INSPECCION VISUAL DE SOLDADURA AWS. 2/2 CAPITULO 4.
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Grietas: Es la primera discontinuidad a discutir porque generalmente se considera la más crítica debido a que se caracteriza por ser lineal, así como por el hecho de terminar en forma puntiaguda. La grieta se origina cuando la carga o esfuerzo aplicado al miembro excede su esfuerzo o resistencia a la tracción, en otras palabras las grietas se originan porque hay una condición de sobre carga. En muchos casos la grieta puede originarse en condicione de carga o esfuerzo inferiores a los que resiste el material, esto se debe a que existen discontinuidades superficiales o subsuperficiales concentradoras de esfuerzos en cuyo extremo se excede la resistencia máxima del material y se origina la grieta. Las grietas se pueden clasificar de muchas maneras, una de las maneras es en función de la temperatura a la cual se forma, clasificándose como grietas calientes y frías.
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Las grietas también se clasifican por su dirección con respecto al eje de la soldadura. Aquellas que tienen su dirección paralela a la de la soldadura se llaman Grietas Longitudinales. Similarmente aquellas perpendiculares al eje de la soldadura son llamadas Grietas Transversales. Estas referencias direccionales aplican indistintamente a las grietas que ocurren en el metal base y en la soldadura.
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Las grietas longitudinales pueden resultar de esfuerzos de contracción transversales o esfuerzos asociados con condiciones de servicio. Las figuras a continuación muestran ejemplos de estos tipos de grietas.
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Las grietas transversales son generalmente causadas por esfuerzos de contracción longitudinales de soldaduras actuando en soladuras o materiales base de baja ductilidad. La figura anterior muestra dos grietas transversales ocurridas en un depósito hecho con GMAW depositado en un acero HY-130, y se propagan en el material base. Empresa Dedicada al Adiestramiento Y Asesoría Profesional
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Finalmente se puede diferenciar entre varios tipos de grietas de acuerdo a su exacta localización con respecto a las varias partes de la soldadura. Esta clasificación incluye grietas en la garganta, raíz, borde, cráter, bajo cordón, zona afectada por el calor y material base. Grietas en la Garganta: Llamadas de esta manera por que se extienden a través de la garganta de la soldadura, o la distancia más corta a través de la sección transversal del cordón. Ellas son grietas longitudinales y son generalmente consideradas grietas calientes. Grietas en la Raíz: Son usualmente longitudinales, sin embargo su propagación puede ser en el material base o la soldadura. Ellas son definidas como grietas de la raíz por que se inician en la raíz de soldadura o la superficie de la raíz de la soldadura. Como las grietas en la garganta, ellas son generalmente relacionadas con la existencia de esfuerzos de contracción de la soldadura, por lo tanto son consideradas grietas en caliente. Estas grietas frecuentemente resultan cundo las juntas son mal ensambladas o preparada. Grandes aberturas en la raíz por ejemplo, pueden resultar en concentraciones de esfuerzos que producen grietas en la raíz. Empresa Dedicada al Adiestramiento Y Asesoría Profesional
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Grietas de Borde: Son grietas en el material base las cuales se propagan a partir del borde de la soldadura. Configuraciones de la soldadura que tienen refuerzo de soldadura o convexidad pueden originar concentraciones de esfuerzos en el borde de la soldadura. Esto, combinado con una estructura de menor ductilidad en la zona afectada incrementa la susceptibilidad del elemento soldado a las grietas de borde. Estas grietas son consideradas grietas frías y el esfuerzo que las origina puede ser el resultado del esfuerzo de contracción de la soldadura, algunos esfuerzos aplicados por servicio o una combinación de ambos. Grietas de borde que ocurren en servicio son frecuentemente el resultado de cargas de fatiga del componente soldado. Ver ejemplo en las siguientes figuras. Grietas tipo cráter: Ocurren en el punto de terminación de los pases individuales, si la técnica usada por el soldado para terminar el arco no prevé el llenado completo del charco de soldadura fundido, el resultado puede ser una región poco profunda o cráter en esta locación.
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Grietas Bajo Cordón: También relacionada con la operación de soldadura, las grietas bajo pases son localizadas en la zona afectada por el calor en vez del metal de soldadura. Como lo indica su nombre, ella descansa directamente adyacente a la línea de fusión del cordón de soldadura. Estas son típicamente bajo la superficie y difíciles de detectar, sin embargo ellas pueden propagarse hacia la superficie, lo que permite detectarlas mediante el examen visual. Fusión incompleta: Es una discontinuidad en la soldadura en la cual no ocurre fusión ente el metal de soldadura y las caras a fundir de metal base o cordones contiguos, esto es, la fusión es menor que la especificada para una soldadura en particular. Debido a su linealidad y su relativa condición de extremo agudo, la falta de fusión representa una discontinuidad de la soldadura importante. on bastante frecuencia la falta de fusión también asociadas inclusiones de escoria, de hecho la presencia de escoria a falta de limpieza puede ocasionar que no ocurra la fusión. Empresa Dedicada al Adiestramiento Y Asesoría Profesional
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Penetración incompleta:
Es una discontinuidad asociada con los biseles y es una condición donde el metal de soldadura no se extiende completamente a través del espesor de la junta cuando es requerido por la especificación. Su localización es siempre adyacente al pase de raíz. Esta discontinuidad aplica solo para soldaduras a tope, no para soldaduras de filete. La figura 26 ilustra algunos ejemplos de penetración incompleta. Algunos códigos limitan la cantidad y el grado de penetración incompleta permisible mientras que otros no lo aceptan.
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• Entre las causas comunes de inadecuada penetración tenemos: • Excesivo ancho de la cara de la raíz. • Insuficiente calor aportado. • Escorias fluyendo delante del arco de soldadura. • Diámetro del electrodo demasiado grande para el bisel. • Desalineamiento del pase del segundo lado. • Falta de resanado cuando se especifique. • Falta de separación en la raíz. Empresa Dedicada al Adiestramiento Y Asesoría Profesional
• Inclusiones: Son materiales sólidos atrapados en la soldadura, tales como escorias, fúndete, tungsteno, óxidos, etc. Por lo tanto el tanto el término inclusiones incluyen ambas categorías, metálicos y no metálicos. Las inclusiones de escoria son regiones dentro de la sección transversal de la soldadura o en la superficie donde el fúndete usado para proteger el arco es mecánicamente atrapado dentro del metal solidificado. Empresa Dedicada al Adiestramiento Y Asesoría Profesional
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• Porosidad: Son discontinuidades tipo cavidades formadas por gases atrapados durante la solidificación. Debido a su forma esférica característica son consideradas las discontinuidades menos perjudiciales. • Hay muchos nombres dados a los diferentes tipos de porosidad, refiriéndose a su distribución, localización y forma específica; tales nombres son: poro, porosidad dispersa, porosidad agrupada, porosidad alineada, poros tubulares, etc. • El poro es una cavidad simple, la porosidad dispersa se refiere a numerosas cavidades distribuidas a lo largo de la soldadura sin un patrón en particular. La porosidad agrupada describe un número de cavidades agrupadas en una línea recta. Otro tipo es el pro tubular, que es simplemente una cavidad alargada que se forma cuando la burbuja se desplaza a través del metal fundido tratando de salir. Las figuras siguientes muestran diferentes tipos de porosidad superficial. Empresa Dedicada al Adiestramiento Y Asesoría Profesional
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• Las causas más frecuentes de porosidad son: • Presencia de contaminantes o humedad en la zona de soldadura, los cuales se descomponen y forman gases. Las fuentes principales de contaminantes son el electrodo, el material base, los gases protectores o la atmósfera circundante. • Variación en la técnica de soldadura, como por ejemplo al usar excesiva longitud de arco al soldar con electrodos de bajo hidrógeno. Empresa Dedicada al Adiestramiento Y Asesoría Profesional
• Socavadura: Es una discontinuidad superficial que ocurre en el material base directamente adyacente a la soldadura, es una condición en la cual el material base es fundido en forma de una ranura adyacente a la soldadura, durante la operación de soldadura y no hay suficiente material de soldadura depositado para rellenarlo. Esta ranura es lineal y relativamente aguda por lo que es particularmente perjudicial para aquellas estructuras que están sometidas a cargas de fatiga. Es interesante destacar que para las soldaduras a tope las soldaduras pueden presentarse por los dos lados.
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• Entre las causas de las socavaduras se tiene: • Velocidad de soldadura excesiva, ocasionando que no haya suficiente material de aporte para llenar la depresión causada por la fusión del material base adyacente a la soldadura. • Corriente de soldadura demasiado alta, causando la fusión excesiva del material base. • Pobre manipulación del electrodo.
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SOLAPE: Se describe como la proyección del metal de soldadura más allá del borde de la soldadura o de la raíz, con la apariencia de que el metal de soldadura hubiera fluido más allá de la junta y se depositara sobre el material base. Esta discontinuidad es fácilmente detestable mediante inspección visual, el uso de una iluminación en forma oblicua ayuda al examen. El solape se considera una discontinuidad significativa ya que puede actuar como un concentrador de esfuerzos al formar una ranura aguda. Además si la cantidad de solape es grande, puede ocultar una grieta que se puede propagar a partir de este concentrador de esfuerzo.
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• CAUSAS: • La ocurrencia del solape es por una mala técnica del soldador, dentro d las que se puede mencionar: • Velocidad de avance en la soldadura demasiado lenta por lo que la cantidad de metal de aporte fundido es un exceso de la cantidad requerida para llenar la junta, por lo que se derrama sobre la superficie del material base sin fundirlo. • Efecto de la gravedad, algunos tipos d material de aporte son mas susceptibles ya que cuando están fundidos son demasiados fluidos para resistir la fuerza de gravedad, por lo que deben usarse en posiciones donde la gravedad tienda a mantener el metal fundido en la junta. El solape tiende a aparecer cuando se suelda en la posición horizontal. • Manipulación deficiente del electrodo.
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• CONVEXIDAD: Aplica solo para soldaduras de filete, se refiere a la cantidad de metal de soldadura de refuerzo en la cara del filete de soldadura más allá del que sería considerado plano. Por definición es la máxima distancia de la cara de la soldadura convexa a la línea que une los dos bordes de la soldadura de filete. Empresa Dedicada al Adiestramiento Y Asesoría Profesional
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• CAUSAS: Esta forma indeseada del contorno se hace presente cuando: • La velocidad de soldadura demasiado lenta • Se aporta poco calor • Manipulación incorrecta del electrodo • Presencia de contaminantes en el material base • El uso de gases de protección contaminados. Empresa Dedicada al Adiestramiento Y Asesoría Profesional
• REFUERZO DE SOLDADURA: • Es similar a la convexidad excepto que este describe una condición que puede solamente estar presente en la soldadura a tope y se describe como el metal de soldadura en exceso de la cantidad requerida para rellenar la junta. Los términos refuerzos de la cara y refuerzo de la raíz son términos específicos que describen la presencia de este refuerzo en un lado particular de la soldadura. • El problema asociado con el excesivo refuerzo es la ranura puntiaguda que se puede originar en cada borde de la soldadura debido al hecho de que hay mas soldadura presente que la necesaria. A medida que aumenta la cantidad de refuerzo más severas son las ranuras.
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• GOLPE DE ARCO: Resulta cuando el arco es iniciado en la superficie del material base, retirado de la junta, bien sea intencional o accidentalmente. La presencia de golpes de arco es muy perjudicial, especialmente en aceros de baja aleación y alta resistencia, debido a que cuando esto ocurre existe una zona localizada del metal base que es fundida y entonces enfriada rápidamente debido a la masiva absorción del calor creada por el material base circundante esto puede producir una zona afectada por el calor localizada la cual puede contener martensita, y se produce esta micro estructura la tendencia a formar grietas es grande. Numerosas fallas en estructuras y recipientes a presión tuvieron su origen en golpes de arco que propiciaron el origen de grietas resultando en una falla catastróficas.
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CAUSAS: El golpe de arco es causado por una técnica inapropiada de soldadura, los soldadores deben ser informados del daño potencial que puede originar. Debido a este daño potencial nunca debe permitir realizar soldaduras de producción, ya que se convierte en un problema de disciplina y actitud hacia el trabajo.
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• SALPICADURAS: • Son partículas magnéticas expulsadas durante el proceso de soldadura que no forma parte de la misma. En términos de criticidad las salpicaduras no son un gran problema en muchas aplicaciones. Sin embargo glóbulos grandes de salpicaduras pueden tener suficiente calor para ocasionar una zona afectada por el calor con efectos similares a los del golpe de arco. • CAUSAS: Las salpicaduras pueden tener las causas siguientes: • Altas corrientes que pueden causar excesiva turbulencia en la zona de la soldadura. • Procesos de soldadura, algunos son considerados que producen más salpicaduras que otros, por ejemplo con el proceso GMAW por corto circuito y transferencia globular se produce más salpicaduras que con las transferencias. • El tipo de gas protector para GMAW Y FCAW, el uso de mezcla de argón produce menos salpicaduras que si se usa CO2.
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• NORMAS Y PROCEDIMIENTOS • El ensayo visual no es una simple observación en condiciones más o menos controladas, si no que siendo una técnica de END. Su aplicación debe regirse por la misma metodología que los demás métodos y por lo tanto su ejecución debe realizarse en base a procedimientos escritos y las condiciones de ensayo deben enmarcarse dentro de las normas establecidas para tal efecto. • Como referencia se pueden remitir al Artículo 9 de la Sección V del código ASME, correspondiente al ensayo visual. Empresa Dedicada al Adiestramiento Y Asesoría Profesional
• ENSAYO VISUAL DIRECTO: Definiéndolo como aquel que puede usualmente ser hecho colocando el observador a máximo 600mm (24 pulg), aproximadamente el doble de distancia y con un ángulo de observación no menor de 30° con respecto a la superficie a ser examinada. Se puede utilizar espejos para mejorar el ángulo de visión y lupas como ayuda, se requiere de iluminación, natural o artificial, con un nivel mínimo de 100 pies candelas (1.000 lux). Se requiere un examen de agudeza visual del inspector por lo menos una vez al año. Empresa Dedicada al Adiestramiento Y Asesoría Profesional
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EXAMEN VISUAL REMOTO: Se utiliza como sustituto del ensayo directo, puede utilizar la ayuda de los espejos, telescopio, boroscopio, fibras ópticas, cámaras u otros instrumentos factibles. El sistema debe demostrar que tiene una resolución al menos equivalente a la obtenida por el método directo.
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EXAMEN VISUAL POR TRANSPARENCIA: Se considera un complemento de examen visual directo, aplicable a cuerpos transparentes. PROCEDIMIENTO: Debe ser bastante general aplicable a una variedad de productos y situaciones y debe incluir como mínimo los siguientes puntos: La forma en que se llevara a cabo el ensayo Identificación de la pieza a examinar Condición superficial Método de preparación de la superficie Técnica del examen, directo o remoto, iluminación, tipo e intensidad. Secuencia para la realización del ensayo Datos a ser tabulados, si los hay Reportes o declaración general a ser llenada
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• REQUERIMIENTOS FISICOS • El personal que va a realizar el ensayo debe ser examinado de la vista anualmente, para asegurar que tiene una visión cercana normal o corregida, capaz de leer las letras del tamaño J1 en la carta estándar Jaeger para visión correcta.
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CRITERIOS DE ACEPTACION Y RECHAZO Los criterios para aceptar una discontinuidad varían de acuerdo a los requerimientos de cliente y a las normas aplicadas. Como ejemplo se nombraran las siguientes: AWS D1.1, Structural Welding Code. Todas las soldaduras deben ser inspeccionadas visualmente y deben cumplir con los criterios de aceptación
AWS D1.5, Bridge Welding Code: Establece para inspección visual lo siguiente. Las soldaduras deben ser visualmente inspeccionadas y debe ser aceptada si cumple con las siguientes condiciones: No debe tener grietas Debe haber fusión completa entre los pases de soldadura y entre la soldadura y el metal base. Todos los cráteres deben ser llenados hasta la sección completa de la soldadura En miembros primarios, las socavaduras no deben tener mas de 0.25 mm en profundidad, cuando la soldadura es transversal al esfuerzo de tracción, bajo cualquier condición de carga. Para todos los otros casos no debe ser más de 1 mm.
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• AWS D1.5, Bridge Welding Code: Establece para inspección visual lo siguiente. Las soldaduras deben ser visualmente inspeccionadas y debe ser aceptada si cumple con las siguientes condiciones: • No debe tener grietas • Debe haber fusión completa entre los pases de soldadura y entre la soldadura y el metal base. • Todos los cráteres deben ser llenados hasta la sección completa de la soldadura • En miembros primarios, las socavaduras no deben tener mas de 0.25 mm en profundidad, cuando la soldadura es transversal al esfuerzo de tracción, bajo cualquier condición de carga. Para todos los otros casos no debe ser más de 1 mm.
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• ASME VIII DIV.1, RULES FOR CONSTRUCTION OF PRESSURE VESSEL. • En el párrafo UW 35 acabado de las juntas longitudinales y circunferenciales: • Las juntas a tope deben tener penetración y fusión completa. Se permiten todos los acabados de cordones como soldados, siempre y cuando no interfieran con la interpretación de las radiografías u otro END. • Reducción del espesor debido al proceso de soldadura se acepta si cumple: No se reduce el espesor de las juntas unidas por debajo del espesor mínimo requerido en cualquier punto. • La reducción del espesor no debe exceder 1/32” (0,8mm) o el 10% del espesor nominal de las juntas unidas, el que sea menor
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CATEGORIA A: Juntas longitudinales soldadas dentro de la carcasa principal. CATEGORIA B: Juntas soldadas circunferenciales dentro de la cubierta principal. CATEGORIA C: Uniones de bridas soldadas CATEGORIA ARTICULACIONES D: Conexiones o boquillas principales a los depósitos o esferas a las transiciones de diámetros. Empresa Dedicada al Adiestramiento Y Asesoría Profesional
• El refuerzo de la cara de la soldadura no debe de exceder lo estipulado en la tabla anexa según ASME VIII DIV 1.
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Espesor nominal del material (pulg)
Junta Circunferencial en tubería y tubing
OTRAS JUNTAS
Menor de 3/32
3/32
1/32
3/32 a 3/16 inclusive
1/8
3/32
Sobre 3/16 a ½ inclusive
5/32
3/32
Sobre ½” a 1” inclusive
3/16
3/32
Sobre 1 a 2 inclusive
¼
1/8
Sobre 2 a 3 inclusive
¼
5/32
Sobre 3 a 4 inclusive
1/4
7/32
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