profundidad
de chaflan/bisel, Angulo de bisel, etc.
Tipos de Soldaduras
• Considerando el AWS A2.4 Standard Symbols for
Welding, Brazing and Nondestructive Examination,
existen 9 categorías de soldaduras asociadas con
símbolos de soldadura. Estas son :
• Soldaduras de bisel (Groove Welds).
• Soldaduras de filete (Fillet welds).
• Soldaduras de tapón /botón u ojal/ranura (Plug or
Slot welds).
• Soldaduras de espárragos (Stud welds).
• Soldaduras por puntos o proyección (Spot or
Projection welds).
Tipos de Soldaduras
• Soldaduras por costura (Seam welds).
• Soldadura de reverso o de respaldo (Back or backing
welds).
• Soldaduras con recargue superficial (Surfacing
welds).
• Soldaduras de bordes curvos (Edge welds).
La selección de las geometrías de las juntas y el tipo
de soldadura, se selección en función de :
Accesibilidad a la junta para soldar, tipo de proceso
de soldadura, conveniencia en el diseño estructural
y costo de la soldadura.
Soldaduras de Bisel- Groove Welds
• Una soldadura de bisel, es la preparación de un bisel
entre las piezas de trabajo. Hay 8 tipos de soldaduras
de bisel :
• Bisel recto (Square-groove)….espesor menor a ¼”.
• A tope inclinada (Scarf).
• Bisel en V (V-Groove).
• Bisel en ½ V o Chaflan (Bevel-groove)..más difícil que V
• Bisel en U (U-groove).
• Bisel en J (J-groove)…más difícil que U.
• Bisel en V curvado (Flare-V-groove).
• Bisel en ½ V o chaflan curvado (Flare-Bevel-Groove)
Fig. 4.14 Soldaduras de simple y doble bisel
Fig. 4.14 Cont.
Soldaduras de Filete – Fillet Welds
• El ANSI/AWS 2.4, define la soldadura de filete, como
una “soldadura de sección transversal aproximadamente triangular uniendo dos superficies cercanas a
un Angulo recto en una junta solapada en T o en L”.
• La soldadura en filete es más económica que la soldadura con bisel (a tope), ya que no se requiere
preparaciones de borde, pero las superficies deben
estar limpias.
• La soldadura de filete puede ser simple o doble, con
posibilidad de usar varias pasadas.
• La Fig. 4.15, muestra ejemplos de estas soldaduras.
Fig. 4.15 Soldaduras de Filete
Double sided-Single
Pass Fillet Welds
Lap Joint
Single sided–Multiple
Pass Fillet Welds
Corner Joint
Double sided-Multiple
Pass Filet Welds T-Joint
Fillet welds
around the
diameter of a
hole
Staggered intermittent
Fillet Welds Top View
Chain Intermittent
Fillet Welds Top
View
Soldaduras de botón / tapón y de
ranura/ojal (Plug and Slot Welds)
• Son utilizadas para unir juntas solapadas (en traslape) / Lap Joint.
• La soldadura de boton o tapón (Plug Weld), es una
soldadura hecha en un agujero circular, en uno de
los componentes de la junta, fundiendo ese
componente con el otro.
• Una soldadura en ranura/ojal (Slot Weld), es una
soldadura hecha en un agujero alargado en uno de
los componentes, fundiendo ese componente con
el otro.
Soldadura de espárragos (Stud Welds)
• En el ANSI/AWS A2.4 del 1989, incluyendo el simbolo para la soldadura de espárragos.
• Este tipo de soldaduras, une un esparrago metálico
a una pieza (plancha).
• Esta soldadura se puede efectuar por arco, por resistencia, por fricción u otro proceso, con o sin proteccion de gas.
• Los materiales de los espárragos puede ser de acero
de bajo carbono, acero inoxidable y aluminio.
• Los espárragos pueden ser circulares, rectangulares
o cuadrados.
Fig. 4.16 Soldaduras de tapón, de ojal
y de esparrago (Plug, Slot y Stud Weld)
Soldaduras por puntos y de proyección
• La soldadura por puntos, es una soldadura hecha
entre y sobre componentes en traslape, en la cual la
coalescencia puede empezar y ocurrir sobre la superficie de contacto o puede empezar desde el
componente que esta más afuera.
• Son asociadas a soldaduras de resistencia (no lo es)
y se aplica a metales de poco espesor (soldadura
por puntos por arco).
• La soldadura de proyección, es hecha usando el
proceso de soldadura por resistencia. La soldadura
es formada por el calor obtenido de la resistencia al
pase del flujo de corriente de soldadura.
Fig. 4.17 Soldaduras por puntos y de
proyección (Spot and Projection Welds)
Soldadura por costura (Seam Weld)
• Es una soldadura continua, hecha entre o encima de
componentes solapados (en traslape), en los cuales
la coalescencia puede empezar y ocurrir en la superficie de contacto o puede provenir de la superficie externa de uno de los componentes.
• La soldadura contínua puede consistir de un cordón
de soldadura (seam weld) o de una serie de puntos
de soldadura superpuestos (soldadura por costura).
• Asociada a la soldadura por arco o por resistencia.
• Ver las siguientes figuras.
Fig. 4.18 Soldadura por costura
Arc Seam Weld
Arc Seam Weld
Electron Beam
Seam Weld
Resistance Seam Weld
Soldadura de reverso (Back Weld)
Soldadura de respaldo (Backing Weld)
• Estas soldaduras son hechas en la parte de atrás de la
junta soldada.
• Se aplican en la misma posición, sin embargo son
depositadas en forma diferente.
• AWS define una soldadura de reverso (Back Weld),
aquella hecha en la parte de atrás de una soldadura de
bisel simple.
• Una soldadura de reverso (Back Weld) es efectuada
después que el frente es soldado.
• Una soldadura de respaldo (Backing Weld), es ejecutada antes de soldar en el lado frontal.
Fig. 4.18 Cont. Soldadura de reverso (Back
Weld) – Sold. de respaldo (Backing Weld)
Back Weld
Backing Weld
Soldadura de recargue
Surfacing Weld
• Esta soldadura se aplica a la superficie de un metal,
a fin de obtener las dimensiones o propiedades deseadas.
• Recargue (Buildup) : Variación en la superficie, en el
cual el material superficial es depositado a fin de
alcanzar las dimensiones deseadas.
• Enmantecado/mantequillado (Buttering) : Una variacion en la superficie, que deposita metal superficial en las superficies a fin de proveer material metalurgicamente compatible en la soldadura.
Soldadura de recargue
Surfacing Weld
• Plaqueado (Cladding) : Una variación superficial,
que deposita material superficial, generalmente para desarrollar resistencia a la corrosión o al calor.
• Recargue duro (Hardfacing) : Una variación superficial, en el cual el material superficial es depositado
para contrarrestar el desgaste.
Fig. 4.18 Cont. Soldadura de recargue
Surfacing Weld
Soldadura de componentes curvos
Edge welds
• Un soldadura borde de componentes curvos, es una
soldadura de una junta de borde, en el cual el total
de los espesores de los miembros son fundidos.
• Una junta de borde curvada (edge-flange joint)
consta de 2 miembros curvados, mientras una junta
curvada en esquina (corner-flange joint) tiene solo
un miembro curvado.
• Mayores detalles en la Fig. 4.19
Fig. 4.19 Soldadura de componentes
curvos – Edge Welds
Edge Weld in a
Flange Butt Joint
Edge Weld in a
Flange Corner Joint
Soldaduras terminadas – Completed Welds
• El personal ejecutor e inspector de la soldadura, debe tener conocimiento de los términos técnicos de
las soldaduras terminadas.
• Conforme se muestra en la Fig. 4.20, los términos
referidos son :
• Cara de la soldadura (weld face)
• Talón de la soldadura (weld toe).
• Raíz de la soldadura (weld root).
• Superficie de la raíz (root surface).
• Refuerzo de la cara (face reinforcement).
• Refuerzo de la raíz (root reinforcement)
Fig. 4.20 Términos de soldadura con bisel
Groove weld made before
welding other side
Weld face
Face reinforcement
Root reinforcement
Back weld
Weld root
Backing weld
Groove weld made after welding
other side
Weld toe
Root reinforcement
Root surface
Weld root
Fig. 4.21 Soldadura de filete terminada
Weld face
Leg
Weld toe
Weld root
Leg
Fillet weld
Soldadura de filete terminada
• La máxima penetración del metal de soldadura dentro de la junta se denomina la raíz de la soldadura
(weld root).
• La distancia entre la raíz de la junta (joint root) al
talón de la soldadura de filete, se denomina la
“pierna de la soldadura de filete” (fillet weld leg).
• Otras características dimensionales de las soldaduras de filetes son, la concavidad, la convexidad y la
garganta. Sus detalles se aprecian en la Fig. 4.26
Terminología de la fusión y penetración
• El termino fusión se refiere a la fusión conjunta del
material de aporte y del metal base o del metal base solamente.
• Penetración es un termino que se refiere a la distancia que el metal de soldadura ingreso en la junta.
• La penetración alcanzada tiene un efecto directo en
la resistencia de la soldadura (tamaño de la soldadura).
• Los limites del metal de soldadura normalmente va
más allá del bisel original.
Fig. 4.22 Terminología de la fusión
Depth of fusion
Fusion face
Weld interface
Fusion face
Depth of fusion
Weld interface
Fig. 4.23 Terminología de la penetración
Joint penetration groove weld size
Root penetration
Incomplete joint penetration
Fig. 4.24 Zona afectada por el calor
Terminología del tamaño de soldadura
• En la Fig. 4.25, se observa la penetración y el
tamaño de soldadura de bisel doble.
• En la Fig. 4.26, se detalla el tamaño de la soldadura
de filete.
• Mientras que en la Fig. 4.27, se presenta una soldadura de filete de piernas desiguales.
Fig. 4.25 Penetración y tamaño de
soldadura de bisel
(A) Junta de penetracion incompleta
Joint penetration
Groove Weld Size
Groove weld size
Incomplete Joint
Penetration
Joint Penetration and weld size
Fig. 4.26 tamaño de soldadura de filete
Actual Throat
Convexity
Leg and Size
Effective Throat
Theoretical Throat
Convex Fillet weld
Concavity
Concave Fillet Weld
Fig. 4.27 Soldadura de filete de piernas
desiguales.
Fig. 4.28 tamaño de la soldadura por
puntos o costura (Spot or seam weld)
NUGGET
Weld Size (Diameter)
4.29 tamaño de soldadura de borde
Edge Weld Size
Joint Penetration
Size
Terminología de aplicación de la soldadura
• Esta terminología es muy usada en los procedimientos de soldadura (WPS) / Welding Procedure
Specification.
• Diferenciar entre los términos, pasada, cordón y capa (weld pass, weld bead, weld layer).
• Pasada, es una simple progresión de la soldadura en
la junta.
• Cordón / costura, es aquella soldadura que resulta
de una pasada de soldadura
• Capa, es un simple nivel de soldadura dentro de
múltiples pasadas de soldadura.
Fig. 4.30 Sección transversal de la
secuencia de soldadura
Weld beads
Layers / Capas
Weld beads
Layers / Capas
Terminología de aplicación de la soldadura
• La soldadura puede ser depositada de diferentes
formas :
• Cordón rectilíneo (Stringer Bead), deposito a lo largo de la junta con mínimos o nulos movimientos laterales.
• Cordón oscilante (Weave Bead), es cuando el
soldador deposita el cordón a lo largo de la junta
con un movimiento lateral o de lado a lado.
• El cordón oscilante es más ancho que el cordón
rectilíneo.
• Ver la Fig. 4.31
Fig. 4.31 Cordones rectilíneos y oscilantes
Stringer Bead
Weave Bead
Aplicación de soldaduras de filete
• Muchas veces los diseñadores no utilizan un filete
de soldadura continuo.
• Existen dos formas de aplicar las soldaduras de filete intermitentes (Intermittent Fillet Weld), las simetricas (Chain) y las asimétricas (Staggered).
• La soldadura intermitente simétrica, deposita los
cordones de soldadura a los lados de la junta directamente opuestos unos a los otros.
• La soldadura intermitente asimétrica, deposita los
cordones de soldadura a los lados de la junta en forma intermitente.
Fig. 4.32 Soldaduras de filete intermitentes
Chain Intermittent Fillet Weld
Staggered Intermittent Fillet Weld
Soldadura de retorno (Boxing) y secuencias
de soldadura
• Es definido como la continuación de una soldadura
de filete alrededor de una esquina de un
componente, como una extensión de la soldadura
principal. Ver Fig. 4.33
• También deben mencionarse las secuencias de como son ejecutadas las soldaduras; a fin de reducir
las distorsiones causadas por la soldadura.
• Estas secuencias son : Paso de peregrino (Backstep),
secuencia en bloque (Block Sequence) y secuencia
en cascada (Cascade Sequence). Ver Fig. 4.34
Fig. 4.33 Técnica de soldadura de retorno
Boxing Technique
Fig. 4.34 Secuencia de soldadura
Paso de pergrino – Bloque - Cascada
Backstep Sequence
Block Sequence
Cascade Sequence
Simbología de Soldadura
• La simbología de soldadura provee un sistema para
representar la información completa sobre soldadura en los planos.
• Indica a los involucrados en el proyecto, incluyendo
al inspector de soldadura, que técnica de soldadura
se aplicará a cada una de las juntas, que permitirá
cubrir los requerimientos de resistencia del material y condiciones del servicio.
• En el ANSI/AWS A2.4, Símbolos normalizados para
soldeo, soldeo fuerte y examen no destructivo, se
muestran más alcances.
Símbolo de Soldaduras vs. Simbología de la
Soldadura
• AWS hace un distinción entre estos dos conceptos.
• El símbolo de soldadura / weld symbol (Fig 4.36)
identifica cada tipo especifico de soldadura y
solamente es una parte de la información total
contenida en la simbología de la soldadura.
• Los símbolos de soldadura son presentados arriba y
debajo de la línea de referencia (Fig. 4.35).
• La simbología de soldadura / Welding Symbol (Fig.
4.37) , incluye el total de los símbolos, la informacion
aplicable, especificación de la soldadura requerida y
debe tener la línea de referencia y flecha.
Fig. 4.35 Línea de referencia y flecha
Reference Line
Arrow
Fig. 4.36 Símbolos de Soldadura
Fig. 4.37 Ubicación estándar de los
elementos de la simbología de soldadura
Elementos de la simbología de soldadura
• A excepción de la línea de referencia y la flecha, no
todos los elementos necesitan ser usados, al menos
que sea requerido para aclaraciones técnicas.
• La simbología de soldadura podría incluir los siguientes elementos :
- Línea de referencia/Reference line (indispensable)
- Flecha/Arrow (indispensable).
- Cola / Tail.
- Símbolo básico de la soldadura.
- Dimensiones y otras informaciones.
Elementos de la simbología de soldadura
- Símbolos suplementarios.
- Símbolos de acabado.
- Especificaciones, proceso u otras referencias.
* La línea de referencia siempre se dibuja horizontalmente.
* Las Figs. 4.38 y 4.39, muestran los detalles de
líneas de referencia.
Fig. 4.38
Posiciones del lado de la flecha
y el otro lado
Fig. 4.39 Líneas de referencia múltiples
4.40 Cont.
4.41 Convenciones para el uso de la cola
(Tail)
LA COLA SE OMITE CUANDO NO SE
ESPECIFICA NINGUN PROCESO,
ESPECIFICACION, PROCEDIMIENTO O
INFORMACION COMPLEMENTARIA
PARA INCLUIR UNA
ESPECIFICACION DE UN
PROCESO DE SOLDADURA,
PROCEDIMIENTO O
SIMPLEMENTE
INFORMACION
COMPLEMENTARIA
LA COLA DEL SIMBOLO DE SOLDADURA ES USADA PARA INDICAR EL
CORTE O PROCESO DE SOLDADURA, ESPECIFICACIONES,
PROCEDIMIENTOS O INFORMACION COMPLEMENTARIA
4.42 Ejemplos de uso de una cola
4.43 Uso de notas “tipicas”
Las repeticiones de simbología de soldadura idéntica son evitadas designando a
un solo símbolo como típico o abreviándolo como “TYP”, y apuntando la flecha
hacia la junta representativa. ejemplo “TYP @ 4 rigidizadores”.
4.44 Posicion de la linea de referencia para
los simbolos basicos de soldadura
4.44 Cont. para Bisel
Square
V
Bevel
Chaflan
U
J
Flare – V Flare-Bevel Scarf for
Brazed
Joint
4.45 Simbolo de pierna / cateto
4.46 Ejemplo de indicación de una
soldadura de tapón / botón (Plug / Slot)
.
4.47 Uso de la flecha quebrada
CUANDO SOLO UN COMPONENTE DE LA JUNTA VA A SER PREPARADO , COMO ES EL CASO DE
UN BISEL EN CHAFLAN (1/2 V), LA FLECHA VA A TENER UNA INTERRUPCION Y APUNTARA AL
COMPONENTE QUE SERA PREPARADO. (CON UNA FLECHA QUEBRADA). SI ES OBVIO EL
COMPONENTE A SER PREPARADO , LA FLECHA NO NECESITA SER QUEBRADA.
4.48 Combinaciones de simbolos de
soldadura
4.49 Uso de la linea de referencia múltiple
para indicar el orden de las operaciones
Tercera operacion
Segunda operacion
Primera operacion
4.50 Símbolos sumplementarios
SON USADOS PARA INDICAR LA EXTENSION DE LA SOLDADURA , SU APARIENCIA, EL
MATERIAL USADO EN LA PREPARACION DE LA JUNTA SOLDADA O PARA INDICAR ALGUNA
SOLDADURA QUE SE HAGA FUERA DE TALLER
4.51 Contorno – Simbolos de soldadura en
campo y de acabado
Métodos de
acabado
especificado y
no especificado
Símbolo de
soldadura de
campo
4.52 Uso del símbolo de sobre-espesor de
raíz por penetración (Melt-Through)
1/8
0.06
Observe que el símbolo del Melt-Through va al lado opuesto de la preparación del bisel
4.53 Soldadura de borde y esquina con
sobre-espesor de raiz
Soldadura de esquina con componentes curvos con el simbolo de sobre-espesor de raiz
4.54 Uso del simbolo de respaldo
(backing strip)
4.55 Símbolo de soldadura con bisel y
separador (Spacer)
Double V – Groove with spacer
Los espaciadores
pueden ser removidos
luego que un lado ha
sido completado o
pueden quedar como
parte de la soldadura
Double U – Groove with
spacer
Double-Bevel-Groove
with spacer
Double-J-Groove with
spacer
4.56 Insertos consumibles
LOS INSERTOS CONSUMIBLES SON TIRAS O ANILLOS DE METAL DE APORTE A LA JUNTA A
SOLDAR, QUE COMPLETAMENTE SE FUNDEN EN LOS ELEMENTOS A UNIR. EL INSERTO PUEDE
TENER UNA COMPOSICION ESPECIAL PARA PREVENIR LA POROSIDAD . GENERALMENTE
USADOS EN PROCESOS GTAW.
INSERTO CLASE 2
4.57 Símbolo de soldadura todo alrededor
ES USADO PARA MOSTRAR APLICACIONES DE SOLDADURA , HECHAS COMPLETAMENTE
ALREDEDOR DE LAS JUNTAS ESPECIFICADAS. ESTE SIMBOLO PUEDE SER USADO
CONJUNTAMENTE CON OTROS SIMBOLOS.
Dimensionamiento de los simbolos de
soldadura
• Cada símbolo básico de soldadura es un detalle en
miniatura que se desarrollara en la union soldada.
• Si se adiciona un conjunto de dimensiones, anotaciones, especificaciones y referencias, no se necesitara tener un plano con muchas vistas y sobrecargado de información.
• Incluirá informacion como, tamano de la soldadura,
resistencia, longitud y paso de la soldadura y número de aplicaciones.
• Así como apertura de raíz, profundidad de llenado,
profundidad de preparación y ángulo del bisel.
Dimensiones de las Soldaduras de Filete
(Fillet Welds)
• Tamaño del filete : Es ubicado a la izquierda del
símbolo de la soldadura y no se coloca entre
paréntesis como en el caso de las soldaduras de
bisel.
• Longitud del filete : Es ubicado a la derecha del símbolo. Cuando la longitud es total, no aperecera valor alguno. El paso (pitch), es indicado a la derecha
de la longitud de la soldadura, se parados por un
guión.
• Filetes intermitentes simétricos y asimétricos (Ver)
4.58 Especificaciones de extensión de
soldadura
(A) SOLDADURAS CON CAMBIOS DE DIRECCION ABRUPTOS
4.58 Cont.
(B) APLICACIONES DE SOLDADURA DE TODO ALREDEDOR
4.58 Cont.
(E) SOLDADURA DE SELLADO
4.59 Aplicaciones de símbolo de
sobre-espesor de raíz (Melt-Through)
4.60 Aplicación de la simbologia de la
soldadura “tipica”
4.61 Dimensiones de soldadura de filete
4.62 Tamaño – Soldaduras de filete de
piernas desiguales
4.63 Longitud y paso de soldaduras de
filete
4.64 Soldaduras de Filete Intermitentes
(discontinuas)
Soldaduras de tapon (Plug) y de ranura
(Slot)
• Las soldaduras de tapon (Plug) y de ranura (Slot),
son representadas por el mismo simbolo de soldadura.
• La ubicacion del simbolo de soldadura para ambos
tipos de soldadura pueden ser ubicados sobre cualquier lado de la linea de referencia.
• Hay tres dimensiones que diferencian las soldaduras de tapon, de las de ranura. (Diametro para las
de tapon vs. ancho para la de ranura /Para las de
tapon se utiliza el simbolo φ, en la de ranura no
aparece).
Soldaduras de tapon (Plug) y de ranura
(Slot)
• Segunda diferencia; una dimension de longitud es
usada en la soldadura de ranura. La medida del
paso (pitch) es ubicada en la misma posicion de la
medida de la longitud de la soldadura de ranura.
• Tercera diferencia; la ubicacion y orientacion de las
soldaduras de ranura deben ser mostradas en el
plano. (Ver Fig. 4.65 y 4.67).
• Las soldadura de tapon incluyen el tamano, angulo,
profundidad de llenado, paso y numero de soldaduras requeridas.
Soldaduras de tapon (Plug)
• La informacion de la soldadura de tapon; es ubicada
sobre el lado de la linea de referencia donde el simbolo aparece.
• El tamano de la soldadura de tapon, aparecera a la
izquierda del simbolo. El tamano es determinado
por el diametro del agujero en las superficies de
contacto.
• El angulo de avellanado es localizado sobre o debajo del simbolo
Soldaduras de tapon (Plug)
• La profundidad del relleno es indicada colocando la
cantidad en el interior del simbolo de soldadura
(cuando es menos que el total). Si se omite la dimension, indica que el agujero debe ser completamente rellenado.
• El paso es colocado a la derecha del simbolo de soldadura. Cualquier espaciamiento de esta soldadura
diferente a una linea recta debe ser indicada en el
plano.
• Numero de soldaduras : Colocado entre parentesis.
Soldaduras de tapon (Plug)
• Los contornos o acabados de estas soldaduras normalmente son planas o convexas. Para un acabado
especifico, se aplica una letra encima del simbolo de
contorno, cuya leyenda indique el tipo de acabado.
4.65 Diferencias entre soldaduras de tapon
(Plug) y de ranura / ojal (Slot)
4.66 Dimesiones de la soldadura de tapon
(Plug)
Soldadura de ranura / ojal (Slot)
• Sus dimensiones cubren su ancho, largo, angulo de
avellanado, profundidad de relleno, paso y numero de
soldaduras requeridas, ubicadas al lado del sim-bolo de
soldadura.
• Ancho de la soldadura : A la izquierda del simbolo.
• Largo de la soldadura : A la derecha del simbolo.
• Angulo de avellanado : Abajo o encima del simbolo de
soldadura.
• Profundidad de relleno : Dentro del simbolo de soldadura.
• Paso : A la derecha del largo , separado por un guion.
Soldadura de ranura / ojal (Slot)
• Numero de soldaduras de ranura : Presentado entre
parentesis, sobre o debajo del simbolo de soldadura
• Contorno de la soldadura de ranura : Plano o convexo. Otro acabado podria ser indicado con una letra. El grado de acabado se presenta con una nota
en el plano.
• Si se requiere un soldadura de filete dentro de la ranura, no se usara un simbolo de ranura, si no una
de filete a todo el alrededor.
4.67 Dimensiones de soldadura de ranura
(Slot)
Soldaduras de punto (Spot) y de proyeccion
(Projection)
• Ambas soldaduras comparten el mismo simbolo. Un
circulo colocado encima, debajo o sobre la linea de
referencia.
• Pueden diferenciarse por el proceso de soldadura,
diseno de la junta, detalles en el diseno o referencias indicadas en la cola.
Soldadura de Puntos (Spot)
• Esta soldadura puede desarrollarse por soldadura
de resistencia, GTAW, Haz de electrones (EBW),
ultrasonica u otros procesos de soldadura.
• Tiene limitaciones cuando se usa con GMAW o
SMAW.
• Sus dimensiones incluyen el tamano, su resistencia,
paso y numero de soldaduras de puntos. El proceso
es generalmente indicado en la cola.
• Tamano o resistencia : A la izquierda del simbolo. La
dimension es medida por el diametro en las superficies de contacto. Es tamano o resistencia, no ambos
Soldadura de Puntos (Spot)
• Paso en linea recta : A la derecha del simbolo.
• Numero de soldaduras de puntos : Sobre o debajo
del simbolo y entre parentesis.
• Soldaduras de puntos agrupadas : Uso de lineas de
centro intersectantes y de flechas multiples que
conectan las lineas de referencia – Fig. 4.76 E
• Extension de la soldadura por puntos : La extension
deseada de soldadura debe estar dimensionada en
el plano.
• Contornos : Plana, convexa o especifica. Acabado
por separado.
4.68 Especificacion de soldaduras de filete
Tamano y longitud
4.68 Especificacion de soldaduras de filete
Tamano y longitud (Cont.)
4.69 Especificacion de ubicacion y
extension de soldaduras de filete
4.69 Cont.
4.70 Aplicaciones de símbolos de
soldaduras de filete
4.71 Aplicaciones de símbolos de
soldaduras de filete
4.72 Aplicaciones dimensionales de
soldaduras de tapón (Plug Welds)
4.73 Aplicaciones dimensionales de
soldaduras de ranura (Slot Welds)
Soldaduras de Proyección
Projection Welds
• El símbolo se coloca encima o debajo de la línea de
referencia, nunca es montado sobre la misma línea
de referencia.
• Cuando la soldadura de proyección es usada, el
proceso de soldadura siempre sera identificado al
pie de la simbolologia de soldadura.
• La designación del lado del símbolo de soldadura
por proyección indica cual de los componentes es
conformado (embossed), ver Fig. 4.76
4.74 Dimensionamiento de Soldadura de
Proyección (Projection Weld)
otro
4.75 Aplicaciones de símbolos de
soldadura de puntos
4.76 Dimensionamiento de soldaduras por
puntos (Spot Welds)
4.76 Dimensionamiento de soldaduras por
puntos (Spot Welds) – Cont.
Soldaduras por costura (Seam Welds)
• El símbolo puede estar sobre, debajo o montado sobre
la línea de referencia.
• El dimensionamiento incluye el tamano o resistencia,
longitud y/o paso y el número de soldaduras requeridas.
• El proceso de soldadura se indicará en la cola.
• El símbolo es un círculo cruzado con dos líneas paralelas.
• Tamaño o resistencia : A la izquierda del simbolo.
• Resistencia : Libras / pulg. lineal, N / mm lineal.
• Longitud y paso : A la derecha del símbolo.
• Soldaduras intermitentes : Longitud - Paso
Soldaduras por costura (Seam Welds)
• Número de soldaduras por costura : Es colocado sobre o por debajo del símbolo, entre paréntesis.
• Contornos de la soldadura : Plana o convexa. Para
definir el proceso de acabado, se coloca una letra
asociada, sin embargo no especifica el grado de acabado que debe indicarse en una nota en el plano.
4.77 Aplicaciones de símbolos de
soldadura por costura (Seam Weld)
4.78 Dimensionamiento de soldaduras por
costura (Seam welds)
4.78 Cont.
Soldaduras de esparragos (Stud welds)
• El símbolo de soldadura de espárragos, es una nueva categoría de símbolo de soldadura.
• El símbolo se colocará siempre debajo de la línea de
referencia y la flecha apunta directamente donde se
soldaran los espárragos.
• El símbolo es un círculo con dos líneas cruzadas.
• La medida del espárrago se registra a la izquierda
del símbolo y el paso al lado derecho.
• Número de espárragos : Debajo del símbolo y entre
paréntesis.
• La ubicación del primer y último espárrago debe estar dimensionado en el plano.
4.79 Aplicaciones de símbolos de
soldadura de espárragos (Stud Welds)
Soldaduras de recargue (Surfacing welds)
• Es la aplicación de capas de soldadura sobre superficies, a fin de recuperar superficies desgastadas o
disponer de superficies resistentes al desgaste / a la
corrosión y/o resistentes al calor.
• Tambien se usa en aplicaciones de mantequillado
(buttering), donde el mantequillado permite unir
dos materiales incompatibles metalúrgicamente.
• El recargue puede ser de capa individual o múltiples
• El símbolo de soldadura puede estar al lado de la
flecha o al otro lado, ya que no indica juntas soldadas, sin embargo normalmente va debajo de la
flecha.
Soldaduras de recargue (Surfacing welds)
• La flecha del símbolo de soldadura indica claramente el área donde se aplicará el recargue.
• Tamaño : Mínimo espesor y su valor se coloca a la
izquierda del símbolo. Los detalles de aplicación se
colocan en la cola o en el plano.
• También puede especificarse la aplicación de varias
capas, la secuencia se inicia como siempre con la
que esta mas cercana a la flecha.
• Si todo el área sera recargada, solo es necesario colocar el espesor del recargue.
• Para aplicaciones sectorizadas, ver la Fig. 4.80
4.80 Dimensiones de soldaduras de
recargue (Surfacing Weld)
Símbolo de soldadura de reverso y de
respaldo (Back y Backing)
• Los símbolos de reverso y de respaldo son identicos, la
diferencia del detalle esta especificado en la cola.
• La secuencia se inicia con la línea mas cercana a la
flecha.
• Soldaduras de respaldo (Backing) : Hechas en el lado
opuesto de una soldadura con bisel antes que la soldadura con bisel sea aplicada. Con líneas de referencia
múltiples el símbolo de Backing aparecerá lo más
cercano a la flecha.
• Soldadura de reverso (Back) : Hechas en la lado opuesto del bisel después que la soldadura de bisel es aplicada. Con líneas de referencia múltiples, el símbolo
aparecerá lo mas alejado de la flecha.
• Contornos : Planos o convexos.
4.81 Aplicación de símbolos de soldadura
de reverso (Back) y de respaldo (Backing)
Soldaduras de Bisel (Groove Welds)
• Las soldaduras de bisel usualmente requieren alguna
preparación de borde en la junta y una apertura de raíz
cuando es especificado.
• De acuerdo al estandar AWS A2.4, existen 8 tipos de
soldadura de bisel, conforme se muestra en la Fig. 4.82.
• La flecha quebrada es usada para identificar el miembro de la junta que se preparará en un bisel de chaflán
(Bevel-Groove) o tipo J (J-Groove).
• Dimensiones comunes incluyen, profundidad del chaflán, tamaño de la soldadura de bisel, apertura de raíz y
ángulo del bisel.
4.82 Símbolos de Soldadura de Bisel
Groove Weld Symbols
Soldaduras de Bisel (Groove Welds)
• Dimensiones adicionales en soldaduras de bisel J y
U incluyen, el radio, la cara de raíz (root face).
• Profundidad del bisel : Se ubica a la izquierda del
símbolo (distancia desde la superficie hasta donde
se inicia la raiz).
• Tamaño de la soldadura de bisel : Es la penetración
de la junta de la soldadura dentro del bisel. La penetración puede incluir la fusión del metal base o
más allá de la profundidad del bisel. El tamaño se
registra entre paréntesis, entre el símbolo y la profundidad del bisel.
Soldaduras de Bisel (Groove Welds)
• Apertura de raiz (Root opening) : Es la separación
en la raíz de la junta entre las piezas de trabajo que
forman la junta. El valor aparece dentro del símbolo
de soldadura del bisel, generalmente en el símbolo
del lado de la flecha.
• Angulo de bisel : Es especificado fuera del símbolo
de soldadura y esta referido al ángulo que forman
los miembros a ser soldados.
• Las dimensiones de radio y de cara de raíz (root
face), pueden aplicar para juntas de bisel en U o en
J. Puede indicarse en una seccion de corte / cola.
4.83 Profundidad de bisel - S
Tamaño de la soldadura de bisel (E)
Tamaño de soldadura
Profundidad de bisel
• Estas medidas pueden ser iguales (Penetracion
completa / CJP), el tamaño de la soldadura mayor
que la profundidad del bisel (CJP) o que la profundidad de bisel sea mayor que el tamaño de la soldadura (Penetración parcial / PJP)
Símbolos de soldadura de componentes
curvos (Flare-Groove Welds)
• Hay dos tipos de soldadura de componentes curvos,
los de junta de esquina (Corner) y los de junta de
borde (Edge).
• Los componentes son preparados doblando uno o
ambos componentes externos de la junta.
• Ver Figs. 4.84 y 4.94
4.84 Tamaño del bisel curvado vs radio
4.85 Profundidad del bisel curvado
4.86 Aplicación de dimensiones a símbolos
de soldadura de bisel
4.87 Soldaduras de Bisel
Profundidad de bisel no especificado
4.87 Cont.
4.88 Tamaño de la soldadura de bisel
(E) vs. Profundidad de Bisel (S)
7/8
3/4
4.89 Especifiacion del tamano de
soldadura de bisel y profundidad de bisel
4.90 Especifiación del tamaño de
soldadura de bisel
4.91 Combinacion de soldaduras de bisel y
de filete
4.92 Junta con penetración completa
4.93 Junta de penetración parcial
4.94 Aplicación de los símbolos de soldadura con chaflán (1/2V) y bisel curvados
4.94 Cont.
4.95 Especificaciones de apertura de
raíz para soldaduras de bisel
4.95 Cont.
4.96 Especificación del ángulo en
soldaduras de bisel
4.96 Cont.
4.97 Aplicaciones de símbolos de
contornos planos y convexos
4.98 Aplicaciones de símbolos de soldadura de reverso (back) y respaldo (backing)
4.99 Juntas con respaldos o espaciadores
4.100 Aplicación de símbolos de
insertos consumibles
(c) Junta con pase de raiz completa
4.101 Soldaduras de bisel con
maquinado en reverso (backgouging)
20
4.102 Cont.
Insertos consumibles
• La clase de insertos consumibles se detalla en la
cola de la simbología de soldadura.
• Información adicional de clases de inserto se
puede conseguir en el AWS A5.30 “Specification
for consumable inserts”.
CAPITULO 5
DOCUMENTOS QUE GOBIERNAN LA
INSPECCIÓN Y CALIFICACIÓN DE LA
SOLDADURA
CAPITULO 5
• Hay numerosos documentos disponibles para el
proyectista, Ingeniero en soldadura e inspector
de soldadura que establece que, cuando, donde y
como se debe realizar la inspección. Muchos de
estos documentos incluyen también criterios de
aceptación. Existen en distintas formas,
dependiendo en la aplicación específica. Algunos
de los documentos que puede usar el inspector
de soldadura incluyen planos, códigos, normas, y
especificaciones.
CAPITULO 5
• Las especificaciones de trabajo pueden incluir
requerimientos suplementarios que alteran
partes del código o norma que gobierna.
• Es esencial para el inspector de soldadura
tener la oportunidad de estudiar todo
documento aplicable antes de comenzar el
trabajo. Este esfuerzo previo a la soldadura
provee al inspector de soldadura de la
información sobre la soldadura que le tocará.
CAPITULO 5
• Parte de la información que puede obtenerse del
estudio previo de los documentos incluye lo
siguiente:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tamaño y geometría de la pieza
Metales base y de aporte a ser usados
Requerimientos de puntos de espera
Detalles de fabricación
Especificación para inspección no destructiva
Alcance de inspección
Criterio de aceptación/rechazo
Requerimientos de calificación para el personal
Calificación de procedimiento y soldador
Requerimientos de control de materiales
CAPITULO 5
• PLANOS
• Los planos describen la pieza con detalle
gráfico. El inspector debe revisar las
dimensiones de los planos, tolerancias, notas,
soldadura y detalles de soldadura, y los
documentos que acompañan.
CAPITULO 5
• Las dimensiones provistas en una copia tienen
dos funciones básicas:
• Para proveer las medidas necesarias para fabricar las piezas
• Para indicar las ubicaciones donde deben ubicarse los componentes
individuales de cada parte.
CAPITULO 5
• Otra parte importante en los planos son las
‘tolerancias’. Las tolerancias son la cantidad
total de variación permitida del ‘tamaño de
diseño’ de la pieza. Las tolerancias, pueden ser
expresadas en tres maneras
•
•
•
Como una variación entre límites,
Como el tamaño de diseño seguido por la tolerancia,
Cuando se da sólo un valor, el otro se asume como cero.
CAPITULO 5
• Las tolerancias dan al CWI cierta libertad en
función de la aceptación/rechazo durante las
inspecciones de las dimensiones de soldadura
y construcción soldada.
CAPITULO 5
EJEMPLO DE UN PLANO DE FABRICACION
CAPITULO 5
• Los detalles de soldadura mostrados en los
planos u otros documentos incluyen
ubicaciones, longitudes y tamaños de las
soldaduras, configuraciones de junta, pedidos
de materiales, especificaciones de ensayos no
destructivos, y requerimientos especiales de
proceso. Algunos materiales requieren técnicas especiales tales como, precalentamiento.
CAPITULO 5
• Alguno de los documentos aplicables pueden
dictar también “puntos de espera” (hold points),
durante el proceso de fabricación. Los puntos de
espera son etapas específicas y preacordadas en
el proceso de fabricación, para permitir
inspección en el intervalo. El inspector debe estar
presente para hacer la inspección o realizar
alguna operación específica durante esas etapas.
Sólo luego que se inspeccionó y aprobó la totalidad del trabajo, puede seguir la fabricación.
CAPITULO 5
• Los detalles de proceso también deben estar
marcados en el paquete de información. Tales
cosas tales como la especificación de cierta
cantidad de curvatura en una viga, o el uso de
pintura que requiere terminación especial de
la soldadura, son ejemplos de aspectos que
necesitan atención adicional por parte del
inspector.
CAPITULO 5
• El inspector de soldadura debe estar en
conocimiento de tales detalles de manera que
él o ella puedan monitorear la operación y
revisar los resultados. La especificación del
proceso de soldadura para un trabajo en
particular es un ejemplo de detalle de
fabricación de soldadura que el inspector
debe conocer.
CAPITULO 5
• Antes de soldar, el inspector debe revisar los
procedimientos de soldadura para asegurar
que se cubran adecuadamente todas las
combinaciones de materiales, espesores,
procesos, y posiciones. Estos procedimientos
también le indicarán a él que aspectos
importantes de la operación de soldadura
deben ser monitoreados para ayudar a
alcanzar una soldadura satisfactoria.
CAPITULO 5
• Otro ejemplo de un detalle de fabricación que
puede ser incluido en las especificaciones de
trabajo es el requerimiento de ensayos no
destructivos de una soldadura terminada. Las
especificaciones de ensayos no destructivos
deben estar acompañadas por información
adicional, incluyendo el método a ser usado,
procedimiento de ensayo, ubicación y alcance
de los ensayos, y criterio aplicable de
aceptación/rechazo.
CAPITULO 5
• Los documentos de especificación deben
proveer al inspector también una descripción
detallada de los requerimientos de inspección
visual necesaria. Deben establecer el alcance
de la inspección visual, indicando tanto si
dicha inspección debe ser contínua o en base
a una verificación puntual. Acompañando
dicha información debe haber exposición de
los requerimientos de calidad.
CAPITULO 5
• Un aspecto final de esta información se refiere
a las calificaciones de personal que realizará
un trabajo específico. Puede haber requerimientos específicos para personas calificadas
en áreas de soldadura, inspección visual y ensayos no destructivos. El inspector de soldadura puede estar involucrado activamente en la
revisión de la certificación del soldador o
ensayos de calificación.
CAPITULO 5
• Algunos contratos requieren cierto nivel de
calificación para las personas que realizan
inspección visual de soldadura y ensayos no
destructivos. Los inspectores deben conocer
los requerimientos para dichas certificaciones
y calificaciones. Si existen tales requerimientos, la documentación debe mostrar evidencia
de los niveles adecuados de calificación para
cada individuo que realiza las inspecciones.
CAPITULO 5
• La siguiente discusión trata específicamente con tres categorías generales
de documentos: códigos, normas y especificaciones. Un número de
organizaciones son responsables de la producción y revisión de distintos
documentos. Ellas incluyen, pero no se limitan a:
•
• American Welding Society (AWS)
• American Society of Mechanical Engineers (ASME)
• American National Standard Institute (ANSI)
• American Petroleum Institute (API)
• American Bureau of Shipping (ABS)
• Department of Transportation (DOT)
• Military Branches (Army, Navy, etc.)
• Otras Agencias de Gobierno
CAPITULO 5
• CODIGOS
• La primer categoría de documento a ser discutido es
un ‘código’. Por definición, un código es, “un cuerpo
de leyes, como de una nación, ciudad, etc., dispuesto
en forma sistemática para una referencia fácil”
• El inspector de soldadura frecuentemente inspeccionará el trabajo de acuerdo a algún código. Varias
organizaciones incluyendo a AWS y ASME tienen
códigos desarrollados para distintas áreas de interés.
CAPITULO 5
• AWS publicó seis códigos, cada uno de los cuales cubre
distintos tipos de aplicaciones de soldadura industrial:
•
• AWS D1.1 Structural Welding Code-Steel
• AWS D1.2 Structural Welding Code-Aluminium
• AWS D1.3 Structural Welding Code-Sheet Steel
• AWS D1.4 Structural Welding Code-Reinforcing Steel
• AWS D1.5 Bridge Welding Code
• AWS D1.9 Sheet Metal Welding Code
CAPITULO 5
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
los códigos ASME existen como un juego de once secciones separadas. Las once
secciones son:
SECCIONES DEL CODIGO ASME
Section I
Rules for Construction of Power Boilers
Section II
Materiales
Section III
Subsection NCA – General Requirements formulario Division 1 and
Division 2
Section IV
Rules for Construction of Heating Boilers
Section V
Nondestructive Examination
Section VII
Recommended Guidelines for the Care of Power Boilers
Section VIII
Rules for Construction of Pressure Vessels
Section IX
Welding and Brazing Qualifications
Section X
Fiber-Reinforced Plastic Pressure Vessels
Section XI
Rules formulario Inservice Inspection of Nuclear Power Plant
Components
CAPITULO 5
• NORMAS
• El próximo tipo de documento a ser cubierto
será la ‘norma’.
• La norma se trata como una clasificación separada de documento; sin embargo, el término
norma también se aplica a numerosos tipos de
documentos, incluyendo códigos y especificaciones.
CAPITULO 5
• Un ejemplo de normas no mandatorias podría
ser una práctica recomendada. No son normas
obligatorias porque pueden proveer otros
caminos por los que se pueden alcanzar los
objetivos. Las normas no mandatorias incluyen palabras tales como “debería” y “podría”
en lugar de “debe” y “deberá”.
CAPITULO 5
A pesar que una norma puede ser considerada no mandatoria,
igualmente provee información importante que no debería ser ignorada
por el inspector.
CAPITULO 5
• Otra norma común utilizada por algunos inspectores de soldadura del American Petroleum Institute API 1104, “Standard for
Welding Pipelines and Related Facilities”. Como lo implica su
nombre, esta norma se aplica a la soldadura de cañerías a través del territorio, y otros equipos usados en el transporte y
almacenamiento de productos del petróleo. Esta norma cubre
los requerimientos para la calificación de procedimientos de
soldadura, soldadores y operadores de soldadura. Se aplica a
soldadura por gas y por arco, de juntas a tope o en T en tubos
usados en la compresión, bombeo, y transmisión de petróleo,
derivados del petróleo, y gases combustibles. API 1104 también incluye los requerimientos para la inspección visual y
radiográfica de dichas soldaduras.
CAPITULO 5
CAPITULO 5
CAPITULO 5
CAPITULO 5
La American Society for Testing and Materials (ASTM) produce muchos
volúmenes de especificaciones que cubren numerosos materiales. Dichas
normas incluyen tanto productos metálicos como no metálicos para muchas
industrias
CAPITULO 5
• ESPECIFICACIONES
• La última clasificación de documento a ser
discutida es la ‘especificación’. Este tipo de
documento esta referido como, “una descripción
detallada de las partes de un todo; presentación y
enumeración de particularidades, como el tamaño real o requerido, calidad, performance, términos, etc.”. Una especificación es una descripción
detallada
CAPITULO 5
• Dependiendo de una necesidad específica, las
especificaciones pueden existir en diferentes
formas. Las compañías frecuentemente desarrollan especificaciones internas describiendo los
atributos necesarios de un material o un proceso
usado en su operación de fabricación. La
especificación puede ser usada enteramente
dentro de los límites de esa compañía, o puede
ser mandada a los proveedores para detallar
exactamente que quiere comprar la empresa.
CAPITULO 5
• La American National Standards Institute
(ANSI) es una organización privada responsable por la coordinación nacional de las
normas para el uso dentro de los Estados
Unidos. En realidad ANSI no prepara las normas. En cambio, forma grupos de revisión de
interés nacional para determinar si las normas
propuestas son de interés público.
CAPITULO 5
• Otros países industriales también desarrollan
y publican normas con respecto a la soldadura. También existe la ISO - International
Organizations of Standarizations. Su meta es el
establecimiento de normas uniformes para el
uso de comercio e intercambio de servicios
internacionales.
CAPITULO 5
CAPITULO 5
• Los materiales de fabricación por soldadura
frecuentemente se ordenan con la estipulación de que alcancen una cierta norma o especificación. Para demostrar este cumplimento,
el proveedor debe proporcionar la documentación ANSI, quien es el representante designado para ISO en los EEUU. Las normas y publicaciones ISO están disponibles por medio
de ANSI.
CAPITULO 5
• CONTROL DE MATERIALES
• En muchas industrias, un aspecto importante
de la fabricación es la identificación y la trazabilidad de los materiales. Esto es aún más
aplicable en recipientes a presión y trabajo en
obras nucleares. Se le puede requerir a algunos inspectores que colaboren en ese programa de control de material como una parte de
sus obligaciones regulares.
CAPITULO 5
• IDENTIFICACIÓN DE LAS ALEACIONES
• Las identificaciones de aleaciones frecuentemente son desarrolladas por las asociaciones de industrias tales como la Society of Automotive
Engineers (SAE), American Iron and Steel Institute
(AISI), y la Copper Development Association
(CDA). Los sistemas de identificación fueron creados para ayudar a aquellos que trabajan dentro
de una industria particular, y frecuentemente con
poca atención a las industrias fuera de su esfera
de influencia
CAPITULO 5
Metals And Aloys
CAPITULO 5
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
UNS” – SERIE PRINCIPAL DE NUMEROS
A00001-A99999 ..aluminio y aleaciones de aluminio
C00001-C99999 ..cobre y aleaciones de cobre
E00001-E99999 ..tierras raras y metales similares y aleaciones
F00001-F99999
..fundiciones de hierro
G00001-G99999 ..aceros al carbono y aleados AISI y SAE
H00001-H99999 ..aceros-H AISI y SAE
J00001-J99999
..fundiciones de acero (excepto aceros de herramienta
K00001-K99999 ..aceros y aleaciones ferrosas misceláneas
L00001-L99999
..metales y aleaciones de bajo punto de fusión
M00001-M99999 ..metales y aleaciones no ferrosas misceláneas
N00001-N99999 ..níquel y aleaciones de níquel
P00001-P99999 ..metales y aleaciones preciosas
R00001-R99999 ..metales y aleaciones reactivas y refractarias
S00001-S99999
..aceros resistentes a la temperatura y a la corrosión (incluyendo inoxidables),
aceros para válvulas, y “superaleaciones” de base de hierro
CAPITULO 5 ASME Seccion IX
QW – 463 Orden de Corte
Probetas de Soldadura para Calificación de Procedimientos Típicas de
ASME
CAPITULO 5 – WPS Precalificados
Soldadura con bisel en V (2)
Junta a tope (B)
Tolerancias
Según
Según
Detalle
presenta
(ver
ción (ver
3.13.1)
3.13.1)
R=+1.6, 0 +6, -1.6
 = +10°,
-0°
+10°, -5°
TODAS LAS DIMENSIONES EN mm
Espesor del Metal
Base (I
=Ilimitado)
Proceso de
Soldadura
Designación
de la Junta
T1
T2
Preparación del Bisel
Abertura de raíz
R=6
SAER [SMAW]
SAAG [GMAW]
SAAT [FCAW]
B-U2a
B-U2a-GF
I
I


Posi
cion
Ang es
ulo de
de
Sold
Bise adu
l
ra
{cha Per
flán miti
}
das
 = Tod
45°
as
Gas de
Protecció
n (SAAT
[FCAW]) Notas

D, N
R = 10
=
30°
F, V,
OH

D, N
R = 13
=
20°
F, V,
OH

D, N
R=5
=
30°
F, V,
OH
requerid
o
A, N
R = 10
=
30°
F, V,
OH
No req.
A, N
R=6
=
45°
F, V,
OH
No req.
A, N
F

N
F

N
SAS [SAW]
B-L2a-S
50.8 max

R=6
SAS [SAW]
B-U2-S
I

R = 16
=
30°
=
20°
CAPITULO 5
• Notas: (del precalificado)
• A: No precalificadas para soldadura por arco con alambre y protección
gaseosa usando transferencia por cortocircuito. Referirse al Anexo A
• C: Repelar la raíz hasta el metal sano antes de soldar el segundo lado.
• J:
Si las soldaduras de filete son usadas para reforzar soldaduras con
bisel en estructuras cargadas estáticamente en juntas en L y en T, estos
deben ser igual a ¼ T1, pero no es necesario que exceda 9,6mm (3/8 in.).
Las soldaduras con bisel en esquina y juntas en T cargadas cíclicamente,
deben estar reforzadas con soldaduras de filete iguales a ¼ T1, pero no
más que 9,6mm.
• N: La orientación de los dos miembros en las juntas pueden variar
desde 135° a 180° , con tal que la configuración básica de la junta se
mantenga igual (ángulo del bisel, superficie del talón, abertura de raíz) y
se mantenga el tamaño de diseño de la soldadura.
CAPITULO 5
Probetas de Soldadura para Calificación de Procedimientos Típica de
ASME Seccion IX
CAPITULO 5
Notas:
A opción de la Compañía, pueden rotarse las ubicaciones con tal que estén con la misma separación
alrededor de la tuberia, sin embargo, las probetas no deben incluir soldadura longitudinal
Puede usarse una probeta de tracción de sección completa para un a tuberia con un diámetro menor a
33,4 mm (1 5/16)
CAPITULO 5
Probetas de Ensayo Requeridas y Espesores Calificados para Calificación
de Procedimientos ASME
CAPITULO 5
Tipo y Número de Probeta Requerida para el Calificación de
Procedimiento API de Soldaduras a Tope
CAPITULO 5
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ESPECIFICACION DE CALIFICACION DE PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
Seleccionar las variables de soldadura
Verificar el equipo y materiales para comprobar que sean adecuados
Monitorear la presentación de la junta de soldadura tanto como la
soldadura en si, registrando todas las variables importantes y
observaciones.
Seleccionar, identificar y retirar las probetas de ensayo requeridas.
Ensayar y evaluar las probetas
Revisar los resultados para verificar conformidad con los requerimientos
aplicables del código.
Liberar el procedimiento aprobado para producción.
Calificar los soldadores individualmente de acuerdo con dicha
especificación.
Monitorear el uso de ese procedimiento durante la producción para
asegurar que continúe produciendo resultados satisfactorios.
Ensayos de Calificación
Tipo de
Soldadura
Posiciones
1G2
2G2
CJP con Bisel
1
3G2
4G2
1F
CHAPA
2F
Filete 1
3F
4F
Botón y
Ranura
1G Rotada
2G
5G
CJP con Bisel
(2G+5G)
6G
TUBULAR
6GR
1F Rotado
2F
2F Rotada
Filete
4F
5F
Soldadura de Chapa de Producción
Calificada
Soldadura de Tubo de Producción Calificada
A Tope con Bisel
Bisel T, Y, K
CJP
PJP
CJP
CJP
F
F
F, H
F, H
V
V
OH
OH
Bisel CJP
F
F, H
V
OH
Bisel PJP
F
F, H
V
OH
Filete 9
F
F, H
F, V, OH
F
F, H
F, V, OH
F
F, H
F, V, OH
F3
(F, H)3
(F, V, OH)3
F
F, H
F, V, OH
Todas
Todas
Todas4
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
F
F, H
F, H
F, H, OH
Todas
Todas3
Todas3
Todas3
Todas
Todas
Todas
F
F, H
V
OH
F
F, H
V
OH
Filete 9
F
F, H
V
OH
F
F, H
V
OH
CJP
Soldadura de Tubo Cajón de Producción Calificada
A Tope con Bisel
Bisel T, Y, K
PJP
CJP
CJP
F
F
F, H
F, H
V
V
OH
OH
Filete 9
F
F, H
V
OH
F
F, H
V
OH
Califican para Soldadura de Botón / Ranura Sólo en las Posiciones Ensayadas
Todas5
Todas5
F
F, H
F, V, OH
F
F, H
F, V, OH
F3
(F, H)3
(F, V, OH)3
F
F, H
F, V, OH
Todas7
Todas7
Todas
Todas
Todas
Todas
F
F, H
F, H
F, H, OH
Todas
Todas3
Todas3
Todas3
Todas
Todas
Todas
CAPITULO 5
CJP – Penetración Completa en la Junta
PJP – Penetración Parcial en la Junta
(R) Restricción
Notas:
Califica para un eje de soldadura con una línea esencialmente recta, incluyendo soldadura a lo largo de una línea paralela al eje de un tubo (pipe)circular.
Califica para soldaduras circunferenciales en tubos de un diámetro exterior nominal mayor o igual a 610 mm (24 in).
Los detalles de juntas a tope de producción sin respaldo o repelado de raíz requieren ensayos de calificación del detalle de la junta mostrada en la Figura 4.24.
Limitado a detalles de juntas precalificadas. Ver 3.12 o 3.13.
Para juntas de producción de uniones T, y, y K, CJP que están conformes bien a la Figura 3.8, 3.9 o 3.10 y la Tabla 3.6, usar el detalle de la Figura 4.27 para los ensayos. Para otras juntas de producción, ver 4.12.4.1.
Para los ensayos juntas de producción de uniones T, y, y K, CJP que están conformes a la Figura 3.6 y la Tabla 3.6, usar el detalle de las Figuras 4.27 y 4.28, o alternativamente ensayar la junta de la Figura 4.27 y cortar las probetas de macroataque
{macroetch} de las esquinas mostradas en la Figura 4.28. Para otras juntas de producción, ver 4.12.4.1.
Para los ensayos de juntas de producción de uniones T, Y, y K, PJP que están conformes a la Figura 3.5, usar el detalle de la Figura 4.24 o Figura 4.25.
Para uniones de tubos cajón alineadas con radios de esquina menores que dos veces el espesor de la cuerda {chord} del miembro, ver 3.12.4.1.
Las soldaduras de filete en uniones de producción T, Y, K, deben estar conformes a la Figura 3.2. La calificación de EPS debe esta conforme a 4.11.
Todas6
Todas6
F
F, H
F, V, OH
F
F, H
F, V, OH
Todas7,8
Todas7,8
Todas
Todas
Todas
Todas
F
F, H
F, H
F, H, OH
Todas
CAPITULO 5
Posiciones de Planchas de Ensayo para Soldaduras con Bisel
CAPITULO 5
Posiciones de Chapa de Ensayo para Soldaduras de Filete
1G
2G
5G
6G
6GR
CAPITULO 5
Número y Tipo de Probetas y Rango de Espesores Calificados por AWS
para Calificación de Soldador en Chapa
r r1
T
CAPITULO 5
Chapa de Ensayo para Calificación de Soldador AWS con Soldadura de
filete
CAPITULO 5
Calificación de Soldador u Operador de Filete-Opción 2 AWS para
Soldadura
CAPITULO 5
Junta de Ensayo para Uniones T, Y, y K sin Respaldo en Caño o
CAPITULO 5
Nombre del
Grupo
Clasificación de Electrodo* AWS
F4
EXX15, ECC16, EXX18, EXX15-X,EXX16-X, EXX18-X
F3
EXX10, EXX11, EXX10-X, EXX11-X
F2
EXX12, EXX13, EXX14, EXX13-X
F1
EXX20, EXX24, EXX27, EXX28, EXX20-X, EXX27-X
CAPITULO 5
• Grupos de Clasificaciones de Electrodos SMAW
• Una vez terminada la probeta de ensayo de soldadura, sera marcada para identificarla de acuerdo con el nombre del soldador, posición de ensayo y en casos especificos (tuberia soldada en las
posiciones 5G, 6G, o 6GR). El código entonces
describirá si son necesarios o no los ensayos no
destructivos, así como el tipo y número de probetas requerido.
CAPITULO 5
• Generalmente todas las probetas de ensayo para
calificación de soldador se categorizan como ensayos
para comprobar una soldadura sana, incluyendo
ensayos de plegado, ensayo de nick-break y ensayo de
rotura de filete. Sus configuraciones y métodos de
ensayo son idénticas a aquellos usados para la
calificación de procedimiento. Para la calificación de
soldador en plancha o tubería, se toman probetas de
acuerdo con la sección aplicable del código. Para
probetas de ensayo de tuberías soldadas en las
posiciones 5G y 6G, las probetas de ensayo se toman
en relación, con el top (la parte superior) de la tubería
durante la operación de soldadura
CAPITULO 5
Valores Reales
de los Registros
Rango de Calificación
REGISTRO DE ENSAYO DE CALIFICACION DE SOLDADOR, OPERADOR
Y SOLDADOR
PUNTEADOR
Tipo de Soldador__________________________________
Usados en la Calificación
Nombre_________________________________________No.
de Identificación______________________
Variables
Especificación
Precedimiento
de Soldadura No. _______Rev. ____________Fecha________________
Procesos
/ Tipo de
[Tabla
4.10, Item(2)]
Electrodo (único o múltiple) [Tabla 4.10, Item (9)]
Corriente/Polaridad
Posición [Tabla 4.10, Item (5)]
Progresión de la Soldadura [Tabla 4.10, Item (7)]
Respaldo (SI o NO) [Tabla 4.10, Item (8)]
Material / Especificación [Tabla 4.10, Item (1)]
Metal base
Espesor: (Chapa)
Bisel
Filete
Espesor: (Tubo {pipe o tube})
Bisel
Filete
Diámetro: (Tubo {pipe})
Bisel
Filete
Metal de aporte [Tabla 4.10, Item (3)]
Espec. No.
Clase
F-No.
Gas/Tipo de fundente [Tabla 4.10, Item (4)]
Otros
hasta
CAPITULO 5
• Para resumir lo anterior, la secuencia general para la calificación de un
soldador es:
•
• Identificar las variables esenciales.
• Verificar el equipo y los materiales para asegurar que sean adecuados.
• Verificar la configuración y posición de la probeta de ensayo de soldadura
de soldadura.
• Monitorear la soldadura real para asegurar que cumple con el
procedimiento de soldadura aplicable.
• Seleccionar, identificar y remover las probetas de soldadura requeridas.
• Ensayar y evaluar las probetas.
• Completar los formularios correspondientes.
• Controlar la soldadura de producción
CAPITULO 5
• RESUMEN
• Los documentos representan un lado de la ecuación de inspección. El otro
es, en efecto, el inspector; cuya función es establecer la calidad del
producto o parte de pieza. Tradicionalmente, la inspección se ve como una
actividad de post-producción. La Inspección de soldadura es
significativamente diferente. La inspección de soldadura incluye
actividades que tienen lugar antes, durante y luego de la soldadura. La
inspección de soldadura es por esto tanto predictiva como reactiva.
• Calidad es por definición, conformidad con la “especificación”. Como se
mostró aquí, el término “especificación” puede referirse en efecto al
trabajo o disposiciones invocadas por el contrato encerradas en:
•
•
•
•
Planos
Códigos
Normas
Especificaciones
CAPITULO 5
• Basado en el concepto de acción predictiva, la inspección de soldadura cubre todas las actividades donde se
pueden desarrollar problemas. Como todos, la
inspección de soldadura y los documentos que
muestran requerimientos específicos están
relacionados con:
• Diseño de juntas
• Materiales, metal base y metal de aporte
• Procedimientos de soldadura y mano de obra
• Preparaciones, forma y dimensiones de la junta
• Producción, antes, durante y después de la soldadura
CAPITULO 6
PROPIEDADES DE LOS METALES Y
ENSAYOS DESTRUCTIVOS
CAPITULO 6
• En el mundo de hoy, hay miles de metales diferentes,
disponibles para servir como materiales de construcción ya
sea para metales base o para metales de aporte. De esta
elección, los ingenieros de materiales y diseñadores son
aptos para elegir aquellos metales que mejor cumplan con
sus necesidades particulares. Estos metales pueden diferir
no solamente en su composición, sino también en la forma
en que son manufacturados. Dentro de los Estados Unidos,
hay varias organizaciones que mantienen normas sobre
materiales, como ASTM, ASME Y AWS. Además, hay otras
normas sobre materiales de otros países y grupos
incluyendo Japón y Europa.
CAPITULO 6
• Propiedades mecánicas de los metales
•
Algunas de las importantes propiedades de
los metales van a ser revisadas, esta discusión
está limitada a cinco a categorías de propiedades:
• Resistencia
• Ductilidad
• Dureza
• Tenacidad
• Resistencia a la Fatiga
CAPITULO 6
• Tanto la resistencia a la tracción como la de
fluencia son generalmente determinadas
mediante un “ensayo de tracción”. Una
muestra o probeta cuya sección transversal es
conocida es cargada de manera que la tensión
en libras por pulgada al cuadrado, pueda ser
determinada
Comportamiento elastico de los metales
CAPITULO 6
• La ductilidad se vuelve aún más importante
para un metal que debe ser sometido a
operaciones de conformado. Por ejemplo, los
metales usados para componentes de la
carrocería de automóviles tienen que tener
suficiente ductilidad para poder ser
conformados con la forma deseada.
CAPITULO 6
Falla dúctil versus frágil
CAPITULO 6
• Un aspecto importante referido a la ductilidad, y la resistencia, es la
diferencia de magnitud respecto de la dirección en la cual la carga es
aplicada referida a la dirección del laminado del material durante su
proceso de manufactura. Las propiedades de los materiales laminados
varían según la dirección. El laminado causa que los cristales, o granos,
sean estirados en la dirección del laminado mucho más que en la dirección
transversal. El resultado es que la resistencia y la ductilidad de un material
laminado como una chapa de acero es mayor en la dirección de
laminación. En la dirección transversal del material, la resistencia decrece
hasta un 30% y la ductilidad se reduce hasta un 50% con respecto a la
dirección de laminación. En la dirección del espesor, la resistencia y la
ductilidad son aún menores. Para algunos aceros, la ductilidad en esta
dirección es muy baja. Cada una de las tres direcciones referidas arriba
tienen asignada una letra para su identificación. La dirección de
laminación es identificada con la “X”, la dirección transversal con la “Y” y
el espesor con la “Z”.
CAPITULO 6
Ensayos de dureza, penetradores y formas de las improntas
CAPITULO 6
• Tenacidad (Toughness)
•
•
La siguiente propiedad mecánica a ser discutida es
la tenacidad. En general, la tenacidad es la capacidad
de un material para absorber energía. De un diagrama
de tensión-deformación puede determinarse la
tenacidad calculando el área bajo la curva de tensión
deformación, como se muestra en la figura 6.5. Estas
curvas, muestran que el metal Monel es más tenaz que
el acero dulce (mild steel) porque el área bajo la curva
es mayor.
CAPITULO 6
temperatura. En general, si la temperatura disminuye, la tenacidad del metal
también disminuye. Consecuentemente, la tenacidad de un metal es
determinada a una temperatura especificada. Sin información adicional, el
valor de la tenacidad de un metal tiene poca importancia.
CAPITULO 6
Distintas condiciones que pueden producir un concentrador de
tensiones
CAPITULO 6
• Resistencia a la Fatiga
•
La última propiedad mecánica a revisar es la resistencia a la
fatiga. Para definir la resistencia a la fatiga de un metal se debe
entender primero que se entiende por rotura de un metal por
fatiga. La fatiga de un metal es causada por la acción mecánica
repetitiva o cíclica sobre un componente. Esto es, la carga cambia
alternativamente entre tracción y compresión o varía el valor de la
carga. Esta acción puede ocurrir rápidamente, como en el caso de la
rotación de un motor, o lentamente cuando los ciclos pueden ser
medidos en días. Un ejemplo de rotura por fatiga puede ser la
flexión repetida de un árbol motor que termino produciendo la
rotura. Este tipo de rotura va a ocurrir generalmente a un valor
inferior al valor de resistencia a la rotura del árbol.
CAPITULO 6
Curvas típicas S-N para el acero y el aluminio
GI
GH
EF
CD
AB
CAPITULO 6
Influencia de las entallas en el desempeño a la fatiga
CAPITULO 6
Influencia del acabado superficial en la resistencia a la fatiga
CAPITULO 6
• La resistencia a la fatiga de un metal es definida como la resistencia necesaria para soportar la rotura bajo la aplicación repetitiva de
carga. El conocimiento de la resistencia a la
fatiga es importante porque la mayoría de las
roturas de los metales son el resultado de la
fatiga.
CAPITULO 6
Ejemplos de discontinuidades en la superficie de la soldadura
CAPITULO 6
• Una mayor preocupación en soldadura se
refiere a la resistencia a la fatiga del metal.
Esta preocupación no es tanto por los cambios
metalúrgicos que puedan ocurrir, sino por la
presencia de algunas irregularidades superficiales ; las cuáles pueden ser aportadas por la
soldadura. A menos que la superficie sea lisa
después de soldarse, la soldadura crea una
superficie irregular.
CAPITULO 6
• Propiedades Químicas de los Metales
•
•
Las propiedades mecánicas de un metal pueden
ser alteradas por la aplicación de varios tratamientos
térmicos y mecánicos. De todos modos, van a ocurrir
cambios drásticos si es cambiada la composición
química. Desde el punto de vista de la soldadura, el
interés principal son las aleaciones o mezclas de
diferentes elementos, ambos metálicos y no metálicos.
El ejemplo más común es el acero, que es una mezcla
de hierro y carbono, más otros elementos en diferentes
cantidades.
TIPOS DE ACERO AL CARBONO
Nombre
Contenido
de Uso típico
Soldabilidad
común
carbono
Lingote
de Máximo 0.03%
Pintar, galvanizar, laminado en Excelente
acero
hojas y tiras
Acero
bajo Máximo 0.15%
Electrodos para soldar, placas y Excelente
carbono
chapas
Acero dulce
0.15%-0.3%
Chapas, placas y barras Buena
estructurales
Acero medio 0.3%-0.5%
Partes de maquinaria
Regular (frecuentemente se requiere
carbono
precalentamiento
y
postcalentamiento
Acero
alto 0.5%-1%
Resortes, matrices, rieles de Mala (difícil de soldar sin pre y post
carbono
ferrocarril
calentamiento adecuado)
Designaciones de aceros al carbono y
de baja aleación según SAE-AISI
Designación de la serie
10XX
11XX
13XX
23XX
25XX
31XX
33XX
40XX
41XX
43XX
46XX
47XX
48XX
50XX
51XX
5XXXX
61XX
86XX
87XX
92XX
93XX
94XX
97XX
98XX
Tipos y Clases
Aceros al carbono sin resulfurar
Aceros al carbono resulfurar
Manganeso 1.75%
Níquel 3.5%
Níquel 5%
Níquel 1.25%-Cromo 0.65% o 0.8%
Níquel 3.5%-Cromo 1.55%
Molibdeno 0.25%
Cromo0.5%-0.95%-Molibdeno 0.12% o 0.2%
Níquel 1.8%-Cromo 0.5% o 0.8%-Molibdeno 0.25%
Níquel 1.55% o 1.8%-Molibdeno 0.2% o 0.25%
Níquel 1.05%-Cromo 0.45%-Molibdeno 0.25%
Níquel 3.5%-Molibdeno 0.25%
Cromo 0.28% o 0.4%
Cromo 0.8%, 0.9%, 0.95%, 1% o 1.45%
Carbono 1%-Cromo 0.5%, 1% o 1.05%
Cromo 0.8 o 0.95%-Vanadio 0.1% o 0.15% mínimo
Níquel 0.55%-Cromo 0.5% o 0.65%-Molibdeno 0.2%
Níquel 0.55%-Cromo 0.5%-%-Molibdeno 0.25%
Manganeso 0.85%-Silicio 2%
Níquel 3.25%-Cromo 1.2%-Molibdeno 0.12%
Manganeso 1%-Níquel 0.45%-Cromo 0.4%-Molibdeno 0.12%
Níquel 0.55%-Cromo 0.17%-Molibdeno 0.2%
Níquel 1%-Cromo 0.8%-Molibdeno 0.25%
CAPITULO 6
• Además de las propiedades mecánicas, la
composición química del metal también va a
tener un efecto sobre la resistencia a la
corrosión y la soldabilidad (la facilidad con que
cada metal puede ser exitosamente soldado).
Por esto, parte de las tareas de un inspector
de soldadura pueden incluir la verificación de
la composición química de un metal comparando su composición actual contra la especificada.
CAPITULO 6
• Grupos de Aleaciones
•
•
Un inspector de soldadura, puede ser expuesto a
un número diferente de aleaciones metálicas. Los
metales pueden ser agrupados in varias categorías de
aleaciones; algunas categorías comunes son acero,
aluminio, níquel y cobre. Esta discusión está principalmente orientada a aleaciones de acero, que luego
divididas en tres subcategorías: aceros comunes al
carbono, aceros de baja aleación y aceros de alta
aleación.
Efectos de la Composición Química en
los Aceros
CARBONO : Mayor porcentaje, mayor dureza y resistencia
AZUFRE : Mas de 0.05%, produce fragilidad y reduce la
soldabilidad.
FOSFORO : No mas de 0.04%. En aceros endurecidos
pueden causar fragilizacion.
SILICIO
: Desoxidador. En aceros al carbono (0.20%).
Aceros fundidos de 0.35% a 1%
MANGANESO : Aceros de 0.30% a 1.50% (Desoxidador,
previene el Sulfuro de Hierro, incrementa la resistencia).
MOLIBDENO : Incrementa la dureza y resistencia a
temperatura elevada. En Ac.Inox. Austeniticos, mejora la
resistencia a la corrosion por picadura.
Efectos de la Composición Química en
los Aceros
• Níquel : Incrementa la dureza. Mejora la tenacidad
y ductilidad. Tenacidad a bajas temperaturas y resistencia a la corrosion.
• Aluminio : Desoxidizador, afinador de grano que
mejora la tenacidad.
• Vanadio : Incrementa la dureza. Mas de 0.05% produce fragilizacion en los aceros durante los alivios
termicos de tensiones.
• Niobio : Incrementa la dureza. En Ac. Inox Austeniticos, reduce el riesgo de sensibilizacion, captura
carburos.
CAPITULO 6
Composición de algunos aceros inoxidables
Designaciones básicas del estado de
tratamiento de las aleaciones del
Aluminio
Designación
F
O
Condición
En bruto
Recocido, recristalizado
H1
H2
Estado de acritud solamente
Estado obtetenido por acritud y
recocido después parcialmente
Estado obtenido por acritud y
estabilizado a continuación
Tratamiento térmico de disolución
H3
W
T
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
Tratado térmicamente
Recocido
Tratamiento
térmico
de
solubilización
y
deformado
posteriormente en frío
Tratamiento
térmico
de
solubilización
y
posterior
envejecimiento natural hasta
conseguir una condición estable
Envejecimiento artificial
Tratamiento
térmico
de
solubilización y envejecimiento
artificial
Tratamiento
térmico
de
solubilización y posteriormente
estabilizado
Tratamiento
térmico
de
solubilización y deformación en
frío y maduración artificiaal
Tratamiento
térmico
de
solubilización y envejecimiento
artificial y deformación en frío
CAPITULO 6
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•
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•
•
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•
•
•
•
•
•
Aleaciones de Cobre
El cobre es probablemente mejor conocido por su alta conductividad eléctrica, explicando por qué
es tan usado para aplicaciones eléctricas. Es aproximadamente tres veces más denso que el
aluminio y tiene conductividades térmicas y eléctricas que son aproximadamente 1.5 veces
mayores. El cobre es resistente a la oxidación a temperaturas inferiores a los 400ºF, al agua salada,
a las soluciones alcalinas sin amoníaco y muchos químicos orgánicos. De todos modos, el cobre
reacciona rápidamente con el azufre y sus compuestos producen sulfatos de cobre. El cobre y sus
aleaciones son extensamente usados para tuberías de agua, válvulas y equipos, intercambiadores
de calor y equipos químicos.
Las aleaciones de cobre pueden ser divididas en ocho grupos, incluyendo:
Cobre
Aleaciones con alto porcentaje de cobre
Latones (Cu-Zn)
Bronces (Cu-Sn)
Cobre-Níquel (Cu-Ni)
Aleaciones Cobre-Níquel-Zinc (níquel plateado)
Cobre-Plomo
Aleaciones especiales
CAPITULO 6
• ENSAYOS DESTRUCTIVOS
• Una vez que es reconocido que las propiedades metálicas son
importantes para la conveniencia de un metal o una soldadura, es
necesario determinar los valores reales. Esto es, ahora el diseñador
puede querer poner un número en cada una de esas importantes
propiedades de manera que él o ella puedan efectivamente diseñar
una estructura usando materiales teniendo las características
deseadas.
• Hay numerosos ensayos usados para determinar las varias
propiedades mecánicas y químicas de los metales. Mientras que
algunos de esos ensayos proveen valores para más de una
propiedad, la mayoría son diseñados para determinar el valor de
una característica específica. Por esto, puede ser necesario realizar
varios ensayos diferentes para determinar toda la información
deseada
CAPITULO 6
• Ensayo de Tracción
•
La primera propiedad revisada fue la resistencia, de manera que el
primer método de ensayo destructivo va a ser el ensayo de tracción. Este
ensayo nos provee una gran cantidad de información acerca de un metal.
Alguna de las propiedades que pueden ser determinadas como el
resultado del ensayo de tracción incluyen:
• Resistencia a la Rotura
• Resistencia a la Fluencia
• Ductilidad
• Alargamiento Porcentual
• Reducción Porcentual de Área
• Módulo de Elasticidad
• Límite Elástico
• Límite Proporcional
• Tenacidad
CAPITULO 6
– Probeta de tracción con sección reducida
CAPITULO 6
• Esta sección transversal debe exhibir los siguientes tres
aspectos para que puedan obtenerse resultados
válidos:
• La longitud completa de la sección reducida debe ser
una sección transversal uniforme.
• La sección transversal debe ser de una forma que
pueda ser fácilmente medida de manera que el área de
la sección pueda ser calculada.
• Las superficies de la sección reducida deben estar
libres de irregularidades superficiales, especialmente si
son perpendiculares al eje longitudinal de la probeta.
CAPITULO 6
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•
•
•
•
Los ejemplos 1 y 2 mostrados abajo muestran como estos cálculos son hechos para
ambas secciones transversales.
Ejemplo 1: Área de una Sección Transversal Circular
Área (círculo)= πxr2 o π xd2/4
Diámetro de la probeta, d=0.505 in. (medido)
Radio de la probeta, r=d/2=0.2525 in.
Área=3.1416x(.2525)2
Área=0.2 in.2
Ejemplo 2: Área de una Sección Rectangular
Ancho medido, w=1.5 in.
Espesor medido, t=0.5 in.
Área=wXt
Área=0.75 in.2
CAPITULO 6
– Máquina de tracción
CAPITULO 6
Curva típica tensión deformación para un acero dulce
CAPITULO 6
• Para el acero, el módulo de elasticidad (o módulo de Young) a
temperatura ambiente es aproximadamente igual a 30000000 de
psi, y para el aluminio es 10500000 psi. Este número define la
rigidez del metal. Esto es, cuánto más alto es el módulo de
elasticidad, más rígido es el metal.
•
Eventualmente, la deformación va a empezar a aumentar más
rápido que la tensión, significando que el metal se está alargando
más para un valor de carga aplicada. Este cambio marca el final del
comportamiento elástico y el comienzo del período plástico, o de
deformación permanente. El punto sobre la curva que muestra el
fin del comportamiento lineal es conocido como límite elástico o
proporcional. Si la carga es removida en cualquier instante hasta
este punto, la probeta va a retornar a su longitud original.
CAPITULO 6
Comparación de los diagramas tensión-deformación real y del ingeniero
Típico diagrama tensión-deformación para un acero de menor ductilidad
Determinación del límite de fluencia medinate el método 02
Diagramas de tensión-deformación para aceros de alta y baja tenacidad
CAPITULO 6
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•
•
Ejemplo 5: Determinación del Alargamiento Porcentual
Longitud original de la galga=2.0 in
Longitud final de la galga=2.6 in
Alargamiento%=longitud final-longitud inicial/longitud finicialx100
Alargamiento porcentual=2.6-2.0/2.0x100
Alargamiento porcentual=0.6/2.0x100
Alargamiento porcentual=30%
Ejemplo 6: Determinación de la Reducción Porcentual de Área (%RA)
Área original=0.2 in.2
Área final=0.1 in.2
Reducción porcentual de área=área original-área final/área originalx100
%RA=0.2-0.1/0.2x100
%RA=0.1/0.2x100
%RA=50%
CAPITULO 6
• Ensayos de Dureza
•
La dureza es la capacidad del metal para
resistir la penetración . La dureza de un metal
permite realizar una aproximación sobre el
valor de la resistencia a la tracción. Como
consecuencia, los ensayos de dureza son
realizados usando un tipo de penetrador el
cual es forzado contra la superficie objeto del
ensayo
CAPITULO 6
• Muy a menudo, hay una necesidad para
ensayar objetos demasiados grandes para ser
colocados en una máquina de medición
Brinell. En estos casos, una máquina portátil
de ensayo puede ser usada. Hay una variedad
de tipos y configuraciones, pero básicamente
la forma de realizar el ensayo es la misma
Penetrador de diamante Rockwell
CAPITULO 6
• El próximo tipo de ensayo a discutir es el método Rockwell. Este
tipo abarca numerosas variaciones de la principal pero usa
penetradores de distintos diámetros. Los penetradores usados son
diamante Brale
• Sin tener en cuenta la escala a ser usada, los pasos básicos son
esencialmente los mismos. Éstos son enumerados abajo.
•
•
•
•
•
•
•
Preparar la superficie a ensayar.
Colocar el objeto a ensayar en la máquina Rockwell.
Aplicar la (precarga) carga menor usando el tornillo de ajuste.
Aplicar la carga mayor.
Liberar la carga mayor.
Leer el dial.
Liberar la carga menor y sacar la pieza a ensayar.
CAPITULO 6
Indentadores de microdureza
CAPITULO 6
•
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•
•
•
•
•
•
•
Los pasos a seguir en el ensayo de microdureza son como siguen:
Prepare la superficie de la muestra.
Coloque la pieza en el portapieza.
Localice el área de interés, usando microscopio.
Haga la penetración.
Mida la penetración usando microscopio.
Determino la dureza usando tablas o calculando.
El uso de ensayos de dureza van a dar una gran cantidad de
información útil sobre un metal. De todos modos, el método de
dureza debe estar especificado para una aplicación dada.
CAPITULO 6
• Ensayo de Tenacidad
•
Otra propiedad interesante de los metales
es la tenacidad. Usted ha aprendido que esta
propiedad describe la capacidad del metal
para absorber energía. Cuando el ensayo de
tracción fue discutido, usted aprendió que la
tenacidad de un metal puede ser descripta
como el área bajo la curva de tensión- deformación.
CAPITULO 6
Probetas Charpy standard
CAPITULO 6
– Colocación de la probeta Charpy en el soporte
CAPITULO 6
MAQUINA TIPICA DE CHARPY
CAPITULO 6
• El primer tipo, ensayo de doblado, puede ser
realizado de diferentes formas. Este es
probablemente el ensayo más comúnmente
usado para juzgar la calificación adecuada de
un soldador en una probeta de ensayo.
Cara
Raíz
CAPITULO 6
Probetas típicas de doblado transversal
CAPITULO 6
Macho y hembra del ensayo de doblado guiado
CAPITULO 6
• El segundo tipo de ensayo es el de doblado
guiado, es similar al standard excepto que está
equipado con rodillos en lugar bordes
endurecidos. Esto reduce la fricción contra la
probeta permitiendo que se alcance el
doblado con menos fuerza. El último tipo de
ensayo de doblado guiado es conocido como
el de enrollado. Lleva este nombre porque la
probeta es doblada siendo envuelta alrededor
de un pin fijo
CAPITULO 6
Doblado guiado enrollado
CAPITULO 6
• La aceptabilidad de los ensayos de doblado en
probetas es normalmente basada en el
tamaño o número de defectos que puedan
aparecer sobre la superficie tensionada. El
código aplicable va a dictaminar el criterio
exacto de aceptación o rechazo
CAPITULO 6
Probeta de doblado longitudinal
CAPITULO 6
Probeta de Nick Break
CAPITULO 6
– Evaluación de la probeta de Nick Break
CAPITULO 6
Probeta del ensayo de desgarramiento de filete
CAPITULO 6
• Una vez que la probeta ha sido cortada, es luego fracturada por
tracción en una máquina de tracción. En la prueba de desgarramiento de filete, se golpea el centro con un martillo mientras se
sostiene desde los extremos. El método de fractura no es
significativo porque el interés no está centrado en cuánta fuerza es
necesaria para fracturar la probeta. La meta es fracturar a la
probeta a través de la zona soldadura de manera que pueda ser
determinada cualquier imperfección presente. La superficie de
fractura es luego examinada en todas las áreas por la presencia de
inclusiones de escoria , porosidad o falta de fusión. Si están
presentes, son medidas y aprobadas o rechazadas basándose en las
limitaciones del código. Los requerimientos para API 1104 son
mostrados gráficamente en la Figura SIGUIENTE
CAPITULO 6
– Método para romper la probeta del ensayo de desgarramiento de
filete
CAPITULO 6
• Ensayo de Fatiga
•
El último método de ensayo a ser discutido es el
ensayo de fatiga. Este es un tipo de ensayo que posibilita la
determinación de la resistencia a la fatiga de un metal. Las
cargas de fatiga son las cargas cíclicas de un componente.
Los ensayos de fatiga ayudan a los diseñadores a
determinar de que manera un metal va a resistir las roturas
cuando sea cargado cíclicamente con cargas a la fatiga.
Normalmente una serie de ensayos de fatiga son realizados
para llegar al límite de resistencia para un metal. Los
ensayos son conducidos en varios niveles de tensión hasta
que la máxima tensión es encontrada, debajo de la cual el
metal debe tener vida infinita a la fatiga.
CAPITULO 6
• Ensayos Metalográficos
•
Otra manera de aprender acerca de las
características de un metal o una soldadura es a
través del uso de distintos análisis metalográficos.
Estos análisis consisten generalmente de remover
una sección del metal o soldadura y pulirla hasta
un grado. Una vez preparada, la probeta puede
ser evaluada con la ayuda de la vista humana o
con algún medio de magnificación.
CAPITULO 6
Fotomacrografías de soldadura
CAPITULO 6
Fotomicrografías típicas
CAPITULO 6
• Resumen
•
Se han dado numerosos detalles en este módulo acerca de
algunos de los más importantes métodos de ensayos destructivos
disponibles para que el inspector de soldadura para determinar las
distintas propiedades de los materiales. Mientras que el inspector
de soldadura nunca puede ser responsable por el resultado del
ensayo, es importante que él o ella entiendan que información
puede ser provista por esos ensayos de manera que ésta puedan
ser usadas como herramientas de examen. Mientras que muchos
de esos análisis parecen simples, muy a menudo involucran más de
lo que se ve a primera vista. Por eso, el inspector debe trabajar con
una persona o institucion experimentada antes de tratar de realizar
alguna de estas operaciones
CAPITULO 7
PRÁCTICA DE METROLOGIA PARA LA INSPECCION DE
SOLDADURA
INTRODUCCIÓN
• Por muchos años se ha tratado de convertir el
sistema oficial de medición norteamericano al
sistema internacional.
• A la fecha la conversión se mantiene
voluntaria y no es “ley”.
• Se debe tener un conocimiento de ambos
sistemas.
• La conversión de un sistema a otro requiere el
conocimiento de ciertas reglas.
• La American Welding Society desarrolló un
estándar, ANSI/AWS A1.1-89, Guía de Práctica
Métrica para la Industria de la Soldadura.
• La presenta política de medición de AWS
apoya una transición transitorial al uso de las
unidades SI.
• AWS apoya la conversión al sistema SI, pero
no es mandatoria hasta el momento para sus
documentos.
• El estándar A1.1, es una revisión del sistema SI
notando específicamente las convenciones
estándar para su uso, enumerando términos
comunes relacionados con la industria de la
soldadura.
• En este capítulo se usan extractos de A1.1
para puntualizar el uso apropiado del sistema
SI.
• Para comenzar la revisión de la conversión es
importante ver que tan complicado es el
sistema actual.
• Para medir una dimensión hay muchos
términos, si bien uno puedo convertir cada
una de estas unidades a otra, los factores de
conversión son inconvenientes y rara vez
multiplo de 10.
Tabla 7.1- Unidades SI comunes de medición
• El sistema métrico es muy dificultoso para
muchos, especialmente para aquellos con
muchos años usando el sistema US.
• El sistema métrico ofrece muchas ventajas
sobre el sistema US presente principalmente
porque tiene una sola unidad base primaria
para cada medición necesaria, y opera
consistentemente con múltiplos de 10.
• En la siguiente tabla se muestran distintos
ejemplos de unidades base.
Tabla 7.1- Prefijos y símbolos comunes en SI
• Los valores mayores o menores requieren
simplemente de un prefijo, multiplicador,
ubicado frente a la unidad base.
• Los prefijos son necesarios para asistir el
manejo de valores muy grandes o muy
pequeños que se encuentran normalmente en
el trabajo diario.
• En la siguiente tabla se muestran distintos
términos que se relacionan con la soldadura.
Tabla 7-3- Unidades SI comunes pertenecientes a la
soldadura
• Ejemplo
70000 psi =?? Pa
70000psi X 6,895 Pa / psi
482650000 Pa = 482.65 MPa
• Para la conversión de un sistema a otro,
primero se deben fijar algunas convenciones
aritméticas simples.
• Para empezar, el “número línea” será
repasado para asegurarse de la nomenclatura
usada para referirse a la posición particular.
• Ejemplo
Para el número 1 234 567.987654
• El 7 en la posición de la 'unidad'
• El 6 en la posición de las 'decenas''
• El 5 en la posición de las 'centenas'
• El 4 en la posición de los 'millares'
• El 3 en la posición de los 'diez millares'
• El 2 en la posición de los 'cien millares'
• El 1 en la posición de los 'millones'
Los números de la derecha de la coma decimal:
• El 9 en la posición de los 'décimos''
• El 8 en la posición de los 'centésimos''
• El 7 en la posición de los 'milésimos'
• El 6 en la posición de los 'diez milésimos'
• El 5 en la posición de las 'cien milésimos'
• El 4 en la posición de los 'millonésimos'
Notación científica (NC)
• La NC es el uso de potencias de diez para
simplificar el registro de números muy grandes o
muy chicos.
• La idea es dejar un solo número al costado de la
coma/punto.
• Si la coma/punto se mueve a la derecha el
exponente de 10 será negativo, en caso contrario
el exponente será positivo.
• Los dígitos escritos previo al símbolo de
multiplicación "X" se conocen como 'número de
raíz'
• Ejemplo
234=2.34 X 102
5678=5.678 X 103
0.0234=2.34 X 10-2
0.567=5.67 X 10-1
• Para el caso de la multiplicación, solo es
necesario multiplicar los dos números de raíz
entre si, y sumar los exponentes de 10 de cada
número.
• Para el caso de la división, solo es necesario
multiplicar los dos números de raíz,
sustrayendo el número del exponente del
denominador al exponente del numerador.
Ejemplo 5
Multiplicación (suma de exponentes)
• 2.0 X 103 X 1.5 X 105 = 3.0 X 108
• 3.5 X 10-3 X 2.0 X 106 = 7.0 X 103
• 5.0 X 102 X 12 X 10-6 = 60 X 10-4 = 6 X 10-3
División (sustracción de exponentes)
• 3.0 X 104 / 1.5 X 102 = 2.0 X 102
• 4.5 X 104 / 1.5 X 10-5 = 3.0 X 109
• 8.0 X 10-6 / 2.0 X 10-9 = 4.0 X 103
• Para la suma o resta de números en notación
científica, el primer paso es colocar ambos
números con el mismo exponente, entonces
hacer la operación normal de suma o resta.
Ejemplo
• 2.3 X 104 + 3.54 X 105 =
0.23 X 105 + 3.54 X 105 = 3.77X105
• 7.8 X 106 - 9.4 X 104 =
7.8 X 106 - 0.094 X 106 = 7.70 X 106
La convención de redondeo
I. Regla 1 -Incremento del último dígito que se
conserva en uno si el siguiente dígito es
mayor que 5.
II. Regla 2 -Retener el último dígito sin
modificar si el dígito siguiente es menor que
5.
III. Regla 3 -Retener el último dígito sin cambiar
si es par, o incrementar en uno si es impar, si
el último dígito es exactamente 5
• El redondeo debe ser siempre una única
operación; esto es, no redondear cada último
dígito que va quedando hasta llegar al dígito
deseado.
• Estas convenciones de redondeo también
están citadas en ANSI/AWS Standard A1.1.
Ejemplo
1.02345 se hace 1.023
1.02055 se hace 1.021
Tolerancia y la convención de “dígito
significativo”.
• Las reglas de la computación que usan la
convención de las cifras significativas son:
1. Regla A Para suma y resta, retener sólo
tantos dígitos significativos en el resultado
como los contenidos en el componente con
el menor número de dígitos significativos
2. Regla B Para multiplicación y división, la
respuesta final no puede tener más dígitos
significativos que el componente con la
menor cantidad de dígitos significativos.
Ejemplo
• 73.24 X 4.52 = 331 (no 331.0448)
• 1.648 / 0.023 = 72 (no 71.652174)
En algunas ocasiones, se sabe que algunos
números no tienen incertidumbre, y cuando se
usan en cálculos, las cifras significativas de la
respuesta se basan en el componente “inexacto”.
Ejemplo
• 8.416 X 50 = 420.8 cuando 50 es exacto
• 47.816 - 25 = 22.816 cuando 25 es exacto
• La Tabla 7.4 muestra muchos de factores
usados en soldadura. El uso de la tabla es muy
simple; encontrar la propiedad a convertir, y
multiplicar el número a ser convertido por el
factor de conversión dado.
• El CWI debe ser capaz de computar con
simplicidad los números para llegar a la
solución basados en la Tabla y considerando
las convenciones de redondeo.
Tabla 7.4- Factores de conversión para términos
comunes de soldadura
"'
a Gonvertir de•sde
a
Multiiplicar por
torr (mm Hg a O C)
miaron (µm Hg a O C)
Pa
Pa
bar
Pa
Pa
torr
miaron
psi
1 333220 X 10
1,333220 X 10- 1
7 , 50064 □ x1 o-~
7 500640 X 10
'1 • 450377 X 10
resiste.naia a la tirn.caión psi
1 blft
(MPa)1
N/mm
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
psi
lb/ft.2
N/mm2
6, 89t4757 x 10~1
4- • 788026 X 1 O1 • 000000
1,450377 X 10
2 • 088543 X 10 4
1 000000
cond L!I ctividad térmica
(\(\tf [ m• KD
cal/( orn •·S • C)
W/[m•K]
4l'184000x10
•
velocidad de avance
in.! min
mm/.s
4,2.33333 X 10- 1
ve.loaidad de•
alimentaaión del
alambre
mm/s
in_ 7min
2., 362205
Propie.dad
prnsión
(vaaíó)
(Pa)
.
.
.
.
.
.
Algunos extractos adicionales de ANSI/AWS A1.1
USO Y COSTUMBRES
• Los prefijos deben ser usados con las unidades
SI para indicar los órdenes de magnitud. Los
prefijos proveen sustitutos convenientes para
el uso de potencias de diez, y eliminan dígitos
insignificantes.
Preferido
12.3 km
No preferido
12300 m, 12.3 x 103m
• Se recomiendan prefijos en pasos de 1000.
Debe evitarse el uso de prefijos hecto, deca,
deci, y centi.
Preferido
mm, m, Km
No preferido
Hm, Dm, dm, cm
• Deben elegirse los prefijos de manera que los
valores numéricos estén entre 0,1 y 1000.
• Para situaciones especiales tales como las
presentaciones en tablas, puede usarse la
misma unidad, múltiplo o submúltiplo a pesar
de que el valor numérico exceda el rango de
0,1 a 1000.
• En el sistema SI no se deben usar prefijos
como múltiplos o con guiones.
Correcto
Incorrecto
pF, GF, GW
uuF, Mkg, kMW, G-W
• En el denominador, generalmente es deseable
sólo el uso de bases y unidades derivadas. Se
usan los prefijos con la unidad del
denominador para dar un tamaño adecuado a
los números.
Preferido
No preferido
200 J/kg, 5Mg/m3
0,2 J/g, 1 kg/ mm
• Los prefijos se fijan a la base de unidades SI
con la excepción de la unidad base de masa, el
kilogramo, que contiene prefijo. En este caso
el prefijo necesario se fija al gramo.
• No se deben mezclar los prefijos salvo que las
magnitudes garanticen una diferencia.
Correcto
5 mm long x 10 mm de altura
Incorrecto 5 mm x 0.01 m de altura
Excepción 4 mm de diámetro x 50 m de
longitud
Uso de Unidades No Preferidas
• Debe evitarse la mezcla de unidades de
distintos sistemas.
Preferido
kilogramo por metro cúbico (kg/m3)
No preferido
kilogramo por galón (kg/gal)
• Mayúsculas. Las unidades SI llevan mayúsculas
sólo al comienzo de una oración.
• Los símbolos de unidades en SI no están en
mayúsculas excepto en aquellos derivados de
nombres propios.
A (ampere), K (kelvin), W (watt)
N (newton), J (joule), etc.
m (metro), kg (kilogramo), etc.
• Plurales. Los símbolos de unidades son los
mismos en plural que en singular. Los nombres
de las unidades forman sus plurales en la
manera habitual.
50 newtons (50 N), 25 gramos (25 g)
• Puntuación. No se deben usar puntos luego de
las unidades SI, excepto al final de una
oración.
Correcto
5.7mm
Incorrecto
5.7 m.m.
Agrupamiento de los Números
• Los números con cinco dígitos o más deben
ser escritos con un espacio que separa cada
grupo de tres dígitos contándolos tanto a la
izquierda como a la derecha de la coma
decimal. Con números de cuatro dígitos, la
separación es opcional.
• Se deben usar espacios (no puntos) entre los
grupos de tres dígitos.
Correcto
Incorrecto
1 420 462.1; 0.045 62, 1452 o 1 452
1,420,462.1, 0.04562, 1,452
CAPITULO 8
METALURGIA DE LA SOLDADURA PARA EL
INSPECTOR DE SOLDADURA
INTRODUCCIÓN
• La metalurgia es la ciencia que trata sobre la
estructura interna de los metales y las
relaciones entre estas estructuras y las
propiedades que exhiben los metales.
• La metalurgia en la soldadura enfoca los
cambios que ocurren en la propiedades
mecánicas de los metales cuando son unidos
mediante soldadura.
• Es apropiado que el inspector de soldadura
entienda las bases de la metalurgia de la soldadura.
• Las propiedades mecánicas son afectadas por
las transformaciones metalúrgicas como resultado de la soldadura.
• Son afectadas por distintos factores metalúrgicos, incluyendo el agregado de aleantes, tratamientos térmicos y tratamientos mecánicos.
• Algunos requerimientos de fabricación que
puedan producir algún tipo de cambio
metalúrgico afectará las propiedades
mecánicas del metal.
• Estos cambios pueden ser resumidos en 2
grupos:
1. Cambios que ocurren en un metal cuando se
eleva la temperatura ambiente hasta una
temperatura mayor.
2. Efecto en las propiedades del metal versus la
velocidad de enfriamiento.
Estructuras Básicas de los Metales
• Una propiedad importante de los átomos es
que en ciertos rangos de temperatura, tienden
a formar sustancias con formas específicas.
• Los átomos en sus posiciones originales están
alineados en un modelo de red cristalina
(Fig.8.1)
• Los átomos tienden a vibrar alrededor de una
posición de equilibrio para mantener un espacio balanceado.
• La fuerza de repulsión de los átomos se
evidencia por el hecho que los metales
muestran resistencias a la compresión.
• La fuerza de atracción en los átomos
disminuye a medida que son alejados, esto se
puede verificar en el ensayo de tracción.
• Los átomos de los metales tienen una
separación específica a un determinada
temperatura.
Figura 8.1 – Estructura Atómica – Mostrando la
Ubicación de los Átomos y los Electrones
• A mayor temperatura del metal, mayor será la
separación de átomos.
• A menor temperatura del metal, menor será la
separación de átomos.
• En la Fig. 8.2 el metal sólido se transforma en
líquido, la temperatura asociada con este
cambio se conoce como punto de fusión.
• Un calentamiento mayor transformaría el
líquido en gas, a esta última transformación se
le conoce como vaporización.
Figura 8.2 – Sólido versus Líquido
• La soldadura y el corte incrementan la
temperatura del metal, este calentamiento
causará una expansión del metal.
• La soldadura causa incremento de
temperatura en zonas específicas.
• La dilatación que se da en lugares específicos
es resistida por el metal que esta a una
temperatura menor.
Figura 8.3 – Contracción en una soldadura causado
por Dilatación y Contracción
• Cuando se extingue el calor la porción caliente
empieza a enfriarse y a contraerse.
• A medida que la parte caliente se contrae, se
revierte la dirección de las fuerzas de
deformación que finalmente causan que la
longitud de la barra se acorte y los extremos
de la barra se levanten dándole a la barra un
perfil cóncavo cuando se enfría.
• En el caso de la soldadura, el resultado es un
cambio dimensional causado por los esfuerzos
térmicos.
• Las tensiones con las que queda la parte
enfriada es conocido como tensiones
residuales.
• Hay diferentes formas para eliminar o
disminuir las tensiones residuales, mediante la
aplicación de tratamientos vibratorios, o
mecánicos.
• El martillado (peening) es un método para el
alivio de tensiones, consiste en golpear la
superficie de los cordones intermedios de una
soldadura multipase.
Figura 8.4 – Martillado (peening) de Cordones de
Soldadura Intermedios para Alivio de Tensiones
Residuales
Estructuras Cristalinas
• En un metal sólido, los átomos tienden ellos
mismos a alinearse y formar estructuras
cristalinas.
• El número más pequeño de átomos que puede
describir un arreglo ordenado se conoce como
celda unitaria.
• Algunos metales existen en más de una fase en
estado sólido, estas fases aparecen con la
variación de la temperatura y se denomina
transformación alotrópica.
Figura 8.5 – Estructuras Cristalinas Comunes de los
Metales y Aleaciones
• La estructura FCC : aluminio, cobre, níquel, y
aceros inoxidables austeníticos.
• La celda unitaria BCT : La martensita
• La celda unitaria HCP : zinc, cadmio y
magnesio.
• La celda unitaria BCC : hierro, aceros al
carbono, cromo, molibdeno, y tungsteno.
Solidificación de los Metales
• Un metal solidifica en una estructura cristalina
por un proceso conocido como nucleación y
crecimiento.
• En el enfriamiento grupos de granos de
átomos se nuclean (solidifican).
• En el crecimiento, cada núcleo crece a lo largo
de una dirección preferencial.
Figura 8.6 – Nucleación y Solidificación de Metal de
Soldadura Fundido
• Las propiedades mecánicas pueden depender
del tamaño de grano.
• La unión entre granos individuales se conoce
como borde de grano.
Aleantes
• Los elementos aleantes son incluídos en la red
del metal base.
• Las propiedades de los elementos metálicos
pueden ser alteradas por el agregado de otros
elementos, que pueden ser o no metálicos.
• El elemento no metálico carbón es uno de los
elementos aleantes agregados al hierro para
formar la aleación del acero.
• Los átomos mas pequeños tienden a ocupar
lugares entre los átomos que forman la
estructura de la red del metal base. Estas se
conocen como aleaciones intersticiales.
• Los elementos aleantes con átomos de
tamaño cercanos al de aquel del metal base
tienden a ocupar lugares sustitucionales, esto
es reemplazan uno de los átomos del metal
base en la estructura de la red.
Figura 8.7 - Aleación Intersticial
Figura 8.8 - Aleación Sustitutiva
Componentes de la Microestructura de los
Aceros al Carbono
• La microestructura es la principal responsable
de las propiedades de la aleación.
• La microestructura es afectada por la
composición o el contenido de aleantes.
• Con la variación de temperatura de las
aleaciones hierro-carbono, ocurren cambios
alotrópicos.
Diagrama de Fase Hierro - Carbono
• Describe la naturaleza de las fases presentes
en las aleaciones de hierro-carbono bajo
condiciones cercanas al equilibrio.
• Condiciones cercanas al equilibrio hacen
referencia a la velocidad de cambio de
temperatura, la cual debe ser muy lenta.
• En este rango, los aceros se dividen en:
hipoeutectoide, eutectoide, hipereutectoide.
• Una de las transformaciones importantes que
ocurren en el acero es la transformación de
los distintos constituyentes a temperatura
ambiente (ferrita, perlita, cementita, y
combinaciones de estos) a austenita.
• Se obtiene 100% perlita cuando se trabaja con
el acero eutectoide (0.8%C), y la velocidad de
enfriamiento es muy lenta.
Figura 8.9 - Diagramas de Fase Hierro - Carbono
Figura 8.10 - Microestructura de Hierro
Comercialmente Puro, Los Granos Blancos son
Ferrita. Se Observan los bordes de grano, y los
glóbulos más oscuros son inclusiones no metálicas.
Figura 8.11 - Aspecto Laminar de la Perlita
(Aumento 1500X)
• Cuando el enfriamiento desde el rango
austenítico ocurre más rápidamente, en esta
transformación hay cambios significativos.
• Primero, la transformación ocurrirá a una
temperatura menor. En segundo lugar, la
microestructura resultante cambia
drásticamente y se incrementan la dureza y la
resistencia a la tracción, con la
correspondiente caída en la ductilidad.
Figura 8.12 – Martensita por temple – Mostrando
Estructura Acicular (500X)
• El tratamiento térmico de temple y revenido
se usa frecuentemente para mejorar las
propiedades de los aceros con requerimientos
mecánicos.
Diagrama TTT
• Ayudan en la determinación de que
constituyentes microestructurales darán como
resultado velocidades de enfriamiento más
rápidas.
• Son diagramas de transformación isotérmica.
• Este diagrama muestra a los productos
microestructurales como una función tanto de
la temperatura como el tiempo.
Figura 8.13 - Efecto de la Temperatura de Revenido
en las Propiedades Mecánicas de una Aleación 12,2%
Cr
Figura 8.14 - Diagrama de Enfriamiento Contínuo y
Transformación Isotérmica para Acero tipo 8630
Consideraciones Metalúrgicas para la
Soldadura
• Dentro de la soldadura, la región de
temperatura más altas, el metal puede
enfriarse desde el estado líquido.
• Adyacente a la soldadura, en la zona afectada
por el calor (ZAC[HAZ]), no se llega a la fusión.
• El ZAC[HAZ] es simplemente la región del
metal base adyacente al metal de soldadura
que ha sido elevado a temperaturas justo por
debajo de la temperatura de transformación al
punto de fusión del acero.
• Las velocidades de enfriamiento en estas
zonas son las más rápidas debido al fenómeno
conocido como temple por contacto.
• Algunas de las condiciones de soldadura que
pueden producir cambios incluyen la cantidad
de aporte de calor, el uso de precalentamiento, el carbono equivalente del metal base, y el
espesor de metal base.
• A mayor aporte de calor, decrece la velocidad
de enfriamiento.
• El aporte de calor depende de la corriente de
soldadura aparente, voltaje del arco y velocidad de avance
Figura 8.15 – Relación entre los Picos de Temperatura
de las distintas Regiones de una Soldadura, y la
Correlación con el Diagrama de Fases Hierro –
Carburo de Hierro {Cementita}
Corriente de Soldadura x Voltaje de Soldadura x 60
Velocidad de Avancede la Soldadura en in. / min.
• Aporte de Calor =
• El aporte de calor se expresa en términos de
joules por pulgada, y la velocidad de avance
en pulgadas por minuto.
• Se le puede pedir al inspector de soldadura
que registre el aporte de calor de la soldadura
para controlar las propiedades microestructurales resultantes que aparecen en la zona
afectada por el calor.
• El uso de precalentamiento tenderá a reducir
la velocidad de enfriamiento en la soldadura y
en la ZAC [HAZ] dando una mejora en la
ductilidad.
• Se le puede pedir al inspector de soldadura
que monitoree el precalentamiento requerido
para una operación particular de soldadura.
• Otro factor importante para la soldadura de
acero es el carbono equivalente, ya que el
carbono tiene el efecto más pronunciado en la
templabilidad.
• Debajo se muestra un ejemplo de un
contenido de carbono equivalente típico
(C.E.).
• C.E.  %C  %Mn  %Ni  %Cr  %Cu  %Mo
6
15
5
13
4
• Una vez que se determino un contenido de
carbono equivalente, podemos predecir el
rango aproximado de precalentamiento que
será necesario para los mejores resultados.
Tabla con algunos de las temperaturas de
precalentamiento sugeridas para distintos rangos de
carbono equivalente
• El espesor del metal base también tiene un
efecto en la velocidad de enfriamiento;
generalmente las soldaduras en metal base de
mayor espesor se enfrían más rápidamente
que las soldaduras en secciones delgadas.
• Cuando se sueldan secciones de mayor
espesor, normalmente se incrementan los
requerimientos de precalentamiento y entre
pasadas para ayudar a disminuir la velocidad
de enfriamiento resultante.
Tratamientos Térmicos
• Pueden aplicarse al metal base previo a la soldadura o a la totalidad de la construcción soldada para producir unas propiedades mecánicas específicas.
• Como inspector de soldadura, uno de sus trabajos puede ser controlar dichas operaciones
de tratamiento térmico.
• Los tratamientos térmicos básicos, incluyen
recocido (annealing), normalizado (normalized),
temple (quenching), revenido (tempering),
precalentamiento, postcalentamiento, y alivio de
tensiones térmico.
• El recocido es un tratamiento para ablandar.
• El normalizado también ablanda el metal, pero no
en una forma tan significativa como el recocido.
• El temple difiere del recocido y el normalizado en
que las propiedades mecánicas resultantes muestran una dureza y resistencia significativamente
incrementadas y una baja en la ductilidad.
• Los tratamientos de precalentamiento se
usan, como se discutió previamente, para
disminuir algo la velocidad de enfriamiento
del metal base adyacente a la soldadura.
• El alivio térmico de tensiones, que cae dentro
de la categoría de tratamiento de postcalentamiento, es un método de reducir la cantidad
de tensiones residuales que están presentes
luego de la soldadura.
Tratamientos Térmicos
Temp.
T A3
Tiempo
T
T : Temple (Quenching)
N
N : Normalizado (Normalized)
R
R : Recocido (Annealing)
Bonificado = Temple + Revenido
TA3 Entre 723 a 910 C, en
función del % Carbono
Revenido (Tempering)
Temp. Revenido (C}
180-220
300-400
500-550
Estructura
Aplicaciones
Martensita revenida
Herramientas
Troostita
Resortes
Sorbita
Varillas de construcción
Difusión
• Cualquier átomo puede “vagar” fuera, paso a
paso, de su posición inicial. Estos cambios de
posición en estado sólido se conocen como
difusión.
• Muchos de los contaminantes encontrados
normalmente en los metales son componentes
orgánicos y contienen hidrógeno en su
composición.
• El calor de la soldadura rompe las moléculas de
agua o contaminantes orgánicos en átomos
individuales.
• Los átomos individuales de tamaño reducido
se pueden difundir fácilmente dentro de la
estructura del metal base.
• Estos átomos individuales se pueden recombinar formando un molécula de mayor tamaño el cual queda atrapado en las discontinuidades. (H+ + H+ = H2 )
• Esas moléculas causan grandes esfuerzos en
su estructura interna del metal, y para metales
de baja ductilidad pueden causar fisuras.
Figura 8.16 – Difusión de los átomos de Oro y Plomo
• Es importante limpiar cuidadosamente todas
las superficies a ser soldadas.
• Especificar “electrodos de bajo hidrógeno”
para el uso con aceros al carbono o de baja
aleación.
• Los métodos mencionados arriba pueden
ayudar a reducir la posibilidad de fisuración
por hidrógeno en aquellos metales que son
susceptibles.
Solubilidad Sólida
• Sólido que se disuelve en otro sólido.
• Cuando se eleva la temperatura del metal,
aumenta la cantidad de difusión y solubilidad.
• Cuando se le agrega partículas de carbono a
un acero y se le eleva la temperatura muy por
debajo del punto de fusión de ambos
materiales, parte del carbono se difundirá en
el acero provocando un aumento de dureza, a
esta técnica se le conoce como Cementado.
• El conocimiento de la difusión y la solubilidad
sólida ayudará al inspector de soldadura a
entender la importancia de la limpieza en
soldadura, y la necesidad de una protección
adecuada durante las operaciones de
soldadura.
Aceros Inoxidables
• La palabra ‘inoxidable’ es un poco incorrecta,
ya que el acero inoxidable en ambientes
severamente corrosivos se corroe a muy altas
velocidades.
• Hay muchos tipos de aceros inoxidables, y el
inspector de soldadura debe reconocer cuando se habla de ellos y usar la denominación
adecuada para cada tipo.
• Las cinco clases principales de aceros
inoxidables son ferríticos, martensíticos,
austeníticos, de endurecimiento por
precipitación y los duplex.
• La fase estable de los aceros inoxidables encontrada a temperatura ambiente, depende
de la química del acero.
• Uno de los problemas comunes encontrados
cuando se sueldan grados austeníticos se
conoce como ‘precipitación de carburos’, o
‘sensitización’ (sensibilizacion).
• El primer método para prevenir la sensibilizacion involucra el tratamiento de recalentamiento de la totalidad de la estructura y enfria
miento violento.
• Un segundo método es el agregado de
estabilizadores al metal base y los metales de
aporte.
• Un tercer método es la reducción del contenido de carbono del metal base y los metales de
aporte.
Figura 8.17 – Corrosión por Ataque Intergranular en
Aceros Inoxidables Austeníticos Causados por la
Sensibilización durante la Soldadura.
Figura 8.18 –Temple (Enfriamiento) del Acero
Inoxidable Austenítico para Maximizar la Resistencia
a la Corrosión
Figura 8.19 – Prevención de la Sensibilización
en Aceros Inoxidables Austeníticos
Aluminio y sus Aleaciones
• Las aleaciones de aluminio tienen una película
muy tenaz de óxido en sus superficies.
• Estos mismos óxidos en la superficie
interfieren con los procesos de unión.
• Se usan fundentes para romper la película de
óxido para que se puedan unir las partes.
• Cuando se suelda, se usa corriente alterna que
hace romper el óxido por la corriente reversa
de la soldadura AC.
• Se evita que se vuelva a formar la película de
óxido protegiendo con gas Argón o Helio.
• El método de soldadura con AC a veces es
conocido como ‘técnica de limpieza superficial’.
• Los metales de aporte adecuados para la
mayor parte de grados soldables y condiciones
de tratamientos térmicos pueden encontrarse
en ANSI/AWS A5.10, Specification for Bare
Aluminium and Aluminium Alloy Welding
Electrodes and Rods.
Cobre y sus Aleaciones
• Estas aleaciones usualmente se endurecen y
se hacen más resistentes mediante la cantidad
de ‘trabajo en frío’.
• El hecho de soldar ablanda el material trabajado en frío y debe ser considerado antes de
soldar en aleaciones de cobre endurecidas por
trabajo.
• Uno de los mayores problemas soldando Cobre y sus aleaciones es debido a su punto de
fusión relativamente bajo y su muy alta conductividad térmica.
Resumen
• La metalurgia de la soldadura es una consideración importante para cualquier componente
soldado, debido a los cambios significativos en
las propiedades mecánicas.
• Existen una cantidad de requerimientos en los
procedimientos de soldadura.
• Se le puede solicitar al inspector de soldadura
que controle alguno de estos requerimientos.
• Los cambios en las propiedades del metal
tendrán lugar en base a la cantidad de calor.
CAPÍTULO 9
DISCONTINUIDADES DEL METAL BASE Y DE LA
SOLDADURA
INTRODUCCIÓN
• En general, una discontinuidad es descrita como una interrupción en la naturaleza uniforme de un ítem.
• El inspector de soldadura debe evaluar la soldadura para determinar su comportamiento
para el servicio proyectado.
• Los tipos de discontinuidades que nos preocupan son aquellas como: fisuras, poros, falta de
fusión, socavación, etc.
• El inspector será contratado para inspeccionar
visualmente las soldaduras para determinar la
existencias de alguna discontinuidad.
• El inspector de soldadura debe ser capaz de
describir su naturaleza, ubicación y tamaño de
la discontinuidad.
• El inspector de soldadura debe ser capaz de
describir precisamente la discontinuidad con
el detalle suficiente para que pueda ser corregido por el personal de producción.
Diferencia entre discontinuidad y defecto
• Una discontinuidad es algo que introduce una
irregularidad en una estructura que de otra
manera sería uniforme.
• Un defecto es una discontinuidad específica
que puede comprometer el comportamiento
de la estructura para el propósito que fue
diseñada.
• Un defecto es una discontinuidad de un tipo
definido, de tamaño suficiente como para que
el objeto sea inapropiado para el servicio que
fue diseñado.
• Cada industria usa un código o especificación,
que describen los límites de aceptación para
estas discontinuidades.
• Una discontinuidad lineal presente en la
dirección perpendicular a la tensión aplicada,
representa una situación más crítica que una
no lineal; debido a la mayor tendencia a la
propagación y generación de una fisura.
• Como inspector de soldadura, jugara un rol
extremadamente importante en determinar
que tan bien los componentes se van a comportar en servicio.
Discontinuidades comunes
• Las definiciones de cada una se pueden
encontrar en AWS STANDARD, A3.0, “Standard
Welding Terms and Definitions”.
• Fisura
• Falta de fusión
• Inclusión
• Porosidad
• Convexidad
• Sobreespesor de soldadura
• Laminación, etc.
Fisuras
• Es la discontinuidad más crítica.
• Se inicia cuando la carga o tensión aplicada a
un componente excede la resistencia a la
tracción.
• Un criterio es según sean fisuración en “frío” o
en “caliente”.
• Las fisuras en caliente generalmente ocurren
mientras el metal solidifica, a temperaturas
elevadas.
• Las fisuras en frío ocurren después que el
material se enfrió hasta la temperatura
ambiente, resultan del hidrógeno atrapado.
• Las fisuras longitudinales son aquellas que
están en dirección paralela al eje longitudinal.
• Las fisuras transversales son aquellas que
están en dirección perpendicular al eje
longitudinal.
• Las fisuras pueden ser en la garganta, en la
raíz, en el talón, cráter, bajo cordón, ZAC y las
fisuras en el metal base.
Figura 9.1 - Fisura longitudinal
Figura 9.2 – Fisuras transversales
Figura 9.3 – Fisuras longitudinales y transversales en
soldaduras con bisel y de filete
• Las fisuras en la garganta de la soldadura son
así denominadas porque se extienden a través
de las soldadura a lo largo de la garganta de
soldadura.
Figura 9.4 – Fisura en la garganta en la raíz de una soldadura de filete
• Las fisuras en el pie son fisuras en el metal
base que se propagan desde el pie de la
soldadura.
Figura 9.5 – Fisuras en el pie (Toe Crack)
• Las fisuras en el cráter ocurren en el punto
donde terminan las pasadas de soldadura
individuales, si el arco no se llena por
completo de pileta líquida, el resultado puede
ser un cráter.
• Las fisuras en el cráter ocurren durante la
solidificación de la pileta líquida.
• Las fisuras en el cráter son muy peligrosas ya
que tienden a propagarse.
Figura 9.6 – Acercamiento a fisuras en el cráter en
soldadura de aluminio
Figura 9.7 – Propagación de una fisura en el cráter en
una soldadura de aluminio
• La fisura debajo del cordón está ubicada en la
ZAC .
• Puede no propagarse hasta varias horas
después de haber terminado la soldadura.
• Resultan de la presencia de hidrógeno en la
zona de soldadura.
• Como inspector de soldadura, usted debe
estar prevenido de este problema potencial y
tomar las precauciones para evitar su
ocurrencia.
Figura 9.8 – Fisuras bajo cordón
Underbead crack
• Radiográficamente, las fisuras aparecen como
líneas finas, mas que como líneas oscuras bien
definidas.
Figura 9.9 – Radiografía de una fisura longitudinal
Figura 9.10 – Radiografía de fisuras transversales
• La falta de fusión es un discontinuidad que se
da porque no ocurre la fusión entre el metal
de soldadura, las caras de fusión o los
cordones adyacentes.
Figura 9.11 – Distintas zonas con falta de fusión
Figura 9.12 – Falta de fusión en la superficie de la
soldadura
• La falta de penetración es una discontinuidad
asociada solamente con la soldadura de bisel, el
metal de soldadura no se extiende
completamente a través del espesor de la junta.
Figura 9.16 – Ejemplos de juntas
con falta de penetración
Figura 9.17 – Junta con falta de penetración
Inclusiones
• Es un material sólido y extraño atrapado;
como por ejemplo, escoria, fundente,
tungsteno u óxido.
• Manipulación inadecuada del electrodo y
limpieza insuficiente puede provocar la presencia de inclusiones de escoria.
Figura 9.19 – Inclusiones de escoria
superficiales
Figura 9.20 – Radiografía de inclusiones
aisladas de escoria
Porosidad
• Es un tipo de discontinuidad que forma una
cavidad provocada por gases que quedan
ocluidos durante la soldadura.
• Los poros son provocados por la presencia de
contaminantes o humedad en la zona de
soldadura que se descomponen debido al
calor de la soldadura y de los gases formados.
Figura 9.24 – Poros superficiales alineados unidos
por una fisura
Socavación
• Discontinuidad superficial que sucede en el
metal base adyacente a la soldadura.
• Aparece debido a una alta velocidad de
pasada y/o alto amperaje.
• Es particularmente dañina para todas aquellas
estructuras que vayan a estar sometidas a
cargas de fatigas.
Existen técnicas para encontrar la socavación:
• Se usan técnicas como apoyar una luz titilante
sobre la superficie del metal base de manera
que se produzca una sombra en la socavación.
• Otra técnica es realizar una inspección final
sobre la soldadura luego de ser pintada
preferentemente con un color luminoso.
• En las radiografías aparece como una marca
oscura en el borde del sobreespesor.
Figura 9.30 – Apariencia típica de una socavación en soldaduras con
bisel y de filete
Figura 9.31 – Socavación adyacente a una soldadura de filete
Solapado
• Discontinuidad superficial que puede ocurrir
por emplear técnicas inadecuadas de soldadura.
• Es descrita como una protusión del metal de
soldadura por delante del talón o de la raíz de
la soldadura.
• Aparece cuando el metal soldado inunda la
junta y yace en la superficie del metal base
adyacente.
Las causas son las siguientes:
• Se puede dar por soldar con una velocidad
muy lenta.
• La cantidad de metal de aporte fundido va a
ser excesiva frente a la cantidad requerida
para llenar la junta.
Figura 9.36 – Solapado en una soldadura de filete
(también se muestra socavación)
Convexidad
• Discontinuidad particular de la soldadura que
se aplica solamente a las soldaduras de filete.
• Se refiere a la cantidad de metal de soldadura
recargado sobre la superficie de soldadura de
filete más alla de lo que consideramos plano.
• Dentro de ciertos límites, la convexidad no es
dañina.
• La convexidad resulta cuando la velocidad de
pasada es demasiado lenta o cuando el electrodo es manipulado incorrectamente.
Figura 9.37 – Convexidad en soldadura de filete
Sobreespesor de soldadura
• Solo puede estar presente en una soldadura
con bisel.
• Es descrito como un metal de soldadura en
exceso de la cantidad requerida para llenar
una junta.
• El problema asociado con el sobreespesor
excesivo es la generación de entallas filosas
(concentradores de esfuerzos)
Figura 9.39 – Sobreespesor en ambos lados de la junta
Figura 9.41 – Tratamiento inaceptable y aceptable del sobreespesor
excesivo de soldadura
Figura 9.40 – Efecto del sobreespesor de soldadura
en la resistencia a la fatiga
Corte de Arco – Arc Strike
• Son generados cuando el arco es iniciado sobre
la superficie del metal base fuera de la junta de
la soldadura.
• Puede provocar una tendencia a fisuras.
• Debido al daño potencial que ellos representan, nunca deben ser permitidos.
• Durante el método de ensayo de partículas
magnéticas existe la posibilidad de que pueda
producirse un corte de arco. (Tecnica de Prods)
Figura 9.42 – Foto micrografía de una estructura
martensítica producida por un corte de arco (Arc
Strike)
Salpicaduras
• Partículas de metal expelidas durante la fusión de la
soldadura de manera de no formar parte de la
soldadura.
• Pueden proveer un concentración localizada de
tensiones que pueden causar problemas durante el
servicio.
• La presencia de esta concentración de tensiones
junto a un medio ambiente corrosivo generan una
forma de corrosión conocida como fragilizacion
caústica.
• Motivada por altas corrientes de soldadura.
• GMAW : Globular y corto circuito / CO2 (lo fomenta)
• Usar mezclas de Argon (GMAW/FCAW) reduce el
riesgo de salpicaduras.
Figura 9.44 – Salpicadura
Laminación
• Resulta de la presencia de inclusiones no metálicas que pueden aparecer en el acero cuando son producidos.
• Comprando aceros con bajo nivel de contaminación se va a reducir drásticamente la tendencia a la presencia de laminaciones.
• El mejor método para el descubrimiento de
laminación es además de la inspección visual
es el uso de ensayos de ultrasonido de haz
normal.
Figura 9.45 – Fisura en el metal de soldadura debida
a la presencia de laminación
Desgarramiento laminar – Lamellar Tear
• Fractura tipo meseta en el metal base con una
orientación básicamente paralela a la superficie
rolada.
• Ocurren cuando hay tensiones altas en la dirección del espesor.
• A mayor espesor del material y alto contenido de
inclusiones, mayor probabilidad de desgarramiento laminar.
• Para que se inicie deben existir 3 condiciones:
tensiones en la dirección del espesor, configuración de junta susceptible y un material con un
alto contenido de inclusiones.
Figura 9.46 – Configuraciones de soldadura que
pueden provocar desgarramiento laminar
Costuras (Seams) y Pliegues (Laps) de
laminación
• Difieren de la laminación en que están abiertas hacia la superficie laminada del metal en
lugar de en el borde.
• Las grietas son causadas principalmente por
las imperfecciones del lingote de acero.
• Los pliegues son provocados por un sobrellenado en las pasadas a través de los rodillos de
laminación.
Figura 9.47 – Costura profunda sobre la superficie de
un producto laminado semi-terminado
Discontinuidades dimensionales
• Pueden ocurrir en las mismas soldaduras o en
las estructuras soldadas.
• Deben ser consideradas y revisadas por el
inspector de soldadura.
• Medir el tamano y longitud de la soldadura,
asi como del conjunto soldado, descartando
distorsiones.
Discontinuidades en soldadura Láser y
por Haz de Electrones
• Ambos procesos son realizados a altas velocidades.
• En el caso de EB, produce zonas de fusión
relativamente profundas y angostas.
• Ambos procesos son susceptibles de variaciones sustanciales en la profundidad de la penetración, de una junta a otra y dentro de la misma junta.
• Las soldaduras láser son más susceptibles, las
variaciones de penetración por la reflexión
variable del rayo, esto es llamado acoplamiento o desacoplamiento de la energía del
rayo láser.
• La tendencia al acoplamiento espontáneo y al
desacoplamiento depende del tipo de láser, la
reflexibilidad del material que está siendo
soldado, la densidad de energía del rayo, y la
preponderancia de una columna de vapor del
rayo reflexiva de la zona de fusión.
Figura 9.52 – Falta de fusión en una sección vertical
(arriba) y horizontal (abajo) en una soldadura por
haz de electrones en una aleación de Titanio
Resumen
• Las imperfecciones pueden existir tanto en el
metal de soldadura como en el metal base.
• Las discontinuidades que están encima del
límite admisible que aparecen en los códigos,
son llamados defectos.
• Conociendo como pueden formarse las discontinuidades, el inspector de soldadura puede tener éxito en detectar estas causas y prevenir problemas.
CAPÍTULO 10
INSPECCION VISUAL Y OTROS METODOS DE END
Y SIMBOLOS
Introducción
• La inspección visual provee el elemento básico
para la evaluación de las estructuras o componentes que están siendo construidos.
• La inspección visual es el nivel mínimo de inspección para establecer la aceptación o el
rechazo de la soldadura.
• La inspección visual debe ser realizada antes,
durante y después de la soldadura por un
inspector entrenado y calificado.
• La inspección visual solo va a revelar las
discontinuidades superficiales.
• El inspector de soldadura debe estar familiarizado con todas las técnicas usadas para producir soldaduras, así como también con todos
los métodos empleados para evaluar al producto terminado.
• Cada situación individual va a estar asociada
con las prácticas y procedimientos particulares
que no se van a aplicar a alguna otra situación.
Inspección Visual (VT)
• Para que sea considerada efectiva, debe ser
aplicada en cada etapa del proceso de fabricación.
• El propósito que sea de forma continua es para encontrar los problemas ni bien aparecen y
de tal forma que sea corregido de la manera
más eficiente.
• Deben ser realizadas antes, durante y después
de la soldadura.
• Una de las primeras tareas del inspector de
soldadura en el inicio de un nuevo proyecto es
revisar toda la documentación referida a la
soldadura que va a ser realizada.
• Estos documentos, en esencia, describen qué,
cuándo, dónde y cómo la inspección tendrá
que ser realizada.
• El inspector de soldadura debe chequear si los
procedimientos calificados de soldadura cubren adecuadamente los tipos de materiales a
ser soldados.
• El inspector debe desarrollar un plan para
realizar las inspecciones y registrar y mantener
los resultados.
• El inspector debe saber cuando una tarea
particular de inspección debe ser realizada y
de qué forma.
• El inspector de soldadura debe establecer
algún sistema sobre el cual una soldadura
rechazada pueda ser reportada e identificada.
• El inspector de soldadura debe hacer algún
intento de evaluar el comportamiento y la
condición del equipamiento.
• El inspector de soldadura debe evaluar la
calidad de los materiales base y de los
materiales de aporte.
• La inspección de los materiales base va a
variar desde una inspección visual hasta una
combinación de varios ensayos no destructivos.
Figura 10.2 – Herramientas de Inspección Visual
Figura 10.4 – Predoblado y Presentación Previa para
Permitir la Distorsión
• El inspector de soldadura debe notificar
cualquier abertura de raíz que está presente
durante la presentación de cualquier filete.
• El inspector de soldadura debe revisar cuidadosamente la limpieza de la zona de soldadura.
• El inspector de soldadura debe basar la inspección en el procedimiento de soldadura
WPS cuando realiza la inspección durante la
soldadura.
Figura 10.8 – Ubicación de las Pasadas de Raíz
Figura 10.9 – Ubicación de los Cordones Para
Soldadura de Filete Multipasadas en un Junta T
• El inspector de soldadura debe de revisar la
posición de las pasadas de soldadura.
• El inspector de soldadura puede ser invitado a
observar la secuencia y colocación de cada
segmento de soldadura.
Figura 10.10 – Secuencia de Soldadura en una
Soldadura con Bisel en X
Figura 10.11 – Secuencia de Soldadura en una
Soldadura en Junta en T con dos Filetes
ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
PT Visible
PT Fluorescente
Tintes Penetrantes
Discontinuidades superficiales
Partículas Magnéticas
DISRUPTION OF MAGNETIC FIELD
AND ACCUMULATION OF PARTICLES
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MAGNETIC
FIELD UNES
MAGNETIC FIELD LEAKAGE
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ELECTRICAL
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CRACKS AT 90 º TO LINES OF
FORCE WILL SHOW
CRACKS AT 45 º
WILL SHOW
LINES OF FORCE
WITHIN ANO ON
SURFACE OF THE PART
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CURRENT
CRACKS PARALLEL TO LINES
OF FORCE WILL NOT SHOW'
LONGITUDINAL MAGNETISM
ELECTRIC
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J.,.1--,--
CRACKS PARALLEL
TO LINES OF FORCE
WILL NOT SHOW
CRACKS 45 º WILL SHOW
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CRACKS AT 90 º TO UNES
OF FORCE WILL SHOW
CIRCULAR MAGNETISM
Ultrasonido - UT
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F : Frecuencia
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Ultrasonido – Inspección por inmersión
EQUIPO DE GAMMAGRAFIA
Corrientes Eddy - ET
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F : Frecuencia.
P : Penetración.
S : Sensibilidad.
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CONDUCTIVE MATERIAL
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METALS SORTING (CONDUCTIVITY)
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CORROSION THINNING
0
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AIR POINT
FLAW DETECTION
COATING THICKNESS