UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTINNORMAS, DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS EN SOLDADURAS OCTUBRE DEL 2010 AREQUIPA NORMAS • Aplicar normas y códigos asegura que una estructura o componente tendrá un nivel de calidad adecuado para una función específica, con adecuadas condiciones de seguridad, y con uniformidad (similitud entre instalaciones semejantes). NORMAS • La pregunta es ¿por qué usar normas, en particular las referidas a construcciones soldadas? • La respuesta es: porque las normas son compendios de necesidades originadas usualmente en experiencias terribles de catástrofes que arrojaron pérdidas de vidas humanas y de propiedades. .NORMAS • Entonces al aplicar una norma uno está respaldado. y puede dormir tranquilo de problemas iguales a los que ocasionaron aquellas tragedias no volverán a ocurrir. conteniendo siete secciones. erección. “Code for Pressure Piping”. ensayos e inspección de un tipo particular de sistema de cañerías. materiales.NORMAS • AWS – American Welding Society • ASME – American Society of Mechanical Engineers • ASME B31. . fabricación. cada una de las cuales prescribe los requisitos mínimos para el diseño. conteniendo once secciones.NORMAS • BPVC – “The ASME Boiler and Pressure Vessel Code”. VIII. y las Secciones II. y X cubren el diseño. IV. construcción e inspección de calderas y recipientes a presión. III. de las cuales las Secciones I. y XI cubren el cuidado y la operación de calderas o de componentes de plantas de potencia nuclear. VII. y de calificaciones de soldadura. V. de ensayos no destructivos. • ASNT – American Society of Nondestructive Testing • API – American Petroleum Institute . las Secciones VI. y IX cubren especificaciones de materiales. que es una organización privada responsable de la coordinación de normas que se utilizan dentro de USA. sino que forma grupos de interés compuestos por personas provenientes de varias organizaciones involucradas con el desarrollo de algún documento particular. Un ejemplo son todas las normas ANSI/ASME o ANSI/AWS. si hay consenso del valor de una norma particular. entonces esta norma puede ser adoptada como una norma nacional de USA. y a esas normas se las nombra agregándole las siglas ANSI por delante de la norma original. ANSI no prepara normas..NORMAS • ANSI – “American National Standards Institute”. . actualmente es una sigla sin significado aparente. porque la quieren hacer internacional. • EN – Normas Europeas (European Normalisation) • BSA (normas BS) – British Standard Association • DIN – Instituto Alemán de Normalización (Deutsches Institute fuer Normung) • AFNOR (normas NF) – Asociación Francesa de Normalización (Association Francaise de Normalisation) .NORMAS • ASTM – Inicialmente era conocida como “American Society for Testing and Materials”. NORMAS • Cada norma utilizada. señalan los límites para la aceptación o rechazo de las discontinuidades detectadas con los variados ENDs. tanto en el diseño / construcción como en la calificación de los procedimientos y como en la calificación de los soldadores. . soldadores calificados. . con la simbología correspondiente: soldaduras a tope (en cañerías y recipientes serán de penetración total). tipos de controles (inspección visual y demás ENDs). • 2)Debe solicitarse o reunirse la siguiente documentación: procedimientos de soldaduras calificados a utilizar. y en este último caso el largo y separación de los cordones). es lo siguiente: • 1)Deben estar indicados en planos constructivos los tipos de soldadura. además de las normas aplicables.Mínimas condiciones para realizar un adecuado control de obra según normas: Para hacer un correcto seguimiento de la obra lo básico que debe saberse. dimensiones de los catetos en las soldaduras filete (continuas o intermitentes. sin ambigüedades. pues buena parte del éxito de una obra radicará en las adecuadas especificaciones técnicas. Absolutamente todas la normas establecen que el fabricante es el responsable del fiel cumplimiento de las especificaciones.NORMAS • Debe exigirse a la empresa ejecutora del trabajo que se haga responsable de la calidad del mismo. y debe contar con personal competente y maquinaria apta para tal fin. • Pero es fundamental que al fabricante se le indique claramente qué normas deben aplicarse. . DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA • ELEMENTOS GENÉRICOS DE LAS SOLDADURAS: 1) CROQUIS DEL METAL DE SOLDADURA Y SU ZAC . DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 2) NOMENCLATURA DE LAS SOLDADURAS A TOPE . DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 3) NOMENCLATURA DE LAS SOLDADURAS TIPO FILETE . DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 4) DIMENSIONES DE LAS SOLDADURAS TIPO FILETE . DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 5) RAÍCES DE LAS SOLDADURAS A TOPE Y FILETE . Discontinuidad cuyo tamaño. En particular. • Defecto . al realizar un ensayo no destructivo (END) se cataloga como defecto a toda discontinuidad o grupo de discontinuidades cuyas indicaciones no se encuentran dentro de los criterios de aceptación especificados por la norma aplicable. orientación.DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA DEFINICIONES: • Discontinuidad . interrupción en la estructura física normal del material o producto. ubicación o propiedades son inadmisibles para alguna norma específica. falta de cohesión (de unión).Falta de continuidad. forma. . • Evaluación de Indicaciones .Respuesta o evidencia de una discontinuidad resultante de la aplicación de un END. entonces. reparada o aceptada para su uso. . Dicha evaluación lleva a decidir. y en este último caso surgirá que es un defecto o no. luego de que la indicación ha sido interpretada. De la interpretación surgirá que la indicación es irrelevante o es una discontinuidad.DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA • Indicación .Proceso en el cual se decide la severidad del estado de la parte o pieza. si la parte o pieza debe ser rechazada. En general se clasifican como indicaciones redondeadas a todas aquellas indicaciones cuya longitud L es menor o igual a 3 veces su ancho A: ( L 3A ). . • Indicaciones redondeadas.DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA • Indicaciones alargadas. En general se clasifican como indicaciones alargadas a todas aquellas indicaciones cuya longitud L es mayor a 3 veces su ancho A: (L > 3A). Tres o más indicaciones alineadas aproximadamente paralelas al eje de la soldadura. espaciadas lo suficientemente cerca entre ellas como para ser considerada discontinuidad única e intermitente. • Indicaciones alineadas. forman parte de los siguientes veinte tipos: • 1) Porosidad (“Porosity”): Discontinuidad del tipo de cavidad formada por gas atrapado durante la solidificación del metal de soldadura. Se divide a su vez en cuatro tipos: .DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA • Las DISCONTINUIDADES más frecuentes que se encuentran en las soldaduras. o que están muy relacionadas con ellas. DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA a) Porosidad uniformemen te dispersa . DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA b) Porosidad agrupada (“Cluster porosity”) . DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA c) Porosidad alineada (“Linear porosity”) . DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA d) Porosidad vermicular o tipo gusanos (“Piping porosity”) • Es un poro de gas alargado. . DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 2) Inclusiones (“Inclusions”) a) Inclusiones de escoria (“Slag inclusions”) . o entre los cordones de la soldadura. preparación del metal base.DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA • 3) Fusión incompleta (“Incomplete fusion”) (o falta de fusión) • Discontinuidad bidimensional causada por la falta de unión entre los cordones de soldadura y el metal base. o diseño de la junta inapropiados. • Es el resultado de técnica de soldadura. . DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA • Croquis de soldaduras con fusión completa . DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA • Croquis de soldadura con fusión incompleta . . • Esta puede resultar de un insuficiente aporte de calor de soldadura. o control lateral inapropiado del arco de soldadura. Algunos procesos tienen una mayor capacidad de penetración que otros. diseño de la junta inapropiado (por ejemplo demasiado espesor para ser penetrado por el arco. o chanfle insuficiente). El área no fundida ni penetrada es una discontinuidad descripta como “penetración incompleta”.DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 4) Penetración incompleta o falta de penetración (“Incomplete joint penetration”) • Ocurre cuando el metal de soldadura no se extiende a través de todo el espesor de la junta. DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA • Croquis con penetración completa e incompleta . DISCONTINUIDADE S Y DEFECTOS DE SOLDADURA • Croquis con penetración incompleta . independientemente de su longitud. eliminarse.DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 5) Fisuras (“Cracks”) • Ocurren en el metal base y en el metal de aporte. La mayor parte de las normas utilizadas consideran que las fisuras son. defectos y por lo tanto una vez detectadas deben removerse. . cuando las tensiones localizadas exceden la resistencia última del material. DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA Las fisuras pueden clasificarse en: • a) Fisuras en caliente: se desarrollan durante la solidificación y su propagación es intergranular (entre granos). . • b) Fisuras en frío: se desarrollan luego de la solidificación. son asociadas comúnmente con fragilización por hidrógeno. Se propagan entre y a través de los granos (inter y transgranular). Croquis con varios tipos de fisuras . . todo lo cual es perjudicial. Pueden darse en la raíz o en la cara de la soldadura. es un concentrador de tensiones y además disminuye el espesor de las planchas o tubos. La socavadura es una muesca o canaleta o hendidura ubicada en los bordes de la soldadura.DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 6) Socavadura / mordedura (“Undercut”) • Asociadas generalmente con técnicas inapropiadas y/o corrientes excesivas de soldadura. algunos mostrando socavaduras de cara y de raíz. .DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA • Croquis. . 8) Garganta insuficiente (“Insuficient throat”) • Puede ser debido a una depresión en la cara de la soldadura de filete.DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 7) Concavidad (“Underfill”) • Se produce cuando el metal de soldadura en la superficie de la cara externa. cuya dimensión debe cumplir la especificación dada por el proyectista para el tamaño del filete. disminuyendo la garganta. o en la superficie de la raíz interna. posee un nivel que está por debajo de la superficie adyacente del metal base. . Es de índole similar a la discontinuidad anterior.DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 9) Catetos demasiado cortos (“Insuficient legs”) • Es un tamaño menor que el adecuado para su uso. en los catetos de la soldadura de filete. 10) Solape (“Overlap”) (Metal de soldadura apoyado sobre el metal base sin fundirlo) Es la porción que sobresale del metal de soldadura más allá del límite de la soldadura o de su raíz. . Se produce un falso borde de la soldadura. Puede resultar por un deficiente control del proceso de soldadura. estando el metal de soldadura apoyado sobre el metal base sin haberlo fundido (como que se derramó el metal fundido sobre el metal base). o preparación del metal base inapropiados. errónea selección de los materiales. que en general no debe exceder de 1/8” (3mm). .DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 11) Sobremonta excesiva (“Weld reinforcement”) • La sobremonta es un concentrador de tensiones y. presentes en cualquier soldadura. un exceso de ésta aumenta las tensiones residuales. debido al aporte sobrante. además. Por estos motivos las normas limitan el valor de R. encontrándose normalmente en la parte media del espesor de los materiales forjados (como lo son las planchas de acero utilizadas para construcción de recipientes o tanques. Son causadas por altos esfuerzos en la dirección del espesor que resultan del proceso de soldadura. el cual es un proceso de forja). que se producen por laminado (rolado). 13) Fisuras laminares (“Lamellar tears”) • Son fracturas en forma de terraza en el metal base.DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 12) “Laminaciones” (“Laminations”) • Son discontinuidades planas y alargadas en el metal base. . con orientación básicamente paralela a la superficie forjada. DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 14) Golpes de arco / apertura de arco / arranque de arco / chisporroteo (en el material base fuera de la soldadura) (“Arc strike”) • Imperfección localizada en la superficie del metal base. resultante de la apertura accidental del arco eléctrico. . caracterizada por una ligera adición o falta de metal. DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 15) Desalineación (“High – Low”) • Esta discontinuidad se da cuando en las uniones soldadas a tope las superficies que deberían ser paralelas se presentan desalineadas. • Es frecuente que en la raíz de la soldadura esta desalineación origine un borde sin fundir. Las normas limitan esta desalineación. o poseen ovalizaciones. normalmente en función del espesor de las partes a soldar. . también puede darse cuando se sueldan dos caños que se han presentado excéntricamente. DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 16) Salpicaduras (“Spatter”) • Son los glóbulos de metal de aporte transferidos durante la soldadura y adheridos a la superficie del metal base. de la superficie soldada. pero deben limitarse eliminándose. . Las salpicaduras pueden ser origen de microfisuras (como los arranques de arco sobre el metal base). aunque más no sea por estética. Es inevitable producir cierto grado de salpicaduras. y simultáneamente son un punto de inicio de la oxidación en superficies pintadas ya que tarde o temprano estos glóbulos podrán desprenderse del metal base. o a la zona fundida ya solidificada. llevando consigo la pintura superficial allí localizada. . esta discontinuidad representa un exceso de metal aportado en la raíz de la soldadura que da lugar a descolgaduras de metal fundido.DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 17) Penetración excesiva (“Excesive penetration”) • En una soldadura simple desde un solo lado (típicamente soldaduras de cañerías). .DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 18) Rechupes (de cráter) • Es la falta de metal de soldadura resultante de la contracción de la zona fundida. localizada en la cara de la soldadura. en la raíz.DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE SOLDADURA 19) Porosidad alargada en la raíz (“Hollow .bead porosity (HB)”) • Es definida como una porosidad alargada alineada a lo largo de la línea central de la soldadura que ocurre a lo largo del cordón de raíz de la soldadura. en forma de cráter. o puede que se descuelgue un excesivo metal fundido. . 20) Quemón (“Burn . Suele presentarse como una depresión no alargada.Through (BT)”) • Es definida como una porción del cordón de raíz donde una excesiva penetración ha causado que el metal de soldadura sea soplado hacia el interior. . Defectos en uniones soldadas • Clasificación de defectos en Uniones Soldadas: – Dimensionales: – Microestructurales – Propiedades defectuosas . cuando el ensamble soldado o la junta soldada posee dimensiones diferentes a las especificadas en los planos. Cuando estos defectos ocurren.Discrepancias dimensionales Se considera una discrepancia dimensional. deben ser reparados . pre formado o con una secuencia de soldadura diferente. .Discrepancias dimensionales • Distorsión: las piezas se deforman como consecuencia de los esfuerzos residuales del proceso de soldadura. Puede corregirse utilizando Soportes apropiados. Depende del espesor a soldar. Discrepancias dimensionales • Preparación incorrecta de junta: Ocurre cuando el borde no es preparado según las especificaciones del procedimiento de soldadura. Cuando la preparación no es acorde al espesor del material a soldar se incrementa la tendencia a formar discontinuidades estructurales . .Discrepancias dimensionales • Desalineación: Es la distancia entre los centros de dos piezas soldadas a tope. Discrepancias dimensionales • Tamaño del cordón: El tamaño del cordón de soldadura es diferente al especificado. • En las juntas de penetración. se mide como el cateto del triángulo isósceles más grande que puede inscribirse en el cordón. • En las soldaduras de filete. L . se mide como la profundidad del chaflán más la penetración de la raiz. Discrepancias dimensionales • Perfil del cordón: La geometría del cordón es inaceptable . . Afectan sensiblemente el desempeño de la junta sometida a cargas externas.Discontinuidades Microestructurales • Son todas las discontinuidades en la matriz del cordón de soldadura. Se forman al reducirse la solubilidad de los gases en el metal líquido durante la solidificación .Discontinuidades Microestructurales • Porosidad: Son burbujas de gas o cavidades sin material sólido en la estructura del cordón de soldadura. Discontinuidades Microestructurales • En Caliente: Ocurre a elevadas temperaturas al concluir la solidificación, debido a los • Grietas: Son fracturas esfuerzos por enfriamiento y del material debido a cambio de volumen. Es intergranular y constituye la los esfuerzos. gran mayoría de las grietas en Longitudinal Talón la soldadura. Puede ocurrir tanto en los metales base como en el cordón de soldadura Transversal • En frío: Ocurre frecuentemente en los aceros cuando estos Bajo el cordón llegan a temperatura ambiente. Es una fractura transgranular y se forma en la ZAC. Discontinuidades Microestructurales • Inclusiones no metálicas: son todos los óxidos y sólidos no metálicos mezclados con el cordón de soldadura o entre el cordón y el metal base. • Inclusiones de tungsteno: Son partículas de tungsteno transmitida al material durante el proceso TIG por contacto entre el electrodo y la poza de fusión Discontinuidades Microestructurales • Fusión incompleta: Es cuando el proceso no logra fundir capas adyacentes de metal soldado (cordón) o capas adyacentes entre el metal base y el metal soldado. .Propiedades Defectuosas • Son todas aquellas juntas en las cuales el metal base o el cordón de soldadura no cumple con las propiedades químicas o mecánicas especificadas. – – – – – Resistencia a tracción Resistencia a impacto Composición química Resistencia a corrosión etc. . Cavidades y poros.1. Producidas por inclusiones gaseosas.Defectos en las uniones soldadas Los defectos más frecuentes son: a. pueden ser: • De cualquier forma y orientación • Alineadas • Oxidos • Otros metales . Pueden dividirse como: • Poros de morfología esferoidal – Uniforme – Localizad – Lineal • Poros de morfología alargada – Vermicular – Capilares b.Inclusiones. Son materiales extraños sólidos aprisionados en la masa del metal surante el soldado.INTRODUCCIÓN • 1.1. Falta de de fusión. Producidas por roturas en el metal.INTRODUCCIÓN c. Tres tipos de falta de fusión: • En la raíz • Lateral • Entre cordones • e.1. Falta de unión entre el metal de aportación y el de la base. pueden ser: • Longitudinales • Transversales • Estrelladas .Grietas. d.Falta de penetración. Ranura debida a que el metal aportado no ha rellenado la raíz. 2. Clasificación de los defectos • El criterio que se ha seguido para clasificar a los defectos es geométrico. . no se ha tenido en cuenta el cambio de estructura en el metal y las propiedades de este. • Resulta imposible establecer reglas rígidas para clasificar los distintos defectos.1. Grupo 1 –negro. Falta de fusión Grupo 5-rojo. Grietas . según la importancia relativa a los defectos en ellas presentes. • Las radiografías que forman esta colección se han dividido en cinco grupos.soldadura sana. Inclusiones de escoria o mordeduras Grupo 3.3.soldadura muy mala.Clasificación de las soldaduras • Se hacen tomando en como base los resultados de la inspección radiográfica de las mismas. Falta de penetración Grupo 4 –marron – soldadura mala. Ausencia de defectos o porosidad diversa Grupo 2 – azul –soldadura buena.1.verde.soldadura regular. Inspección y control de calidad • La inspección de cualquier construcción soldada debe tener tres aspectos principales: • El primero afecta al material • El segundo al dimensionado • El tercero a la ejecución de las uniones soldadas .4.1. 4.1. Inspección y control de calidad La finalidad de la inspección es revelar los defectos. La inspección debe seguir una serie de etapas: • Elección del método y técnica operatoria más adecuada al caso que se trate • Obtención de una información o indicación propia • Interpretación de la información o indicación obtenida • Evaluación de los resultados de ensayo . las limitaciones dependen de: • • • • • • Su naturaleza Su morfología Su orientación y tamaño Su situación en la unión El espesor de la unión La técnica operatoria . En la detección de los defectos mediante ensayos no destructivos.2. DETECCIÓN DE LOS DEFECTOS Los métodos de ensayo no destructivos tienen como misión fundamental poner de manifiesto aquellos defectos que no pueden ser observado directamente.
Report "Normas, Discontinuidades y Defectos en Soldadura"