'"* +oldaduras su!etas a esfuerzos de compresión% deben ser conforme a los r equisitos de la ;abla @.".
>otas: 1. Las discontinuidades 5lase E y 5 deben estar separadas por al menos "L% siendo L la longitud de la discontinuidad más larga% excepto que cuando dos o más de tales discontinuidades no estn separadas por al menos "L% pero que la longitud combinada de las discontinuidades y su distancia de separación es igual o menor que la máxima longitud permitida ba!o las condiciones de la 5lase E o 5% entonces la discontinuidad debe ser considerada como una sola discontinuidad aceptable. 2. Las discontinuidades 5lase E y 5 no deben iniciar a una distancia menor de "L de la orilla de soldaduras que soporten esfuerzos de tensión primaria% siendo L la longitud de la discontinuidad. 3. Las discontinuidades detectadas con el Fnivel de barrido& en el área de la cara de raBz de una soldadura con !unta de ranura doble con penetración completa deben ser evaluadas usando una Frelación de indicación& de $ dE más sensible que como se describe en @."@.@.)% cuando tales soldaduras son designadas como Fsoldaduras de tensión& en el dibu!o 'restar $ dE de la relación de indicación Fd&*. 0sto no aplica si la raBz de la !unta soldada ha sido esmerilada para remover la cara de raBz y se ha utilizado 2artBculas 7agnticas para verificar que la cara de raBz ha sido removida. <. +oldaduras aplicadas por electroGescoria o electroGgas: las discontinuidades detectadas con el Fnivel de barrido& y que excedan de " pulgadas ')1 mm.* de longitud debe sospecharse que son el inicio de una porosidad tipo tnel y deben ser evaluadas con radiografBa. . 2ara indicaciones que permanecen en la pantalla cuando se mueve el palpador% consulte el párrafo @.13.1. >ota: 1.G 0l espesor de la soldadura debe ser definido como el espesor nominal del elemento más delgado de dos partes que están siendo unidas.
C4)( A D%)'-%-0%$$() M+'()" 5ualquier indicación considerada dentro de esta categorBa debe ser rechazada 'sin importar su longitud*.
C4)( B D%)'-%-0%$$() M($%)"
5ualquier indicación considerada dentro de esta categorBa debe ser rechazada si tiene una longitud mayor de 3?$ de pulgada '"mm.*.
C4)( C D%)'-%-0%$$() P(H0(*)"
5ualquier indicación considerada dentro de esta categorBa debe ser rechazada si tiene una longitud mayor de " pulgadas ')- mm.*.
C4)( D D%)'-%-0%$$() M(-'()"
5ualquier indicación considerada dentro de esta categorBa debe ser aceptada sin importar su longitud o localización en la soldadura.
A*+ 11,#-,,% S/0A2AS E 6/4ST266+/48 9ASES 7 0+:2+/S
>iveles de Earrido HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH " 9istancia angular 6rriba del >ivel en pulgadas 'mm.* de ,eferencia% en dE HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH hasta "G1?" '@) mm* "I "G1?" y hasta ) '@)G1") mm* ") I ) y hasta 1- '1")G")- mm* 3) I 1- y hasta 1) '")-G3/- mm* $) HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH
N'9
". 0sta columna se refiere a la distancia recorrida por el ultrasonido< >D al espesor del material.
T2BE+AS
(42E5AS)
E
SE5+6+/
7
ESTNDAR API 11J< SOLDADURA DE TUBERKA E INSTALACIONES RELACIONADAS 7
SECCIÓN – ESTNDARES DE ACEPTACIÓN PARA PRUEBAS NO DESTRUCTI@AS .6 INSPECCIÓN ULTRASÓNICA
.6.1 C4)%%%#- $( I-$%%'-() .6.1.1 Las indicaciones producidas por la inspección ultrasónica no son necesariamente defectos. Los cambios en la geometrBa de la soldadura debido al desalineamiento de los extremos de la tuberBa unidos a tope% los cambios en el perfil del refuerzo de la soldadura del diámetro interior en la raBz y los pasos de cubierta en el diámetro exterior% el biselado interno% y la conversión de modo de la onda ultrasónica debido a tales condiciones pueden causar indicaciones geomtricas que sean similares a aquellas causadas por imperfecciones en la soldadura% pero que no son relevantes para la aceptación. .6.1.2 L) %-$%%'-() 4%-(4() son definidas como indicaciones con su dimensión mayor en la misma dirección que la soldadura. ;Bpicamente% las indicaciones lineales pueden ser causadas por% pero no están limitadas a% los siguientes tipos de imperfecciones: penetración inadecuada sin desalineamiento '82 J inadequate penetration*% penetración inadecuada debido a desalineamiento '829*% penetración inadecuada en el cruce '852*% fusión incompleta '8K J incomplete fusion*% fusión incompleta debido a traslape en frBo '8K9*% inclusión de escoria alargada '0+8 J elongated slag inclusion*% grietas '5*% socavado adyacente a los pasos de cubierta '0* o al paso de raBz '8*% y porosidad lineal o cordón de poros 'E*. .6.1.3 L) %-$%%'-() -)()4() son definidas como indicaciones con su dimensión mayor transversal a la soldadura. ;Bpicamente% las indicaciones transversales pueden ser causadas por% pero no están limitadas a% los siguientes tipos de imperfecciones: grietas '5*% inclusiones aisladas de escoria '8+8 J isolated slag inclusion*% y fusión incompleta debido a traslape en frBo '8K9* al principio y ? o al final entre los pasos de soldadura. .6.1.< L) %-$%%'-() '405%) son definidas como indicaciones con tres dimensiones. ;ales indicaciones pueden ser causadas por inclusiones simples o mltiples% huecos o poros. Los huecos% poros o inclusiones pequeMas% al principio y ? o al final entre los pasos de soldadura% pueden causar indicaciones más grandes en dirección transversal que en la misma dirección que la soldadura. ;Bpicamente% las indicaciones volumtricas pueden ser causadas por% pero no están limitadas a% los siguientes tipos de imperfecciones: concavidad interna '85 J internal concavity*% quemada a travs 'E; J burnGthrough*% inclusiones aisladas de escoria '8+8*% porosidad '2*% y porosidad agrupada '52 J cluster porosity*. .6.1. L) %-$%%'-() (4(-() )'- H0(44) 0)$) ' %5((%'-(). Las indicaciones relevantes deben ser evaluadas con el nivel de evaluación proporcionado en 11.$.( y de acuerdo con los estándares de aceptación proporcionados en C.@.". >ota: 5uando existe duda acerca del tipo de imperfección que está siendo descubierta por una indicación% la verificación puede efectuarse usando otros mtodos de pruebas no destructivas.
.6.2 E)-$() $( A(%#.6.2.1 8ndicaciones que se determine
que son producidas por grietas '5* deben ser consideradas como
defectos.
.6.2.2 I-$%%'-() 4%-(4() )0(%%4() LS" 'otras
que no sean grietas*% que se interprete que están abiertas a la superficie en el diámetro interior o en el diámetro exterior deben ser consideradas como defectos si existe cualquiera de las condiciones siguientes: . La longitud agregada de indicaciones L+ en cualquier longitud continua de 1"& '3-- mm* de soldadura excede de 1& '") mm*. . La longitud agregada de indicaciones L+ excede el / de la longitud de la soldadura. .6.2.3 I-$%%'-() 4%-(4() %-(-) LB = L%-( 0%($" 'otras que no sean grietas*% que se interprete que son subsuperficiales y que están dentro de la soldadura y que no se encuentren conectadas con la superficie del diámetro interior o del diámetro exterior deben ser consideradas como defectos si existe cualquiera de las condiciones siguientes: . La longitud agregada de indicaciones LE en cualquier longitud continua de 1"& '3-- mm* de soldadura excede de "& ')- mm*. . La longitud agregada de indicaciones LE excede el / de la longitud de la soldadura. .6.2.< I-$%%'-() -)()4() T" 'otras que no sean grietas*% deben ser consideradas volumtricas y deben ser evaluadas utilizando el criterio para indicaciones volumtricas. La letra ; debe ser usada para designar todas las indicaciones transversales reportadas. .6.2. I-$%%'-() '405%) &0$) @C = @'405(% 40)(" deben ser consideradas defectos cuando la dimensión máxima de las indicaciones 5 excede de 1?"& '13 mm*. .6.2.6 I-$%%'-() '405%) %-$%%$04() @I = @'405(% %-$%%$04" deben ser consideradas defectos cuando la dimensión máxima de las indicaciones 5 excede de 1?$& '@ mm* en ancho y longitud. .6.2.7 I-$%%'-() '405%) $( 8 @R = @'405(% ''" que se interprete que se encuentran abiertas la superficie del diámetro interior deben ser consideradas defectos cuando existe cualquiera de las condiciones siguientes:
8
. La dimensión máxima de indicaciones , excede 1?$N '@ mm*. b. La longitud total de indicaciones , excede 1?"N '13 mm* en cualquier longitud continua de 1"& '3-- mm*. .6.2. 5ualquier acumulación de indicaciones relevantes '6,* debe ser considerada defecto cuando existe cualquiera de las condiciones siguientes: . La longitud agregada de indicaciones que estn por arriba del nivel de evaluación excede de "& ')- mm* en cualquier longitud continua de 1"& '3-- mm* de soldadura. . La longitud agregada de indicaciones que estn por arriba del nivel de evaluación excede el / de la longitud de la soldadura.
11.#.; Scannin& and Ealuation 0eel 11.#.;.1 *arent Material 2ltrasonic Testin& 7anual compression Oave testing of parent material shall be performed Oith the second bac#Oall echo from the reference standard 'see Kigure "16* ad!usted to at least /- of full screen height. 6utomated ultrasonic testing of the parent material shall be performed using the same calibration method and evaluation level as that used for manual compression Oave% or a different technique if demonstrated to be equal to or better than the manual method.
11.#.;. Manual 2ltrasonic
7anual ultrasonic Oeld testing shall be performed at a scanning sensitivity of 965?;5P reference sensitivity plus @ dE minimum. 6ll indications that exceed )- of 965? ;5P screen height shall be evaluated. 0valuation sensitivity for manual ultrasonic Oeld testing should be 965?;5P reference sensitivity plus @ dE Oith an evaluation level for all indications at )- of 965?;5P screen height. 6fter the reference sensitivity% scanning sensitivity% and evaluation sensitivity and levels have been established% they shall be qualified% then incorporated into the final procedure and in the final qualification report.
11.#.;.3 Auto"ated 2ltrasonic
6utomated ultrasonic Oeld testing should be performed at a scanning sensitivity of /- screen height reference sensitivity plus $ dE Ohen using the pulseGecho technique. 0valuation sensitivity should be the same as scanning sensitivity. 0valuation level screen height 'recording threshold* should be $- of full screen height using the automated pulseGecho technique. Dther automated techniques% reference reflectors% reference sensitivities% scanning sensitivities% evaluation sensitivities% and evaluation levels may be used if demonstrated to be equivalent to the pulseGecho technique for the detection and evaluation of Oeld imperfections.
DISCONTINUIDADES INCLUSIONES NO METALICAS9 'escoria% o arena que se desprende del molde* +on de forma plana y alargada% paralela a la superficie similar a una laminación% son relativamente pequeMas% aisladas y agrupadas% se encuentran aproximadamente a la mitad del espesor. 2ara diferenciarla de una laminación del mismo tamaMo en cual ha sido generado a partir de una porosidad% puede ser til el análisis del patrón de onda de ,K y sus cambios de fase. LAMINACION9 son planos de no fusión% generados por: inclusiones no metálicas% porosidades y concentraciones internas. 2aralelas a la superficie se localizan a la mitad del espesor. SEGREGACION9 'fragmentos de elementos extraMos* localizadas a la mitad del espesor% generan seMales de ba!a amplitud 'ruido* y son relativamente pequeMos*% pueden encontrarse agrupados y con variación en profundidad. GRIETA9 separación en el metal% inducido por un esfuerzo el cual sin otra influencia es insuficiente en magnitud para causar ruptura completa del material. COSTURAS9 hendidura en el metal laminado que ha sido mas o menos cerrada por la laminación u otra operación% pero no ha sido fundida al metal solido 'causada por porosidad o inclusiones no metálicas*. TRANSLAPE9 pliegues de metal que han sido laminados en otra ubicación de la superficie de la pieza% pero no se ha fundido con el metal sano. PORO9 generado por gases atrapados o vacios generados por contracción en la fundición
DISCONTINUIDAD9 Cambio o alteración en la confguración ísica normal el ob!eto ba!o inspección" DEFECTO9 #iscontinuia o inicación $ue e%cee los límites e aceptación establecios" INDICACION : &epresentación e una posible iscontinuia' irregularia o eecto etectao por inspección" INDICACIONES RELE@ANTES9 son a$uellas causaas por imperecciones"
Discontinuidades de las Juntas Soldadas Interrupción de la integridad física del metal de soldadura o la zona afectada por el calor al soldar (
Porosidad (porosity)
Cavidad o cavidades formadas por gas atrapado durante la solidificación del metal de soldadura o en un deposito aplicado por rociado térmico. los poros generalmente tienen forma mas o menos esférica pero también pueden ser alargados. si la porosidad no es excesiva o el tamaño de los poros no es relativamente grandes, su presencia no es critica y pueden ser aplicados por los criterios aplicables , debido a que no tienen bordes agudos que pudieran causar concentraciones de esfuerzo. a presencia de porosidad excesiva es evidencia de falta de control en los par!metros de soldadura, de un diseño de "unta inadecuado, una mala preparación de las "untas e incompatibilidad entre el metal de aporte y los metales base, así como de metales de aporte o fundentes contaminados. as causa principales de la porosidad son la suciedad, la #errumbre y la #umedad en la superficie del metal base, contaminación en los electrodos y en los gases de protección o en el equipo de soldadura. a porosidad puede evitarse mediante el uso de materiales limpios y equipo de soldadura en buen estado, evitando soplos de arco y velocidades, corrientes y longitudes de arco $volta"es% inadecuados. Porosidad distribuida uniformemente (uniformly scattered porosity)
&orosidad esparcida de manera uniforme en el metal de soldadura' también se le llama porosidad distribuida al azar . Causas probables( )écnicas de soldadura inadecuadas, preparación incorrecta de las "untas o errores en el mane"o de los materiales. &revención( *ane"o adecuado de los materiales, técnicas correctas de soldadura y de preparación de "untas. +i la soldadura enfría con sufuciente lentitud para permitir que los gases alcancen la superficie antes de la solidificación, se minimizara la porosidad. Porosidad agrupada (cluster porosity)
rupos localizados de poros separados por longitudes considerables de metal de soldadura sano. Causa probables( Iniciación o terminación inadecuada del paso de soldadura, soplo de arco $arc blo-%.
1)
&revención ( el soplo de arco se puede evitar o disminuir al reducir la intensidad de la corriente directa , soldando con corriente alterna , mediante la disminución de la longitud del arco, cambiando la conexión del cable al otro extremo de la pieza de traba"o o #aciendo conexiones en varios puntos. Porosidad alineada (linear porosity)
s una serie de poros alineados que siguen una trayectoria recta o mas o menos recta, frecuentemente a lo largo de los limites del metal de soldadura con el metal base, los limites entre cordones o cerca de la raíz de la soldadura.
Causas probables( contaminación que reacciona químicamente y genera gases en las zonas contaminadas, soplo de arco. s una cavidad alargada que se extiende de la raíz de la soldadura #acia la superficie. ocurre principalmente en soldaduras de ranura. eneralmente los poros superficiales est!n asociados con porosidad deba"o de la superficie. Causas( contaminación superficial. Inclusiones de escoria (slag inclusión)
*ateriales sólidos no/met!licos que quedan atrapados en el metal de soldadura o entre el metal de soldadura y el metal base. 0na vez que se forma la escoria $ a partir del fundente y las reacciones de este con el metal de soldadura fundido%, debido a que tiene un peso especifico menor que el metal, tiende a 11
subir a la superficie de este, pero si existen ranuras agudas en los bordes a unir del metal base, la escoria puede quedar atrapada mec!nicamente. 1espués de depositar un cordón, si no se remueve adecuadamente la capa de escoria formada antes de aplicar el siguiente paso, esta puede quedar dentro del metal de soldadura.
$as líneas de escoria son del mismo tipo que las inclusiones de escoria, con la 2nica diferencia en cuanto a su forma, son alargadas. +iguen líneas rectas en la dirección de la soldadura y pueden encontrarse localizadas a lo largo de los bordes del paso de raíz siguiendo el valle de"ado por cada lado de la ranura soldada entre el paso de raíz y el paso caliente. n ocasiones se presenta entre pasos, la escoria queda atrapada a lo largo de los bordes de un cordón de soldadura convexo formando cordones deba"o del siguiente paso de soldadura. &ueden presentarse en líneas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas%
Causas probables( técnicas erróneas de soldadura, mal diseño de las "untas o preparación incorrecta de estas, falta de limpieza de los bordes a soldar, acceso restringido para soldar la "unta, bordes y ranuras agudos entre metal base y de soldadura o entre cordones y, con frecuencia, limpieza deficiente entre pasos. &revención( &repara adecuadamente las "untas antes de depositar cada cordón, disminuir la velocidad de solidificación del metal fundido, no soldar a temperaturas demasiado ba"as, tener el cuidado de corregir los contornos que pudieran dificultar el acceso completo del arco , evitar !ngulos de ranura muy cerrados y asegurar la remoción completa de escoria antes de depositar el siguiente paso. Inclusiones de tungsteno (tungsten incluions)
+on partículas de tungsteno atrapadas en el metal de soldadura. ste tipo de discontinuidad solamente ocurre en "untas soldadas con el proceso )34. as inclusiones de tungsteno aparecen en las radiografías como !reas mas o menos redondeadas y mas clara que el cordón de soldadura, a diferencia de las otras discontinuidades, que aparecen como !reas oscuras en las películas radiogr!ficas. Causas( as partículas del electrodo de tungsteno $no consumible% que se pueden desprender de este y quedar atrapadas en el metal de soldadura fundido si se emplean corrientes demasiado altas, si #ay 12
contacto ocasional entre el electrodo y la limpieza de traba"o o el metal fundido, o si se usa un electrodo de tungsteno con punta muy aguda. &revención( emplear corrientes de soldadura adecuadas, afiliar correctamente los electrodos de tungsteno aleados con torio o con zirconio , emplear polaridad directa, evitar contactos entre el electrodo y el metal fundido o usar corriente de alta frecuencia para iniciar el arco. Fusión incompleta (incomplete fusión)
5alta de unión entre el metal de soldadura y la caras del metal de base o la superficie de otros cordones en las que no ocurrió la fusión . sta discontinuidad es también conocida con el termino no estandarizado de falta de fusión. Causas probables( calor de soldadura insuficiente $ba"a intensidad de corriente o alta velocidad%, falta de acceso a todas las caras de fusión, capas de oxido ad#eridas al metal base y manipulación inapropiada del electrodo. &revención( emplear corrientes y velocidades de soldadura adecuadas, remover óxidos y otros contaminantes de las superficies a unir y asegurar diseños y preparación de "untas que permitan el acceso a todas superficies de fusión.
Fusión incompleta en los pasos finales o de cubierta sta discontinuidad resulta porque no se produce la fusión, sobre el bisel, entre el metal de soldadura y el metal base en el 2ltimo o 2ltimos pasos de relleno de la soldadura, la figura 6o. 78 muestra esta discontinuidad.
13
Refuerzo excesio de ra!z (penetración excesia) s el exceso de metal de soldadura de aporte depositado en el cordón de raíz, m!s com2n en "untas diseñadas con una abertura de raíz. l refuerzo excesivo es indeseable porque m!s que reforzar la soldadura tiende a aumentar la sección del material y con ello producir configuraciones del tipo de muescas o ranuras que provocan el incremento de esfuerzos, con lo que se reduce dr!sticamente la resistencia a la fatiga de la "unta. +e puede extender a lo largo del cordón de raíz, como muestra la figura 6o. 9:, o en zonas aisladas. ;esulta cuando la velocidad de via"e al soldar es demasiado lenta o cuando la manipulación del electrodo es inadecuada, siendo la técnica actual para soldar la causa predominante.
Refuerzo excesio de cara s similar a la convexidad en soldaduras de filete, excepto que describe la condición que solamente puede estar presente en una soldadura de ranura. s el exceso de metal de soldadura depositado, m!s que la cantidad requerida para llenar una "unta, formando un contorno altamente convexo del lado de la "unta desde la cual se #a soldado. l problema asociado con esta discontinuidad es con las muescas agudas que son creadas en lugar del #ec#o de #aber m!s metal soldado que el que es necesario. 3 mayor cantidad de refuerzo de la soldadura, son m!s severas las muescas. Como en el caso del refuerzo excesivo de raíz, con el incremento en la cantidad de refuerzo #ay un incremento de esfuerzos y la reducción dr!stica de la resistencia a la fatiga de la "unta soldada. +e puede extender a lo largo de la soldadura o en zonas aisladas, como muestra la figura 6o. 7<. l refuerzo excesivo de cara resulta por las mismas razones que para el refuerzo excesivo de raíz, siendo la técnica actual para soldar la causa predominante.
"oncaidad en la ra!z (llenado ba#o en la ra!z) s una condición en la raíz de la soldadura, en la cual el metal fundido del c#arco de soldadura es "alado #acia dentro de la "unta durante la solidificación. l paso de raíz funde adecuadamente ambas caras de raíz, pero al centro del cordón de raíz se presenta una depresión o cavidad, que penetra m!s all! de la superficie adyacente del metal base, debida a la contracción del metal, ver figura 6o. 9<. a causa principal por la que se produce es la técnica empleada por el soldador.
3l soldar, las velocidades excesivas de via"e no permiten que el metal de aporte sea fundido y depositado para llenar la zona soldada #asta el nivel de la superficie del metal base. 14
Penetración incompleta en la #unta (incomplete #oint penetration)
s una condición de la raíz de la "unta de soldaduras de ranura en la cual el metal de soldadura no se extiende a través de todo el espesor de la "unta. sta discontinuidad también es conocida con el termino no estandarizado de =falta de penetración> $lac? of penetration%.
sta discontinuidad puede presentarse en soldaduras de ranura soldadas por un solo lado o por ambos . las soldaduras aplicadas en tuberías son especialmente susceptibles a este tipo de discontinuidad, ya que generalmente el interior es inaccesible' para minimizar los riesgos de penetración incompleta en la "unta, frecuentemente se usan anillos o soleras de respaldo, o bien , insertos consumibles. Cuando se requiere asegurar que las soldaduras tengan penetración completa $como en el caso de puentes, líneas de tubería y en aplicaciones nucleares. a penetración incompleta en la "unta es indeseable, en particular cuando la raíz de la soldadura va a estar su"eta a esfuerzos de tensión o doblez, ya que las !reas no fundidas permiten la concentración de esfuerzos que podrían causar una falla sin deformación apreciable. 3unque los esfuerzos durante el servicio no involucren tensión o doblez, los esfuerzos de contracción y la consecuente distorsión que sufren las partes durante la soldadura frecuentemente causan la iniciación de grietas en el !rea no fundida, y mientras van siendo depositados los cordones sucesivos, tales grietas pueden #asta extenderse a través del espesor completo de la soldadura o gran parte de este. as consideraciones anteriores son aplicables a las situaciones en las que se especifica penetración completa, y no a las uniones diseñadas específicamente como "untas de penetración parcial. $ota%
as condiciones de transferencia de calor en la "unta influyen en la ocurrencia de esta discontinuidad( Si las &reas del metal base 'ue alcanzan primero la temperatura de fusión est&n arriba de la ra!z el metal fundido puede cubrir esas &reas y protegerlas del arco antes de 'ue funda el metal base en la ra!z. n los procesos de soldadura por arco, este se establece entre el electrodo y la parte mas
cercana del metal base, y todas las otras partes del metal base reciben el calor principalmente por conducción. +i la porción del metal base mas cercana al electrodo esta a distancia considerable de la raíz, la conducción del calor puede resultar insuficiente para alcanzar la temperatura de fusión en ésta. 15
Causas probables( Calor de soldadura insuficiente, diseño inadecuado de la "unta $por e"emplo, espesor demasiado grueso para que el arco de soldadura pueda penetrar, tamaño excesivo de la cara de raíz, abertura de raíz muy pequeña o !ngulo de ranura demasiado pequeño%, uso de electrodos de di!metro demasiado grande con respecto al diseño de la "unta, velocidades de soldadura muy altas, corriente de soldadura insuficiente , control lateral inadecuado del arco y óxidos o impurezas en las superficies a ser soldadas, particularmente en la cara de la raíz. &revención( 0sar diseños de "unta adecuados, electrodos del di!metro apropiado y con la intensidad de corriente correcta, condiciones de operación que proporcionen el calor de soldadura adecuado, e"ercer un buen control lateral del arco y eliminar los óxidos y otras impurezas de las superficies a soldar. &ara soldaduras de ranura soldadas por un solo lado pueden emplearse soleras o anillos de respaldo, así como insertos consumibles, y en soldaduras de ranura soldadas por los dos lados, es 2til ranurar la raíz de la "unta antes de soldar el segundo lado a fin de asegurar una penetración completa . Desalineamiento (ig*+,o-) 1esalineamiento, o en el caso de soldaduras en cascos o cubiertas y tubería conocido como =@ig#/ o->, es la condición donde los miembros o elementos que ser!n soldados no se encuentran nivelados, como se muestra en la figura 6o. 9A.
Desalineamiento con penetración incompleta sta discontinuidad ocurre cuando los elementos que ser!n unidos no se encuentran alineados y el relleno en el paso de raíz o fondeo es insuficiente, "unto con la falta de fusión de una de las caras de raíz, como se ilustra en la figura
Socaado (undercut)
s una ranura dentro del metal base, adyacente al pie o a la raíz de la soldadura. )al ranura se forma debido a la fusión del metal base, y no es llenada por el metal de soldadura. 16
sta ranura reduce el espesor del metal base y por lo tanto la resistencia de la "unta, particularmente con respecto a los esfuerzos de fatiga' también crea una muesca que act2a como un concentrador de esfuerzos . )odas las soldaduras tienen alguna forma de socavado, pero cuando este es controlado, no es muy agudo o profundo y no excede los limites permitidos por las normas, no se considera un factor critico ni un defecto.
Causas probables( Corriente excesiva de soldadura y longitud de arco $volta"e% muy alto, técnica incorrecta de soldador $manipulación inadecuada del electrodo y velocidad excesiva de desplazamiento%, posición de traba"o incómoda, a falta de acceso a la "unta y soplo de arco.
,lenado incompleto (underfill)
s una depresión de la "unta soldada en la cual la cara de la soldadura o la superficie de la raíz se extienden por deba"o de la superficie del metal base' algunas veces queda descubierta una porción de la cara de la ranura . n la superficie de la raíz de soldaduras #ec#as por un solo lado, esta discontinuidad es conocida también con el termino no estandarizado de concaidad de ra!z. 17
Causas probables( 5alla de soldador para llenar completamente la "unta, no seguir el procedimiento de soldadura establecido. Desalineamiento (ig*+,o-) 1esalineamiento, o en el caso de soldaduras en cascos o cubiertas y tubería conocido como =@ig#/ o->, es la condición donde los miembros o elementos que ser!n soldados no se encuentran nivelados,
.raslape o cordón traslapado(oerlap)
s la protuberancia del metal depositado que se extiende mas all! del pie o la raíz de la soldadura. es un discontinuidad superficial que constituye una muesca mec!nica que act2a como concentrador de esfuerzos y casi siempre se considera rec*azable/ Causas probables( Control insuficiente de las operaciones de soldadura( oscilación excesiva del electrodo, velocidad de avance lenta asociada con corriente alta, posición de soldadura incorrecta $por e"emplo, soldaduras de filete de tamaño relativamente grande depositadas con cordón sencillo en posición #orizontal o vertical%, selección inapropiada de los consumibles de soldadura , preparación inapropiada de la "unta y óxidos firmemente ad#eridos al metal base, mismos que pueden interferir con la fusión. Desgarre laminar (lamellar tear)
1iscontinuidad subsuperficial en el metal base. sta discontinuidad tiene forma similar a un terraplén o bancal, con grietas escalonadas' su orientación b!sica es paralela a la superficie de laminación o for"ado y normalmente esta localizada dentro de la zona afectada térmicamente o "usto por deba"o de esta. Causas probables( sta discontinuidad es causada por los esfuerzos de tensión a lo largo del espesor del metal base que se generan durante las operaciones de soldadura. el desarrollo del desgarre laminar es favorecido por la presencia de inclusiones no metalizas de forma plana y paralelas a la superficie del metal base.
18
l desgarre laminar tiende a ocurrir en planc#as y perfiles estructurales de espesor grueso sometidos a un traba"o mec!nico limitado desde su etapa de lingote #asta el espesor final. su ocurrencia se ve favorecida por la aplicación de depósitos masivos de soldadura adyacente al espesor de las placas. &revención( reducir la cantidad de soldadura y cambiar el diseño de la "unta de manera que los esfuerzos de contracción estén alineados con la dirección de laminación. 0uemada s una depresión severa o #ueco abierto, en forma de cr!ter, que se extiende a través de la raíz de la soldadura, causada por sobrecalentamiento local en el primero o segundo paso de soldadura. Cuando esta !rea est! siendo fundida, el metal corre fuera de la "unta, de"ando un #ueco en la parte inferior, el metal fundido simplemente se #unde y forma una depresión. n otras palabras, se debe a una penetración excesiva en la raíz de la soldadura por la cual se #a perdido parte del metal, como se muestra en la figura 6o. 9B, generalmente no es alargada. 1e acuerdo con 34+, quemada es un término no est!ndar cuando es usado para el refuerzo o penetración excesiva o un #ueco a través de la raíz de la soldadura.
1rietas/ (crac2s)
1iscontinuidades de tipo fractura que se caracterizan por sus puntas agudas y la alta relación de su longitud con respecto de su anc#o. as grietas ocurren en los metales de soldadura y base cuando los esfuerzos localizados exceden de resistencia 2ltima del material. +u ocurrencia esta asociada con la amplificación de los esfuerzos cerca de discontinuidades de soldadura y metal base, o cerca de muescas mec!nicas relacionadas con el diseño del ensamble soldado. 3lgunos de los factores que favorecen su aparición son los esfuerzos residuales altos y la fragilización de vida al #idrogeno. as grietas que ocurren durante la soldadura o como resultado de esta generalmente son de naturaleza fr!gil y muestran muy poca deformación pl!stica en sus limites. ste #ec#o se debe a que, si bien los metales de soldadura y base tienen alta ductilidad ba"o esfuerzos uniaxiales, no la tienen cuando son sometidos a esfuerzos biaxiales o triaxiales, y la concentración causada por la operaciones de soldadura normalmente genera sistema de esfuerzos que act2an en varias direcciones. @ay varios tipos de grietas y estos se clasifican generalmente( en base de su orientación con respecto a la soldadura y también por la temperatura a la que se desarrollan' desde este punto de vista se agrupan en grietas en caliente y grietas en frió. ,as grietas en fr!o se
desarrollan después de que #an concluido el proceso de solidificación y normalmente est!n asociadas con la fragilización por #idrogeno $cuando se tratan de micro estructuras susceptibles al agrietamiento al esta sometidas a esfuerzos%.
1(
,as grietas en calientes se
desarrollan a altas temperaturas, durante el proceso de solidificación a temperaturas cercanas al punto de fusión. 5recuentemente se originan en sitios de solidificación preferencial de aleantes a temperaturas cercanas a su punto de fusión y se propagan entre los granos $integranularmente%, cuando tiene lugar la solidificación preferencial. n soldaduras de capa m2ltiples es mas probable que el agrietamiento ocurra en la primera capa, y si no es reparado, frecuentemente se propagara a través de las otras capaz mientras van siendo depositadas. n términos generales, cuando se detectan agrietamientos de metales soldadura, las siguientes acciones pueden ser tomadas con la finalidad de evitarlos o minimizarlo( 1isminuir la velocidad de avance a fin de proporcionar m!s metal de soldadura, #ec#o que aumentar! el espesor del deposito y por lo mismo incrementar! su resistencia a los esfuerzos. *odificar las características eléctricas o corregir las técnicas de manipulación del electrodo a fin de me"orar el entrono del cordón y la composición química del metal depositado. &recalentar el metal base para reducir los esfuerzos térmicos. 0sar electrodos de ba"o #idrogeno. stablecer la secuencia de soldadura que permita balancear de manera adecuada los esfuerzos de contracción. vitar cualquier condición que pueda favorecer enfriamientos bruscos y el templado de partes de acero al carbono o de ba"a aleación. 1ependiendo de su orientación, las gritas se clasifican como longitudinales y transversales. 3 continuación se describen los tipos de grietas que ocurren con mayor frecuencia en soldadura. •
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1rietas longitudinales (longitudinal crac2s)/
+on aquellas paralelas al e"e de la soldadura, ya sea que estén en la línea de centro del metal de soldadura o bien, en el pie de esta, en la zona térmicamente afectada del metal base. Causas probables( en soldaduras de longitud relativamente pequeña entre secciones de espesor grueso las grietas longitudinales frecuentemente son originadas por altas velocidades de enfriamiento y condiciones severas de e"ecución o restricción' en soldaduras de gran longitud depositadas mecanizada autom!ticamente, este tipo de grieta esta asociado con altas velocidades de soldadura y algunas veces con porosidad que no aflora a la superficie. 1rietas transersales (transersal crac2s)/
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+on grietas perpendiculares al e"e de la soldadura, pueden estar localizadas exclusivamente en el metal de soldadura o pueden propagarse de este a la zona afectada térmicamente y aun dentro del metal base. n algunos casos las grietas transversales se forman solo en la zona afectada térmicamente y no en la soldadura. Causas probables( sta grietas se deben principalmente a esfuerzos de contracción longitudinales que act2an sobre el metal de soldadura de ba"a ductilidad y "untas que tienen un alto grado de su"eción o restricción. as grietas transversales son generalmente causadas por esfuerzos longitudinales de contracción de la soldadura que act2an sobre la propia soldadura o sobre el metal base de ba"a ductilidad. &or la localización física exacta con respecto a las diferentes partes de la soldadura. sta descripción incluye( garganta, raíz, dedo, cr!ter, deba"o de cordón, zona afectada por el calor y grietas en el metal base. a) 1rietas de garganta% 3sí
son llamadas porque se extienden a lo largo de la garganta de la soldadura o en el espacio m!s corto a través de la sección transversal de la soldadura, en soldaduras de filete. )ambién son grietas longitudinales y pueden llegar a la cara de la soldadura por lo que pueden llegar a ser observadas visualmente. b) 1rietas de ra!z% +u propagación puede ser en el metal de soldadura o en el metal base, la figura 6o. 7$b% muestra una grieta de raíz. Inician en la raíz de la soldadura o en la superficie de la raíz de la soldadura. )ambién son grietas longitudinales. 3sí como las grietas de garganta se relacionan con los esfuerzos de contracción de la soldadura, las grietas de raíz muc#as veces resultan cuando las "untas se a"ustan o preparan inadecuadamente, por e"emplo aberturas de raíz grandes pueden resultar en una concentración de esfuerzos para producir las grietas de raíz. c) 1rietas de dedo% +on grietas del metal base las cuales se propagan desde los dedos de la soldadura. as configuraciones de soldadura que presentan refuerzo o convexidad pueden proporcionar concentradores de esfuerzos en los dedos de la soldadura, esto combinado con la ba"a ductilidad de la micro estructura de la zona afectada por el calor incrementa la susceptibilidad de la soldadura a las grietas de dedo. &ueden ocurrir por los esfuerzos transversales de contracción de la soldadura o por esfuerzos de servicio debido a la fatiga. d) 1rietas de cr&ter% +e generan en los puntos de terminación de los pasos o cordones individuales de soldadura, donde se interrumpe el arco. +i la técnica utilizada por el soldador al terminar el arco no suministra el llenado completo del c#arco de soldadura fundida, el resultado puede ser un cr!ter en esa ubicación. Dsta !rea combinada con los esfuerzos de contracción de la soldadura durante la solidificación del c#arco fundido, puede causar una grieta de cr!ter o redes de grietas que irradian desde el centro del cr!ter, como se muestra en la figura. Cuando #ay un arreglo radial es com2nmente referido como grieta de estrella.
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1rietas en el cr&ter (crater crac2s)
Ecurren en los cr!teres que se forman debido a una terminación inapropiada de un paso de soldadura. +e consideran grietas en caliente y normalmente tienen poca profundidad. 3lgunas veces son denominadas grietas estrella debido a que frecuentemente se propagan en varias direcciones a partir del centro del cr!ter, pero también pueden tener otras formas. Causas probables( +iempre que una operación de soldadura es interrumpida, #ay una tendencia a la formación de cr!teres y a la aparición de grietas dentro de estos. sta grietas normalmente se propagan solamente #asta el borde del cr!ter, sin embargo, pueden ser punto de inicio de grietas longitudinales, en particular cuando ocurren en la terminación de las soldaduras. ste tipo de grietas se encuentra con muc#a frecuencia en materiales con altos coeficientes de expansión tales como los aceros inoxidables austenitícos. &revención( llenar los cr!teres de manera que se les de una forma ligeramente convexa antes de interrumpir el arco. 1rietas en la garganta (trota crac2s)/
+on grietas longitudinales en la cara de las soldaduras de ranura y de filete. por lo general, aunque no siempre, son grietas en caliente. 1rietas en el pie de la soldadura (toe crac2s)/
sta se inician y se propagan a partir del pie de la soldadura donde los esfuerzos de contracción est!n concentrados' su ocurrencia se ve favorecida por la convexidad excesiva del cordón o por un esfuerzo de soldadura muy alto, lo que amplifica los esfuerzos. +e inician en dirección aproximadamente normal a la superficie del metal base, pero su trayectoria puede curvase y tienden a propagarse a través de la zona afectada térmicamente' por lo general son grietas en frío. Causas probables( altos esfuerzos de contracción que act2an sobre la zona afectada térmicamente, algunas veces ocurren debido a que las propiedades transversales de tensión del metal base no pueden transmitir los esfuerzos de contracción producidos por la soldadura. &revención( evitar soldaduras con esfuerzo o convexidad excesiva. 1rietas en la ra!z (root crac2s)/
rietas longitudinales en la raíz de la soldadura o en la superficie de la raíz y generalmente, pero no siempre son una forma de agrietamiento en caliente. 1rietas deba#o del cordón y en la zona afectada t3rmicamente (underbead and *eat 4 affected zone crac2s)/
eneralmente son grietas en frío que se forman en la zona afectada térmicamente' pueden ser longitudinales o transversales. Con frecuencia no se presentan de forma aislada y se las encuentran distribuidas a intervalos regulares de ba"o del cordón, delineando los limites de la soldadura donde los 22
esfuerzos residuales son m!s altos. con muc#a frecuencia son pequeñas, pero pueden unirse para formar grietas largas continuas. &ueden llegar a convertirse en un problema serio, particularmente cuando se presenta de manera simultanea las siguientes condiciones(
&resencia de #idrogeno.
*icro/estructuras susceptibles al agrietamiento $las que tienen una ductibilidad relativamente ba"a y alta resistencia y dureza Fdureza ;oc?-ell =C> de 98 o superior% sfuerzos residuales altos. as grietas de ba"o del cordón son discontinuidades internas y no pueden detectarse mediante inspección visual $a no ser que la "unta se secciones%.
n la tabla .< seda una relación de las discontinuidades com2nmente encontradas en soldaduras depositadas con diferentes procesos.
E=E6T/ */ 6/4ST266+>4 E4 T2BE+AS?
6//4A BA@A E4 S/0A2A E 6AM*/? AB/00A2A ? :2EMA2AS */ S/0A2AS? A/ ME6A4+6/? A00/4ES 6//S+>4 ETE4A 0/6A0+CAA?
6//S+>4 ETE4A 9E4EA0+CAA?
*//S+A S2*E=+6+A0?
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ESA0+4EAM+E4T/ E S/0A2A
S/0A2A 6/0+4EA0
FALTA DE SOLDADURA EN PLACA DE RESPALDO
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