CAPTULO 15

DISCONTINUIDADES

Y DEFECTOS EN LA

SOLDADURA

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DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS EN LA SOLDADURA Las discontinuidades son interrupciones en la estructura fsica deseable de la soldadura. Se considera que la discontinuidad es un defecto cuando la misma constituye un peligro para el funcionamiento idneo de la soldadura. Por definicin, un defecto es una condicin que debe ser removida o corregida. La palabra defecto debera ser cuidadosamente usada, ya que implica que la soldadura es defectuosa y requiere medidas correctivas o su rechazo. De este modo, algunas reparaciones pueden ser hechas innecesariamente sin un criterio ingeniero vlido que las sostenga. Consecuentemente, en ingeniera se utiliza el trmino discontinuidad o imperfeccin

en lugar de defecto. La significancia de la discontinuidad en la soldadura debe ser vista bajo el contexto de la idoneidad para el propsito que debe cumplir la soldadura o ensamble soldado; siendo esta idoneidad un balance entre la calidad, confiabilidad y economa del procedimiento de soldadura. Existen normas y cdigos de aceptacin que son usados cuando una discontinuidad ha sido claramente localizada, identificada, medida, determinada su orientacin y su significancia estructural cuestionada. Se considera que una discontinuidad es aceptable cuando la misma no sacrifica la confiabilidad de la soldadura o ensamble soldado.

DISCONTINUIDADES GENERADAS EN SOLDADURA GMAW Las discontinuidades en soldadura se dividen en tres grupos: relacionadas al diseo, al proceso de soldadura y a los aspectos Metalrgicos, siendo las ms comunes en el proceso de soldadura GMAW los poros, las grietas, la falta de fusin y penetracin, entre otras.

POROS Son cavidades que se forman en el metal depositado ocasionadas por el gas atrapado durante la solidificacin. Elementos tales como el azufre, plomo y selenio en el metal base y contaminantes externos tales como aceite, grasa, pintura, herrumbre y humedad en el rea a soldar pueden incrementar la porosidad en el cordn. La mayora de los poros no son visibles y estos en abundancia pueden debilitar la unin soldada. Los poros pueden tener distintas formas y medidas con constricciones o expansiones. La distribucin de la porosidad en la soldadura puede ser alineadas, agrupadas, o uniformemente distribuidas (Figura 1).

Figura 1.- Poros y cavidades en los cordones de soldadura.

Los factores que se deben considerar para minimizar la porosidad son: 1. La eliminacin de la herrumbre, pintura, grasa, aceite, humedad de la superficie

a soldar. 2. El control de la longitud del arco elctrico.

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FALTA DE FUSIN Y DE PENETRACIN Es una coalescencia incompleta de alguna porcin entre el metal depositado y el metal base entre dos capas contiguas de metal depositado. Es casi siempre visible debido a que cuando se produce aparecer depresiones entre las superficies del cordn y el metal base (Figura 2 y 3).

Figura 2.- Falta de fusin. Figura 3.- Falta de penetracin.

Estos defectos ocurren cuando es insuficiente el calor absorbido por el metal adyacente a la soldadura, causando una fusin incompleta en las interfaces metal base metal de aporte, o entre pases sucesivos. La falta de fusin usualmente es alargada en la direccin de la soldadura, con bordes agudos o redondeados, dependiendo de las condiciones de formacin.

SOCAVADURA Falta de metal en los bordes de la soldadura en forma de surco de longitud variable (Figura 4). Es una garganta localizada en el borde de la soldadura, que ocurre cuando el metal depositado no llena completamente la abertura en la superficie de la junta para formar un empalme liso en los bordes del cordn.

Figura 4.- Socavaduras.

Las socavaduras son algunas veces molestas porque producen una elevacin en los esfuerzos que pueden crear problemas cuando se encuentran sometidas a impacto, fatiga y servicio a baja temperatura. Para minimizar la aparicin de socavaduras se debe:

1. Disminuir la corriente, velocidad de avance y dimetro del electrodo, con lo cual se controla el tamao de metal fundido.

2. Mantener una velocidad de avance constante, evitando vaivenes excesivos. 3. Cambiar el ngulo del electrodo para que la fuerza del arco mantenga el

metal depositado en las esquinas.

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HUNDIMIENTO Depresin que se presenta en la cara o raz del cordn de soldadura; el metal depositado se ubica por debajo de la superficie del metal adyacente (Figura 5). Esta discontinuidad reduce el rea de la seccin transversal de la soldadura por debajo del valor de diseo, por lo tanto, es un punto de mayor debilidad y potencialmente incrementa los esfuerzos siendo el inicio de una posible falla. Para minimizar el hundimiento, el voltaje, velocidad de avance y abertura de la raz deben ser reducidas.

DESBORDAMIENTO Exceso de metal depositado que se solapa en la superficie del metal base, sin unin ntima con este (Figura 6). Este defecto origina una muesca que puede conducir al inicio de una grieta. Para minimizar el desbordamiento se debe seguir los siguientes pasos: utilizar una alta velocidad de avance y una alta intensidad de corriente; reducir la cantidad de metal de aporte aadido; y cambiar el ngulo del electrodo, de tal manera que la fuerza del arco elctrico no arroje metal fundido sobre secciones sin fundir del metal base.

EXCESO DE PENETRACIN Es el exceso de metal en la raz de una soldadura ejecutada por un solo lado, en una o varas pasadas (Figura 7). Para prevenir esta discontinuidad la intensidad de corriente y el ancho de la abertura de la raz deben ser reducidos y la velocidad de avance debe ser aumentada.

Figura 5.- Hundimiento. Figura 6.- Desbordamiento. Figura 7.- Exceso de penetracin.

SALPICADURAS Son pequeas gotas del metal despedidas del arco. Producen focos calientes sobre el metal base, pero como su tamao es pequeo y no suelen originar grietas, no afectan la resistencia del cordn, pero producen un aspecto indeseable del mismo. Sin embargo deben eliminarse cuando el aspecto del cordn representa una exigencia en la unin soldada. Para controlar las salpicaduras se debe: 1. Bajar la corriente o asegurarse de que est dentro de las recomendaciones para el

tipo y tamao de electrodo utilizado. 2. Asegurar que la polaridad es la correcta de acuerdo con el electrodo utilizado. 3. Bajar la longitud del arco. 4. Cambiar el ngulo del electrodo. 5. Prestar atencin a las explosiones o ruido del arco. 6. Verificar que el electrodo no est hmedo.

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DISCONTINUIDADES METALRGICAS Se incluyen las grietas en fro inducido por hidrgeno grietas en caliente, microfisuras, desgarre laminar, corrosin bajo tensiones, grafitizacin, y ojo de pescado.

GRIETAS Es una discontinuidad producida por una rotura local, que puede ser provocada por enfriamiento o tensiones. Algunas grietas pueden ser observadas y otras no. Todas las grietas son peligrosas debido a que pueden generar una falla completa de la soldadura.

Para evitar los agrietamientos se pueden seguir las siguientes sugerencias: Utilizar electrodos de bajo hidrgeno.

Utilizar un precalentamiento para espesores muy gruesos y juntas muy rgidas.

Reducir la penetracin, utilizando bajas corrientes y electrodos de menor dimetro. Son las discontinuidades ms peligrosas en la soldadura debido a que reducen enormemente la resistencia de la misma.

DESGARRE LAMINAR Cuando se desarrollan esfuerzos en el sentido del espesor de las piezas puede producirse el fenmeno denominado desgarre laminar, que consiste en la separacin del material paralelamente a la superficie por el lugar que seala la flecha ver Figura 8.

Figura 8.- Desgarre Laminar.

En la mayora de las ocasiones, este fenmeno se debe a la existencia de inclusiones lineales en las chapas o perfiles laminados, por lo que su desarrollo se debe fundamentalmente al grado de limpieza del acero.

CORROSIN BAJO TENSIONES Este tipo de agrietamiento toma lugar cuando soluciones custicas concentradas y calientes, estn en contacto con un acero que est sometido a altos niveles de esfuerzo tensionales. Estos esfuerzos pueden ser creados por cargas externas o por altos esfuerzos residuales. Este problema puede ser controlado reduciendo los niveles de esfuerzo y/o reduciendo la concentracin de la solucin custica.

GRAFITIZACIN Este fenmeno ocurre en los aceros cuando se les expone durante su vida de servicio a ciclos trmicos repetidos calentamiento y enfriamientos. Consiste en la descomposicin de la cementita en sus componentes primarios; el carbono procedente del carburo se sita en los lmites de grano en forma de grafito, comenzando el proceso en torno a los 430C. Las consecuencias de este efecto se traducen en una perdida de propiedades mecnicas.

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OJO DE PESCADO Son grietas llamadas tambin hojuelas, ampollas o aureolas, que se encuentran alrededor de porosidades o inclusiones de escoria en la soldadura; son una forma de agrietamiento por fragilizacin de hidrgeno causado por la presencia de hidrgeno acumulado en estas localidades. Se forman mayormente en aceros ferrticos soldados con electrodos de alto hidrgeno. Los factores que ayudan a prevenirlo son: altos precalentamientos, buen diseo de junta, electrodos de bajo hidrgeno y reducir las restricciones de la junta.

CLASIFICACIN DE LAS DISCONTINUIDADES SEGN EL IIW

I) GRIETAS II) POROSIDADES III) INCLUSIONES DE XIDOS Y ESCORIAS IV) FALTA DE FUSIN y/o FALTA DE PENETRACIN V) DEFECTOS O FALTA DE FORMA

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DEFECTOLOGIA DE LAS UNIONES SOLDADAS

GRUPO 1: AGRIETAMIENTO (FISURA S O GRIETAS)

AGRIETAMIENTO. El agrietamiento de las juntas soldadas ocurre por la presencia de

esfuerzos multidireccionales localizados, que en algn punto rebasan la resistencia mxima del metal. Cuando se abren grietas durante la soldadura o como resultado de sta, generalmente se observa una ligera deformacin de la pieza de trabajo. Al soldar dos placas, la raz de la soldadura queda sujeta a esfuerzo de traccin, al depositarse las capas sucesivas, produce una raz parcialmente fundida facilitando que se inicie una grieta que puede progresar a travs de todo el espesor de la soldadura. Una zona sin fundir en la raz de una soldadura puede dar lugar a grietas sin deformacin apreciable, si dicha zona se somete a esfuerzo de traccin. Despus de que se ha enfriado una junta soldada, hay ms probabilidades de que ocurra agrietamiento cuando el metal es duro o frgil. Un material dctil soporta mayores esfuerzos que un material frgil.

AGRIETAMIENTO "EN EL METAL APORTADO (CORDN). La capacidad del depsito para permanecer intacto bajo un sistema de esfuerzo impuesto durante la aplicacin de la soldadura es funcin de la composicin y la estructura del metal de la soldadura. El agrietamiento del metal de la soldadura tiene ms probabilidades de ocurrir en el primer pase que en pases de relleno, y de no repararse continuar pasando a las dems capas. Cuando se encuentra el problema de agrietamiento de la primera capa de metal de la soldadura, pueden lograrse mejoras aplicando uno o ms de las siguientes modificaciones. 1.- Modificar la manipulacin del electrodo o las condiciones elctricas, lo que cambiar el

contorno o la composicin del depsito. 2.- Disminuir la rapidez de avance, para aumentar el espesor del depsito, aportando con ello

ms metal de soldadura. 3.- Auxiliarse con precalentamiento, para evitar el choque trmico y disminuir la velocidad de

enfriamiento.

En el metal de soldadura pueden presentarse tres tipos diferentes de grietas, las cuales se ilustran en la figura 1.

Figura 1.- Tres clases bsicas de grietas de soldadura. (Ilustracin autorizada por AWS).

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Las grietas transversales son perpendiculares al eje del cordn, y en algunos casos

se extienden ms all del cordn, hasta el interior del metal de la placa. Este tipo de grieta es ms comn en juntas que tienen alto grado de restriccin. Las grietas longitudinales se presentan predominantemente dentro del metal de la

soldadura, y estn confinadas por lo general al centro de la misma. Pueden ocurrir como prolongaciones de las grietas de crter que se forman en el extremo de la soldadura, as como tambin como grietas pasantes por las capas sucesivas, que parten de una grieta que se form en la primera capa depositada. Si se forma una grieta en la primera capa y no se elimina o se vuelve a fundir completamente al aplicar la capa subsecuente, tiende a propasarse hacia la capa siguiente superior, y luego a la siguiente, para llegar finalmente hasta la superficie. El paso final de la grieta hasta la superficie de la soldadura puede ocurrir durante el enfriamiento de la misma, despus de terminar los trabajos de aplicacin. La nica forma de remediar esta situacin para cualquier combinacin dada de metal de aporte y metal base, es cambiando todos los ajustes de la mquina de soldar. Siempre que se interrumpe la operacin de soldadura, existe la tendencia a la formacin de una grieta en el crter. Las grietas de crter tienen generalmente forma de estrella, y slo avanzan hasta la

orilla del crter. Sin embargo, pueden servir como puntos de partida para grietas longitudinales en la soldadura, particularmente cuando se presentan en el crter que se forma en el extremo de un cordn. Cuando se forma el crter en otros lugares, como por ejemplo al cambiar de electrodo, por lo general se suelda la grieta al reanudar la aplicacin de soldadura. Empero, no siempre ocurre tal cosa, y en ocasiones pueden observarse grietas finas, con forma de estrella, en varios lugares. En los prrafos anteriores se han estudiado los defectos que ocurren en el metal de soldadura depositado. En los prrafos que siguen se describen los defectos que pueden ocurrir en el metal base de las piezas de trabajo. AGRIETAMIENTO DEL METAL BASE. Este tipo de agrietamiento es por lo general de naturaleza longitudinal, y tiene lugar dentro de la zona afectada por el calor (ZAC) del metal que se est soldando, y casi siempre est asociado con materiales templables. La dureza y la fragilidad que hay en la ZAC en las juntas soldadas, son defectos metalrgicos producidos por el ciclo trmico de soldadura, y se cuentan entre las causas principales del agrietamiento. La dureza y la capacidad para deformarse sin ruptura dependen del grupo de aleaciones al que pertenezca el acero (aceros de bajo y medio contenido de carbono y bajo contenido de aleantes), y del rgimen de enfriamiento motivado a las temperaturas elevadas que se originan durante la aplicacin de la soldadura. Dicho rgimen depende de varios factores fsicos: temperatura, espesor, conductividad trmica del metal base, aportacin de calor por unidad de tiempo en una seccin dada de la soldadura y temperatura del medio. A un rgimen de enfriamiento dado, los aceros de bajo carbono se endurecen considerablemente menos que los de contenido medio de carbono. Los aceros de bajo contenido de aleacin para uso en construccin, (Ej. SAE 950), tienen una variacin amplia en sus caractersticas de endurecimiento, y algunos pueden comportarse como el acero de bajo carbono. Los aceros inoxidables austenticos, ferrticos y martensticos se comportan similar a los aceros de contenido medio de carbono y de bajo contenido de aleantes, con la excepcin de que se endurecen a un mayor grado para un rgimen de enfriamiento dado. Ni los aceros austenticos (Ej. 18%Cr y 8%Ni), ni los ferrticos,

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son ejemplos de los que se endurecen al enfriarlos rpidamente. Sin embargo, los inoxidables ferrticos se vuelven generalmente frgiles (no duros) al soldarlos. La ductilidad disminuye generalmente al aumentar la dureza, el agrietamiento del metal base se ha asociado a la falta de ductilidad en la ZAC. Las caractersticas del recubrimiento del electrodo tambin tienen un efecto considerable en la tendencia al agrietamiento de la ZAC. Los aceros que admiten temple son por lo general ms difciles de soldar, por las razones siguientes:

1.- Variaciones en la estructura metalogrfica de la ZAC, que pueden ocurrir al variar el rgimen de enfriamiento, y conducen a diferencias en las propiedades mecnicas.

2.- Se usan tales aceros por sus mejores propiedades a la traccin, y por tanto pueden compararse con el aumento de espesor en un acero comn.

En estos aceros (templables) el agrietamiento del metal base puede ocurrir transversalmente y longitudinalmente. Pueden reducirse al mnimo cuando se emplee un precalentamiento adecuado, se incremente el aporte de calor y se seleccione el metal de aporte adecuado. Las grietas transversales que se forman en el metal base son cruzadas respecto a

la direccin de la soldadura. Por lo general, se presentan en las soldaduras de filete, en aceros de gran aptitud al temple, en los que la distancia, entre la orilla de la soldadura y el borde expuesto de una placa es relativamente pequea. Tales grietas no pueden detectarse, por lo general, sino hasta que el conjunto soldado se ha enfriado a la temperatura ambiente. Las grietas longitudinales del metal base son paralelas a la soldadura y estn en el metal base. Pueden ser prolongaciones de las grietas de la zona de fusin. Para los cordones de filete, las grietas longitudinales del metal base pueden dividirse en dos tipos. 1.- Grietas de la punta, las que avanzan desde la punta u orilla del cordn de filete y

cruzan el metal base, partiendo a menudo de las socavaciones. 2.- Grietas de raz, las que avanzan desde la raz del cordn de filete y pasan a travs

del metal base. Estas grietas son por lo general, evidentes en el lado opuesto de la placa. En el caso de las soldaduras de ranura, las mayores probabilidades de formacin de grietas en la ZAC adyacente a la soldadura. Tambin pueden formarse grietas en la orilla de la soldadura, en la zona de fusin comprendida entre el cordn y los metales base.

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DEFECTOS DE SOLDADURA DEFECTO: Rotura, Fractura o Grieta SIMBOLO: SR (soldadura rota) SERIE: 100 Definicin: Una o ms discontinuidades en la soldadura o entre la soldadura y el metal base. Registro radiogrfico: Lneas obscuras con orillas speras; se presentan

generalmente en el primer cordn aunque tambin aparecen en los otros cordones y aun en las paredes soldadas (como en los casos 5 y 6). La proyeccin del haz de rayos X o Gamma debe ser transversal y en ngulo determinado para detectar las fracturas. Tipos de roturas o fracturas: 1.- Fractura de crter longitudinal 2.- Fractura de crter transversal 3.- Fractura de crter en estrella

4.- Fractura longitudinal 5.- Fractura transversal 6.- Fracturas salteadas.

Cdigos: API: No admite ninguna grieta, rotura o fractura

ASME: No admite ninguna grieta, rotura o fractura. NOTA: Ningn cdigo tiene aceptabilidad en grietas, roturas o fracturas.

Causas del defecto Correccin

Electrodo incorrecto (Responsabilidad del supervisor y del soldador).

Utilice electrodo correcto, en tamao y que sea acorde a la aleacin del metal base.

Escasa separacin de la raz (Responsabilidad del taller y del soldador).

Cambie la secuencia de la soldadura; use electrodos ms dctiles y reduzca la rigidez del metal base.

Enfriamiento rpido de la soldadura. (Responsabilidad del soldador).

Use precalentamiento o aplquelo en interpasos, para aumentar el tiempo de enfriamiento.

Estructura-muy rgida (Responsabilidad del diseador de la estructura).

Soldar con electrodo mayor; utilice ms corriente y aplique precalentamiento.

Mala preparacin del bisel (Responsabilidad del taller).

Corrija el bisel, d pasadas ms cortas con precalentamiento y postcalentamiento.

NOTA: Una causa muy frecuente en las fracturas es la tcnica deficiente del soldador al carecer de prctica y realizar su trabajo demasiado rpido. Tabla de temperaturas de precalentamiento Contenido de %C y %Mn Electrodo Tratamiento Trmico

C: hasta 0.30 y Mn: hasta 0.60 Cualquiera Si el ambiente es fro (menor a 10C) precalentar a 45 C

C: 0.31 a 0.35 y Mn: hasta 0.90 de bajo hidrgeno Precalentar de 45 C a 50 C

C: 0.36 a 0.40 y Mn: hasta 1.30 de bajo hidrgeno Precalentar a 100 C

C: ms de 0.41 Mn: Cualquier rango de bajo hidrgeno Precalentar a 200 C

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DISCONTINUIDADES EN SOLDADURA GRIETAS DE SOLIDIFICACIN

GRIETAS DE SOLIDIFICACIN (solidification Cracking) Una grieta puede ser definida como una discontinuidad local producida por una fractura que puede surgir de los esfuerzos generados al enfriar, o de cualquier otro esfuerzo que pueda actuar sobre la estructura. Es el tipo de imperfeccin ms seria que se puede hallar en una soldadura, y debe ser removida. Las grietas no slo reducen la resistencia de la soldadura mediante la reduccin en el espesor de una seccin, sino que tambin se pueden propagar mediante concentracin de tensiones en su punta, en especial bajo carga de impacto o durante el servicio a bajas temperaturas.

IDENTIFICACIN

Apariencia Visual Las grietas originadas durante la solidificacin, son normalmente diferenciables de otros tipos de grietas gracias a los siguientes factores caractersticos:

Slo ocurren en el metal de soldadura.

Normalmente aparecen como lneas rectas a lo largo del centro del cordn de soldadura (Fig. 1), pero en ocasiones aparecen como grietas transversales dependiendo de la estructura originada durante la solidificacin.

Las grietas de solidificacin pueden tener una apariencia ramificada una vez que se haya formado un crter.

Las grietas son abiertas y fcilmente visibles a simple vista.

Al abrir la soldadura exponiendo la superficie de la grieta, sta tendr una apariencia azulada y oxidada de tratarse de aceros o aleaciones de nquel, evidenciando que fueron formadas cuando el metal an estaba caliente.

Metalografa Las grietas se forman en las fronteras de solidificacin y son caractersticamente interdendrticas. La morfologa refleja la estructura de solidificacin de la soldadura y podra haber evidencia de segregacin asociada con la frontera de solidificacin.

Fig. 1 Grieta por solidificacin a lo largo del centro del cordn.

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CAUSAS La principal causa del agrietamiento por solidificacin es que el cordn de soldadura en la etapa final de solidificacin no tiene suficiente resistencia como para contrarrestar los esfuerzos de contraccin generados a medida que el depsito fundido solidifica. Los factores que pueden aumentar el riesgo son:

Tamao insuficiente del cordn de soldadura o geometra inadecuada

Soldar bajo muchas limitantes

Propiedades del material como un alto contenido de impurezas o una alta tasa de encogimiento durante la solidificacin.

El diseo de la unin puede tener una influencia significativa sobre el nivel de esfuerzos residuales. Grandes brechas entre los elementos incrementarn el esfuerzo sobre el metal de soldadura en solidificacin, en especial si hay poca penetracin. Por lo tanto, los cordones de soldadura que tengan poca relacin entre la profundidad y el ancho como por ejemplo la que se forma al hacer un puente para salvar una gran brecha mediante un cordn ancho y delgado, resultando en una mayor susceptibilidad al agrietamiento por solidificacin (Fig. 2). En este caso, el centro de la soldadura, que es la ltima parte que solidifica, es una delgada zona con una resistencia despreciable al agrietamiento. La segregacin de impurezas hacia el centro de la soldadura, tambin estimula el agrietamiento. La concentracin de impurezas delante del frente de solidificacin de la soldadura forma una pelcula lquida de bajo punto de solidificacin, que al solidificar produce una zona susceptible. A medida que procede la solidificacin, esta zona tender a agrietarse a medida que se acumulan esfuerzos gracias a la contraccin normal por solidificacin. Un depsito fundido de forma elptica es preferible a uno con forma de gota. El soldar con contaminantes tales como lubricantes de corte sobre la superficie a soldar, tambin incrementar la formacin de impurezas en el depsito fundido, y en consecuencia el agrietamiento. Debido a que las composiciones del metal de aporte y del metal base determinan la composicin de la soldadura, tendrn una influencia substancial en la susceptibilidad al agrietamiento del material.

Fig. 2.- Penetracin demasiado pequea del cordn de soldadura.

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ACEROS El agrietamiento est asociado a las impurezas, en particular azufre y fsforo, y es promovido por el carbn, mientras que el manganeso y el silicio pueden reducir el riesgo. Para minimizar el riesgo de agrietamiento, se prefiere material de aporte con un bajo contenido de carbono e impurezas y un contenido de manganeso relativamente alto. Como regla general, para los aceros al carbono-manganeso, el contenido total de azufre y fsforo no debera exceder el 0,06%. La composicin del metal de soldadura est gobernada por el consumible, y debido a que el metal de aporte es normalmente ms limpio que el metal a soldar, el agrietamiento es menos probable con procesos de baja disolucin como MMA y MIG. La composicin de las lminas asume una mayor importancia en situaciones de alta disolucin como al soldar la raz en soldaduras a tope mediante una tcnica autgena como la soldadura TIG, o en un proceso de alta disolucin como la soldadura de arco sumergido. En soldaduras al arco sumergido, como se describe en BS 5135 (Apndice F), el riesgo de agrietamiento puede ser conocido mediante clculos en Unidades de Susceptibilidad de Agrietamiento (UCS) a partir de la composicin qumica del metal de soldadura (%peso).

UCS = 230C* + 190S + 75P + 45Nb + 12,3Si - 5,4Mn - 1

C* = Contenido de Carbono 0,08 (el que sea mayor)

Aunque se trate de unidades arbitrarias, un valor UCS30 indica una baja resistencia. Dentro de este rango, el riesgo ser mayor en una soldadura con una mayor relacin de profundidad con respecto al ancho, hecha a altas velocidades de soldadura o donde la geometra de la unin sea pobre. Para soldaduras a filete, los pases que tengan una relacin de profundidad con respecto al ancho de aproximadamente 1, los valores UCS de 20 ms indicarn un riesgo de agrietamiento. Para una soldadura a tope, los valores cercanos a 25 UCS son crticos. Si la relacin de profundidad respecto al ancho es reducida de 1 a 0,8 el UCS permisible se incrementa en un factor de 9. Sin embargo bajas relaciones de profundidad respecto al ancho (como la que se obtiene cuando no se logra penetracin hacia la raz) tambin promueven el agrietamiento.

ALUMINIO: La alta expansin trmica (aproximadamente el doble de la del acero) y una substancial contraccin al solidificar (un 5% ms que en una soldadura equivalente en acero) significa que las aleaciones de aluminio son ms prestas al agrietamiento. El riesgo se puede reducir utilizando un material de aporte resistente al agrietamiento (usualmente de las aleaciones de las series 4xxx y 5xxx) pero la desventaja es que el metal de soldadura resultante tiene tendencia a divergir en cuanto a propiedades (como menor resistencia) con respecto al metal base.

ACERO INOXIDABLE AUSTENTICO: Una soldadura de acero inoxidable totalmente autentico tiene ms tendencia a agrietarse que una que contenga entre un 5 y un 10% de ferrita. El efecto beneficioso de ola ferrita es atribuido a su capacidad de disolver impurezas nocivas que de otro modo daran lugar a la formacin de segregados de bajo punto de fusin y en consecuencia a grietas interdendrticas. Por lo tanto, la eleccin del material de aporte

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es importante para suprimir el agrietamiento, por lo que un material de aporte tipo 308 es empleado para soldar acero inoxidable de tipo 304. PRCTICAS PARA EVITAR EL AGRIETAMIENTO POR SOLIDIFICACIN Aparte de la eleccin de los materiales, las principales tcnicas para minimizar el riesgo de agrietamiento por solidificacin en soldadura son:

Controlar la unin de las piezas a soldar a fin de reducir brechas.

Antes de soldar, limpiar los contaminantes del material.

Asegurarse de que la secuencia de soldadura no provocar una acumulacin de tensiones inducidas trmicamente.

Seleccionar los parmetros de soldadura y la tcnica a emplear, a fin de producir un cordn de soldadura que tenga una adecuada relacin de profundidad respecto al ancho, o con suficiente espesor (soldadura a filete) para asegurar que el cordn de soldadura tenga suficiente resistencia a las tensiones de solidificacin (una relacin de profundidad respecto al ancho de 0,5:1 es recomendable).

Evitar la produccin de una alta relacin de profundidad respecto al ancho, lo que promueve la segregacin y esfuerzos transversales. Como regla general, los cordones de soldadura cuya relacin de profundidad respecto al ancho excede 2:1 sern susceptibles al agrietamiento por solidificacin.

Evitar altas velocidades de soldadura (a altos niveles de corriente) las que incrementan la cantidad de segregacin y el nivel de esfuerzo a travs del cordn de soldadura.

Al terminar cada pase, asegurar un llenado adecuado del crter para evitar una forma cncava desfavorable de ste.

ESTNDARES DE ACEPTACIN Debido a que las grietas de solidificacin son imperfecciones lineales con bordes agudos, no son permisibles para soldaduras que exijan los niveles de calidad B, C y D, de acuerdo con los requerimientos de BS EN 25817 (ISO 5817). Las grietas de crter son permisibles para el nivel de calidad D.

DETECCIN Y REMEDIO Las grietas de solidificacin que interrumpan la continuidad superficial, pueden ser detectadas mediante inspeccin visual, aplicacin de penetrantes lquidos o por tcnicas de prueba con partculas magnticas. Las grietas internas requieren tcnicas radiogrficas o de ultrasonido. Muchos cdigos especificarn que todas las grietas deben ser removidas. Un componente agrietado debe ser reparado removiendo las grietas con un margen de seguridad de unos 5mm ms all del lmite visible de las grietas. La excavacin es luego vuelta a soldar con un material de aporte que no producir un depsito sensible al agrietamiento.

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DISCONTINUIDADES EN SOLDADURA GRIETAS POR HIDRGENO EN LOS ACEROS

GRIETAS POR HIDRGENO EN LOS ACEROS El agrietamiento por hidrgeno tambin puede llamarse agrietamiento en fro o agrietamiento retardado. La caracterstica principal que distingue este tipo de grietas es el hecho de que ocurre en aceros ferrticos, usualmente de forma inmediata durante la soldadura o poco despus de haber finalizado la misma. A continuacin se describen las caractersticas y las principales causas de las grietas por hidrgeno.

APARIENCIA VISUAL

Las grietas por hidrgeno normalmente pueden ser distinguidas gracias a alguna de las siguientes caractersticas:

En los aceros C-Mn, la grieta normalmente se originar en la zona afectada por calor (HAZ) pero podra extenderse dentro del metal de soldadura (Fig. 1).

Las grietas tambin pueden ocurrir en el cordn de soldadura, normalmente transversales a la direccin de soldadura, a un ngulo de 45 con respecto a la superficie soldada. Son esencialmente derechas o siguen un camino preestablecido, pero no se bifurcan.

En aceros de baja aleacin, las grietas pueden ser transversales a la soldadura, perpendiculares a la superficie soldada, pero no bifurcadas y esencialmente planares.

Al abrir la soldadura (antes de hacer cualquier tratamiento trmico), la superficie de las grietas normalmente no estar oxidada, an interrumpiendo la continuidad superficial, indicando que fueron formadas cuando la soldadura se hallaba a temperatura ambiente. Un ligero tono azulado puede ser observado por los efectos del precalentamiento o del calor de la soldadura.

Fig. 1 Grietas por hidrgeno originadas en la HAZ (no se esperara que los tipos de grieta mostrados se formaran en la misma soldadura).

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METALOGRAFA

Las grietas que se originan en la HAZ estn normalmente asociadas a la regin de grano grueso (Fig. 2). Las grietas pueden ser intergranulares, transgranulares o una mezcla de ambas. Las grietas intergranulares son ms dadas a ocurrir en las estructuras HAZ ms duras formadas en aceros de baja aleacin y alto carbono. El agrietamiento transgranular es ms comn en estructuras de acero C-Mn. En soldaduras a filete, las grietas en la HAZ se encuentran normalmente asociadas a la raz de la soldadura y son paralelas a la soldadura. En soldaduras a tope, las grietas de la HAZ normalmente se encuentran orientadas paralelamente al cordn de soldadura.

CAUSAS

Hay tres factores que se combinan para producir agrietamiento:

El hidrgeno generado por el proceso de soldadura.

Una estructura dura y frgil susceptible de agrietarse.

Esfuerzos tensiles residuales que actan sobre la unin soldada.

El agrietamiento es causado por la difusin de hidrgeno hacia la parte endurecida y ms sometida a esfuerzos de la soldadura. En los aceros C-Mn, gracias a que existe un mayor riesgo de formacin de una microestructura frgil en la HAZ, muchas de las grietas por hidrgeno se hallarn en el metal base. Con la correcta eleccin de electrodos, el metal de soldadura tendr un menor contenido de carbono que el metal base, y por tanto un menor equivalente de carbono (CE). Sin embargo, las grietas transversales del metal de soldadura pueden ocurrir especialmente al soldar componentes de seccin gruesa. En aceros de baja aleacin, debido a que la estructura del metal de soldadura es ms susceptible de agrietarse que la HAZ, se podra hallar agrietamiento en el cordn de soldadura. Los efectos de factores especficos sobre el riesgo de agrietamiento son:

Hidrgeno del metal de soldadura.

Composicin del metal base.

Espesor del metal base.

Esfuerzos que actan sobre la soldadura.

Induccin de calor. CONTENIDO DE HIDRGENO DEL METAL DE SOLDADURA

La principal fuente de hidrgeno es la humedad contenida en el fundente en el recubrimiento de los electrodos MMA, el fundente en alambres con ncleo y el fundente empleado en soldadura de arco sumergido. La cantidad de hidrgeno generado es determinado principalmente por el tipo de electrodo. Los electrodos bsicos

Fig. 3 Grieta a lo largo de la estructura de grano grueso de la HAZ.

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normalmente generan menos hidrgeno que los electrodos de rutilo o los celulsicos. Es importante notar que puede haber otras fuentes significativas de hidrgeno como la humedad atmosfrica, materiales relacionados con el procesamiento o la historia de servicio que hayan podido dejar al acero con un significativo contenido de hidrgeno. El hidrgeno tambin podra provenir de la superficie del material o del consumible. Entre las fuentes de hidrgeno estarn:

Aceite, grasa y polvo.

xido.

Pintura y recubrimientos.

Fluidos de limpieza.

COMPOSICIN DEL METAL BASE

Esto tendra una mayor influencia sobre el endurecimiento y, con altas tasas de enfriamiento, el riesgo de originar una estructura frgil y dura en la HAZ. La capacidad de endurecimiento de un material normalmente se expresa en trminos de su contenido de carbono, o de tomar en cuenta otros elementos, su valor equivalente de carbono (CE).

CE = %C + (%Mn/6) + [(%Cr + %Mo + %V)/5] + [(%Ni + %Cu)/15] Mientras mayor sea el valor CE, mayor ser el riesgo de agrietamiento por hidrgeno. Por lo general, los aceros que tienen un valor de CE < 0,4 no son susceptibles de agrietamiento en la HAZ por hidrgeno en la medida que se estn empleando consumibles o procesos para soldadura de bajo hidrgeno. GROSOR DEL MATERIAL BASE El grosor del material influenciar la tasa de enfriamiento y por tanto, el nivel de dureza, la microestructura producida en la HAZ y el nivel de hidrgeno retenido en la soldadura. El espesor combinado de la unin, es la suma de los grosores de los materiales que se hallan en la lnea de unin, y determinar con la geometra de la unin, la tasa de enfriamiento de la HAZ y su dureza. Consecuentemente, como se muestra en la Fig. 3, una soldadura a filete tendr un mayor riesgo que una soldadura a tope con el mismo grosor de material. ESFUERZOS QUE ACTAN SOBRE LA SOLDADURA

Los esfuerzos generados en la unin soldada a medida que se contrae estarn influenciados en gran parte por restricciones externas, grosor del material, geometra de la unin y qu tan bien encajan las piezas. Las reas de concentracin de esfuerzos originarn una grieta ms probablemente en el taln y en la raz de la soldadura. El que las piezas encajen mal, incrementa el riesgo de agrietamiento en soldaduras a filete. El grado de restriccin que acta sobre una unin, generalmente se incrementar a medida que progresa la soldadura gracias al nivel de rigidez durante la fabricacin.

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INDUCCIN DE CALOR La induccin de calor en el material a partir del proceso de soldadura, junto con el grosor del material y la temperatura de precalentamiento, determinar el ciclo trmico, la microestructura y la dureza resultantes tanto de la HAZ como del metal de soldadura. Una alta induccin de calor reducir el nivel de dureza. La induccin de calor por unidad de longitud se calcula multiplicando la energa del arco por un factor de eficiencia del arco de acuerdo a la siguiente frmula:

Q = [(UxAx60xK)/(1000xVs)] (kJ/mm)

Q = Calor generado en el arco (Kj/mm) U = Voltaje del arco (V) A = Corriente de soldadura (A) Vs = Velocidad de soldadura (mm/min) K = Factor de eficiencia trmica

Al calcular la induccin de calor, debe tomarse en consideracin la eficiencia del arco. Los factores de eficiencia del arco mostrados en BS EN 1011-1: 1998 para los principales procesos de soldadura al arco son:

Arco sumergido (alambre nico) 1,0 SMAW 0,8 MIG/MAG y alambre con ncleo de fundente 0,8 TIG y Plasma 0,6 En la soldadura SMAW, la induccin de calor es normalmente controlada por la longitud de la carrera de cada electrodo, que es proporcional a la induccin de calor. Debido a que la longitud de la carrera es la longitud de la soldadura depositada por un electrodo, depender de la tcnica de soldadura y de la relacin entre el espesor del entramado con respecto a la pausa.

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DISCONTINUIDADES EN SOLDADURA POROSIDAD

Las caractersticas y las principales causas de los defectos relacionados con la porosidad estn ya identificadas. Asimismo, se dan los mejores lineamientos de prctica para que los soldadores puedan minimizar el riesgo de porosidad durante la fabricacin.

IDENTIFICACIN La porosidad es la presencia de cavidades en el metal de soldadura provocada por el enfriamiento del gas emitido por el depsito fundido durante su solidificacin. La porosidad puede tomar varias formas:

Distribuida o de dispersin uniforme.

Poros de interrupcin superficial.

Porosidad tubular.

Crteres.

CAUSAS Y PREVENCIN DE LAS POROSIDADES

POROSIDAD DISTRIBUIDA Y POROS SUPERFICIALES La porosidad distribuida (Fig. 1) se encuentra normalmente como finos poros a lo largo y ancho del cordn de soldadura. Los poros de interrupcin superficial (Fig. 2) por lo general indican una gran cantidad de porosidad distribuida.

Fig. 1.- Porosidad uniformemente distribuida. Fig. 2.- Poros superficiales en soldadura a filete.

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CAUSAS

La porosidad es provocada por la absorcin de nitrgeno, oxgeno e hidrgeno en el depsito fundido, para luego ser liberados en forma gaseosa durante la solidificacin y quedar atrapados como burbujas en el metal de soldadura. La absorcin de nitrgeno y de oxgeno en el depsito fundido se origina usualmente a partir de una insuficiente proteccin gaseosa. Si al menos un 1% de aire logra colarse por el gas protector, provocar porosidad distribuida, pero si supera el 1,5% resultara en una notable porosidad superficial. Escapes en los conductos de gas, irregularidades en el flujo y turbulencia son causas frecuentes de porosidad. El hidrgeno puede originarse a partir de varias fuentes, entre las que se encuentran humedad por electrodos secados inadecuadamente, fundentes o la pieza a trabajar; as como grasa o aceite en las inmediaciones de la pieza o en los instrumentos de trabajo. Recubrimientos superficiales como pinturas, barnices y baos de zinc, podran generar copiosas cantidades de vapor durante la soldadura. El riesgo de atrapar el gas producido ser mayor en uniones en T que en uniones a tope, en especial al soldar a filete en ambos lados (Fig. 2). Especial mencin merecen los recubrimientos susceptibles de ser soldados bajos en zinc. No debera haber necesidad de remover el recubrimiento, pero si este excede el espesor recomendado por el fabricante, podra resultar porosidad, en especial al utilizar otros procesos de soldadura que no sean SMAW. PREVENCIN

La fuente de gas debe identificarse y ser removida como sigue: Entrada de aire:

Sellar cualquier entrada de aire.

Evitar turbulencia en el depsito fundido.

Utilizar metal de aporte con un adecuado nivel de antioxidantes.

Reducir el flujo excesivo de gas.

Evitar corrientes de aire. Hidrgeno:

Secar el electrodo y el fundente.

Limpiar y desengrasar la superficie a trabajar. Recubrimientos superficiales:

Limpiar los bordes de la unin inmediatamente antes de soldar.

Observar si el recubrimiento est por debajo del espesor mximo recomendado.

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POROS TUBULARES De manera caracterstica, los poros tubulares son alargados (Fig. 3) y producen una apariencia de estras en la radiografa.

CAUSA

Los poros alargados son un indicativo de que una gran cantidad de gas est formndose y siendo atrapado en el metal en solidificacin. Un exceso de gas se formar si la superficie a trabajar est muy contaminada o gracias a un recubrimiento muy espeso. El lugar ms factible para que el gas quede atrapado son fisuras como aquellas que quedan entre los elementos de una unin en T con soldaduras a filete en ambos lados. Al soldar uniones T con placas recubiertas es esencial que el espesor del recubrimiento en el borde del elemento vertical no exceda el recomendado por el

fabricante (unas 20 ). PREVENCIN El eliminar el gas y las cavidades elimina poros tubulares.

Generacin de gases:

Limpiar las superficies de las piezas a trabajar.

Remover cualquier recubrimiento del rea de unin.

Observar si el espesor del recubrimiento se encuentra por debajo del recomendado por el fabricante.

Geometra de la unin:

Evitar geometras que podran crear cavidades.

CRTERES Un crter se forma en el depsito fundido final ya slido, y por lo general se le asocia con algo de porosidad. CAUSA

Esta imperfeccin resulta del encogimiento durante la solidificacin del depsito fundido. Consecuentemente, condiciones que exageren el cambio volumtrico del estado lquido al slido, estimularn su formacin. El apagar la corriente de soldadura resultar en una rpida solidificacin de un gran depsito fundido. En la soldadura TIG, tcnicas autgenas, o el detener el alambre antes de apagar la corriente, causar la formacin de un crter.

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PREVENCIN

La formacin de un crter puede ser evitada eliminando la detencin del alambre, o corrigiendo la tcnica del soldador.

Remocin de la detencin del alambre:

Emplear el botn de encendido en soldaduras a tope.

Esmerilar la zona de pausa al cambiar de electrodo o antes de depositar el siguiente pase.

Tcnica del soldador.

Reducir progresivamente la corriente de soldadura para reducir el tamao del depsito fundido.

Aadir material de aporte (TIG) para compensar el encogimiento del depsito fundido.

Susceptibilidad de los Materiales a la Porosidad Los gases que podran causar porosidad en la gama de materiales empleados comnmente se muestran en la siguiente tabla:

Material Gas Limpieza

Acero C-Mn H, N, O Esmerilar para remover el recubrimiento

Acero inoxidable H Desengrasar, cepillar y nuevamente desengrasar

Al y sus aleaciones H Limpieza qumica, cepillado, desengrase, raer

Cu y sus aleaciones H, N Desengrasar, cepillar y nuevamente desengrasar

Ni y sus aleaciones N Desengrasar, cepillar y nuevamente desengrasar

Deteccin y Remedio Si las imperfecciones interrumpen la continuidad de la superficie, se pueden detectar mediante un penetrante o una tcnica de inspeccin por partculas magnticas. Las imperfecciones por debajo de la superficie pueden detectarse mediante radiografa o inspeccin ultrasnica. La radiografa es normalmente ms efectiva para detectar y caracterizar imperfecciones relacionadas con la porosidad. Sin embargo, la deteccin de pequeos poros es difcil, en especial en secciones anchas. Para remediar esto, normalmente se requiere la remocin mediante un formn o esmerilado; pero si la porosidad es extendida, debera removerse toda la soldadura. La unin debera ser nuevamente preparada y vuelta a soldar segn el procedimiento convenido.

CAUSAS Y SOLUCIONES DE LA POROSIDAD Entendemos por porosidad una discontinuidad en forma de cavidad que se forma cuando el gas se queda atrapado en el metal base que se est solidificando. Las discontinuidades suelen ser esfricas pero tambin se presentan alargadas. Algunos tipos de porosidades serian:

Porosidad alineada: Est formada por un conjunto de poros alargados o esfricos orientados linealmente.

Porosidad agrupadas: Grupo de poros o sopladuras distribuidas al azar.

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Rechupe de crter: Cavidad en el final del cordn de soldadura no eliminada al trmino de la asada o en las siguientes.

CAUSAS SOLUCIONES

Excesivo hidrgeno, nitrgeno u oxgeno en la atmsfera de soldeo.

Utiliza electrodos de bajo contenido en hidrgeno. Utiliza metales con altos contenido en desoxidante. Incrementar el flujo de gas protector, estudiar las condiciones de humedad y de grasa en el rea a soldar y en el alambre de soldeo.

Alta velocidad de solidificacin. Usar precalentamiento, aumentar el aporte trmico.

Metal base sucio. Limpiar la superficie de unin y superficies adyacentes.

Alambre de soldeo sucio. Utilizar limpiadores y alambres empaquetados adecuadamente, almacenar en reas limpias y secas.

Longitud de arco inadecuado, corriente de soldeo o manipulacin del electrodo incorrecto.

Ajustar adecuadamente.

Volatilizacin del Zn del latn. Utilizar metal de aporte cobre-silicio; reducir el aporte trmico.

Acero galvanizado. Utilizar electrodos 6010, si es posible, y manipular el arco para volatilizar el Zn, ms all de la zona de metal fundido; eliminar el Zn del rea soldada.

Excesiva humedad en el revestimiento del electrodo.

Utilizar procedimientos recomendados para el almacenamiento de electrodos.

Metal base con alto contenido de azufre.

Utilizar electrodos que produzcan reacciones de carcter bsico en la escoria.

DEFECTO: POROSIDAD SIMBOLO: P SERIE: 200 Definicin: Cavidades esfricas u ovaladas, semicrculos irregulares que son discontinuidades en la estructura de los cordones de soldadura provocadas por atrapamiento de gases durante el estado de solidificacin. Registro radiogrfico: Manchas de formas esfricas irregulares con variaciones de densidad que se presentan aisladas, salteadas y agrupadas con intensidad obscura de mayor o menor dimetro. Tipo de porosidades: 1.- Porosidades salteadas con formas irregulares semiesfricas de dimetros de 3/16''

y 1/8" en el primer cordn de soldadura.

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2.- Porosidades aisladas con formas semiesfricas de dimetros de 1/16" y 3/32" en el segundo cordn de soldadura.

3.- Porosidades agrupadas con formas semiesfricas y con dimetros menores de 1/11" en el primero y segundo cordn de soldadura.

4.- Porosidades en lnea y muy prximas unas a otras. Cdigos: Los cdigos API (carta 1104), ASME y la grfica estructural de AWS,

presentan aceptabilidad en este defecto (consulte el anexo). Se rechazan poros de tamao superior a los indicados en los grados de aceptabilidad y que por su colocacin puedan dar lugar a una fractura (por ejemplo, poros demasiado juntos y en lnea o lneas continuas), as como el defecto de poro de aguja, que es totalmente condenable.

Causas del defecto Correccin

Tipos 2 y 3. Soldar con metales mal limpiados, y que contienen xidos, aceites, grasa, pintura, o suciedades.

Verificar que las superficies de los biseles se encuentren limpias as como las reas adyacentes. Remover la soldadura porosa y volver a depositar cordones de soldadura.

Tipos 2 y 4. Soldar con electrodos con el fundente contaminado ya sea de humedad, aceites o suciedad; o bien, usar electrodos muy viejos.

Utilizar electrodos secos, limpios y nuevos.

Tipos 1, 2, 3 y 4. Metal base inadecuado con contaminacin en el maquinado o con alto contenido de azufre.

Verificar el metal base y su preparacin. Cuidar que los electrodos liguen y efectuar la accin de limpieza.

Porosidades diversas en sistemas con gases protectores como Argn, Bixido de Carbono. Los gases estn contaminados o no funcionan en la proporcin correcta por falta de flujo.

Verifique los gases, los sistemas, mangueras, flujmetros y mezclas de gases.

Porosidades en el sistema de arco sumergido causadas por un fundente hmedo, superficie contaminada, alambre del electrodo, sucio y oxidado o bien el uso de un fundente de textura muy fina.

Utilice fundente seco y limpio; verifique la limpieza y buena preparacin del metal base; el electrodo debe ser nuevo, estar limpio y tener la altura y velocidad apropiada. Verifique que el fundente tenga la granulacin correcta y corresponda al tipo de metales, verifique distancia de las boquillas y que estn limpias.

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DISCONTINUIDADES EN SOLDADURAS INCLUSIONES DE ESCORIA

IDENTIFICACIN La escoria, normalmente se ve como lneas de material alargado, continuas o discontinuas a lo largo de la soldadura. Esto se puede identificar mediante radiografa, Figura 1. Las inclusiones de escoria estn usualmente asociadas a los procesos de flujo, SMAW, FCAW y arco sumergido o SAW, pero tambin (raras veces) pueden ocurrir en soldaduras MIG.

CAUSAS Una escoria es el residuo del recubrimiento del fundente, es principalmente un producto de la desoxidacin por la reaccin entre el fundente, aire y xidos superficiales. La escoria es atrapada en la soldadura cuando dos cordones de soldadura adyacentes son depositados y yuxtapuestos inadecuadamente, formndose as una cavidad. Al depositarse la siguiente capa, la escoria atrapada no se funde ni es eliminada. La escoria tambin puede ser atrapada en cavidades en soldaduras de mltiples pases mediante una excesiva socavadura del taln de soldadura o gracias al perfil irregular de la superficie conferido por las marcas de la soldadura anterior, Figura 2. Gracias a que ambos tienen un efecto sobre la facilidad de remocin de la escoria, el riesgo de imperfecciones por escoria est influenciado por:

El tipo de fundente.

La tcnica del soldador.

El tipo y la configuracin de la unin, la posicin de soldadura y las restricciones de acceso, influyen en el riesgo de imperfecciones por escoria.

Prevencin de inclusiones de escoria mediante

esmerilado entre pases

Figura 1.- Radiografa indicando la presencia de inclusiones de escoria.

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a) Perfil pobre de cordn de soldadura (convexo) dando como resultado escamas

de soldadura atrapadas entre los pases.

b) Perfil suave de cordn de soldadura que permite la remocin de escoria entre pases.

Figura 2.- Influencia de la tcnica del soldador sobre el riesgo de inclusiones de escoria al soldar con un electrodo bsico E-7018 con el proceso SMAW.

TIPO DE FUNDENTE Una de las principales funciones del recubrimiento del fundente en la soldadura es producir una escoria que fluir libremente sobre la superficie del depsito fundido para protegerlo de la oxidacin. Debido a que la escoria afecta las caractersticas de manejo del electrodo SMAW, su tensin superficial y la tasa de enfriamiento pueden ser propiedades igualmente importantes. Para soldar en las posiciones horizontal y vertical planas, se prefiere una escoria relativamente viscosa, ya que produce un perfil suave del cordn de soldadura, es menos probable que quede atrapado, y al solidificar es normalmente ms fcil de remover. Para la soldadura vertical, la escoria debe ser ms fluida, para que fluya fuera de la superficie del depsito fundido, pero debe tener una mayor tensin superficial para proporcionar un soporte para el depsito fundido y tener un enfriamiento rpido. La composicin del recubrimiento del fundente tambin juega un papel importante en el riesgo de inclusiones por escoria a travs de su efecto sobre la forma del cordn de soldadura y la facilidad con que la escoria puede ser removida. Un depsito fundido con un bajo contenido de oxgeno tendr una elevada tensin superficial produciendo un cordn de soldadura convexo produciendo poco mojado del metal matriz. Entonces un fundente oxidante que contiene por ejemplo oxido de hierro, producir un baja tensin superficial, con un cordn de soldadura con un perfil mas cncavo, y promueve el mojado de la matriz. Un fundente con alto contenido de silicato produce una escoria vtrea que usualmente se despega por si sola. Fundentes con alto contenido de carbonato de calcio producen una escoria adherente que es difcil de remover. La facilidad de remocin de escoria para los principales tipos de fundente es:

Rutilo o fundentes cidos: Grandes cantidades de oxido de titanio (rutilo) con

algunos silicatos. El nivel de oxigeno del deposito fundido es suficientemente alto como para dar un cordn de soldadura plano o ligeramente convexo. La fluidez de la escoria esta determinada por el contenido del fluoruro de calcio. Los recubrimientos libre de fluoruro diseados para soldar en posicin plana produce un cordn de soldadura de perfile suave y una escoria fcil de remover. La escoria de fluoruro ms fluida, diseada para soldadura posicional es ms difcil de remover.

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Fundentes Bsicos: la alta proporcin de carbonato de calcio y de fluoruro de

calcio en el fundente reduce el contenido de oxigeno del deposito fundido y por tanto su tensin superficial. La escoria es ms fluida que aquella producida con el recubrimiento de rutilo. El enfriamiento rpido tambin asiste a la soldadura en las posiciones vertical y sobre la cabeza pero la escoria es ms difcil de remover.

El riesgo de inclusiones de escoria es mayor al emplear fundentes bsicos. El perfil convexo del cordn de soldadura dificulta la remover la escoria de los talones de la soldadura, especialmente en soldadura de mltiples pases.

TCNICA DEL SOLDADOR La tcnica de soldadura juega un papel importante en la prevencin de inclusiones de escoria. La manipulacin de electrodos debera asegurar un forma y un grado de superposicin adecuados de los cordones de soldadura, a fin de evitar la formacin de escamas que puedan atrapar la escoria. Por tanto, el tamao correcto del electrodo, y el ngulo correcto permiten obtener una buena penetracin y un perfil suave del cordn de soldadura, esenciales para prevenir la inclusin de escoria. En la soldadura vertical de mltiples pases, especialmente al utilizar electrodos bsicos, se debe tener cuidado de fundir cualquier escama de escoria y minimizar la socavadura. Una ligera pausa en los bordes de la costura asistir la fusin de las paredes laterales dando como resultado un perfil ms plano de cordn de soldadura. Una alta corriente y una alta velocidad de soldadura tambin causaran socavadura de las paredes laterales lo que hace la remocin de escoria una tarea difcil. Es crucial remover toda de escoria antes de realizar el siguiente pase. Esto puede hacerse entre pases mediante esmerilado, desconchado o cepillado. Los utensilios de limpieza deber ser identificados para diferentes materiales (aceros, aceros inoxidables, etc.). Al soldar con electrodos difciles, en estrechas uniones a tope con bisel o cuando la escoria es atrapada mediante socavadura, podra ser necesario esmerilar la superficie de la soldadura entre pases a fin de asegurar la total remocin de la escoria.

ESTNDARES DE ACEPTACIN Las inclusiones de escoria y de fundente son defectos lineales por no tener bordes agudos si las comparamos con las grietas; podran estar permitidas por algunos estndares y cdigos especficos. Los lmites en los aceros estn especificados en BE EN 25817 (ISO 5817) para los tres niveles de calidad. No se permiten imperfecciones alargadas de escoria en la soldadura a tope o en filete para los niveles de calidad B (estricto) y C (moderado). Para el nivel de calidad D, las soldaduras a tope pueden tener imperfecciones de acuerdo con su tamao, de ser inferior a la mitad del grosor nominal de la soldadura. Las imperfecciones relacionadas con la escoria corta son permitidas en los tres niveles de calidad con limitantes en cuanto a su tamao relativo con respecto al grosor de la soldadura a tope o el espesor nominal del filete.

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DISCONTINUIDADES EN SOLDADURA FUSIN INCOMPLETA O FALTA DE PENETRACIN

Se describen las caractersticas y las principales causas de la fusin incompleta de la raz. Se suministran guas generales acerca de la mejor prctica, para que los soldadores puedan minimizar el riesgo de introducir imperfecciones durante la fabricacin. FABRICACIN Y SERVICIO, DEFECTOS Y DISCONTINUIDADES

Debido a que la presencia de imperfecciones en una unin soldada podra no hacerla inadecuada para la aplicacin para la que fue destinada, el trmino preferido es imperfeccin ms que defecto. Por esta razn, la calidad de produccin para un componente, se define en trminos de un nivel de calidad en el que los lmites para las imperfecciones estn claramente definidos. Por ejemplo, el Nivel B, C o D de acuerdo con los requerimientos de EN 25817. Para los estndares americanos ASME X1 y AWS D1.1, los niveles de aceptacin estn contenidos en los estndares. El cdigo de aplicacin especificar los niveles de calidad a ser obtenidos para las varias uniones. Las imperfecciones se pueden clasificar de forma general, en aquellas producidas durante la fabricacin del componente o de la estructura, y aquellas formadas como resultado de condiciones adversas durante servicio. Los principales tipos de imperfecciones son:

Fabricacin:

Falta de fusin o de penetracin.

Grietas.

Porosidad.

Inclusiones de escorias.

Forma y tamao inadecuados de los refuerzo de la soldadura.

Servicio:

Fractura frgil.

Agrietamiento por corrosin y esfuerzo.

Falla por fatiga.

El procedimiento de soldadura y la tcnica del soldador tendrn un efecto directo sobre las imperfecciones de fabricacin. Un procedimiento incorrecto o una tcnica pobre podran producir imperfecciones que resultaran en fallas prematuras durante el servicio. Se describen las caractersticas y las principales causas de la fusin incompleta de la raz. Se suministran guas acerca de la mejor prctica, para que los soldadores puedan minimizar el riesgo de generar discontinuidades durante la fabricacin. Procedimientos de soldadura y tcnicas de soldadores van a tener un efecto en las discontinuidades de soldadura. Procedimientos o tcnicas incorrectas pueden producir discontinuidades que generan fallas prematuras en servicio.

FUSIN INCOMPLETA O FALTA DE PENETRACIN (Raz) Se llama fusin incompleta de la raz al fenmeno ocurrido cuando la soldadura no se funde de un lado de la unin en la raz. Falta de penetracin en la raz ocurre cuando ambos lados de la unin permanecen sin fundir. Imperfecciones tpicas pueden ocurrir en las siguientes situaciones:

Una cara de la raz excesivamente gruesa en una soldadura a tope (Fig. 1a).

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Una brecha de raz demasiado pequea (Fig. 1b).

Soldaduras mal colocadas (Fig. 1c).

Falta de remocin de suficiente metal de fondo en una soldadura a dos caras (Fig. 1d).

Fusin incompleta de raz al emplear una energa de arco demasiado baja (Fig. 1e).

ngulo de bisel demasiado bajo.

Un electrodo demasiado grande en soldadura SMAW. (Fig. 2)

Fig. 2 Efecto del tamao del electrodo en la fusin en la raz.

CAUSAS Estos tipos de imperfeccin son ms probables en procesos con electrodos consumibles (MIG, MMA y soldadura de arco sumergido) en los que el metal de soldadura es automticamente depositado a medida que el arco consume el alambre o varilla del electrodo. El soldador tiene un limitado control de la penetracin del depsito fundido, independiente de la deposicin del metal de soldadura. Por tanto, el proceso TIG de electrodo no consumible, en el que el soldador controla la cantidad de metal de aporte, independiente de la penetracin, es menos propenso a este tipo de defecto. En la soldadura SMAW, el riesgo de fusin incompleta en la raz se puede reducir mediante el uso de los parmetros de soldadura y el tamao de electrodo correctos a fin de proporcin una adecuada induccin de energa de arco y una profunda penetracin. El tamao del electrodo tambin es importante en el sentido de que debera ser lo suficientemente pequeo como para permitir un adecuado acceso a la raz, en especial al emplear un ngulo de bisel pequeo (Fig. 2). Es prctica comn emplear un electrodo de 4mm de dimetro para la raz, de forma que el soldador pueda manipular el electrodo para la penetracin y el control del depsito fundido. Pero, para aquellos pases para los que los requerimientos en cuanto a penetracin son menos crticos, se emplea un electrodo de 5mm de dimetro para obtener una mayor tasa de deposicin. En la soldadura MIG, los correctos parmetros de soldadura para el grosor

a))

c)

b)

d)

e)

Fig. 1 Causas de fusin incompleta. a) Cara de la raz demasiado gruesa, b) Brecha de raz demasiado pequea, c) Soldaduras mal colocadas, d) Potencia demasiado baja, e) Induccin de calor. demasiado baja.

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del material y una corta longitud de arco, deberan proporcionar una adecuada penetracin del cordn de soldadura. Un nivel de corriente demasiado bajo para el tamao de la cara de la raz, producir una inadecuada penetracin de la soldadura. En cambio, un nivel demasiado alto, har que el soldador tenga que moverse de forma demasiado rpida, provocando que el depsito fundido forme un puente sobre la raz sin obtener una adecuada penetracin. Tambin es esencial que se utilice un correcto tamao de cara de la raz, ngulos correctos de bisel y que la brecha de la unin sea arreglada con precisin. A fin de prevenir que se cierre la brecha, se requerir una adecuada soldadura por puntos. LA MEJOR PRCTICA A LA HORA DE PREVENIR

Las siguientes tcnicas pueden emplearse para prevenir una falta de fusin en la raz:

En la soldadura TIG, no se debe emplear una cara de raz demasiado grande, y hay que asegurarse de que la corriente de soldadura sea suficiente para que el depsito fundido penetre completamente la raz.

En la soldadura MMA, hay que emplear el nivel de corriente correcto y no se debe usar un tamao de electrodo demasiado grande para la raz.

En la soldadura MIG, se debe emplear un nivel de corriente lo suficientemente alto, pero se debe ajustar el voltaje del arco para mantener una longitud de arco pequea.

Al utilizar una configuracin de unin que dispone de una brecha, hay que asegurarse de que sea de un tamao adecuado y que no se cierre durante la soldadura.

No se debe emplear un nivel de corriente demasiado elevado pues causara que el depsito forme un puente sobre la brecha sin penetrar completamente en la raz.

ESTNDARES DE ACEPTACIN Los lmites para la falta de penetracin se especifican en BS EN 25817 (ISO 5817) para los tres niveles de calidad. La falta de penetracin en la raz no est permitida para el Nivel de Calidad B (estricto). Para los Niveles de Calidad C (intermedio) y D (moderado) no se permiten imperfecciones largas por falta de penetracin, ms s imperfecciones cortas. Una penetracin incompleta de la raz no est permitida en la manufactura de envases y contenedores a presin, mas s es permisible en la manufactura de tuberas dependiendo del material y del espesor de las paredes. DETECCIN Y REMEDIO

Si la raz no puede ser directamente inspeccionada (por ejemplo mediante el empleo de un penetrante o una tcnica de inspeccin por partculas magnticas) la deteccin se har mediante radiografa o con ultrasonido. El remediar la situacin, normalmente requerir la remocin de metal mediante esmerilado o con formn, seguido de una nueva soldadura en conformidad con el proceso original. ESTNDARES RELEVANTES EN 25817: 1992 (ISO 5817). Uniones en acero mediante soldadura al arco. Gua acerca de los niveles de calidad para imperfecciones. EN 30042: 1994. Uniones en aluminio y sus aleaciones susceptibles de ser soldadas mediante soldadura al arco. Gua acerca de los niveles de calidad para imperfecciones.

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DISCONTINUIDADES EN SOLDADURA FALTA DE FUSIN EN PAREDES LATERALES Y ENTRE PASES

Este artculo describe las caractersticas y las principales causas de la falta de fusin en paredes laterales y entre pases. Se da una gua general acerca de la mejor prctica para que los soldadores puedan minimizar el riesgo de imperfecciones durante la fabricacin. IDENTIFICACIN Las imperfecciones por falta de fusin pueden ocurrir cuando el metal de soldadura falla en cuanto a: Fundirse completamente con la pared lateral de la unin (Fig. 1). Penetrar adecuadamente el cordn de soldadura previo (Fig. 2).

Fig. 1 Falta de fusin en las paredes laterales. Fig. 2 Falta de penetracin entre cordones.

CAUSAS Las principales causas son: una preparacin demasiado angosta de la unin, establecimiento de los parmetros de soldadura incorrectos, tcnica de soldadura pobre y alteracin magntica del arco. Una limpieza insuficiente de las superficies aceitosas o con escamas tambin puede contribuir con la falta de fusin. Este tipo de imperfecciones son ms dadas a ocurrir al soldar en la posicin vertical. PREPARACIN DE LA UNIN

Una preparacin demasiado angosta de la unin normalmente causa que el arco sea atrado hacia una de las paredes laterales provocando una falta de fusin en la pared lateral del otro lado de la unin, o una inadecuada penetracin en el cordn de soldadura depositado previamente. Una longitud de arco demasiado grande, tambin podra incrementar el riesgo de una fusin preferencial a lo largo de un lado de la unin, provocando poca penetracin. Adicionalmente, una angosta preparacin de la unin podra prevenir un acceso adecuado a la misma. Por ejemplo, esto ocurre en la soldadura MMA al emplear un electrodo de gran dimetro, o en la soldadura MIG en la que debera hacerse permisible el empleo de este tipo de picos.

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PARMETROS DE SOLDADURA

Es importante utilizar una corriente lo suficientemente alta para que el arco penetre en la pared lateral de la unin. Consecuentemente, una velocidad de soldadura demasiado elevada para la corriente de soldadura incrementar el riesgo de estas imperfecciones. Sin embargo, una corriente demasiado elevada o una velocidad de soldadura demasiado baja causarn un anegamiento del depsito fundido frente al arco, resultando en una penetracin pobre o no uniforme. TCNICA DEL SOLDADOR

Una tcnica pobre en soldadura, tal como un ngulo o una manipulacin incorrectos del electrodo o de la pistola de soldadura, evitarn una adecuada fusin en la pared lateral de la unin. El entramado, en especial al hacer pausas en las paredes laterales de la unin, permitir que el depsito fundido interacte bien con el metal base, mejorando ingentemente la fusin en las paredes laterales. Cabe destacar que la cantidad de trama podra estar restringida por las especificaciones del procedimiento de soldadura en cuanto al lmite de entrada de energa, en particular al soldar aceros aleados o de alta tenacidad. ALTERACIN MAGNTICA DEL ARCO

Al soldar aceros ferromagnticos, las imperfecciones por falta de fusin pueden ser provocadas mediante una deflexin no controlada del arco (alteracin del arco). La alteracin del arco puede ser provocada por una distorsin del campo magntico generado por la corriente del mismo (Fig. 3) mediante:

Magnetismo residual en el material por el uso de imanes para su manipulacin

El campo magntico terrestre; por ejemplo, al soldar tuberas

Posicin del retorno de la corriente.

El efecto de cruzar el cable de retorno de corriente al soldar se muestra en la Fig. 4. La interaccin del campo magntico que rodea al arco y generado por el flujo de corriente en la placa hacia el cable de retorno, es suficiente como para alterar el cordn. La distorsin del campo magntico de la corriente del arco se puede reducir colocando el retorno de manera que la soldadura siempre apunte hacia la mordaza o hacia el lado opuesto de la misma; y en el caso de que se est trabajando con soldadura MMA, empleando corriente alterna en lugar de corriente directa. Usualmente el nico mtodo efectivo es desmagnetizar el acero antes de soldar.

Fig. 3 Interaccin de las fuerzas

magnticas causando

flexin del arco.

Fig. 4 Flexin del cordn de soldadura en MMA con DC provocado por soldar transversalmente a

la conexin de retorno de la corriente.

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LA MEJOR PRCTICA A LA HORA DE PREVENIR

Las siguientes tcnicas de fabricacin pueden emplearse para prevenir la formacin de imperfecciones por falta de fusin en las paredes laterales:

Emplear una preparacin de unin lo suficientemente ancha.

Seleccionar los parmetros de soldadura (alto nivel de corriente, pequea longitud de arco, una velocidad de soldadura no demasiado elevada) de forma que la penetracin en la pared lateral de la unin sea estimulada sin provocar anegamiento.

Asegurarse de que el ngulo del electrodo y de la pistola, y la tcnica de manipulacin originarn una adecuada fusin en las paredes laterales.

Emplear el entramado con sus respectivas pausas para mejorar la fusin en las paredes laterales asumiendo que no haya restricciones en cuanto al calor.

De ocurrir una alteracin en el arco, reubicar el retorno de corriente, emplear AC (en soldadura SMAW) o desmagnetizar el acero.

ESTNDARES DE ACEPTACIN Los lmites para imperfecciones por fusin incompleta un uniones soldadas al arco en acero se especifican en BS EN 25817 (ISO 5817) para los tres niveles de calidad (ver tabla), estos tipos de imperfeccin no estn permitidos para el Nivel de Calidad B (estricto) y C (intermedio). Para el Nivel de Calidad D (moderado), estn permitidos solamente si estos son intermitentes y si no interrumpen la continuidad superficial. Para las uniones al arco en aluminio, no se permiten imperfecciones largas para ninguno de los tres niveles de calidad. Sin embargo, para los Niveles de Calidad C y D, se permiten imperfecciones cortas pero limitando la longitud total de las mismas dependiendo del espesor de la soldadura a tope o filete.

Lmites de aceptacin para estndares de aplicacin y cdigos especficos

Aplicacin Cdigo/Estndar Lmite de Aceptacin

Acero ISO 5817: 1992 Niveles B y C no permitidos. Nivel D intermitente sin interrumpir la continuidad superficial.

Aluminio ISO 10042: 1992 Niveles B, C y D: imperfecciones largas no permitidas. Niveles C y D: imperfecciones cortas permitidas.

Contenedores a Presin

BS 5500: 1997 No permisible.

Tanques de Almacenamiento

BS 2654: 1989 No permisible.

Tubera BS 2633: 1987 1 no superior a 15mm (dependiendo del grosor de las paredes).

Tubera de Lnea API 1104:1983 1 no superior a 25mm (menos que esto si la longitud de la soldadura

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que la radiografa al detectar imperfecciones por falta de fusin entre pases. La correccin normalmente requerira su remocin mediante esmerilado, seguido de una nueva soldadura segn el procedimiento especificado. Si la falta de fusin es un problema persistente, y no es provocada por alteraciones magnticas del arco, los procedimientos de soldadura deben ser corregidos o los soldadores deben ser nuevamente entrenados.

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CMO EVITAR DEFECTOS EN SOLDADURA MIG/MAG

Resumen El proceso de soldadura MIG/MAG ha incrementado su participacin entre los procesos ms comunes en la produccin industrial en Europa Occidental, principalmente debido a su eficiencia y facilidad para automatizarlo. Defectos en la soldadura aparecen en todos los procesos; en la soldadura MIG/MAG pueden aparecer defectos como: porosidad, mordeduras y falta de fusin. Un correcto ajuste de los parmetros, y una buena

planificacin en el mantenimiento preventivo del equipo, pueden evitarlos.

TENDENCIAS EN LA PRODUCCIN INDUSTRIAL Los procesos de soldadura ms utilizados actualmente en la produccin industrial son: MMA (Manual Metal Arc) o SMAW (Shelding Metal Arc Welding), SAW (Sumerged Arc Welding), TIG (Tungsten lnert Gas) o GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), MIG/MAG (Metal lnert Gas/Metal Active Gas) o GMAW (Gas Metal Arc Welding) y FCAW (Flux

Cored Arc Welding). La participacin relativa de uso entre estos procesos ha cambiado en el mundo occidental en los ltimos 30 aos. El proceso MIG/MAG, usando alambre de aportacin slido, es el que ms ha aumentado en perjuicio del mtodo MMA, el FCAW tambin est incrementando su participacin. La razn principal es la economa; debido a la dura competencia entre los fabricantes, el coste de produccin est siempre presente y unos eficientes procesos de soldadura son una parte importante en la reduccin de costes. La industria fue durante mucho tiempo escptica a la soldadura MIG/MAG, tras su introduccin, ya que poda producir defectos por un inadecuado uso o ajuste del equipo. Sin embargo, el proceso ha tenido durante las dos ltimas dcadas un destacable desarrollo y, en cada nueva generacin de equipos, se ha hecho ms y ms fiable en ambos usos: en el manual y en el altamente automatizado. Otras dos reas que han mejorado este mtodo son los alambres de aportacin, con mejores propiedades para la soldadura y su alimentacin, as como el desarrollo de nuevos y mejores gases protectores. El proceso MIG/MAG ha tenido durante las dos ltimas dcadas un destacable desarrollo y se ha hecho ms y ms fiable en ambos usos: el manual y el altamente automatizado.

DEFECTOS EN LA SOLDADURA Los tres defectos ms frecuentes que pueden ocurrir en el proceso MIG/MAG son:

Porosidad Mordeduras Falta de fusin

POROSIDAD: Un poro es un defecto que en general es aceptado debido a su geometra redonda. Ello no causa altas concentraciones de tensiones a carga esttica o dinmica, y puede adems ser aceptado en cantidades relativamente grandes. La porosidad est usualmente escondida dentro del cordn y como mejor se detecta es por ensayo radiogrfico.

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Causas

1.- Presencia de humedad, aceite, grasa suciedad o pintura en las juntas. 2.- Impurezas en la superficie del alambre de aportacin. 3.- Plancha con recubrimiento metlico. 4.- Proteccin de gas incompleta causada por un insuficiente caudal de gas o presin, o

un exceso del caudal de gas, que inyectar aire. Medidas 1.- Mejor limpieza del rea de unin antes de soldar. 2.- Cambio del alambre. 3.- Debe eliminarse cuidadosamente. 4. Usar fluxmetro para controlar el caudal de gas. Comprobar que los conductos y

conexiones ajustan. Eliminar presiones eventuales.

Figura 1.- Poros generados en soldadura MIG.

Figura 2.- Mordedura en soldadura MIG/MAG.

MORDEDURAS: Este defecto puede ser aceptado en diferente grado, dependiendo de lo solicitado. Si causa una profunda transicin entre el cordn de soldadura y el material base, no suele aceptarse. Especialmente si la construccin est expuesta a tensiones dinmicas. Un ajuste cuidadoso del equipo y una buena tcnica de soldadura es importante para evitar esta discontinuidad.

Causas 1.- Excesivo voltaje en el arco en relacin con la corriente. 2.- ngulo o posicin errnea de la pistola. 3.- Velocidad de avance demasiado alta. Medidas

1.- Disminuir el voltaje. 2.- Corregir la posicin de la pistola. 3.- Disminuir la velocidad de avance.

FALTA DE FUSIN: Puede ocurrir en la soldadura MIG/MAG cuando no se respetan ciertas condiciones. Es un defecto grave y en muchos casos no se acepta. Era ms frecuente al principio, porque con el desarrollo de los nuevos equipos, con posibilidades de arco pulsado, este problema est actualmente mejor controlado.

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Los factores con ms influencia en la falta de fusin son:

Posicin de la soldadura. ngulo de la pistola. Tcnica del soldador. Parmetros de soldadura, ajustes.

Un incremento en el voltaje produce:

- Arco ms largo. - Cordn ms ancho. - Bao de fusin ms fluido. - Incremento de la quema de elementos de aleacin.

Un incremento en la corriente produce: - Un arco ms corto. - Incrementa la tasa de fusin. - Aumenta la penetracin. - Cordn ms estrecho. - Cordn ms alto. - Reduce la quema de elementos de aleacin. Cuando se incrementa la corriente, tambin la tasa de fusin es superior. Ello producir un bao fundido mayor y si se mantiene la misma velocidad de avance, el material fundido correr por delante ocasionando falta de fusin. Para evitar falta de fusin un aumento de corriente debe ser compensado con un incremento de la velocidad de avance. Si la velocidad de avance se incrementa, manteniendo constante la corriente, el calor aplicado ser muy bajo y alcanzar el punto cuando las caras de la junta an no estn fundidas. Esto tambin producir una falta de fusin. La corriente y la velocidad de avance deben equilibrarse dentro de ciertos lmites para obtener una soldadura en buenas condiciones. La falta de fusin puede ocurrir en cualquier posicin si la soldadura MIG/MAG se efecta de forma errnea. La posicin ms difcil es, sin embargo, vertical descendente, cuando existe un alto riesgo de que la fusin corra por delante. El ngulo de la antorcha es un factor importante. Para evitar falta de fusin cuando se suelda vertical descendente, la posicin de la antorcha debera estar perpendicular o con un ligero ngulo de arrastre. Las figuras 5, 6 y 7 muestran el ngulo correcto y errneo para tres diferentes tipos de uniones. Como se mencion anteriormente, el desarrollo de los equipos con la posibilidad de soldadura MIG/MAG con arco pulsado ha hecho que el proceso sea menos sensible a la falta de fusin. El arco pulsa do proporciona un cordn ms ancho con una mejor penetracin en los lados, lo cual es positivo. La tcnica del soldador, no obstante, es todava esencial para obtener una soldadura correcta al 100%.

Figura 3.- Falta de fusin en una soldadura MIG/MAG.

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Figura 4.- Relacin entre la velocidad de avance y el ritmo de fusin en la soldadura MIG.

Figura 6.- ngulo recomendado para una soldadura de penetracin usando soldadura MIG.

Figura 5.- ngulo recomendado para una unin en V en una soldadura MIG/MAG.

Figura 7.- ngulo recomendado para una unin en I en una soldadura MIG/MAG.

EL EQUIPO DE SOLDADURA MIG/MAG Para evitar defectos en las soldaduras y obtener un manejo lo ms fiable posible, el equipo debe mantenerse en buen estado. Los rodillos de alimentacin del alambre desgastados as como unos conductos des gastados o sucios darn un pobre resultado. Las ms importantes reas a vigilar se muestran en la figura 8 y consisten en:

1.- Unidad de alimentacin 2.- Tubo 3.- Pistola

Rodillos de arrastre. Tubos gua. Freno del carrete.

Boquilla

Figura 8.- reas importantes del equipo MIG/MAG.

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Los rodillos de arrastre recomendados para los alambres slidos de acero inoxidable son rodillos con ranuras en V, stos dan 4 reas de contacto con el alambre (figura 9).

Figura 9.- Rodillos de arrastre con ranura en V.

Figura 10.- Tubos guas del alambre.

Si la ranura en y se hace con un ngulo reducido, los mismos rodillos pueden ser utilizados para una cierta gama de dimetros de alambre. El desgaste de los rodillos depende de la dureza de su material, la presin entre los rodillos y la dureza del alambre. La presin de los rodillos no debe ser tan alta que llegue a deformar el alambre, y desde luego no tan baja que permita que stos resbalen. Cuando estn demasiado apretados o resbalan pueden causar des prendimiento de partculas del alambre y acumularlas en la boquilla. La presin estar ajustada correctamente cuando se consigue la alimentacin y el alambre no puede hacerse retroceder a mano. Entonces se gira el tornillo otro 1/2 - 1/4 de vuelta y estarn ajustados a su presin correcta. Los rodillos de arrastre se limpian con aire comprimido cada cambio de carrete. El desgaste de las ranuras en y debe ser comprobado semanalmente. El cambio de los rodillos depende de la utilizacin del equipo y la resistencia al desgaste de su material, y debe realizarse antes de que el desgaste de las ranuras cause interrupciones al soldar. Los tubos que guan al alambre a la entrada y salida de los rodillos de arrastre deben situarse tan cerca de stos como sea posible para prevenir el efecto nido de pjaro (figura 10). El dimetro interior del tubo gua debe ser adaptado al dimetro del alambre y puesto en lnea con las ranuras en y para obtener la mnima friccin posible. Los tubos gua deben controlarse en cada cambio de carrete de alambre y cambiados cuando se aprecie un desgaste excesivo. El freno para el carrete, cuando los rodillos dejan de arrastrar, previene de un excesivo desencarretado que puede causar problemas de bloqueo del alambre (figura 11).

Figura 11.- Carrete de alambre para la soldadura MIG/MAG.

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Si el freno aprieta demasiado puede hacer que resbalen los rodillos de arrastre. Debera comprobarse cada vez que se cambia el carrete y ajustarse si fuese necesario. El tubo gua el alambre entre los rodillos y la pistola (figura 12). El tubo produce la mayor parte de la fuerza de friccin que soporta el hilo durante la alimentacin en mquina y, por consiguiente, es importante tener un tubo de: Dimensin adecuada. El dimetro interior del conducto debe ser aproximadamente

1,5 veces el dimetro del electrodo. Buena calidad. El tubo debe ser rgido. Algunos estn recubiertos de plstico, lo cual

dificulta su limpieza. El tubo debe estar bien centrado con los tubos gua en ambos extremos. Un centrado deficiente causa un exceso de friccin. Pequeos fragmentos de metal del alambre y polvo del taller pueden adherirse al hilo y acumularse en el tubo y en la boquilla. Una vez por semana, y, si es necesario, antes, el tubo debe extraerse, limpiarse con un detergente adecuado e inspeccionarse su desgaste. A mayor deterioro del tubo, mayor friccin causar.

La funcin principal de la pistola es transferir la corriente al alambre y dirigir el flujo de gas protector y el arco hacia la pieza de trabajo. La boquilla de la pistola es, adems del tubo, un rea donde se produce la fuerza de friccin y resistencia a la alimentacin (figura 13). Se recomienda que el dimetro interior de la boquilla sea aproximadamente 0,5 mm mayor que el dimetro del alambre. Las boquillas de cobre puro proporcionan la mejor transmisin de corriente, pero el cobre es blando y sufre un rpido desgaste. Para la soldadura en continuo, otras boquillas ms duras son, a menudo, una mejor opcin. La zona de transicin entre el conducto y la punta de contacto debe estar lo ms centrada posible, a fin de crear la menor friccin y desgaste posibles.

Figura 12.- Tubos Figura 13.- Tubos

CONCLUSIONES El proceso de soldadura MIG/MAG est ganando aplicaciones a otros procesos de arco utilizados actualmente en la produccin industrial. Este proceso tuvo al principio fama de causar ms defectos de soldadura con relacin a otros. Sin embargo, el desarrollo de los equipos de soldadura con posibilidad de soldar con corriente pulsada, han hecho del MIG/MAG un proceso muy fiable. Soldaduras sin defectos son efectuadas con facilidad una vez se establecen los adecuados parmetros. Sin olvidar que un buen mantenimiento del equipo de soldadura, y en particular de la unidad de alimentacin, son imprescindibles para su buen funcionamiento. El arco pulsado proporciona un cordn ms ancho con una mejor penetracin en los lados, lo cual es positivo.

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DEFECTOS QUE SE PRODUCEN EN SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO

SAW

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DISCONTINUIDADES GENERADAS EN SOLDADURA SMAW

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DEFECTOS EN SOLDADURA - CAUSAS Y SOLUCIONES

A. GRIETAS EN LAS JUNTAS

CAUSAS SOLUCIONES

1.- Alta rigidez en la junta 1.- Precalentamiento: Usar golpeteo; cambie la sucesin de la soldadura por retroceso o aumente la seccin transversal del cordn.

2.- Soldadura defectuosa 2.- Vea porosidades o inclusiones.

3.- Electrodos defectuosos (humedad en el revestimiento, excentricidad, ncleo de alambre pobre)

3.- Cambie electrodos, controle la humedad por buen almacenamiento

4.- Dilucin pobre 4.- Reduzca la separacin de raz

5. Cordn de escasa profundidad, a ancho

5.- Aumenta la seccin transversal profundidad o ancho del cordn, cambien tipo de electrodo.

6.- Excesivo carbn o aleacin tomado del metal de base

6.- Reduzca penetracin bajando la corriente y la velocidad de avance, cambie el tipo de electrodo

7.- Distorsin angular, causando tensin a la raz del cordn

7.- Compense la soldadura en ambos lados. Use martilleo o golpeteo, precalentamiento

8.- Excesivo azufre en el metal base 8.- Use E XX15 16 electrodos

9.- Grietas en el crter. 9.- Rellene el crter. Retroceda si es necesario retire lentamente el electrodo

B. GRIETAS EN EL METAL BASE

CAUSAS SOLUCIONES

1. Hidrgeno en la atmsfera del arco

1. Use condiciones libres de hidrgeno. Use E XX15 16; arco sumergido o gas inerte o proceso de arco protegido; precalentamiento despus de soldado haga un envejecimiento o recocido.

2. Alta dureza (Aceros) 2. Precalentamiento, aumente el calor absorbido en la soldadura, postcalentamiento sin enfriar, despus de soldada, suelde con electrodo austentico.

3. Alta resistencia, con baja ductilidad

3. Use metal recocido o normal.

4. Alta temperatura de transmisin

4. Prioridad de tratamiento trmico para soldar dentro de sus condiciones de dureza o diferentes aleaciones.

5. Fases frgiles

5. Tratamiento trmico antes de soldar para poner las fases frgiles en solucin

6. Excesivo esfuerzo

6. Redisee, cambie la sucesin o use recocidos intermedios.

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C. POROSIDAD

CAUSAS SOLUCIONES

1. Excesivo H2, O2, N2 o humedad en la atmsfera

1. Cambie el electrodo a E XX15 16 o use proceso de gas. Bajo hidrgeno MIG-TIG (arco sumergido).

2. Alta velocidad de enfriamiento de soldadura

2. Aumente el calor absorbido, precalentamiento

3. Mucho azufre en el metal base 3. Use E XX15 16 acero bajo en azufre

4. Aceite, pintura o herrumbre en el acero

4. Limpie la superficie de las juntas

5. Longitud del arco inadecuada corriente o manipulacin

5. Use arco adecuado, controle la tcnica de soldar

6. Use electrodos y materiales secos. 6. Excesiva humedad en el electrodo o en la junta.

7. Revestimientos galvanizados. 7. Use E-6010 para remover el Zn.

D. INCLUSIONES

CAUSAS SOLUCIONES

1. Fracaso al remover la escoria de los depsitos previos.

1. Limpie las superficies y los cordones previos, prolijamente.

2. Atmsfera oxidante en la soldadura.

2. Regule la llama de gas a neutra.

3. Deficiente diseo de junta.

3. Observe correcta la longitud de acero y su manipulacin.