Presentado por:

Ingeniera Metalúrgica - Magíster en Ingeniería Metalúrgica

LUZ ADRIANA CAÑAS MENDOZALUZ ADRIANA CAÑAS MENDOZA

Universidad Tecnológica de PereiraUniversidad Tecnológica de Pereira

1. INTRODUCCIÓN - NORMAS1. INTRODUCCIÓN - NORMAS1. INTRODUCCIÓN - NORMAS1. INTRODUCCIÓN - NORMAS

Su aplicación asegura que una estructura tendrá un Su aplicación asegura que una estructura tendrá un nivel de calidad adecuado para una función nivel de calidad adecuado para una función específica, con adecuadas condiciones de seguridad, específica, con adecuadas condiciones de seguridad, y con uniformidad (similitud entre instalaciones y con uniformidad (similitud entre instalaciones semejantes).semejantes).

¿Por qué usar normas, en particular las referidas a Construcciones soldadas?

Porque las normas son compendios de necesidades Porque las normas son compendios de necesidades originadas usualmente en experiencias originadas usualmente en experiencias terriblesterribles de de catástrofes que arrojaron pérdidas de vidas humanas catástrofes que arrojaron pérdidas de vidas humanas y de propiedades. y de propiedades.

NORMAS Y CODIGOS NORMAS Y CODIGOS

USO DE NORMAS EN SOLDADURAUSO DE NORMAS EN SOLDADURA

Para los trabajos metalúrgicos (específicamente en Para los trabajos metalúrgicos (específicamente en soldaduras) hay esencialmente tres clases o grupos de soldaduras) hay esencialmente tres clases o grupos de normas que pueden ser utilizadas en la fabricación, normas que pueden ser utilizadas en la fabricación, montaje, y reparación de los equipos que la montaje, y reparación de los equipos que la componen:componen:

Normas para el Normas para el diseñodiseño y la y la construcciónconstrucción del equipo del equipo (recipiente, tanque, cañería, intercambiador, caldera, (recipiente, tanque, cañería, intercambiador, caldera, horno, reactor, etc), y para la reparación del equipo.horno, reactor, etc), y para la reparación del equipo.

Normas para Normas para especificaciónespecificación y y calificación de calificación de procedimientosprocedimientos de soldadura. de soldadura.

Normas para Normas para calificación de soldadorescalificación de soldadores..

¿POR QUÉ ES CONVENIENTE UTILIZAR SIEMPRE LA ÚLTIMA EDICIÓN DE LAS NORMAS?

Porque las normas están en continua revisión, y Porque las normas están en continua revisión, y sufren modificaciones (en muchos casos en forma sufren modificaciones (en muchos casos en forma anual) motivadas porque:anual) motivadas porque:

La norma estaba equivocada, oLa norma estaba equivocada, o

Porque era demasiado exigente, oPorque era demasiado exigente, o

Porque no se aplica a los nuevos desarrollos Porque no se aplica a los nuevos desarrollos tecnológicos.tecnológicos.

NORMALIZACIÓN DE LOS ENDsNORMALIZACIÓN DE LOS ENDs

Cuando las normas tratan de las discontinuidades que Cuando las normas tratan de las discontinuidades que son aceptadas o rechazadas, hacen referencia a ENDs, son aceptadas o rechazadas, hacen referencia a ENDs, y entonces hacen referencia a la aplicación y uso de y entonces hacen referencia a la aplicación y uso de otras normas.otras normas.

Cada norma utilizada señala los límites para la Cada norma utilizada señala los límites para la aceptaciónaceptación oo rechazorechazo de las discontinuidades de las discontinuidades detectadas con los variadosdetectadas con los variados ENDsENDs

Normalmente no coinciden los límites en Normalmente no coinciden los límites en diseño/construccióndiseño/construcción, la , la calificación de procedimientoscalificación de procedimientos, y , y calificación de soldadorescalificación de soldadores, pues , pues ““hay que exigir más hay que exigir más cuando se califica a los soldadores que cuando luego se cuando se califica a los soldadores que cuando luego se evalúan las discontinuidades en el trabajo”.evalúan las discontinuidades en el trabajo”.

MÍNIMAS CONDICIONES PARA REALIZAR UN MÍNIMAS CONDICIONES PARA REALIZAR UN CONTROL DE OBRA SEGÚN NORMASCONTROL DE OBRA SEGÚN NORMAS

Conocerse las normas aplicablesConocerse las normas aplicables

Deben estar indicados en planos constructivos los Deben estar indicados en planos constructivos los tipos de soldadura, con la simbología correspondiente: tipos de soldadura, con la simbología correspondiente:

- Soldaduras a tope: en tuberías y recipientes: de - Soldaduras a tope: en tuberías y recipientes: de penetración total.penetración total.

- Dimensiones de los catetos en las soldaduras - Dimensiones de los catetos en las soldaduras filete: filete: continuas o intermitentes (en este caso el continuas o intermitentes (en este caso el largo y largo y separación de los cordones)separación de los cordones)

Debe reunirse la siguiente documentación: Debe reunirse la siguiente documentación:

- Procedimientos de soldaduras calificados a - Procedimientos de soldaduras calificados a utilizarutilizar

- Soldadores calificados- Soldadores calificados

- Tipos de controles (inspección visual y demás - Tipos de controles (inspección visual y demás ENDs).ENDs).

Debe exigirse a la empresa ejecutora del trabajo Debe exigirse a la empresa ejecutora del trabajo que se haga responsable de la calidad del mismo, que se haga responsable de la calidad del mismo, mediante el cumplimiento de lo indicado por la(s) mediante el cumplimiento de lo indicado por la(s) norma(s) exigida(s).norma(s) exigida(s).

Pero es fundamental que al fabricante se Pero es fundamental que al fabricante se le le indique indique claramente qué normas deben aplicarse, sin claramente qué normas deben aplicarse, sin ambigüedadesambigüedades

Buena parte del éxito de una obra radicará en las adecuadas especificaciones técnicas.

Conociendo la importancia de las normas, veamos discontinuidades y defectos en las

soldaduras.

1) CROQUIS DEL METAL DE SOLDADURA Y SU ZAC1) CROQUIS DEL METAL DE SOLDADURA Y SU ZAC

2.1 ELEMENTOS GENÉRICOS DE LAS SOLDADURAS2.1 ELEMENTOS GENÉRICOS DE LAS SOLDADURAS

2. GENERALIDADES2. GENERALIDADES2. GENERALIDADES2. GENERALIDADES

2.2 NOMENCLATURA DE LAS SOLDADURAS A TOPE2.2 NOMENCLATURA DE LAS SOLDADURAS A TOPE

Partes de una soldadura a topePartes de una soldadura a tope

Partes de una soldadura a topePartes de una soldadura a tope

2.3 NOMENCL. DE SOLDADURAS TIPO FILETE2.3 NOMENCL. DE SOLDADURAS TIPO FILETE

Partes de una soldadura tipo filete o en ánguloPartes de una soldadura tipo filete o en ángulo

Dimensiones de las soldaduras tipo Dimensiones de las soldaduras tipo filetefileteSoldadura de filete convexaSoldadura de filete convexa

Soldadura de filete Soldadura de filete cóncavacóncava

2.4 RAÍCES DE LAS SOLDADURAS A TOPE Y FILETE2.4 RAÍCES DE LAS SOLDADURAS A TOPE Y FILETE

3. DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS 3. DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS

DE SOLDADURADE SOLDADURA

3. DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS 3. DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS

DE SOLDADURADE SOLDADURA

Falta de continuidad y Falta de continuidad y cohesión (unión)cohesión (unión)

Interrupción en la Interrupción en la estructura física normal estructura física normal del material o producto.del material o producto.

Discontinuidad cuyo Discontinuidad cuyo tamaño, forma, orientación, tamaño, forma, orientación, ubicación o propiedades son ubicación o propiedades son inadmisibles para alguna inadmisibles para alguna norma específica.norma específica.

En ENDs se cataloga como En ENDs se cataloga como defecto: Toda discontinuidad defecto: Toda discontinuidad o grupo de discontinuidades o grupo de discontinuidades cuyas indicaciones no se cuyas indicaciones no se encuentran dentro de los encuentran dentro de los criterios de aceptación criterios de aceptación especificados por la norma especificados por la norma aplicable.aplicable.

DISCONTINUIDADDISCONTINUIDAD DEFECTODEFECTO

3.1 TERMINOLOGÍA - CONCEPTOS3.1 TERMINOLOGÍA - CONCEPTOS

Indicación: Evidencia de una discontinuidad Evidencia de una discontinuidad resultante de la aplicación de un END.resultante de la aplicación de un END.

Evaluación de Indicaciones: Se decide la Se decide la severidad del estado de la parte o pieza (luego de severidad del estado de la parte o pieza (luego de interpretar la indicación)interpretar la indicación)

-Interpretación: La indicación puede ser irrelevante ó Interpretación: La indicación puede ser irrelevante ó ser una discontinuidad (en este caso surgirá que es un ser una discontinuidad (en este caso surgirá que es un defecto o no) defecto o no)

- Evaluación: Decidir si la pieza debe ser: Evaluación: Decidir si la pieza debe ser: rechazada, , reparada ó ó aceptada.

3.2 BÚSQUEDA DE EVIDENCIAS3.2 BÚSQUEDA DE EVIDENCIAS

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END)

RT - Radiografía (Radiographic testing) Radiografía (Radiographic testing)

UT - Ultrasonido (Ultrasonic testing) Ultrasonido (Ultrasonic testing)

MT - Partículas magnetizables (Magnetic testing) Partículas magnetizables (Magnetic testing)

PT - Líquidos penetrantes (Penetrant liquids Líquidos penetrantes (Penetrant liquids testing)testing)

VT - Evaluación visual (Visual testing) Evaluación visual (Visual testing)

LT - Ensayo de estanqueidad (Leak testing) Ensayo de estanqueidad (Leak testing)

ET - Corrientes parásitas (Eddy’s current testing) Corrientes parásitas (Eddy’s current testing)

AE - Emisión acústica (Acustic emission) Emisión acústica (Acustic emission)

3.3 GEOMETRÍA DE INDICACIONES3.3 GEOMETRÍA DE INDICACIONES

Indicaciones alargadas (linear indications)

Cuando la longitud es > a 3 veces su ancho: (L Cuando la longitud es > a 3 veces su ancho: (L >> 3A) 3A)

Indicaciones redondeadas (rounded indications)

Cuando la longitud es Cuando la longitud es ≤≤ a 3 veces su ancho A: ( L a 3 veces su ancho A: ( L 3A )3A )

Indicaciones alineadas (radiografía)

Cuando se encuentran tres o más indicaciones Cuando se encuentran tres o más indicaciones alineadas aproximadamente paralelas al eje de la alineadas aproximadamente paralelas al eje de la soldadura, lo suficientemente cerca como para ser soldadura, lo suficientemente cerca como para ser considerada discontinuidad única e intermitente. considerada discontinuidad única e intermitente.

4. TIPOS DE DISCONTINUIDADES4. TIPOS DE DISCONTINUIDADES4. TIPOS DE DISCONTINUIDADES4. TIPOS DE DISCONTINUIDADES

Cavidad formada por gas atrapado durante la solidificación del metal de soldadura. Se divide a su vez en cuatro tipos:

4.1 POROSIDAD 4.1 POROSIDAD (“Porosity”)(“Porosity”)

a)a) Porosidad uniformemente dispersa

b)b) Porosidad agrupada (“Cluster porosity”)

c)c) Porosidad alineada (“Linear porosity”)

d)d) Porosidad vermicular o tipo gusanos (“Piping porosity”): Poro de gas alargado.

a) Vacíos redondeados de tamaños diversos y distribución irregular

Puntos redondeados de densidades mas oscuras, tamaños diversos y distribución irregular

b) Vacíos redondeados o ligeramente alargados y agrupados

Puntos redondeados o ligeramente alargados de densidad mas oscura, agrupados pero irregularmente espaciados.

c) Vacíos redondeados y alargados en el fondo de la soldadura, alineados a lo largo de la línea central de la soldadura.

Puntos redondeados y alargados de densidad mas oscura, que pueden estar conectados y forman una línea recta central

Sólidos atrapados en el metal de soldadura o entre el metal de soldadura y el metal base.

4.2 4.2 Inclusiones (“Inclusions”)Inclusiones (“Inclusions”)

a)a) Inclusiones de escoria (“Slag inclusions”)

b)b) Inclusiones de Tungsteno

a) Impurezas no metálicas que solidifican en la superficie de la soldadura al no removerse de entre los cordones

Un punto de forma irregular y de densidad mas oscura, alargado ligeramente, aleatoriamente espaciado

a) Inclusiones de escoria tipo carrileras

Impurezas que se solidifican en la superficie después del soldeo y que no se removieron de entre cordones

Líneas alargadas, paralelas o sencillas, de una densidad más oscura, de ancho irregular

b) Pedazos irregulares de Tungsteno unidos pero no derretidos en el metal de sólido

Puntos de forma irregular y de densidad mas baja, distribuidos aleatoriamente.

Discontinuidad bidimensional causada por la falta de unión entre los cordones de soldadura y el metal base, o entre los cordones de la soldadura.

Es el resultado de técnica de soldadura, preparación del metal base, o diseño de la junta inapropiados.

4.3 4.3 Fusión incompleta (“Incomplete fusion”) Fusión incompleta (“Incomplete fusion”) (ó falta de fusión)(ó falta de fusión)

Fusión completa

Fusión incompleta

El metal de soldadura no se extiende a través de todo el espesor de la junta.

Causas: insuficiente aporte de calor de soldadura, diseño de la junta inapropiado o control lateral inapropiado del arco de soldadura.

También causa una fusión incompleta

4.4 4.4 Penetración incompleta o falta de Penetración incompleta o falta de penetración (“Incomplete joint penetration”)penetración (“Incomplete joint penetration”)

Penetración completa: Fusión total

Penetración Incompleta: Falta de fusión

Penetración Incompleta Root penetration= Penetración de la raíz

Incomplete joint penetration= Penetración incompleta de la unión

Penetración Incompleta Root penetration= Penetración de la raíz

Incomplete joint penetration= Penetración incompleta de la unión

Los bordes de las piezas no se unieron al soldarse

Una banda de densidad más oscura, con bordes paralelos muy rectos en el centro del ancho

4.5 4.5 Fisuras (“Cracks”)Fisuras (“Cracks”)

Ocurren en el metal base y en el metal de aporte, cuando las tensiones localizadas exceden la resistencia última del material.

La mayor parte de las normas consideran que las fisuras son defectos, independientemente de su longitud.

Una vez detectadas deben removerse.

4 2 – 5 – 8 - 13

1

1.1. Fis. tipo cráter

2.2. Fis. De cara

3.3. Fis. de ZAT

4.4. Desgarramiento laminar

5.5. Fis. Longitudinal

6.6. Fis. de raíz

7.7. Fis. superficial de raíz

8.8. Fis. de garganta

9.9. Fis. de borde

10.10. Fis. transversal

11.11. Fis. Bajo depósito

12.12. Fis. en la interface

13.13. Fis. del metal de soldadura

Tipos de fisuras

1.1. Fis. tipo cráter

2.2. Fis. De cara

3.3. Fis. de ZAT

4.4. Desgarramiento laminar

5.5. Fis. Longitudinal

6.6. Fis. de raíz

7.7. Fis. superficial de raíz

8.8. Fis. de garganta

9.9. Fis. de borde

10.10. Fis. transversal

11.11. Fis. Bajo depósito

12.12. Fis. en la interface

13.13. Fis. del metal de soldadura

7 13

3 6

12 3

9

2-10-132-5-13

13

3-11

6-13

Tipos de fisuras

Fisura longitudinal del metal de soldeo que se extiende a lo largo

Líneas retorcidas y onduladas de densidad más oscura a través del largo de la imagen

Fisura transversal del metal de soldeo a través de la soldadura

Línea retorcida y ondulada de densidad más oscura a través del ancho de la imagen

4.6 4.6 Socavadura / mordedura (“Undercut”)Socavadura / mordedura (“Undercut”)

Es una muesca o hendidura ubicada en los bordes de la soldadura.

Asociadas con técnicas inapropiadas y/o corrientes excesivas de soldadura.

Es concentrador de tensiones y disminuye el espesor de las planchas.

Pueden darse en la raíz o en la cara de la soldadura.

Ranura en la pieza a ser soldada a lo largo del borde superior o exterior de la soldadura

Densidad irregular más oscura a lo largo del borde de la imagen. Siempre será más oscura que las piezas a ser soldadas.

4.7 4.7 Concavidad (“Underfill”)Concavidad (“Underfill”)

Cuando el metal de soldadura en la superficie de la cara externa, o en la superficie de la raíz interna, posee un nivel que está por debajo de la superficie adyacente del metal base.

4.8 4.8 Garganta insuficiente (“Insuficient throat”)Garganta insuficiente (“Insuficient throat”)

Puede ser debido a una depresión en la cara de la soldadura de filete, disminuyendo la garganta, cuya dimensión debe cumplir la especificación dada por el proyectista para el tamaño del filete.

4.9 4.9 Catetos demasiado cortos (“Insuficient legs”)Catetos demasiado cortos (“Insuficient legs”)

Es un tamaño menor que el adecuado para su uso, en los catetos de la soldadura de filete. Es de índole similar a la discontinuidad anterior.

4.10 4.10 Solape (“Overlap”) (Metal de soldadura Solape (“Overlap”) (Metal de soldadura apoyado sobre el metal base sin fundirlo)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.

Falso borde de la soldadura. El metal de soldadura se apoya sobre el metal base sin haberlo fundido.

Puede darse por un deficiente control del proceso de soldadura, errónea selección de los materiales, o preparación del metal base inapropiados.

4.11 4.11 Sobremonta excesiva (“Weld reinforcement”)Sobremonta excesiva (“Weld reinforcement”)

Es un concentrador de tensiones. Su exceso aumenta las tensiones residuales,

presentes en cualquier soldadura, debido al aporte sobrante.

Las normas limitan el valor de R, que en general no debe exceder de 1/8” (3mm).

4.13 4.13 Fisuras laminares (“Lamellar tears”)Fisuras laminares (“Lamellar tears”)

Fracturas en forma de terraza en el metal base, con orientación básicamente paralela a la superficie forjada.

Causadas por altos esfuerzos en la dirección del espesor que resultan del proceso de soldadura.

Fisura laminar

4.14 4.14 Golpes de arco / apertura de arco / arranque de Golpes de arco / apertura de arco / arranque de arco / chisporroteo (“Arc strike”)arco / chisporroteo (“Arc strike”)

Imperfección localizada en la superficie del metal base

Ligera adición o falta de metal, resultante de la apertura accidental del arco eléctrico.

4.15 4.15 Desalineación (“High – Low”)Desalineación (“High – Low”)

Cuando en las uniones soldadas a tope las superficies que deberían ser paralelas se presentan desalineadas

Las normas limitan esta desalineación, normalmente en función del espesor de las partes a soldar.

Es frecuente que en la raíz de la soldadura esta desalineación origine un borde sin fundir.

4.16 4.16 Salpicaduras (“Spatter”)Salpicaduras (“Spatter”)

Son los glóbulos de metal de aporte transferidos durante la soldadura y adheridos a la superficie del metal base, o a la zona fundida ya solidificada.

Es inevitable producir cierto grado de salpicaduras, pero deben limitarse eliminándose.

Pueden originar microfisuras y son punto de inicio de la oxidación en superficies pintadas.

4.17 4.17 Penetración excesiva (“Excesive penetration”)Penetración excesiva (“Excesive penetration”)

Esta discontinuidad representa un exceso de metal aportado en la raíz de la soldadura que da lugar a descolgaduras de metal fundido.

Metal superfluo en el fondo (raíz de la soldadura)

Densidad más clara en el centro del ancho de la imagen ya sea extendida a lo largo de la soldadura o en “gotas” circulares aisladas

4.18 4.18 Rechupes (de cráter)Rechupes (de cráter)

Falta de metal de soldadura resultante de la contracción de la zona fundida, localizada en la cara de la soldadura.

4.20 4.20 Quemón (“Burn - Through (BT)”)Quemón (“Burn - 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, o puede que se descuelgue un excesivo metal fundido.

Depresión severa o en forma de cráter en el fondo de la soldadura, pero generalmente no alargada

Una densidad locallizada más oscura con bordes borrosos en el centro. Puede ser más ancha que la imagen del cordón de raíz

El mejor aporte no es el más costoso ni él más económico el que ofrece mejores propiedades.

El proceso de soldadura en conjunto, casi nunca supera las características y propiedades del Material Base.

El mejor Supervisor y/o Inspector de Soldadura no es el que detecta más inconformidades sino el que las previene.

El mejor diseño de junta es aquel que requiere la menor cantidad de depósito.

La inspección visual no es solo la apreciación de la presentación una vez culminado el soldeo.

El mejor soldador no es el que ejecuta más rápidamente una soldadura, sino aquel que adicional sigue los lineamientos especificados.

RECUERDE…….

Defectos múltiples

Grietas