ALUMNO: JAIME ABELARDO ALARCÓN MOZADOCENTE: MANUEL GARCÍA CARRERA: MECÁNICA DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS BLOQUE: 14MCMDE301 TRUJILLO, 09 DE SETIEMBRE DEL 2013 CALIFICACIÓN DE PROCESO DE SOLDADURA Y SOLDADORES SEGÚN LA NORMA AWS- D1.1 1. CUÁLES SON LOS CÓDIGOS DE SOLDADURA MÁS USADOS? Los códigos de soldadura más usados son: AWS American Welding Society ASNT American Institute of Steel Construction ASTM American Society for Testing Materials API American Petroleum Institute ASME American Society of Mechanical Engineers AWWA American Water Works Association ANSI American National Standards Institute ASNT American Society for Non Destructive Testing AISI American Iron Steel Institute NACE National Association of Corrosion Engineers SAE Society of Automotive Engineers TEMA Tubelar Enchanger Manufacture Association DIN Deutch Industrie Norm BSA British Standard Association JIS Japan Institute of Standard AFNOR Association Francaise Of Normalization CSA Association of Standard American ISO Organización Internacional de Estándares AGA Asociación Americana de Gas ISA Sociedad Americana de Instrumentos MSSVFI Sociedad de Estándares de Fabricantes de Válvulas y Accesorios PFI Instituto de Fabricantes de Tubos ICONTE Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificadas 2. QUÉ ES EL CÓDIGO ESTRUCTURAL D1.1 La Sociedad Americana de Soldadura acaba de publicar en español su código de soldadura de acero estructural AWS D1.1/D1.1M:2010. Este código cubre los requerimientos para cualquier tipo de estructura soldada realizada con acero al carbono y de baja aleación para construcción. Para más información clique en el siguiente enlace. 3. QUÉ ES UN CÓDIGO? Los códigos de soldadura son normas recomendadas de desarrollo tecnológico en el campo de la soldadura que ya han sido probadas en países industrialmente más avanzados; el seguimiento de los mismos, garantiza confiabilidad en un producto terminado con óptima calidad debido a sus exigencias tecnológicas. Donde la vida y la seguridad están involucradas, la cantidad y la calidad de la soldadura se regentan conforme a un código, una norma o una especificación. El código puede provenir de un organismo de normalización privado o gubernamental. Los códigos son mandatorios de acuerdo a una ley o una regulación y pueden ser referencias para otras reglamentaciones. Es un conjunto de requisitos y condiciones, generalmente aplicables a uno o más procesos que regulan de manera integral el diseño, materiales, fabricación, construcción, montaje, instalación, inspección, pruebas, reparación, operación y mantenimiento de instalaciones, equipos, estructuras y componentes específicos. 4. QUÉ ES UNA ESPECIFICACIÓN? Una especificación es una norma que describe clara y concisamente los requisitos esenciales y técnicos para un material, producto, sistema o servicio. También indica los procedimientos, métodos, clasificaciones o equipos a emplear para determinar si los requisitos especificados para el producto han sido cumplidos o no. Es una presentación explícita, precisa y detallada, mediante números, descripción, planos general o plot plain, de un proceso o plan de prefabricación de algo. 5. QUÉ ES UNA NORMA El término “norma “ tal y como es empleado por la AWS, la ASTM, la ASME y el ANSI, se aplica de manera indistinta a especificaciones, códigos, métodos, practicas recomendadas, definiciones de términos, clasificaciones y símbolos gráficos que han sido aprobados por un comité patrocinador (vigilante) de cierta sociedad técnica y adoptados por esta. 6. QUÉ ES UN WPS? Un WPS es un documento (procedimiento) que ha sido preparado y aprobado por medio de la calificación y es usado para suministrar la dirección necesaria y el control cuando se efectúa una soldadura. Aspectos a considerar al momento de comenzar con la preparación de un WPS: · Valorar la compatibilidad del metal de soladura aportado en relación al metal base. · Las propiedades metalúrgicas requeridas. · Las propiedades mecánicas deseadas. · Los requisitos de servicio de la pieza una vez soldada. Para la aplicación posterior del mismo: · La habilidad de los soldadores. · El equipo disponible. · La localización de las soldaduras. · Aspectos económicos. Pruebas Mecánicas para un WPS: QW-202 cubre las pruebas requeridas para las calificaciones de los procedimientos de soldadura. Como mínimo, las pruebas mecánicas son dos pruebas de tensión y cuatro pruebas de doblez. A modo de ejemplo vemos el caso de una calificación de una probeta de ranura: QW-202.1 Pruebas Mecánicas. El tipo y número de especimenes de prueba, los cuales serán ensayados para calificar un procedimiento de soldadura en ranura están dados en QW-451, y serán removidos de una manera similar a aquella que se muestra en QW-463. 7. QUÉ DEBE CONTENER UN WPS? Un WPS tiene que relacionar todas las variables descritas en QW-250 para el proceso de soldadura que sea aplicable (por ejemplo SMAW, GMAW, FCAW, etc.). Estas variables incluyen: Las variables esenciales y no esenciales relativas a cada proceso usado en el procedimiento. Las variables esenciales suplementarias cuando la prueba de impacto sea requerida. Los rangos aceptables (por ejemplo los calificados). Otra información que se desee para un control adicional. El WPS relaciona las variables, tanto esenciales como no esenciales, y los valores y variaciones aceptables de estas, al usar un WPS. El WPS se destina a proveer dirección para el soldador u operario de soldadura. 8. QUÉ ES PQR? El PQR es un documento que soporta el WPS por medio de la documentación de los resultados de la soldadura y las pruebas realizadas a probetas extraídas del o los cupones de prueba utilizados. 9. QUÉ DEBE CONTENER UN PQR? Cuando se suelda un cupón de prueba, solamente se registran los datos surgidos en la calificación del PQR. Como mínimo, sin embargo, el PQR tiene que documentar: Verificaciones de las propiedades mecánicas de la soldadura realizando la documentación de los ensayos destructivos realizados a las probetas extraídas del los cupones de prueba, lo que implica una prueba de soldabilidad. Las variables esenciales y no esenciales de los procesos usados en el procedimiento. Cuando sea aplicable, las variables esenciales suplementarias. Cualquier otra información puede ser incluida si se desea y se considera relevante. 10. QUÉ ES UN WPQ? Son los documentos usados para registrar las calificaciones de un soldador u operador. Las formas propuestas en la Sección IX (QW 484) no son obligatorias. QW-301.4, sin embargo, requiere que todas las variables encontradas en QW-350 o 360 sean referenciadas en el WPQ. 11. QUÉ DEBE CONTENER UN WPQ? El WPQ / WOPQ contiene: Las variables esenciales y los resultados de las pruebas realizadas para calificar al soldador. Los rangos para los cuales el soldador u el Operador esta calificado en relación a lo demostrado. Otra información complementaria que se desee incluir (por ejemplo, posiciones especiales). 12. PORQUE DEBE CALIFICARSE UN SOLDADOR? 1) Primero debo considerar el proceso de soldadura y el grado de dificultad operativa en que pretendo calificar la habilidad del soldador. 2) Luego busco un WPS calificado para realizar, sobre este, la respectiva calificación del soldador. 3) Con el procedimiento, elijo materiales base y consumibles de soldadura contemplados por este. 4) Realizo la probeta de calificación de soldador en la posición de soldadura requerida y extraigo las probetas y/o ejecuto las pruebas para calificar al mismo. Un soldador u operador de soldadura puede ser calificado mediante radiografía de un cupón de prueba, una radiografía de su soldadura sobre el propio trabajo de producción, o mediante pruebas de doblez tomadas de un cupón de prueba (excepto como se declara en QW-304 y QW-305). QW-301.1, La prueba de habilidad se puede dar por terminada en cualquier etapa del procedimiento de prueba, cuando se evidente, para el supervisor que conduce las pruebas, que el soldador o el operador de soldadura no tiene la destreza requerida para producir resultados satisfactorios. Recordemos que: Durante la calificación debo registrar todas las variables esenciales aplicables para el soldador en el proceso que corresponda, y con estas anotaciones generar el registro de la Calificación de Habilidad del Soldador (WPQ). Propósito de Calificar al Soldador: El propósito de calificar a los soldadores es determinar sus habilidades para depositar una junta soldada sana. Los soldadores realizarán su calificación basándose en un WPS calificado. Tipo de Pruebas para realizar una calificación Los Soldadores/Operadores de Soldadura pueden ser calificados mediante uno de los siguientes métodos: Pruebas Mecánicas: - Para soldadura de ranura: Las pruebas de doblez se requieren para las calificaciones en soldaduras de ranura. - Pruebas de soldadura de filete: Pruebas de fractura y macrografía se requieren para las soldaduras de filete. Nota: Antes de cortar los especimenes individuales, las soldaduras tienen que ser examinadas visualmente de acuerdo con QW-194. Los cupones realizados a partir de tubería, deberán ser examinados interna y externamente. Radiografía: Es permitido calificar un soldador a través de una radiografía, sólo como se especifica en QW-304 y QW-305 para el (los) proceso (s) y el modo de transferencia de arco especificados en QW-304. En producción, en forma alterna, un tramo de 6” de la primera soldadura de producción hecha por un soldador que use el (los) proceso (s) y/o modo de transferencia de arco especificados en QW-304 se puede calificar por radiografía. En QW-452.1 se detallan las probetas que se deben extraer para una probeta de ranura sobre chapa. En la misma tabla se da el espesor calificado en relación al espesor del cupón de calificación. 13. QUÉ CRITERIOS SE DEBEN DE TENER EN CUENTA AL MOMENTO DE LA PREPARACIÓN DE JUNTAS A TOPE? Está comprendida entre los planos de las superficies de las dos partes. Las juntas a tope pueden ser simples, escuadradas, biseladas, en V, de ranuras de una sola J, de ranura de una sola U, o dobles. Los criterios que se deben tener en cuenta son los siguientes: - Deben ser continuas en toda la longitud y de penetración completa. - Debe sanearse la raíz antes de depositar el primer cordón de la cara posterior o el cordón de cierre. - Cuando no sea posible el acceso por la cara posterior debe conseguirse penetración completa. - Cuando se unan piezas de distinta sección debe adelgazarse la mayor con pendientes inferiores al 25%. Todas las soldaduras de juntas a tope deberán ser ensayadas de cada lado del eje de la soldadura. Las soldaduras de juntas en T y en esquina deberán ser ensayadas de un solo lado del eje de la soldadura. Todas las soldaduras deberán ser ensayadas usando las técnicas de barrido aplicables o los mostrados en la Figura 6.20 para detectar discontinuidades tanto transversales como longitudinales. El propósito es que, como mínimo, todas las soldaduras sean ensayadas de manera tal que el haz pase a través de la totalidad del volumen del metal de soldadura y la ZAC en dos direcciones cruzadas, cuando sea practicable. 14. QUÉ CRITERIOS SE DEBEN DE TENER EN CUENTA AL MOMENTO DE LA PREPARACIÓN DE JUNTAS EN FILETE? Los criterio son los siguientes: La Longitud Efectiva (Recta) La longitud efectiva de un filete de soldadura recta deberá ser la longitud total, los coronamientos. Ninguna reducción en la longitud efectiva deberá asumirse en los cálculos del diseño para permitir el cráter de inicio o la detención de soldadura. Longitud Efectiva (Curvada) La longitud efectiva de una soldadura de filete curvada deberá medirse por la línea central de la garganta efectiva. Longitud mínima La longitud mínima de la soldadura de filete deberá ser a lo menos cuatro veces el tamaño nominal, o el tamaño efectivo de la soldadura deberá considerarse de manera que no exceda el 25% de su longitud efectiva. Soldaduras de Filete Intermitente (Longitud Mínima) La longitud mínima de los filetes de una soldadura de filete intermitente deberá ser de 1-1/2 pulgadas (38 mm) Longitud efectiva máxima Para las soldaduras de filete cargadas en una extremo, efectivas con una longitud de lado de hasta 100 veces, se permite tomar la longitud efectiva igual a la longitud equivalente a la longitud real. Cuando la longitud del cordón cargado en su extremo excede las 100 veces, pero no más de 300 veces, el valor de la longitud efectiva deberá determinarse al multiplicar la longitud. Real por el coeficiente de reducción ß. Donde ß: Coeficiente de reducción. L: Longitud real de soldadura cargada en un extremo (final), pulgadas [mm] W: Tamaño del lado soldado, pulgadas [mm] Cuando la longitud excede 300 veces el tamaño del lado, la longitud efectiva deberá tomarse en 180 veces el tamaño del lado. Cálculos de la garganta efectiva Para soldaduras de filete entre partes que se unan en ángulos entre 80º y 100º, la garganta efectiva deberá tomarse como la distancia más corta desde la raíz de la unión hasta la superficie de la soldadura de una soldadura diagramática de 90º (ver Anexo I). Para soldaduras en ángulos agudos entre 60º y 80º y para soldaduras en ángulos obtusos mayores a 100º, deberá calcularse el tamaño del lado requerida para proporcionar la garganta efectiva especificada para que responda por la geometría (ver Anexo 11). Para soldaduras en ángulos agudos, entre 60º y 30º, el tamaño del lado deberá aumentarse por la pérdida de dimensión Z para responder por la certeza del metal de soldadura en buen estado en el pasaje del ángulo de fondo angosto, para el proceso de soldadura que va a utilizarse (ver 2.3.3) Refuerzo de las Soldaduras de filete La garganta efectiva de una combinación de soldadura ranuras de penetración parcial y de una soldadura de filete, será la distancia más corta desde el ángulo de fondo (la raíz) hasta la superficie (cara plana) de la soldadura diagramática, menos 1/8 pulgada [3mm] para el detalle de cualquier ranura que requiera tal deducción. (ver Figura 3.3. y Anexo I). Tamaño Mínimo: El tamaño mínimo de la soldadura de filete no deberá ser menor al tamaño requerido para transmitir la carga aplicada, no lo que se entrega en 5.14. Tamaño Máximo de Soldadura de Filete en Uniones de Traslape. El tamaño máximo de una soldadura de filete detallado en los bordes del metal base en uniones de traslape deberá ser el siguiente: 1) El espesor del metal base, para metales inferiores a ¼ pulgada de espesor [6mm] (ver Figura 2.1, detalle A). 2) 1/6 pulgada [2mm] menos de espesor del metal base, para metal de ¼ pulgada [6mm] o más de espesor (ver Figura 2.1., Detalle B), a menos que la soldadura esté diseñada en taller para ser construida y obtener el espesor de una garganta efectiva para el tamaño de un lado igual al espesor del metal base. En una condición así soldada, la distancia entre el borde del metal base y el reborde de la soldadura puede ser inferior a 1/16 pulgadas [2mm], siempre que el tamaño de la soldadura sea claramente verificable. Area Efectiva de las Soldaduras de Filete: El área efectiva deberá ser la longitud efectiva de la soldadura multiplicada por la garganta efectiva. 15. DESCRIBE EL PROCEDIMIENTO PARA UNA UNIÓN A TOPE EN POSICIÓN PLANA. Esta operación consiste en unir piezas por sus bordes, soldadas desde el lado superior en posición plana, siendo la más común y conveniente en todo trabajo del soldador. Es usada frecuentemente en las construcciones metálicas, por ejemplo: Cubiertas de barcos, fondos de estanques y carrocerías. PROCEDIMIENTO: 1. Prepare las piezas 2. Ubique y fije las piezas en posición plana Observación: La separación de las piezas varía de acuerdo al espesor de las mismas y al diámetro del electrodo a utilizar. 3. Encienda y regule la máquina 4. Ejecute puntos de soldadura Observación: El punteado debe ser alternado Mantenga la separación de las piezas durante el punteado usando cuñas. 5. Limpie los puntos con pica escoria y escobilla de acero PRECAUCIÓN: Al realizar todo tipo de limpiado de escoria de la soldadura, el operador debe proteger sus ojos con gafas para evitar la proyección de partículas cristalizadas a los ojos. 6. Inicie la ejecución del cordón de soldadura a) Incline el electrodo en dirección al avance (75º aproximadamente) b) Oscile el electrodo cubriendo los bordes. Observación: Si la penetración es insuficiente, aumente la intensidad de la corriente. c) Penetre a través de ambos bordes hasta la parte inferior manteniendo una velocidad de avance constante. 7. Interrumpa el cordón 8. Limpie el cráter 9. Reinicie el cordón Observación: Precaliente y rellene el cráter antes de continuar. 10. Finalice el cordón Observación: Al finalizar el cordón, llene el cráter depositando material. 11. Limpie todo el cordón con pica escoria y escobilla de acero. Procedimiento de soldadura para la junta en posición 1G Código Aplicado ANSI/AWS D1.4-98, STRUCTURAL WELDING CODE-REINFORCING STEEL Especificación del Material Base ASTM A706 Gr. 60 Tamaño de Barra N° 6 (∅ 3/4") Tipo de Revestimiento de la Barra ----- Material de Respaldo ----- Tamaño de Respaldo ----- Proceso de Soldadura SMAW Carbono Equivalente 0.50 Manual o Mecánica MANUAL Posición de Soldadura 1G Progresión Vertical ----- Especificación del Material de Aporte ANSI/AWS A5.5-96 Clasificación de Material de Aporte E8018-C3 Gas de Protección ----- Rango del flujo de gas ----- Pase simple o múltiple MÚLTIPLE Técnica RECTA Y MULTIPASE (Ver Foto) Arco simple o múltiple SIMPLE Corriente de Soldadura CONTINUA Polaridad INVERSA (ELECTRODO AL POSITIVO) Tratamiento de la Raíz SOLDADURA DE RESPALDO (BACK GOUGE) - Posición de Soldadura 1G. Precalentamiento y Temperatura de Interpase ----- Limpieza Con escobilla metálica: Inicial e Interpases. Con Esmeril: Previo a Soldadura de Respaldo (Back Gouge) PASE N° DIÁMETRO DE ELECTRODO PARÁMETROS DE SOLDADURA VELO CIDA D** (cm/m in) CALO R DE APOR TE** (kJ/c m) AMPERIOS VOLTIOS 1-n 1/8" 115-125 20- 25 20 - 30 4.0 – 6.0 Soldadura de Respaldo* 1/8" 115-130 20- 25 20 - 25 5.0 – 6.2 * : Posición de Soldadura 1G. Puede ser de 2 pases. ** : Valores estimados. En la Fig. 3 se muestra la disposición de los elementos a soldar, la técnica y secuencia utilizadas para esta posición. Fig.3: Detalle geométrico y técnica de soldeo para la posición 1G 16. DESCRIBE EL PROCEDIMIENTO PARA UNA UNIÓN EN FILETE EN POSICIÓN HORIZONTAL. Tiene por objeto unir dos piezas que forman un ángulo entre sí. Esta operación constituye una de las bases dentro del aprendizaje, ya que su aplicación es muy frecuente. Su uso es muy común dentro de toda obra que se ejecute con uniones soldadas. PROCEDIMIENTO: 1. Prepare las piezas formando un ángulo. (figs. 1 y 2) 2. Encienda y regule la máquina. 3. Puntee las piezas en forma alternada (fig. 3) 4. Suelde a) Inicie el cordón de raíz. b) Incline el electrodo (figs. 4 y 5) c) Avance y oscile el electrodo con movimiento Zig-Zag d) Finalice el cordón. 5. Deposite el resto de los cordones ( Figs. 7 y 8 ) Observación: Observación: Cuando se depositan cordones escalonados, se debe tomar 1/3 del cordón anterior. a) Oscile el electrodo en el resto de los cordones con movimiento Zig-Zag curvo (Fig. 10 ) b) Deposite el segundo cordón inclinando el electrodo de acuerdo a la fig. 11 c) Deposite el tercer cordón inclinando el electrodo de acuerdo a la fig. 12 Observación: Al finalizar, limpie los cordones. Procedimiento de soldadura para la junta en posición 3G Código Aplicado ANSI/AWS D1.4-98, STRUCTURAL WELDING CODE-REINFORCING STEEL Especificación del Material Base ASTM A706 Gr. 60 Tamaño de Barra N° 6 (∅ 3/4") Tipo de Revestimiento de la Barra ----- Material de Respaldo ----- Tamaño de Respaldo ----- Proceso de Soldadura SMAW Carbono Equivalente 0.50 Manual o Mecánica MANUAL Posición de Soldadura 2G Progresión Vertical ----- Especificación del Material de Aporte ANSI/AWS A5.5-96 Clasificación de Material de Aporte E8018-C3 Gas de Protección ----- Rango del flujo de gas ----- Pase simple o múltiple MÚLTIPLE Técnica RECTA Y MULTIPASE (Ver foto) Arco simple o múltiple SIMPLE Corriente de Soldadura CONTINUA Polaridad INVERSA (ELECTRODO AL POSITIVO) Tratamiento de la Raíz SOLDADURA DE RESPALDO (BACK GOUGE) Precalentamiento y Temperatura de Interpase ----- Limpieza Con escobilla metálica (Inicial e Interpases) Con Esmeril: Previo a Soldadura de Respaldo (Back Gouge) PASE N° DIÁMETRO DE ELECTRODO PARÁMETROS DE SOLDADURA VELO CIDA D** (cm/m in) CALO R DE APOR TE** (kJ/c m) AMPERIOS VOLTIOS 1-n 1/8" 120-130 20- 25 20 – 30 4.2 – 6.3 Sold adur a de Resp aldo* 1/8" 120-130 20- 25 23 – 26 4.8 – 5.5 * : Puede ser de 2 pases. ** : Valores estimados. En la Fig. 4 se muestra la disposición de los elementos a soldar, la técnica y secuencia utilizadas para esta posición. Fig. 4: Detalle geométrico y técnica de soldeo para la posición 3G 17. SEGÚN D1.1 CUÁLES SON LOS CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA UNA INSPECCIÓN VISUAL EN UNA JUNTA A TOPE Y FILETE? Para aprobar el examen visual previo a la prueba de interrupción, la soldadura deberá presentar una apariencia razonablemente uniforme y deberá estar libre de traslapamiento, grietas y socavamiento excesivo en cuanto a los requerimientos de 6.9. No deberá haber porosidad visible en la superficie de la soldadura. El espécimen quebrado deberá aprobarse si: (1) El espécimen se dobla sobre si mismo, o (2) La soldadura de filete, si está fracturada, tiene una fractura de superficie que muestra la fusión completa de la raíz de la unión sin ninguna inclusión o porosidad mayor que 3/32 pulgadas [2.5 mm] en su dimensión mayor, y, (3) La suma de las dimensiones mayores de todas las inclusiones y porosidad no deberá exceder 3/8 pulgadas [10 mm] en el espécimen de 6 pulgadas de largo. 18. PROCEDIMIENTO Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA EL ENSAYO DE DOBLEZ EN UNA JUNTA DE TOPE. El ensayo de doblez, para las juntas a tope, se realizó una vez verificadas las condiciones macroscópicas de estas, resaltando un comportamiento de fractura frágil en todas las probetas soldadas con la tecnología Z, con una ruptura total según se muestra en la Foto 2. Por su parte, para las aplicaciones con la tecnología Y, la Foto 3 evidencia la generación de grietas transversales por la cara de la raíz. 19. PROCEDIMIENTO Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA EL ENSAYO DE DOBLEZ EN UNA JUNTA EN FILETE. Son los siguientes: