fundamentos de la inspección visual de soldaduras

Fundamentos de la Inspección Visual de Soldaduras

La inspección… † Tradicionalmente considerada una actividad postproceso † Actividad post-proceso + NDE no dan garantía de producir uniones soldadas de calidad † Los factores que influyen en la calidad se pueden presentar durante todo el proceso productivo † Inspección visual durante todo el proceso productivo, dan mucho mayor garantía de producir uniones soldadas de calidad en serie

Factores que influencian la calidad de una unión soldada

Diseño de la unión soldada Materiales de construcción

Forma de aplicar la soldadura

JUNTA SOLDADA DE CALIDAD

Procedimiento de soldadura

Programa de Inspección

La inspección visual de soldaduras provee la base para el control efectivo de estas variables a través de una secuencia de actividades...

Pero …¿ Qué es una “Unión Soldada de Calidad”?

Calidad... † †

CALIDAD : CONFORMIDAD MEDIBLE CON UNA ESPECIFICACIÓN SÓLO EXISTE UN CAMINO PARA DETERMINARLA:

¡Es de calidad!

No es de calidad MEDICIÓN

ESPECIFICACIÓN

Tres elementos fundamentales... 1. Personal calificado

Tres elementos fundamentales... 2. Herramientas de medición

Tres elementos fundamentales... 3. Especificaciones

En una construcción soldada... † Participan diferentes personajes: „ „ „ „ „ „

Diseñadores Constructores Soldadores Inspectores Supervisores Etc

† Todos ellos tienen como objetivo último el fabricar una construcción soldada de

“calidad” ...pero

¿

Quién es responsable de qué en una construcción soldada?

¡ CAOS !

Las consecuencias del caos... † Los involucrados aceptan responsabilidades por áreas en las cuales no tienen autoridad ni calificación † Reparaciones innecesarias † No se hace uso efectivo de las posibilidades de acción brindadas por las especificaciones † Demoras costosas del proyecto † Decisiones sin fundamento técnico † Catástrofes † Muchos problemas resultan cuando los roles de las diferentes personas involucradas en el proyecto no son entendidos

LOS PROTAGONISTAS..!!!!!

Nuestro objetivo.... † Plantear una filosofía que conduzca a : „ Mejorar la cooperación y comunicación entre los involucrados „ Fabricar productos de mayor calidad „ Reducir los tiempos de fabricación

Los protagonistas.... † El dueño ( owner) Es el dueño de la estructura a construirse o la persona designada por él para representarlo. Es la persona o compañía que ejerce propiedad legal del producto o estructura a construirse

Los protagonistas.... † El ingeniero ( Engineer ) Es una persona designada por el dueño quien tiene la completa responsabilidad por el diseño y la integridad de la estructura. Es el representante oficial del dueño.

Los protagonistas.... † El contratista ( contractor, fabricator, erector, manufacturer) Es la persona o compañía designada por el dueño que tiene la completa responsabilidad de la construcción de la estructura. Debe realizar su trabajo de acuerdo a lo requerido por los documentos de contrato

Los protagonistas.... † Inspector del contratista (Contractor’s inspector ) Es la personada capacitada, que actúa por o en representación del contratista, en todo lo referente a la inspección y calidad dentro del alcance de los documentos de contrato ( QC Inspector: Quality control inspector)

Los protagonistas... El inspector de verificación ( Verification inspector) Es la personada capacitada, que representa al dueño o al ingeniero, en todo lo referente a la inspección y calidad dentro del alcance de los documentos de contrato ( QA Inspector: Quality Assurance inspector)

†

Los protagonistas.... † OEM ( Original equipment manufacturer) Contratista individual que asume algunas o todas las responsabilidades de un ingeniero

Que dice el API 1104? † Compañía (company) La compañía propietaria o la agencia de ingenieros encargadas de la construcción.La compañía puede actuar a través de un inspector u otro representante autorizado. † Contratista(Contractor)Contratista principal y cualquier sub contratista del trabajo.

La forma correcta...

La forma correcta un escenario)...

(

Responsabilidades..... †

Ingeniero: „ Tiene la última y completa responsabilidad de la integridad de la estructura

„ „ „ „ „

Debe establecer los requerimientos de calidad exigidos para la construcción soldada ( pueden estar dentro de un estándar) Es responsable del desarrollo de los documentos

de contrato. Tiene como responsabilidad ante el dueño entregar el proyecto técnicamente aceptable, en un tiempo adecuado y a un costo apropiado Es responsable de asegurar que el contratista entregue el trabajo con los niveles adecuados de calidad Para recibir un apoyo en materia de calidad puede contratar a un inspector de verificación

Responsabilidades..... †

El contratista

„ Es responsable de entregar un producto de calidad al ingeniero de acuerdo a los requerimientos de los documentos de contrato „ Para esto contratará un inspector del contratista que monitoree las operaciones de soldadura e inspeccione el producto final „ Las actividades de inspección deben estar separadas de las de fabricación para que la inspección tenga la autoridad para cumplir sus responsabilidades „ Responsable de los procedimientos de soldadura y la calificación de personal

Responsabilidades..... † Inspector „ Debe verificar que los materiales y el personal cumpla con los requerimientos de los documentos de contrato „ El inspector mide el nivel de calidad obtenido y acepta aquellos productos que son conformes con las especificaciones de los documentos de contrato „ El inspector debe aplicar ( no “interpretar”) lo establecido en las especificaciones y reportar la no conformidad al ingeniero

Responsabilidades..... † OEM „ Pueden existir ocasiones en las cuales un personaje funcione como Ingeniero y Contratista „ Los documentos de contrato deben establecer claramente como se deben manejar las responsabilidades „ Por lo tanto pueden existir varios escenarios

Abusos y errores... † El ingeniero delega autoridad ( ingenieril ) al inspector. † El inspector siente ser la autoridad máxima en el proyecto † Inspectores “razonables”, “práctico”, “ con criterio” † El inspector decide un nuevo criterio de aceptación † El fabricante soborna al inspector

Abusos y errores... † El ingeniero, el inspector o el contratista no conocen las especificaciones † Existen “interpretaciones” de las especificaciones por los protagonistas † Se notifica al inspector † El contratista esconde problemas al inspector

Y LAS REGLAS DE JUEGO !!!!!!

Documentos de contrato † Todos los códigos, especificaciones, planos o requerimientos adicionales que son especificados contractualmente por el Dueño

Documentos de contrato † Son las “ reglas de juego” † Contiene las especificaciones técnicas que guiarán la construcción † En su ejecución participa el Ingeniero † Una vez firmados, el Ingeniero puede hacer modificaciones previo acuerdo con las partes

La labor de un inspector no es sencilla... † El propósito de la inspección de soldaduras es determinar si una unión soldada cumple con los criterios de aceptación de un código específico, estándar u otro documento.

La labor de un inspector no es sencilla... † Un inspector debe estar familiarizado con: „ „ „ „ „ „ „ „

Procesos de soldadura Procedimientos de soldadura Calificación de soldadores Materiales Métodos de ensayo Leer dibujos, planos Preparar y mantener formatos Emitir juicios responsables

† Todas las actividades realizadas deben ser consistentes con los requerimientos y principios técnicos y éticos

¿ Para quién trabaja un inspector ?

Un inspector trabaja para salvaguardar la salud y el bien público

Entonces, Calidad.... † El criterio acordado y establecido en los documentos de contrato se convierte en la especificación que usará el inspector. El inspector sólo se puede basar en esta especificación para tomar decisiones.

Importante... † Toda variable debe ser medible † Durante una inspección, el inspector compara la dimensión real o existente con la dimensión especificada † La apariencia por sí sola raramente determina la calidad de un producto. † ¡No existen soldaduras feas ni soldaduras bonitas! † Una soldadura de buena apariencia es generalmente una buena soldadura. Una soldadura de mala apariencia puede o no puede ser una mala soldadura

La integridad...lo más importante La herramienta más importante de un inspector es su integridad. La integridad es tan cotizada como la calidad de las uniones soldadas

Programa de Inspección Visual Fase A: Revisión inicial Fase B: Chequeos pre - soldadura

Fase C: Inspecciones en proceso

Fase D: Actividades post soldadura

Programa de inspección † Fase A: „ Revisar orden de compra, códigos y dibujos „ Desarrollar planes de inspección necesarios „ Chequear calificaciones de los Procedimientos de Soldadura ; chequear calificaciones de soldadores „ Establecer un sistema de documentación de inspección „ Crear un programa de acción correctiva „ Publicar un sistema de identificación de productos no conformes

Programa de inspección ... † Fase B: „ Chequear condición de equipos y accesorios „ Chequear conformidad de material base y material de aporte „ Chequear posicionamiento de los miembros y de las juntas „ Chequear preparación de la junta, alineamiento, limpieza „ Chequear mantenimiento del alineamiento „ Chequear temperatura de precalentamiento o temperatura inicial

Programa de inspección... † Fase C : „ Verificar cumplimiento del WPS „ Verificar calidad y ubicación de los pases de soldadura „ Verificar secuencia de aplicación „ Verificar temperaturas y limpieza interpase „ Chequear aplicación de escarbado de raíz ( backgouging) „ Monitorear la aplicación de ensayos no destructivos establecidos durante el proceso (NDE)

Programa de inspección † Fase D: Verificar apariencia y sanidad Verificar dimensiones Verificar precisión dimensional Monitorear la aplicación de ensayos no destructivos (NDE) „ Monitorear la aplicación del tratamiento térmico post-soldadura „ Finalizar y ordenar la documentación „ „ „ „

Discontinuidad y defecto † Discontinuidad- Interrupción en la estructura típica de un material tal como una falta de homogeneidad en sus características mecánicas, metalúrgicas o físicas † DefectoUna discontinuidad o discontinuidades que por su naturaleza o efecto acumulado vuelven a una parte o producto no apto para para cumplir con los mínimos estándares o especificaciones. Implica GENERACION DE REPORTE DE NO CONFORMIDAD Y REPARACIÓN

¿? † ¿ Todo defecto es discontinuidad ? † ¿ Toda discontinuidad es defecto?

¡Todo defecto es discontinuidad y sólo algunas discontinuidades son defecto!

Defecto y discontinuidad

Esta sobremonta es una discontinuidad

Efectúo la medición

Reviso especificación

Es defecto ⇒ Reporte de no conformidad al ingeniero No es defecto ⇒Conformidad

Discontinuidades y Defectos † Discontinuidades (API 1104: Imperfecciones) : Interrupción de la estructura típica de un material, tal como una falta de homogeniedad en sus características mecánicas, metalúrgicas o físicas. † Defecto: Discontinuidad que por su naturaleza o efecto acumulado hacen a una parte o producto incapaz de cumplir los mínimos estándares o especificaciones aplicables. Es una imperfección de suficiente tamaño tal que grantice rechazo basado en las estipulaciones del estándar de construcción TODO DEFECTO ES UNA DISCONTINUIDAD PERO NO TODA DISCONTINUIDAD ES UN DEFECTO

Defecto y discontinuidad

Esta sobremonta es una discontinuidad ( imperfección )

Efectúo la medición

Reviso especificación

Es defecto ⇒ Reporte de no conformidad a la compañía No es defecto ⇒Conformidad

Discontinuidades más y menos peligrosas... † Los factores determinantes de la implicancia de una discontinuidad en la integridad de la unión soldada son: „ Linealidad ( ratio entre la dimensión más larga y la más corta de la discontinuidad) „ Condición de los bordes

† Una discontinuidad lineal tiene una longitud superior a 3 veces su ancho

Discontinuidades misceláneas...

Fisuras generadas por salpicaduras y golpes de arco

El ranking... † Fisuras † Fusión incompleta † Penetración incompleta † Inclusiones sólidas † Inclusiones gaseosas † Discontinuidades de forma

Más severa

Menos severa Severidad variable

Las fisuras ( Cracks) † Definición: Discontinuidad de tipo fractura caracterizada por tener extremos afilado y un alto ratio de longitud y ancho † Causa: Carga aplicada en un área dada excede la resistencia local del metal

Las fisuras ( Cracks ) † Tipos: „ Fisuración en caliente ( Hot cracking ) † Fisuras de garganta ( Throat crack) † Fisuras de raíz ( Root crack) † Fisuras de crater ( Crater crack)

„ Fisuración en frío ( Cold cracking) † Fisura retrasada ( Delayed crack) † Fisura bajo el cordón ( Underbead crack) † Fisura en el pie ( Toe crack)

Las fisuras ( Cracks )

Fisura Longitudinal

Fisura en el pie Fisura bajo el cordón

Formas de detección... † Fisuras en caliente: Ya que normalmente emergen hasta la superficie se pueden detectar por Inspección Visual (VT), Partículas Magnéticas (MT) y Líquidos Penetrantes (PT) † Fisuras en frío: Existe la posibilidad de que emergan a la superficie. Pero también pueden establecerse debajo de la superficie haciendo necesario el uso de Radiografía (RT) ó Ultrasonido (UT)

Las fisuras ( Cracks )

Fisura Longitudinal

Fisura transversal

Fusión incompleta ( Incomplete Fusion) † Definición: Discontinuidad en la que no ocurrió fusión entre el metal de soldadura y las caras de fusión o cordones adyacentes. Ocurre cuando el metal de soldadura fluye sobre metales base o cordones adyacentes no fundidos. † Causas: „ Manipulación incorrecta del electrodo: causa primaria ( problema relacionado al soldador u operador) „ Velocidad de avance incorrecta

Fusión incompleta ( Incomplete Fusion) † Tipos ( de acuerdo a su ubicación) „ Fusión incompleta de la raíz ( Incomplete root fusion) „ Fusión incompleta entre pases Incomplete inter-run fusion) „ Fusión incompleta de los lados ( Incomplete sidewall fusion) „ Solapado ( Overlap )

(

Fusión incompleta ( Incomplete Fusion)

Fusión incompleta ( Incomplete Fusion)

Formas de detección... † Dependiendo de la ubicación se puede detectar a través de inspección visual ó técnicas sub-superficiales como Radiografía (RT) o Ultrasonido ( UT)

Penetración incompleta de junta Incomplete joint penetration)

(

† Definición: Condición de la raíz de la junta, en una unión de bisel ( groove weld) en la cual el metal de soldadura no se extiende a través de todo el espesor de la junta. † Causa: Resulta de utilizar un inadecuado procedimiento de soldadura

Penetración incompleta de junta Incomplete joint penetration)

(

Penetración incompleta de junta ( Incomplete joint penetration)

Formas de detección... † Dependiendo de la geometría de la pieza a soldarse se puede detectar a través de Inspección Visual ( VT) ó técnicas sub-superficiales como Radiografía (RT) o Ultrasonido ( UT)

Inclusiones sólidas ( Solid Inclusions) † Definición : Material sólido atrapado en el charco de soldadura y que permanece en dentro del metal de soldadura solidificado en el momento de la examinación † Causas: „ Técnica inadecuada de aplicación: escoria delante del electrodo ó ondulación excesiva. „ Técnica inadecuada de limpieza

Inclusiones sólidas ( Solid Inclusions) † Tipos: „ Inclusión de óxidos „ Inclusiones metálicas „ Inclusión de escoria ( Slag) : Producto no metálico que resulta de la disolución mutua de fundente e impurezas no metálicas. Tipo común : “ Wagon Tracks”

Inclusiones sólidas ( Solid Inclusions)

Formas de detección... † Dependiendo de la ubicación se puede detectar a través de inspección visual ó técnicas sub-superficiales como Radiografía (RT) o Ultrasonido ( UT)

Inclusiones sólidas ( Solid Inclusions)

Wagon Tracks

Inclusiones de tungsteno

Inclusiones gaseosas Porosity)

(

† Definición: Discontinuidades de tipo cavidad formdada por atrapamiento de gas durante la solifificación † Causas: „ Inadecuada manipulación del electrodo „ Rápida solificación del metal de soldadura „ Presencia de contaminantes o humedad en la zona de soldadura

Inclusiones gaseosas Porosity)

(

† Tipos ( de acuerdo a la posición relativa o forma específica del poro): „ Poros aislados „ Poros alargados ( worm holes) „ Nido de poros ( cluster)

Inclusiones gaseosas ( Porosity)

Poros aislados

Poro alargado

Formas de detección... † Dependiendo de la ubicación se puede detectar a través de inspección visual ó técnicas sub-superficiales como Radiografía (RT) o Ultrasonido ( UT)

Inclusiones gaseosas Porosidad)

(

Discontinuidades de forma † Sobreespesor ( Weld Reinforcement )

„ Definición : Metal de soldadura en exceso a la cantidad requerida para llenar la junta † Socavación de Cordón o Falta de Llenado Underfill )

(

„ Definición: Condición en la cual la Superficie de la Soldadura o la Superficie de la Raíz se encuentra por debajo de la superficie adyacente del metal base † Socavación ( Undercut)

„ Definición: Un surco fundido en el metal base adyacente al pie de la soldadura ó a la raíz de la soldadura y que es dejado sin llenar por el metal de soldadura

Discontinuidades de forma † Solapado ( Overlap) : „ Definición: Tipo de Fusión incompleta

† Convexidad excesiva ( Convexity ) „ Definición: Distancia máxima entre la cara de la soldadura en un cordón de filete convexo perpendicular a la línea que une los pies del cordón. Esta limitada por las especificaciones.

Discontinuidades de forma † Causas: „ Inadecuada manipulación del electrodo „ Descontrol de la relación: material aportado ( corriente) – velocidad de avance

Discontinuidades de forma

Sobrespesor

Discontinuidades de forma

Técnica de reparación de exceso de sobreespesor

Discontinuidades de forma

Socavación

Socavación de cordón o Falta de llenado

Formas de detección... † Dependiendo de la geometría de la pieza a soldarse se puede detectar a través de Inspección Visual ( VT) ó técnicas sub-superficiales como Radiografía (RT) o Ultrasonido ( UT)

Discontinuidades misceláneas... † Salpicadura ( Spatter) „ Definición: Partículas de metal que son expelidas durante la soldadura de fusión , que no forman parte del metal de soldadura † Golpe de arco ( Arc Strike) „ Definición: Discontinuidad producida por un arco que consiste en cualquier metal refundido localizado, metal afectado térmicamente, o un cambio en la forma de la superficie de cualquier metal † Burn – Through „ Definición: Término no estándar usado para un excesivo sobreespesor de la raíz producido en una soldada hecha desde un solo lado o a un agujero a través del cordón de raíz

Discontinuidades misceláneas... † Laminaciones „ Definición: Tipo de discontinuidad con separación o debilidad generalmente paralelamente alineada con la superficie del metal. Las delaminaciones ocurren cuando hay separación de material en una laminación

† Desgarramiento laminar (Lamellar Tear) „ Definición: Fisura en forma de escalera debajo de la superficie del metal causada por esfuerzos perpendiculares al espesor en materiales debilitados por la presencia de inclusiones no metálicas de forma plana paralelas a la superficie

Discontinuidades misceláneas...

Desgarre Laminar

Fisura generada por una laminación

¿ QUE HERRAMIENTAS USAMOS ?

Bridge Cam Gauge † Mide: „ „ „ „ „ „

Altura de sobremonta Socavaciones Ángulo de preparación Desalineamiento Tamaño de la garganta Tamaño del cordón en filete

Midiendo ángulo de preparación

Midiendo tamaño de la garganta

Midiendo altura de la sobremonta

Medición de filetes † Mide: „ Tamaño de cordón en filete CONCAVO „ Tamaño de cordón en filete CONVEXO

† Tipo “ PASA , NO PASA” † 7 placas para medir tamaños desde 1/8” hasta 1”

Medición de tamaño en cordones cóncavos

Medición de tamaño en cordones convexos

† Mide: „ Altura de sobremonta „ Tamaño de cordón en filete „ Tamaño de la garganta „ Máxima convexidad

Midiendo altura de la sobremonta

Midiendo tamaño de la garganta

Midiendo tamaño de cordón convexo

V – wac gage † Mide: „ Socavación „ Altura de la sobremonta „ Compara tamaño de poros

HI – LO gage † Mide:

„ Desalineamiento interno „ Separación de raíz

Gage de filetes regulable

Midiendo tamaño de cateto en cordones de filete simétricos

Midiendo tamaño de la garganta

Por ejemplo... †

API STANDARD 1104, WELDING OF PIPELINES AND RELATED FACILITIES: ( 8.3) El personal de inspección debe ser calificado por experiencia y entrenamiento para la labor de inspección que realizará. Su calificación debe ser aceptable por la compañía.Documentación que sustente estas calificaciones deben ser retenidas por la compañía y deben incluir pero no limitarse a:

„ Educación y experiencia „ Entrenamiento „ Resultado de una examinación de calificación