Normas, Discontinuidades y Defectos en Soldadura

7/13/2019 Normas, Discontinuidades y Defectos en Soldadura

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NORMAS,DISCONTINUIDADES Y

DEFECTOS ENSOLDADURAS

OCTUBRE DEL 2010AREQUIPA

UNIVERSIDAD NACIONAL DESAN AGUSTIN



NORMAS

• Aplicar normas y códigos asegura que unaestructura o componente tendrá un nivel decalidad adecuado para una función específica,con adecuadas condiciones de seguridad, y

con uniformidad (similitud entre instalacionessemejantes).



• La pregunta es ¿por qué usar normas, enparticular las referidas a construccionessoldadas?

• La respuesta es: porque las normas soncompendios de necesidades originadasusualmente en experiencias terribles decatástrofes que arrojaron pérdidas de vidashumanas y de propiedades.

NORMAS



• Entonces al aplicar una norma uno está

respaldado, y puede dormir tranquilo deproblemas iguales a los que ocasionaronaquellas tragedias no volverán a ocurrir.

NORMAS



• AWS – American Welding Society• ASME – American Society of Mechanical

Engineers

• ASME B31, “Code for Pressure Piping”, conteniendo siete secciones, cada una de lascuales prescribe los requisitos mínimos para eldiseño, materiales, fabricación, erección, ensayos

e inspección de un tipo particular de sistema decañerías;

NORMAS



• BPVC – “The ASME Boiler and Pressure VesselCode”, conteniendo once secciones, de las cualeslas Secciones I, III, IV, VIII, y X cubren el diseño,construcción e inspección de calderas y recipientesa presión; las Secciones VI, VII, y XI cubren elcuidado y la operación de calderas o decomponentes de plantas de potencia nuclear; y lasSecciones II, V, y IX cubren especificaciones demateriales, de ensayos no destructivos, y de

calificaciones de soldadura.• ASNT – American Society of Nondestructive

Testing• API – American Petroleum Institute

NORMAS



• ANSI – “American National Standards Institute”, que es una organización privada responsable de lacoordinación de normas que se utilizan dentro deUSA. ANSI no prepara normas, sino que formagrupos de interés compuestos por personasprovenientes de varias organizacionesinvolucradas con el desarrollo de algúndocumento particular; si hay consenso del valor deuna norma particular, entonces esta norma puede

ser adoptada como una norma nacional de USA., ya esas normas se las nombra agregándole lassiglas ANSI por delante de la norma original. Unejemplo son todas las normas ANSI/ASME o

ANSI/AWS.

NORMAS



• ASTM – Inicialmente era conocida como“American Society for Testing and Materials”, actualmente es una sigla sin significado aparente,porque la quieren hacer internacional.

• EN – Normas Europeas (European Normalisation)• BSA (normas BS) – British Standard Association• DIN – Instituto Alemán de Normalización

(Deutsches Institute fuer Normung)

• AFNOR (normas NF) – Asociación Francesa deNormalización (Association Francaise deNormalisation)

NORMAS



• Cada norma utilizada, tanto en el diseño /construcción como en la calificación de los

procedimientos y como en la calificación delos soldadores, señalan los límites para laaceptación o rechazo de las discontinuidadesdetectadas con los variados ENDs.

NORMAS



Para hacer un correcto seguimiento de la obra lo básicoque debe saberse, además de las normas aplicables, eslo siguiente:

• 1)Deben estar indicados en planos constructivos los

tipos de soldadura, con la simbología correspondiente:soldaduras a tope (en cañerías y recipientes serán depenetración total), dimensiones de los catetos en lassoldaduras filete (continuas o intermitentes, y en esteúltimo caso el largo y separación de los cordones).

• 2)Debe solicitarse o reunirse la siguientedocumentación: procedimientos de soldadurascalificados a utilizar, soldadores calificados, tipos decontroles (inspección visual y demás ENDs).

Mínimas condiciones para realizar unadecuado control de obra según normas:



• Debe exigirse a la empresa ejecutora del trabajo quese haga responsable de la calidad del mismo.

Absolutamente todas la normas establecen que elfabricante es el responsable del fiel cumplimiento

de las especificaciones, y debe contar con personalcompetente y maquinaria apta para tal fin.• Pero es fundamental que al fabricante se le indique

claramente qué normas deben aplicarse, sin

ambigüedades, pues buena parte del éxito de unaobra radicará en las adecuadas especificacionestécnicas.

NORMAS



DISCONTINUIDADES Y

DEFECTOS DE SOLDADURA • ELEMENTOS GENÉRICOS DE LAS

SOLDADURAS:

1) CROQUIS DEL METAL DE SOLDADURA Y SU ZAC



2) NOMENCLATURA DE LASSOLDADURAS A

TOPE

DISCONTINUIDADES

Y DEFECTOS DESOLDADURA



3) NOMENCLATURA DE LAS SOLDADURAS TIPO FILETE

DISCONTINUIDADES Y DEFECTOSDE SOLDADURA



4) DIMENSIONES DE LAS SOLDADURAS TIPO FILETE

DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DESOLDADURA



5) RAÍCES DE LAS SOLDADURAS A TOPE Y FILETE





DEFINICIONES:• Discontinuidad - Falta de continuidad; falta de cohesión

(de unión); interrupción en la estructura física normal delmaterial o producto.

• Defecto - Discontinuidad cuyo tamaño, forma,orientación, ubicación o propiedades son inadmisiblespara alguna norma específica. En particular, al realizar unensayo no destructivo (END) se cataloga como defecto a

toda discontinuidad o grupo de discontinuidades cuyasindicaciones no se encuentran dentro de los criterios deaceptación especificados por la norma aplicable.




• Indicación - Respuesta o evidencia de unadiscontinuidad resultante de la aplicación de unEND.

• Evaluación de Indicaciones - Proceso en el cual se

decide la severidad del estado de la parte o pieza,luego de que la indicación ha sido interpretada. Dela interpretación surgirá que la indicación esirrelevante o es una discontinuidad, y en este

último caso surgirá que es un defecto o no. Dichaevaluación lleva a decidir, entonces, si la parte opieza debe ser rechazada, reparada o aceptadapara su uso.




• Indicaciones alargadas. En general se clasifican comoindicaciones alargadas a todas aquellas indicacionescuya longitud L es mayor a 3 veces su ancho A: (L >3A).

• Indicaciones redondeadas. En general se clasificancomo indicaciones redondeadas a todas aquellasindicaciones cuya longitud L es menor o igual a 3 vecessu ancho A: ( L 3A ).

• Indicaciones alineadas. Tres o más indicacionesalineadas aproximadamente paralelas al eje de lasoldadura, espaciadas lo suficientemente cerca entreellas como para ser considerada discontinuidad única eintermitente.




• Las DISCONTINUIDADES más frecuentes quese encuentran en las soldaduras, o que están muyrelacionadas con ellas, forman parte de los

siguientes veinte tipos:• 1) Porosidad (“Porosity”):

Discontinuidad del tipo de cavidad formada por gasatrapado durante la solidificación del metal desoldadura. Se divide a su vez en cuatro tipos:



a ) Porosidaduniformemente dispersa




b) Porosidadagrupada

(“Cluster porosity”)




c) Porosidadalineada(“Linear

porosity”)




DISCONTINUIDADES Y

DEFECTOS DE SOLDADURA d) Porosidad vermicular o tipo gusanos (“Piping

porosity”) • Es un poro de gas alargado.



2) Inclusiones(“Inclusions”)

a) Inclusiones deescoria (“Slag

inclusions”)





• 3) Fusión incompleta (“Incomplete fusion”) (ofalta de fusión)

• Discontinuidad bidimensional causada por la falta

de unión entre los cordones de soldadura y elmetal base, o entre los cordones de la soldadura.

• Es el resultado de técnica de soldadura,preparación del metal base, o diseño de la juntainapropiados.



• Croquis de soldaduras con fusión completa




• Croquis de soldadura con fusión incompleta





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

• Ocurre cuando el metal de soldadura no se extiende através de todo el espesor de la junta. El área no fundida ni

penetrada es una discontinuidad descripta como“penetración incompleta”.

• Esta puede resultar de un insuficiente aporte de calor desoldadura, diseño de la junta inapropiado (por ejemplo

demasiado espesor para ser penetrado por el arco, ochanfle insuficiente), o control lateral inapropiado delarco de soldadura. Algunos procesos tienen una mayorcapacidad de penetración que otros.



• Croquis con penetración completa e incompleta




• Croquis con

penetraciónincompleta





5) 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 delas normas utilizadas consideran que las fisurasson, independientemente de su longitud, defectos

y por lo tanto una vez detectadas deben removerse,

eliminarse.



Las fisuras pueden clasificarse en:• a) Fisuras en caliente: se desarrollan durante la

solidificación y su propagación es intergranular (entregranos).

• b) Fisuras en frío: se desarrollan luego de la solidificación,son asociadas comúnmente con fragilización porhidrógeno. Se propagan entre y a través de los granos (inter

y transgranular).




Croquis con varios tiposde fisuras




6) Socavadura / mordedura (“Undercut”)

• Asociadas generalmente con técnicas

inapropiadas y/o corrientes excesivas desoldadura. La socavadura es una muesca ocanaleta o hendidura ubicada en los bordes dela soldadura; es un concentrador de tensiones

y además disminuye el espesor de las planchaso tubos, todo lo cual es perjudicial. Puedendarse en la raíz o en la cara de la soldadura.



• Croquis,

algunosmostrandosocavadurasde cara y deraíz.

DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS DE

SOLDADURA




7) Concavidad (“Underfill”)

• Se produce cuando el metal de soldadura en la superficie de lacara externa, o en la superficie de la raíz interna, posee unnivel que está por debajo de la superficie adyacente del metalbase.

8) Garganta insuficiente (“Insuficient throat”)

• Puede ser debido a una depresión en la cara de la soldadura

de filete, disminuyendo la garganta, cuya dimensión debecumplir la especificación dada por el proyectista para eltamaño del filete.




9) Catetos demasiado cortos

(“Insuficient legs”)

• Es un tamaño menor que el adecuado parasu uso, en los catetos de la soldadura defilete. Es de índole similar a ladiscontinuidad anterior.



10) Solape (“Overlap”) (Metal de soldadura apoyado sobreel metal base sin fundirlo) Es la porción que sobresale del metal de soldadura más allá

del límite de la soldadura o de su raíz. Se produce un falsoborde de la soldadura, estando el metal de soldaduraapoyado sobre el metal base sin haberlo fundido (como quese derramó el metal fundido sobre el metal base). Puederesultar por un deficiente control del proceso de soldadura,

errónea selección de los materiales, o preparación delmetal base inapropiados.




11) Sobremonta excesiva (“Weld reinforcement”) • La sobremonta es un concentrador de tensiones y,

además, un exceso de ésta aumenta las tensionesresiduales, presentes en cualquier soldadura, debido

al aporte sobrante. Por estos motivos las normaslimitan el valor de R, que en general no debe excederde 1/8” (3mm).




12) “Laminaciones” (“Laminations”)

• Son discontinuidades planas yalargadas en el metal base,

encontrándose normalmenteen la parte media del espesorde los materiales forjados(como lo son las planchas deacero utilizadas para

construcción de recipientes otanques, que se producen porlaminado (rolado), el cual esun proceso de forja).

13) Fisuras laminares(“Lamellar tears”)

• Son fracturas en formade terraza en el metal

base, con orientaciónbásicamente paralela ala superficie forjada.Son causadas por altos

esfuerzos en ladirección del espesorque resultan del procesode soldadura.



14) Golpes de arco / apertura de arco / arranque de arco /chisporroteo (en el material base fuera de la soldadura) (“Arc

strike”)

• Imperfección localizada en la superficie del metal base,caracterizada por una ligera adición o falta de metal,resultante de la apertura accidental del arco eléctrico.





15) Desalineación (“High – Low”) • Esta discontinuidad se da cuando en las uniones soldadas

a tope las superficies que deberían ser paralelas sepresentan desalineadas; también puede darse cuando sesueldan dos caños que se han presentado excéntricamente,

o poseen ovalizaciones. Las normas limitan estadesalineación, normalmente en función del espesor de laspartes a soldar.

• Es frecuente que en la raíz de la soldadura estadesalineación origine un borde sin fundir.




16) Salpicaduras (“Spatter”) • Son los glóbulos de metal de aporte transferidos durante la

soldadura y adheridos a la superficie del metal base, o a lazona fundida ya solidificada. Es inevitable producir ciertogrado de salpicaduras, pero deben limitarse eliminándose,aunque más no sea por estética, de la superficie soldada.Las salpicaduras pueden ser origen de microfisuras (comolos arranques de arco sobre el metal base), ysimultáneamente son un punto de inicio de la oxidación ensuperficies pintadas ya que tarde o temprano estos glóbulospodrán desprenderse del metal base, llevando consigo la

pintura superficial allí localizada.



17) Penetración excesiva (“Excesive penetration”)

• En una soldadura simple desde un solo lado (típicamentesoldaduras de cañerías), esta discontinuidad representa unexceso de metal aportado en la raíz de la soldadura que da

lugar a descolgaduras de metal fundido.





18) Rechupes (de cráter) • Es la falta de metal de soldadura resultante de la

contracción de la zona fundida, localizada en la cara

de la soldadura.




19) Porosidad alargada en la raíz (“Hollow - bead porosity (HB)”)

• Es definida como una porosidad alargada alineadaa lo largo de la línea central de la soldadura que

ocurre a lo largo del cordón de raíz de la soldadura.20) 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, opuede que se descuelgue un excesivo metalfundido. Suele presentarse como una depresión noalargada, en forma de cráter, en la raíz.



Defectos en uniones soldadas

• Clasificación de defectos en Uniones Soldadas:

– Dimensionales: – Microestructurales

– Propiedades defectuosas



Discrepancias dimensionales

Se considera una discrepancia dimensional,cuando el ensamble soldado o la juntasoldada posee dimensiones diferentes a las

especificadas en los planos. Cuando estosdefectos ocurren, deben ser reparados




• Distorsión: las piezasse deforman comoconsecuencia de los

esfuerzos residualesdel proceso desoldadura.

Puede corregirseutilizando Soportesapropiados, pre

formado o con unasecuencia de soldaduradiferente. Depende delespesor a soldar.



• Preparación incorrectade junta: Ocurrecuando el borde no es

preparado según lasespecificaciones delprocedimiento desoldadura.

Cuando la preparaciónno es acorde al espesordel material a soldar se

incrementa latendencia a formardiscontinuidadesestructurales




• Desalineación: Es ladistancia entre loscentros de dos piezas

soldadas a tope.





• Tamaño del cordón: Eltamaño del cordón desoldadura es diferente

al especificado.

• En las soldaduras defilete, se mide como elcateto del triángulo

isósceles más grandeque puede inscribirseen el cordón.

• En las juntas de

penetración, se midecomo la profundidaddel chaflán más lapenetración de la raiz.

L




• Perfil del cordón: Lageometría delcordón es

inaceptable

Discontin idades



DiscontinuidadesMicroestructurales

• Son todas las discontinuidades en la matrizdel cordón de soldadura. Afectansensiblemente el desempeño de la junta

sometida a cargas externas.

Discontinuidades




• Porosidad: Son burbujas de gas o cavidades sinmaterial sólido en la estructura del cordón desoldadura. Se forman al reducirse la solubilidad delos gases en el metal líquido durante la

solidificación



Discontinuidades Microestructurales

• Grietas: Son fracturasdel material debido alos esfuerzos.

• En Caliente: Ocurre a elevadas

temperaturas al concluir lasolidificación, debido a losesfuerzos por enfriamiento ycambio de volumen. Esintergranular y constituye lagran mayoría de las grietas enla soldadura. Puede ocurrirtanto en los metales base comoen el cordón de soldadura

• En frío: Ocurre frecuentementeen los aceros cuando estosllegan a temperatura ambiente.Es una fractura transgranular y

se forma en la ZAC.

TalónLongitudinal

Transversal

Bajo el cordón

Discontinuidades




• Inclusiones no metálicas: son todos los óxidos ysólidos no metálicos mezclados con el cordón desoldadura o entre el cordón y el metal base.

• Inclusiones de tungsteno: Son partículas detungsteno transmitida al material durante elproceso TIG por contacto entre el electrodo y lapoza de fusión

Discontinuidades




• Fusión incompleta: Es cuando el proceso no lografundir capas adyacentes de metal soldado (cordón)o capas adyacentes entre el metal base y el metal

soldado.



Propiedades Defectuosas

• Son todas aquellas juntas en las cuales elmetal base o el cordón de soldadura nocumple con las propiedades químicas o

mecánicas especificadas. – Resistencia a tracción – Resistencia a impacto – Composición química – Resistencia a corrosión – etc.



1.INTRODUCCIÓN

• 1.1.Defectos en las uniones soldadasLos defectos más frecuentes son:

a.Cavidades y poros. Producidas por inclusiones gaseosas. Pueden dividirse como:

• Poros de morfología esferoidal

– Uniforme

– Localizad

– Lineal• Poros de morfología alargada

– Vermicular

– Capilares

b.Inclusiones. Son materiales extraños sólidos aprisionados en la masa del metal surante elsoldado, pueden ser:

• De cualquier forma y orientación• Alineadas

• Oxidos

• Otros metales



1.INTRODUCCIÓN

c.Falta de penetración. Ranura debida a que el metal aportado no ha rellenado la raíz.

d.Falta de de fusión. Falta de unión entre el metal de aportación y el de la base. Tres tiposde falta de fusión:

• En la raíz

• Lateral

• Entre cordones• e.Grietas. Producidas por roturas en el metal, pueden ser:

• Longitudinales

• Transversales

• Estrelladas



1.2. Clasificación de los defectos

• El criterio que se ha seguido para clasificar a los defectos es

geométrico, no se ha tenido en cuenta el cambio de estructura en

el metal y las propiedades de este.

• Resulta imposible establecer reglas rígidas para clasificar los

distintos defectos.



1.3.Clasificación de las soldaduras

• Se hacen tomando en como base los resultados de la inspecciónradiográfica de las mismas.

• Las radiografías que forman esta colección se han dividido encinco grupos, según la importancia relativa a los defectos en ellaspresentes.

Grupo 1 – negro- soldadura sana. Ausencia de defectos oporosidad diversa

Grupo 2 – azul – soldadura buena. Inclusiones de escoria omordeduras

Grupo 3- verde- soldadura regular. Falta de penetración

Grupo 4 – marron – soldadura mala. Falta de fusión

Grupo 5-rojo- soldadura muy mala. Grietas



1.4. Inspección y control de calidad

• La inspección de cualquier construcción soldada debe tener tres

aspectos principales:

• El primero afecta al material

• El segundo al dimensionado

• El tercero a la ejecución de las uniones soldadas



1.4. Inspección y control de calidad

La finalidad de la inspección es revelar los defectos. Lainspección debe seguir una serie de etapas:

• Elección del método y técnica operatoria más adecuada al caso

que se trate• Obtención de una información o indicación propia

• Interpretación de la información o indicación obtenida

• Evaluación de los resultados de ensayo

2 DETECCIÓN DE LOS



2. DETECCIÓN DE LOSDEFECTOS

Los métodos de ensayo no destructivos tienen como misión fundamentalponer de manifiesto aquellos defectos que no pueden ser observadodirectamente.

En la detección de los defectos mediante ensayos no destructivos, laslimitaciones dependen de:

• Su naturaleza• Su morfología

• Su orientación y tamaño

• Su situación en la unión

• El espesor de la unión

• La técnica operatoria

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