INSPECCION DE SOLDADURAS MODULO 4 ENSAYOS MECANICOS APLICADOS A LA SOLDADURA ING. FRANCO CALDERON A .
Ensayos Destructivos
Se realizan una vez que se han realizado ensayos destructivos (I.V-R.T) Los ensayos fundamentales son : Tracción Transversal Tracción Longitudinal Doblado Impacto C.T.O.D Nick Break (Ensayo de sanidad)
Control de Calidad de Uniones Soldadas Un sistema para asegurar la calidad de las uniones soldadas no puede prescindir de ensayos e inspecciones ,muy en particular la soldadura en el requerimiento de la junta soldada es muy exigente.
Requerimientos en Juntas Soldadas Resistencia: Cargas estáticas Fatiga Resistencia a la corrosión Estanqueidad Apariencia
Ensayos Destructivos Ensayos Mecánicos: Tracción Doblado Dureza Impacto C.T.O.D Nick Break
Ensayos Destructivos No Mecánicos Macrografia Metalografía
Ensayos Destructivos
Ensayo de tracción: Una probeta de material forma y dimensiones normalizadas, se somete a una fuerza de tracción que crece paralelamente hasta la rotura de la barra.
Ensayos Destructivos Ensayo de Dureza: En los metales la dureza es la resistencia que oponen a ser penetrados superficialmente por otros cuerpos, todos los equipos de dureza consta de un indentador normalizado para cada caso.
Ensayos Destructivos Los sistemas mas utilizados para medir dureza son: Dureza Brinell.- Utiliza un penetrador con una billa de carburo de Tungsteno y cargas variables.
Ensayos Destructivos
Dureza Rockwell: Dependiendo del material se utiliza un indentador e diamante y/ o una billa de acero de 1/16”.
Ensayos Destructivos
Dureza Vickers.- Se emplea un penetrador con una pirámide de diamante de base cuadrada con un ángulo de 136o en sus caras opuestas, y se aplica con una carga normalmente de 30 kg.
Ensayos Destructivos
También se debe mencionar que la dureza se puede medir en forma no destructiva en equipos como medición por ultrasonido y Equotip.
Ensayos Destructivos
Ensayo de Impacto : permite conocer la fragilidad de la union soldada.
Ensayos Destructivos
El ensayo de impacto nos permite conocer la tenacidad de un material a tener un comportamiento tenaz (se define la tenacidad a la fractura a la capacidad de absorber energía antes de fracturarse)
Ensayos Destructivos
Ensayo de Nick Breack (De la mella) .- Conocido como ensayo de sanidad es una prueba que esta relacionada directamente con el código API. Es un ensayo que se rige directamente por una evaluación de atributos sobre la performance del material de aporte al soldeo.
Ensayos Destructivos
Ensayo Drop WeightN.D.T(Nil Ductiliy Transitión)
Ensayos Destructivos
Las probetas son pequeñas secciones de material en las que se producen soldaduras defectuosas y fragiles que actúan como propagadores de grietas: Las probetas se cargan con un peso que cae y las somete a un doblado, que produce una rotura en el deposito de soldadura . Se aplica a aceros ferriticos.
Ensayo Destructivos
Ensayo macrografico.Consiste en seccionar una probeta en una zona seleccionada con antelación,se desbasta, pule y ataca químicamente . Realizar una inspección visual de la zona soldada y comprobar si existen defectos tales como falta de fusión, escorias , poros,etc.
Ensayos Destructivos Ensayo C.O.D (Crack Opening Displacement) Esta prueba permite conocer la fragilidad del material. La probeta provista de una entalla artificial y una fisura a una serie de cargas controladas hasta causar la propagación espontánea de la grieta.
Ensayo de Tracción Los ensayos de tracción proveen información de la resistencia ,ductilidad, diseño de la junta soldada bajo esfuerzos de tracción : Resistencia a la tracción Punto de fluencia Porcentaje de alargamiento Diagrama esfuerzo deformación Ubicación y modo de fractura.
Ensayo de Tracción
Una probeta del material ,de forma y dimensiones normalizadas ,se somete a una fuerza de tracción axial que crece paulatinamente hasta la zona de rotura de la barra ,midiendo durante la prueba las propiedades del material capaces de proporcionar la información precisa sobre su resistencia y su deformabilidad.
Ensayo de Tracción La aplicación de la fuerza es aplicada sobre el eje de la probeta . La maquina debe proporcionar una grafica denominada grafica convencional esfuerzo vs deformación. Nos da información de los parámetros de esfuerzo y ductilidad del material.
Ensayo de Tracción
Curva convencional de tracción
∂b
∂f
%A
Ensayo de Tracción Los parámetros de resistencia: RESISTENCIA MAXIMA
∂b=
Carga Maxima
Área Nominal ∂f= Carga de Fluencia Área Nominal
Ensayo de Tracción
Parámetros de ductilidad: % A= Longitud Final-Longitud Inicial x 100% Longitud inicial
% D = Área inicial- Área final x 100% Área inicial
Ensayo de Tracción Los ensayos de tracción se rigen por la norma ASTM –E8 Y por la norma ASTM A 370 Las normas europeas como UE y DIN difieren en forma y tamaño de probeta variando muy poco en los parametros de velocidad y aplicación de la carga.
Aplicación del Ensayo de Tracción a la Evaluación de Soldaduras Los códigos AWS D1.1,ASME,API,AWWA y los códigos y normas europeas hacen mención constantemente del ensayo de tracción como evaluación para la conformidad de un procedimiento de soldadura (WPS) Los resultados siempre van registrados en el registro de calificación (PQR)
Ensayo de Tracción
Ensayos Destructivos
Ensayos de doblado: Se realizan sobre probetas para comprobar las grietas o fisuras superficiales en las dos caras del cordón y de las zonas afectadas térmicamente así como la ductilidad de la unión soldada.
Ensayo de Doblado
Se realiza sobre probetas soldadas para comprobar las grietas y/o fisuras superficiales en las dos caras del cordón y de las zonas afectadas térmicamente así como la ductilidad de la unión soldada.
Ensayo de Doblado
Los ensayos de doblado se pueden dividir en dos tipos: Ensayo de doblado transversal por el lado de la cara y por el lado de la raíz de las uniones soldadas a tope por fusión: consiste en someter a deformación plastica una probeta en sentido transversal a una unión la cual se dobla sin invertir el sentido de la flexión, de modo que solo una de las superficies de la soldadura quede sometida a tracción.
Ensayo de Doblado
Ensayo de doblado lateral en las uniones soldadas a tope por fusión. Esta probeta se toma en sentido en sentido transversal a la unión soldada, de modo que su anchura corresponda al espesor de la unión .
Ensayo de Doblado
Dependiendo de la norma aplicable puede exigirse un determinado ángulo de doblado sin que aparezcan grietas o mas frecuenten ,un doblado a 180o (caras paralelas) sin que las grietas superen un determinado tamaño. Se trata de una ensayo muy exigente que permite medir la ductilidad del material en la zona estirada, permitendo evaluar anomalías en la zona soldada.
E N S A Y O D E I M P A C T O
ENSAYO DE INTEGRIDAD (SANIDAD) DE SOLDADURAS
INSPECCION DE SOLDADURA Manejo e Interpretación de Códigos
IPEN-2006
API
Estándar API
Estándar API
API (AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE) han generado estándar que se aplican directamente en la industria de hidrocarburos
Estándar API
Los estandar mas empleados de APIson: API Std1104 Soldadura de tuberías e instalaciones Relacionadas. API Std 650 Tanques de almacenamiento de Hidrocarburos. API Std620 Tanque de almacenamientos soldados de baja Presión.
Estándar API.
API Std 1104 . Esta subdividido en trece(13) secciones mas dos (2) apéndices. El propósito de este estándar es presentar métodos para la producción de soldaduras y registros de inspección de alta calidad .
Estándar API
Es completamente voluntario y aplica a la soldadura y fabricación de tuberías usadas en la compresión,bombeo y transmisión de productos de petróleo y gases combustibles
Estándar API
En el estándar donde se hallan realizado modificaciones en requerimientos antiguos ,API coloca una línea vertical en el margen adyacente.
Estándar API
El estándar API presenta las siguientes secciones: Generalidades Publicaciones de referencia Definición de términos Especificaciones Calificación de procedimientos de soldadura para soldaduras conteniendo metal de aporte.
Estándar API
Calificación de soldadores Diseño y preparación de la junta para soldadura de producción inspección y ensayos de soldadura de producción . Estándares de aceptación para ensayos No destructivos Soldadura automática Soldadura automática sin adiciones de metal de aporte.
Estándar API
Apéndice A.- estándares alternativos de aceptación para soldaduras circunferenciales. Apéndice B.- Soldadura de servicio
Estándar API
Sección1.- Este estándar cubre las las soldaduras por arco y gas y uniones a tope,filete y socket de tuberosa de acero al carbono y de baja aleación utilizados en la compresión ,bombeo y transporte de petróleo crudo ,productos de petróleo, gases combustibles,dioxido de carbono y nitrogeno y,donde sea aplicable , cubre soldaduras en sistemas de distribución.
Estándar API
Este estándar cubre también los estándares de aceptación para ser aplicados a ensayos de soldaduras de producción destructivamente o inspeccionadas por los métodos de radiografía ,partículas magnéticas ,líquidos penetrantes ,ultrasonido e inspección visual.
Estándar API
Sección II.- Publicaciones de referencia ,en esta seccion se especifica todos los documentos mas utilizados (códigos ,normas ,especificaciones)para referencia y/o aplicación . Ejemplo las publicaciones de ASNT para ensayos no destructivos o AWS para definición de términos e soldadura.
Standard API
Sección III.- Definición de términos.- Los términos de soldadura usados en este estándar son definidos en ANSI /AWS A3.0 Términos y definiciones estándares en soldadura. Las adiciones y modificaciones son mostradas en 3.2
Estándar API
La subseccion 3.2 proporciona una lista de los mas comunes términos que son empleados a través del Estándar . Un ejemplo es el termino ingles “shall” que indica algo mandatario y “should” indica una recomendación practica.
Estándar API
Sección IV.- Especificaciones Esta dividida en subsecciones,ejemplo: 4.1 Equipamiento .Esta subsección indica los equipos de soldadura de gas o de arco que deben ser capaces de operar dentro de los parámetros establecidos en el procedimiento de soldadura.
Estándar API
4.2 Materiales. La subsección 4.2.1 requiere que las soldaduras de tuberías y conexiones deberán conformar una de las siguientes especificaciones : API 5L y ASTM aplicables.
Estándar API
La subsección 4.2.2.2.1 Menciona una lista de especificaciones de metal de aporte y también la forma que otros metales de aporte que no cumplan las especificaciones pueden ser usadas siempre que los procedimientos de soldadura que involucren sean calificados. La tabla 1 muestra los materiales de aporte en grupos directamente relacionados a los soldadores calificados y aplicaciones de procesos
Estándar API
Subsección 4.2.2.2 Almacenamientoy manipulación de metales de aporte y fundentes. Subsección 4.2.3 Describe las precauciones de sequedad, pureza, manipulación de gases protectores. Calidad de los mismos y las garantías de calidad que deben tener.
Estándar API
Sección V.Calificación de procedimientos de soldadura para juntas conteniendo material de aporte. 5.1 .- Calificación de procedimiento Antes de empezar a soldar en producción ,se debe establecer y calificar un procedimiento de soldadura.
Estándar API
5.2 Registro . Los detalles y resultados de dicha calificación deben de ser registrados . Un ejemplo de formato de calificación es ´proporcionado por el estándar
Estándar API
5.3 Especificación de procedimiento .Subsección 5.3.2 lista la información a ser incluida en la especificación de procedimiento. Por ejemplo 5.3.2.2 “Pipe and fittings materials” especifica los materiales de soldadura pueden ser agrupados ,previendo que los ensayos de calificación estén hechos en el de mayor resistencia a la fluencia en el grupo
Estandar API
5.4 Variables esenciales.- Esta subsección define las variables esenciales que implicarían una recalificación de procedimiento. Los materiales los dividen en tres grupos.
Estándar API
A.-Esfuerzo de fluencia mínimo especificado a 290 MPa(42ksi) B.-Esfuerzo de fluencia mínimo especificado mayor de 290MPA(42ksi)pero menor a 448MPa(65ksi) C.- Para materiales con especificaciones de 448MPa (65ksi) Cada grado debe recibir un ensayo de calificación separado
Estándar API
Otras variables esenciales son: Cambio de la posición de soldadura. Cambio en el grupo del material de aporte. Un cambio en el tipo de gas de protección
Estándar API
5.5 Soldado de las probetas de ensayo -Soldaduras a tope. Las juntas de ensayo deben ser hechas usando niples de tubo y los parámetros del procedimiento de soldadura.
