GUIA PARA LA INSPECCION VISUAL DE SOLDADURA, Guías, Proyectos, Investigaciones de Tecnologías de Inspección de Soldadura

¡Descarga GUIA PARA LA INSPECCION VISUAL DE SOLDADURA y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Tecnologías de Inspección de Soldadura solo en Docsity! Guía para la Inspección Visual de Soldaduras AWS B1.1 TRADUCCIÓN LIBRE CON FINES ESTRICTAMENTE ACADÉMICOS Y REFERENCIALES Autor: MSC. Jesús Ruiz Saavedra GEND - PUCP GRUPO DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS El descubrir y reparar cualquier defecto al tiempo que aparece resultara en una sustancial reducción de costo. SE ha mostrado que un programa concienzudo de inspeccion visual antes, durante y después de la soldadura puede resultar en descubrir la mayoria de todos los defectos los cuales habrían sido detectadas después usando métodos de ensayo mas extensivos. Los fabricantes debe realizar el benéfico de un sistema de calidad bien disciplinado de la inspeccion visual. La efectividad de la inspección visual es incrementado cuando un sistema es sustituido el cual provee cubrir todas las fases del proceso de soldadura (antes, durante y después). El proceso de examen mas temprano es introducido en el sistema, el mejor en alcance. 3.2 Previo a la Soldadura. Previo a la soldadura, algunas acciones típicas requieren atención por el inspector visual incluye: (1) Revisar dibujos y especificaciones. (2) Chequear la calificacion de los procedimientos y del personal a ser utilizados. (3) Establecer los puntos de chequeo. (4) Establecer un plan para el registro de los resultados. (5) Revisar los materiales a ser utilizados (6) Chequear las discontinuidades del material base. (7) Chequear la disposición, alineamiento, de las juntas soldadas. (8) Chequear el precalentamiento, si es requerido Si el inspector presta particular atención a estos ítems preliminares, muchos problemas los cuales pueden suceder después pueden ser prevenidos. Es muy importante que los inspectores conozcan exactamente los requisitos a ser cumplidos. La revisión de los documentos que gobiernan simplificara estas informaciones. Una vez que son revisadas, un sistema debería ser establecido para asegurar que los registros apropiados y completos pueden ser prácticamente producidos. 3.2.1 Puntos de mantenimiento. Deberían darse las consideraciones para establecer los puntos de mantenimiento o puntos de chequeo cuando un examen ocurrirá antes a la de cualquier etapa de fabricacion posterior. Esto es de mucha importancia en proyectos de grandes construcciones o fabricaciones de soldaduras masivas. 3.2.2 Procedimientos de Soldadura. Otra etapa preliminar la cual debería ocurrir para asegurar que el procedimiento de soldadura aplicable cumple con los requerimientos del trabajo. La documentación apropiada de ;la calificacion o certificación de los soldadores individualmente deberían ser revisadas también. Los dibujo y especificaciones dictarán que metal base a ser unidos y que metal de aporte sera utilizado. Para soldadura estructural y otras aplicaciones criticas, la soldadura es llevada a cabo, normalmente, con procedimientos calificados con registro de las variables esenciales del proceso, y por soldadores calificados para el proceso, material, y posición a ser soldados. Etapas adicionales al procedimiento en etapas puede necesitarse para adecuarse a ciertos materiales. Un ejemplo de un procedimiento por etapas es aquel donde el electrodo de bajo hidrógeno son especificados, las instalaciones de almacenamiento como recomienda el fabricante son requeridos. 3.2.3 Material base. Previo a la soldadura, la identificación del tipo de material base y un examen de las especificaciones del metal base deberían hacerse. Si una discontinuidad, tal como una laminación en planchas, esta presenta y permanece indetectable, ella puede afectar la integridad total de la estructura de la soldadura. Muchas veces una laminación será visible a lo largo del borde de la plancha, especialmente en un borde cortado con oxi –corte. 3.2.4 Disposición (Fit – up) de la Junta. Para una soldadura la parte mas critica del metal base es el area la cual ha sido preparada para recibir el metal de soldadura en alguna forma en la preparacion de junta. La importancia de la disposición de junta previo a la soldadura no puede ser lo suficiente estensionada. Por tan to, el examen visual de la disposición es de la ams alta propridad. Los items que pueden ser consideradois prioritarios para soldar incluyen: (1) Angulo del canal (2) Abertura de raiz (3) Alineamiento de la junta (4) Respaldo (5) Insertos consumibles (6) Limpieza de la junta (7) Soldaduras de apuntalamiento (8) Precalentamiento Todos estos factores podrían tener una directo efecto en la calidad de la soldadura resultante. Si la disposición de la junta es pobre, entonces la soldadura será casi indiscutiblemente de una calidad sub. estándar también. Tener cuidado extra durante el ensamble de la junta puede incrementar grandemente la efectividad de la soldadura. Algunas veces, el examen de la junta previo a la soldadura revelará irregularidades dentro de las imitaciones del código, pero estas áreas de interes y pueden ser vistas cuidadosamente durante etapas posteriores. Por ejemplo, si una junta en T para soldaduras en filete muestran excesiva abertura de raiz, el tamaño dela soldadura de filete requerido debería ser incrementada por una cantidad de abertura de raiz presente. De esta manera, si el inspector sabe que esta situación existe, el dibujo o la junta de soldadura pueden ser marcadas acordamente, y la final determinación de la conformidad del tamaño de la soldadura puede ser correctamente interpretada. 3.3 Durante la Soldadura. Durante la soldadura, hay un numero de ítems los cuales requieren control de manera que la soldadura resultante será satisfactoria. El examen visual es el método primario para controlar este aspecto de la fabricacion. Pude proveer a ser una herramienta invalorable del control del proceso. Algunos de los aspectos de la fabricacion los cuales pueden ser chequeados incluyen: (1) calidad del pase de raiz de la soldadura (2) Preparacion de la raiz de la junta previo a la soldadura del segundo pase (3) Temperaturas de precalentamiento e interpases. (4) Secuencia de los pases de soldadura. (5) Capas subsecuentes para la calidad aparente de la soldadura (6) Limpieza entre pases. (7) Conformidad con el procedimiento aplicable: por ejemplo voltaje, amperaje, calor aportado, velocidad. Cualquiera de estos factores, si se ignoran, podría resultar en discontinuidades que podrían causar seria degradación de la calidad. 3.3.1 Pase de Raiz. Quizá la parte mas critica de cualquier soldadura es el pase de raiz. Los problemas existen en este punto en la progresión combine para hacer el resultado satisfactorio del balance de la dificultad de la soldadura para.... Consecuentemente, una gran cantidad de defectos los cuales son descubiertos posteriormente es una soldadura están asociados con el pase de raiz de la soldadura. Una buena inspeccion visual seguida a la aplicación del pase de raiz ayudara a superar la situación. Otra condición critica de la raiz de la junta existe cuando un tratamiento es aplicado en una junta de doble soldadura. Esto usualmente incluye la remoción de escoria y otras irregularidades por,,,,, socavado térmico, o esmerilado. Una vez que esta remoción ha sido hecha, el examen del área excavada previo a la soldadura desde el segundo lado es requerida. Esto es para asegurar que todas las discontinuidades han sido removidos. El tamaño y la forma del canal puede ser alterado para permitir un acceso conveniente a todas las superficies. 3.3.2 Temperaturas de Precalentamiento e Interpase. Las temperaturas de precalentamiento e Interpase pueden ser criticas y, si son especificadas, ser medidas. Los limites son frecuentemente descritos como un minimo, un maximo o ambas. También, para ayudar a controlar la cantidad de calor en la zona de soldadura, la secuencia y ubicación de pase individuales puede ser importante. El inspector debería ser siempre conciente de la extensión y ubicación de cualquier distorsión o contracción causada por el calor de la soldadura. Muchas veces, las medidas correctivas pueden ser tomadas como el color d soldadura progrese para aliviar el problema. 3.3.3 Examen entre capas. Para evaluar la calidad de soldadura según el trabajo progresa, es deseable examinar visualmente cada capa para juzgar su integridad. Esto también provee un chequeo para determinar si limpieza adecuada se esta realizando entre pase. Esto puede ayudar para aliviar la ocurrencia de inclusiones de escoria en la soldadura final. Muchas de estos ítems pueden ser direccionados en el procedimiento de soldadura aplicable. En ese caso, la inspeccion visual realizado durante la soldadura básicamente un chequeo parra determinar si hay conformidad con los requisitos del procedimiento de soldadura. 3.4 Después de la Soldadura. Mucha gente siente que la Inspeccion visual empieza cuando la soldadura ha sido terminada. Sin embargo, si todas las etapas discutidas han sido tomadas antes y durante la soldadura, esta etapa final de la inspeccion visual será cumplida fácilmente. Proveerá simplemente un chequeo para asegurar que las etapas tomadas han resultado en un soldadura satisfactoria. Algunas de los diversos ítems los cuales requieren atención después que la soldadura ha sido terminada son: (1) Apariencia final de la soldadura (2) Tamaño final de la soldadura (3) Longitud de la soldadura (4) Precisión dimensional (5) Cantidad de distorsión (6) Tratamiento post soldadura El proposito basico de la inspeccion visual final es asegurar la calidad de la soldadura. Aun mas, el examen visual de algunas cos es requerida, La mayoria de codigos y especificaciones describen la extensión de las discontinuidades que son aceptables, y muchas de estas pueden aparecer en la superficie de la soldadura terminada. 3.4.1 Discontinuidades. Discontinuidades típicas encontradas en las soldaduras son: (1) Porosidad (2) Fusión incompleta (3) Penetración de junta incompleta (4) Socavación (5) Traslape (6) Fisuras (7) Inclusión de escoria (8) Sobremonta excesiva 4 Condición Superficial de la Soldadura 4.1 Generalidades. Esta sección es concerniente solo con las discontinuidades, lasa cuales pueden o no ser clasificadas como defectos (rechazables) dependiendo delos requisitos de las especificaciones o codigos individuales. La intención es para información e instrucción y .. asistir en la identificación de las discontinuidades. Las discontinuidades pueden ocurrir en cualquier ubicación de la soldadura. La Inspección visual después que la soldadura es terminada esta limitada a la condición superficial de la soldadura. Descubrir discontinuidades sub-superficiales requiere que el examen visual sea complementado por otro método de END. Una discontinuidad esta definida como una interrupción de la estructura típica de una unión soldada, tal como falta de homogeneidad en las caracteristicas mecánica, metalúrgica, o física del material o soldadura. Una discontinuidad no es necesariamente un defecto. Las discontinuidades son rechazables solamente si ellas exceden los requerimientos de las especificaciones en términos del tipo, tamaño, distribucion, o ubicación. Una discontinuidad rechazable es llamada defecto. Por definición un defecto es una discontinuidad que por su tamaño, forma, orientación, o ubicación lo hace detrimental al uso, servicio de la pieza en la cual aparece. Las discontinuidades pueden ser encontradas en el metal de soldadura, zona afectada por calor, o metal base de muchas uniones soldadas. Cuatro juntas de soldadura básicas son consideradas en esta guía : a tope , T, esquina y de traslape. La fusión incompleta puede resultar de calor aportado insuficiente o la manipulación impropia del electrodo de soldadura. Mientras que es una discontinuidad asociada a la técnica de soldadura, puede ser causada también por la presencia de contaminantes en la superficie a ser soldada. La figura 7 muestra un ejemplo que sucede n la cara de una junta en canal de una cero soldado con soldadura tubular (FCAW). La Figura 8 y 9 muestran la presencia de fusión incompleta (traslape en frió) entre pases individuales y entre el metal de soldadura y el metal base. Estas condiciones fueron encontradas en soldadura por gas metálico (GMAW) en aluminio. Figura 7.- Fusión incompleta en la cara de la junta en canal Figura 9.- Fusión incompleta entre el metal fundido y el metal base. Figura 8.- Fusión incompleta entre pases. 4.4 Penetración de junta incompleta. La penetración de junta incompleta esta definida como la penetración por el metal de soldadura que no se extiende para el espesor completo del metal base en una junta con una soldadura en canal.. La figura 10 alguna condiciones las cuales son clasificadas como penetración de junta incompleta.. La condición mostrada para la soldadura de canal de V simple solamente será evidente usando examen visual si hay acceso a l lado de la raiz de la soldadura. La condición mostrada en la junta en T de doble bisel no será evidente en la soldadura terminada, excepto en el inicio y en las paradas. La penetración de junta incompleta puede resultar de calor de soldadura insuficiente, inapropiado control lateral del arco de soldadura, o inapropiada configuración de la junta. Algunos procesos de soldadura que tienen mas grande habilidad de penetración que otros y deberían por tanto ser menos susceptibles a este problema. Muchos diseños llaman al pase de raiz la raiz de la soldadura con soldadura subsiguiente en el mismo lado para asegurar que n o halla áreas de penetración de jun ta incompleta o fusión incompleta. Las soldaduras de tuberías son especialmente vulnerables a estas discontinuidades, ya que la junta es usualmente inaccesible para la soldadura desde el lado de la raiz. Frecuentemente un anillo de respaldo o inserto consumible es empleado para ayudar a los soldadores en tales casos (ver figura 11) . La figura 12 es una fotografía penetración de junta incompleta en la raiz de la soldadura. Figura 12. Penetración de Junta Incompleta Figura 10. Penetración de junta Incompleta Figura 11. Fusion incompleta con inserto consumible 4.5 Socavación. La socavación crea una transición la cual debería ser evaluada para una reducción en la sección transversal, y para concentración de tensiones o efecto entalla cuando la fatiga es una consideración. La socavación, controlada dentro los límites de la especificación, no es considerada un defecto de soldadura. La socavación esta usualmente asociada con técnicas de soldadura inapropiada o parámetros de soldadura, corrientes o voltajes de soldadura excesivos, o ambos. La figura 13 muestra la configuración común de la socavación . La figura 14 es una fotografía de socavación al pie de una soldadura en filete en acero. Figura 14. Socavación en el pie de una junta de filete. 4.6 Falta de llenado. (Underfill) La falta de llenado es una depresión en la cara de la soldadura o superficie de la raiz extendiéndose por debajo de la superficie adyacente del metal base. La falta de llenado esta definido usualmente como una condición donde el espesor total a través de la soldadura es menor que el espesor del metal base adyacente. Resulta de la falla de un soldador o operador de soldadura paea completar de mente aceptado. La figura 15 ilustra la configuración de la falta de llenado. Un termino “no estandarizado” para la falta de llenado en la superficie de la raiz de una soldadura de tubería es “concavidad interna” . las figura 16 muestra la presencia de falta de llenado en acero con soldadura tubular. Figura 15. Falta de Llenado Figura 13. Ejemplos de Socavacion Ellas se forman durante la solidificación del metal a temperatura cercana a la del punto de fusión. Las fisuras en frió se desarrollan des pues que la solidificación es terminada. El fisuramiento asociado con la fragilidad por hidrógeno, comúnmente llamada “fisuramiento retardado” es una forma de fisuracion en frió. Las fisuras en frió se propagan a través de los limites de grano y también a través de los granos. 4.10.1 Orientación. La orientación de la fisura puede ser llamada longitudinal o transversal. Dependiendo de la dirección de la fisura con respecto al eje de la soldadura. Cuado una fisura es paralela a l eje de la soldadura, es llamado fisura longitudinal, sin interesar de donde esta un la línea central de la fisura en el metal de soldadura, o en el pie de la soldadura en la zona afecta por el calor del metal base. Las fisuras transversal caen transversales al eje de la soldadura. Estas pueden ser limitadas en tamaño y confinadas al metal de soldadura o ellas pueden propagar desde la soldadura en la zona afectada adyacente y dentro del metal base. En algunas soldaduras, las fisuras transversales formaran en la zona afectada por el calor y no en la soldadura. Las fisuras longitudinales en las soldaduras, hechas en maquinas automatizadas, están asociadas comúnmente con la alta velocidad de soldeo y están algunas veces relacionadas a la porosidad que no se muestran en la cara de la soldadura. Las soldaduras que tienen altos radios profundidad – ancho pueden ser susceptibles a fisuracion longitudinal debido al patrón de solidificacion. Las fisuras longitudinales en soldaduras pequeñas entre secciones gruesas son frecuentemente el resultado de rápidas velocidades de enfriamiento y de alto embridamiento. Las fisuras en frió transversales están generalmente el resultado de esfuerzos de contracción longitudinales actuantes en metal de soldadura duro de baja ductilidad. La figura 21 muestra, esquemáticamente, la apariencia de fisuras longitudinal y transversal. Figura 21. Fisuras Longitudinales vs. Transversales. Legenda: 1. Fisura de cráter 2. Fisura en la cara 3. Fisura en la ZAC 4. Desgarre laminar 5. Fisura longitudinal 6. Fisura de raiz 7. Fisura en la superficie de la raiz 8. Fisura en la garganta 9. Fisura en el pie 10. Fisura transversal 11. Fisura detrás del pase 12. Fisura en la interfase de la soldadura 13. Fisura en el metal de soldadura. Fisura Longitudinal Fisura Transversal Fisura Longitudinal Fisura Transversal La figura 22 es una fotografía de una fisura longitudinal la cual ha propagado a lo largo de la soldadura entre poros de una porosidad alineada. La figura 23 nuestra dos fisuras en la soldadura transversales que aparecen en un soldadura de arco protegida por gas multipase en una unión soldada de acero de lata resistencia. Figura 22. Fisura Longitudinal Figura 23. Fisura Transversal 4.10.2 Fisuras de Garganta. Las fisuras de garganta son fisuras longitudinales en la cara de la soldadura en la dirección del eje de la soldadura. Ellas son generalmente, pero no siempre, fisuras en caliente. Un ejemplo de una fisura de garganta en una unión de filete se muestra en la figura 24. Figura 24. Fisura de garganta. 4.10.3 Fisura de Raiz. La fisuras de raiz son fisuras longitudinales en la raiz de la soldadura. Ellas son generalmente fisuras en caliente. 4.10.4 Fisuras de Cráter. Las fisuras de cráter ocurren en el cráter de la soldadura y son formadas por culminación inapropiada del arco de soldadura. Un termino no estándar para las fisuras de cráter es fisura estrella a pesar que ellas pueden tener otras formas. Las fisuras de cráter son fisuras en caliente usualmente formadas un agrupación tipo estrella. La figura 25 muestra una fisura de cráter ocurrente en una soldadura de apuntalamiento en aluminio por proceso arco eléctrico con electrodo de tungsteno y protección con gas TIG. Figura 25. Fisura de Cráter En la figura 26 otra soldadura de aluminio con similar proceso es mostrada, donde la fisura de cráter existente se propago en una fisura de garganta longitudinal alrededor de la circunferencia de una soldadura de filete circular. Figura 26. Fisura Longitudinal propagada a partir de una fisura de cráter 4.10.5 Fisura de Talón . La fisura de talón son generalmente fisuras en frió. Ellas se inician y propagan desde el talón de la soldadura donde los esfuerzos de embridamiento son los mas altos. Cambios abruptos en el perfil en el talón causados por una convexidad o sobremonta excesiva pueden amplificar as tensiones. La Figura 27 muestra la apariencia de la fisura de talón en una junta en T y la figura 28 muestra una fotografía de una fisura de talón. La fisura de talón se inicia aproximadamente normal a la superficie del metal base. Estas fisuras generalmente son el resultado de contracciones de tensiones térmicas de contracción actuantes en la Zona afectada por calor de la soldadura. Algunas fisuras de talón ocurren porque las propiedades de traccion transversales de la ZAC no pueden acomodarse a las tensiones de contracción que son impuestas por soldadura.