Control de Calidad en Procesos de Soldadura.docx

Tema: Control de Calidad en Procesos de Soldadura

INDICE ................................................................................................................................. .................................................... 2 INTRODUCCIÓN ............................................................................. .................................................................................................................... 4 1.- ¿QUÉ ES CALIDAD?. ....................................................................................................................

2.- SOLDADURA ..................................................................................................................................4 2.1.- Clasificación de los tipos de soldadura . ...............................................................................5 ................................................................................... ........... 8 2.2.- Procesos de soldadura más usuales ........................................................................ ............................................................................................ .....................30 30 3.- INSPECCIÓN DE SOLDADURAS. SOLDADURAS........................................................................ ........................................................................................................... ..................................... 30 4.- CONTROL DE CALIDAD. ......................................................................

4.1.- CALIFICACION DE PROCEDIMIENTOS PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA SOLDADURA Y SOLDADORES SOLDADORES ........ 38 4.1.1.- Especificaciones de procedimientos de soldadura (WPS) ...................................... 38 4.1.2.- Calificación de procedimiento de soldadura (PQR)

................................................. 40

.............................................................................. ......... 43 4.1.3.- Calificación de soldadores (WPQ) ..................................................................... ........................................................................................ ......... 45 4.2.- INSPECTOR DE SOLDADURA: SOLDADURA: ...............................................................................

4.2.1.- Inspectores de control de calidad del Contratista: ....................................................45 4.2.2.- Inspectores de aseguramiento de calidad del cliente o Código: ............................ 45 4.2.3.- Responsabilidades del inspector de soldaduras:

.....................................................47

......................................................................................................................... .................................................. 50 4.2.4.- Personal: .......................................................................

4.3.- DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DEL PROCESO DE SOLDADURA SOLDADURA ................. 50 ................................................................................................ ........................51 51 4.3.1.- Definición De Términos. ........................................................................

4.3.2. Clasificación De Las Discontinuidades. .......................................................................52 4.3.3.- Descripción De Las Discontinuidades Discontinuidades De Soldadura.

............................................. 53

4.4.- ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS .......................................................................................53 ........................................................................................................................53 53 4.4.1.- Definición . ........................................................................................................................

4.4.2.- Variables Que Determinan Escoger el Tipo De Ensayo. .........................................55 4.4.3.- Descripción e importancia de los ensayos no destructivos. ................................... 56 4.4.4.- Comparación Técnica Entre Los END Mas Importantes ......................................... 71 4.5.- ENSAYOS DESTRUCTIVOS DESTRUCTIVOS ..............................................................................................72 4.5.1.- Pruebas destructivas aplicables a las soldaduras .................................................... 73 4.5.1.1.- Pruebas mecánicas ....................................................................................................74 4.5.1.2.- Pruebas químicas .......................................................................................................81 ............................................................................................................. ..................................... 83 4.5.1.3.- Otras pruebas ........................................................................

ANEXOS ..............................................................................................................................................84

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INTRODUCCIÓN La inspección de construcciones soldadas podría definirse como el conjunto de actividades que me aseguran un determinado grado de fiabilidad de una unión soldada, mediante la verificación del mismo por medios adecuados durante diferentes fases del proceso de fabricación f abricación.. La importancia de inspeccionar estos conjuntos soldados, ha sido la causa de que, en todos los países industrializados industrializados se hayan publicado códigos, especificaciones y normas relativos a su construcción e inspección. Además, en la mayoría de dichos países, es la propia administración la que establece la obligatoriedad de construir e inspeccionar siguiendo unas determinadas normas, así como que el personal que la ejecute tenga unos conocimientos y experiencia mínimos. Al mismo tiempo, la industria también se ha hecho eco de esta necesidad, casi se puede decir que no existe una empresa industrial competitiva que no disponga de normas o instrucciones propias, estableciendo las bases de fabricación e inspección necesarias para que los conjuntos o equipos por ella fabricados, cumplan los requisitos de seguridad que los organismos, nacionales e internacionales, internacionales, fijan para el buen comportamiento en servicio de las construcciones construcciones soldadas. Ejemplo de algunas fabricaciones mediante uniones soldadas son: Industrias alimentarias, aviones, buques, trenes, equipos para minería, plantas generadoras de energía (térmicas, hidroeléctricas y nucleares), complejos petroquímicos y transformadores de energía, puentes, estructuras metálicas, conducciones y transporte de gases y líquidos, etc. Está demostrado, dentro de un proyecto, de que si se realiza correctamente el control de calidad de las uniones soldadas, éste proyecto no va a tener problemas en relación a ésta actividad. Por lo que es recomendable darle la debida importancia desde la planificación para contar con los recursos necesarios para la correcta ejecución de la actividad. A su vez el Control de Calidad de las uniones soldadas recae básicamente en los Inspectores de Soldadura, quienes son los profesionales que realizan la Inspección Visual detectando y corrigiendo a tiempo los defectos en la aplicación de la soldadura evitando gastos innecesarios por reparación o corte y rehacer las uniones soldadas, con la consecuente utilización de mayores recursos (personal y tiempo). Los resultados de la soldadura se pueden predecir porque la soldadura es una ciencia. Por lo que para obtener buenos resultados necesitamos conocer las variables

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INTRODUCCIÓN La inspección de construcciones soldadas podría definirse como el conjunto de actividades que me aseguran un determinado grado de fiabilidad de una unión soldada, mediante la verificación del mismo por medios adecuados durante diferentes fases del proceso de fabricación f abricación.. La importancia de inspeccionar estos conjuntos soldados, ha sido la causa de que, en todos los países industrializados industrializados se hayan publicado códigos, especificaciones y normas relativos a su construcción e inspección. Además, en la mayoría de dichos países, es la propia administración la que establece la obligatoriedad de construir e inspeccionar siguiendo unas determinadas normas, así como que el personal que la ejecute tenga unos conocimientos y experiencia mínimos. Al mismo tiempo, la industria también se ha hecho eco de esta necesidad, casi se puede decir que no existe una empresa industrial competitiva que no disponga de normas o instrucciones propias, estableciendo las bases de fabricación e inspección necesarias para que los conjuntos o equipos por ella fabricados, cumplan los requisitos de seguridad que los organismos, nacionales e internacionales, internacionales, fijan para el buen comportamiento en servicio de las construcciones construcciones soldadas. Ejemplo de algunas fabricaciones mediante uniones soldadas son: Industrias alimentarias, aviones, buques, trenes, equipos para minería, plantas generadoras de energía (térmicas, hidroeléctricas y nucleares), complejos petroquímicos y transformadores de energía, puentes, estructuras metálicas, conducciones y transporte de gases y líquidos, etc. Está demostrado, dentro de un proyecto, de que si se realiza correctamente el control de calidad de las uniones soldadas, éste proyecto no va a tener problemas en relación a ésta actividad. Por lo que es recomendable darle la debida importancia desde la planificación para contar con los recursos necesarios para la correcta ejecución de la actividad. A su vez el Control de Calidad de las uniones soldadas recae básicamente en los Inspectores de Soldadura, quienes son los profesionales que realizan la Inspección Visual detectando y corrigiendo a tiempo los defectos en la aplicación de la soldadura evitando gastos innecesarios por reparación o corte y rehacer las uniones soldadas, con la consecuente utilización de mayores recursos (personal y tiempo). Los resultados de la soldadura se pueden predecir porque la soldadura es una ciencia. Por lo que para obtener buenos resultados necesitamos conocer las variables

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iniciales que debemos controlar. Para lo cual debemos tener presente que debemos conocer los siguientes puntos: 

Los materiales de construcción (material base, material de aporte, etc.)



El diseño de la unión soldada (que corresponde a la forma geométrica en la

que se presenta el material base para el proceso de soldadura) 

El procedimiento de soldadura (establece como se deben llevar a cabo las

diferentes variables. Es la guía que debe seguirse en la ejecución de la unión soldada para obtener un buen resultado) 

La forma de aplicar la soldadura (básicamente (básicament e es la verificación verifica ción de la

ejecución de la soldadura de acuerdo al procedimiento de soldadura calificado) 

El programa de inspección que se establezca para la verificación y control de

las variables aplicables a la ejecución de la soldadura. 

Por lo tanto la calidad de una unión soldada se planifica desde la oficina y no

tiene por qué ser dejado al azar. El trabajo tiene como objetivo dar a conocer los puntos importantes para llevar acabo un correcto control de calidad de uniones soldadas, mediante normativa técnicas y ensayos, que nos aseguran una mejor calidad de nuestro elemento soldado.

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1.- ¿QUÉ ES CALIDAD? RAE Según el Diccionario de la Real Academia de la Lengua Española (RAE), la calidad es la “propiedad o conjunto de propiedades inherentes a algo, que permiten juzgar su valor” o “Adecuación de un producto o servicio a las características especificadas”.

ISO Según el modelo de la norma ISO 9000, la calidad es el “grado en el que un conjunto de características inherentes cumple con los requisitos”, entendiéndose por requisito “necesidad o expectativa establecida, generalmente implícita u obligatoria”. De modo que la calidad admite diversos grados (quizás, infinitos), si bien lo que no aclara esta definición, es quién debe establecer este grado. No obstante, en el enfoque de esta norma está el cliente, de quien debe conocerse su percepción respecto del grado de satisfacción con el producto suministrado, devolviéndonos nuevamente a la perspectiva externa.

Con las definiciones dadas anteriormente podemos indicar: -

La mayor o menor calidad que se atribuye, está en función de unas

expectativas que se fundamentan en el conocimiento, la experiencia y la comparación. Calidad hacia donde se tiende cuando se quiere mejorar. -

La calidad siempre se ha definido como aquello a lo que el cliente está

dispuesto a pagar y todos los sistemas de calidad van orientados a una satisfacción del cliente y a su vez a una optimización de los procesos con la consecuente reducción de coste.

2.- SOLDADURA La soldadura es un proceso de unión entre metales por la acción del calor, con o sin aportación de material metálico nuevo, dando continuidad a los elementos unidos. Es necesario suministrar calor hasta que el material de aportación funda y una ambas Página 4


superficies, o bien lo haga el propio metal de las piezas. Para que el metal de aportación pueda realizar correctamente la soldadura es necesario que «moje» a los metales que se van a unir, lo cual se verificará siempre que las fuerzas de adherencia entre el metal de aportación y las piezas que se van a soldar sean mayores que las fuerzas de cohesión entre los átomos del material añadido. Los efectos de la soldadura resultan determinantes para la utilidad del material soldado. El metal de aportación y las consecuencias derivadas del suministro de calor pueden afectar a las propiedades de la pieza soldada. Deben evitarse porosidades y grietas añadiendo elementos de aleación al metal de aportación, y sujetando firmemente las piezas que se quieren soldar para evitar deformaciones. También puede suceder que la zona afectada por el calor quede dura y quebradiza. Para evitar estos efectos indeseables, a veces se realizan precalentamientos o tratamientos térmicos posteriores. Por otra parte, el calor de la soldadura causa distorsiones que pueden reducirse al mínimo eligiendo de modo adecuado los elementos de sujeción y estudiando previamente la secuencia de la soldadura. La mayoría de los procesos de soldadura, al igual que en la fundición de los metales, requieren la generación de altas temperaturas para hacer posible la unión de los metales envueltos. El tipo de fuente de calor es básicamente lo que describe el tipo de proceso

2.1.- Clasificación de los tipos de soldadura Se pueden distinguir primeramente los siguientes tipos de soldadura:

Soldadura heterogénea. Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportación: o entre metales iguales, pero con distinto metal de aportación. Puede ser blanda o fuerte.

Soldadura homogénea. Los materiales que se sueldan y el metal de aportación, si lo hay, son de la misma naturaleza. Puede ser oxiacetilénica, eléctrica (por arco voltaico o por resistencia), etc. Si no hay metal de aportación, las soldaduras homogéneas se denominan autógenas.

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2.2.- Procesos de soldadura más usuales Existen diferentes procedimientos de soldar. De estos son de aplicación usual en obra cuatro: a) SOLDEO MANUAL POR ARCO CON ELECTRODO REVESTIDO b) SOLDEO POR ARCO CON GAS PROTECTOR Y ELECTRODO CONSUMIBLE c) SOLDEO POR ARCO CON GAS PROTECTOR Y ELECTRODO NO CONSUMIBLE REFRACTARIO d) SOLDEO POR ARCO SUMERGIDO

Vamos a explicar los aspectos principales de los procesos.

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a)

SOLDEO

MANUA L

POR

ARCO

CON

ELECTRODO

REVESTIDO

(SHIELDED METAL A RC WELDING, SMAW ) O MANUAL M ETAL A RC (MMA )

Consiste en fundir las juntas de las piezas a soldar a través del arco eléctrico formado entre el electrodo revestido y la pieza a soldar. Los electrodos se componen de dos partes: a) Alma b) Revestimiento

es la parte metálica interior del electrodo. Es el metal de aportación. Debe El Alma ser de composición y características mecánicas similares al metal base. El Revestimiento

es la parte no metálica del electrodo cuyas finalidades

principales son: - Eléctrica. Ayuda a iniciar el arco, lo hace más estable a la hora de soldar. - Física. Produce al saltar el arco gases que protegen el arco y el baño de la atmósfera circundante. Forman escoria fundida, que flotan y se solidifica protegiendo el baño fundido y también después de solidificado. - Metalúrgica. Contiene elementos que en estado fundido se incorporan al baño. Elimina impurezas

TIPOS DE ELECTRODOS En función del carácter del revestimiento existen electrodos de: a) Rutilo b ) Bási c os c) Celulósico s d) Gran rend imi ento (HIERRO EN POLVO)

Los más utilizados son los de rutilo, básicos y los de gran rendimiento. Estos electrodos son fáciles de encender y reencender, poco sensibles a a) Rutilo : la humedad, escasas salpicaduras y poseen una favorable eliminación de la escoria. Son adecuados para emplearse en todas las posiciones e idóneos para todo tipo de soldaduras siempre que no se requiera una elevada tenacidad. b ) Bási c os : Los electrodos

básicos son más difíciles de manejar y poseen

características mecánicas mejores que los anteriores. Son fuertemente higroscópicos, por lo que precisan de ciertas precauciones para evitar que una retención de humedad origine

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porosidades en el metal depositado y figuraciones bajo el cordón, por lo que deberán permanecer desde su apertura en estufas. d) Gran rendim iento: Se denominan electrodos de gran rendimiento aquellos que,

cualquiera que sea la naturaleza de la composición de su revestimiento, tienen un rendimiento gravimétrico superior al 130%, superior al rendimiento de los electrodos anteriores que suele estar entre el 80% y el 100%. Los electrodos básicos de gran rendimiento poseen elevadas características mecánicas, se utilizan en la calderería pesada y en las estructuras donde se exige altos valores de tenacidad a baja temperatura.

Proceso de soldadura manual por arco con electrodo revestido

La soldadura de arco metálico con electrodo revestido es uno de los procesos más ampliamente utilizados, sobre todo para soldaduras pequeñas en trabajos de producción, mantenimiento y reparación, y para construcción en campo.

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El proceso SMAW tiene muchas ventajas, por mencionar algunas: 1.

El equipo es relativamente sencillo, económico y portátil.

2.

El electrodo recubierto proporciona el metal de aporte y el mecanismo para

proteger el metal de soldadura contra una oxidación perjudicial durante su solidificación. 3.

No se requiere protección con gas auxiliar ni un fundente granular.

4.

El proceso es menos sensible al viento y las corrientes de aire que los

procesos de soldadura de arco protegidos con gas. 5.

Se puede utilizar en áreas de acceso limitado.

6.

El proceso es adecuado para la mayor parte de los metales y aleaciones de

uso común. En el proceso SMAW se emplean electrodos cuya identificación empieza con una E que significa “electrodo”.

A continuación se indican algunos ejemplos de la clasificación AWS dada para diferentes materiales de aporte para SMAW, de acuerdo con:

Los primeros dos dígitos en una clasificación con cuatro números (E6010), o los tres primeros dígitos en una clasificación con cinco números (E12018), indican la resistencia mínima a la tensión del metal depositado en miles de libras por pulgada cuadrada.

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Calidad de Soldadura del proceso SMAW Inclusiones de escoria, causa: Velocidad de avance muy alta Oscilación demasiada amplia Escoria del cordon anterior Bajo amperaje Porosidad Corriente excesiva Metal base sucio, aceite, grasa, demasiado oxido. Alta humedad en el recubrimiento. Fusión Incompleta Velocidad de avance muy alta Electrodo de mayor diámetro al necesario Socavación Excesivo amperaje de soldadura Arco muy alto Velocidad de oscilación alta Porosidad de Agujero de gusano Causado por humedad o azufre en el acero Superficie de la junta sucia Demasiada humedad en la junta.

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b)

Soldeo por arco con gas protector y electrodo cons um ible (gas metal

ARC WEL DING, GMAW)

La soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible es un proceso en el que el arco se establece entre un electrodo de hilo continuo y la pieza a soldar, estando protegido de la atmósfera circundante por un gas inerte, proceso MIG (Metal Inert Gas) o por un gas activo MAG (Metal Active Gas). El proceso puede ser semiautomático y se utiliza principalmente en soldaduras de alta producción. Usando gas y material de aporte adecuado, se pueden soldar metales como: acero al carbón, acero inoxidable, cobre, aluminio, aleaciones de níquel y aleaciones de magnesio. Este proceso requiere de corriente directa con polaridad invertida y entre las ventajas que ofrece se tienen: 1.

La ausencia de escoria.

2.

Soldadura en todas posiciones Página 14


3.

Alimentación automática del hilo.

4.

No es necesaria mucha habilidad del soldador

5.

Alto rendimiento de soldeo con buena calidad.

6.

Gran flexibilidad de regulación.

7.

Reduce tiempo y coste de las operaciones.

8.

Buena Seguridad e Higiene.

Existen dos posibles gases a utilizar: a) Gas inerte- (MIG)-Argón b) Gas activo-(MAG)-Mezcla de CO2 + Argón

Se utiliza hilo continuo desde donde salta el arco en su extremo que al fundirse aporta el metal al baño. La polaridad usada es la inversa (electrodo positivo).

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A continuación se indican algunos ejemplos de la clasificación AWS dada para diferentes materiales de aporte:

Ejemplo: para aceros al carbono, al cromo molibdeno, al níquel y al manganeso molibdeno. AWS ER70S-3 AWS: American Welding Society E: Indica que el material de aporte es electrodo (micro alambre) R: Varilla que puede emplearse como material de aporte en otros procesos. 70: Multiplicando este número por 1000, nos indica la resistencia mínima a la t ensión expresada en lb/pulg2. S: Indica que es alambre solido

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3: Este número o algunas letras indican la composición química del depósito. Según los tipos de alambre en lugar del número pueden tener una letra o un número combinado con letras para especificar los elementos mayoritarios y más información acerca del depósito. Si en algún ejemplo aparece una última letra como: ER XXS BXL: La letra L significa que este alambre de bajo carbono contiene un máximo de 0.05%C. Mecanism os De Transferencia Del Metal

Los tres mecanismos básicos empleados para transferir metal del electrodo al trabajo son: Transferencia por cortocircuito, Transferencia Globular y Transferencia por Spray. Transferencia por cortocirc uito

En este tipo de transferencia se utilizan bajas intensidades de corriente. Durante el instante del cortocircuito la gota es arrancada del alambre por la fuerza magnética, el arco se reestablece y se forma una gota del metal fundido en el extremo del alambre. Esta secuencia se repite cerca de 200 veces por segundo y el proceso es apropiado para soldar láminas delgadas del metal. Esta transferencia produce poca acumulación de metal y rápido enfriamiento por la baja corriente utilizada.

Transferencia Globular

Según se aumenta la corriente de soldadura y el voltaje arriba del máximo recomendado para la soldadura de corto circuito, la transferencia de metal comienza a tomar una apariencia diferente, conocida como transferencia globular. En este tipo de transferencia normalmente las gotas del metal tienen un diámetro más grande que el propio alambre, las cuales al crecer caen debido a su propio peso, produciendo un derrame excesivo, se puede decir en general que esta transferencia es muy errática por las salpicaduras y ocasionalmente por los cortos circuitos producidos. El modo de transferencia globular solamente puede usarse en posición plana, y que en otra posición se caería la gota antes de tocar el material.

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Transferencia por Spray

Este tipo de transferencia es sin lugar a duda el mayor que se presta en aquellas aplicaciones de soldadura como son rellenos por capas en uniones con bisel de espesor relativamente grueso debido al uso de altos rangos de corriente de soldadura.

Calidad de Soldadura para proceso GMAW Defectos más comunes en el proceso MIG/MAG Porosidades Salpicaduras Fisuras

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c)

Soldeo por arco con gas protector y electrodo no consum ible (GAS

TUNGSTEN ARC WELDING, GTA W- TIG)

El procedimiento de soldadura por arco gas protector con electrodo no consumible, también llamado TIG (Tungsten Inert Gas), utiliza como fuente de energía el arco eléctrico que salta entre un electrodo no consumible y la pieza a soldar, mientras un gas inerte protege el baño de fusión. La aportación cuando es necesaria se hace a través de varillas de composición adecuada al metal base. Se utiliza frecuentemente sin aportación en las pasadas iniciales de raíz. El proceso esencialmente manual, se ha automatizado para algunas fabricaciones en serie, como tuberías de pequeño espesor soldada longitudinalmente o helicoidal- mente y para la fijación de tubos a placas de intercambia- dores de calor. Puede emplearse en todo tipo de uniones o posiciones y en los materiales más diversos: aceros al carbono, inoxidables, métales no férreos, etc. La polaridad más frecuente es la directa (electrodo negativo). Los electrodos no consumibles son en base TUGSTENO con ciertos elementos de aleación. Con este proceso se sueldan infinidad de aleaciones y metales.

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Proceso de soldadura por arco con gas protector y electrodo no consumible Algunas de las ventajas del proceso GTAW son: 1.

Produce soldaduras de muy buena calidad, generalmente libres de defectos.

2.

Está libre de las salpicaduras que ocurren con otros procesos de soldadura

de arco. 3.

Puede usarse con metal de aporte o sin él, según lo requiera la aplicación

específica. 4.

Ofrece un control excelente de la penetración de la raíz.

5.

Puede producir soladuras autógenas económicas a alta velocidad

6.

Puede usar fuentes de potencia de costo relativamente bajos

7.

Permite controlar de manera precisa las variables de soldadura.

8.

Puede servir para soldar casi todos los metales, incluso las uniones metales

diferentes. 9.

Permite controlar en forma independiente la fuente de calor y las adiciones

de metal de aporte Algunas Limitaciones de GTAW: 1.

La velocidad de depósito es más baja que la que puede alcanzarse con

procesos de soldadura de arco con electrodo consumible. 2.

El soldador requiere un poco más de destreza y coordinación que con la

soldadura GMAW o con la soladura SMAW cuando solda manualmente.

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3.

Para secciones de más de 10 mm (3/8”) de espesor, resulta menos

económica que los procesos de soldadura de arco con electrodo consumible. 4.

En lugares donde hay corrientes de aire se dificulta la protección adecuada

de la zona de soldadura. Los electrodos de tungsteno se clasifican con base en su composición química. En la siguiente tabla se muestra el sistema de identificación por código de cloro de las diversas clases de electrodos.

Calidad De Soldadura en proceso GTAW La soldadura TIG, proporciona uniones limpias y de gran calidad, tiene bajo riesgo de inclusiones de escoria y en muchas ocasiones simplifica la limpieza final. El proceso puede usarse para soldar casi todo tipo de metales, adelantarse de forma manual, semiautomática o automatizada

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Problemas Frecuentes -

Penetración Excesiva: Se caracteriza por exceso material de soldadura

respecto a la cantidad requerida para rellenar la junta, este problema puede ser causado por el uso de una regulación de corriente muy alta. La soldadura se vuelve ancha y plana con pequeñas socavaduras a lo largo del contorno del cordón de soldadura. También, la penetración excesiva puede ser el resultado de un avance demasiado lento, en ambas situaciones, se consume mucho más metal de aportación de lo que se requeriría normalmente. -

Penetración insuficiente: Se produce cuando la corriente de soldadura está

regulada demasiado baja. El cordón de soldadura es angosto y convexo, con muy poco o ningún refuerzo de raíz. El avance demasiado rápido también puede producir penetración insuficiente. En ambos casos puede ocurrir la fusión incompleta a lo largo del contorno de la soldadura. -

Las bolsas de gas que se quedan retenidas en la soldadura o Porosidad:

abiertas a la superficie se llaman porosidad. Es un problema que generalmente ocurre debido a la protección inapropiada del baño de soldadura, causado por un bajo caudal de Página 23


gas protector o el uso de gas protector contaminado o incorrecto. En otros casos, este defecto puede deberse al amperaje y velocidad de avance excesivo o metales base contaminados. -

Inclusiones de tung steno: A veces, las partículas de tungsteno quedan

retenidas en el depósito de soldadura, éstas se producen al tocar el electrodo contra el depósito de soldadura o varilla de metal de aporte. Por esta razón es necesario limpiar muy bien esta parte y volver a darle forma si se contamina. Las inclusiones también pueden resultar del amperaje excesivo o del ajuste de alta frecuencia y son las causantes de fisuras y agrietamientos. -

Desgaste prematuro del electrodo: Es prioritario tener cuidado con el

deterioro del electrodo que además de ser costoso, afecta la calidad del cordón. Aunque parezca que no se produce ninguna combinación electroquímica entre electrodo y baño, se pueden producir inclusiones de tungsteno en el baño, lo que es causa de múltiples problemas. Por supuesto, debe tenerse en cuenta que el electrodo nunca debe tocar el baño, especialmente en materiales que se combinan fácilmente con el tungsteno, como todos los metales ligeros. El cobre y el acero son, en este sentido, menos sensibles, y pueden cebar el arco tocando el electrodo con la pieza, siempre y cuando no se toque directamente el baño. -

: Éstos dan como resultado defectos, Ángulos inaprop iados del sop lete

tales como perfil de la soldadura incorrecto, traslapo3 y socavadura. El ángulo de trabajo inapropiado produce soldaduras de filete de catetos dispares, si el arco se dirige demasiado hacia una de las planchas que forman la pieza de trabajo. El ángulo de avance inapropiado de la pistola puede producir una combinación de defectos de soldadura. La situación más común es dirigir demasiado calor a la varilla de metal de aportación, esto dificulta El trabajo pues el metal de aporte tiende a fundirse causando adiciones inconvenientes de metal de aportación. -

Gri etas en el cr áter : Comúnmente, son causadas por una depresión en el

extremo de un cordón de soldadura con tendencia a agrietarse. Este problema puede resolverse al depositar metal de aportación adicional en el extremo de cordón de soldadura para rellenar la depresión causada por el proceso.

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d)

Soldadura de Arco sum ergido ( SUBMERGED ARC WELDING, SAW)

Consiste en la fusión de un electrodo continuo, protegido por la escoria generada por un polvo (FLUX) con el que se alimenta el arco y lo protege. El sistema es siempre automático. Es un proceso de gran producción. Frecuentemente se encuentra auxiliado por

viradores y posicionadores que

permiten la perfección en la soldadura. Existen diversos tipos de fluxes en función del metal base y la composición de la aportación. La polaridad normal es la inversa.

Proceso de soldadura por arco sumergido En la soldadura por arco sumergido, el arco está cubierto por fundente el cual desempeña un papel importante porque: Ayuda a la estabilidad del arco. Las propiedades mecánicas y químicas de la soldadura se pueden controlar con el fundente La calidad de la soldadura puede ser afectada por la forma como se maneje el fundente.

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Factores que determinan si conviene o no usar soldadura SAW están: 1.

La composición química y las propiedades mecánicas que debe tener el deposito final.

2.

El espesor del metal base que se va a soldar.

3.

La accesibilidad de la unión.

4.

La posición en que se va a soldar.

5.

La frecuencia o la cantidad de soldaduras que se van a efectuar.

La soldadura SAW se puede aplicar en tres modos distintos; automatico, semiautomático y mecanizado. En todos ellos es preciso colocar el trabajo de modo que el fundente y el charco de soldadura permanezcan en su sitio hasta solidificarse. Los electrodos para este proceso normalmente vienen empacados en carretes o bobinas y sus diámetros pueden variar d esde 1/16” hasta ¼”. A continuación se indican algunos ejemplos de la clasificación AWS dada para diferentes materiales de aporte, de acuerdo con: A5.17- Carbon Steel Electrodes and Fluxes for Submerged Arc Welding.

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Causa

Velocidad muy alta Técnica de soldadura Arco o tensión muy alta Desalineación del arco

La escoria fluye Falta de penetración Diseño de junta inadecuado

Cordones mal distribuidos

Solución

Reducir velocidad

Defecto

Socavaduras

Usar técnica “Tirando” en soldadura

circunferencial Disminuir Lo(stick out) o el voltaje

Utilizar guiadores de junta GMD ó mecánicos Aumentar veloc.de avance

Inclusiòn de Escoria

Elegir una intensidad que permita solidificación lenta 1er cordón, en soldadura multipases, plano o levemente cóncavo

Corriente muy alta o Ajustar parámetros

Cordón Irregular

Voltaje muy bajo Tubo de contacto desgastado Densidad de corriente baja o conexión electrica deficiente

Cambie a uno nuevo Miníma Φ de corriente : 60 Amp/ mm

2 o chequear cables de potencia y conexionado

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Causa

Solución

Defec to s típi co s en s o l d a d u r a s e n r e c i p i en t e s Porosidad

Porosidad provenientes de óxidos en la junta

Preparar juntas por arranque de viruta y no por oxicorte

Soldadura con poca Fundente de mayor fluidez, tipo ácido. fluidez

Malla del Aumentar malla del fundente o utilize fundente aspirador de flux con filtro para retener el muy fina polvo, utilize aire seco y libre de lubricantes

Diseño a solape convencional

Modificar el diseño de la junta a solape (*), dando un angulo de aproximadamente 30°, permitiendo una desgasificación y con esto evitar gas atrapado ( Co+Co2) para formar porosidad. Tiene la ventaja de mejor ensamble en el equipo posicionador para la soldadura automática por arco sumergido y como resultante puede permitir la unión en una sola pasada sin defectos en planchas decapadas.

Material Base húmedo

Calentar a 50ºC, antes de soldar para remover humedad del material base.

(*)Modificación Diseño de junta en un pase

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OTROS PROCESOS DE SOLDADURA EN EL MUNDO.

Tomada del Manual de Soldadura (Welding Handbook) , Vol. 2, novena edición.

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3.- INSPECCIÓN DE SOLDADURAS. Se entiende por inspección de soldaduras a las diferentes acciones que se realizan con el fin de constatar que el proceso en cuestión se efectúa con la calidad adecuada. En estas acciones están involucrados personal y materiales, por lo tanto es necesario conocer cada uno de los factores que afectan la calidad de la soldadura, a fin de evitar la posible aparición de defectos y en el caso de que éstos se produzcan poder detectarlos y dar pautas para la corrección de los mismos. De estos factores el personal es el más importante.

4.- CONTROL DE CALIDAD. Se entiende por control de calidad a las diferentes acciones llevadas a cabo tanto por el usuario como por el fabricante que contribuyen a asegurar la garantía de calidad. Una herramienta para mantener la calidad viene hacer el uso de Códigos, normas y especificaciones, son documentos que regulan a las actividades industriales. Los códigos, las especificaciones otros documentos de uso común en la industria tiene diferencias en cuanto su extensión, alcance, aplicabilidad y propósito. A continuación se mencionan las características clave de algunos de estos documentos.

Codigo (code) Código es un conjunto e requisitos y condiciones generalmente aplicables a uno o más procesos, que regulan de manera integral el diseño, materiales, fabricación, construcción, montaje, instalación, inspección, pruebas, reparación, operación y mantenimiento de instalaciones, equipos, estructuras y componentes específicos.

Normas (standards) El termino “norma” tal, y como es empleado por la AWS, la ASTM, la ASME y el

ANSI, se aplica de manera indistinta a especificaciones, códigos, métodos, practicas recomendadas, definiciones de términos, clasificaciones y símbolos por un comité patrocinador (vigilante) de cierta sociedad técnica y adoptados por esta.

Especificación Una especificación es una forma que describe clara y concisamente los requisitos esenciales y técnicos para un material, producto, sistema o servicio. También indica los procedimientos, métodos, clasificaciones o equipos a emplear para determinar se los requisitos especificados par el producto han sido cumplidos o no.

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Practicas recomendadas y guías Son normas que cuyo propósito principal es brindar asistencia, a través de la descripción de reglas y principios de efectividad comprobada sobre una actividad especifica, para que los usuarios pueden entenderlos y aplicarlos de manera adecuada antes de emplear algun proceso, técnica o método.

Clasificaciones Estas normas generalmente establecen arreglos o agrupamientos de materiales, procesos o productos atendiendo a las características que t ienen común, tales como origen, composición, propiedades, procesos de fabricación o uso.

Métodos y guías Indican las prácticas reconocidas para realizar actividades tales como las pruebas, análisis, muestreos y mediciones aplicables a un campo específico. Este tipo de documentos establecen los procedimientos necesarios para determinar la composición, integridad, propiedades o funcionamientos de las partes o materiales a los que se aplican. Un método describe procedimientos uniformes que aseguran o mejoran la confiabilidad de los resultados a obtener, y no incluyen los limites numéricos de las propiedades o composición involucradas; tales limites o criterios de aceptación están contenidos en las especificaciones y códigos correspondientes. Ejemplos de este tipo de normas son los métodos de examen no destructivo. Existen otros tipos de norma, tales como las de definiciones de términos y aquellas de símbolos gráficos. Estos documentos presentan y explican los temidos y símbolos estándar propios del dominio especifico del campo de aplicación que regula estas normas. Esta clase de documentos constituyen un recurso que permite el uso de un lenguaje común entre los usuarios, son útiles para el entrenamiento del personal y mejoran la comunicación dentro de la industria.

Aplicabilidad de las normas y claves para su interpretación El cumplimiento de los requisitos de las normas es obligatorio cuando tales normas están referidas o especificadas en las jurisdicciones gubernamentales, o cuando estas incluidas en contratos u otros documentos de compra. El cumplimiento de las prácticas recomendadas o las guías es opcional. Sin embargo, estos son referidos en los códigos o especificaciones aplicables o en acuerdos contractuales, su uso se hace obligatorio. Si los códigos o los acuerdos contractuales contienen secciones o apéndices no obligatorios, empleo de las guías o las practicas recomendadas queda a la discreción del usuario.

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El usuario de una norma debiera conocer completamente el alcance, el uso previsto y el campo de aplicación de esta, aspectos que están indicados en la introducción o en el alcance de cada documento. Asimismo, también es muy importante, pero a menudo mas

difícil, reconocer los aspectos no cubiertos por el documento. Estas omisiones pueden requerir algunas consideraciones técnicas adicionales: Un documento puede cubrir detalles sobre el producto, tales como forma, sin considerar las condiciones especiales bajo las cuales este será usado. Ejemplos de estas condiciones especiales no previstas podrían ser la operación del material o parte en atmosfera corrosivas, bajo temperaturas elevadas o sometidas a cargas dinámicas o cíclicas en lugar de cargas estáticas. En las normas hay diferencias en cuanto a la forma de lograr el cumplimiento de los requisitos: Algunas establecen existencias específicas que no permiten acciones alternativas, otras permiten acciones o procedimientos alternos, siempre y cuando se cumplan con los criterios estipulados, mismos que generalmente están dados como requisitos mínimos. Como ejemplo de esta situación puede citarse la resistencia ultima a la tensión que un espécimen soldado debe satisfacer o exceder, donde el criterio de aceptación a cumplir es la resistencia a la tensión mínima especificada para un metal base correspondiente. Por otra parte, los requisitos mínimos de una norma particular pueden no ser suficientes para satisfacer las necesidades especiales de cada usuario, por lo que algunos usuarios pueden encontrar que resulta indispensable recurrir a requisitos adicionales para obtener las características de calidad que necesitan cubrir. Las especificaciones, ASTM por ejemplo, de materiales y productos, incluyen los requisitos supleméntales previstos para especificar las características adicionales correspondientes, pero en circunstancias especiales, aun estos podrían resultar insuficientes. Existen varios mecanismos por medio de los cuales la mayoría de las normas son revisadas. Estos mecanismos se ponen en práctica cuando se detecta que una norma tiene errores, algunas normas son actualizadas regularmente en base de periodos establecidos, mientras que otras son revisadas según lo que requieran las necesidades. Las revisiones pueden ser en forma de “addenda”, o estas pueden ser incorporadas en documentos que remplazan a las ediciones obsoletas. Cuando hay preguntas acerca de una norma en particular con respecto a su interpretación o a un posible error, el usuario debiera contactar con la organización responsable.

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Cuando el uso de una norma es obligatorio como resultado de una regulación gubernamental o de un acuerdo de compra y venta, es esencial conocer la edición particular del documento que debe ser empleado. Desafortunadamente no es poco común encontrar situaciones en las que se especifican ediciones obsoletas del documento al que se hace referencia, y tales ediciones deben ser seguidas a fin de poder dar cumplimiento a estos requisitos estipulados. Siempre que existan dudas en cuanto a las ediciones o revisiones de los documentos a ser usados estas deberán aclararse antes de que se inicien los trabajos correspondientes. correspondientes. Hay algunas palabras clave que se emplean ampliamente en las normas relacionadas con bienes soldados, a fin de asegurar su interpretación correcta, es conveniente precisar su significado e intención:

- Shall y Hill (debe de), indican requisitos obligatorios, tales como el uso de ciertos materiales o la realización de determinadas acciones, o ambas cosas. Estos son términos que se encuentran con frecuencia en los códigos y especificaciones.

- Should (podria y debiera), denota que el requisito o aspecto a que se refiere no es obligatorio, pero se recomienda como una buena práctica, las practicas recomendadas recomendadas y las guías generalmente emplean esta palabra.

- May (puede), indica que la aplicación de la provisión a la cual se hace referencia es de carácter opcional. Algunas normas normas sobre equipos equipos y estructuras soldadas soldadas A continuación se listan algunas de de las normas que que con mayor frecuencia frecuencia están asociadas con las asignaciones con el inspector de soldadura: - CODIGO ANSI/ASME BPV (ASME BPV CODE) PARA CALDERAS Y RECIPIENTES A PRECION. - CODIGO ANSI/ASME B31 PARA TUBERIAS SUJETAS A PRECION. - CODIGO ANSI/ASME D1.1 DE SOLDADURA ESTRUCTURAL -ACERO - CODIGO ANSI/ASME D1.2 PARA SOLDADURA ESTRUCTURAL-ALUMINIO - CODIGO ANSI/ASME D1.3 SOLADADURA ESTRUCTURAL –LAMINA DE ACERO (ESPESORES DELGADOS, MENORES DE1/8”)

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- CODIGO ANSI/ASME D1.4 PARA SOLDADURA ESTRUCTURAL – ACERO DE REFUERZO (VARILLAS PARA CONCRETO REFORZADO) - CODIGO ANSI/ASME D1.5 PARA SOLDADURA DE PUENTES - CODIGO ANSI/ASME D1.6 PARA SOLDADURA ESTRUCTURAL – ACERO INOXIDABLE - ESPECIFICACION ANSI/ASME D15.1 DE SOLDADURA DE FERROCARRILES, CARROS Y LOCOMOTORAS - ESPECIFICACION ANSI/ASME D14.1 PARA SOLDADURA DE GRUAS INDUSTRIALES Y OTROS EQUIPOS DE

MANEJO DE MATERIALES - ESPECIFICACION ANSI/ASME D3.6 PARA SOLDADURA SUBACUATICA - ESPECIFICACION ANSI/ASME D18.1 PARA SOLDADURA DE SISTEMAS DE TUBERIA DE ACERO INOXIDABLE AUSTENITICO PARA APLICACIONES SANITARIAS (HIGIENICAS) -

ESPECIFICACION

ANSI/ASME

B2.1

PARA

CALIFICACION

DE

PROCEDIMIENTOS Y HABILIDAD DE SOLDADURA SOLDADURA - NORMA API 1104, SOLDADURA DE LINEAS DE TUBERIA E INSTALACIONES RELACIONADAS - PRACTICA RECOMENDADA API 1107, PRACTICAS DE SOLDADURA DE MANTENIMIENTO PARA LINEAS DE TUBERIA PRACTICA RECOMENDADA API 1111 PARA EL DISENO, CONSTRUCCION, OPERACION Y MANTENIMIENTO DE LINEAS DE TUBERIA PARA HIDROCARBUROS EN PLATAFORMAS MARINAS - ESPECIFICACION API 5L PARA TUBERIA DE LINEA - NORMA API 620, DISENO Y CONSTRUCCION DE TANQUES GRANDES DE ALMACENAMIENTOA ALMACENAMIENTOA BAJA PRESION, SOLDADOS SOLDADOS - NORMA API 650, PARA TANQUES DE ACERO SOLDADO PARA ALMACENAR PETROLEO - PRÁCTICA RECOMENDADA API 2AWSD, PLANEACION, DISENO Y CONSTRUCCION DE PLATAFORMAS MARINAS FIJAS –DISENO CON ESFUERZOS DE TRABAJO

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- PRÁCTICA RECOMENDADA API 2ALRFD, PLANEACION, DISENO Y CONSTRUCCION DE PLATAFORMAS MARINAS FIJAS –DISENO CON FACTORES DE CARGA Y RESISTENCIA - ISO 13920, TOLERANCIAS PARA CONSTRUCCIONES SOLDADAS – LONGITUDES, ANGULOS, POSICION Y FORMA - ISO 5817, JUNTAS SOLDADAS POR ARCO EN ACERO –GUIA SOBRE NIVELES DE CALIDAD PARA IMPERFECCIONES IMPERFECCIONES - ISO 3183-1, 3183-2,3183-3/COR. INDUSTRIAS DEL PETROLEO Y GAS NATURAL –TUBO DE ACERO PARA LINEAS DE TUBERIA –CONDICIONES TECNICAS DE ENTREGA, A, B, Y C (NORMA EN 3 PARTES)

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Mapa para el Control de Calidad de Uniones Soldadas: Soldadura por Soldadura Proceso en el cual se unen dos metales por fusión del material base

presión

Calidad en la soldadura

Ultrasonido, Fricción

Grado en que un conjunto de

Rodillos, etc

características inherentes cumple con los requisitos (ISO

de uno de ellos con o sin material de aporte

9000:2000).

Soldadura por fusión

- ASME SECC. VIII DIV.1, ASME B31.3,API 1104, AWS

Arco eléctrico, SAW-

D1.1,etc

GMAW, PAW, FCAW, etc

Pasos para lograr una buena soldadura No existe soldadura

Buena soldadura

-

WPQ, y su cumplimiento.

perfecta, toda soldadura tiene discontinuidades

Proc Proced edim imie iento ntoss de sold soldad adur ura a WPS, WPS, PQR PQR y

Es aquella que cumple con

-

los requisitos

Cont Control rol de calid calidad ad de de mate materia riale less y equi equipo poss utilizados.

Discontinuidad: es Discontinuidad: es la

correspondientes al equipo

-

Buen Buen cont control rol del del Ins Inspe pect ctor or de sold soldadu adura ra..

perdida de la

o estructura a la que

-

Cont Contro roll de de cal calid idad ad cont contin inúa úa por por el el

homogeneidad del material

pertenece con el mínimo

soldador.

costo. Defecto: es Defecto: es una discontinuidad inaceptable,

-

Cont Contro roll de cali calida dad d por por el supe superv rvis isor or..

-

Cont Contro roll de de cal calid idad ad por por el el per perso sona nall especializado

que debe ser reparada.

Algunas discontinu discontinuidades idades y defectos defectos en la soldadura -

Porosidades

-

Falta o exceso de penetración penetración

-

Salpicaduras

-

Sobremonta excesiva

-

Fisuras

-

Escorias

Métodos de Ensayos no

Criterios de aceptación o

destructivos: VT, PT, MT, RT, UT,

rechazo

LT, etc Métodos de Ensayos destructivos: Impacto, dureza,

tracción,etc

- ASME SECC. VIII DIV.1, ASME B31.3,API 1104, AWS D1.1,etc

Mejorar la calidad de la soldadura -

Capacitación

-

Tomar conciencia de los costos de una mala calidad

-

Mejorar la metodología de trabajo.

-

Trabajar según normas, códigos, estándares, y normas técnicas en general. g eneral.

-

Procedimientos de soldadura.

-

Realizar controles adecuados

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La planta o taller donde se realiza el trabajo

Autoriza los recursos recursos y personal necesario para las inspecciones y END, coordina con el Supervisor QA/QC para el cumplimiento de los instructivos rocedimientos

Jefe de Calidad

Equipo de soldadura

Material base

Supervisor de Calidad

Cumplir y hacer cumplir los procedimientos, verifica el correcto uso de equipos y materiales, para alcanzar la calidad calidad rendimien rendimiento to es erado. erado.

Materiales de aporte (electrodos) y fundentes

Antes de la soldadura

Control de calidad en la soldadura

Procedimientos de soldadura

Responsabi lidad del inspector

Durante la soldadura

verificar procedimiento

Sistema de marcado e identificación

Inspector de soldadura

Se entiende por control de calidad a las diferentes acciones llevadas a cabo tanto por el usuario como por el fabricante que contribuyen a asegurar la garantía de calidad.

Atmósfera utilizada para la protección del baño

Ensayos No Destructivos

Es un representante responsable involucrado en la determinación de la calidad de la soldadura de acuerdo a los códigos o especificaciones especificaciones existentes, el inspector estará certificado de acuerdo a la práctica recomendada SNTTC-1A

Después de la soldadura Ensayos Mecánicos

Tratamientos Térmicos post-soldadura

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4.1.- CALIFICACION DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURAError! Bookmark not defined. Y SOLDADORES

4.1.1.- Especificaciones de procedimientos de soldaduraError! Bookmark not defined. (WPS) Cuando se hace referencia a una especificación para procedimiento de soldadura, se le identifica como WPS y de costumbre es utilizar el f ormato establecido por la norma que se esté usando, por ejemplo: Qualification Standard for Welding and Brazing Procedures, ASME SECCION IX- welders, Brazers, and Welding and Brazing Operators. Structural Welding Code. A WS D1.1- API 114- Standard for Welding Pipe Lines and Related Facilities, etc.

En cualquier caso, se pretende que el WPS contenga la información básica necesaria para poder efectuar una soladura. Un WPS dice cómo hacer una soldadura, pero si entramos la información básica necesaria para poder efectuar una soladura. Un WPS dice cómo hacer una soldadura, pero si entramos a cualquier taller y preguntamos como se hace un filete de 5mm con SMAW los más probables es que no se tenga un WPS, cada soldador trabaja según su criterio y quizá en el mismo taller se unen las tres alternativas siguientes.

Los WPS deben ser elaborados por las personas mas enteradas de como desea la empresa que se hagan sus soldaduras, probablemente los responsables de producción, de ingeniería o de procesos de manufactura.

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4.1.2.- Calificación de procedimiento de soldadura (PQR) La empresa debe utilizar WPS aprobados, la aprobación de los WPS es efectuada generalmente por el personal de Calidad y de acuerdo con un Código, cuando se está trabajando con AWS D1.1 se puede hacer esta aprobación con base en alguno de los siguientes criterios: A.

Se trata de un procedimiento precalificado.

B.

Pruebas anteriormente hechas

C.

Pruebas especiales para el WPS en cuestión.

Un WPS precalificado es el que cumple en todos sus partes con AWS D1.1, se trata de un material base aprobado, un material de aporte aprobado, el tipo de unión y su preparación están aprobadas, el precalentamiento, la temperatura entre pasos, etc Si nos presentan para aprobación un WPS donde se describe como soldar a tope dos placas de ¾” de espesor y ya existe un PQR que describe esa misma soladura en 1” de

espesor, podemos aprobar el WPS en base al PQR ya existente. Cuando no podemos aprobar un WPS en base a que es precalificado en base a pruebas anteriormente hechas, es necesario programar una prueba de calificación, deberán hacerse soldaduras bajo la supervisión de un inspector de acuedo con el WPS propuesto y estas soldaduras deberán ser sometidas a las pruebas destructivas y/o no destructivas especificadas. El objetivo aquí es verificar si la unión resultante tiene las propiedades requeridas, por esta razón la prueba que más se utiliza para calificar WPS es la prueba de tensión. En el PQR se registran los valores reales de los parámetros utilizados durante la soldadura y los resultados de las pruebas efectuadas, en las siguientes hojas se muestra un ejemplo utilizando el formato de AWS D1.1

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4.1.3.- Calificación de soldadores (WPQ) El objetivo de una prueba de soldar es verificar que la persona puede efectuar soldaduras sanas utilizando un WPS aprobado. No nos interesa ver si la unión aguanta una prueba de tensión, eso ya lo sabemos porque se trata de un WPS aprobado. Solamente nos interesa la sanidad y para eso se utilizan básicamente dos pruebas: -

Pruebas de Doblez

-

Pruebas de Radiografia

-

Pruebas de Impacto

Generalmenre se decide sobre bases económicos cuál de estas pruebas utilizar. Si el soldador va a trabajar con varios procesos se requiere que haga una prueba para cada uno de ellos, en virtud de una prueba existosa el soldador queda aprobado para trabajar en un rango de materiales base, materiales de aporte, posiciones, etc., se necesita hacer un buen análisis de lo que va a hacer el soldador para reducir el numero de pruebas de calificación. Las diferentes normas manejan diferentes alternativas para las soldaduras de prueba, pero algo que nunca falla es que haga una soladura igual a las soldaduras de la producción. La mayoría de las normas permite calificar soldadores sobre la marcha son soldaduras reales de la producción. En la siguiente hoja se incluye un ejemplo de registro de calificación de soldador (WPQ) con el formato de AWS D1.1

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4.2.- INSPECTOR DE SOLDADURA: En términos generales, el inspector de soldadura es un representante responsable involucrado en la determinación de la calidad de la soldadura de acuerdo a los códigos o especificaciones existentes. Al efectuar este trabajo, podemos encontrar al inspector de soldadura trabajando en circunstancias muy diferentes, dependiendo primeramente de la empresa para la cual está trabajando. El inspector funciona como un representante judicial de la organización que representa, la cual puede ser el fabricante, comprador o cliente, una compañía de seguros o una agencia gubernamental. Los inspectores de soldadura pueden ser clasificados en varias categorías: inspectores gubernamentales, de Ensayos No Destructivos, especialistas en Pruebas Destructivas, , Inspectores de fabricantes, representantes del fabricante o del dueño, o autorizados por un código en particular como sucede por ejemplo con los inspectores ASME o API, todas estas personas actúan al menos parte de su tiempo como Inspectores de soldadura. Sin embargo para efectos prácticos AWS y ASME dividen a los inspectores de soldaduras en dos categorías generales:

4.2.1.- Inspectores de control de calidad del Contratista: El cual realiza la inspección antes y durante el ensamblado; antes y después de la soldadura, con el fin de asegurar que los materiales y el proceso de fabricación cumplen con todos los requisitos especificados en el contrato. Estos son inspectores calificados y que trabajan para el contratista.

4.2.2.- Inspectores de aseguramiento de calidad del cliente o Código: Representan al comprador (código, actividad gubernamental, o cualquier organización externa al fabricante). Sus deberes normalmente no incluyen vigilancia obligatoria del desarrollo del proceso de soldar, sin embargo tiene el derecho de observar el proceso de producción. Su trabajo es como una función de auditoria, lo cual implica revisión de los registros para asegurar que se han respetado todos los requerimientos de las especificaciones, dibujos y otros documentos contractuales. Esto incluye, pero no limita a revisión del proceso de soldar, calificación de soldadores y operadores de máquina, pre y post-calentamiento, informes de ensayos no destructivos. Ambos tipos de inspectores deben tener la habilidad para negociar y comunicarse efectivamente con todos los niveles de mando de la organización del fabricante y de su propia organización.

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Para llegar a ser un Inspector de Soldadura, se deben cumplir los siguientes requisitos: -

Debe gozar de buena condición física, ya que con frecuencia las condiciones

de inspección son difíciles. -

Tener una buena visión, indispensables para la inspección visual,

interpretación radiográfica y de otros ensayos no destructivos. -

Tener actitud profesional: hacer cumplir los códigos y tener buenas

relaciones con el resto del personal. -

Tener conocimientos de soldadura: debe conocer sobre el proceso ya que

éste define el tipo de discontinuidad a originarse, las variables esenciales de cada proceso y debe monitorear las mismas durante la fase de construcción como especifique el código. -

Debe conocer de Dibujo, Especificaciones y Procedimientos e interpretarlos

correctamente. Debe conocer los símbolos de soldadura y ensayos no destructivos. -

Saber de métodos de ensayo, sus aplicaciones, limitaciones e interpretación

de resultados. El método seleccionado debe suministrar la información adecuada para compararlo a los estándares de aceptación establecidos. -

Tener habilidad para llevar registros y hacer informes escritos, concisos,

claros y completos. -

Los registros deben incluir los resultados de la inspección y ensayos, los

registros del procedimiento de soldadura, de calificación de soldadura y de control de materiales de soldadura. -

Experiencia en Soldadura: la experiencia como soldador o operador de

máquina es invaluable para un inspector, algunos empleadores solicitan como requisitos que los inspectores tengan experiencia previa soldando. -

Entrenamiento en Ingeniería de Soldadura y Metalurgia: es deseable, sin

embargo la práctica ha demostrado que la experiencia en campo y el estudio han desarrollado excelentes inspectores con conocimientos equivalentes a los primeros. Lo esencial es que conozca donde se encuentra la información relevante y sepa cómo interpretarla. Resumiendo y dado que la inspección involucra diferentes disciplinas es necesario que el inspector se encuentre entrenado en las siguientes áreas: -

Principios fundamentales de Soldadura.

-

Propiedades base de los materiales involucrados en el proceso: metal base,

aporte, etc. -

Defectos de soldadura, sus causas, importancias y corrección de los mismos.

-

Tratamientos Térmicos. Página 46


-

Métodos de ensayos destructivos y no destructivos.

-

Interpretación de planos.

-

Simbología de soldadura y ensayos no destructivos.

-

Códigos: AWS, ASME, API.

4.2.3.- Responsabilidades del inspector de soldaduras: Existen responsabilidades del inspector de soldaduras en las diferentes etapas del proceso, como son: a.

Antes de la soldadu ra

b.

Durante la soldadur a

c.

Des pu é s de la so ld adu ra.

Previo al inicio de la inspección al inspector debe suministrársele copia de las especificaciones del comprador y dibujos adecuados. Estas deben incluir requerimientos sobre especificaciones del procedimiento de soldadura y la calificación de dichos procedimientos, de los soldadores y operadores de soldadura. Además, estas especificaciones deben definir el número, tipo y tamaño de discontinuidades o imperfecciones permitidas en la pieza, así mismo los métodos de inspección a emplearse.

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El inspector debe asumir que el diseño de la soldadura es adecuado para los propósitos del trabajo, pero debe verificar que el mismo permite efectuar las diferentes operaciones en cuanto a acceso y con la calidad adecuada; debe conocer sobre planos, dibujos, simbología, normas, etc., con el fin de verificar que la preparación de juntas, el proceso y la aplicación de la soldadura están de acuerdo al procedimiento. 4.2.3.1.- Respo ns abilidades d el Insp ector A ntes de la Soldadu ra: -

La plant a o taller dond e se realiza el trabajo: Realizar inspección para verificar

que se trabaja conforme a códigos, Estándares y Especificaciones. Interpretar los dibujos y especificaciones del trabajo. -

Preparar un reporte de operabilidad, calibración y Equipo de soldadura: condiciones de seguridad. Verificar si es apropiado para el trabajo y cumple con los requisitos de las especificaciones del proceso de soldadura.

-

Material base: Verificar si está conforme con los requerimientos de las

especificaciones del trabajo. Verificar si los documentos de compra están conformes con los requerimientos de las especificaciones de trabajo. Si fue recibido de acuerdo a los documentos de compra; y preparar y recibir informes de inspección del material base. -

Materiales d e aporte (electrodos ) y fun dentes: Verificar, si está conforme con

los requerimientos de las especificaciones del trabajo, si los documentos de compra están conforme con los requerimientos de las especificaciones del trabajo, si fue recibido de acuerdo a los documentos de compra. Preparar y recibir informes del metal de aporte. -

Atmósfera utilizada para la protección del baño

Procedimiento s de soldadu ra: Verificar si han sido calificados apropiadamente

y los documentos de calificación están de acuerdo a los códigos, estándares y especificaciones que se estén aplicando y en caso de que no sea así requerir la recalificación del mismo. Verificar que la preparación de las juntas y los bordes estén conformes a los procedimientos y dibujos. -

Soldadores y operadores de equip os: Verificar que las pruebas de calificación

de los soldadores y operadores de máquina fueron realizadas y que tanto ellas como los documentos de calificación estén de acuerdo a los códigos, estándares y especificaciones que se están aplicando. Verificar que la calificación este de acuerdo y sea apropiada al procedimiento especificado para el trabajo que esté asignado. Requerir calificación si hay evidencia de que no está calificado para realizar la soldadura conforme con los requerimientos del trabajo.

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4.2.3.2.- Dur ante la Soldad ura: -

Verificar que solamente se estén usando los procedimientos de soldadura que fueron aprobados para el trabajo.

-

Verificar que el precalentamiento, cuando sea necesario, se realiza de acuerdo al procedimiento.

-

Observar y asegurar que la soldadura se realiza conforme al procedimiento aprobado.

-

Verificar que la soldadura sea realizada por un operador calificado.

4.2.3.3.- Des pu é s de la S ol da du ra:

En esta fase la inspección está relacionada con: -

Sistema de marcado e identificación : Se debe emplear un sistema que sea

claro e indique cuáles son las porciones a inspeccionar y el tipo de inspección a aplicar. -

Ensayos No Destructivos: Seleccionar la soldadura a inspeccionar por

ensayos no destructivos (END), verificar que el END ha sido documentado apropiadamente de acuerdo al código, estándar y Especificación aplicable, verificar que los procedimientos de END han sido aprobados para su uso, hacer inspección visual de acuerdo con el plan de inspección y el procedimiento de inspección aplicable, preparar los informes de resultados de los ensayos no destructivos y revisar, evaluar y verificar los reportes de END contra los estándares de aceptación aplicables. -

Ens ayo s Mec áni co s: Seleccionar las zonas para toma de las probetas para

los ensayos, verificar si los procedimientos de ensayo han sido aprobados, verificar si las muestras de soldadura fueron tomadas de acuerdo al código, estándar y especificación aplicable, ejecutar e interpretar los ensayos macrográficos de las juntas soldadas, prepara los informes de los resultados de los ensayos mecánicos y revisar, evaluar y verificar los resultados de los ensayos mecánicos contra los requerimientos especificados -

Tratamient os

Té rm icos

: Verificar, cuando éste sea po st-so ldadu ra

necesario, que se realice de acuerdo al procedimiento. -

Informes : Preparar y archivar los informes de inspección, haciendo una

verificación del trabajo inspeccionado, revisar los informes de inspección para exactitud y competencia, revisar los informes de inspección en el caso de problemas y proponer acciones correctivas para prevenir su repetición,

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preparar documentos de reparación del metal base y de la soldadura, y preparar informes de avance e informe final.

4.2.4.- Personal: Además del inspector, en el proceso de soldadura están involucrados: Ingenieros de diseño, Ingenieros de soldadura, Supervisores de Taller o Planta, Soldadores, Operadores de Máquinas de Soldar, Inspectores de ensayos no destructivos. El inspector de soldadura debe conocer las funciones que desempeñan cada una de estas personas, así como la capacidad del personal así como la capacidad del personal responsable de todas y cada una de las etapas del proceso ya que el éxito del mismo depende de la habilidad destreza e integridad de las personas que lo ejecutan.

4.3.- DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DEL PROCESO DE SOLDADURA

Los metales base y las juntas soldadas generalmente presentan imperfecciones que puede representar un riesgo para la integridad y de seguridad del equipo o estructura y varían en su naturaleza, tamaño, frecuencia, localización y distribución. Cada norma establece los criterios de aceptación para las diferentes imperfecciones que pueden presentarse en las uniones soldadas, a estas imperfecciones se les llama discontinuidades. Los criterios de aceptación de las normas establecen el tipo, tamaño, número y distribución que puede ser tolerado por lo que una de las funciones principales de la inspección consiste en determinar si la unión soldada cumple con los criterios de aceptación. En todos los métodos de END se producen indicaciones en forma directa o indirecta, las cuales deben ser correctamente interpretadas antes de obtener información útil. Existe una gran tendencia por parte de los inspectores, de confundir los términos “interpretación” y “evaluación”. Actualmente, estos se refieren a dos etapas completamente

diferentes en el proceso de inspección, por lo que requieren distintas categorías de conocimiento y de experiencia. El término “interpretar ” una indicación significa predecir que tipo de discontinuidad puede ser la causa que la origina. La “evaluación” es posterior a la interpretación y consiste

en comparar las características de la indicación o de la posible discontinuidad con los requisitos establecidos por las normas de calidad aplicables. Para interpretar las

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indicaciones correctamente, el inspector debe familiarizarse completamente con el proceso de inspección y fabricación que se está empleando. También debe conocer el material de la pieza inspeccionada y en caso necesario, debe ser capaz de obtener información posible acerca de la discontinuidad que produce la indicación y su posible efecto en la pieza. Puesto que la evaluación correcta de las indicaciones obtenidas depende en gran parte de la interpretación de las mismas el inspector es un elemento clave del proceso. En muchas ocasiones se espera que el inspector que observa e interpreta la indicación, también la evalué, por lo que un inspector hábil y con experiencia es de gran utilidad para mejorar los métodos de inspección. Para iniciar la interpretación y evaluación de discontinuidades es necesario clasificar algunos conceptos importantes empleados en la inspección no destructiva.

4.3.1.- Definición De Términos. Indicación : Es una señal que puede ser producida por una alteración en el material

o pieza sujeta a inspección y es generada por el método de inspección empleado. Puede ser:

Tipo indicación

Definición

Falsas

Es aquella que aparece durante la inspección y que puede ser provocada por una mala aplicación del método

No relevantes

Es producida por la estructura del material o por la configuración de la pieza. En general, esta indicación se produce por interrupciones de la configuración de la pieza y pueden ser los dientes, cuñeros, condición de la superficie. También puede ser producida por cambios en algunas características del material como su tamaño de grano, los tratamientos térmicos de endurecimientos a que ha sido sometido o el acabado superficial

Relevantes

Es producida por una discontinuidad, para determinar su importancia se debe interpretar la indicación y evaluar la discontinuidad.

una discontinuidad puede ser definida como la presencia de un Discontinuidad: elemento que interrumpa la continuidad en la masa de un material.

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Tipo indicación

Definición

Falsas

Es aquella que por su tamaño, forma o focalización requiere de ser interpretada, pero no es necesario evaluarla.

No relevantes

Es aquella que por su tamaño, forma o localización requiere de ser interpretada y evaluada.

Defecto: Es toda discontinuidad o indicación de una discontinuidad que por su

tamaño, forma o localización ha excedido los límites de aceptación establecidos por el código, norma o especificación.

4.3.2. Clasificación De Las Discontinuidades. Según su forma: -

Lineales.

-

Planas.

-

Volumétricas.

Según su ubicación: -

Superficiales.

-

Sub-superficiales.

-

Internas.

Según su origen: -

Inherentes: son aquellas originadas durante la fusión y solidificación del

metal fundido. -

De proceso o fabricación: se originan durante el procesamiento del metal o

material. cada proceso de fabricación genera sus discontinuidades particulares. -

De servicio: son las que se generan durante el uso de la pieza, tales como:

corrosión, fatiga, erosión.

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4.3.3.- Descripción De Las Discontinuidades De Soldadura. 4.3.3.1.- Factores a co nsid erar en el análisis de las dis co ntin uid ades.

a)

Material: Es necesario conocer que materiales conforman la pieza sujeta a

análisis (materiales ferrosos, no ferrosos). b)

Proceso de manufactura: Si la pieza es soldada, fundida, forjada, laminada,

con o sin tratamiento térmico. c)

Ubicación de la discontinuidad a ser detectadas: superficial, subsuperficial e

interna. d)

Orientación de la discontinuidad (paralela o normal al grano).

e)

Forma: plana, irregular, en espiral o volumétricas.

f)

Análisis metalúrgico: Cuando la discontinuidad se produce y en qué etapa del

proceso de manufactura se debe hacer el análisis macro y micro estructural. En función de todos los aspectos anteriores se selecciona el método de ensayos no destructivos más adecuado para detectar la discontinuidad en cuestión.

4.4.- ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Los END, son un campo de la ingeniería que se desarrolla rápidamente. Las técnicas como la digitalización de imágenes, la radiografía por neutrones, el electromagnetismo, la termografía o la emisión acústica que eran relativamente desconocidos hasta hace pocos años, se han convertido en herramientas de uso cotidiano en las industrias que desean mantenerse en la vanguardia del mercado con sus productos.

4.4.1.- Definición Son la aplicación de métodos físicos indirectos, como es la trasmisión del sonido, la opcacidad al paso de la radiación, etc., y que tienen la finalidad de verificar la sanidad o la homogeneidad de las piezas examinadas, Cuando se aplica este tipo de pruebas no se busca determinar las propiedades físicas inherentes de las piezas

o la composición

química; sino verificar su homogeneidad y continuidad. Por lo tanto, estas pruebas no sustituyen a los ensayos destructivos. Las pruebas no destructivas, como su nombre lo indica, no alteran de forma permanente las propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales de un material. Por ello no inutilizan las propiedades físicas que son sometidas a los ensayos y tampoco afectan de forma permanente las propiedades de los materiales que las componen. De acuerdo con su aplicación, los ensayos no destructivos, nombre mas comunente usado para los END, se dividen en:

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-

Té cn icas de In sp ecci ón Su per fic ial

-

Té c n ic as d e In sp ec ci ón V o lu m é tr ic a

-

Té cn icas d e Ins pec ción d e la Integ rid ad o Herm etic id ad.

Cada técnica reporta ventajas y limitaciones. -

Té cn icas de In sp ecci ón Su perf ici al

Mediante estas solo se comprueba la integridad superficial de un material. Por tal razón su aplicación es conveniente cuando es necesario detectar discontinuidades que están en la superficie, pudiendo estar abiertas a esta o a una profundidad no mayor de 3mm. Este tipo de Inspección se realiza por medio de cualquiera de los siguientes END:

-

Té c ni ca s d e In sp ec ci ón V o lu m é tr ic a

Su aplicación permite conocer la integridad de un material en su espesor y detectar discontinuidades internas que no son visibles en la superficie de la pieza. Este tipo de Inspección se realiza por medio de cualquiera de los siguientes ensayos:

-

Té cn icas de Insp ecci ón de la Int egri dad o H erm etic idad .

Son aquellas en la que se comprueba la capacidad de un componente o de un recipiente para contener un fluido (liquido o gaseoso) a una presión superior, igual o inferior a la atmosférica, sin que existan perdidas apreciables de presión o de volumen del fluido de prueba en un periodo previamente establecido. Este tipo de inspección se realiza empleando cualquiera de los siguientes ensayos:

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4.4.2.- Variables Que Determinan Escoger el Tipo De Ensayo. 1º Prop ósito del En sayo, el cu al es fun ción de :

a) Material a ensayar: -

Ferromagnético

-

Austenítico.

-

No ferroso.

-

No metálico.

-

Aleación.

-

Conductividad en % I.A.C.S.

b) Naturaleza de la discontinuidad: -

Tipo de discontinuidad:

-

Fisuras por fatiga.

-

Fisuras por tensión corrosión.

-

Defectos de fabricación.

-

Pliegues, porosidad.

-

Corrosión.

-

Falta de unión.

-

Elementos de fijación o remaches flojos.

-

Discontinuidades propias del diseño: orificio interno, zona cilíndrica.

-

Ubicación de la discontinuidad:

-

Superficial.

-

Sub- superficial.

-

Interna.

-

Geometría o planitud de la superficie.

-

Área a inspeccionar:

-

Zonas críticas solamente.

-

Área total de la pieza.

c) Normas y Especificaciones.

2° Facto res Eco nóm ico s. 3º Ventajas y limitacio nes de cada ensayo n o destru ctiv o.

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4.4.3.- Descripción e importancia de los ensayos no destructivos. A continuación se definirá cada uno de los métodos de ensayos no des t r uc t ivos.

4.4.3.1.- Exa m en p o r L íq u id o s P e n e t r a n t e s (PT)

El método por Líquidos Penetrantes es un medio efectivo para detectar discontinuidades las cuales están abiertas a la superficie, en materiales sólidos y no porosos. Se realizan cinco etapas esenciales durante el examen por líquidos penetrantes: 1. Limpieza y preparación previa de la superficie. 2. Penetración. 3. Eliminación del exceso de penetrante. 4. Revelado 5. Interpretación / Evaluación Limitaciones del Examen por líquidos penetrantes: 1. Solo se detectan discontinuidades abiertas a la superficie. 2. La limpieza previa de la superficie a examinar debe ser muy buena y en algunas ocasiones requerirá reacondicionamiento por medios mecánicos. 3. La superficie debe ser tersa, no rugosa. 4. No se pueden examinar superficies pintadas. 5. Las piezas que han estado sumergidas en líquidos antes del examen deben someterse a un calentamiento para evaporar los residuos atrapados en las discontinuidades. Ventajas del Examen por líquidos penetrantes: 1. Se pueden aplicar a cualquier tipo de material no poroso. 2. Se aplican fácilmente y los resultados son fáciles de interpretar y evaluar. 3. Se obtienen resultados inmediatos. 4. Son portátiles. 6. Se pueden examinar piezas completas y de forma compleja.

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Evidencias dejadas según ensayo de PT.

Discontinuidades detectadas por PT

ANSI / ASTM E-165 Práctica Recomendada para el Examen por Líquidos Penetrantes.

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4.4.3.2.- Ex am en p or Par tíc ul as M ag n é tic as (MT )

El método de examen por partículas magnéticas puede aplicarse para detectar grietas y otras discontinuidades en o próximas a la superficie de

materiales

ferromagnéticos.

La

sensibilidad

es

mayor

para

discontinuidades superficiales y disminuye rápidamente al incrementarse la profundidad de las discontinuidades subsuperficiales. Este método involucra la magnetización de un área o componente a ser examinado y la aplicación de partículas de hierro (como medio de examen) sobre dicha superficie y componente. Las partículas son atraídas por la distorsión del campo magnético que causen las grietas o cualquier otra discontinuidad. Cualquiera que sea la técnica empleada para producir el flujo magnético en la pieza, la máxima sensibilidad se obtendrá con las discontinuidades lineales orientadas perpendicularmente a las líneas de flujo magnético, por lo que se requieren al menos dos magnetizaciones perpendiculares

entre

si

para detectar

todas

las

posibles

discontinuidades en cada área a ser examinada. Los equipos de magnetización empleados para este método son: 1. Yugo Magnético 2. Bobina o Solenoide 3. Puntas y cabezales Las partículas magnéticas empleadas para este método son: 1. Partículas coloreadas 2. Partículas fluorescentes 3. Partículas secas 4. Partículas húmedas Secuencia de aplicación del examen: 1. Limpieza previa. 2. Magnetización del área o componente a examinar, opciones: a. Paso de corriente a través de la pieza. b. Magnetización por conductor central. c. Introducción de la pieza en el núcleo de una bobina. 3. Aplicación de las partículas magnéticas. 4. Interpretación y registro de las indicaciones. 5. Desmagnetización y limpieza final.

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6. Evaluación de resultados. Limitaciones del examen por partículas magnéticas: 1. Este método de examen solo se puede emplear en materiales ferromagnéticos. 2. No detecta discontinuidades internos profundos. 3. Requiere de una fuente de energía eléctrica. 4. No es posible determinar la profundidad de las discontinuidades detectadas. Ventajas del examen por partículas magnéticas: 1. Se puede realizar el examen a altas temperaturas con partículas magnéticas secas (316°C). 2. Se puede realizar el examen en piezas o componentes con ligera capa de pintura. 3. Los resultados son inmediatos, ya que las indicaciones se producen directamente sobre la superficie de la pieza y constituyen una fotografía magnética de las d iscontinuidades presentes en ella. 4. Casi no hay limitaciones en cuanto al tamaño o la forma de la pieza a ser examinada. 5. Generalmente no es necesaria una laboriosa limpieza previa y pueden detectarse las grietas llenas de material extraño.

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Equipo para UT

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4.4.3.3.- Exam en po r Ultraso nid o (UT)

El examen por ultrasonido utiliza la transmisión de ondas de sonido de alta frecuencia dentro de un material para detectar discontinuidades o cambios dentro de este, ya que las ondas ultrasónicas se propagan dentro de un medio elástico como es el sólido, un líquido o un gas, pero no en el vacío. Equipos y materiales utilizados: 1. Equipo electrónico de ultrasonidos 2. Sistemas de representación (pantallas tipo A, B y C). 3. Transductores o palpadores 4. Acoplante 5. Bloques de calibración Ventajas del examen por ultrasonido: 1. Alto

poder

de

penetración,

lo

cual

permite

detectar

discontinuidades profundas en piezas de varios metros de longitud. 2. Se puede realizar el examen teniendo acceso por solo una de las superficies del componente. 3. Alta

sensibilidad,

que

permite

detectar

discontinuidades

extremadamente pequeñas. 4. Mayor precisión que otros exámenes no destructivos, ya que permite determinar la posición, tamaño, orientación, forma y naturaleza de las discontinuidades. 5. Se puede aplicar en cualquier tipo de materiales. 6. No resulta peligrosa su operación para el personal y no tiene ningún efecto adverso sobre el equipo y materiales circundantes. 7. Es portátil Desventajas del examen por ultrasonido: 1. Requiere de personal técnico con mucha experiencia para la interpretación y evaluación de resultados. 2. Las piezas que son rugosas, de forma irregular, muy pequeñas o delgadas, son difíciles de examinar. 3. Se requiere el empleo de bloques estandarizados para la calibración del sistema y para la descripción de la discontinuidad.

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4. No se obtiene una imagen permanente de las discontinuidades, salvo que se adapten a otros equipos computarizados que almacenen información y estos a su vez a graficadores o equipos de video grabación. 5. Se requiere de información suficiente sobre la pieza o componente a examinar para la correcta interpretación de los resultados. Los elementos esenciales del sistema son: 1. Equipo electrónico de ultrasonido. 2. Cable coaxial. 3. Transductor. 4. Material a examinar.

Diagrama general del sistema de examen por ultrasonido.

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4.4.3.4.- Exa m en p or Ra dio gr afía (RT)

El examen por radiografía consiste en hacer pasar un haz de radiación de naturaleza electromagnética (Rayos X o rayos Gamma) a través de una pieza a examinar y que este mismo haz de radiación incida sobre una película fotosensible, en la cual se registra la imagen latente de la pieza. Posteriormente mediante un proceso químico (revelado) dicha imagen se hará visible y permanente. Las

posibles

discontinuidades

internas de la pieza, se mostraran como cambios en la densidad fotográfica de la película revelada. La evaluación de la radiografía se basa en la comparación de la diferencias de la densidad fotográfica con características conocidas del objeto mismo, o con estándares derivados de radiografías de objetos similares de calidad aceptable. Secuencia de aplicación del examen: 1. Consideración del tipo y espesor del material a radiografiar. 2. Determinación del tipo de fuente de radiación a utilizar. 3. Establecimiento de la distancia fuente-objeto a utilizar. 4. Tipo de densidad radiográfica requerida. 5. Selección de la disposición del conjunto fuente-objeto-película para la realización de la toma radiográfica. 6. Selección de Técnicas radiográficas. 7. Proceso de revelado. 8. Evaluación y registro de los resultados. Limitaciones del método de examen por Radiografía: 1. Se requiere tener acceso a dos superficies opuestas de la pieza. 2. Poca sensibilidad para la detección de una discontinuidad laminar. 3. Se requiere de medidas de protección contra la radiación para el personal que realiza la prueba utilizando para ello las tres medidas básicas de la protección radiológica que son: el blindaje, la distancia y el tiempo. 4. No detecta discontinuidades superficiales. Ventajas del método de examen por Radiografía: 1. Detecta discontinuidades internas 2. Se puede aplicar a todo tipo de materiales

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3. Proporciona un registro permanente de los resultados 4. Proporciona el tamaño y forma de las discontinuidades internas.

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4.4.3.5.- Exa m en Vis ual (VT)

El examen visual ha sido utilizado a través del tiempo como una herramienta básica de la humanidad, dado que en cualquier actividad de la vida diaria aplicamos este concepto, desde el ama de casa al realizar sus actividades, hasta en la fabricación compleja de un instrumento de precisión sofisticado. En su realización el examen visual se apoya con diferentes y variados equipos y accesorios. Las técnicas de examen visual se dividen en: 1.- Examen Visual Directo: Técnica de examen realizada a una distancia de 24 ” o menor y un ángulo no menor de 30° con respecto a la superficie examinada. 2.- Examen Visual Remoto: Técnica de examen en la cual se utilizan instrumentos ópticos tales como telescopios, binoculares, circuitos cerrados de televisión, etc., para poder realizar el examen a distancia del objeto. Durante la realización de esta actividad, el factor mas importante es el ojo humano, la aplicación básica consiste en que el examinador cumpla con los requisitos de visión necesarios y cuente con una vista sana, las enfermedades tales como la miopía y el astigmatismo afectan el resultado de un examen visual. Cuando se realiza un examen visual se debe utilizar una iluminación adecuada, así que para la realización

de una examen general donde

solamente se requiera apreciar las condiciones generales de componentes, estructuras, equipo, etc., con la intensidad de iluminación de 15 candelas / pie será suficiente, pero si el examen requiere la apreciación de detalles más críticos, esta tendrá que ser realizada con una intensidad de 50 candelas / pie. Esta puede ser proporcionada con la iluminación natural o puede ser conseguida por medios artificiales, utilizando lámparas. Los exámenes visuales según la Sección XI del Código ASME se dividen en: -

Examen Visual EV-1: Este examen consistirá en determinar la condición de la parte, componente o superficie examinada, Incluyendo tales condiciones: grietas, corrosión, erosión, desgaste o daño Página 67


físico sobre la superficie de la parte o componente. -

Examen Visual EV-2: Este examen consistirá en localizar fugas en componentes sometidos a presión o para localizar fugas anormales provenientes de componentes con o sin sistemas de recolección de fugas, durante pruebas de funcionamiento, pruebas hidrostáticas, pruebas neumáticas o pruebas de presión.

Examen Visual EV-3: Este examen es utilizado para: a. Determinar las condiciones generales mecánicas y estructurales de componentes y sus soportes; tales condiciones

incluyen

la

verificación

de

claros,

posiciones de ajuste, desplazamientos físicos, partes flojas o faltantes, escombros, desgaste, corrosión, erosión

ó

la

pérdida

de integridad en conexiones

soldadas o atornilladas. b. Verificar si existen condiciones que puedan afectar la operabilidad o funcionamiento adecuado de soportes con amortiguador, y de soportes de carga constante y de tipo resorte.

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4.4.4.- Comparación Técnica Entre Los END Mas Importantes

Car ac ter íst ic as

Sensibilidad

Indicación

L íq u id o s penetran tes (PT)

Solo defectos superficiales

Remotamente

Pa rt íc u la s Mag n é tic as (MT)

Costo

Ultrasonido

Indu strial (RT)

(UT)

Principales

Ciertos

defectos

defectos no

superficiales

son detectados

Posible

Ciertos defectos pueden ser omitidos

Ninguna

Posible

Principalmente

Principalmente

juntas

juntas

soldadas

soldadas

posible

Errónea Alcance

Rad io g ra fía

Solo juntas Solo juntas soldadas

soldadas

Económico

Económico

Costoso

Medianamente Costoso Operador muy

Entrenamiento

Muy poco

Regular

Considerable

bien experimentado

Indicación tip o defecto Indicación pos ición del defecto Tiempo requerido Registro permanente

Limitado Definido

Definido

Definido

principalmente a la superficie

Solo los que afloren

Principalmente

a la superficie

superficiales

Pequeño No

Posible

Posible

Pequeño

Moderado

Moderado

No

Si

Si

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4.5.- ENSAYOS DESTRUCTIVOS Como todos los productos que se fabrican y construyen, las partes y estructuras soldadas están destinados a realizar un servicio bajo condiciones específicas, y las juntas soldadas de tales productos se diseñan para que posean las propiedades y capacidad apropiadas para operar satisfactoriamente bajo las condiciones de servicio previstas. Con el propósito de asegurar que las juntas cumplirán de manera efectiva la función intentada, por lo general se llevan a cabo algunas pruebas. Es obvio que la prueba ideal sería la operación de la estructura en las condiciones reales de operación, pero aún en los casos en los cuales su ejecución fuera factible, resultaría cara y consumiría mucho tiempo. Debido a esto, se emplean pruebas estandarizadas, y los resultados de éstas pueden relacionarse con materiales y estructuras que se han comportado satisfactoriamente durante servicio Las pruebas a las que se someten las juntas soldadas son tan antiguas como la soldadura misma. Las primeras pruebas o ensayos que se aplicadas tuvieron los propósitos principales de detectar defectos bastos y evaluar la ductilidad, pero a medida que los requisitos de calidad aumentaron, se desarrollaron pruebas para determinar características específicas, como la composición química y las propiedades mecánicas y metalúrgicas, así como para identificar y localizar discontinuidades tales como grietas, inclusiones de escoria y penetración y fusión incompletas. Actualmente existe una variedad muy grande de pruebas estandarizadas, y éstas se clasifican de acuerdo a diferentes criterios. Algunas son de naturaleza definitivamente destructiva, mientras que otras no. Desde este punto de vista, para el trabajo que desarrolla el inspector de soldadura en relación con las pruebas, resulta adecuado dividirlas en dos grandes grupos: las destructivas y las no destructivas. Las primeras son tratadas brevemente en este capítulo y las segundas se describen en el siguiente. Las pruebas destructivas que se realizan en el campo de las construcciones soldadas se conducen principalmente con la finalidad de calificar procedimientos de soldadura y habilidad de soldadores y operadores, así como para el control de calidad de las juntas soldadas y de los metales base. La responsabilidad principal que el inspector de soldadura tiene con respecto de las pruebas destructivas consiste en confirmar que éstas son conducidas adecuadamente, y que los resultados satisfacen los criterios de aceptación especificados. A fin de cumplir con esta responsabilidad, el inspector necesita estar completamente familiarizado con los propósitos, alcances, aplicaciones y limitaciones de las pruebas especificadas, así como con los procedimientos para llevarlas a cabo; también debe saber interpretar los resultados

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y cómo relacionarlos con las propiedades de las juntas soldadas de los bienes que inspecciona. Las pruebas que con mas frecuencia se emplean en las aplicaciones en que se ve involucrado el inspector son tratadas en las normas ANSI / AWS B4.0, "Métodos Estándar para Pruebas Mecánicas de Soldaduras" y ASTM A370, "Métodos Estándar y Definiciones para Pruebas Mecánicas de Productos de Acero" . Existen muchas otras normas acerca de las pruebas destructivas (o sobre aspectos particulares de éstas) que se aplican a los materiales y productos asociados con la producción de bienes soldados, pero las normas antes citadas cubren la mayor parte de las necesidades del inspector de soldadura. El Volumen 03.01, "Metales Pruebas Mecánicas; Pruebas a Temperaturas Elevadas y Bajas; Metalografía", de la Sección 3 de ASTM

contiene una colección de las normas sobre pruebas que eventualmente el inspector puede tener la necesidad de consultar, entre ellas puede citarse ASTM E 6, "Terminología Estándar Relacionada con los Métodos de Pruebas Mecánicas . ”

El alcance con que el inspector de soldadura debe estar familiarizado con las pruebas destructivas debe cubrir, además de los aspectos ya mencionados, habilidades para verificar los cálculos involucrados en cada prueba, el manejo y conversión de las unidades de medición de las diferentes propiedades evaluadas y la interpretación adecuada de los resultados, así como las implicaciones de los mismos. Debido a la gran cantidad de pruebas y a la amplitud y profundidad del tema, no resulta posible en este texto cubrir todas las necesidades del inspector, por lo que sólo se tratan los aspectos básicos de estas pruebas y se hace referencia a las normas que tratan sobre su ejecución y sobre los criterios de aceptación especificados para los especímenes ensayados. Por otra parte, se hace énfasis en el hecho de que el inspector de soldadura debe consultar otras fuentes a fin de que pueda complementar sus conocimientos y habilidades sobre esta materia, para la que afortunadamente, existe una bibliografía abundante en español.

4.5.1.- Pruebas destructivas aplicables a las soldaduras Los ensayos, pruebas o exámenes destructivo s pueden definirse como aquellos en los cuales se destruye o inutiliza el espécimen probado. Las pruebas destructivas a que se someten las juntas y productos soldados se pueden clasificar en mecánicas, químicas y metalográficas, y cada una de estas clasificaciones incluye un número relativamente grande de pruebas particulares para

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satisfacer los requisitos especificados.

4.5.1.1.- Pruebas mecánicas Estas pueden definirse como aquellas que se emplean para determinar propiedades mecánicas, tales como la resistencia, la tenacidad y la ductilidad. Por su parte, las propiedades mecánicas de un material son aquellas que están relacionadas con sus reacciones elásticas o inelásticas (plásticas) cuando se le aplica una fuerza, o aquellas que involucran la relación entre esfuerzo y deformación. Las pruebas mecánicas involucran la deformación plástica o permanente del espécimen probado e indican si éste es apropiado para un servicio mecánico determinado. Existen pruebas mecánicas estáticas y dinámicas, y la mayor parte de éstas se realizan a temperatura ambiente, pero hay otras que deben conducirse a temperaturas muy altas o muy bajas. Las pruebas mecánicas que se realizan con más frecuencia son las siguientes: 1. Tensión 2. Doblado 3. Dureza 4. Impacto 5. Fatiga 6. Termofluencia (creep)

Antes de considerar algunos aspectos básicos de las pruebas mecánicas, es conveniente tener presente el significado de los términos que a continuación se definen: Deformación (strain) - Medida del cambio en la forma o tamaño de un cuerpo, referido a su forma o tamaño original. Ductilidad (ductility) - La habilidad de un material para deformarse plásticamente antes de fracturar. Por lo general se la evalúa por la elongación o la reducción de área en una prueba de tensión, o por el radio del ángulo de doblez en una prueba de doblado. Elasticidad - Es la propiedad de un material en virtud de la cual, después de deformarse bajo la aplicación de una fuerza (carga), tiende a recuperar su tamaño y forma originales cuando deja de aplicarse la fuerza.

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Esfuerzo (stress) - Intensidad de la fuerza por unidad de área, a menudo pensada como la fuerza que actúa en una pequeña área dentro de un plano. Puede dividirse en componentes, normal y paralela al plano, llamadas esfuerzo normal y esfuerzo cortante, respectivamente. Los esfuerzos son expresados en términos de fuerza por unidad de área, tales como libras fuerza por pulgada cuadrada, o en Mega Pascales. Limite elástico - El esfuerzo más grande que un material es capaz de soportar sin ninguna deformación permanente residual después de que se deja de aplicar el esfuerzo. Plasticidad - Capacidad de un metal para deformarse no elásticamente permanentemente) sin sufrir rotura. Tenacidad (toughness) - Capacidad de un metal de absorber energía y deformar plásticamente antes de fracturarse. También se la define como la habilidad de un metal para resistir a la fractura en presencia de una ranura o entalla, y para absorber las cargas deformándose plásticamente. Por lo general se evalúa al medir la energía absorbida por un espécimen muescado durante un ensayo de impacto, pero el área bajo la curva esfuerzo- deformación de la prueba de resistencia a la tensión también se usa como una medida de tenacidad.

1.- Pruebas de tensión Las pruebas de tensión se emplean para determinar la resistencia de los materiales bajo esfuerzos de tracción (aquellos que son normales perpendiculares al plano sobre el que actúan y son producidos por fuerzas cuyas direcciones se apartan de tal plano); también sirve para evaluar la ductilidad de los materiales. Durante las pruebas de tensión se determinan las siguientes propiedades: Resistencia a la tensión (tensile strength), que es el esfuerzo de tracción máximo que un material es capaz de soportar, también se le llama resistencia última. Se calcula dividiendo la carga máxima (la de rotura) durante la prueba entre el área de la sección transversal original del espécimen. Resistencia de fluencia o cedencia (yield strength), es el esfuerzo (de ingeniería) al cual, de manera convencional se considera que comienza la elongación plástica del material. Elongación, es el incremento medido en la longitud calibrada del espécimen ensayado, y por lo general se expresa como un porcentaje de la longitud calibrada original. Reducción de área, es la diferencia entre las áreas de las secciones transversales del

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espécimen, la original y la más pequeña después de realizado el ensayo. Se expresa como un porcentaje del área de la sección transversal original. Las dos últimas propiedades citadas son una medida de la ductilidad del material. Una gran parte del diseño de los productos (incluyendo las partes y equipos soldados) está basado en las propiedades de tensión de los materiales empleados, por lo que la realización de las pruebas para determinarlas es de importancia vital. En el campo de las construcciones soldadas, las pruebas de tensión se emplean para ensayar metales base, metal de soldadura y juntas soldadas, las cuales incluyen regiones de metal base, metal depositado de soldadura y zonas térmicamente afectadas. Las pruebas de tensión de los especimenes obtenidos de cupones de calificación de procedimientos de soldadura sirven para demostrar que las juntas soldadas que se pueden obtener con el procedimiento (calificado) tienen las propiedades de tensión iguales o superiores a los metales base soldados. Otras pruebas de tensión que se emplean con frecuencia son: tensión a corte para determinar la resistencia al corte de las soldaduras de filete y en juntas obtenidas por medio de soldadura fuerte, y pruebas de tensión a corte para soldaduras por puntos. Los criterios de aceptación para los resultados de las pruebas de tensión que se requieren para los metales base están contenidos en las especificaciones aplicables (ASTM o API, por ejemplo), mientras que los criterios relacionados con aspectos como la resistencia que deben tener las juntas de cupones de prueba para calificar procedimientos de soldadura están establecidos en las normas correspondientes. Así, el Código AWS DI.I para Soldadura Estructural de Acero, en su Sección 4, "Calificación", especifica las

dimensiones de los especimenes y los criterios de aceptación, estos últimos en el párrafo No. 4.8.3.5. Por su parte, el Código ASME para Calderas y Recipientes a Presión, establece las provisiones correspondientes en su Sección IX, "Norma para la Calificación de Procedimientos de Soldadura y Soldadura Fuerte, Soldadores y Operadores". El Artículo

I contiene los requisitos para los especimenes y los criterios de aceptación (véase el párrafo "QW-163). Nota: Los métodos de prueba a emplear son los cubiertos en las normas ASTM A3 70 Y A WS B 4.0 antes mencionadas.

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2.- Pruebas de doblado (bend testing) Las prueba de doblado se emplean para evaluar la ductilidad y sanidad (ausencia de defectos) de las juntas soldadas, y la ductilidad por lo general se juzga verificando si el espécimen se fracturó o no bajo las condiciones especificadas de prueba. Estas pruebas consisten en doblar o plegar un espécimen bajo cargas aplicadas gradual y uniformemente, aunque a veces también se aplican mediante impactos. Hay cuatro tipos de prueba de doblado: libre, guiado, semi guiado y "doblez alrededor de" (wrap around bend test). Las pruebas de doblado guiado se usan como parte del proceso de calificación de procedimientos de soldadura y habilidad de soldadores y operadores de equipo para soldar. Los especimenes de doblado guiado pueden ser longitudinales o transversales al eje de la soldadura, y estos últimos, dependiendo de la superf icie que se somete a tensión durante la prueba, pueden ser de doblado de cara, raíz o lateral. Los resultados de las pruebas de doblado que se practican a los especimenes tomados de los cupones de pruebas de calificación de procedimientos y de habilidad del personal de soldadura indican, respectivamente, lo siguiente: si el procedimiento de soldadura propuesto (en proceso de calificación) es capaz de producir juntas soldadas con los niveles de ductilidad mínimos especificados por las normas aplicables, y que los soldadores o los operadores de equipo para soldar son capaces de depositar metal de soldadura sin defectos y con el nivel de ductilidad requerido. Los requisitos v criterios de aceptación para pruebas de doblado varían un tanto entre una norma y otra, y el inspector debe asegurar que estas pruebas y sus resultados son conducidas de acuerdo con el documento aplicable, y que cumplen con los estándares especificados. Los criterios de aceptación están establecidos en términos de la ausencia de discontinuidades (con alguna tolerancia) superficiales en la parte convexa de los especímenes que se doblaron durante la prueba con un radio de curvatura dado especificado para cada tipo de material y para cada espesor nominal de espécimen o probeta. La dimensión del radio de doblez especificado varía entre una norma y otra en relación con el tipo de material a ensayar. A continuación se refieren las partes de algunas normas donde se establecen los radios de doblez: -

Código AWS D1.1: Figuras 4.15, 4.16 y 4.14. Sección IX del Código ASME: Figuras QW-466.1, QW-466.2 y QW466.3. Norma API 1104, "Soldadura de Líneas de Tubería e Instalaciones Relacionadas": Especificación API 5L para Tubería de Línea: Apéndice G (normativo). Página 77


3.- Pruebas de dureza La dureza es la resistencia que ofrece un material a la deformación, en particular a la deformación permanente, a la depresión (indentation) o al rayado; puede considerarse como la resistencia que ofrece un metal a ser penetrado. Las pruebas de dureza se emplean en la evaluación de metales base, metal de soldadura depositado y zonas afectadas térmicamente. Las mediciones de dureza pueden proporcionar información acerca de los cambios metalúrgicos causados por las operaciones de soldadura. En los aceros simples al carbono y en los de baja aleación, una dureza alta por lo general indica la presencia de martensita en la zona afectada térmicamente, mientras que valores bajos de dureza pueden indicar condiciones de soldadura en las cuales el material se reblandeció debido a efectos similares a los producidos por el tratamiento térmico de revenido, o aún el de recocido. Los métodos de prueba de dureza que se emplean en los metales son los siguientes: Brinell Vickers Knoop Rockwell (varias escalas) . Los métodos de prueba de dureza a emplear en una aplicación específica dependen de factores como la dureza o resistencia del metal, el tipo de metal o aleación y su espesor y la información requerida. Hay métodos de prueba y escalas de dureza apropiadas para cubrir diferentes necesidades. También hay pruebas de microdureza Vickers y Knoop adecuadas para medir la dureza de las juntas soldadas en sus diferentes regiones (metal base, metal de soldadura depositado y zonas térmicamente afectadas). Algunas normas, para situaciones especiales o particulares, especifican ciertos requisitos de dureza, pero para algunas aplicaciones, por ejemplo en aquellas en las que los equipos soldados van a estar sometidos a condiciones corrosivas, los requisitos de dureza pueden ser muy rigurosos.

4.- Prueba de impacto Los metales se comportan de manera dúctil o de manera frágil, esto es, experimentan deformaciones plásticas relativamente elevadas antes de fracturar, o fracturan con muy poca o ninguna deformación plástica. Algunos aceros que durante las

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pruebas de tensión o de doblado han mostrado comportamiento dúctil, pueden no comportarse de esta misma manera cuando se les somete a otros tipos de prueba mecánica, o bajo condiciones de servicio. De hecho, se han registrado muchos casos en los cuales, metales considerados dúctiles (a juzgar por los resultados de las pruebas de tensión y de doblado), han fracturado de manera frágil (con muy poca o ninguna deformación plástica y requiriendo muy poca energía), por lo que tenacidad y ductilidad se consideran propiedades distintas (consúltense las definiciones incluidas en la sección "Pruebas mecánicas" de este capítulo). Adicionalmente, algunos metales, en particular los aceros ferríticos, muestran un cambio de comportamiento (de dúctil a frágil) en el modo de falla al descender la temperatura, al tener muescas o ranuras o por la forma de la aplicación de las cargas. Las pruebas apropiadas para evaluar este tipo de propiedades y comportamiento son las pruebas de tenacidad. Tenacidad con respecto a la fractura (fracture toughness) es un término genérico empleado para referirse a la resistencia de los materiales en relación con la extensión de las grietas. La propagación de las grietas requiere de una fuente de energía, misma que, en las estructuras en servicio, procede de la energía de deformación elástica almacenada, y en los ensayos de tenacidad en fractura, es producida por la máquina de prueba. Los métodos comunes de prueba para medir esta tenacidad en las juntas soldadas son: impacto Charpy en probeta con ranura en "V", desgarre dinámico, la tenacidad de fractura en plano de deformación (plane strain fracture toughness) y caída de peso (drop weight). La prueba de tenacidad más empleada es la de impacto Charpy en probeta con ranura en "V '; su utilidad radica en el hecho de que puede reproducir el cambio de ”

comportamiento dúctil a frágil de los aceros en casi el mismo intervalo de temperaturas que las observadas en las condiciones reales de servicio de estructuras o componentes, cosa que no sucede en los ensayos de tensión ordinarios, en los que la transición dúctil frágil ocurre a temperaturas mucho más bajas. Sin embargo, es necesario tener en cuenta que los resultados de esta prueba no pueden ser usados directamente para valorar el comportamiento de una estructura o equipo. El procedimiento de prueba, los detalles sobre las dimensiones de los especimenes y otros aspectos clave pueden consultarse en las normas ASTM A370 y A WS B4.0 citadas con anterioridad. Los resultados generalmente se reportan en términos de energía absorbida por los especimenes (en libras-pie o en joules), aunque también se suelen reportar como el porcentaje de fractura frágil y la expansión lateral. Para metales como los

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aceros al carbono y de baja aleación, que exhiben un cambio en el modo de falla al descender la temperatura, es común conducir la prueba a varias temperaturas, y determinar la temperatura de transición, la cual se define de varias maneras, dos de las cuales son: "La temperatura más baja a la cual la fractura del espécimen exhibe una estructura fibrosa", y "La temperatura correspondiente al valor de energía igual al 50% de la diferencia entre los valores obtenidos a 100 por ciento y O por ciento de fractura de apariencia fibrosa". La siguiente figura muestra una curva típica de temperatura de transición. Esta prueba por lo general se usa para especificar los criterios mínimos .de aceptación con que deben cumplir los metales base y de aporte. Es común que los criterios de aceptación estén fijados en términos de los valores mínimos de absorción de energía que deben satisfacer los materiales a una temperatura particular. En ciertas situaciones, algunas normas de construcción requieren que los procedimientos de soldadura también se califiquen con pruebas de impacto Charpy en especímenes tomados del metal de soldadura y de la zona térmicamente afectada; igualmente, hay requisitos de norma para la realización de pruebas de impacto de soldaduras de producción. En tales casos, la norma en cuestión especifica las condiciones en las que estas pruebas son un requisito a cumplir y los criterios de aceptación. Dos situaciones en las que es un requisito incluir pruebas Charpy en la calificación de procedimientos de soldadura son: Cuando una sección de diseño y construcción del Código ASME para Calderas y Recipientes a Presión (la Sección VIII, División 1, por ejemplo) especifica requisitos de resistencia al impacto para el metal base a usarse. En este caso, las variables esenciales suplementarias identificadas en la Sección IX del código deben considerarse en la calificación o re calificación de los procedimientos. En el caso del Código AWS D 1.1, cuando es requerido por los dibujos o las especificaciones del contrato (véase el párrafo 4.1.1.3).

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4.5.1.2.- Pruebas químicas Las pruebas químicas se emplean con dos propósitos principales: determinar la composición química de metales base y metales de soldadura depositada y para evaluar la resistencia a la corrosión de las juntas soldadas. La composición de los metales base y de los electrodos y metales de aporte, o el metal de soldadura depositado por estos últimos (durante pruebas estandarizadas) es determinada por los fabricantes de dichos productos, y es un requisitos que estos proporcionen los reportes o certificados de composición química correspondientes que demuestren que tales productos cumplen con los requisitos especificados por las normas aplicables, cumplimiento que debe ser verificado por el inspector de soldadura. En las situaciones en las cuales es necesario determinar la composición del metal de soldadura depositado durante la aplicación de soldaduras de producción o construcción, tal tarea debe ser llevada a cabo por el contratista o fabricante de los productos soldados, y el inspector debe asegurarse que tal composición es la especificada o la apropiada. Existe una gran cantidad de métodos y técnicas sobre el análisis químico y la obtención de las muestras representativas que han de someterse a análisis. Las normas para realizar estas actividades están referidas en las especificaciones de cada material, y los volúmenes Nos. 03.05 y 03.06 de la Sección 3 de ASTM contienen una colección completa de estos. En cuanto a las pruebas de corrosión de juntas soldadas, puede decirse que éstas son necesarias debido a que muchos equipos y componentes (fabricados por medio de operaciones de soldadura) destinados a las industrias químicas y de refinación de petróleo, entre otras, operan en una gran variedad de ambientes, algunos de los cuales son corrosivos. Por otra parte, la resistencia a la corrosión de las juntas soldadas puede diferir mucho de aquella de los metales base no soldados debido a que en las primeras, las regiones del metal depositado y la zona afectada térmicamente tienen estructuras metalúrgicas y niveles de esfuerzos residuales diferentes a las del metal base, y el metal depositado también tiene una composición química diferente. La corrosión, definida como el deterioro de un metal debido a la reacción química o electroquímica con su ambiente, puede atacar de manera uniforme a la junta soldada, o atacar de manera preferencial el metal base, el de soldadura o la zona afectada térmicamente, y pueden ocurrir varios tipos o mecanismos de corrosión: picadura o corrosión diseminada (pitting), corrosión en línea (line corrosion), corrosión generalizada (general corrosion), "ranuramiento" (grooving), corrosión

galvánica (galvanic corrosion),

ataque de hidrógeno (hydrogen attack), fragilización causada por hidrógeno (hydrogen

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embrittlement) y agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo (stress corrosion cracking) . Las normas sobre las pruebas de corrosión más empleadas se pueden consultar en el Volumen 03.02, "Desgaste y Erosión; Corrosión de Metales" de la Sección 3 de ASTM, aunque para aplicaciones particulares relacionadas con las juntas soldadas, existen normas específicas que tratan sobre pruebas y métodos de control de corrosión, algunas de éstas se citan a continuación: Norma NACE TM0284, "Evaluación de la Resistencia al Agrietamiento Inducido por Hidrógeno (HIC) en Aceros para Líneas de Tubería y Recipientes a Presión. Norma NACE TMO177, "Pruebas de Laboratorio para la Resistencia de los Metales a formas Específicas de Agrietamiento Ambiental en Ambientes de H2S". Práctica Recomendada Estándar NACE RPO472, "Métodos de Control para Prevenir Agrietamiento Ambiental en Servicio de Ensambles Soldados de Acero al Carbono en Ambientes Corrosivos en la Refinación de Petróleo ". Norma NACE MRO175, "Materiales Metálicos Resistentes al Agrietamiento de Sulfuro bajo Esfuerzo, para Equipo Petrolero ".

Nota: Las normas NACE son publicadas por la Asociación Nacional de Ingenieros en corrosión (National Association of Corrosion Engineers).

1.- Pruebas metalográficas Las pruebas metalográficas consisten en la obtención, preparación (mediante corte, desbaste y pulido y ataque químico o electroquímico) y evaluación de muestras metálicas representativas de la estructura metalúrgica que se desea examinar. El examen puede hacerse a simple vista, a pocos aumentos, por medio de microscopios óptico o electrónico y por difracción de rayos x. En la evaluación de juntas soldadas, los exámenes metalográficos se usan para determinar uno o más de los siguientes aspectos: La sanidad (ausencia de defectos) de las juntas La distribución de inclusiones no metálicas en la junta El número de pasos de soldadura La localización y la profundidad de la penetración de la soldadura La extensión de la zona térmicamente afectada La estructura metalúrgica del metal de soldadura y la zona afectada térmicamente. La mayor parte de las pruebas metalográficas que se emplean para evaluar juntas Página 82


soldadas se efectúan a escala macroscópica (a simple vista o a pocos aumentos), y permiten revelar aspectos tales como la estructura y configuración generales de los cordones de soldadura y su penetración, así como la presencia de poros, grietas e inclusiones. Las aplicaciones típicas de estas pruebas son las siguientes: Calificación de procedimientos de soldadura de filete y de habilidad de soldadores que van a depositar solamente soldaduras de filete (véase tabla 4.4 y 4.9, y párrafos 4.8.4, 4.8.4.1 y 4.30.2 del Código AWS D1.1; y tablas QW-451.3 y QW452.5, y párrafos QW-183 y QW-184 de la Sección IX del Código ASME). Calificación de procedimientos de soldadura de ranura de penetración parcial en la junta (véase la tabla 4.3 del Código AWS D1.I). Por lo general es necesario hacer un ataque químico (macro-ataque) a los especimenes a examinar. Los procedimientos y reactivos que se emplean con mayor frecuencia para este propósito pueden consultarse en: Párrafo QW-470, "Reactivos y Procesos de Ataque", de la Sección IX del Código ASME.

Apéndice F, "Procedimiento de Macroataque", de la Norma ANSI AWS B2.1, "Especificación para la Calificación de Procedimientos y Habilidad de Soldadura". Adicionalmente, los métodos y procedimientos para la realización de exámenes metalográficos macroscópicos y microscópicos que eventualmente el inspector de soldadura pueda tener la necesidad de consultar, están cubiertos en el Volumen 03.01 de la Sección 3 de ASTM antes citado.

4.5.1.3.- Otras pruebas Se ha desarrollado y estandarizado una variedad de pruebas destructivas para cubrir propósitos específicos de evaluación de juntas soldadas, mismos que por las limitaciones inherentes a un texto de esta naturaleza, no pueden ser tratados, ni aun de manera superficial. Entre otras pruebas que se emplean con cierta frecuencia, pueden mencionarse las siguientes: Prueba de rotura en probeta ranurada (nick-break), las cuales se emplean como medio de control y como parte de los procesos de calificación de procedimientos y personal de soldadura cubiertos por la norma API 1104. Pruebas de soldabilidad y sensitividad de agrietamiento en caliente. Página 83


ANEXOS CRITERIOS DE ACEPTACION DE INSPECCION VISUAL (VT) Se adjunta los criterios de las normas usadas en diferentes proyectos a nivel nacional: a.

Según AS ME B 31.3

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b. Seg ún A WS D1.1

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b.

Según AP I 1104

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Control de Calidad en Procesos de Soldadura.docx

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