LO QUE TODO INGENIERO DEBE CONOCER ACERCA DE LOS PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA La especificación del procedimiento de soldadura (WPS) significa la combinación de las variables usadas para hacer una soldadura. Los términos " procedimiento de soldadura, ' o ' procedimiento, " pueden ser utilizados. Como mínimo, el WPS consiste en el proceso; especificación, clasificación y diámetro del electrodo; características eléctricas; especificación del metal base; precalentamiento mínimo y las temperaturas de los entre pases; corriente de soldadura; voltaje del arco; velocidad de avance; posición de soldadura; tratamiento térmico postsoldadura; tipo y caudal del gas de protección; y detalles comunes del diseño (diseño de la junta).
Efectos de las variables de soldadura Los efectos de las variables son algo dependientes en el proceso de la soldadura que es empleado, pero las tendencias generales se aplican a todos los procesos. Es importante distinguir entre los sistemas eléctricos de corriente constante (CC) y de voltaje constante (CV) de soldadura. La Soldadura de arco con electrodo manual revestido (SMAW - Shielded Metal Arc Welding) es hecha siempre con un sistema del CC. Soldadura con gas y metal de aporte (GMAW - Gas Metal Arc Welding) Soldadura con electrodo tubular y núcleo de fundente (FCAW Flux Cored Arc Welding ) se realizan generalmente con los sistemas de CV. Soldadura de arco sumergido (SAW Submerged Arc Welding).puede utilizar cualquiera.
El amperaje Es una medida de la cantidad de corriente que atraviesa el electrodo de trabajo. Es una variable primaria en la determinación del calor de entrada. Generalmente, un aumento en el amperaje puede significar más altas ratas de deposición, una penetración más profunda y más adición de metal de aporte. El amperaje se puede medir con pinzas amperimétricas o medición directa. El papel del amperaje se entiende lo más mejor posible en el contexto de las consideraciones de la entrada de calor y de la densidad corriente. Para la soldadura del CV, un aumento en velocidad de la alimentación del alambre aumentará directamente el amperaje. Para SMAW un sistema de CC, la configuración inicial (seteo) de la máquina determina el amperaje amperaje básico, aunque los cambios en la longitud longitud del arco (controlados por el soldador) cambiarán el amperaje. Longitudes más largas de arco reducen el amperaje
Voltaje de arco Se relaciona directamente con la longitud del arco. Mientras que el voltaje aumenta, la longitud del arco aumenta, al igual que la demanda de protección del arco. Para la soldadura del CV, el voltaje está se determina sobre todo por la configuraci configuración ón inicial de la máquina, así que la longitud del arco es relativame relativamente nte fija. Para SMAW en sistemas sistemas de CC, el voltaje de arco es determinado por la longitud del arco, que es manipulada por el soldador. Mientras que las
longitudes de arco se aumentan en SMAW, el voltaje de arco aumenta y el amperaje disminuye. El voltaje de arco también controla el ancho del grano(gota) de la soldadura, con voltajes más altos se generan granos más anchos. El voltaje de arco tiene un efecto directo en el calculo de la entrada de calor.
El voltaje en un circuito de la soldadura no es constante, sino se compone de una serie de caídas de voltaje. Por ejemplo, asuma que la fuente de energía (potencia) entrega un voltaje al sistema total de 4 0 V entre la fuente de energía y la cabeza de soldadura o la pistola hay una caída de voltaje de quizás 3 V asociados a la resistencia interna del cable.
Del punto de conexión de trabajo a la terminal del trabajo de la fuente de energía, hay una gota adicional de, por ejemplo, 7 V. Sustrayendo los 3 y 7 V del valor original 40 quedan 30 para el arco. Por lo tanto, es importante que los voltajes usados para monitorear los procedimientos de soldadura recozcan correctamente cualquier pérdida en el circuito de la soldadura.
La manera más exacta para determinar el voltaje es medir la caída de voltaje el tubo del contacto y la pieza e trabajo.
Esto no puede ser práctico para soldadura semiautomática, así que el voltaje se lee típicamente en el punto del alimentador de alambre (donde se hace la conexión de la pistola y el alambre) a la pieza de trabajo. Para SMAW el voltaje no se vigila generalmente, puesto que está cambiando y no es constantemente puede ser controlado excepto por el soldador.
Velocidad de avance Se mide en pulgadas por el minuto (in./min), la variación en la cual el electrodo es movido relativamente a la junta. Otras variables que son iguales, la velocidad de avance tienen un efecto inverso en el tamaño de los granos de la soldadura. Con aumentos de la velocidad de avance, el tamaño de soldadura disminuye. La velocidad de avance es una variable del clave en calculo del calor de entrada; la reducción de velocidad de avance aumenta la entrada de calor.
Velocidad de alimentación del alambre La velocidad de la alimentación del alambre es una medida de la variación con la que el electrodo es pasado a través de la pistola (boquilla) de soldadura y es entregado al arco. Típicamente medido en pulgadas por minuto, las ratas de deposición son directamente proporcionales con la velocidad de alimentación del alambre y directamente relacionados con el amperaje. Cuando todas las otras las condiciones de la soldadura son mantenidas constantes
(e.g., el mismo tipo, diámetro y longitud del electrodo; y voltaje de arco), un aumento en velocidad de la alimentación del alambre conducirá directamente a un aumento en amperaje. Para velocidades más lentas de la alimentación del alambre, la relación de transformación de la velocidad de la alimentación del alambre al amperaje es relativamente constante y linear. Para velocidades lentas de la velocidad de alimentación del alambre, la relación entre la velocidad de alimentación al amperaje es relativamente constante y lineal. Para altas velocidades de alimentación del alambre, esta relación puede incrementarse, resultando una rata mayor de deposición por amperio, pero a expensas de la penetración.
La velocidad de la alimentación del alambre es el método preferido de mantener procesos de soldadura para los procesos de voltaje constante. La velocidad de la alimentación del alambre se puede ajustar independientemente, y medir directamente, sin importar las otras condiciones de la soldadura. Es posible utilizar el amperaje como una alternativa para medir la velocidad de la alimentación del alambre, aunque el amperaje resultante para una velocidad de alimentación dada del alambre puede variar, dependiendo de la polaridad, diámetro del electrodo, del tipo del electrodo y longitud del electrodo. Muchos códigos continúan reconociendo al amperaje como el método primario para documentar el procedimiento. El código D1.1. permite el uso del control de la velocidad de la alimentación del alambre en vez del amperaje, proporcionando cartas de relación entre amperaje-velocidad de la alimentación del alambre, disponibles para comparación.
Longitud del electrodo Es él distancia del tubo del contacto al extremo (fin) del electrodo. Se aplica solamente al alambre alimentado procesos (procesos automáticos o semiautomáticos). Mientras que la longitud del electrodo aumenta en un sistema constante del voltaje, la resistencia eléctrica del electrodo aumenta, haciendo que el electrodo sea calentado. Esto se conoce como calentamiento por resistencia o " calentamiento de I 2R. " Mientras que el calentamiento aumenta, la energía del arco requerida para derretir el electrodo disminuye y la deposición aumenta. Cuando la longitud del electrodo se aumenta sin ningún cambio en velocidad de la alimentación del alambre, el amperaje disminuirá. Esto da lugar a menos penetración y a menos adición. Con el aumento en la longitud del electrodo, es común aumentar el voltaje de seteo de la máquina (graduación inicial del equipo) para compensar la caída de voltaje a través del electrodo.
En sistemas constantes del voltaje, es posible simultáneamente incrementar la longitud del electrodo y la velocidad de la alimentación del alambre mantener constante la corriente. Esto produce altas ratas de la deposición. Otras variables de la soldadura tales como voltaje y velocidad avance se deben ajustar para mantener un arco estable y la calidad de la soldadura. La longitud del electrodo puede variar pero debe siempre estar dentro del rango recomendado por el fabricante.
Diámetro del electrodo Es otra variable crítica. Electrodos largos llevan altas corrientes de soldadura. Para un amperaje fijo, sin embargo, pequeños (cortos) electrodos producen altas ratas de deposición.
Polaridad La polaridad es la dirección del flujo de corriente. Se obtiene la polaridad positiva cuando el terminal del electrodo está conectado con la terminal positiva de la fuente de alimentación con corriente directa (D.C.), el terminal de trabajo está conectada con la terminal negativa. La polaridad negativa ocurre cuando el electrodo está conectado con la terminal negativa y la terminal positiva al terminal de trabajo. La corriente alterna (CA) no tiene polaridad, pero un tipo de corriente. Con la CA, el electrodo es alternativamente positivo y negativo.
El proceso de arco sumergido utiliza comúnmente polaridad positiva o negativa para el mismo tipo de electrodo, la corriente alterna puede también ser utilizada. Para una velocidad fija de la alimentación del alambre, un electrodo de arco sumergido requiere más amperaje en polaridad positiva que en negativa. La corriente alterna exhibe características positivas y negativas de la polaridad.
El campo magnético que rodea cualquier conductor de D.C. puede causar un fenómeno conocido como soplo de arco, donde el arco se desvía físicamente. El problema potencial es mayor con corrientes más altas. La corriente alterna es menos propensa para formar soplos de arco, y así, que se utiliza a veces superar este fenómeno.
Calor de entrada La entrada de calor es proporcional al amperaje de soldadura multiplicado por el voltaje de arco, dividido la velocidad de avance. Altas entradas de calor relacionadas con grandes áreas de soldadura transversalmente de una00, y largas zonas afectadas por el calor de entrada, pueden efectos negativos mecánicos en las propiedades mecánicas de la región. Una entrada de calor alta generalmente produce un decremento de los esfuerzos de tensión y fluencia en el metal de soladura, y baja generalmente la tenacidad debido a la interacción del tamaño de grano y el calor de entrada.
Densidad corriente Se determinada dividiendo el amperaje de soldadura por el área transversalmente del electrodo. Para electrodos sólidos la densidad corriente es proporcional a l/d 2 para los electrodos tubulares, donde la corriente es conducida por la envoltura, se relaciona con el área de la sección transversal metálica. Si la densidad corriente aumenta, las ratas de la deposición y la penetración aumentan. Esto se logra aumentando el amperaje o disminuyendo el tamaño del
electrodo. Una disminución pequeña del diámetro afecta perceptiblemente las ratas de deposición y penetración.
Precalentamiento y temperatura entre pases Se utiliza para controlar tendencias de grietas, típicamente en el material base. Para la mayoría de los sistemas del carbón-manganeso-silicio, una temperatura moderada de los entre pases genera buena tenacidad. Un precalentamiento y temperatura entre pases mayores que 550°F puede afectar negativamente la tenacidad. Cuando el metal base recibe poco o nada de precalentamiento, el enfriamiento rápido resultante puede conducir a una deterioración de la tenacidad. El control cuidadoso de precalentamiento y la temperatura entre pases son críticos.
PROPÓSITO DE LAS ESPECIFICACIONES DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA Los valores determinados para las variables discutidas arriba tienen efecto significativo en sanidad de la soldadura, características mecánicas y productividad. Es por lo tanto crítico que los valores del procedimiento a ser utilizados en la fabricación y montaje sean apropiados a los requerimientos del código aplicable y las especificaciones de trabajo.
Muchas ediciones deben ser consideradas al seleccionar valores del procedimiento de soldadura. Mientras que todas las soldaduras deben alcanzar la fusión para asegurar su esfuerzo, el nivel de penetración requerido es una función del diseño del tipo de junta en la soldadura. Todas las soldaduras se requieren entregar cierto esfuerzo a fluencia y/o a tensión. No todas las soldaduras requieren entregar niveles especificas mínimos tenacidad. Los niveles aceptables de socavado y porosidad son una función del tipo de carga aplicada a la soldadura. Los medios más eficientes de resolver estas condiciones se deben determinar por técnicos e ingenieros bien informados de soldadura que creen especificaciones de procedimientos de soldaduras escritos y comunicar esos requerimientos a los soldadores por medios de esos documentos. El WPS es la herramienta primaria usada para comunicar al soldador, al supervisor y al inspector cómo una soldadura específica debe ser realizada. La posibilidad de una que soldadura hecha por un soldador experto en conformidad con los requisitos de un WPS, puede solamente ser tan buena como el WPS mismo.
La capacidad de un soldador de seguir un WPS escrito es determinada por las pruebas de calificación del soldador (D1.1 -98, parágrafo C4.1.2). El soldador puede no conozca cómo o porqué cada variable es determinada, aunque estos valores se deben utilizar en producción. El inspector requiere asegurarse de que todas las soldaduras son hechas de acuerdo con el WPS, observando la técnica de cada soldador sobre un periodo básico (los D1.1-98, parágrafo 6,5,4).
El código estructural de acero soldado D1.1-98 - requiere los procedimientos de soldadura escritos para toda la fabricación realizada. Estos WPS´s se requieren ser escritos, sin importar si son precalificados o calificados por pruebas. Cada fabricante o ensamblador es responsable del desarrollo de WPS´s. Confusión sobre esta publicación al parecer todavía existe. Una idea falsa frecuente es que si los parámetros reales para la realización de una soldadura cumplen con el estatus de " precalificado ", el WPS escrito no es requerido. Esto no es verdad.
El WPS es el principal medio de comunicación para todas las partes involucradas, debe por lo tanto estar fácilmente disponible para los capataces, los inspectores y los soldadores. Hay muchas maneras de distribuirlos, pero sin importar el método, el WPS debe estar disponible para todos los autorizados a usarlo.
Por motivos de calidad y de productividad, está en el contratista el mayor interés de asegurarse de que la comunicación es eficiente y mantenida con todos las partes implicadas. Con respecto a calidad, los límites operación convenientes para un proceso de soladura en particular y electrodo para un acero, diseño de la junta y posición de soladura deben ser entendidos. Obviamente, el empleo de un electrodo en particular debe funcionar con la polaridad apropiada, el uso apropiado de gas de protección y mantener los niveles apropiados de amperaje para el diámetro del electrodo y para el espesor del material en el cual se realiza la soladura. Otras condiciones pueden que no sean tan obvias. Por ejemplo, los requisitos de precalentamiento para una aplicación determinada son una función del grado(s) del acero implicado, del espesor(es) del material y del tipo de electrodo empleado (si es bajohidrógeno o no-bajo-hidrógeno). Todo esto se puede comunicar por medio del WPS escrito.
La falta de conformidad con los parámetros descritos en el WPS puede dar lugar a una soldadura que no cumpla los requisitos de calidad impuestos por el código o las especificaciones de trabajo. Evitar actividades innecesarias, tales como el retiro y el reemplazo de una soldadura inaceptable, por la falta de comunicación tiene obvias divergencias en calidad y economía.
Existen otras características económicas que también deben ser consideradas. De una manera más general, el costo de soldadura es inversamente proporcional a la rata de deposición. La rata de la deposición, alternadamente, es directamente proporcional a la velocidad de la alimentación del alambre en soldadura semiautomática. Si es aceptable, por ejemplo, hacer una soldadura con una velocidad de alimentación del alambre de 200 in./min, entonces una soldadura hecha con 160 in./min (que pueden resolver todos los requisitos de calidad) costaría aproximadamente 25% más que la soldadura realizada con en el procedimiento óptimo. La conformidad con los valores del WPS ayudan a asegurar la calidad y economía de la construcción.
La conformidad con los requisitos mínimos del código puede no ser la adecuada, y los requisitos adicionales, tales como los impuestos por el contrato, se pueden comunicar con el WPS. Por ejemplo, el código de D1.1 -98 permite el uso de un electrodo E71T-11 FCAW electrodo para soladura de múltiples pases sin ninguna restricción en el espesor de la platina. El producto E71T-11 de Lincoln Electric tiene una restricción máxima del espesor impuesta por el fabricante de ½ pulg. (12,7 milímetros). Este requisito adicional se puede incorporar en el WPS.
Otras
recomendaciones pueden ser impuestas por el productor del acero, manufacturero del electrodo u otros pueden ser documentados en el WPS.
WPS PRECALIFIACADOS El código de AWS D1.1 permite el uso de WPS precalificados. Los WPS´s Precalificado son aquellos que el comité AWS D1.1 ha determinado tener una historia de funcionamiento aceptable, y es así que son sujetos a pruebas de la calificación impuestos para todos los otros procedimientos de soldadura. El uso de WPS precalificado no imposibilita el requisito de que se escriban, y se utilicen los soldadores calificados apropiadamente. Todas las condiciones de mano de obra impuestas por la sección de la fabricación del código se aplican a los WPS´s precalificados. El único requisito del código eximido por precalificado son las pruebas no destructivas y mecánicas requerida para la calificación de los procedimientos de soldadura.
Los procedimientos de soldadura precalificados deben estar conforme con todos los requerimientos del código. La falla de cumplir con un sola condición precalificada elimina la oportunidad para el procedimiento de ser precalificado. En orden para que un WPS sea precalificado, se deben cumplir las siguientes condiciones: •
El proceso de la soldadura debe ser precalificado. Solamente SMAW, SAW, GMAW (excepto GMAW-S) y FCAW pueden ser precalificado (los D1.1-98, parágrafo 3,2,1).
•
La combinación del metal de base/aporte debe ser precalificado. Los metales base de precalificado, los metales de aporte y las combinaciones se muestran en D1.1-98, parágrafo 3,3, parágrafo 3,1.
•
El mínimo precalentamiento y la temperatura entre pases se describen en D1.1-98, parágrafo 3,3, tabla 3,2 deben ser empleados (D1. 1-98, parágrafo 3,5).
•
Los requisitos específicos para varios tipos de soldadura deben ser mantenidos. Las soldaduras de filete deben estar de acuerdo con D1.1-98, el parágrafo 3,9, las soldaduras de tapón (plug) y de slot de acuerdo con D1.198, el parágrafo 3,10, y las soldaduras de ranura de acuerdo con D1.1-98, parágrafos 3.11,3.12 y 3.13 del surco. Para soldaduras de ranura (groove), si la junta es de parcial o completa penetración, las dimensiones requeridas están mostradas en D1.1-98, los figuras. 3,3 y 3,4.
Incluso si se utilizan detalles de juntas precalificadas, los procedimientos de soldadura se deben calificar por pruebas si otras condiciones de precalificado no se cumplen. Por ejemplo, si un detalle de junta precalificada es utilizada en un material no listado, el procedimiento debe ser calificado por pruebas. El estatus de Precalificado requiere conformidad a una variedad de parámetros procesales contenidos en gran parte en D1.1 -98, tabla 3,7, incluyendo diámetros máximos del electrodo, corriente de soldadura, espesor del pase de raíz, espesores del los pases de relleno, soldaduras de filete de simple pase y líneas de soldadura de simple pase (D1.1-98, tabla 3,3). Además de los requisitos precedentes, el soldar realizado con un WPS precalificado debe estar en conformidad con los otros requerimientos del código establecidas en la sección de fabricación del D1.1-98.
El código no implica que un WPS precalificado alcanzará automáticamente las condiciones de la calidad requeridas por el código. Es responsabilidad del contratista asegurarse de que los parámetros seleccionados dentro de los requisitos del WPS precalificado son convenientes para la aplicación específica.
Considere un WPS hipotético para hacer a 1/4-in. (6,35-milímetro) soldadura de filete en 3/8-in. (9,53-milímetro) acero A36 en posición plana. El tipo de soldadura y el acero son precalificados. Se selecciona la soldadura de arco sumergido, un proceso precalificado. El metal de aporte seleccionado es F7A2-EM1 2K, resolviendo los requisitos de D1.1 -98, parágrafo 3,1. Ningún precalentamiento se especifica puesto que no sería requerido según D1.1-98, tabla 3,2. El diámetro del electrodo seleccionado es 3/32 pulg. (2,38 milímetros), menor que el máximo especificado en D1.1 98, parágrafo 3,7,1/4-in. El tamaño máximo de la soladura de filete en posición plana de según D1.1 -98, parágrafo 3,7, es ilimitado, así que el tamaño del filete de ¼ in. puede ser precalificado. El nivel de corriente seleccionado para la fabricación del filete en particular es 800 A, menos que máximo 1000-A especificado en D1.198, tabla 3,7.
Sin embargo, el nivel del amperaje impuso ante el diámetro del electrodo para el espesor del acero en el cual se está haciendo la soldadura no resolvería los requisitos de D1.1 -98, parágrafo 5,3,1,2. Esto ilustra que la conformidad con todos los requisitos de precalificado no garantiza que la combinación de variables seleccionadas, generé siempre una soldadura aceptable.
Es la responsabilidad de los contratistas verificar la conveniencia de los parámetros sugeridos antes de que un soldador aplique el procedimiento en un proyecto, aunque la prueba de la verificación no necesita estar conforme a la toda la gama de pruebas de calificación del procedimiento impuestas por el código. Las pruebas típicas serán hechas para determinar la sanidad del depósito de la soldadura (e.j., la fusión, fusión entre cordones, no presencia de inclusiones de escoria, etc.). La placa podría ser examinar con ensayos no destructivos o, como se hace más comúnmente, cortar, pulir y macroatacar. Las soldaduras hechas con WPS´s precalificados que cumplen los
requisitos físicos y dimensionales (tamaño del filete de soldadura, máximo refuerzo y requerimientos del perfil de la superficie) y ser sano (adecuado fusión, relación y libertad excesiva inclusión de escoria y porosidad) deben satisfacer los requerimientos de esfuerzo y ductilidad impuestos por el código para calificación de procedimientos por pruebas.
GUÍAS DE CONSULTA PARA PREPARAR WPS´s PRECALIFICADO Cuando se desarrollan WPS precalificados, el punto de partida es un conjunto de parámetros de soldadura apropiados para la aplicación a ser considerada. Los parámetros para la soldadura sobre-cabeza variarán naturalmente de los requeridos para la soldadura plana. El espesor material dictará tamaños del electrodo y los niveles de corriente correspondientes. La especificación del metal de aporte seleccionada reflejarán los requisitos de esfuerzo de la conexión. Muchas otras condiciones deben ser consideradas.
Dependiendo del nivel de la familiaridad y conforte el contratista tiene con los valores particulares seleccionados, soldar una maqueta puede ser apropiado. Una vez que se establezcan los parámetros, es esencial controlar cada uno de los parámetros aplicables para saber si hay conformidad con D1.1. Para que la ayuda en esto el anexo H se ha proporcionado en el código.
El siguiente paso es documentar, por escrito los valores del WPS precalificado. El fabricante puede utilizar cualquier formato conveniente. Una forma de ejemplo se incluye en el anexo E del código.
CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA POR PRUEBAS Hay dos razones primarias por las que los procedimientos de soldadura se pueden calificar por pruebas. Primero, puede ser un requisito contractual. En segundo lugar, una o más de las condiciones específicas encontradas en la producción pueden desviarse de los requisitos precalificados. En cualquier caso, una soldadura de prueba se debe hacer antes del establecimiento de los WPS finales.
El primer paso en la calificación de un procedimiento de soldadura por pruebas es determinar el procedimiento para calificar. Las mismas fuentes citadas para WPS precalificados dan puntos de partida que podrían ser utilizados para calificación de WPS por pruebas. En el caso más simple, las condiciones exactas que serán encontradas en la producción serán replegadas en la prueba de calificación del procedimiento. Los parámetros para la soldadura de prueba se registran en un registro de calificación del procedimiento (PQR). Los valores reales usados se deben registrar en este documento. El voltaje teórico, por ejemplo, puede ser 30 V, pero realmente solamente 29 V fueron utilizados en la placa de la prueba. Los 29 V serían registrados.
Después de que se suelde y se enfríe la placa de la prueba, se somete a examinación visual y no destructiva según lo prescrito por el código. Las pruebas de calificación se describen en D1.1-9 8, parágrafo 4,4.
Para ser aceptables, las placas de la prueba deben primero pasar el examen visual seguido por la examinación no destructiva (NDE) (D1.1-98, parágrafos 4,8,1, 4,8,2). En la opción de los contratistas, la prueba radiográfica (RT) o la prueba ultrasónica (UT) puede ser utilizada: Las pruebas mecánicas requeridas implican las pruebas de doblado (sanidad), pruebas de macroataque (sanidad) y pruebas de tensión de sección reducida (esfuerzo). Para la calificación de procedimientos con los aceros con características mecánicas perceptiblemente diferentes, un espécimen longitudinal de doblado es aceptable (D1.1 -98, parágrafo 4,8,3,2). Todas las pruebas de tensión del metal de soldadura son requeridas para materiales no listados. El numero y tipo de probetas de doblez es función del espesor del acero involucrado. El número y el tipo de pruebas requeridas se definen en D1.1-98, tablas 4,2, 4,3 y 4,4.
Una vez que el número de pruebas se determine, se secciona la placa de la prueba y los especímenes se maquinan para probarlos. Los resultados de las pruebas se registran en el PQR. Según D1.1, si los resultados de la prueba satisfacen todos los requisitos prescritos, la prueba es aceptada y los procedimientos de soldadura se pueden establecer basados sobre el PQR aceptado. Si los resultados de la prueba son rechazados, el PQR no se puede utilizar para establecer el WPS. Es sabio conservar el PQR de pruebas rechazadas como ellos, puede tener valor en el futuro en que otro procedimiento de soldadura similar se contemple para pruebas.
Los criterios de la aceptación para las varias pruebas, se prescriben en el código. Los límites específicos en el tamaño, la localización, la distribución y el tipo de indicación en especímenes de doblez se prescriben en D1.1-98, parágrafo 4,8,3,3.
ESCRITURA WPSS DE PQRS ACEPTADOS Cuando las pruebas requeridas son aceptadas, los procedimientos de soldadura se pueden escribir del PQR. Los valores registrados en el PQR son transcritos a una forma separada ahora conocida como WPS.
Si es posible escribir más de un WPS de un PQR aprobado. Procesos de soldadura que son suficientemente similares a los probados pueden ser soportados por el mismo PQR. Las derivaciones significativas de esas condiciones, sin embargo, requieren prueba adicional de calificación. Los cambios bastante significativos la prueba se consideran como variables esenciales adicional de la autorización, y éstos se listan en Dl.1-98, tablas 4,5, 4,6 y 4,7.
Por ejemplo, considere un procedimiento SMAW calificado por pruebas usando un electrodo E8018-C3. De esa prueba, sería posible escribir un WPS que utiliza E7018 (puesto que esto es una disminución del esfuerzo del electrodo), pero no sería permitido escribir un WPS que utiliza el electrodo de E9018-G.
El rango de los tipos y posiciones de la soldadura cualificados por las varias pruebas listadas en D1.1-98, tabla 4,1. Esta tabla se utiliza lo más mejor posible, no como evaluación de la aplicabilidad de la prueba después realizada, pero si para planear las pruebas de calificación.
Por ejemplo, una platina de la prueba en posición 2G califica el WPS para ser usado en 1G o la posición 2G. Aunque el primer uso anticipado del WPS puede estar para la posición 1G, puede ser recomendable calificar en la posición 2G para obtener uso adicional de esta platina de la prueba.
Similarmente, D1.1 -98, tabla 4,7, define qué cambios se pueden realizar en los metales base usados en la producción contra las pruebas de la calificación. Un acero alterno se puede seleccionar para la calificación por pruebas porque produce la flexibilidad adicional para las aplicaciones futuras.
Si la calificación de WPS es realizada en una junta no precalificada y la geometría probada es aceptable, WPS´s se puede escribir que de ese PQR utilizando geometrias de juntas precalificadas (D1.1 -98, tabla 4.5, ítem 32).
EJEMPLOS DE WPSs Los dos ejemplos dados abajo muestran que las condiciones específicas de la aplicación dictan el desarrollo por separado del WPS en cada situación.
Situación Una. Soldadura de filete de 51.6-in. (7,94-milímetro) conecta un “shear tap” a una columna. Esta soldadura será hecha en taller con la columna en la posición horizontal. La soldadura de filete se aplica a cualquier lado a 1/2in. Del “shear tap”. Es soldado a una columna de W 14x311 con un espesor del borde de 2 ¼ in. El “shear tap” se hace en acero A36, mientras que la columna es de A572 Gr 50.
El ingeniero de la soldadura reconoce que para los grados del acero implicados y para el tipo de soldadura especificado, un WPS podría ser escrito. El proceso de soldadura es precalificado, se elegío soldadura de arco con gas de protección y electrodo con fúndente en el núcleo. De la tabla 3,1 del código D1.1-98, se da una lista e
materiales de aporte precalificados. Un electrodo E70T-1 se selecciona porque su uso es económico, rata de la deposición y tiempo mínimo de la limpieza general.
El electrodo funciona con polaridad de DCEP. Por experiencia, el ingeniero sabe que el diámetro 3/32-in. es apropiado para la aplicación, y especifica que el gas de protección debe ser debe ser C0 2 basado la recomendación del fabricante del electrodo y su bajo costo. Del parágrafo 3,2 del código D1.1-98, se selecciona el precalentamiento controlado por el acero más grueso, es decir, el borde de la columna, y se requiere como mínimo de 150 °F (65.56 °C) puesto que el espesor del borde de la columna es 2 ¼ in. De recomendaciones por el fabricante del electrodo, se seleccionan 460 A y 31 V. De acuerdo con experiencia, una velocidad de soldadura de 15-17 in./min si todavía existen algunas dudas, una prueba de soldadura en filete puede verificar la velocidad de avance para el amperaje dado.
Situación Dos. La segunda soldadura es también una soldadura de filete 5/16-in., pero será hecha en el campo entre “shear tap” describe arriba y el W de la viga. La viga es un W36xl5O, de acero A36. La soldadura se debe hacer en la posición vertical.
El ingeniero de la soldadura reconoce otra vez que el WPS para esta aplicación podría ser un WPS precalificado si todas las condiciones son satisfechas. El proceso de soldadura precalificado es el mismo soldadura de arco con gas de protección y electrodo con fúndente en el núcleo. En D1.1-98, el tabla 3,1, el ingeniero localiza los metales de aporte convenientes y selecciona un E71T-8 el mismo electrodo con fúndente en el núcleo, que funciona con DC electrodo negativo. Porque la soldadura está en la posición vertical, se especifica un diámetro del electrodo de 0,068-in. (1,73 milímetros).
En el centro del rango del procedimiento conveniente para la posición vertical de soldadura es seleccionado. Los parámetros de 250 A, de 19-21 V y de la velocidad de avance de 5,5-6,5 in./min son especificados. La variable que controla es el espesor del W de la viga, que es 5/8 pulg. (1 5,88-milímetro) en esta situación, la tabla 3,2 de el código D1.1-98 no requiere ningún precalentamiento mínimo.
Las dos soldaduras son notablemente similares, con todos los valores del WPS especificados perceptiblemente diferentes. Asegurarse de que las soldaduras de calidad estén entregadas en variaciones económicas, es imprescindible que un individuo bien informado establezca valores de WPS, y deben ser adheridos durante a la fabricación y montaje.
REVISIÓN Y APROBACIÓN DE WPSSs Después de que un WPS sea desarrollado por un fabricante o un constructor, el inspector debe verificar que todos los WPSs hayan sido aprobados por el ingeniero (AWS D1.1 -98, parágrafo 6,3,1). Esto se aplica si el WPS ha sido calificado por pruebas, o si es precalificado. El código requiere WPSs que sean calificados por pruebas sean sometidos a la aprobación del ingeniero (D1.1-98, parágrafo 4.1.19
APROBACIÓN DE WPSs PRE-PRE-QUALIFIED WPSs precalificados se requieren para ser revisados por el inspector. Los procedimientos de soldadura cualificados por pruebas, pero no un WPS precalificados, se requieren para ser revisados por el ingeniero (D1.1-98, parágrafo 4,1,1). Sin embargo, el uso de una junta precalificada no exime al ingeniero de usar el juicio de la ingeniería en la determinación de la conveniencia de la aplicación para estas juntas (D1.1 -98, el parágrafo 3,1).
El código es claro en que todos los WPSs deben ser revisados por el inspector. Para un WPS precalificado, el anexo H es particularidad provechosa.
La revisión requerida por el inspector no es específicamente requerida para determinar la conveniencia del procedimiento para la aplicación determinada, pero requiere comprobar que l procedimiento este conforme con los requisitos del código. Según lo indicado previamente, no se exime al ingeniero de ejercitar el juicio de la ingeniería cuando se utilizan las juntas precalificadas..
LA REVISIÓN Y LA APROBACIÓN DE WPSs CALIFICADOS POR PRUEBAS El código requiere que el inspector repase todos los WPSs cualificados por prueba, y también requiere la aprobación del ingeniero.
La lógica detrás de estos acercamientos de la aprobación es que mientras que un WPS precalificado se basa sobre parámetros establecidos, tiempos medidos y practicas de soldadura documentadas, WPSs cualificado por pruebas puede utilizar nuevos, no probados y a veces polémicos conceptos. WPSs cualificados por pruebas no están automáticamente conforme a las mismas restricciones que se aplicarían a WPSS precalificados. Aunque las pruebas de calificación requeridas han demostrado lo adecuado de un WPS sobre una condición particular de prueba, la verificación adicional del ingeniero se alinea para asegurar que es aplicable para una situación determinada encontrada en producción. Dos ejemplos abajo ilustran las diferencias filosóficas que un ingeniero de soldadura puede tomar al evaluar un WPS cualificados por pruebas.
Situación Una . Un contratista desea utilizar un WPS queque podría ser precalificado, a excepción de un cambio en el detalle de la junta. Basado sobre experiencia y algunas pruebas informales, el contratista ha determinado que el detalle modificado de la ranura reducirá el volumen requerido de metal de la soldadura sin afectar la calidad. El detalle común es similar a un B-U2a-GF, a excepto que la abertura de raíz y los ángulos de la ranura se desvían de los requerimientos mostrados en D1.1. Específicamente, la combinación de un 1/8 in. (3,1 8-milímetros.) en la abertura de raíz con 45 grados incluido el ángulo cuando es aplicado a una platina de ½ in. Proporcionan densamente a una configuración del cercana al grado óptimo para los procedimientos de este contratista que utilizan FCAWG. Puesto que estos cambios dimensionales están más allá de los límites permitidos por las tolerancias comodetalladas para la junta específica, deben ser calificados por pruebas. El problema más probable con este acercamiento sería un problema de tipo fusión. La prueba de calificación requerida conforme a la tabla 4,2, requiere dos pruebas de tensión de sección reducida y cuatro pruebas laterales de doblez. Las dos pruebas, la de doblez lateral en particular, revelarán rápidamente cualquier problema con la fusión. Un PQR aceptado debe satisfacer al ingeniero que requiere aprobar dicho procedimiento.
Situación Dos. Un acero nuevo se está comtemplando para la construcción, y el productor del acero demanda que puede ser soldada con niveles bajos de precalentamiento. No se puede utilizar un procedimiento precalificado porque el acero no es precalificado, y los niveles del precalentamiento están debajo de los límites de precalificado. Para calificar el procedimiento para el espesor ilimitado, D1.1-98, tabla 4,2, requiere que la platina sea de prueba sea 1 pulg. (2,54 centímetros) o mayor. El contratista califica el procedimiento de soldadura en acero de 1-in., aunque la aplicación real a utilizar es 4-in. (10,16centímetro) del espesor del acero. La configuración común real usada para la prueba de calificación es una junta de tope en ranura de doble V, soldado por ambas caras. La platina de prueba no es precalentada antas de la fabricación (aunque temperatura del aire donde se realiza la prueba de calificación es 70 °F [ 21.1°C]). Después de que se aplique el primer pase de la soldadura, la temperatura del acero se eleva sobre la ambiente. Un segundo pase de la soldadura se aplica a la primera cara. Después, se invierte la placa y el paso de la raíz se pule con esmeril hacia fuera. Mientras que los entre pases se sueldan a temperatura todavía mayor a la ambiente, la segunda cara de la junta es soldada. Finalmente, la placa se mueve de una más vez, y la primera cara del empalme se suelda completamente.
La platina de prueba está conforme a todas las pruebas mandatorias por el código, y satisface con éxito los requisitos del código. El contratista somete el procedimiento al ingeniero para la aprobación, demandando que estas pruebas han probado que la soldabilidad del nuevo acero no requieren ningún precalentamiento. Mientras que es verdad que los requisitos mandatarios del código asignados fueron satisfechos, la conveniencia de este procedimiento de soldadura para la fabricación real no fue establecida. Las tamaños relativamente pequeños
asociadas a la platina de prueba (1 pulg. x grueso 14 pulg. x ancho mínimo x 30 pulg. de largo mínimo [ 2,54 x 35,56 x, 76,2-centímetros ] según D1.1-98) no son suficientes duplicar el las ratas de enfriamiento encontradas en estructuras reales. Estas características afectarán la microestructura de la zona afectada por el calor, las ratas de la difusión del hidrógeno y los niveles de esfuerzo residual - todos los elementos que produzcan grietas de la soldadura. Además a excepción del pase de la raíz, todos los pasos de la soldadura tenían la ventaja de más alta temperatura entre pases, además, el pase de la raíz, hecho sin precalentamiento, fue pulido con esmeril haca afuera cuando el segundo lado fue soldado. Aunque no fue aplicado ningún precalentamiento, el acero estaba en la temperatura ambiente del taller, efectivamente calificaron con una temperatura de precalentamiento de 70 °F.
El ingeniero con visón debe revisar el segundo WPS con mas indagación que el primero, sería razonable requerir pruebas de soldabilidad para entender mejor el comportamiento probable de este procedimiento de soldadura propuesto. Los prototipos a mayor escala serían necesarios para evaluar el alojamiento y las condiciones de enfriamiento real.
Cuando WPSs son calificados por pruebas son revisados, hay tres elementos distintos de esa revisión. Primero, el registro de la calificación del procedimiento se evalúa para asegurarse de que todas las pruebas mandatorias fueron realizadas, verificando que los espesores apropiados del material, posiciones de soldadura y número de pruebas requeridas realizados. En segundo lugar, los resultados de la prueba se examinan para estar seguros que los requisitos del código fueron satisfechos. Finalmente, el WPS se compara contra el PQR. Esto consiste en una comparación de los requisitos de la tabla 4,5, de AWS D1.1-98. Si existen diferencias entre el PQR y el WPS entre los requisitos de aceros usados en la prueba contra los especificados en el WPS, son tratados en el D1.1 -98, tabla 4,7.
RESUMEN El código de AWS D1.1 es específico en los requerimientos con respecto a procedimientos de soldadura. Hay ventajas económicas y de la calidad que se alcanzarán cuando se especifican y se siguen los procedimientos de soldadura productivos. Es importante que cada persona que intervenga en la secuencia de fabricación, - ingeniero, fabricante, montador, inspector - esté enterado de los requisitos del código pues se relaciona con los procedimientos de soldadura.
