CÓDIGO. PROCEDIMIENTO TÉCNICO PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA REVISIÓN No. PND-PT-17 0 ENTRADA EN VIGOR. MAYO, 2024 REFERENCIA: EN 14730-2 Página 1 de 11 1. Objetivo Establecer los parámetros necesarios para la inspección de soldaduras en rieles soldados mediante soldadura aluminotérmica. 2. Alcance Este procedimiento describe los métodos necesarios para la inspección de rieles soldados mediante soldadura aluminotérmico. Las variaciones de este procedimiento de prueba, equipo y normas de aceptación no incluidas en este procedimiento, pueden ser utilizadas con la aprobación del solicitante. Dichas variaciones incluyen, otros espesores, geometrías de soldaduras, equipos o insumos utilizados, técnicas de pruebas, etc. Dichas variaciones aprobadas deben figurar en las variaciones del contrato. 3. Responsabilidades Es responsabilidad del personal técnico de LIEC, S.A. de C.V., Nivel I realizar las inspecciones y sólo podrá interpretar, evaluar y reportar los resultados bajo la supervisión del técnico Nivel II y es responsabilidad del técnico Nivel II realizar las inspecciones, interpretar, evaluar y reportar los resultados de la inspección de acuerdo con los requisitos de este procedimiento. 4. Requisitos del personal Para el caso de inspección por Líquidos Penetrantes y Ultrasonido, el personal que realice las inspecciones, interprete, evalúe y elabore el reporte de los resultados; debe estar calificado y certificado como nivel I o II, de acuerdo con el procedimiento PND-PCC-01 que cumple con los lineamientos establecidos en la práctica recomendada SNT-TC-1A. 5. Documentos de referencia BS-EN 14730-2 NOM-055-SCT2-2016 BS-EN 14730-1 NAV 3-0-5-.1 NAV 3-3-2.1 ET 03.303.360.155.0 Aplicaciones ferroviarias Vía Soldeo aluminotérmico de los carriles Parte 2: Cualificación de soldaduras por aluminotermia, aprobación de contratistas y aceptación de soldaduras. NORMA Oficial Mexicana Para vía continua, unión de rieles mediante soldadura. Aplicaciones ferroviarias Vía Soldeo aluminotérmico de carriles Parte 1: Aprobación del proceso de soldeo. AUSCULTACIÓN MEDIANTE ULTRASONIDOS SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA DE CARRILES. EJECUCIÓN Y RECEPCIÓN DE SOLDADURAS. Soldadura aluminotérmica de carriles. CÓDIGO. PROCEDIMIENTO TÉCNICO PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA PND-PT-17 REVISIÓN No. 0 ENTRADA EN VIGOR. MAYO, 2024 REFERENCIA: EN 14730-2 Página 2 de 11 6. Términos y definiciones Procedimiento de soldeo aluminotérmico: El soldeo aluminotérmico de dos carriles se basa en la fusión de sus extremos por la acción de un metal de aportación de estado líquido y a temperatura que da origen a una masa homogénea también fundida. Los extremos de los carriles se encuentran envueltos por un molde refractario destinado a dar forma a esta masa hasta su solidificación y el metal de aportación se hace proceder del fenómeno, fuertemente exotérmico, consistente en la reducción de un óxido de hierro por el aluminio. La mezcla de tales elementos pulverizados reacciona por ignición proporcionando hierro libre y óxido de aluminio – alúmina o corindón – ambos en estado líquido debido al calor desprendido durante el fenómeno. Zona de fusión: Zona de la soldadura llevada al estado líquido y revelada por ataque de muestras cortadas en la soldadura. Zona afectada térmicamente visible, ZAT: Zonas situadas en ambos lados de la zona de fusión en las que la microestructura del acero del carril se ha visto modificada de manera visible por el calor de soldeo. Dicha modificación queda patente tras un examen micrográfico después de un ataque con un reactivo FRY. Zona térmicamente suavizada: Parte de la ZAT caracterizada por una dureza más baja. Rebaba: Partícula plana de material de soldeo situada en la superficie del carril adyacente al cordón y debida a los intersticios existente entre molde y carril. Defecto en el carril: Rotura, fisura o avería que se produce en el carril debido a defectos de fabricación o de utilización que obligan a la retirada de cierto número de carriles o cupón de carril para conservar la vía. Rango de esfuerzos: Rango de esfuerzos para el ensayo de fatiga, igual a la diferencia entre el esfuerzo máximo y esfuerzo mínimo. Autoridad ferroviaria: Regulador ferroviario, o propietario de infraestructura ferroviaria o administrador responsable por delegación de la infraestructura ferroviaria. Siempre que la UN EN 14730 haga alusión a la autoridad ferroviaria, se sobreentenderá que se refiere al Administrador de infraestructuras Ferroviarias. 7. Procedimiento Previo a cualquier inspección, las soldaduras deben estar terminadas y: • • Identificadas, Libres de moldes y material de fijación, CÓDIGO. PROCEDIMIENTO TÉCNICO PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA • • REVISIÓN No. PND-PT-17 0 ENTRADA EN VIGOR. MAYO, 2024 REFERENCIA: EN 14730-2 Página 3 de 11 Aseguradas en su posición final, En las condiciones finales de terreno. 7.1. Inspección geométrica Se deben realizar mediciones geométricas de: • • Alineamiento y coincidencia del collar de soldadura. Alineación de rieles soldados. 7.1.1. Alineamiento y coincidencia del collar de soldadura El desalineamiento y coincidencia del collar de soldadura no deben exceder los valores mostrados en las siguientes figuras. Figura 1 Desalineamiento vertical Donde: 1 hongo del riel 2 patín del riel a = 2 [mm] CÓDIGO. PROCEDIMIENTO TÉCNICO PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA REVISIÓN No. 0 ENTRADA EN VIGOR. MAYO, 2024 REFERENCIA: EN 14730-2 Página 4 de 11 Figura 2 Desalineamiento lateal Donde: 1 hongo del riel 2 patín del riel b = 3 [mm] Figura 3 Coincidencia, moldes de dos piezas Donde: 1 hongo del riel 2 patín del riel c = 3 [mm] PND-PT-17 CÓDIGO. PROCEDIMIENTO TÉCNICO PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA REVISIÓN No. PND-PT-17 0 ENTRADA EN VIGOR. MAYO, 2024 REFERENCIA: EN 14730-2 Página 5 de 11 Figura 4 Coincidencia, molde de tres piezas Donde: 1 hongo del riel 2 patín del riel 3 collar debajo del patín 4 collar arriba del patín d = 3 [mm] 7.1.2. Alineación de rieles soldados 7.1.2.1. General Se debe medir el alineamiento después del esmerilado final del riel soldado en una longitud de 1 [m] con la soldadura al centro. 7.1.2.2. Longitud de esmerilado La longitud de esmerilado es aquella donde la superficie del riel ha sido esmerilada en todo el ancho de la superficie de rodadura “L” o en toda la altura de la superficie de la cara activa “M”, como se muestra a continuación. CÓDIGO. PROCEDIMIENTO TÉCNICO PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA REVISIÓN No. MAYO, 2024 REFERENCIA: EN 14730-2 Página 6 de 11 Donde L longitud de esmerilado 1 hongo del riel 2 patín del riel Figura 6 Longitud de esmerilado en la cara activa Donde M longitud de esmerilado 1 hongo del riel 2 patín del riel Alineamiento vertical El alineamiento vertical debe ser medido sobre el eje de la superficie de rodadura. Está definido como cóncava y convexa por las figuras. • 0 ENTRADA EN VIGOR. Figura 5 Longitud de esmerilado en la superficie de rodadura 7.1.2.3. PND-PT-17 Soladura convexa El valor de convexidad P es calculado con la siguiente fórmula: ℎ1 −ℎ2 2 . CÓDIGO. PROCEDIMIENTO TÉCNICO PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA REVISIÓN No. PND-PT-17 0 ENTRADA EN VIGOR. MAYO, 2024 REFERENCIA: EN 14730-2 Página 7 de 11 La planicidad es medida sobre la longitud de esmerilado. Figura 7 Soldadura convexa Donde: 1 planicidad 2 riel ℎ1 , ℎ2 Valores en los extremos de la regla • Soldadura cóncava Figura 8 Soldadura cóncava Donde: 1 máxima distancia por debajo de la regla 2 riel 7.1.2.4. Alineamiento horizontal El alineamiento horizontal debe ser medido sobre la cara activa a 14 mm por debajo de la superficie de rodamiento. CÓDIGO. PROCEDIMIENTO TÉCNICO PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA PND-PT-17 REVISIÓN No. 0 ENTRADA EN VIGOR. MAYO, 2024 REFERENCIA: EN 14730-2 Página 8 de 11 Figura 9 Alineamiento horizontal Donde: 1 máximo desalineamiento horizontal 2 hongo del riel 3 patín del riel 7.1.2.5. Criterios de aceptación Los criterios de la alineación del riel se definen en las siguientes tablas. La autoridad ferroviaria debe especificar la categoría de cada una de las tablas. Los valores dentro de las categorías no deben ser combinados. En caso de que la autoridad ferroviaria tenga otros criterios de aceptación, estos serán los que se consideren para la inspección. Categoría Soldadura convexa A B C D E F G H Convexidad máxima Convexidad mínima 1.0 1.0 0.5 0.5 0.3 0.3 0.2 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 Planicidad -0.20 -0.20 -0.20 -0.20 -0.20 -0.15 -0.10 -0.15 -1.0 -0.5 -0.5 0.0 -0.2 -0.15 -0.1 0.0 900 900 900 900 600 600 600 600 Soldadura Concavidad cóncava máxima Máxima longitud de esmerilado Tabla 1 Alineamiento vertical, mediciones en milímetros CÓDIGO. PROCEDIMIENTO TÉCNICO PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA PND-PT-17 REVISIÓN No. 0 ENTRADA EN VIGOR. MAYO, 2024 REFERENCIA: EN 14730-2 Página 9 de 11 Categoría W X Y Z Apertura máxima 0.3 0.3 0.5 0.5 Estrechamiento máximo Longitud de esmerilado máxima 0.0 0.0 0.5 0.5 500 ilimitado 300 Ilimitado Tabla 2 Alineamiento horizontal 7.2. Integridad de la soldadura 7.2.1. Inspección Visual La determinación de la integridad de la soldadura se debe realizar por medio de Inspección Visual. • • • • • • • • • • El collar de soldadura debe realizarse a la forma completa del molde y estar libre de cualquier deformación. No debe haber daño del riel ocasionado por metal líquidos, escoria o salpicadura. Los límites para otros defectos deben ser especificados por la autoridad ferroviaria. No debe haber escasez de material de aportación. No deben detectarse inclusiones no metálicas. Libre de cavidades en la sección de la soldadura. No debe encontrarse falta de fusión entre la soldadura y material base. No deben presentarse porosidades. No debe encontrarse inclusión de arcilla/arena en la banda de rodamiento. El cordón de la soldadura debe ser homogéneo. 7.2.2. Inspección por Líquidos Penetrantes Si el plan de calidad de la autoridad ferroviaria lo establece, después de la inspección visual, las soldaduras en estado final, se someterán a una inspección por líquidos penetrantes según ASTM E-165. De acuerdo al plan de calidad que establezca la autoridad ferroviaria. Las zonas de la soldadura y las zonas de contacto con los electrodos serán comprobadas. La zona inspeccionada estará libre de fisuras; si se descubre cualquier defecto, el proceso de soldadura se rechazará. 7.2.3. Inspección por Ultrasonido En el caso de presentarse pequeñas irregularidades y/o si la Autoridad Ferroviaria lo requiere, se hará inspección Ultrasónica para detectar discontinuidades internas en la soldadura. CÓDIGO. PROCEDIMIENTO TÉCNICO PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA REVISIÓN No. PND-PT-17 0 ENTRADA EN VIGOR. MAYO, 2024 REFERENCIA: EN 14730-2 Página 10 de 11 Actualmente la forma de realizar dicha verificación es mediante alguna de las siguientes opciones: • • • Manualmente con equipos Detectores de Fallas Ultrasónicos con inspección por medio de distintos ángulos de acuerdo al espesor inspeccionado. Las inspecciones se realizarán según ASTM E-164 y de acuerdo a lo indicado en PND-PT-01. Manualmente mediante carro o “walking stick” con todos sus sensores activos, o bien con osciloscopio. La diferencia entre ambos sistemas está en que los carros son capaces de medir simultáneamente con más sondas e inclinaciones que el osciloscopio, que sólo puede medir utilizando una sonda en cada medida individual. Vehículos de auscultación dotados de sistemas de medición de defectos internos del carril mediante ultrasonidos de múltiples sondas, que incluso podrían ser reforzados por el uso conjunto en dichos vehículos de sistemas manuales de medición. Se podrá elegir entre estas opciones, el sistema que más interese para su utilización en función de las circunstancias, localización y disponibilidad, siempre y cuando se revise todo el contorno de la soldadura para su validación. El volumen de inspección ultrasónica se hará de acuerdo a lo indicado en el Plan de Inspección declarado en los documentos contractuales, o bien, lo que solicite la Autoridad Ferroviaria. Las soldaduras correctas carecen de defectos, cuando los tienen, la experiencia demuestra que algunos de ellos producen la falla del carril en un plazo de tiempo relativamente corto en tanto que otros la ocasionan con mayor lentitud o no dan lugar a ella. Tomando esta consideración, se califican estos defectos en eliminatorios y accesorios, incluyendo en el primer grupo aquellos cuya presencia obliga a rechazar la soldadura y en el segundo a los que no llegan a tener suficiente importancia para invalidarla aisladamente, aunque la acumulación de varios de ellos puede obligar a rechazarla también. Siguiendo este criterio, puede indicarse que cualquier singularidad interna en el patín puede llegar a ocasionar la rotura del perfil en tanto que pueden aceptarse defectos de mayor gravedad, como poros menores a 2 [mm] de diámetro, en la cabeza e incluso la existencia de rechupe en el alma, siempre que éste sea aislado. De lo expuesto se deduce que una soldadura aluminotérmica debe auscultarse cuidadosamente: • • En la superficie de rodadura. En la cara superior de ambas alas del patín. Y con menor intensidad en el alma del perfil. Deben inspeccionarse ambos lados de la soldadura: como mínimo en la zona de calentamiento y habitualmente en una longitud de unos 100 [mm] para asegurarse de la carencia de defectos en la soldadura, y en los extremos de los carriles soldados. CÓDIGO. PROCEDIMIENTO TÉCNICO PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA REVISIÓN No. PND-PT-17 0 ENTRADA EN VIGOR. MAYO, 2024 REFERENCIA: EN 14730-2 Página 11 de 11 Defectos límites aceptables en Inspección Ultrasónica: Cabeza del carril: No se admite ningún defecto vertical interno de unión entre la soldadura y el carril. Se admite una sola porosidad menor de 2 [mm] de diámetro en el soldeo con precalentamiento corto y en el de cala ancha y 4 como máximo, del mismo tamaño, en el precalentamiento normal. Patín del carril: Se admite una sola porosidad menor de 2 [mm] situada en su eje longitudinal y siempre que no exista una indicación en la cabeza. Alma del carril: Puede admitirse una cavidad longitudinal siempre que no exista ningún otro defecto en el carril. El proceso de verificación tendrá carácter obligatorio en cuanto a su realización en las líneas de la red de alta velocidad, y se recomienda su uso para el resto de líneas de la red. REALIZÓ: AUTORIZÓ: _______________________ Ing. Bertín Lagunas Ramírez Coordinador PND Nivel II SNT-TC-1A _____________________ Ing. O. Antonio Valdés Jiménez Director Operativo
