EC0524, Ejecución de trabajos de soldadura por arco eléctrico y electrodo de tungsteno con protección de gas GTAW/TIG en tubería de acero al carbono en posición 6G
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ALINEACIÓN AL ESTÁNDAR DE COMPETENCIAS EC0524 “EJECUCIÓN DE TRABAJOS DE SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO DE TUNGSTENO CON PROTECCIÓN DE GAS GTAW/TIG EN TUBERÍA DE ACERO AL CARBONO EN POSICIÓN 6G”
Autor: PROFESOR Juan León Romo Revisión Metodológica LSCA. Dariel Radi Sánchez Ocampo
ALINEACIÓN AL ESTÁNDAR DE COMPETENCIAS EC0524 “EJECUCIÓN DE TRABAJOS DE SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO DE TUNGSTENO CON PROTECCIÓN DE GAS GTAW/TIG EN TUBERÍA DE ACERO AL CARBONO EN POSICIÓN 6G D.R © En trámite. Instituto de Capacitación de la Industria de La Construcción, A.C., MAYO 2015 INSTITUTO DE CAPACITACIÓN DE LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN, A.C. GERENCIA DE NORMATIVIDAD DE LA CAPACITACIÓN. DEPARTAMENTO DE MATERIAL DIDÁCTICO Queda prohibida su reproducción total o parcial mediante ningún sistema o método, electrónico o mecánico (INCLUYENDO EL FOTOCOPIADO), la grabación o cualquier sistema de recuperación y almacenamiento de información, sin consentimiento por escrito del ICIC
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 1 RECURSOS DIDÁCTICO DEL MANUAL ..................................................................................... 1 ¿Cómo usar el manual? ...................................................................................................... 2 DESCRIPCIÓN E INTERPRETACIÓN DE UN PROCEDIMIENTO Y ESPECIFICACIÓN DE SOLDADURA WPS ................................................................................................................... 3 PERFIL DEL ESTÁNDAR DE COMPETENCIA: EJECUCIÓN DE TRABAJOS DE SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO DE TUNGSTENO CON PROTECCIÓN DE GAS GTAW/TIG EN TUBERÍA DE ACERO AL CARBONO EN POSICIÓN 6G. ............................................................. 7 CUADRO DE COMPETENCIAS A EVALUAR .............................................................................. 8 MÓDULO I ............................................................................................................................. 13 ELEMENTO 1. CREAR UN AMBIENTE DE TRABAJO SEGURO ................................................ 13 Desempeño I.1. Descripción e inspección del equipo para soldar proceso TIG/GTAW, materiales y suministros ................................................................................................... 13 MATERIALES Y SUMINISTROS ........................................................................................... 15 Desempeño I.2. La seguridad y la prevención de los riesgos que se presentan en la soldadura .......................................................................................................................... 18 Desempeño I.3. Especificaciones y procedimientos en la preparación de equipo de soldar, materiales, tungsteno y antorcha. ................................................................................... 23 Ejercicio 1.......................................................................................................................... 28 Ejercicio 2.......................................................................................................................... 29
MÓDULO II ............................................................................................................................ 31 ELEMENTO 2. APLICAR SOLDADURA POR ARCO METÁLICO Y ELECTRODO DE TUNGSTENO CON PROTECCIÓN DE GAS GTAW/TIG EN TUBERÍA DE ACERO AL CARBONO EN POSICIÓN 6G .............................................................................................................................................. 31 Desempeño II.1 Variables del proceso de acuerdo a parámetros del WPS. .................... 32 Desempeño II.2 Preparación y ajuste de la probeta de acuerdo a WPS .......................... 35 Desempeño II.3. Montaje y colocación de los tubos en la posición 6G de acuerdo al WPS .......................................................................................................................................... 38 Ejercicio 1 Reactivos de opción múltiple .......................................................................... 43 APÉNDICE I ............................................................................................................................ 44 DESCRIPCIÓN DE LOS DEFECTOS Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN EN LAS SOLDADURAS APLICADAS ........................................................................................................................ 44 APÉNDICE II ........................................................................................................................... 47 SIMBOLOGÍA DE SOLDADURA .......................................................................................... 47 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................... 49
INTRODUCCIÓN El instituto de Capacitación de la Industria de la Construcción, te da la más cordial bienvenida a ti como participante, y te desea éxito en la certificación que presentas en la competencia de Soldar tubería en la posición 6G. Esperando que el manual que tienes en tus manos sea una herramienta y te sirva de guía para el desarrollo de todas las actividades propuestas por el Estándar de Competencia.
RECURSOS DIDÁCTICO DEL MANUAL El curso ha sido diseñado para impartirse de manera presencial y su contenido debe ser abordado en forma teórica y práctica. Está diseñado con un enfoque centrado en competencias, es decir, el participante es el principal protagonista del curso, dado que es quien debe demostrar su habilidad para evaluar la competencia laboral de candidatos con base en Estándares de Competencia (EC).
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¿Cómo usar el manual? Este manual ha sido diseñado de tal manera que sus contenidos se ajustan a los requerimientos de Estándar de Competencia EC0076 Evaluación de la competencia de candidatos con base en Estándares de Competencia (EC). Encontrarás los siguientes símbolos que te guiaran para desarrollar de mejora manera las actividades sugeridas en el manual.
Objetivos
Toma nota, es un requerimiento de los Criterio de evaluación de Desempeño/Productos/Conocimientos.
Indica que hay un Ejercicio realizar para desarrollar habilidades, destrezas y demostrar conocimientos y valores.
Resumen del tema
Al final de cada capítulo encontrará una sección para demostrar las habilidades desarrolladas o para reforzar sus conocimientos.
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DESCRIPCIÓN E INTERPRETACIÓN DE UN PROCEDIMIENTO Y ESPECIFICACIÓN DE SOLDADURA WPS En el proceso de soldadura al arco con electrodos de tungsteno y protección de gas (GTAW), el calor es generado entre un electrodo de tungsteno no consumible y el metal base. El metal de soldadura fundido, la zona caliente de la soldadura y el electrodo no consumible, están protegidos de la atmósfera por un gas inerte que se suministra a través de la antorcha para soldar. El proceso GTAW es muy versátil, puede utilizarse para soldar metales ferrosos y no ferrosos y puede aplicarse en diferentes posiciones: posición plana, posición horizontal, posición vertical y sobre cabeza. El proceso GTAW tiene ventajas y desventajas: Ventajas:
Produce soldaduras de gran calidad No produce escoria, requiere poca limpieza La soldadura puede aplicarse en todas las posiciones. Pueden soldarse sin aporte. No existen salpicaduras
Desventajas:
La velocidad de la soldadura es lenta. El electrodo se contamina fácilmente No se recomienda para espesores gruesos. El arco requiere ser protegido de las corrientes de aire. El proceso demanda mayor habilidad del soldador.
CALIFICACIÓN DE SOLDADORES. En la soldadura de instalación de tuberías se exige que el soldador domine diversas posiciones a soldar. Para la calificación y certificación existen posiciones básicas que son: 1G, 2G, 5G y 6G.
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1G: Tubo en posición horizontal y puede girarse mientras se está soldando. 2G: Tubo en posición vertical, el tubo debe mantenerse fijo durante el soldeo. 5G: El tubo está en posición horizontal y debe mantenerse fijo cuando se esté aplicando la soldadura6G: El tubo está inclinado con una posición a 45° y no debe girarse mientras se está soldando. 6GR: El tubo está inclinado con una posición a 45° y con un anillo de restricción.
Como podrás observar que existen diferentes posiciones para soldar y el grado de dificultad de cada posición es diferente. En las industrias que instalan tuberías, seleccionan al soldador que califique la posición que tenga mayor grado de dificultad. Referencia que se tiene a las posiciones a soldar es la siguiente: 1G – Solo califica en la posición en que se aplica la soldadura. 2G- Califica las posiciones 1G y 2G. 5G- Califica para soldar en todas posiciones. 6G- Califica a las posiciones 1G, 2G, 5G. La posición 6G, es considerada la de mayor grado de dificultad en la soldadura de tubo.
DESCRIPCIÓN E INTERPRETACIÓN DE UN PROCEDIMIENTO Y ESPECIFICACIÓN DE SOLDADURA WPS
Al referirse a una especificación para procedimiento de soldadura, se le identifica como “Procedimiento de soldadura” o como un “WPS” es común utilizar el formato establecido por la norma que se está aplicando.
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El WPS contiene información básica necesaria para poder efectuar una soldadura, los WPS son elaborados por personal calificado y certificado en los diferentes procesos, recomendando en las empresas el tipo de soldadura a realizar en las uniones. El WPS aprobado existente en la empresa debe ser utilizado y comprendido por el soldador. Para ti lo más importante que debes considerar en el WPS (formato) son los siguientes puntos:
1. Metal base: a) Preparación (ángulo de ranura)Abertura de raíz b) Angulo de bisel c) Cara de raíz d) Abertura de raíz
(
)
2. Metal de aporte: a) Diámetro del tungsteno b) Preparación del tungsteno
(
)
3. Corriente eléctrica , si es corriente directa (CD), corriente alterna (CA): a) Amperaje b) Voltaje. c) Alta frecuencia, continua/arranque
(
)
4. Gas de protección: a) Flujo b) Mezcla
(
)
5. Posición a soldar: a) 5G b) 6G
(
)
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Un ejemplo del formato utilizado para un procedimiento de soldadura es el siguiente:
ESPECIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA (WPS)
Nombre de la institución:
ICIC
Proceso Especificación del metal base
GTAW Tubo de acero A-36
Proceso de soldadura: Dimensiones del metal base (tubo) Tipo de unión Posición de la soldadura Electrodo Especificación del metal de aporte Número de pasadas Tipo de corriente Polaridad Amperaje para soldar Flujo de gas Extensión del electrodo (tungsteno) Equipo para soldar
GTAW 101.6x152.4x9.52 mm. (4x6x3/8”) Unión en “V” 6G Tungsteno torio al 2% de 1/8” E-70S-B1 4 (cordón de raíz, paso caliente, relleno y vista) Corriente directa Directa (electrodo al negativo) 80- 85 15- 20 pies cúbicos por hora 1 a 2 diámetros del electrodo Transformador rectificador de AF 300 amperes c.de t. 60%
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PERFIL DEL ESTÁNDAR DE COMPETENCIA: EJECUCIÓN DE TRABAJOS DE SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO DE TUNGSTENO CON PROTECCIÓN DE GAS GTAW/TIG EN TUBERÍA DE ACERO AL CARBONO EN POSICIÓN 6G. El manual está dividido en cinco unidades que corresponden: Una al módulo introductorio de Inducción a la competencia y cuatro a los Elementos del Estándar de Competencia “Ejecución de trabajos de soldadura por arco eléctrico y electrodo de tungsteno con protección de gas GTAW/TIG en tubería de acero al carbono en posición 6G”. Evaluación de la Competencia de Candidatos con base en Estándares de Competencia (EC), y que se describen a continuación:
Introducción a la competencia laboral
Elemento 1 Preparar la evaluación de la competencia del candidato
Evaluación de la competencia de candidatos con base en Estándares de Competencia
Elemento 2 Recopilar las evidencias de la competencia del candidato
Elemento 3 Emitir el juicio de la competencia del candidato
Elemento 4
Presentar los resultados de la evaluación de competencias del candidato
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CUADRO DE COMPETENCIAS A EVALUAR ESTÁNDAR DE COMPETENCIA
ELEMENTO
CRITERIO DE EVALUACIÓN
COMPETENCIA Describe e inspecciona el equipo para soldar, materiales y suministros
Desempeño
Previene riesgos potenciales en el proceso de soldadura manteniendo un ambiente seguro de trabajo.
Especificaciones y procedimientos en la preparación de equipo de soldar, materiales, tungsteno y antorcha
Ejecución de trabajos de soldadura por arco eléctrico y electrodo de tungsteno con 1 de 2 protección de gas GTAW/TIG en tubería de acero al carbono en posición 6G.
Producto
Dispone de la máquina de soldar de CD / CA /300 A-AF y 60% c.t., antorcha TIG con mordaza, porta mordaza / laminador de gas, electrodo de tungsteno, copa de cerámica/alúmina, manguera para gas, regulador de presión con flujómetro, cilindro/red de suministro de gas, cable con pinza de tierra, zapatas/conectores rápidos y cepillo.
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ESTÁNDAR DE COMPETENCIA
ELEMENTO
CRITERIO DE EVALUACIÓN
Conocimiento
COMPETENCIA Identificará los riesgos potenciales y las condiciones de seguridad e higiene durante las actividades de soldadura contenidos en la NORMA Oficial Mexicana NOM-027-STPS-2008. Precaución:
Tu integridad depende de las Actitudes, valores y precauciones de seguridad hábitos personal que apliques, por lo tanto no te arriesgues nunca.
Desempeños
Asegura las variables del procedimiento de acuerdo a parámetros de acuerdo al WPS. Arma los tubos con referencia a especificación del procedimiento.
2 de 2
Producto
Inicia aplicación de soldadura en los tubos según el WPS.
Aplica limpieza en cada paso. Finaliza la aplicación de la soldadura y apaga el equipo.
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ESTÁNDAR DE COMPETENCIA
ELEMENTO
CRITERIO DE EVALUACIÓN
COMPETENCIA Ejecuta la limpieza general después de realizado el trabajo. La soldadura del tubo está ejecutada de acuerdo a WPS y se considera visualmente aceptable según los parámetros y condiciones especificadas en el EC. Principios del funcionamiento del proceso de soldadura GTAW/TIG.
Interpretación del esquema de la unión.
Causas de los defectos de soldadura. Conocimientos Detección de causas de fallas en el funcionamiento del equipo. Interpretación de tablas de parámetros. Interpretación de funciones principales equipo de soldadura.
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las del
ESTÁNDAR DE COMPETENCIA
ELEMENTO
CRITERIO DE EVALUACIÓN
COMPETENCIA Responsabilidad:
La forma en que maneja el Actitudes, Hábitos equipo y herramientas y Valores auxiliares única y exclusivamente para el fin que fueron diseñados.
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OBJETIVO MÓDULO I Al terminar el módulo, el participante: Identificará los desempeños, conocimientos, actitudes, hábitos y valores para aplicar el proceso de soldadura GTAW/TIG en tuberías, con base en el EC.
MÓDULO I ELEMENTO 1. CREAR UN AMBIENTE DE TRABAJO SEGURO En este módulo el participante pondrá en práctica las reglas de seguridad para soldar con arco eléctrico, así mismo, conocerá las precauciones generales para establecer un ambiente seguro de trabajo. Se examinarán aspectos delicados que el soldador del proceso GTAW debe considerar, ya que este implica un alto riesgo; aspectos como la seguridad personal, el equipo de protección, los insumos la compatibilidad de metales base y aporte, accesorios que a emplear antes de iniciar el proceso, entre otros, están considerados en los desempeños establecidos en la descripción del Estándar de Competencia Ejecución de trabajos de soldadura por arco eléctrico y electrodo de tungsteno con protección de gas GTAW/TIG en tubería de acero al carbono en posición 6G.
Desempeño I.1. Descripción e inspección del equipo para soldar proceso TIG/GTAW, materiales y suministros
En el primer desempeño, descrito en el estándar EC para la Ejecución de trabajos de soldadura por arco eléctrico y electrodo de tungsteno, con protección de gas GTAW/TIG en tubería de acero al carbono en posición 6G, el participante debe realizar dos revisiones visuales que implican corroborar que el equipo de soldadura se encuentre en condiciones de operación en el área de trabajo; y que el material base corresponda al tipo de prueba CREAR UN AMBIENTE DE TRABAJO SEGURO 13
que se va a realizar y que existan los suministros que se emplearan en el mismo. A continuación se amplía una descripción de cada uno de los elementos. El equipo que se utiliza para el proceso GTAW/TIG para soldar tuberías, consiste en: una máquina de soldar (fuente de alimentación), una antorcha o soplete con cables eléctricos, un electrodo de tungsteno, suministro de gas de protector con mangueras, suministro de agua de enfriamiento y un control de pedal.
Equipo para aplicar soldadura al arco con electrodos de tungsteno
MÁQUINA DE SOLDAR La máquina de soldar es de corriente constante y la finalidad es que proporcione una potencia eléctrica con un adecuado voltaje y amperaje, que permitan mantener un arco para soldar.
CREAR UN AMBIENTE DE TRABAJO SEGURO 14
Máquina de soldar 300 A, CD / CA / AF, 60% CT
Características de la máquina de soldar para el proceso TIG/GTAW:
Tener una salida de corriente directa (CD), o corriente alterna (CA) Disponer de un estabilizador de alta frecuencia. Capacidad de 300 amperes Ciclo de trabajo 60/% Sistema de enfriamiento
MATERIALES Y SUMINISTROS
Los materiales y suministros a utilizar en la soldadura GTAW, que deben verificarse antes de ejecutar las tareas propias del proceso. La verificación implica:
Comprobar la existencia de gas de protección Argón (Ar).
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Este gas ofrece buena estabilidad del arco y facilidad de encendido. Además ofrece una baja conductividad térmica, lo que favorece a la concentración de calor en la parte central del arco, originándose por ello una penetración muy acusada en el centro del cordón.
Comprobar la existencia del material de aporte. Cuando se utilice material de aportación para la soldadura, éste debe ser similar al material base de las piezas a soldar.
Tubos de acero al carbono. Los tubos de acero al carbono utilizados en la industria, para la conducción de gases o líquidos los fabrican de diferentes diámetros y el espesor de su pared son desde muy delgados hasta muy gruesos. Y las uniones se hacen por medio de diferentes procesos de soldadura.
Comprobar la existencia de energía eléctrica en el área de trabajo.
Una precaución, posterior a comprobar que hay energía en el área, implica solicitar al área de mantenimiento la verificación de compatibilidad de la línea de suministro eléctrico de acuerdo a las condiciones de alimentación de la fuente de poder.
CREAR UN AMBIENTE DE TRABAJO SEGURO 16
Verificando con el manómetro del regulador de presión que el contenido de gas en el cilindro tenga una presión superior a 5 bares.
PRECAUCIÓN: No usar el cilindro de gas cuando la presión sea igual o menor a 25 lbs/pulg2, ya que un cilindro con la válvula abierta y poca presión puede contaminarse, formándose mezclas explosivas, por lo tanto, para evitar que los cilindros se contaminen se deberá mantener un saldo de presión en los cilindros vacíos y con la válvula cerrada
Comprobando que el electrodo de tungsteno corresponda con el tipo y diámetro requeridos para la corriente de acuerdo a la WPS.
Los electrodos empleados en la soldadura TIG deben ser tales en su naturaleza y diseño, que garanticen un correcto cebado y mantenimiento del arco eléctrico. Por otro lado, al no ser consumibles, deben estar constituidos de materiales con un elevadísimo punto de fusión (>4.000 oC) que eviten su degradación.
CREAR UN AMBIENTE DE TRABAJO SEGURO 17
Comprobando que el electrodo de tungsteno esté libre de torio
Los electrodos de tungsteno toriado se utilizan en la industria para la soldadura con arco con protección de gas inerte, GTAW (el usual utilizado por los soldadores en el país y propuesto por el EC, es el WTH2) Las condiciones de trabajo de los soldadores que manipulan electrodos de tungsteno toriado, implican vías de exposición a las radiaciones ionizantes, la más importante de las cuales es la inhalación potencial de material (polvo que contenga torio) en la zona de afilado. Otras vías potenciales de exposición son la inhalación de material en la zona de soldadura, la exposición externa por manipulación de los electrodos y la Ingestión secundaria de material en caso de trabajos en zonas contaminadas, por lo que se recomienda tomar precauciones al hacer su preparación de afilado, utilizando equipo de protección
Desempeño I.2. La seguridad y la prevención de los riesgos que se presentan en la soldadura El elemento principal que se aborda en este desempeño es la prevención de accidentes, por lo que es importante utilizar todo el equipo de protección personal. No hay ningún sustituto para la precaución y el sentido común, el proceso de soldadura presenta riesgos en la seguridad del soldador, los cuales pueden evitarse siguiendo al manual de procedimiento recomendado por la Norma NOM-028 STPS 2012. Existen precauciones de seguridad general en la ejecución de trabajos de soldadura, algunas de ellas implican considerar riesgos en el uso de energía eléctrica, ya que algunas descargas, por mal uso del equipo o accidentes, pueden ser mortales; los vapores emitidos en el CREAR UN AMBIENTE DE TRABAJO SEGURO 18
proceso pueden ser nocivos para la salud; los rayos de los arcos pueden herir los ojos y quemar la piel, entre otras consecuencias. Los accidentes se pueden evitar si se cumplen las siguientes reglas: Protección personal
Utilizar ropa oscura de protección integral contra quemaduras, radiaciones y proyecciones Utilizar careta para soldar, protección facial, capuchas/monjas, respirador para humos, guantes de piel delgados para soldador y zapatos de seguridad Utilizar mascarilla de protección para humos y gases en lugares abiertos y respiradores autónomos para lugares confinados
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Máquina de soldar
Revisar que el equipo de soldar por arco este bien instalado y conectado a una tierra física, para evitar que las corrientes parásitas produzcan un choque eléctrico al operador cuando éste llegue a poner una mano en la carcasa de la máquina.
No cambiar la polaridad cuando la máquina de soldar está encendida, ya que si se llegara a hacer, el arco eléctrico saltaría en los contactos del interruptor, destruyéndolos.
Evitar establecer el arco cuando existan personas cerca de ti, sin la protección adecuada, así como no dejar el porta electrodos cuando está en uso, sobre la mesa, ya que se puede crear un circuito entre la persona o la mesa de trabajo.
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Inspeccionando visualmente el área de trabajo
Corroborar que los cables con que cuentan las máquinas de soldar sean de uso rudo, estén libres de uniones improvisadas/en falso y cuenten con conexiones aisladas en la antorcha TIG, pinzas de tierra y zapatas.
Corroborar que el área esté seco, limpia y libre de materiales combustibles y de atmósferas explosivas.
Corroborar que el área se encuentre iluminada. Proteger con mamparas o caseta el área de soldadura para evitar que el arco eléctrico quede expuesto a corrientes de aire
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Corroborar la existencia de mantas de protección contra fuego (aíslan el material combustible que no pueda ser removido), extractores de gas tóxico (ventilación abierta)
Corroborar que el extintor tipo ABC (debe estar disponible y vigente en un radio no mayor a 7 metros en el área de trabajo)
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Corroborar la existencia del arnés con una línea de vida con cuerdas resistentes a las sustancias químicas presentes y con longitud suficiente para poder maniobrar dentro del área y ser utilizada para rescate en áreas confinadas y alturas
Desempeño I.3. Especificaciones y procedimientos en la preparación de equipo de soldar, materiales, tungsteno y antorcha.
El objetivo de este desempeño, es que el participante tome en cuenta las especificaciones del equipo y los materiales, así como los procedimientos previos a comenzar el Proceso de soldadura GTAW/TIG.
Preparaciones fundamentales.
Siempre que vayas a soldar toma en cuenta que el proceso (GTAW) es delicado, con alto riesgo, cuida tu seguridad personal con el equipo de protección, los insumos la compatibilidad de metales base y aporte, accesorios que vas a emplear antes de iniciar el proceso. Para cumplir con las normas y parámetros técnicos, e interpretación de simbología y manejo de especificaciones en criterios de aceptación, fundamentos de metalurgia están basados en la AWS D 1.1.
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Revisa el equipo a utilizar en el Proceso de soldadura GTAW/TIG
1. Antes de encender la máquina de soldar se debe verificar que:
No existan fugas en las tuercas de las mangueras del gas y del agua, que van conectadas a la máquina y con una llave inglesa aprieta las conexiones flojas. Asegurar el cilindro en un soporte con una cadena. Remover tapa de la válvula y purgar el cilindro. Colocar el flujómetro y el regulador al cilindro. Conectar la manguera de gas al flujómetro y a la máquina de soldar. Revisar que no existan fugas en las conexiones. Con la máquina apagada de la GTAW selecciona el rango de amperaje adecuado. Coloca la alta frecuencia en la posición adecuada: para CD auto y para CA continuo.
Una vez realizado lo anterior encender la máquina y revisar que no existan fugas en la manguera de la antorcha.
ANTES DE REALIZAR LAS OPERACIONES, CONSULTAR CON EL INSTRUCTOR.
2. Corroborar manualmente que los componentes de la antorcha se encuentren armados correctamente como se explica a continuación:
Atornillar el mandril a la cabeza de la antorcha Atornillar la tobera en el mandril del porta electrodo. Colocar el electrodo en la mordaza. El electrodo tiene que sobresalir 1” de la tobera; instalar la tapa y apretarla. Ajustar la longitud deseada (como regla de 1 a 2 diámetros del tungsteno)
NO UTILIZAR PINZAS DE PRESIÓN PARA APRETAR LOS COMPONENTES DE LA ANTORCHA.
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Armado de la antorcha
Pinza porta-electrodos 3. Corroborar que la punta del electrodo de tungsteno esté afilada en punta dos veces el diámetro del electrodo: Preparación de los electrodos de tungsteno Los electrodos se presentan en forma cilíndrica con una gama de diámetros de 1,6; 2,4 y 3,2 mm. Cabe destacar la importancia del afilado en el extremo del electrodo, que incide de manera decisiva en la calidad de la soldadura, como se muestra en la figura siguiente:
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Calidad de la soldadura según el afilado del electrodo
Preparación de los electrodos 2% torio Electrodo nuevo (antes de afilarse) Electrodo afilado con esmeriladora 2.5 diámetros de electrodo Esmerilar un poco menos de ½ mm de la punta Punta contaminada. Esmerilar el contaminante
4. Corroborar visualmente que el diámetro interior de la copa de cerámica/alúmina sea cuatro veces el diámetro del electrodo de tungsteno.
Existen diferentes tipos de boquillas para soldar mediante el proceso GTAW, con distintos tamaños y diámetros, y se seleccionan de acuerdo al tipo de trabajo a realizar.
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5. Comprobar visualmente que el diámetro del metal de aporte sea el adecuado en función al material y tipo de trabajo a efectuar de acuerdo al WPS 6. Seleccionar el tipo de tungsteno de acuerdo al WPS
Clasificación AWS Tungsteno puro EWP EWTh-1 1% Torio EwTh-2 2% Torio
Código de Color Verde
EWZr Zirconio
Café
Amarillo Rojo
Requerimientos Químicos 99.5% Tungsteno 0.5% Otros elementos 98.5% tungsteno 0.5% Otros elementos 98.5% tungsteno 0.8-12% Torio 0.5% Otros elementos 99.2 Tungsteno 0.15 - .40 Zirconio 0.5% Otros elementos
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Ejercicio 1 Lee con atención cada una de las preguntas y coloca la respuesta en los paréntesis.
1.
¿Qué tipo de máquina es más recomendable para soldar mediante el proceso TIG? a) Transformador C.A. b) Rectificador C.A.-C.D. c) Generador C.D. d) Rectificador CA-CD-AF
(
)
Nivel: 1 conocimiento/recuerdo
Respuesta: (d) ¿Qué finalidad tiene la alta frecuencia en una máquina para soldadura ( ) TIG? a) Romper el arco b) Establecer el arco c) Aumentar el arco d) Disminuir el arco Nivel 2: comprensión Respuesta: (b) 2.
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Ejercicio 2 El siguiente diagrama del proceso TIG/GTAW describe un elemento del arco eléctrico, selecciona en cada enunciado la respuesta que consideres correcta
1. Electrodo de tungsteno a) I b) II c) III d) IV
(
)
Respuesta: (b) Nivel 3: Análisis
2. Porta mordaza a) I b) II c) III d) IV
(
)
Respuesta: (a) Nivel 3: Análisis
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3. Gas protector a) II b) III c) IV d) V
(
)
Respuesta: (d) Nivel 3: análisis
4. Arco eléctrico a) II b) III c) IV d) V
(
)
Respuesta: (b) Nivel 3: análisis
5. Material de aporte a) II b) III c) IV d) V Respuesta: (c)
(
)
Nivel 3: análisis
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OBJETIVO MÓDULO II Al terminar el módulo, el participante: Será capaz de realizar una serie de pasos para la preparación de los tubos de acero al carbono, en la aplicación de soldadura en la posición 6G.
MÓDULO II ELEMENTO 2. APLICAR SOLDADURA POR ARCO METÁLICO Y ELECTRODO DE TUNGSTENO CON PROTECCIÓN DE GAS GTAW/TIG EN TUBERÍA DE ACERO AL CARBONO EN POSICIÓN 6G Para poder llevar a cabo una soldadura con calidad es necesario tomar en cuenta los componentes que actúan para su preparación: Máquinas y dispositivos, Material de aporte y Material base de acuerdo al proceso. En este módulo el participante conocerá los desempeños que necesita aplicar al realizar la soldadura por arco metálico y electrodo de tungsteno con protección de gas GTAW/TIG en una tubería de acero al carbono en posición 6G. El proceso que se sigue para aplicar la soldadura de acuerdo a WPS en el siguiente: 1. Verifica en dibujo o plano los componentes tipos de electrodos, dispositivos de la máquina, dimensiones y simbología.
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2. Revisa operaciones antes de soldar:
Material base y de aporte de acuerdo a las especificaciones del producto Registro de secuencia del proceso en la hoja de trabajo Aplicación apegada a las normas
3. Identifica tipos de corriente en máquinas para soldar. 4. Asegura la funcionalidad del equipo:
Instala y opera el equipo de acuerdo al manual Enciende el arco para verificar si la conexión del porta electrodo y mesa es funcional Inicia prueba operativa Concluye la prueba.
5. Verifica dimensiones de los componentes
Las dimensiones de los componentes se preparan de acuerdo a las instrucciones proporcionadas por la hoja de procesos para garantizar la calidad de la soldadura; depende de la preparación de los materiales para las diferentes posiciones a tope y en filete, para realizar esta actividad es necesario que consideres la junta preparada, la simbología, el dibujo del fabricante y la medición de piezas.
6. Limpia el área de trabajo
Desempeño II.1 Variables del proceso de acuerdo a parámetros del WPS.
En este desempeño el participante asegura las variables del proceso de acuerdo a parámetros del WPS.
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Ajustando la intensidad de corriente en el mando de control del equipo de soldar/control remoto
Soltar el pedal o el botón Conectar la pinza a tierra a la terminal del electrodo. Girar la perilla de control de corriente hasta que en el amperímetro se indique la corriente apropiada.
Regulando el caudal de gas en la válvula de paso del flujómetro.
Para ajustar la medida del flujo de gas, abrir la válvula en la línea de gas. SI se usa un control remoto, apretar el pedal para abrir la válvula y ajustar le medida del flujómetro (de 15 a 20 ft3/h). Si no se usa el control remoto, la línea de gas se conecta directamente a la pistola. El flujómetro puede ajustarse cuando se abre la válvula del cilindro.
Adaptando la prolongación del electrodo tungsteno: 1 a 2 diámetros del electrodo.
El electrodo debe sobresalir ½” de la tobera al insertarlo en el portaelectrodo
APLICAR SOLDADURA POR ARCO METÁLICO Y ELECTRODO DE TUNGSTENO CON PROTECCIÓN DE GAS GTAW/TIG EN TUBERÍA DE ACERO AL CARBONO EN POSICIÓN 6G 33
Verificando los parámetros al ensayar la aplicación de la soldadura en posición 6G de acuerdo con el WPS.
Adoptando una postura equilibrada y cómoda para la aplicación del metal de aporte y el desplazamiento de la antorcha TIG.
La postura que debe adoptar un soldador de tubería debe ser cómoda, ya que es una de las de mayor grado de dificultad. Una de ellas es con las rodillas en el suelo.
APLICAR SOLDADURA POR ARCO METÁLICO Y ELECTRODO DE TUNGSTENO CON PROTECCIÓN DE GAS GTAW/TIG EN TUBERÍA DE ACERO AL CARBONO EN POSICIÓN 6G 34
Verificando visualmente la existencia de un arco concentrado con capacidad de fusión del metal base/metal de aporte.
Nota: Es importante que siempre que realices un trabajo de soldadura, leas el procedimiento (WPS) y hacer todos los pasos que se te indique.
Desempeño II.2 Preparación y ajuste de la probeta de acuerdo a WPS
La preparación de la junta en el tubo es una parte esencial antes de soldarlo, ya que la calidad de la soldadura se reduce y las fallas se presentan, si no se tiene el debido cuidado a su preparación. En este desempeño se dan las características para su debida preparación, que consiste en la geometría de la junta:
Abertura de raíz Cara de raíz Ángulo de bisel Ángulo de ranura
1. Preparación de los bordes. Preparar los bordes con un bisel en “V” Sencilla, con el ángulo de acuerdo al WPS para la unión de los tubos. Nota: Los elementos de una junta a tope en “V” son un estándar para que los memorices.
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5 4
7
6
3
1
2
1. Abertura de raíz: La separación entre las piezas que se van a unir 2. Cara de la raíz: Cara de la unión adyacente a la raíz. 3. Cara de la ranura: La superficie de las partes incluidas en la unión. 4. Ángulo del bisel: El ángulo entre el borde preparado de una pieza y un plano perpendicular a la superficie de ella. 5. Ángulo de la ranura: El ángulo total de las piezas a ser soldadas en la unión. 6. Tamaño de la soldadura: La penetración de la unión (el tamaño del bisel más el de la raíz cuando se especifica). El tamaño de una soldadura de tope y su garganta efectiva son lo mismo. 7. Espesor de la placa: Espesor de la placa a soldar.
2. Limpiar las superficies de la junta. Antes de soldar la unión del tubo, tienes que limpiar las superficies de la junta, eliminando grasa, aceite, óxido, polvo, u otros elementos que puedan contaminar el baño de fusión en la soldadura.
3. Alinear y ajustar la unión de los tubos. Al hacer la unión de los tubos, debes revisar que no exista desalineamiento entre ambos, ni exista demasiada separación, rígete por la separación que te indica el WPS
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Ángulo del biselado
Separación de los tubos
Alineación de los tubos
4. Aplicar los puntos de soldadura en la unión de los tubos. Después de haber sido alineados los tubos y la separación indicada, coloca un espaciador de alambre, y aplica cuatro puntos de soldadura de ¾” de longitud divididos alrededor del tubo. Al término del armado, retira el espaciador.
Cuatro soldaduras provisoras
5. Fijando la probeta en el soporte de la mesa de trabajo con una inclinación de 45° grados 6G. Colocar la probeta en el posicionador, verificando el grado de inclinación con el transportador.
Verificando el grado de inclinación
Ángulo de anclaje
Ángulo de trabajo
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Desempeño II.3. Montaje y colocación de los tubos en la posición 6G de acuerdo al WPS
Ejecuta la probeta de acuerdo al WPS.
1. EJECUTANDO EL PASO DE RAÍZ
Coloca la antorcha en la posición de las 6 horas con un ángulo de trabajo de 90° y otro ángulo de avance de 5° a 10°, terminar en el punto de las doce, aplicando el cordón en forma ascendente con la oscilación mínima.
Avanzar hacia arriba por la junta a una velocidad de avance constante y suave:
Sostener la varilla con un ángulo de 10°, con el extremo en contacto con la junta. No sumergir la varilla de aporte Conservar la longitud de arco de 1/16”
La velocidad de avance se determina a través del tamaño del charco de la soldadura.
Si la velocidad de avance es muy lenta, el charco de la soldadura se amplía y no hay suficiente penetración.
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El resultado en el cordón causa concavidad Una velocidad de avance muy lenta, crea deformación en la pieza y causa exceso de refuerzo en la raíz. Si la velocidad de avance es muy rápida el charco de soldadura se reduce y no alcanza la fusión suficiente. El resultado, penetración insuficiente
En el cordón de soldadura terminado debe observarse penetración completa en la raíz y fundirse en los bordes de la junta.
La cara de raíz debe ser ligeramente convexa y de ¼” (6.4) de ancho. Llenar el cráter al final del cordón. Complementando del mismo modo el lado opuesto/restante de la unión; Limpiando y desbastando las discontinuidades de la unión con disco abrasivo y cepillo de alambre.
Aplicando el paso de raíz
Cordón de raíz terminado
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2. EJECUTANDO EL PASO CALIENTE
Aplicando el cordón en descendente partiendo del punto de las doce al punto de las seis; Colocar la antorcha en la posición de las 6 horas con un ángulo de trabajo de 90° y uno de avance de empuje de 5 a 10°.
Sostener la varilla de metal de aporte en un ángulo de 10°, con el extremo en contacto con la junta. No sumergir la varilla de aporte Conservar la longitud de arco de 1/16”.
Complementando del mismo modo el lado opuesto/restante de la unión. 3. EJECUTANDO EL PASO DE RELLENO. Utilizar el mismo procedimiento que en el cordón de raíz, solamente hay que aumentar el movimiento de pie a pie del cordón.
Ajustando las variables para aplicar los pasos de relleno.
Aplicando cordones en serie en función del espesor de pared del tubo en forma ascendente partiendo del punto de las seis al punto de las doce.
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Complementando del mismo modo el lado opuesto/restante de la unión.
Continuando el procedimiento de relleno hasta dejar un milímetro antes de la superficie como preparación para los pasos de vista.
4. EJECUTANDO EL PASO DE VISTA
Aplicando cordones en serie en función del espesor de pared del tubo en forma ascendente partiendo del punto de las seis al punto de las doce.
Se recomienda utilizar cordones angostos. Complementando del mismo modo el lado opuesto/restante de la unión. Corrigiendo errores aparentes de continuidad geométrica en el cordón. Desbastando la zona afectada con disco. Retirando el material con defecto para recibir el cordón de reparación. Aplicando nuevos cordones con dimensiones equivalentes a las solicitadas por la geometría final de la unión. Ajustando las variables eléctricas en función de la posición de cada uno de los cordones. Aplicando el número de pasadas por unión requerido en la WPS.
La soldadura terminada debe quedar ligeramente convexa con un refuerzo de cara que no exceda de 1/8” (3.2mm)
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Ejercicio 1 Reactivos de opción múltiple
De las siguientes columnas selecciona los parámetros que consideres correctos, para efectuar una soldadura de tubo de acero al carbono en una junta a tope con el proceso GTAW en posición 6G a
b
c
d
MAQUINA SOLDADORA
RECTIFICADOR
TRANSFORMADOR
RECTIFICADOR AF
GENERADOR
TIPO DE CORRIENTE
CV
CA
CD
CT
POLARIDAD
INVERTIDA
ALTERNA
DIRECTA
CONSTANTE
ELECTRODOS
EWPH1
EWZR
EWTH2
EWTH4
DIÁMETRO DEL ELECTRODO
3/64”
1/16”
1/8”
5/16”
GAS PROTECTOR
HELIO
OXÍGENO
ARGÓN
MEZCLA
FLUJO DE GAS
25-35 pies 30 – 40 pies 15 - 20 pies Cúbicos por hora Cúbicos por hora
15 - 20 pies Cúbicos por hora
PREPARACIÓN DEL TUNGSTENO
PUNTA ESFÉRICA
SIN AFILAR
AFILADO
PUNTA CÓNICA
ANGULO DE AVANCE
20 a 25°
15 a 20°
10 a 15°
5 a 20°
PROLONGACIÓN DEL TUNGSTENO
2a3 diámetros
2a4 diámetros
1a2 diámetros
3a5 diámetros
ANGULO DE RANURA
60°
65°
75°
85°
REFUERZO DE RAÍZ
1/16”- ¼”
1/8”-1/14”
3/32”-1/8”
1/64”-1/32”
REFUERZO DE CARA (ACABADO)
1/16”- ¼”
1/8”-1/14”
3/32”-1/8”
1/64”-1/32”
10 -25 pies Cúbicos por hora
Respuesta: C) Nivel 4: Utilización APLICAR SOLDADURA POR ARCO METÁLICO Y ELECTRODO DE TUNGSTENO CON PROTECCIÓN DE GAS GTAW/TIG EN TUBERÍA DE ACERO AL CARBONO EN POSICIÓN 6G 43
APÉNDICE I DESCRIPCIÓN DE LOS DEFECTOS Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN EN LAS SOLDADURAS APLICADAS
Descripción de los defectos más comunes en la soldadura.
Un defecto en la soldadura es determinado a partir de que ha sido evaluado de acuerdo a diferentes códigos. Si la tabla de referencia de los códigos indica que no es un defecto, se le considera como una indicación. A continuación se describen los defectos más comunes que se presentan en la soldadura:
Falta de Penetración Socavación Falta de fusión Porosidad Desalineamiento
Falta de penetración Se obtiene una buena penetración cuando el material aportado, funde la raíz y se extiende por debajo de la superficie de las partes soldadas
Falta de penetración
Socavación Se obtiene una soldadura sin socavaciones cuando junto al pie de la misma, no se produce en el metal base ningún ahondamiento que perjudique la pieza.
Socavación
APÉNDICE I DESCRIPCIÓN DE LOS DEFECTOS Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN EN LAS SOLDADURAS APLICADAS 44
Falta de fusión Se obtiene una buena fusión, cuando el metal base y el metal de aporte forma una masa homogénea.
Falta de fusión
Porosidad Una buena soldadura está libre de porosidades cuando en su estructura interna no existen bolsas de gas, ni inclusiones de escoria.
Porosidad
Desalineamiento Los tubos a unir deberán estar estrictamente alineados antes de soldarlos, de lo contrario existe el riesgo de formarse un traslape en la junta.
Penetración inadecuada debido al desalineamiento
Los factores que determinan la realización de un buen cordón de soldadura además de otras cosas deben ofrecer calidad y seguridad. Para alcanzar estos objetivos, se requiere que los cordones de soldadura, sean efectuados con un máximo de habilidad con una buena corriente y empleo de materiales de calidad certificada y otros factores.
Limpieza y preparación adecuadas del metal de la pieza a trabajar. Ajuste correcto de la soldadura para producir la cantidad correcta de calor. Determinación y mantenimiento de la longitud correcta del arco. Desplazamiento o avance de la velocidad correcta a lo largo de la línea de soldadura. Ángulo correcto del electrodo con respecto a la pieza de manera longitudinal y transversal. Avance del electrodo bajando al arco el promedio correcto de velocidad. Iniciar, reiniciar, y llenar los cráteres en forma adecuada
APÉNDICE I DESCRIPCIÓN DE LOS DEFECTOS Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN EN LAS SOLDADURAS APLICADAS 45
Criterios de aceptación en una inspección visual de una unión soldada Penetración de la junta La raíz de la soldadura será aceptada si no tiene indicios de una penetración incompleta, de otra manera se considera inaceptable. Porosidad Una soldadura será aceptada si la porosidad no excede de 1/16”, y no tiene más del total acumulado de 1/8”, en cualquier pulgada cuadrada de la soldadura, de otra manera se considera rechazada. Socavación Una soldadura será aceptada si la socavación no excede de 1/32” de ancho y 1/32” de profundidad, y no tiene más de un total acumulado de 2” de socavación en cualquier soldadura de 6” o 5% del espesor total del metal base. Refuerzo de raíz Debe ser al ras del metal base mínimo a 1/16”. Refuerzo de cara Deberá ser al ras con la superficie del metal base, máximo a 1/8”.
APÉNDICE I DESCRIPCIÓN DE LOS DEFECTOS Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN EN LAS SOLDADURAS APLICADAS 46
APÉNDICE II SIMBOLOGÍA DE SOLDADURA La simbología de la soldadura es un lenguaje gráfico, referido por la SOCIEDAD AMERICANA DE SOLDADURA (AWS) que permite la comunicación entre el supervisor, el ingeniero y el soldador, para el desarrollo de una soldadura correcta. A continuación se hace una descripción de la interpretación de algunos símbolos. Símbolos de soldadura de filete La línea de referencia y la flecha.
Esta es una línea de referencia y la flecha
Una línea de referencia y una flecha está colocada en el lado de la junta A
Estas figuras muestran una soldadura de filete y un símbolo de soldadura de filete.
Aquí se indica una línea de referencia con una flecha, en una junta en T.
APÉNDICE II SIMBOLOGÍA DE SOLDADURA 47
Arriba de la línea de referencia tenemos un símbolo de soldadura de filete
La forma del símbolo de soldadura de filete es similar a la forma del acabado de la soldadura de filete.
Cuando el símbolo de soldadura está abajo de la línea de referencia, indica que la soladura se desea en el lado de la junta donde apunta la flecha
APÉNDICE II SIMBOLOGÍA DE SOLDADURA 48
BIBLIOGRAFÍA
Soldadura al Arco con Electrodos de tungsteno (tig) para tuberías., Hobart School of Welding Technology Troy, Ohio. U.S.A.
Manual de Soldadura Koell Hoffer, Edit. LIMUSA
Manual de Soldadura Moderna, Howard B. Cary, Edit. Prentice Hall.
Técnica y Práctica de la Soldadura, Joseph W. Gianchino / William Weeks, Edit. Reverté, S.A.
WELDING Principles and applications FOURTH EDITION / LARRY JEFFUS Edit. Delmar
PIPE WELDING PROCEDURES By Hoobasar Rampaul Welding Supervisor Potomac Electric Power Company
Edit. Industrial press inc. 200 Madison Avenue, New York, N: Y. 10016
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Notas:
50
