NMX-B-172-CANACERO-2013

NORMA MEXICANA NMX-B-172-CANACERO-2013

INDUSTRIA SIDER RGICA – M TODOS DE PRUEBA MECÁNICOS PARA PRODUCTOS DE ACERO. SIDERURGICAL INDUSTRY – MECHANICAL TESTS FOR STEEL PRODUCTS

ESTA NORMA MEXICANA CANCELA A LA NMX-B-172-1988

Cámara Nacional de la Industria del Hierro y del Acero Organismo Nacional de Normalización

NORMA MEXICANA

NMX-B-172-CANACERO-2013

INDUSTRIA SIDERÚRGICA - MÉTODOS DE PRUEBA MECÁNICOS PARA PRODUCTOS DE ACERO SIDERURGICAL INDUSTRY - MECHANICAL TESTS FOR STEEL PRODUCTS

ESTA NORMA MEXICANA CANCELA A LA NMX-B-172-1988

Amores 338, Col. Del Valle, Del. Benito Juárez, C.P. 03100, México D.F. [email protected]

ESTÁ PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL SIN AUTORIZACIÓN DE CANACERO

NMX-B-172-CANACERO-2013 PRÓLOGO NMX-B-172-CANACERO-2013 La Dirección General de Normas, con fundamento en lo establecido en los artículos 39 fracción IV, 65, 66 de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, 68 y 69 del Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y 19 fracción IV del Reglamento Interior de la Secretaría de Economía, otorgó a la Cámara Nacional de la Industria del Hierro y del Acero (CANACERO) el Certificado de Registro No. 0009 como Organismo Nacional de Normalización, para elaborar, revisar, actualizar, expedir y cancelar normas mexicanas enel área del “Hierro y Acero”, como se indica en el oficio con número DGN.312.01.2005.3002 de fecha 29 de julio de 2005. Esta Norma Mexicana fue elaborada por el Comité Técnico de Normalización Nacional de la Industria Siderúrgica (COTENNIS), en el seno de la Cámara Nacional de la Industria del Hierro y del Acero. El aviso de Consulta Pública se publicó el 9 de diciembre de 2013 en el Diario Oficial de la Federación a través de la Dirección General de Normas de la Secretaría de Economía. La Declaratoria de Vigencia se publicó el 15 de abril de 2014 en el Diario Oficial de la Federación, a través de la Dirección General de Normas de la Secretaría de Economía y entró en vigor el 14 de junio de 2014.

NMX-B-172-CANACERO-2013 PREFACIO En la elaboración de esta Norma participaron las siguientes empresas e instituciones: -

ACEROS CAMESA, S.A. DE C.V.

-

ALTOS HORNOS DE MÉXICO, S.A.B. DE C.V.

-

CÁMARA NACIONAL DE LA INDUSTRIA DEL HIERRO Y DEL ACERO.

-

CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES, CENAPRED.

-

COMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN NACIONAL DE LA INDUSTRIA SIDERÚRGICA.

-

DEACERO, S.A. DE C.V.

- LANC, S.C. -

LIAC CONSULTORES, S. DE R.L. DE C.V.

-

RESISTENCIA DE MATERIALES

-

RESISTENCIAS SAN MARINO, S.A. DE C.V.

-

SISTEMA DE TRANSPORTE COLECTIVO METRO

-

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, FACULTAD DE QUÍMICA, DEPTO. DE INGENIERÍA QUÍMICA METALÚRGICA

NMX-B-172-CANACERO-2013 ÍNDICE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Apéndice A Apéndice B

Objetivo y campo de aplicación Referencias Definiciones Orientación de las probetas Aparatos de prueba de tensión y procedimientos Especificaciones de las probetas para prueba de tensión Probetas tipo placa o plancha Probetas tipo lámina Probetas de sección circular Marcas de calibración Determinación de las propiedades de tensión Prueba de doblado Prueba de dureza Prueba de impacto Charpy Métodos de prueba para tubos Métodos de prueba para tornillería de acero Métodos de prueba para alambre redondo Bibliografía Concordancia con normas internacionales Relación de referencias con normas extranjeras Recomendaciones generales

Página 1 1 2 5 5 7 16 16 16 17 17 24 24 27 27 40 46 50 50 51 52

NMX-B-172-CANACERO-2013

INDUSTRIA SIDERÚRGICA – MÉTODOS DE PRUEBA MECÁNICOS PARA PRODUCTOS DE ACERO Y HIERRO SIDERURGICAL INDUSTRY - MECHANICAL TESTS FOR STEEL PRODUCTS 1

OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN

Esta Norma Mexicana establece los procedimientos para las pruebas mecánicas de productos de acero y hierro. Las pruebas que se describen se emplean para determinar las propiedades mecánicas especificadas en las normas de producto. En la determinación de las propiedades mecánicas deben evitarse variaciones en los métodos de prueba y deben seguirse procedimientos normalizados, si se desea obtener resultados reproducibles y comparables. Se incluyen las siguientes pruebas mecánicas: Tensión Doblado Dureza Impacto

Capítulo 11 12 13 14

En los incisos que se citan a continuación, se proporcionan los métodos de prueba particulares para algunos productos, por ejemplo: Producto Tubos Tornillería Alambre de sección redonda 2

Capítulo 15 16 17

REFERENCIAS

Para la correcta aplicación de esta norma se deben consultar las siguientes Normas Mexicanas vigentes o las que las sustituyan: NMX-B-051-1972

Método de prueba de doblado semiguiado para la ductilidad de materiales metálicos.

NMX-B-081-1987

Productos siderúrgicos - Requisitos generales para piezas coladas de acero al carbón o aleado para usarse en la industria en general.

NMX-B-113-1981

Acero - Método de prueba - doblado de productos terminados.

NMX-B-116 -1996

NMX-B-172-CANACERO-2013 2/52 Industria siderúrgica – Determinación de la dureza Brinell en materiales metálicos – Método de prueba.

NMX-B-118-1974

Determinación de la dureza Vickers en materiales metálicos.

NMX-B-119-1983

Industria siderúrgica - Dureza Rockwell y Rockwell superficial en productos de hierro y acero - Método de prueba.

NMX-B-120-1987

Prueba de impacto para materiales metálicos.

NMX-B-309-CANACERO-2011 Industria siderúrgica – Definiciones y expresiones empleadas en los métodos de prueba mecánicos. NMX-B-313-1970

Método de prueba para determinar por penetración la dureza de materiales metálicos, usando aparatos portátiles.

NMX-B-464-1990

Requisitos generales para piezas coladas de acero para servicio a presión.

3

DEFINICIONES

Para las definiciones de términos, tales como resistencia a la tensión, límite de fluencia, resistencia de fluencia, alargamiento y reducción de área, y otros relacionados con esta norma, debe consultarse la NMXB-309-CANACERO (ver 2, Referencias), además de las siguientes: 3.1

Alargamiento en la fractura

Es el alargamiento medido antes de la disminución repentina en la fuerza asociada con la fractura. Para muchos materiales dúctiles que no exhiben una disminución repentina, el alargamiento en la fractura puede tomarse como la deformación medida antes de que disminuya la fuerza 10% de la fuerza máxima encontrada durante la prueba. 3.2

Esfuerzo

Fuerza entre área. 3.3

Límite de fluencia o cedencia.

Término utilizado en materiales metálicos que presentan el fenómeno de fluencia. Esfuerzo correspondiente al punto alcanzado durante la prueba en el cual se presenta la deformación plástica sin incrementar la fuerza. 3.4

Límite o resistencia máxima

Es el esfuerzo máximo alcanzado en la prueba de tensión. 3.5

Prueba de tensión

Prueba que involucra la deformación longitudinal de una probeta de sección completa o maquinada mediante una fuerza de tensión axial, generalmente hasta la fractura, con el propósito de determinar una o más de sus propiedades mecánicas.

NMX-B-172-CANACERO-2013 3/52 3.6

Prueba longitudinal

A menos de que se defina específicamente de otra manera, significa que el eje longitudinal de la probeta es paralelo a la dirección de mayor extensión del producto de acero durante el laminado o forjado. El esfuerzo aplicado a una probeta para la prueba de tensión longitudinal es en dirección de su máxima extensión y el eje del mandril de doblado para una probeta longitudinal es paralela a la dirección de máxima extensión, ver figuras 1, 2a y 2b.

Probeta longitudinal

Probeta redonda para la prueba de tensión longitudinal

Probeta plana para la prueba de tensión longitudinal

Probeta para la prueba longitudinal de doblado. Indica la dirección del laminado

Probeta para la prueba de impacto longitudinal Muestra transversal

Probeta plana para la prueba de tensión transversal

Probeta para la prueba transversal

Probeta para la prueba de impacto transversal

FIGURA 1.- Orientación de la laminación del espécimen y de la probeta de prueba

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FIGURA 2.- Ubicación de las probetas de tensión en anillos cortados de productos tubulares. 3.7

Prueba radial

Significa que el eje longitudinal de la probeta es perpendicular al eje del producto y coincide con uno de los radios de un círculo trazado, tomando como centro un punto del eje del producto (ver figura 2a). 3.8

Prueba tangencial

Significa que el eje longitudinal de la probeta es perpendicular a un plano que contenga los ejes del producto y que sea tangente a un círculo trazado, tomando como centro el punto del eje del producto (ver figuras 2a, 2b, 2c y 2d).

NMX-B-172-CANACERO-2013 5/52 3.9

Prueba transversal

A menos de que se defina específicamente de otra manera, significa que el eje longitudinal o de mayor dimensión de la probeta es perpendicular a la dirección de máxima extensión del acero y hierro durante las operaciones de laminado o forjado. El esfuerzo aplicado a una probeta de tensión transversal es perpendicular a su máxima extensión y el eje del mandril de doblado para una probeta transversal es paralelo a la dirección de máxima extensión (ver figura 1). 3.10

Resistencia de fluencia.

Término utilizado en materiales metálicos en los que no es visible el fenómeno de fluencia. Puede determinarse por el método de extensión bajo carga o el método de deformación especificado (offset). Es el esfuerzo al cual un material muestra una desviación especificada a partir de la proporcionalidad esfuerzo-deformación. La desviación se expresa en términos de deformación o deformación permanente. 4

ORIENTACION DE LAS PROBETAS

4.1 Los términos “prueba longitudinal” y “prueba transversal”, se usan únicamente en las normas de productos de hierro forjados, aceros forjados y laminados; no son aplicables a productos de piezas fundidas, ver definiciones. 4.2 Los términos de prueba radial y prueba tangencial se usan en las normas de algunos productos forjados cilíndricos y no se aplican a productos de acero colado. Cuando se hagan tales referencias con respecto a una probeta, ver definiciones. 5

APARATOS DE PRUEBA DE TENSIÓN Y PROCEDIMIENTOS

5.1

Sistema de aplicación de la fuerza

5.1.1 Existen dos tipos de sistema de aplicación de la fuerza: mecánico (husillo) e hidráulico. Estos sistemas difieren principalmente en la variabilidad de la velocidad de aplicación de la fuerza. El de husillo motorizado está limitado a un pequeño intervalo de velocidades entre cabezales. Algunos mecanismos más modernos de husillo y todas las máquinas hidráulicas permiten una variación continua a través de todo el intervalo de velocidad. 5.1.2 La máquina para pruebas de tensión debe calibrarse periódicamente, mantenerse encondiciones de operación y usarse únicamente en el intervalo conveniente de fuerza. Para determinar las propiedades mecánicas en una máquina de prueba, la calibración de ésta, debe iniciar con la fuerza mínima con la que se pretende usar. 5.1.3 Algunas máquinas están equipadas con registradores autográficos de fuerza-deformación que permiten obtener curvas de esfuerzo-deformación. Debe hacerse notar que algunos registradores tienen un dispositivo medidor de fuerza completamente independiente de la máquina de prueba, tales registradores se calibran por separado. 5.1.4 Las gráficas esfuerzo-deformación deben determinarse midiendo el alargamiento de la probeta con extensómetros.

NMX-B-172-CANACERO-2013 6/52 5.1.5 Los extensómetros utilizados deben estar calibrados de acuerdo con la norma que se menciona en el inciso A.1 del apéndice “A” y utilizarse de acuerdo con la tabla 1 y la norma del producto. TABLA 1.- Clases de extensómetro

Clasificación Clase A Clase B-1 Clase B-2

Error relativo de la medición ± 0.1 ± 0.25 ± 0.5

La resolución no de Valor fijo (in./in. m/m) 0.00001 0.00005 0.0001

debe ser mayor El error de la tensión no debe ser mayor de % de la lectura Error fijo Error relativo (% de tension) 0.05 ± 0.00002 ± 0.1 0.25 ± 0.0001 ± 0.5 0.25 ± 0.0002 ± 0.5

Clase C ±1 0.0005 0.5 ± 0.001 ±1 Clase D ±1 0.005 0.5 ± 0.01 ±1 Clase E ±1 0.05 0.5 ± 0.1 ±1 NOTAS: a) La clasificación Clase A, es muy difícil de lograr para longitudes calibradas cortas de 25.4 mm (1 in) o menores, por lo que la disponibilidad comercial de extensómetros que cumplan estos requisitos puede ser muy limitada o inexistente. b) La deformación de un extensómetro es la relación de suextensión respecto a la longitud calibrada. 5.2

Aplicación de la fuerza

Una de las funciones de las mordazas o mecanismos de sujeción de la máquina de prueba, es la de transmitir la fuerza por medio de los cabezales de la máquina a la probeta bajo prueba. El requisito esencial es que la fuerza debe aplicarse axialmente. Esto implica que las mordazas estén alineadas con el eje de la probeta, al principio y durante la prueba, tanto como sea posible y que se reduzca a un mínimo el peligro de una aplicación no axial de la fuerza. La sujeción de la probeta está restringida a la sección que queda fuera de la longitud calibrada; en el caso de que algunos materiales se prueben en sección completa, es inevitable una acción no axial que, en tal caso, es permisible. 5.3

Velocidad de prueba

5.3.1 La velocidad de prueba no debe ser mayor a aquella en la que puedan efectuarse con precisión las lecturas de fuerza y deformación. La velocidad de prueba se expresa de alguna de las siguientes formas: a) En términos de la velocidad de carrera libre del cabezal transversal (rapidez de movimiento del cabezal transversal de la máquina de prueba cuando no está aplicando fuerza); b) En términos del grado de separación de los doscabezales de la máquinade prueba bajo fuerza; c) En términos del grado de esfuerzo de la probeta; d) En términos del grado de deformación de la probeta. NOTA: No se deben realizar pruebas de tensión utilizando máquinas de circuito cerrado (control de velocidad por retroalimentación) con control de fuerza, ya que este modo de prueba da como resultado una aceleración del cabezal transversal al llegar a la fluencia y un valor mayor del esfuerzo de fluencia.

NMX-B-172-CANACERO-2013 7/52 5.3.2 Se recomiendan las siguientes velocidades máximas parala mayoría de los productos de acero: Puede usarse cualquier velocidad de prueba hasta la mitad del límite de fluencia especificado; cuando se llega a este punto, la velocidad de separación del cabezal transversal debe ajustarse de manera que no exceda de 1.57 mm (0.062 in) por minuto por cada 25.4 mm (1 in) de longitud calibrada, o bien de la distancia entre mordazas para probetas a las que no se ha reducido su sección. Esta velocidad debe mantenerse a través de la zona de fluencia. Para determinar la resistencia a la tensión, las velocidades de separación bajo fuerza no deben exceder de 12.50 mm (0.500 in) por minuto por cada 25.40 mm (1 in) de longitud calibrada. En cualquier caso la velocidad mínima de prueba no debe ser menor que 1/10 el grado máximo especificado para determinar el punto de fluencia o el esfuerzo de fluencia y el esfuerzo de tensión. 5.3.3 Se permite fijar la velocidad de la máquina de prueba ajustando la velocidad de carrera libre del cabezal transversal a los valores arriba especificados, tanto como el régimen de separación de los cabezales de los valores de estas máquinas sea menor que los valores especificados de la velocidad de carrera libre del cabezal transversal. 5.3.4 Como alternativa, si la máquina está equipada con un dispositivo para indicar la velocidad de aplicación del esfuerzo, se puede ajustar la velocidad de la máquina a partir de la mitad del límite de fluencia especificado, el cual debe estar en el intervalo de 70 MPa/minuto a 690 MPa/minuto. 6

ESPECIFICACIONES DE LAS PROBETAS PARA PRUEBA DE TENSIÓN

6.1

Selección

Las probetas deben seleccionarse conforme a la norma o especificaciones particulares del producto. 6.1.1 Acero laminado Los productos de acero laminado se prueban generalmente en dirección longitudinal, pero en algunos casos, cuando el servicio lo justifica y el tamaño lo permite, la prueba se efectúa en dirección transversal, radial o tangencial (ver figuras 1 y 2). 6.1.2 Acero forjado En los aceros forjados de dado abierto, el metal requerido para la prueba de tensión generalmente es suministrado por las extensiones o prolongaciones de uno o ambos extremos de las forjas, ya sea en todas o en un número representativo indicado por las especificaciones del producto. Las probetas generalmente son tomadas a la mitad del radio. Ciertas especificaciones del producto permiten el uso de una barra representativa o la destrucción de una parte de la producción para propósitos de prueba. Para pruebas de aros o discos, el metal es proporcionado por el incremento en el diámetro, espesor o longitud de la forja. Los discos o anillos forjados, que se trabajan o extienden por forja en una dirección perpendicular al eje de forja, generalmente tienen su extensión principal en círculos concéntricos y para estas muestras de tensión tangencial, el metal extra requerido se obtiene de la periferia o del final de la pieza forjada. Para algunas forjas, como rotores, se requieren pruebas de tensión radial. En estos casos las piezas son cortadas u horadadas de locaciones especiales. 6.1.3 Acero colado Las muestras, de las cuales se preparan las probetas para prueba de tensión, deben cumplir con los requisitos de las normas mexicanas NMX-B-464 y NMX-B-081 (ver 2, Referencias).

NMX-B-172-CANACERO-2013 8/52 6.2

Tamaño y tolerancia

Las probetas deben ser de espesor completo o de una sección del material laminado o pueden ser maquinadas a la forma y dimensiones de las figuras 3, 4, 5 y 6. La selección del tamaño y tipo se especifican en la norma del producto aplicable. Las probetas de sección completa deben ser probadas en 200 mm (8 in) de longitud calibrada, a menos que se especifique de otra forma.


DIMENSIONES Probeta estándar Probeta subestándar Tipo placa 40 mm (1 ½ in) de ancho Tipo lámina 200 mm 8 in 50 mm (2 in) 12.7 mm (½ in) 6 mm (1/4 in) Longitud Longitud calibrada ancho ancho calibrada mm in mm in mm in mm in 200 ± 8± 50 ± 2.00 ± 50 ± 2± 25.0 ± 0.08 1.000 ± 0.003 0.25 0.01 0.10 0.005 0.010 0.005 1½ + 40-6+ 3 1/8 40 +6 3 ---125 0.1 6.25 ± 0.05 0.250 ± 0.002 0.25± 1/4 Espesor del material 13 13 ½ ½ 13 ½ 6 1/4

Acotaciones G-longitud calibrada (notas 1 y 2) W – ancho (notas 3,5 y 6) EspesorT(nota 7) – Radio de reducción, mín. (nota 4) Longitud L– total. mín. (nota 2y 8) A – Longitud de la sección reducida, mín.

450

B – Longitud de la sección de sujeción, mín. (nota 9) C – Ancho de la sección de sujeción. Aproximada (nota 4, 10 y 11)

18

200

8

200

8

100

4

225

9

60

2¼

60

2¼

32

75

3

50

2

50

2

32

50

2

50

2

20

¾

10

1¼ 1¼ 3/8

NOTAS: 1)

Para la probeta de 40 mm de ancho, las marcas del punzón para medir el alargamiento después de la fractura, deben efectuarse en la parte plana (ancho) o en la orilla (espesor) de la probeta y dentro de la sección reducida. Para la probeta de 200 mm (8 in) de longitud calibrada, pueden usarse, ya sea un juego de nueve marcas de punzón separadas entre sí 25.4 mm (1 in), o bien uno o más pares de marcas espaciadas a 200 mm (8 in). Para la probeta de 50 mm (2 in) de longitud calibrada, pueden usarse, ya sea un juego de tres marcas de punzón separadas entre sí 25.4 mm (1 in) o bien uno o más pares de marcas espaciadas a 50 mm (2 in).

FIGURA 3.- Probetas de tensión rectangulares

NMX-B-172-CANACERO-2013 10/52 2)

Para la probeta de 40 mm de ancho, las marcas del punzón para medir el alargamiento después de la fractura, deben efectuarse en la parte plana (ancho) o en la orilla (espesor) de la probeta y dentro de la sección reducida. Para la probeta de 200 mm (8 in) de longitud calibrada, pueden usarse, ya sea un juego de nueve marcas de punzón separadas entre sí 25.4 mm (1 in), o bien uno o más pares de marcas espaciadas a 200 mm (8 in). Para la probeta de 50 mm (2 in) de longitud calibrada, pueden usarse, ya sea un juego de tres marcas de punzón separadas entre sí 25.4 mm (1 in) o bien uno o más pares de marcas espaciadas a 50 mm (2 in).

3)

Para las probetas de 12.7 mm (½ in) de ancho, las marcas del punzón para medir el alargamiento después de la fractura, deben efectuarse en la parte plana (ancho) o en la orilla (espesor) de la probeta y dentro de la sección reducida. Pueden usarse, ya sea un juego de tres marcas de punzón separadas entre sí 25.4 mm (1 in) o bien uno o más pares de marcas espaciadas a 50 mm (2 in).

4)

Para los tres tamaños de probeta, las orillas de la sección reducida no deben diferir en el ancho por más de 0.10 mm, 0.05 mm ó 0.025 mm (0.004 in, 0.002 in ó 0.001 in), respectivamente. También puede haber una disminución gradual en el ancho desde las orillas hasta el centro, pero el ancho al final no debe ser mayor de 0.40 mm, 0.10 mm ó 0.08 mm (0.015 in, 0.005 in o 0.003 in) respectivamente, mayores que el ancho en el centro.

5)

Los extremos de la probeta deben ser simétricos, con la línea central de la sección reducida dentro de una tolerancia de 2.5 mm (0.10 in), se considera que la probeta es satisfactoria para todo tipo de prueba.

6)

Para cada uno de los tres tamaños de probeta, anchos menores (W y C) pueden ser utilizados cuando sea necesario. En dichos casos, el ancho de la sección reducida debe ser tan grande como el ancho del material lo permita; sin embargo, a menos que sea afirmado específicamente, los requerimientos para alargamiento en una especificación de producto no debe aplicar cuando estas probetas más estrechas son utilizadas. Si el ancho de un material es menor que W, los lados deben ser paralelos de principio a fin del largo de la probeta.

7)

La probeta puede ser modificada haciendo los lados paralelos completamente a lo largo de la probeta, el ancho y las tolerancias siendo las mismas a las especificadas arriba. Cuando sea necesaria una probeta más reducida puede ser usada, en el caso en que el ancho deba ser tan grande como el ancho del material lo permita. Si el ancho es 38 mm (1 ½ in) o menor, los lados deben ser paralelos completamente al largo de la probeta.

8)

La letra T indica el espesor de la probeta. Para la probeta de 40 mm (1 ½ in) de ancho, el espesor mínimo nominal debe ser de 5 mm (3/16 in), excepto cuando la especificación del producto indique otros espesores. Para probetas con anchos de 12.7 mm (½ in) y 6 mm (¼ in), los espesores máximos nominales deben ser de 19 mm (¾ in) y 6 mm (¼ i n) respectivamente.

9)

Para la prueba de tensión de probetas de 6 mm (¼ in) de ancho, la longitud total de la probeta estará en función del material y equipo a utilizar.

10) Es deseable, si es posible, hacer que el largo de la sección de sujeción sea lo suficientemente larga para permitir a la probeta extenderse dentro de las mordazas a una distancia igual a dos tercios o más del largo de las mordazas. 11) Para probetas planas tamaño estándar y menores, las orillas deben ser simétricas con la línea central de la sección reducida dentro de 0.25 mm y 0.13 mm (0.01 in y 0.005 in), respectivamente. Sin embargo, una probeta puede ser considerada satisfactoria para todos los casos, excepto para prueba de arbitraje (tercería), si las orillas de la probeta de 12.7 mm (½ in) de ancho son simétricas dentro de 1.00 mm (0.05 in). 12) Para probetas estándar tipo placa, las orillas deben ser simétricas con la línea central de l a sección reducida dentro de 6.35 mm (0.25 in) excepto para prueba de arbitraje (tercería) en cuyo caso las orillas de la probeta deben ser simétricas con la línea central de la sección reducida dentro de 2.5 mm (0.10 in).

FIGURA 3 (Continuación).- Probetas de tensión rectangulares


DIMENSIONES Acotaciones

mm 12.5 50 ± 1.10

G- Longitud calibrada D –Diámetro 12.5 ± 0.25 R – Radio de reducción, 10 mín. A – Longitud de la sección 60 NOTAS:

Probeta estándar in mm 0.5 8.75 2.00 ± 0.005 35.0 ± 0.10 0.500 ± 0.010 3/8

2 1/4

8.75 ± 0.18 6 45

in 0.350 1.400 ± 0.005 0.350 ± 0.007 ¼

1 3/4

Probeta de tamaños pequeños proporcionales al estándar mm in mm in 6.25 0.25 4 0.16 25 ± 0.10 1.00 ± 0.005 16.0 ± 0.10 0.640 ± 0.005 6.25 ± 0.12 5 32

0.250 ± 0.005 3/16

1 1/4

4.00 ± 0.08 4 20

0.160 ± 0.003 5/32

3/4

mm 2.5 10 ± 0.10 2.50 ± 0.05 2 16

in 0.113 0.450 ± 0.005 0.113 ± 0.002 3/32

5/8

1) La sección reducida puede tener un decremento gradual en el diámetro desde los extremos hacia el centro, pero el diámetro de los extremos no deben ser mayores del 1% que el diámetro del centro de la probeta. 2) Si se desea colocar un extensómetro, se puede incrementar la longitud de la sección reducida para acomodarlo, no obstante la marcas de referencia deben ser espaciadas a lo largo de la longitud calibrada 3) La longitud calibrada y radios deben ser como se muestra en la figura 4, pero los extremos pueden ser de cualquier forma para sujetarse en las mordazas de la máquina de prueba, de tal forma que la fuerza sea axial. Si los extremos van a ser sostenidos en mordazas con cuñas es deseable, si es posible, hacer que la longitud de la sección de sujeción sea suficiente para permitir a la probeta extenderse dentro de las mordazas a una distancia igual o mayor a dos terc ios del largo de las mordazas. 4) En las probetas cilíndricas de las figuras 5 y 6, las longitudes calibradas son iguales a cuatro veces el diámetro nominal. En algunas especificaciones de productos se puede indicar una relación diferente a 4:1, sin embargo el porcentaje de alargamiento puede no ser comparable con el obtenido en las probetas estándar. 5) El uso de probetas menores a 6.25 mm (0.250 in) de diámetro se deben restringir para casos cuando el material a ser probado es de tamaño insuficiente para obtener probetas más largas o cuando todas las partes están de acuerdo para el uso de esta probeta en la prueba. Probetas más pequeñas requieren equipo adecuado y una mayor habilidad en el maquinado y en l a prueba.

FIGURA 4.- Probeta cilíndrica estándar de 12.7 mm (0.500 in) de diámetro para prueba de tensión con 50 mm (2 in) de longitud calibrada y ejemplos de probetas de tamaño menor y proporcionales a las probetas estándar.


(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

DIMENSIONES Acotaciones

Probeta 1 mm

G-Longitud calibrada D– Diámetro (nota 1) R- Radio de la reducción, mín. A– Longitud de la sección reducida L– Longitud total, aproximada

50 ± 0.10

Probeta 2

in 2.000 ± 0.005

Probeta 3

Probeta 4

Probeta 5

mm

in

Mm

in

mm

in

mm

50 ± 0.10

2.000 ± 0.005

50 ± 0.10

2.000 ± 0.005

50 ± 0.10

2.000 ± 0.005

50 ± 0.10

in 2.000 ± 0.005

12.5 ± 0.25

0.500 ± 0.010

12.5 ± 0.25

0.500 ± 0.010

12.5 ± 0.25

0.500 ± 0.010

12.5 ± 0.25

0.500 ± 0.010

12.5 ± 0.25

0.500 ± 0.010

10

3/8

10

3/8

2

1/16

10

3/8

10

3/8

60, mín.

2¼, mín.

60, mín.

2¼, mín.

100, aprox.

4, aprox.

60, mín.

2¼, mín.

60, mín.

2¼, mín.

125

5

140

5 1/2

140

5.5

120

4 3/4

240

9 1/2

FIGURA 5.- Tipos sugeridos de extremos para probetas cilíndricas estándar para prueba de tensión

NMX-B-172-CANACERO-2013 13/52 Acotaciones

Probeta 1 mm

B – Sección de sujeción (nota 2) C– Diámetro de la sección de sujeción E– Longitud del hombro y sección de reducción, aproximada F– Diámetro del hombro NOTAS:

35, aprox.

Probeta 2 in

1 3/8

Probeta 3

Probeta 4

Probeta 5

mm

in

Mm

in

mm

in

mm

in

25, aprox.

1, aprox.

20, aprox.

¾, aprox.

13, aprox.

1/2, aprox.

75, mín.

3, mín

20

3/4

20

3/4

18

23/32

22

7/8

20

3/4

---

---

16

5/8

---

---

20

3/4

16

5/8

---

---

16

5/8

---

---

16

5/8

15

19/32

1) La sección reducida puede tener un decremento gradual de las orillas hacia el centro no mayor de 0.10 mm (0.005 in) de diámetro. 2) En la probeta 5 es recomendable que la longitud de la sección de sujeción sea lo s uficientemente grande para permitir a la probeta extenderse dentro de las mordazas una distancia igual a dos tercios o más del largo de las mordazas. 3) Los tipos de rosca de las figuras 1 y 2 son aplicables para las probetas cilíndricas estándar de 12.7 mm (0.500 in), se pueden utilizar probetas de tamaño mayor. Se sugiere el uso de roscas series UNF (de3⁄4 por 16, 1⁄2 por 20, 3⁄8 por 24, y 1⁄4 por 28) para mater iales frágiles de alta resistencia para evitar la fractura en la zona roscada.

FIGURA 5 (Continuación).- Tipos sugeridos de extremos para probetas cilíndricas estándar para prueba de tensión


Acotaciones

Probeta 1 mm

G- Longitud paralela dentro de la sección reducida D - Diámetro 12.5 ± 0.25 R – Radio de reducción, 25 mín. A – Longitud de sección 32 reducida, mín. L – Longitud 95 total, mín. B- Sección de sujeción, 25 aproximada C – Diámetro del extremo 20 final, aprox. E – Longitud del hombro, 6 mín. F – Diámetro del hombro, 16.0 ± 0.40 mín. NOTA:

Probeta 2 in

mm

Probeta 3 in

mm

in

Deben ser iguales o mayores que el diámetro “D”

0.500 ± 0.010

20 ± 0.40

0.750 ± 0.015

30 ± 0.60

1.25 ± 0.025

1

25

1

50

2

1 1/4

38

1 /1/2

60

2 1/4

3 3/4

100

4

160

6 3/8

1.00

25

1

45

1 3/4

3/4

30

1 1/8

48

1 7/8

1/4

6

1/4

8

5/16

5/8 ± 1/64

24.0 ± 0.40

15/16 ± 1/64

36.5 ± 0.40

1 7/16 ± 1/64

Se debe notar la sección reducida y los hombros (dimensionesA, D, E, F, G, y R), pero la sección de sujeción puede ser de cualquier forma para ajustar las mordazas de la máquina de prueba de tal forma que la fuerza sea axial. Comúnmente la sección de sujeción es roscada y tiene las dimensiones B y C dadas arriba. FIGURA 6.- Probetas estándar de hierro fundido para prueba de tensión

NMX-B-172-CANACERO-2013 15/52 6.3

Obtención de probetas

Las probetas deben obtenerse del material a probarse mediante: corte (con sierra, oxígeno o cizalla) o troquel, u otro medio adecuado. Generalmente son maquinadas para tener una sección transversal reducida (en la longitud media) para obtener una distribución uniforme del esfuerzo en la sección transversal y que la fractura se localice en esa zona. Se deben de remover por maquinado todas las imperfecciones de las orillas y las zonas distorsionadas de las áreas trabajadas en frío o afectadas por el calor, en la sección usada para evaluar la prueba. 6.4

Envejecimiento de las probetas

A menos El deciclo que se de otra forma, se debe permitir envejecer las probetas paralalacondición prueba dedel tensión. de especifique tiempo-temperatura empleado debe ser tal que el efecto no altere material de la probeta. Esto puede ser logrado envejeciéndola a temperatura ambiente de 24 h a 48 h, o en un tiempo más corto a temperaturas ligeramente elevadas mediante ebullición de agua, calentamiento en aceite o en un horno. 6.5

Determinación de las dimensiones de las probetas

6.5.1

Probetas rectangulares estándar para la prueba de tensión

Esta forma de probetas se muestra en la figura 3. Para determinar el área de la sección transversal, debe medirse el ancho en el centro con una aproximación de 0.13 mm (0.005 in) para la longitud calibrada de 200 mm (8 in) (ver figura 4) y 0.03 mm (0.001 in) para la probeta de longitud calibrada de 50 mm que se muestra en la figura 3. El espesor de la parte central debe medirse con una aproximación de 0.03 mm (0.001 in) para ambas probetas. Donde:



A es el área de la sección transversal. a es el ancho medido en el centro de la probeta. e es el espesor de la probeta. 6.5.2

Probetas de sección circular estándar para la prueba de tensión

Esta forma de probeta se muestra en las figuras 4 y 5. Para determinar el área de la sección transversal, debe medirse el diámetro en el centro de la longitud calibrada con una aproximación de 0.025 mm (0.001 in).

Donde:

    

A es el área de la sección transversal. d es el diámetro en el centro. es la constante de la relación perímetro-diámetro.





NMX-B-172-CANACERO-2013 16/52 6.6 General Las probetas deben ser de sección completa o maquinada según se indique en la norma del producto. 6.6.1 Las probetas preparadas inadecuadamente, a menudo dan resultados erróneos. Es importante, por lo tanto, que se tenga el mayor cuidado en la preparación de las probetas particularmente en el maquinado, para asegurar un buen acabado. 6.6.2 Para provocar la fractura en el centro de la longitud calibrada, es conveniente tener la menor área transversal en este punto; esto se logra mediante la reducción de la longitud calibrada, que tiene cada una de las probetas descritas en las siguientes secciones. 6.6.3 Para materiales frágiles es conveniente tener un radio grande en los extremos de la longitud calibrada. 7

PROBETAS TIPO PLACA O PLANCHA

Las probetas estándar tipo placa o plancha se muestran en la figura 3. Esta probeta se usa para probar materiales metálicos en forma de placa, perfiles estructurales, barras con un espesor nominal de 4.76 mm (3/16 de in) o mayor. Cuando las normas del producto lo permitan pueden usarse otros tipos de probetas. NOTA: Cuando se indique en lanorma del producto, puede usarse laprobeta de la figura 3con 200 mm (8 in) de longitud calibrada, para lámina y cintas. 8

PROBETAS TIPO LÁMINA

Las probetas estándar tipo lámina se muestran en la figura 3. Esta probeta se usa para probar materiales metálicos en forma de lámina, placa, alambre plano, cintas, bandas y fleje que tengan un espesor nominal que varíe de 0.13 mm a 25.4 mm (0.005 in a 1 in). Cuando la norma del producto lo permita, puede usarse otro tipo de probeta, como se indica en el capítulo 9. NOTA: Cuando se indique en lanorma del producto, puede usarse laprobeta de la figura 3con 200 mm (8 in) de longitud calibrada, para lámina y cintas. 9

PROBETAS DE SECCIÓN CIRCULAR

9.1 La probeta estándar de sección circular de 12.50 mm (0.5 in) de diámetro que se muestra en la figura 4, se usa, generalmente, para la prueba de materiales metálicos, ya sea vaciados, laminados o forjados. 9.2 En la figura 4 se muestran probetas más pequeñas y proporcionales a la estándar, las cuales pueden usarse cuando es necesario probar material del cual la probeta estándar o las probetas que se muestran en las figura 3 no pueden prepararse. Pueden utilizarse otras dimensiones para la probetas de sección circular probeta (ver notamás 4 depequeña; la figura en 4). tales casos, la longitud calibrada debe ser cuatro veces el diámetro de la 9.3 La forma de los extremos de la probeta fuera de la longitud calibrada debe ser adecuada al material, de tal forma que se ajuste a los mecanismos de sujeción de la máquina de prueba, a fin de que la fuerza

NMX-B-172-CANACERO-2013 17/52 pueda aplicarse axialmente. La figura 5 muestra probetas con varios tipos de extremos de sujeción que han dado resultados satisfactorios. 10

MARCAS DE CALIBRACIÓN

10.1 Las probetas deben marcarse mediante punzón, rayador o algún otro medio. El propósito de estas marcas de calibración es determinar el porcentaje de alargamiento. Las marcas efectuadas con punzón deben ser ligeras, nítidas y la distancia entre ellas debe medirse con precisión. En las probetas duras las marcas de calibración pueden provocar fracturas. Las marcas para medir el para alargamiento de yladentro fractura, efectuarse enpara el lado plano odeen200 el canto de la probeta plana la pruebadespués de tensión de deben la sección paralela, la probeta mm (8 in) de longitud calibrada, ver figura 3; opcionalmente pueden usarse marcas intermedias de calibración a lo largo de la probeta. Las probetas rectangulares con una longitud calibrada de 50 mm (2 in), ver figura 3 y de sección circular, ver figura 4 se marcan mediante un punzón de doble punto, o por otro sistema. En ambos casos, los puntos marcados deben estar aproximadamente equidistantes del centro de la longitud de la sección reducida. Las mismas precauciones deben observarse cuando la probeta es de sección completa. 11

DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE TENSIÓN

11.1

Límite de fluencia

Es el primer esfuerzo detectable en el cual ocurre una deformación sin un incremento en el esfuerzo, para materiales que tienen un diagrama de esfuerzo-deformación bien definido y en los que se identifica fácilmente el límite de fluencia, éste debe determinarse por alguno de los métodos que se describen en 11.1.1 y 11.1.2. NOTA: El límite de fluencia también se conoce como límite de cedencia. 11.1.1 Método de detención de la aguja indicadora o de caída de la viga o brazo indicador. Cuando se emplea una máquina equipada con carátula análoga de fuerza, hay una detención de la aguja indicadora, la que se registra como la correspondiente al límite de fluencia. Cuando se usa una máquina con indicador digital de fuerza, la detención en el avance de la fuerza (si no se usa la función de puntero cuando existe una disminución de la fuerza), se registra como la correspondiente al límite de fluencia. Cuando se use una máquina con nivel y contrapeso, se aplica a la probeta una fuerza creciente a una velocidad uniforme; el operador mantiene la viga en balance moviendo el contrapeso a una velocidad uniforme. Cuando se alcanza el límite de fluencia en el material, el aumento de la fuerza se interrumpe, pero el operador corre el contrapeso un poco más allá de la posición de balance, y la viga de la máquina cae por un breve pero apreciable intervalo de tiempo. 11.1.2 Método de diagrama autográfico Cuando obtiene un diagrama en figura el que7)seo define bien al la cual zonaladecurva fluencia, el esfuerzo se correspondiente al ánguloesfuerzo-deformación agudo de la curva (ver el esfuerzo cae, se considera como el límite de fluencia.

NMX-B-172-CANACERO-2013 18/52 NOTA: Cuando las probetas no exhiben una deformación desproporcionada que caracteriza allímite de fluencia descritos en 11.1.1 y 11.1.2, puede obtenerse un valor equivalente al límite de fluencia en su significado práctico, mediante el método que se indica en el inciso 11.2.2

FIGURA 7.- Diagrama de esfuerzo – deformación mostrando el límite de fluencia. 11.2

Resistencia de fluencia

Cuando un material no presenta un punto de fluencia definido (por los métodos de la caída de la aguja, detención de la máquina de prueba o gráficamente) obtiene el desviación valor equivalente llamado resistenciadel de indicador fluencia, siendo el esfuerzo en el cual un material se muestra una especificada a partir de la proporcionalidad del esfuerzo-deformación. La desviación se expresa en términos de deformación o deformación permanente y se determina por alguno de los siguientes métodos: La resistencia de fluencia se determina mediante la siguiente fórmula: Resistencia de fluencia (MPa) = fuerza /área de sección transversal de la probeta 11.2.1 Método de la deformación permanente especificada (Offset) Para determinar la resistencia de fluencia por este método es necesario contar con datos (gráfica automática o numérica) con los cuales pueda trazarse un diagrama esfuerzo-deformación, sobre el cual se trazará una línea "om" igual al valor especificado de deformación trazando "mn" paralelo a "O-A" y localizando la intersección de "mn" con la curva esfuerzo-deformación (r), esto indicará la fuerza "R" que es la correspondiente a la resistencia de fluencia (ver figura 8). Al informar los valores obtenidos por este método, debe especificarse entre paréntesis la deformación que se empleó, después del término resistencia de fluencia. Ejemplo: Resistencia de fluencia (0.2 % deformación) = 357 MPa (36 kg/mm²)

NMX-B-172-CANACERO-2013 19/52 Cuando se use este método el extensómetro que se emplee debe estar de acuerdo con 5.1.5 y colocarse en la probeta.

om = deformación especificada FIGURA 8.- Diagrama de esfuerzo-deformación para determinar la resistencia de fluencia por el método de la deformación permanente especificada El límite de proporcionalidad puede definirse como un valor especial de la resistencia de fluencia, conforme a la NMX-B-309-CANACERO, ver 2, Referencias. 11.2.2 Método de extensión bajo carga (EBC) En las pruebas para determinar la aceptación o rechazo de materiales cuyos diagramas esfuerzodeformación son bien conocidos por pruebas previas en materiales similares y para los cuales se realizaron diagramas esfuerzo-deformación y la deformación correspondiente al esfuerzo al cual se presenta la deformación especificada se conoce dentro de los límites satisfactorios. El esfuerzo en la probeta cuando se ha alcanzado esta deformación es el valor correspondiente a la resistencia de fluencia. Se fija a la probeta un extensómetro, y cuando la fuerza produce un alargamiento especificado se habrá alcanzado el esfuerzo correspondiente a la fuerza que debe considerarse como límite de fluencia. Este método debe usarse únicamente cuando la norma particular del producto lo permita (ver figura 9). Al informar los valores obtenidos por este método, debe especificarse entre paréntesis el valor de la extensión que se empleó, después del término resistencia de fluencia. Ejemplo: Resistencia de fluencia (5 % EBC) = 360 MPa (37 kg/mm²)

NMX-B-172-CANACERO-2013 20/52 La deformación total puede ser obtenida satisfactoriamente mediante el uso de un extensómetro clase B1, ver tabla 1. NOTAS: 1) Existen dispositivos automáticos para determinar la resistencia de fluencia del método offset sin el trazado de la curva esfuerzo-deformación. Dichos dispositivos pueden ser usados si su exactitud ha sido demostrada. 2) Para acero con un límite de fluencia especificado no superior a 550 MPa (5600 kg/cm2) un valor apropiado es 0.5 % de la longitud inicial del extensómetro. Para valores por encima de 550 MPa (5600 kg/cm2), este método no es válido a menos que el porcentaje de extensión sea incrementado. 3) curva El perfil de la parte inicial de una ser curva esfuerzo-deformación determinado (o unade fuerza-alargamiento) puede afectada por numerosos factores talesautográficamente como el asentamiento la probeta en las mordazas, el enderezamiento de una probeta doblada debido a las tensiones residuales, y a la fuerza rápida permitida en 5.3. Generalmente, las aberraciones en esta parte de la curva deben ser ignoradas.

FIGURA 9.- Diagrama esfuerzo-deformación mostrando el límite de fluencia por el método de extensión total bajo carga. 11.2.3 Método alternativo para determinar la resistencia de fluencia enproductos tubulares 11.2.3.1 Determinación del límite de fluencia transversal por el método de expansión de probeta anular. 11.2.3.2 El método para determinar el límite de fluencia transversal en productos tubulares, que se describe en la sección general de estos métodos partiendo de probetas normales de tensión, cortadas transversalmente de las secciones tubulares y debido a que es necesario enderezarlas en frío, provoca que se modifiquen sus propiedades mecánicas, a tal grado, que la resistencia de fluencia obtenida no es verdaderamente representativa. La resistencia de fluencia transversal es sumamente importante en algunas clases de productos tubulares, como son los tubos para líneas de conducción, por lo tanto es conveniente contar con un método para determinar la resistencia de fluencia verdadera.

NMX-B-172-CANACERO-2013 21/52 11.2.3.3 A continuación se describe una máquina de prueba y un método (ver 11.2.3.4 a 11.2.3.6), para determinar la resistencia de fluencia transversal de una probeta anular. 11.2.3.4 En la figura 10 se muestra un esquema de una sección transversal vertical de la máquina de prueba.

FIGURA 10.- Máquina de prueba para determinar la resistencia de fluencia transversal en probetas anulares. 11.2.3.5 En esta máquina se usauna probeta anular (comúnmente de 75 mm deancho) para determinar el límite de fluencia transversal. Para efectuar la prueba, se retira la tuerca circular de la máquina; se determina el espesor de pared del anillo de prueba y éste se desliza exteriormente sobre el empaque de hule a prueba de aceite; se vuelve a colocar la tuerca en su lugar dejando un ligero claro entre la probeta y la tuerca con el propósito de permitir un movimiento radial libre mientras está probándose. A continuación se aceite a presiónunenmanómetro el interior del empaque depara hulemedir a través de la línea de presión bajo el aire control de inyecta una válvula adecuada; calibrado sirve la presión del aceite. Si existiera en el sistema, éste se elimina mediante una línea de purga, el empaque de hule se expande, por lo cual la pared de la probeta se somete a un esfuerzo. A medida que la presión aumenta, los labios del empaque del hule actúan como sello para prevenir la fuga de aceite y el aumento continuo en la presión sujetan el anillo a un esfuerzo de tensión con su correspondiente alargamiento. La circunferencia exterior de la probeta anular se considera como la longitud calibrada y la deformación se mide mediante un extensómetro adecuado que se describe en 11.2.3.6. Cuando se alcanza la deformación total deseada o se llega a la extensión bajo carga especificada, la presión del aceite medida en kg/mm² se lee, y empleando la fórmula de Barlow se calcula el esfuerzo unitario de fluencia: Donde: P es la presión interior. S es el esfuerzo circunferencial unitario. e es el espesor de la pared del tubo. D es el diámetro exterior del tubo.

   

NMX-B-172-CANACERO-2013 22/52 Este resultado es representativo, ya que la probeta no ha sido trabajada en frío para aplanarla y se aproxima a las condiciones de la sección tubular de la que ha sido cortado. Además, la prueba simula con exactitud las condiciones de servicio en línea de conducción. Puede usarse una sola máquina de prueba para diferentes tamaños de tubo, mediante el uso de empaques y adaptadores de hule adecuados. 11.2.3.6 Un extensómetro del tipo cadena con rodillos es satisfactorio para medir el alargamiento de la probeta y se muestra en las figuras 11 y 12; la primera de estas figuras, muestra el extensómetro abierto y la figura 12 muestra el extensómetro ya cerrado.

FIGURA 11.- Extensómetro de cadena abierto.


FIGURA 12.- Extensómetro de cadena cerrado. La tensión que es necesaria para detener el instrumento en su lugar y eliminar cualquier holgura se ejerce sobre la cadena mediante un resorte, la tensión de ese resorte puede regularse según se desee, mediante el tornillo de ajuste y eliminando o añadiendo rodillos, la cadena puede adaptarse para diferentes tamaños de tubos. 11.3 Resistencia a la tensión Se calcula dividiendo la fuerza máxima que soporta la probeta durante la prueba entre su área srcinal transversal. 11.4

Alargamiento

11.4.1 Los extremos de la probeta fracturada deben ajustarse cuidadosamente, y la distancia entre las marcas de calibración debe medirse con una aproximación de 0.25 mm para longitudes calibradas de 50 mm y menores, con una aproximación hasta de 0.5 % de la longitud calibrada, para longitudes calibradas mayores de 50 mm. El alargamiento es el aumento de la longitud de la zona calibrada expresado como un porcentaje de la longitud calibrada srcinal. Para informar sobre los valores de alargamiento, deben citarse tanto el porcentaje de aumento, como la longitud calibrada srcinal. 11.4.2 Si cualquier parte de la fractura se presenta fuera de las dos cuartas partes centrales de la longitud calibrada en las marcas de calibración o fuera de la sección reducida, el valor de alargamiento puede no ser representativo del material. Si el alargamiento medido en estas condiciones satisface los requisitos mínimos especificados, no se requiere prueba posterior. Si no cumple con los requisitos mínimos especificados, esta prueba debe descartarse y efectuarse otra. 11.4.3 La prueba podrá detenerse para evitar la fractura dela probeta, después de alcanzar la resistencia a la tensión (ver 11.3) y el alargamiento especificados, cuando la fuerza va decreciendo.

NMX-B-172-CANACERO-2013 24/52 11.4.4 Se pueden utilizar extensómetros para medir el alargamiento. 11.5

Reducción de área

Los extremos de la probeta fracturada deben ajustarse para medir el diámetro o el ancho y espesor de la sección transversal más pequeña (según sea la geometría de la probeta). La medición debe realizarse con la misma precisión que en las dimensiones srcinales. La diferencia entre el área así encontrada y el área de la sección transversal srcinal, expresada como un porcentaje del área srcinal, es la reducción de área.

Donde:

    

RA es reducción de área A0 es área inicial Af es área final 12

PRUEBA DE DOBLADO

Para los efectos de la prueba de doblado se debe cumplir con lo establecido en la norma NMX-B-113 o NMX-B-051, (ver 2, Referencias). 13

PRUEBA DE DUREZA

13.1 La prueba de dureza determina la resistencia a la penetración del material y ocasionalmente se emplea para obtener una aproximación de la resistencia a la tensión. En la tabla 2 se encuentran los valores para conversión de dureza de una escala a otra, así como los datos aproximados de la resistencia a la tensión correspondiente. Existen varios métodos para determinar dureza, los más comunes son: Brinell, Rockwell y Vickers.

NMX-B-172-CANACERO-2013 25/52 TABLA 2.- Números de conversión aproximada de dureza para aceros no austeníticos (Rockwell B a otras escalas o tipos de dureza)

Número de dureza Vickers

Dureza Brinell. Carga 3 000 kg Balín de 10 mm

Dureza Knoop Carga 500 g

Escala Rockwell A Carga 60 kg. Penetrador de diamante

100 99

240 234

240 234

251 246

61.5 60.9

Escala Rockwell F Carga de 60 kg Balín de 1.588 mm (1/16 in) -----

98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 79

228 222 216 210 205 200 195 190 185 180 176 172 169 165 162 159 156 153 150 147

228 222 216 210 205 200 195 190 185 180 176 172 169 165 162 159 156 153 150 147

241 236 231 226 221 216 211 206 201 196 192 188 184 180 176 173 170 167 164 161

60.2 59.5 58.9 58.3 57.6 57.0 56.4 55.8 55.2 54.6 54.0 53.4 52.8 52.3 51.7 51.1 50.6 50.0 49.5 48.9

78 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51

144 141 139 137 135 132 130 127 125 123 121 119 117 116 114 112 110 108 107 106 104 103 101 100 ---------

144 141 139 137 135 132 130 127 125 123 121 119 117 116 114 112 110 108 107 106 104 103 101 100 ---------

158 155 152 150 147 145 143 141 139 137 135 133 131 129 127 125 124 122 120 118 117 115 114 112 111 110 109 108

48.4 47.9 47.3 46.8 46.3 45.8 45.3 44.8 44.3 43.8 43.3 42.8 42.3 41.8 41.4 40.9 40.4 40.0 39.5 39.0 38.6 38.1 37.7 37.2 36.8 36.3 35.9 35.5

Escala Rockwell B. Carga 100 kg, balín de 1.588 mm (1/16 in)

Escala 15 T Carga 15 kg Balín de 1.588 mm (1/16 in)



Resistencia a la tensión Aproximada MPa (ksi)

93.1 92.8

83.1 82.5

72.9 71.9

800 (116) 785 (114)

-----------------------------------------

92.5 92.1 91.8 91.5 91.2 90.8 90.5 90.2 89.9 89.5 89.2 88.9 88.6 88.2 87.9 87.6 87.3 86.9 86.6 86.3

81.8 81.1 80.4 79.8 79.1 78.4 77.8 77.1 76.4 75.8 75.1 74.4 73.8 73.1 72.4 71.8 71.1 70.4 69.7 69.1

70.9 69.9 68.9 67.9 66.9 65.9 64.8 63.8 62.8 61.8 60.8 59.8 58.8 57.8 56.8 55.8 54.8 53.8 52.8 51.8

(750) 109 (715) 104 705 (102) 690 (100) 675 (98) 650 (94) 635 (92) 620 (90) 615 (89) 605 (88) 590 (86) 580 (84) 570 (83) 565 (82) 560 (81) 550 (80) 530 (77) 505 (73) 495 (72) 485 (70)

----99.6 99.1 98.5 98.0 97.4 96.8 96.2 95.6 95.1 94.5 93.9 93.4 92.8 92.2 91.7 91.1 90.5 90.0 89.4 88.8 88.2 87.7 87.1 86.5 86.0

86.0 85.6 85.3 85.0 84.7 84.3 84.0 83.7 83.4 83.0 82.7 82.4 82.1 81.8 81.4 81.1 80.8 80.5 80.1 79.8 79.5 79.2 78.8 78.5 78.2 77.9 77.5 77.2

68.4 67.7 67.1 66.4 65.7 65.1 64.4 63.7 63.1 62.4 61.7 61.0 60.4 59.7 59.0 58.4 57.7 57.0 56.4 55.7 55.0 54.4 53.7 53.0 52.4 51.7 51.0 50.3

50.8 49.8 48.8 47.8 46.8 45.8 44.8 43.8 42.8 41.8 40.8 39.8 38.7 37.7 36.7 35.7 34.7 33.7 32.7 31.7 30.7 29.7 28.7 27.7 26.7 25.7 24.7 23.7

475 (68) (69) 470 460 (67) 455 (66) 450 (65) 440 (64) 435 (63) 425 (62) 420 (61) 415 (60) 405 (59) 400 (58) 395 (57) 385 (56) -----------------------------

NMX-B-172-CANACERO-2013 26/52 TABLA 2 (Continuación).- Números de conversión aproximada de dureza para aceros no austeníticos (Rockwell B a otras escalas o tipos de dureza) Escala Rockwell B. Carga 100 kg, balín de 1.588 mm (1/16 in) 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30

Número de dureza Vickers

Dureza Brinell. Carga 3 000 kg Balín de 10 mm

Dureza Knoop Carga 500 g

Escala Rockwell A Carga 60 kg. Penetrador de diamante

-------------------------------------------

-------------------------------------------

107 106 105 104 103 102 101 100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87

35.0 34.6 34.1 33.7 33.3 32.9 32.4 32.0 31.6 31.2 30.7 30.3 29.9 29.5 29.1 28.7 28.2 27.8 27.4 27.0 26.6

Escala Rockwell F Carga de 60 kg Balín de 1.588 mm (1/16 in) 85.4 84.8 84.3 83.7 83.1 82.6 82.0 81.4 80.8 80.3 79.7 79.1 78.6 78.0 77.4 76.9 76.3 75.7 75.2 74.6 74.0




Resistencia a la tensión Aproximada MPa (ksi)

76.9 76.6 76.2 75.9 75.6 75.3 74.9 74.6 74.3 74.0 73.6 73.3 73.0 72.7 72.3 72.0 71.7 71.4 71.0 70.7 70.4

49.7 49.0 48.3 47.7 47.0 46.3 45.7 45.0 44.3 43.7 43.0 42.3 41.6 41.0 40.3 39.6 39.0 38.3 37.6 37.0 36.3

22.7 21.7 20.7 19.7 18.7 17.7 16.7 15.7 14.7 13.6 12.6 11.6 10.6 9.6 8.6 7.6 6.6 5.6 4.6 3.6 2.6

-------------------------------------------

NOTA: Esta tabla da una relación aproximada entre los valores de dureza Rockwell y Brinell y un valor aproximado correspondiente a la resistencia a la tensión del acero. Es posible que aceros de diferentes composiciones y procesos se desvíen de la relación de dureza-tensión presentada en esta tabla. Los datos que se presentan en esta tabla no representan una conversión de dureza a resistencia a la tensión aproximada para los aceros austeníticos, ferríticos, o inoxidables martensÍtIcos. Donde se requiera una conversión más precisa, debe desarrollarse especialmente para cada composición de acero, tratamiento térmico y parte.

13.2 Prueba de dureza Brinell Para los efectos de laprueba de dureza Brinell se debe cumplir con loestablecido en la norma NMX-B-116 (ver 2, Referencias). 13.3 Prueba de dureza Vickers Para los efectos de la prueba de dureza Vickers se debe cumplir con lo establecido en la norma NMX-B118 (ver 2, Referencias). 13.4 Prueba de dureza Rockwell Para los efectos de la prueba de dureza Rockwell se debe cumplir con lo establecido en la norma NMX-B119 (ver 2, Referencias).

NMX-B-172-CANACERO-2013 27/52 13.5 Aparatos portátiles para la prueba de dureza Para los requisitos detallados sobre la prueba de dureza con aparatos portátiles, debe consultarse la NMXB-313 (ver 2, Referencias). 14

PRUEBA DE IMPACTO CHARPY

Para los efectos de la prueba de impacto Charpy se debe cumplir con lo establecido en la norma NMX-B120 (ver 2, Referencias). 15

METODOS DE PRUEBA PARA TUBOS

El método de prueba para tubos comprende: redondos, cuadrados, rectangulares y formas especiales. 15.1 Prueba de tensión 15.1.1 Probetas longitudinales de sección completa Dependiendo de la capacidad de prueba del equipo, las probetas deben ser de sección completa. Deben usarse insertos de metal, introducidos en los extremos de las probetas tubulares, a fin de que las mordazas de la máquina de prueba las sujeten firmemente sin aplastarlas. Un diseño que puede usarse para tales insertos se muestra en la figura 13. Los insertos no deben extenderse hasta la parte de la probeta sobre la que va a medirse el alargamiento (ver figura 13).

FIGURA 13.- Insertos de metal para probetas tubulares

NMX-B-172-CANACERO-2013 28/52 15.1.1.1 A menos que en la especificación de producto se establezca otra cosa, la longitud calibrada debe ser de 50 mm (2 in), excepto en tubos de diámetro exterior menor a 10 mm (3/8 in), cuando se requieren valores de alargamiento comparables a los de probetas de diámetro exterior mayor, donde debe usarse una longitud calibrada igual a cuatro veces el diámetro exterior. 15.1.1.1.2 Para determinar el área transversal de una probeta de sección completa, debe tomarse el promedio de los diámetros máximo y mínimo, y el promedio de los espesores máximo y mínimo, con una aproximación de 0.025 mm. El área transversal se determina empleando la siguiente fórmula: A = 3.1416 e (D - e) Donde: A es el área de la sección, en mm². D es el diámetro exterior, en mm. e es el espesor de la pared, en mm. Existen otros métodos para determinar el área transversal, como pesar las probetas lo cual es igualmente exacto y apropiado para este propósito. 15.1.1.2 Probetas longitudinales (tira) Para los productos tubulares de tamaño mayor que no pueden probarse en sección completa, se obtienen probetas longitudinales de tiras que se cortan del tubo como se indica en la figura 14. Para tubos soldados en horno, la probeta debe ser de 200 mm de longitud calibrada, como se muestra en la figura 15 o con ambas caras paralelas, que es el que se usa normalmente, ésta probeta debe tomarse aproximadamente a 90° de la soldadura. Para los tubos sin costura y soldados por resistencia eléctrica, la probeta de 50 mm de longitud calibrada como se muestra en la figura 16; en el caso de tubos soldados por resistencia eléctrica, la probeta debe tomarse a 90° aproximadamente de la soldadura. Como una alternativa para los tubos sin costura y soldados a resistencia eléctrica, pueden probarse usando las probetas que se muestran en las figuras 15 y 16 utilizando mordazas que tengan un contorno aproximadamente igual a la curvatura de los tubos. Cuando no se cuente con mordazas de caras curvas, los extremos de las probetas pueden aplanarse sin calentarlas. Para la prueba de tensión deben utilizarse probetas de 38 mm de ancho en la sección calibrada (ver probeta 4 de la figura 15), a menos que la capacidad del equipo de prueba o las dimensiones y naturaleza del producto tubular a ser probado requieran del uso de las probetas 1, 2 y 3 (figura 18). El ancho debe medirse en cada extremo y al centro de la longitud calibrada para verificar el paralelismo. El espesor y el ancho deben medirse en el centro de la longitud calibrada para determinar el área de la sección transversal. La medición del ancho en la parte central debe determinarse con una aproximación de 0.127 mm, y la del espesor con una aproximación de 0.025 mm.

FIGURA 14.- Localización de las probetas longitudinales para pruebas de tensión en tubos


FIGURA 15.- Probeta de 200 mm de longitud calibrada

FIGURA 16.- Probeta de 50 mm de longitud calibrada

FIGURA 17.- Probeta para la prueba de tensión en sección completa


Probeta 1

A 13 ± 0.381

B 18 aproximadamente

2

19 ± 0.787

25 aproximadamente

3

25 ± 1.575

36 aproximadamente

4

38 ± 3.175

51 aproximadamente

C 50 ± 0.13 50 ± 0.13 100 ± 0.13 50 ± 0.13 100 ± 0.13 50 ± 0.25 100 ± 0.38 200 ± 0.51

Dimensiones en mm D 57 mínimo 57 mínimo 115 mínimo 57 mínimo 115 mínimo 57 mínimo 115 mínimo 228 mínimo

NOTAS: a) El área de la sección transversal se calcula multiplicando “A” por “e”. b) La dimensión “e” es el espesor de la probeta según se indica en la norma particular del producto. c) La sección reducida debe ser paralela con una tolerancia de 0.25 mm y puede tener una disminución gradual de los extremos al centro, y la diferencia de medidas entre estos dos puntos no debe ser mayor de 0.25 mm. d) Los extremos de la probeta deben ser simétricos con eleje central de la sección reducida dentro de los límites de 2.54 mm. FIGURA 18.- Dimensiones y tolerancias para probetas longitudinales para la prueba de tensión de tubos

NMX-B-172-CANACERO-2013 31/52 15.1.2 Probetas transversales (tira) 15.1.2.1 En general, las pruebas transversales de tensión no se recomiendan para productos tubulares cuyo diámetro nominal sea menor de 200 mm. Cuando se requieran probetas para la prueba de tensión transversal, deben tomarse de anillos cortados de los extremos del tubo como se muestra en la figura 19. El enderezado de la probeta puede efectuarse ya sea después de cortarla del anillo como se muestra en la figura 19A o antes de cortarla como se muestra en la figura 19B y puede hacerse en caliente o en frío; si el enderezado se hace en frío, posteriormente se le puede dar a la probeta un tratamiento térmico de normalizado. Las probetas de otubos para las deben cuales recibir se especifica tratamiento térmico, después aplastadas yaobtenidas sea en frío en caliente, el mismo tratamiento térmico que sede leshaber dio asido los tubos. Para tubos con un espesor de pared de hasta 19.0 mm, la probeta transversal debe ser de la forma y dimensiones que se indican en la figura 20. Ya sea una o ambas superficies pueden maquinarse para asegurar un espesor uniforme. Las probetas para la prueba transversal de tensión en tubos soldados de acero, que se tomen para determinar la resistencia de la soldadura, deben estar localizadas perpendicularmente al cordón de la misma, quedando ésta aproximadamente a la mitad de la longitud calibrada.

FIGURA 19.- Localización de las probetas transversales para prueba de tensión en anillos cortados de productos tubulares.


FIGURA 20.- Probeta maquinada para la prueba de tensión transversal de un anillo de producto tubular 15.1.2.2 El ancho debe medirse en cada extremo y al centro de la longitud calibrada para verificar el paralelismo. El espesor y el ancho deben medirse en el centro de la longitud calibrada para determinar el área de la sección transversal. La medición del ancho en la parte central debe determinarse con una aproximación de 0.127 mm, y la del espesor con una aproximación de 0.025 mm. 15.1.3 Probetas cilíndricas 15.1.3.1 Cuando se especifique en la norma de producto, puede usarse la probeta mostrada en la figura 4. 15.1.3.2 El diámetro de ésta probeta debe medirse en el centro con una aproximación de 0.025 mm. 15.1.3.3 Cuando sea necesario probar material del cual no puedan prepararse las probetas normales, pueden usarse probetas de tamaño más pequeño proporcionales al estándar, como las mostradas en la figura 4. En el caso de usar probetas de tamaño más pequeño, es importante que la longitud calibrada, para medir el alargamiento sea cuatro veces el diámetro de la probeta (ver nota 4 de la figura 4). Deben aplicarse a las probetas de tamaño más pequeño los requisitos de alargamiento especificados en la norma de producto para la probeta de 50 mm de longitud calibrada. 15.1.3.4 Para probetas transversales, la sección de la cual se toman no deben aplanarse o deformarse de cualquier otra forma. 15.1.3.5 La prueba transversal, es el de anillo hidráulico de expansión descrito en11.2.3. La magnitud apropiada de extensión bajo carga, variará conforme a las características particulares del acero bajo prueba. En general, el valor de extensión bajo carga aplicable a aceros de cualquier nivel de resistencia a la tensión, puede determinarse de la suma de la deformación proporcional más la deformación plástica esperada, para la resistencia de fluencia especificada, y debe usarse la siguiente fórmula:

           Donde: RF E r

es la resistencia de fluencia especificada, MPa es el módulo de elasticidad, MPa es el límite plástico de deformación, mm/mm

NMX-B-172-CANACERO-2013 33/52 NOTA: Para diagramas esfuerzo-deformación queno contienen un módulo claramente definido, tales como algunos materiales trabajados en frío, se recomienda usar el método de extensión bajo carga. Si se usa el método de extensión bajo carga para estos materiales, debe usarse un valor apropiado para el módulo del material que va a probarse: 207 000 MPa para acero al carbono; 200 000 MPa para acero inoxidable ferrítico; 193 000 MPa acero inoxidable austenítico. Para aleaciones especiales, estos valores deben establecerse de común acuerdo entre fabricante y comprador. 15.2

Prueba de dureza

15.2.1 Las pruebas de dureza se realizan ya sea en la parte interior o exterior de las superficies de los extremos del tubo, según sea apropiado. 15.2.2 La carga estándar de 3 000 kg para dureza Brinell puede causar demasiada deformación en una probeta tubular de pared delgada, en cuyo caso debe aplicarse la carga de 500 kg o bien debe usarse un soporte interior o un mandril adecuado. La prueba Brinell no es aplicable a productos tubulares menores de 50.8 mm de diámetro exterior o menores de 6.08 mm de espesor de pared. 15.2.3 Las pruebas de dureza Brinell se efectúan normalmente en la superficie interior, en una parte plana de la superficie exterior o bien en la sección transversal de la pared lo cual depende de las limitaciones del producto. Las pruebas de dureza Rockwell no se realizan en tubos menores de 7.92 mm de diámetro exterior y no deben efectuarse en la superficie interior de tubos con diámetro exterior menor de 6.35 mm. La prueba de dureza Rockwell no debe realizarse en tubos que han sido recocidos y con un espesor de pared menor de 1.65 mm, o tubos trabajados en frío o tratados térmicamente que tengan espesores de pared menor de 1.25 mm. Para tubos que tengan un espesor de pared menor que aquellos que permiten regularmente la prueba de dureza Rockwell puede sustituirse ésta por la prueba de dureza Rockwell superficial. Las lecturas de dureza Rockwell sobre secciones transversales pueden realizarse sobre tubos con un espesor de pared de 3.95 mm o más. La curvatura y el espesor de pared de la probeta imponen limitaciones para la prueba de dureza Rockwell. Cuando se efectúa una comparación entre determinaciones Rockwell realizadas en la superficie exterior o interior se requiere un ajuste de las lecturas para compensar el efecto de la curvatura. La escala Rockwell B se usa sobre todos los materiales en que se espera un intervalo de dureza de RB 0 a RB 100. La escala Rockwell C se usa para materiales en los que se espera un intervalo de dureza de RC 20 a RC 68. 15.2.4 Cuando sea posible, las pruebas de dureza Rockwell superficial deben realizarse normalmente sobre la superficie exterior, siempre y cuando no se encuentre un muelleo excesivo; de otra manera, las pruebas pueden realizarse en la superficie interior. No deben realizarse pruebas de dureza Rockwell superficial sobre tubos con diámetro interior menor de 6.35 mm. Las limitaciones de espesor de pared para la prueba de dureza Rockwell superficial se indican en las tablas 3 y 4. TABLA 3.- Limitaciones del espesor de pared para la prueba de dureza superficial de materiales dúctiles o recocidos para productos tubulares (a) (Escala T, penetrador de bola de 1.59 mm de diámetro) Espesor de pared, en mm Más de Hasta 0.51 0.89 1.27

0.89 1.27 -

Carga, en kg 15 30 45

NOTA: a) Para un espesor de pared dado se usa generalmente el valor mayor decarga recomendado.

NMX-B-172-CANACERO-2013 34/52 TABLA 4.- Limitaciones del espesor de pared para la prueba de dureza superficial de materiales acabados en frío o tratados térmicamente para productos tubulares (a) (Escala N, penetrador de diamante) Espesor de pared, en mm Más de Hasta 0.38 0.64 0.64 0.89 0.89 -

Carga, en kg 15 30 45

NOTA: a) Para un espesor de pared dado se usa generalmente el valor mayor decarga recomendado. 15.2.5 Cuando el diámetro exterior, diámetro interior o espesor de pared, impiden obtener valores exactos de dureza, los productos tubulares deben especificarse y probarse conforme a sus propiedades de tensión. 15.3

Pruebas de ductilidad

Las siguientes pruebas se efectúan para determinar la ductilidad de algunos productos tubulares. 15.4. Prueba de aplastamiento La prueba de aplastamiento se efectúa comúnmente en probetas cortadas de los productos tubulares y consiste en sujetar anillos del tubo a un grado prescrito de aplastamiento entre planchas paralelas (ver figura 21). La severidad de la prueba de aplastamiento se mide por la distancia entre las planchas paralelas, la cual varía según las dimensiones del tubo. La probeta para la prueba de aplastamiento no debe ser menor de 63.50 mm de longitud y debe aplastarse en frío hasta donde lo especifiquen las normas aplicables al material.

FIGURA 21.- Prueba de aplastamiento longitudinal

NMX-B-172-CANACERO-2013 35/52 15.5

Prueba de aplanado de semitubo (doblado inverso)

La prueba de aplanado de semitubo se aplica principalmente a tubos soldados por resistencia eléctrica para detectar la falta de penetración o los defectos resultantes de la eliminación de rebabas de la soldadura. La probeta consiste en un tramo de tubo con una longitud aproximada de 100 mm, la cual se corta longitudinalmente a 90° a cada lado de la soldadura; la muestra se abre y aplana con la soldadura en el punto de máximo doblado (ver figura 22).

FIGURA 22.- Probeta para prueba de aplanado de semitubo. 15.6

Prueba de compresión

La prueba de compresión se efectúa generalmente en tubos para calderas y en tubos que van a trabajar a presión para evaluar su ductilidad (ver figura 23). La probeta es un anillo cortado del tubo aproximadamente de 63 mm de longitud. Se coloca sobre uno de los extremos y se comprime longitudinalmente mediante una máquina de prueba a la distancia prescrita por las normas aplicables al material.


15.7

FIGURA 23.- Probeta para prueba de compresión. Prueba de pestañado

Esta prueba está destinada a determinar la ductilidad de tubos para calderas y su capacidad para soportar la operación de doblado. La prueba se efectúa sobre un anillo cortado del tubo, usualmente no menor de 100 mm de longitud, y consiste en formar una pestaña a 90° con respecto al eje del tubo, con un ancho según las normas aplicables al material. Para efectuar esta prueba, se recomienda utilizar la herramienta y el dado que se muestran en la figura 24.


FIGURA 24.- Herramienta y dado para la prueba de pestañado.

NMX-B-172-CANACERO-2013 38/52 15.8

Prueba de abocardado

Para algunos tipos de tubos sometidos a presión se efectúa una prueba alternativa a la de pestañado. Esta prueba consiste en introducir un mandril cónico que tiene una pendiente de 1 en 10 como se muestra en la figura 25a o a un ángulo de 60°, como se muestra en la figura 25b, dentro de una sección cortada del tubo de aproximadamente 100 mm de longitud. En esta forma se expande la probeta hasta que el diámetro interior ha sido aumentado conforme lo requieren las normas aplicables al material.

FIGURA 25.- Mandriles para la prueba de abocardado 15.9

Prueba de doblado

En los tubos usados para serpentines de tamaños nominales de 50.8 mm y menores, se efectúa una prueba de doblado para determinar su ductilidad y la calidad de la soldadura. Para esta prueba, una longitud suficiente del tubo en sección completa se dobla en frío a 90° alrededor de un mandril que tenga un diámetro igual a 12 veces el diámetro nominal del tubo. Para serpentines cerrados, el tubo se dobla en frío a 180° alrededor de un mandril que tenga un diámetro igual a 8 veces el diámetro nominal del tubo. 15.10 Prueba de doblado guiado transversal parasoldaduras Esta prueba de doblado se usa para determinar la ductilidad de las soldaduras por fusión. Las probetas usadas son aproximadamente de 38 mm de ancho y al menos de 150 mm de longitud, con la soldadura al centro y deben maquinarse como se indica en la figura 26. Las dimensiones del mandril deben ser las que se muestran en la figura 27 y las otras dimensiones del aparato de doblado deben ser substancialmente las que se dan en la misma figura. Para esta prueba deben usarse cuando menos 2 probetas. Una debe doblarse con la parte interior de la superficie del tubo contra el mandril y el otro con la parte exterior contra el mandril, lo cual se designa como prueba de doblado de cara y prueba de doblado de raíz respectivamente. La falla del material depende de la presencia de grietas en el área de doblado, su naturaleza y sus dimensiones de acuerdo a las especificaciones de las normas aplicables al producto.


FIGURA 26.- Probetas transversales para prueba de doblado de cara y de raíz.


Espesor de la probeta, en mm 9.5 t 9.5

A

B

C

D

---

38.1 4t 63.5

19.05 2t 31.5

60.3 6t + 12.7 85.7

30.2 3t + 30.2 42.9

----Para materiales con una

t

67.7 t

84.6 t

220.1 t + 3.2

114.3 t + 1.59

resistencia a la tensión mínima especificada de 655 MPa (95 Ksi)

FIGURA 27.- Aparato para prueba de doblado. 16

METODOS DE PRUEBA PARA TORNILLERIA DE ACERO

16.1 Este inciso establece los métodos de prueba referentes a tornillería de acero que no se especifican en la sección general de esta norma. Las pruebas requeridas por las normas individuales de productos, deben realizarse como se describe en la sección general de esta norma. 16.2 Estas pruebas se establecen para facilitar el control de la producción y la aceptación, dando métodos más precisos, que deben usarse para arbitraje en caso de desacuerdo en los resultados. 16.3 Pruebas de tensión 16.3.1 Se prefiere que los tornillos se prueben en sección completa y es costumbre especificar una carga mínima en Newton, en lugar de una resistencia mínima a la tensión en MPa (kg/mm²). Los incisos 16.3.1.1, 16.3.5 y 16.3.5.1 se aplican cuando se prueba tornillos en sección completa. El inciso 16.3.6 debe aplicarse cuando las normas individuales del producto permitan el uso de probetas maquinadas.

NMX-B-172-CANACERO-2013 41/52 16.3.1.1 Carga de prueba Debido a los usos particulares de algunas clases de tornillos, es conveniente someterlas a un esfuerzo especificado en la norma de producto similar al de sus condiciones de uso, para verificar que no exista ninguna deformación permanente. Para estar seguros de obtener esta calidad, se especifica la carga de prueba. La prueba consiste en someter los tornillos a la carga especificada, que deben soportar sin presentar una deformación permanente. Se permite determinar la resistencia de fluencia como prueba alternativa en tornillos de sección completa conforme a lo indicado en 16.3.2 y 16.3.4. El método indicado en 16.3.2 debe ser el método de arbitraje a usarse en casos de discrepancia sobre la aceptación de los tornillos. 16.3.1.2 Carga de prueba para tornillos largos Cuando se requieran pruebas en sección completa debe limitarse la aplicación de este método a tornillos cuya longitud no exceda de 203 mm o de 8 veces el diámetro nominal (tomando el valor mayor). Debe utilizarse el método indicado en 16.3.3 para tornillos que excedan de las dimensiones anteriores. 16.3.2 Medida de la longitud La longitud total de un tornillo debe medirse en su eje con un instrumento que tenga una precisión de 0.003 mm en cualquier longitud de 0.025 mm. El método preferido para medir la longitud en el eje del tornillo, debe ser entre centros cónicos que ajusten con los conos del instrumento de medición. La cabeza o el cuerpo del tornillo debe marcarse a fin de que pueda colocarse en la misma posición para todas las mediciones. El tornillo debe colocarse en el equipo de prueba como se indica en 16.3.5 y aplicarse la carga de prueba indicada en la norma particular del producto. Posteriormente debe medirse nuevamente la longitud del tornillo después de la aplicación de la carga y éste no debe mostrar un alargamiento permanente. Se permite una tolerancia de más o menos 0.013 mm entre las mediciones efectuadas antes de la aplicación de la carga. 16.3.3 Tiempo de aplicación de la carga El tiempo de aplicación de la carga debe mantenerse, como mínimo durante 10 s antes de quitar la carga. 16.3.4 Resistencia de fluencia El tornillo debe montarse en la máquina de prueba como se indica en el inciso 16.3.5. Según se va aplicando la carga, el alargamiento total del tornillo o de cualquier parte del mismo que incluya seis hilos expuestos, debe medirse y registrarse para elaborar un diagrama esfuerzo-deformación o bien un diagrama fuerza-alargamiento. El esfuerzo o la carga correspondiente a una deformación igual al 0.2 % de la longitud del tornillo ocupada por seis hilos completos, debe determinarse por el método descrito en el inciso 11.2.1. Este esfuerzo o carga no debe ser menor a lo especificado en la norma particular del producto. 16.3.5 Prueba de tensión axial para tornillos de sección completa Cuando sepráctica especifique que los probarse en sección donde lo permita la capacidad del equipo de tornillos prueba, deben tales tornillos deben probarsecompleta aplicandohasta la carga axialmente entre la cabeza del tornillo y la tuerca mediante algún dispositivo que permita la sujeción de un número suficiente de hilos para que el tornillo desarrolle su resistencia máxima. La tuerca o dispositivo debe acomodarse sobre el tornillo, dejando seis hilos completos libres entre las mordazas. Para cumplir con los requisitos de esta prueba, la fractura debe localizarse en el cuerpo o sección con cuerda del tornillo, sin que se localice

NMX-B-172-CANACERO-2013 42/52 en la unión del cuerpo y la cabeza. La resistencia a la tensión de los tornillos se expresa en MPa (N/mm²); el área de esfuerzo debe calcularse del promedio del diámetro medio de raíz y del diámetro de paso de cuerdas externas clase 3, como se indica a continuación.

   (     )

Donde: AS

D n



es el área de esfuerzo en mm2 es el diámetro del tornillo, en mm es el número de hilos en cada 25.4 mm

16.3.5.1 Prueba de tensión con cuña para tornillos de sección completa El propósito de esta prueba es obtener la resistencia a la tensión y demostrar la calidad de la cabeza del tornillo y ductilidad del mismo, sujetándolo a una carga excéntrica. La carga máxima en el tornillo debe determinarse como se describe en el inciso anterior, excepto que debe colocarse bajo la cabeza del tornillo una cuña a 10°. Esta prueba debe realizarse usando el mismo tornillo en el que se efectuó la carga de prueba (ver inciso 16.3.1.1); la cabeza del tornillo debe colocarse de manera que ninguna esquina del hexágono o cuadrado, soporte directamente la carga, esto es, una arista de la cabeza del tornillo debe alinearse con la dirección del espesor uniforme de la cuña (ver figura 28). Las caras de la cuña deben formar un ángulo de 10° y tener un espesor igual a la mitad del diámetro nominal del tornillo, en la parte más delgada de la perforación. La perforación de la cuña debe tener los siguientes claros sobre el tamaño nominal del tornillo, y sus bordes superior e inferior deben redondearse a los siguientes radios: Tamaño nominal del tornillo

Claro de la perforación en mm

Radio de los bordes de la perforación en mm

1/4 aa1/2 9/16 3/4 7/8 a 1 1 1/8 a 1 1/4 1 3/8 a 1 1/2

0.76 1.3 1.5 1.5 2.4

0.76 1.5 1.5 3.2 3.2


FIGURA 28.- Detalles de la prueba de tensión con cuña 16.3.5.2 Prueba con cuña para tornillos tratados térmicamente y con rosca corrida Al efectuar las prueba con cuña en tornillos con rosca corrida, tratados térmicamente con resistencia a la tensión mínima, mayor de 690 MPa (70.36 kg/mm²), la cuña debe tener los ángulos siguientes: - Para tornillos con tamaño nominalhasta 3/4, 6°. - Para tornillos con tamaño nominalmayor de 3/4, 4°. 16.3.6 Prueba de tensión para probetas maquinadas yde sección circular, provenientes de tornillos 16.3.6.1 Los tornillos con tamaño nominal menor de 1 1/2, que requieran probetas maquinadas, deben tornearse concéntricamente con el eje del tornillo con una longitud calibrada de 50 mm y un diámetro de 12.7 mm manteniendo la cabeza y la sección con rosca intactas tal como se muestra en la figura 29. Los tornillos con sección transversal pequeña que no permitan obtener esta probeta estándar de prueba, deben tornearse a una sección tan grande como sea posible y concéntrica con el eje del tornillo. La longitud calibrada para medir el alargamiento debe ser cuatro veces el diámetro de la probeta. La figura 30 ilustra ejemplos de estas probetas de tamaño menor.


FIGURA 29.- Probetas maquinadas y de sección circular, provenientes de tornillos

FIGURA 30.- Ejemplos de probetas de tamaño proporcionales a la probeta de 50 mm de longitudpequeño calibrada.

NMX-B-172-CANACERO-2013 45/52 16.3.6.2 Para tornillos con tamaño nominal de 1 1/2 y mayores debe maquinarse una probeta estándar de 12.7 mm de diámetro y de 50 mm de longitud calibrada de manera que el eje del mismo quede entre el centro y la parte exterior del cuerpo del tornillo, tal como se muestra en la figura 31.

FIGURA 31.- Localización de la probeta redonda de 50 mm de longitud 16.3.6.3 Las probetas maquinadas deben probarse a la tensión para determinar las propiedades indicadas en la norma particular del producto. Los métodos de prueba deben efectuarse conforme a lo indicado en el capítulo 11 de esta norma. 16.4 Velocidad de prueba La velocidad de prueba debe ser la indicada en el inciso 5.3. 16.5 Tornillos no adecuados para la prueba de tensión En aquellos casos donde los tornillos son demasiado cortos y tienen cuerdas insuficientes para someterlos a la prueba de tensión o bien tienen cabezas perforadas o de tamaños muy pequeños y que por lo tanto son más débiles que la sección con cuerda, deben sujetarse a la prueba de dureza para determinar que cumplen con los requisitos de dureza indicados en la norma particular del producto. Si no se especifica la dureza, la dureza aplicable debe obtenerse por una conversión con datos aproximados de la resistencia a la tensión especificada.

16.6 Prueba de dureza para tornillos

NMX-B-172-CANACERO-2013 46/52 Cuando se especifique, los tornillos deben someterse a la prueba de dureza. Las pruebas de dureza Brinell o Rockwell se efectúan, generalmente, sobre uno de los lados o en la parte superior de la cabeza del tornillo. Para casos de arbitraje, la dureza debe tomarse en una sección transversal cortada en la sección con cuerda del tornillo y en un punto situado a la cuarta parte del diámetro nominal del mismo, a partir de su eje. Esta sección debe tomarse a una distancia del extremo del tornillo que sea equivalente al diámetro del mismo. Debido a la posible distorsión producida por la carga del aparato Brinell debe tenerse cuidado de verificar que esta prueba cumpla con lo establecido en la norma NMX-B-116 (ver 2, Referencias); cuando la prueba de dureza Brinell no sea práctica, debe sustituirse por la prueba de dureza Rockwell, el procedimiento para esta prueba debe cumplir con lo establecido en la norma NMX-B-119 (ver 2, Referencias). 16.7 Métodos de prueba para tuercas 16.7.1 Carga de prueba Las tuercas cuya carga de prueba especificada en la norma del producto sea mayor que la capacidad del equipo de prueba, deben cumplir con los requisitos mínimos de dureza especificados en la norma de producto. Una tuerca que va a probarse, debe ensamblarse en un mandril con cuerda endurecida, o bien, en un tornillo según lo indiquen las normas particulares, y debe aplicarse una carga axial igual a la carga de prueba especificada. La tuerca debe resistir esta carga sin desgarramiento o ruptura. Si las cuerdas del mandril se dañan durante la prueba, ésta no es aceptable; el mandril debe tener cuerda con las tolerancias de la norma correspondiente, excepto que el diámetro mayor debe tener una tolerancia de +0.051 mm. Según se especifique, las tuercas no deben fallar al someterse a una carga de prueba. Las contratuercas, las tuercas ranuradas, las tuercas tipo castillo, los tipos de tuerca con espesor menor del normal o las tuercas con recubrimiento, no deben someterse a la prueba de carga, pero deben cumplir con los requisitos mínimos de la prueba de dureza cuando así se especifique. 16.7.2 Prueba de dureza La dureza Rockwell de las tuercas debe determinarse en la cara superior o inferior de las mismas. La dureza Brinell debe determinarse sobre uno de los lados de las tuercas. Cualquiera de los dos métodos puede usarse, a opción del fabricante, tomando en cuenta el tamaño y grado de las tuercas; cuando la prueba de dureza Brinell deforme la tuerca, es necesario usar una carga menor o substituir esta prueba por una de dureza Rockwell. 16.8 Barras tratadas térmicamente o estiradas en frío para usarse en la fabricación de birlos, tuercas o algún otro material de tornillería. Cuando las barras que se reciben del fabricante han sido procesadas y probadas para que llenen ciertas propiedades especificadas no es necesario probar el producto terminado siempre y cuando las propiedades no hayan sido afectadas por el proceso de fabricación del producto terminado. 17 METODOS DE PRUEBA P ARA ALAMBRE REDONDO 17.1 Este inciso establece los aparatos, probetas y métodos de prueba relativos a los productos de alambre de acero que no se especifican en la sección general de esta norma.

NMX-B-172-CANACERO-2013 47/52 17.2 Aparatos 17.2.1 Mordazas Deben usarse las mordazas del tipo de cuña o de carrete (ver figura 32 y 33). Cuando se están usando mordazas de cualquiera de estos tipos, debe tenerse cuidado de que el eje de la probeta esté localizado aproximadamente en la línea central de la cabeza de la máquina de prueba (ver 17.2.1.1). Cuando estén usándose mordazas de cuña, las lainas para nivelar las mordazas deben ser de un espesor apropiado.

FIGURA 32.- Mordazas tipo cuña.


FIGURA 33.- Mordazas tipo carrete 17.2.1.1 Debe corregirse cualquier defecto en la máquina de prueba que pueda causar una aplicación excéntrica de la carga. 17.3 Probetas 17.3.1 Deben usarse las probetas que tengan completa el área transversal del alambre, la longitud calibrada de las probetas debe ser de 254 mm, si no se requiere la determinación del valor del alargamiento, se permite usar cualquier longitud calibrada conveniente. La longitud total mínima de la probeta puede variar de 400 mm a 600 mm para una probeta de 254 mm de longitud calibrada. Por ejemplo la longitud total de las probetas debe ser cuando menos igual a la longitud calibrada (254 mm) más 2 veces la longitud de alambre requerido para que las mordazas puedan asegurar la probeta. 17.3.2 Cualquier probeta que se rompa en las mordazas debe descartarse y sustituirse por otra probeta del mismo lote. 17.4

Alargamiento

17.4.1 Para determinar el alargamiento permanente, los extremos de la probeta fracturada deben unirse cuidadosamente y la distancia entre las marcas de calibración debe medirse al 0.25 mm más cercano.

NMX-B-172-CANACERO-2013 49/52 El alargamiento es el aumento en la longitud de la longitud calibrada expresado como un porcentaje de la longitud calibrada srcinal. El informe de prueba debe incluir tanto el porcentaje de aumento, como la longitud calibrada srcinal. 17.4.2 Para determinar el alargamiento total (deformación elástica más plástica) pueden emplearse los métodos gráficos automáticos o un extensómetro. 17.4.3 Si la fractura se presenta fuera del tercio central de la longitud calibrada, el valor de alargamiento obtenido puede no ser representativo del material. 17.5 Reducción de área Para determinar la reducción de área, se debe medir el diámetro inicial y el diámetro final con una aproximación mínima de 0.025 mm (0.001 in) en dos diámetros perpendiculares a 90°, se debe tomar el promedio de las dos mediciones. 17.5.1 Los extremos de la probeta fracturada deben unirse cuidadosamente y medirse las dimensiones de su sección transversal mínima. La diferencia entre el área así encontrada y el área de la sección transversal srcinal expresada como porcentaje del área srcinal, es la reducción de área. 17.5.2 La prueba de reducción de área no se recomienda para alambres con un diámetro menor de 1.27 mm, debido a las dificultades para medir la sección transversal reducida. 17.6 Prueba de dureza Rockwell 17.6.1 La prueba de dureza Rockwell no se recomienda para los alambres redondos, con la excepción de los alambres tratados térmicamente de 2.54 mm (0.1 in) de diámetro y mayores; en dichos alambres, la probeta debe esmerilarse para formar dos caras paralelas y planas. Para los alambres redondos se prefiere la prueba de resistencia a la tensión, en lugar de la prueba de dureza Rockwell. 17.7 Prueba de enrollado 17.7.1 Esta prueba se usa como un medio para evaluar la ductilidad de algunas clases de alambre. El enrollado puede hacerse ya sea a mano o mediante una máquina que sea capaz de enrollar el alambre con las espiras muy cercanas una a la otra, sobre un mandril de diámetro especificado en la norma del producto y por un cierto número de vueltas (a menos que se especifique otra cosa en la norma de producto, deben ser cinco vueltas) con una velocidad no mayor de 15 vueltas por minuto sin que se dañe la superficie del alambre. La muestra debe considerarse que no cumple si se presenta cualquier grieta en el alambre. Si la grieta se presenta al estar efectuando la primera vuelta, debe repetirse la prueba, ya que el alambre pudo haber sido doblado localmente a un radio menor del especificado. 17.7.2 Cuando se usa la prueba de enrollado para evaluar la adherencia en alambre con recubrimiento, el diámetro del mandril es comúnmente mayor que el que se usa para evaluar la ductilidad. 17.8

Prueba de torsión

17.8.1 La máquina de torsión tiene dos cabezales, en la cual uno de ellos rota con respecto al otro. En la tabla 5 se especifica el número de vueltas por segundo y la distancia libre entre mordazas de acuerdo al diámetro del alambre.


TABLA 5. Número de vueltas y distancia libre entre mordazas Diámetro d, en mm

Número de vueltas por segundo

Distancia libre entre mordazas en mm (b) 200 d 100 d 50 d

0.11≤ d ˂ 1 o 3 (a) 15≤ d ˂ 0.5 o 1 (a) 5 10 ≤ d˂ 0.25 o 0.5 (a) 14 10 ≤ d ˂ 0.1 25 d Notas: a) Los valores 3, 1 y 0.5 aplican únicamente para alambres que no son sensibles a la velocidad de deformación. b) La distancia libre entre mordazas debe ser máximo de 500 mm 17.8.2 La muestra se coloca y sujeta entre las mordazas de la máquina. Se hace girar el cabezal móvil hasta lograr la fractura o se alcance el número de vueltas especificadas. El número de vueltas del cabezal es el número de torsiones logradas. 17.8.3 Si el número de vueltas no cumple con lo especificado en la norma de producto y la falla ocurre a una distancia menor o igual de 2 d de las mordazas, la prueba debe considerarse inválida y debe repetirse. 18

BIBLIOGRAFÍA

NOM-008-SCFI-2002

Sistema general de unidades de medida.

NMX-B-172-1988

Métodos de prueba mecánicos para productos de acero.

ASTM A370-09

Standard test methods and definitions for mechanical testing of steel products

ASTM E83-10

Standard Practice for Verification and Classification of Extensometer Systems

ISO 7801:1984

Metallic materials -- Wire -- Reverse bend test

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CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES

Esta norma mexicana no coincide con la norma internacional ISO 377:2013 Steel and steel products – Location and preparation of samples and test pieces for mechanical testing, ya que no es posible concordar con el concepto internacional por no contemplar las condiciones que se requieren para llevar a cabo los métodos de prueba mecánicos para productos de acero que se efectúan en México.

NMX-B-172-CANACERO-2013 51/52 APÉNDICE A (Informativo) Relación de referencias con normas extranjeras En tanto no se elabore la norma mexicana correspondiente, debe consultarse, en forma supletoria, la siguiente norma extranjera: A.1 ASTM E83

Standard practice for verification and classification of extensometer system.

NMX-B-172-CANACERO-2013 52/52 APÉNDICE B (Informativo) Recomendaciones generales B.1 Ciertos procesos de fabricación, tales como doblado, formado, soldado u operaciones que involucren calentamiento, pueden afectar las propiedades del material bajo prueba. Así pues, las normas del producto indican la etapa de proceso en la cual debe realizarse la prueba mecánica. Las propiedades determinadas al probar un material antes de la fabricación no son necesariamente representativas del producto, una vez que esté terminado. B.2 lo que Las debe probetas con un maquinado o preparación inadecuada conducir a resultados erróneos, por tenerse cuidado para asegurar un buen acabado.pueden Las probetas que no estén maquinadas correctamente deben descartarse y sustituirse. B.3 Si cualquier probeta muestra defectos superficiales, debe tomarse en cuenta la posibilidad de una doble prueba, según lo indique la norma mexicana aplicable ya que tales defectos pueden afectar los resultados de la prueba. B.4 Si en cualquier probeta la falla ocurre debido a desperfectos mecánicos, atribuibles al equipo de prueba, debe descartarse y sustituirse por otra.


NMX-B-172-CANACERO-2013

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