Ensayos de laboratorio - ESAB

Ensayos de laboratorio

para la verificación de las

uniones soldadas

• Un método de ensayo es un procedimiento (normalmente un operación

técnica) que determina las características de un material o producto en

un laboratorio o en sitio.

• Métodos normalizados

• Sistema de gestión

• A través de un ensayo se puede verificar las propiedades de un material

y con esta información el fabricante del ensamble soldado puede

establecer el programa de control calidad en su proceso de

manufactura.

• Los datos a menudo son comparados y analizados para su uso en el

diseño y el análisis de las estructuras soldadas.

• Las superficies de fractura resultantes de un ensayo mecánico, también

suministran información sobre la presencia y efectos de las

discontinuidades y/o defectos, tales como:

ENSAYOS DE LABORATORIO

• fusión incompleta

• penetración incompleta

• porosidad

• Inclusiones

• grietas

• otros

Cuando se especifique, los ensayos son aplicables para:

• Caracterización de materiales

• Calificación de los procedimientos (PQR) y del personal de soldadura

(WPQ)

• Información, especificaciones de aceptación y control de calidad del

proceso de manufactura

• Investigación y desarrollo


• Ensayos de:

• Análisis químico por espectrometría de emisión óptica

• Tracción

• Doblamiento

• Rotura Nick

• Impacto Charpy-V

• Macroataque

• Rotura de filete

• Dureza


• Un ensayo de análisis químico por espectrometría de emisión óptica es

utilizado para verificar el cumplimiento con las composiciones

especificadas de los materiales metálicos

• determina la fracción de masa de cada elemento químico en la

probeta de ensayo.

• Métodos de ensayo:

• ASTM E415

• Un ensayo de tracción de metal base proporciona información sobre la

resistencia y la ductilidad del material bajo esfuerzo de tracción uniaxial:

• resistencia a la tracción

• resistencia a la fluencia

• elongación (alargamiento)

• reducción de área.

• En un ensayo de tracción de una unión soldada, se emplea con el metal

base y el metal de soldadura juntos para evaluar la eficiencia de la junta,

y solamente la resistencia a la tracción puede ser determinada

• la deformación durante la fluencia no es uniforme.

• Esfuerzo: MPa [psi]


• ASTM E8

• ASTM A370

• AWS D1.1

• AWS B4.0

• BPVC Sección IX

• API 1104


• Un ensayo de doblamiento revela la ductilidad de una junta soldada al

resistir la tendencia al desgarre y a la presencia de los defectos en la

superficie sometida al esfuerzo de tracción

• Al finalizar el ensayo, el metal de soldadura y la zona afectada por el

calor deben estar dentro de la sección curvada de la probeta para su

posterior evaluación

• Es un ensayo cualitativo


• AWS D1.1

• AWS B4.0


• API 1104


• Un ensayo de rotura nick es utilizado para evaluar la técnica adecuada y

los parámetros de soldadura necesarios para obtener una junta soldada

de filete o de ranura sana.

• No es importante la magnitud de la carga requerida para la fractura

• La superficie fracturada debe ser examinada visualmente en busca

de discontinuidades, tales como penetración y fusión incompleta,

porosidad, grietas e inclusiones de escoria.



• AWS B4.0

• API 1104


• Un ensayo de impacto Charpy es una prueba

de tenacidad a la fractura

• proporciona una medida del desempeño

del metal sometido a una carga alta

• Probeta con entalla

• Diferentes temperaturas de ensayo

• Cuando se correlaciona con la experiencia en

servicio se ha encontrado que predice la

probabilidad de fractura frágil con precisión.


• En un ensayo de impacto Charpy el

procedimiento y el proceso de

soldadura tienen un efecto significativo

en las propiedades mecánicas de la

junta soldada,

• la probeta debe ser representativa

de:

• el desempeño estructural,

• el proceso de soldadura,

• el procedimiento a emplear,

• el enfriamiento del metal de

soldadura

• y como una función del espesor.


• ASTM A370

• ASTM E23


Ensayo de impacto Charpy con entalla en V


• Un ensayo de macroataque serealiza a través de la observación

de la sección transversal de la

probeta sin ayudas visuales o a un

aumento establecido,

• Requiere el acabado adecuado y

el respectivo ataque químico:

• para proporcionar una clara

definición del metal de

soldadura y de la zona

afectada por el calor (ZAC o

HAZ).

• El objetivo de la evaluación es

determinar la sanidad de la junta

soldada y la geometría del metal

de soldadura.



• AWS D1.1

• AWS B4.0


• API 1104


• Un ensayo de rotura de filete tiene como propósito determinar la sanidad

de una junta soldada de filete

• Es una prueba cualitativa con aceptación determinada por la extensión

y naturaleza de las discontinuidades presentes.

• El ensayo debe ser realizado de manera que la raíz del metal de

soldadura esté sometida a una carga de tracción

• La carga se incrementa hasta que la probeta fractura o doble plana

sobre sí misma, si la probeta se fractura la superficie se debe examinar

visualmente para evaluar contra los criterios de la respectiva norma de

ensayo.


• AWS D1.1

• AWS B4.0


• API 1104


• En un ensayo de dureza el indentador

bajo una carga especificada genera una

huella o indentación sobre la superficie

de la probeta de ensayo

• La medición de la huella resultante es

una expresión de la dureza del material.

• Los ensayos de dureza Brinell y Rockwell

produce indentaciones relativamente

grandes y se utilizan para evaluar el

metal de soldadura y el metal base no

afectado.

• Los ensayos de microdureza tipo Knoop y

Vickers, producen huellas pequeñas y se

utilizan para la medición de dureza en la

sección transversal del metal base, la

ZAC o en áreas del metal de soldadura

específicas.


• BPVC ASME SECCIÓN IX: 2019

• Tracción (QW-150)

• Doblamiento (QW-160)

• Ensayos de tenacidad (QW-170)

• Rotura de filete (QW-182)

• Macroataque (QW-183 y QW-184)


Tomado de ASME BPVC.IX-2019, figura QW-463.1(a), (b) y (c), página 213 y 214.

• CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO


Tomado de ASME BPVC.IX-2019, figura QW-463.1(d) y (f), página 214 y 215.









Tomado de ASME BPVC.IX-2019, figura QW-462.4(a) y (c), página 200 y 202.









Tomado de ASME BPVC.IX-2019, figura QW-463.2(a) y (d), página 216 y 217.







• CALIFICACIÓN DEL DESEMPEÑO


Tomado de ASME BPVC.IX-2019, figura QW-462.4(b) y (c), página 201.








• AWS D1.1/D1.1M:2015

• Tracción (Numeral 4.9.3.5 a 4.9.3.6)

• Doblamiento (Numeral 4.9.3.1 a 4.9.3.3)

• Macroataque (Numeral 4.9.4, 4.22.2, 9.22.1.1)

• Impacto Charpy (Numeral 4.27)

• Rotura de filete (Numeral 4.22.4, 4.23.2 tack welder)


Tomado de AWS D1.1/D1.1M: 2015, figura

4.6, página 145.

• CALIFICACIÓN DEL

PROCEDIMIENTO

• AWS D1.1/D1.1M:2015







Tomado de AWS D1.1/D1.1M: 2015, figura 9.19, página 312.



PROCEDIMIENTO

• AWS D1.1/D1.1M:2015










PROCEDIMIENTO


• AWS D1.1/D1.1M:2015











Tomado de API 1104: 2013, figura 3, página 17.

API 1104: 2013 (Numeral

5.6, 5.8, 6.5, Anexo B)

• Tracción

(Numeral 5.6.2)

• Rotura Nick

(Numeral 5.6.3 y 5.8)

• Doblamiento

(Numeral 5.6.4 y

5.6.5)

Anexo B

• Se aplican los

numerales 5.6 y 5.8

• Macroataque

(Numeral B.2.5.4)

• Dureza Vickers

(Numeral B.2.5.4.3)

• Doblamiento

(Numeral B.2.5.5)



API 1104: 2013 (Numeral

5.6, 5.8, 6.5, Anexo B)

• Tracción

(Numeral 5.6.2)

• Rotura Nick

(Numeral 5.6.3 y 5.8)

• Doblamiento

(Numeral 5.6.4 y

5.6.5)

Anexo B

• Se aplican los

numerales 5.6 y 5.8

• Macroataque

(Numeral B.2.5.4)

• Dureza Vickers

(Numeral B.2.5.4.3)

• Doblamiento

(Numeral B.2.5.5)

Tomado de API 1104: 2013, figura B.3, página 107.


• Ensayo de

tracción con

BPVC Sección IX:

2019

• Mecanizado

de la probeta

• Medición de

dimensiones

• Realización

del ensayo

• Evaluar

resultados


• Ensayo de tracción con BPVC

Sección IX: 2019

• Mecanizado de la

probeta

• Medición de dimensiones

• Realización del ensayo

• Evaluar resultados


Ancho [w]

Espesor [t]

• QW-462 Probetas de ensayo: el propósito

de las figuras QW-462 es proporcionar una

guía a la organización en las dimensiones

de las probetas de ensayo. A menos que

una tolerancia, un mínimo o máximo se

pida en las figuras o en QW-1560, QW-160 o

QW-180, las dimensiones deben ser

consideradas aproximadas. Todos los

procesos de soldadura y metales de aporte

a ser calificados deben estar incluidos en la

probeta.Tomado de ASME BPVC.IX-2019, figura QW-462.1(a), página 195.

• Ensayo de tracción

con BPVC Sección

IX: 2019

• Mecanizado de

la probeta

• Medición de

dimensiones

• Realización del

ensayo

• Evaluar

resultados


• QW-152 Procedimiento del ensayo de tracción: la probeta del ensayo de

tracción debe ser fracturada bajo carga de tracción. La resistencia a la

tracción debe ser calculada al dividir la carga máxima entre el área de

sección transversal mínima de la probeta calculada a partir de las

mediciones reales realizadas antes de aplicar la carga.

• A = w * t = 20 mm * 10 mm = 200 mm2

• SUT=𝐹

𝐴=110000 𝑁

200 𝑚𝑚2 = 𝟓𝟓𝟎𝑴𝑷𝒂 ≈ 80 ksi

• Ensayo de tracción con BPVC Sección IX: 2019

• Mecanizado de la probeta




• QW-153 Criterio de aceptación – ensayos de tracción:

• QW-153.1 la probeta debe tener una resistencia a la tracción que

no sea menor que:

• a) la resistencia a la tracción mínima especificada del metal

base; o

• b) la resistencia a la tracción mínima especificada del mas

débil de los dos, si los metales base utilizados son de diferente

resistencia a la tracción mínima; o

• d) si la probeta fractura en el metal base fuera del metal de

soldadura o de la interfase del la soldadura, el ensayo se

debe aceptar de que cumple los requisitos, garantizando que

la resistencia no sea mas del 5% por debajo de resistencia a la

tracción mínima especificada del metal base.


• SUT=𝐹

𝐴=110000 𝑁

200 𝑚𝑚2 = 𝟓𝟓𝟎𝑴𝑷𝒂 ≈ 80 ksi • 550 MPa > 450 Mpa

• 80 ksi > 65 ksi• ASTM A572 Grado 50: 450 MPa

• Ensayo de doblado con

AWS D1.1/ D1.1M: 2015

• Mecanizado de la

probeta

• Medición de

dimensiones

• Realización del

ensayo



• Ensayo de doblado con AWS D1.1/ D1.1M: 2015






Tomado de AWS D1.1/D1.1M: 2015, figura 4,9, página 148.

• Ensayo de doblado con AWS D1.1M/ D1.1:

2015






• 4.9.3.1. Probetas de doblado de lado, de cara y de raíz:

Cada probeta debe ser doblada en un jig de ensayo de

doblado que cumpla los requisitos mostrados en la figura

4.11 a 4.13 o esté sustancialmente de acuerdo con éstas

figuras, siempre que el radio de doblado máximo no es

excedido. Cualquier medio puede ser utilizado para

mover el émbolo (plunger member) con relación a la

matriz (die member).

Resistencia a la fluencia del metal base actual o especificado A [mm]: B [mm]: C [mm]:

50 ksi [345 MPa] y menores 38,1 19,0 60,3

Mayor a 50 ksi [345 MPa] hasta 90 ksi [620 MPa] 50,8 25,4 73,0

90 ksi [620 MPa] y mayores 63,5 31,8 85,7


Tomado de

AWS

D1.1/D1.1M:

2015, figura

4,11 y 4.12,

página 150 y

151.


2015






• 4.9.3.1. Probetas de doblado de lado, de cara y

de raíz: El émbolo debe ser forzar la probeta

dentro de la matriz hasta que la probeta tenga

forma de U. La soldadura y la ZAC debe estar

centrada y completamente dentro de la porción

doblada de la probeta después del ensayo.

• Cuando utilice el jig de enrollamiento (wrap-

around), la probeta debe ser asegurada

firmemente en un extremo de manera que no se

deslice la probeta durante la operación de

doblado. La soldadura y la ZAC debe estar

completamente en la porción doblada de la

probeta después del ensayo.


2015






• 4.9.3.3. Criterio de aceptación para ensayos de doblado: la superficie

convexa de la probeta del ensayo de doblado debe ser examinada

visualmente para detectar discontinuidades superficiales. Para que

sea aceptable, la superficie no debe contener discontinuidades que

excedan las siguientes dimensiones:

• 1/8 in [3 mm] medidos en cualquier dirección en la superficie

• 3/8 in [10 mm] la suma de las dimensiones mas grandes de todas las

discontinuidades que excedan 1/32 in [1 mm] pero menores que o

iguales a 1/8 in [3 mm]

• ¼ in [6 mm] la máxima grieta en la esquina,

excepto cuando la grieta en la esquina resulte

de inclusiones de escoria visibles u otras

discontinuidades tipo fusión, entonces 1/8 in [3

mm] debe aplicarse como máximo.

• Probetas con grietas en la esquina que excedan

¼ in [6 mm] sin evidencia de inclusiones de

escoria u otras discontinuidades tipo fusión debe

ser descartadas y una probeta de reemplazo del

ensamble soldado original debe ser ensayada.

FIN DE LA PRESENTACIÓN

Ensayos de laboratorio - ESAB

Documents

Transcript of Ensayos de laboratorio - ESAB