Soldadura Inspector

7/29/2019 Soldadura Inspector

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CURSO DE INSPECCION DE SOLDADURA


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INSPECCION DE SOLDADURA

CAPITULO I. El inspector de soldadura.

1.1. Introduccin.1.2. Caractersticas importantes del inspector de soldadura.1.3. Requerimientos ticos del inspector de soldadura

CAPITULO II. Responsabilidades del inspector.

2.1 Inspeccin previa a la aplicacin de soldadura2.2 Inspeccin durante la aplicacin de soldadura

2.3 Inspeccin posterior a la aplicacin de soldadura

CAPITULO III. Terminologa.

3.1 Tipos de juntas3.2 Raz de las juntas3.3 Cara de ranura, cara de raz, orilla de raz3.4 Partes de una junta de ranura3.5 Juntas de bisel sencillo3.6 Juntas de doble bisel3.7 Tcnicas

3.8 Partes de una soldadura a tope3.9 Partes de una soldadura de filete3.10 Penetracin3.11 Fusin3.12 Raz de la soldadura

4.1 CAPITULO IV. Simbologa.4.2

CAPITULO V. Estndares

5.1 Estndares5.2 Cdigos5.3 Especificaciones

CAPITULO VI Procesos de soldadura y corte.

6.1 Factores limitantes6.2 Proceso SMAW6.3 Proceso GMAW

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6.4 Proceso FCAW6.5 Proceso GTAW6.6 Proceso SAW6.7 Corte por oxi- gas (OFC)

6.8 Corte conarco-aire6.9 Corte por arco plasma (PAC)

CAPITULO VII Seguridad

7.1 Ambiente de trabajo7.2 Proteccin facial7.3 Equipo de seguridad7.4 Humos y gases7.5 Espacios confinados7.6 Choques elctricos

CAPITULO VIII. Propiedades de los materiales.

8.1 Propiedades mecnicas8.2 Propiedades qumicas8.3 Metalurgia

CAPITULO IX. Pruebas destructivas

9.1 De tensin

9.2 De doblez9.3 De dureza9.4 De impacto9.5 Macroataques

CAPITULO X Pruebas No Destructivas

10.1 Inspeccin visual10.2 Lquidos penetrantes10.3 Partculas magnticas10.4 Radiografa

10.5 Ultrasonido

CAPITULO XI Calificacin de procedimientos y soldadores.

11.1 Especificacin de procedimientos de soldadura11.2 Calificacin de procedimientos de soldadura11.3 Calificacin de soldadores

CAPITULO XII Discontinuidades de soldadura y metal base.

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12.1 Introduccin12.2 Porosidad12.3 Inclusiones12.4 Garganta insuficiente12.5 Falta de fusin12.6 Falta de penetracin12.7 Traslape12.8 Socavado12.9 Laminaciones12.10 Delaminaciones12.11 Roturas12.12 Golpes de arco

CAPITULO XIII Procedimientos para inspeccin

CAPITULO XIV Reportes de Inspeccin

14.1 Contenido del reporte14.2 Inspeccin mltiple14.3 Reportes no estructurados

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CAPITULO I. El inspector de soldadura.-

1.1 Introduccin.Al igual que la industria, la soldadura se ha ido modernizandocon el paso del tiempo, desde finales del siglo XIX en que se usopor primera vez la soldadura por arco elctrico, hasta nuestrosdas en que existen procesos completamente automatizados.

En esencia los principios bsicos siguen siendo los mismos y apesar de los avances tecnolgicos la soldadura sigue siendosusceptible a fallas, por tal motivo la presencia de un inspectorde soldadura se convierte en una necesidad preponderante.

Es comn encontrar inspectores de soldadura en muchas industriasentre las que se incluye: la construccin de edificios, puentes ytanques de almacenamiento; la de produccin de energa queincluye calderas, recipientes a presin, lneas de tubera yequipo de distribucin; la industria petroqumica que utilizamuchas soldadura en las instalaciones y equipos para susprocesos; la industria de la transportacin y la fabricacin deinstalaciones marinas entre otras.

El inspector de soldadura es un representante de una organizacinque puede ser el mismo fabricante, el cliente, una compaa

certificadora, una aseguradora o de una agencia de gobierno y esel responsable de juzgar la aceptabilidad de un producto deacuerdo con especificaciones escritas. El inspector debe entendercuales son las limitaciones y cuales las intenciones de cadaespecificacin.

Para poder realizar un trabajo eficiente, el Inspector desoldadura necesita contar con experiencia, conocimiento yhabilidad. Ya que estar involucrado en todas las etapas delproceso de fabricacin y no solamente en ver soldadurasterminadas, por lo tanto el inspector se considera una persona

altamente calificada.

Debido al tipo, tamao o sistema de la organizacin donde sedesempea el inspector de soldadura, sus actividades puedenincluir solo una, o varias, o todas las actividades mencionadasen este manual, sin embargo, para propsitos capacitacin solo seha considerado una categora.

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1.2 Caractersticas importantes del inspector de soldadura.

Un inspector de soldadura, debido a la importancia de su funcintiene la obligacin de realizar un trabajo profesional y paraello debe cumplir con ciertas caractersticas bsicas queincluyen:

Buena condicin fsica.- frecuentemente las condiciones deinspeccin son difciles, la altura, el calor, el medio ambiente,el acceso, hacen que la actividad del inspector sea rigurosa, unabuena condicin fsica le ser favorable durante la inspeccin.

La habilidad para examinar condiciones superficiales y juzgar suaceptabilidad de acuerdo a una especificacin escrita es la

funcin primaria del inspector de soldadura, por lo anterior serequiere una examinacin con o sin lentes para determinar unaagudeza visual cercana, utilizando una carta Jaeger J2 a12.Actitud profesional.- una actitud profesional determinara elgrado de xito o fracaso de la inspeccin, el inspector debe serimparcial y consistente en todas las decisiones.Conocimiento de terminologa de soldadura e inspeccin.- el usoinapropiado de terminologa de soldadura crear una situacinembarazosa y por lo tanto debe conocer y comunicarse

correctamente con un lenguaje tcnico.Habilidad para interpretar dibujos y especificaciones.- elinspector debe estar familiarizado con dibujos y hbil paraentender las especificaciones, no es necesario memorizar lasespecificaciones pero es necesario conocer los contenidos parapoder obtener informacin rpidamente.Experiencia en Inspeccin.- para cumplir con los requerimientosde AWS el inspector debe mostrar evidencia de haber desarrolladofunciones como inspector de soldadura.

Conocimientos de soldadura.- ya que el inspector de soldadurainvierte la mayor parte de su tiempo en evaluar soldadura elconocimiento de varios procesos es esencial, la experiencia comosoldador es deseable pero no es obligatoria.

Habilidad para recibir entrenamiento.- para ser consideradoefectivo, se espera que el inspector de soldadura sea experto en

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diferentes reas y sea hbil para recibir entrenamiento en reasno familiares.Habilidad para llenar y mantener registros de Inspeccin.- losreportes no solo incluirn todos los resultados de inspeccin ypruebas sino tambin procedimientos de soldadura, calificacionesde soldaduras, dibujos o revisiones de especificaciones, laelaboracin adecuada de registros protegen la reputacin delinspector.

1.3 Requerimientos ticos del inspector de soldadura

El Inspector de Soldadura debe acatar los siguientesrequerimientos ticos par salvaguardar la salud y bienestar del

publico y para mantener la integridad de los altos principios depracticas y conducta de su ocupacin.

Integridad.- el inspector actuar con completa integridad enmateria profesional y ser honesto con su empleador.

Responsabilidad para con el pblico.- El Inspector de Soldaduraactuar para preservar la salud y el bienestar del pblicohaciendo su trabajo de una forma conciente e imparcial al alcancede su moral, responsabilidad y calificaciones. Para esto elinspector:

Tomar asignaciones solamente para aquellas en las que estacalificado con entrenamiento, experiencia y habilidad.

Presentar las credenciales que le sean requeridas.

No falsificar documentos ni dar testimonio verbal ni escrito deun nivel de certificacin que no tenga.

Ser completamente conciente y real en sus reportes escritos,declaraciones o testimonios del trabajo e incluir toda la

informacin pertinente o relevante.

Firmar solamente aquellos trabajos que el mismo hainspeccionado, o aquellos en los cuales tiene personal de suconocimiento bajo su propia supervisin.

No se prestar a participar en hechos fraudulentos o deshonestos.

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Declaraciones publicas.- el inspector de soldadura no expresarpblicamente su opinin sobre inspeccin de soldadura a menosque este fundado en un conocimiento adecuado de los hechos tengael soporte tcnico pertinente, y tenga una honesta conviccin desu declaracin.

Conflicto de intereses.- el inspector de soldadura evitarconflictos de intereses con su empleador o cliente y revelarcualquier asociacin de negocios, o circunstancia que pudieraser considerada como tal.

El inspector no aceptar ninguna compensacin financiera, o deotra clase, de mas de una parte por servicios sobre el mismoproyecto a menos que haya un acuerdo con todas las partes.

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CAPITULO II. Responsabilidades del inspector.

Para realizar la inspeccin visual eficazmente, es necesarioobservar tantas fases individuales de la fabricacin como seaposible. Por consiguiente, varias de las responsabilidades delinspector de soldadura se categorizan por los puntos revisados;especficamente, antes, durante, y despus de la aplicacin desoldadura.

2.1 Inspeccin previa a la aplicacin de soldadura

Revision de todos los dibujos y estndares aplicables: esimportante la revisin de dibujos, estandares, contratos conanticipacion para poder identificar las etapas que requieren una

inspeccin mas detallada.

Revision de rdenes de compra: todas las ordenes identificarnlos materiales que sern usados incluyendo consumibles tales comomateriales de aporte, fundentes, gases, etc., estas debenestablecer claramente los requerimientos especificados.

Recepcion de materiales: el inspector debe verificar que losmateriales suministrados cumplen con las ordenes de compra ydeben ser checados contra la especificacin aplicable.

Condicin y almacenamiento de materiales de aporte: se debeverificar la condiciones del material de aporte a ser usado,especialmente los electrodos de bajo hidrogeno para el procesoSMAW, adems algunos fundentes, alambres y varillas requierenespecial proteccin contra la humedad.

Equipos de soldadura: todos los equipos deben ser checadosperiodicamente por capacidad operacional, calibracin yseguridad.

Geometra y arreglo de la juntas: las tolerancias especificadas

en los cdigos y especificaciones deben cumplirse, por ejemplo,aberturas de raiz, angulos de ranura, alineacin, etc.

Limpieza de la junta: la limpieza es un factor critico, ya que laaplicacin de soldadura sobre aceite, grasa, pintura, humedad,oxido, etc., provocar porosidad, y en casos mas severos faltasde fusin y grietas.

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Procedimientos de soldadura y calificaciones de soldador: esresponsabilidad del inspector verificar la correcta aplicacin dela especificacion de procedimiento de soldadura (WPS) as comoverificar que las calificaciones de los soldadores cubren losrangos de procesos, espesores, diametros, posiciones , etc.

Temperatura de precalientamiento: ya que el precalentamiento esneseasrio para prevenir una degradacin en las propiedades delmetal base durante la soldadura, la temperatura deprecalentamiento ser checada a 3 pulgadadas desde la orilla dela preparacin de la junta.

2.2 Inspeccin durante la aplicacin de soldadura

Cumplimiento del WPS: para conducir la inspeccin durante laaplicacin de la soldadura, el WPS ser una gua, ya que en el seespecifican todos los aspectos importantes tales como:materiales, tcnica, temperatura de precalentamiento, temperaturade interpasos, etc.

Calidad de pasos individuales: una inspeccion durante laaplicacin permite una correcion inmediata y se refleja en un masbajo ndice de rechazo en la produccin.

Limpieza en interpasos: una buena limpieza en interpasos evitara

defectos tales como inclusiones de escoria y faltas de fusin.

Temperatura de interpasos: la temperatura de interpasos debe serchecada a 1 pulgada desde la orilla de la preparacin de lajunta.2.3 Inspeccin posterior a la aplicacin de soldadura

Apariencia de la soldadura: en general la inspeccin visualdespus de la soldadura se lmita a la deteccin dediscontinuidades superficiales de la soldadura y del metal base,

as como el perfil, tamao y longitud y su cumplimieto con loscriterios de aceptacin y rechazo aplicables.

Dimensin de la pieza soldada: la contraccin de esfuerzos de lasoldadura puede provocar cambios dimensionales, distorsin odesalineacin en la pieza, las mediciones de esos cambiosdeterminarn si la pieza es aceptada o rechazada.

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Pruebas No Destructivas: cuando las PND se requierenadicionalmente a la inspeccin visual, estas sern conducidas porpersonal certificado, en este caso el inspector es responsable dela revision de registros de certificacin de personal,procedimientos aplicables y calibracin de equipo.

Tratamiento termico posterior a la soldadura (PWHT): cuando seaespecificado en el WPS se verificar que el tratamiento se hahecho satisfactoriamente.Registros y reportes: los cdigos de trabajo siempre requieren laconservacion de registros, si es especificado o no, todos losregistros deberan conservarse.

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CAPITULO III. Terminologa.

a) De tope b) De esquina

c) En T d) De traslape

e) De orilla

Figura 3.1 Tipos de juntas

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Figura 3.2 Raz de las juntas

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Figura 3.3 Cara de ranura, cara de raz y orilla de raz

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Figura 3.4 Angulo de bisel, profundidad del bisel, ngulo deranura, radio de ranura, abertura de raz

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Figura 3.5 Juntas soldadas de ranura sencilla.

Figura 3.6 Juntas soldadas de ranura doble.

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Cordn recto

Cordn oscilado

Aplicacin en retroceso

Figura 3.7 Tcnicas

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Figura 3.8 Partes de una soldadura a tope

a) soldadura de filete cncava

Figura 3.9 Partes de una soldadura de filete

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b) filete de soldadura convexa

Figura 3.9 (Cont.) Partes de una soldadura de filete

Figura 3.10 Penetracin

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Figura 3.10 (Cont.) Penetracin

Figura 3.11 Fusin

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Figura 3.10 Raz de la soldadura

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CAPITULO IV. Simbologa.

4.1 Elementos del smbolo de soldadura y smbolo de soldeo.

El smbolo de soldadura indica el tipo de soldadura y, cuando seutilice, forma parte del smbolo de soldeo.

El smbolo de soldeo est constituido por varios elementos, lalnea de referencia y la flecha son los nicos elementosrequeridos. Todos los elementos cuando se utilicen estarn enposiciones especficas del smbolo de soldeo como se indica en lafigura 4.1.

Los smbolos de soldadura sern como los indicados en la figura4.2, y se representaran sobre la lnea de referencia.

Los smbolos suplementarios que se utilicen conjuntamente con lossmbolos de soldeo se indicaran como de muestra en la figura 4.3.

Flecha con quiebre. Cuando solo una de las piezas de la uninvaya a estar preparada, la flecha tendr un quiebre que sealarhacia esa parte.

Mtodos de acabado. Los siguientes smbolos de acabado pueden

utilizarse para especificar el mtodo, pero no el grado delacabado:

C = cinceladoG = esmeriladoH = martilladoM = mecanizadoR = laminadoU = mtodo no especificado

Los smbolos para soldaduras de reverso (sello) y respaldo son

idnticos por lo que sern especificadas en la cola del smbolode soldeo, o bien, se utilizarn lneas de referencia mltiplepara detallar la secuencia de la soldadura.

4.2 Smbolos de pruebas no destructivas (PND)

Los smbolos de PND consistirn en los elementos del smbolomostrando los mtodos de PND que se especificarn utilizando lasletras de designacin que se indican a continuacin:

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Mtodo Letras de designacin

Prueba de fuga LTPartculas magnticas MTLquidos penetrantes PTRadiografa RTUltrasonido UTVisual VT

Figura 4.1 Smbolo de soldeo

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Figura 4.2 Smbolo de soldadura

Figura 4.3 Smbolos suplementarios

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CAPITULO V. Estndares

5.1 NORMA (ESTNDAR): El trmino norma, tal y como es empleadopor AWS, ASTM, ASME y ANSI, es aplicado colectivamente acdigos especificaciones, prcticas recomendadas,clasificaciones, mtodos, y guas que han sido preparadospor una organizacin y aprobados con procedimientosestablecidos. Los estndares de soldadura son publicados encooperacin con el Instituto Nacional Americano deEstndares (ANSI)

Una vez que una norma ha sido especificada, un inspector debeentonces juzgar la calidad del producto basndolo en comparacincon la norma establecida. Las normas son consideradas comoobligatorias (Mandatory), tales como un cdigo, o noobligatorias (Nonmandatory), como en el caso de una prcticarecomendada. Normas no obligatorias usan las palabras debera ypodra (should y could) en lugar de deber y ser (shall yWill). Normas no obligatorias se vuelven obligatorias cuandoson referenciadas en un cdigo. Por ejemplo, la PrcticaRecomendada No. SNT-TC-1A de la Sociedad Americana de Pruebas NoDestructivas (ASNT) establece guas para la calificacin ycertificacin de personal de PND. Debido a que la seccin 6 delcdigo AWS D1.1 requiere que el personal de PND sea calificado de

acuerdo a SNT-TC-1A, la prctica se vuelve obligatoria

5.2 CODIGO:

Es un conjunto de requisitos y condiciones que regulan de maneraintegral el diseo, materiales, construccin, fabricacinmontaje, instalacin, inspeccin, pruebas, reparacin, operaciny mantenimiento de instalaciones, equipos, estructuras ycomponentes especficos.

El cdigo puede venir de una agencia del gobierno o una agenciaprivada tal como una sociedad de ingenieros. Un cdigo esdefinido como "un cuerpo de leyes, de una nacin, ciudad, etc.,arregladas sistemticamente para una fcil referencia". Ya que uncdigo consiste en reglas que tienen carcter legal, el cdigo esconsiderado obligatorio.

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AWS

La Sociedad Americana de Soldadura, AWS, publica numerososdocumentos que cubren aspectos tales como los usos y el controlde calidad de materiales, productos, operaciones y procesos desoldadura. Estos documentos incluyen cdigos, especificaciones,prcticas recomendadas, clasificaciones, y guas.

La Sociedad Americana de Soldadura (AWS) ha publicado 6 Cdigos:

AWS D1.1, Cdigo de Soldadura Estructural-AceroAWS D1.2, Cdigo de Soldadura Estructural-AluminioAWS D1.3, Cdigo de Soldadura Estructural-Acero en Lminas

AWS D1.4, Cdigo de Soldadura Estructural-Acero de RefuerzoAWS D1.5, Cdigo de Soldadura en PuentesAWS D1.6, Cdigo de Soldadura EstructuralAcero inoxidable

ASME

Otro Cdigo muy utilizado es el cdigo de la Sociedad Americanade Ingenieros Mecnicos (ASME) para calderas y recipientes apresin, que est dividido en 11 secciones:

Seccin I. Reglas para construccin de Calderas de Potencia

Seccin II: MaterialesParte A: Especificaciones para Materiales FerrososParte B: Especificaciones para Materiales No FerrososParte C: Especificaciones para Varillas para Soldar,

Electrodos y Metales de AporteParte D: PropiedadesSeccin III: Estructuras y Componentes NuclearesSeccin IV: Reglas para construccin de Calderas para

CalentamientoSeccin V: Examinacin No DestructivaSeccin VI: Reglas Recomendadas para el Mantenimiento y

Operacin de Calderas para CalentamientoSeccin VII: Reglas Recomendadas para el Mantenimiento y

Operacin de Calderas de PotenciaSeccin VIII: Reglas para construccin de Recipientes a PresinSeccin IX: Calificaciones de Procedimientos de soldadura y

soldadoresSeccin X: Recipientes a Presin Plsticos de Fibras

Reforzadas

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Seccin XI: Reglas para Inspeccin en Servicio de Componentesen Plantas de Potencia Nucleares

SERIES B31 PARA TUBERAS SUJETAS A APRESIN.

Seccin B31.1 Tubera para potencia.Seccin B31.2 Tubera para gas combustible.Seccin B31.3 Tubera para Plantas Qumicas y Refineras de

Petrleo.Seccin B31.4 Sistemas de Tubera para la Transportacin de

Petrleo Lquido.Seccin B31.8 Sistemas de Tubera de Transmisin y Distribucin.Seccin B31.9 Tuberas de servicios de edificios,Seccin B31G. Manual para determinar la resistencia Remanente de

Lneas de Tubera Corroda.Seccin B31.11 Tuberas para lechos fluidos (lodos).

5.3 ESPECIFICACION: La especificacin difiere del cdigo en quedescribe los requisitos para un objeto particular, material,servicio, etc., mientras el cdigo describe un alcance muy grandede construccin, una especificacin describe una parte especficao material que puede ser parte integral de algn productofabricado de acuerdo a algn cdigo, es el documento ms general,puede contener hacer referencia a cdigos, normas, estndares,

dibujos de fabricacin, etc.

Las especificaciones AWS para Metales de Aporte cubren la mayorparte de tipos de metales consumibles empleados en los procesosde soldadura y soldadura fuerte, e incluyen requisitosobligatorios y no obligatorios. Los requisitos obligatorioscubren aspectos tales como composicin qumica y propiedadesmecnicas, fabricacin, pruebas y empaque. Los requisitos noobligatorios, incluidos en apndices, se proporcionan como fuentede informacin, sobre la clasificacin, descripcin o uso losmetales de aporte cubierto.

La designacin alfanumrica de la AWS para metales de aporteconsta de una letra "A" seguida de un 5, un punto y uno o dosdgitos adicionales, por ejemplo la AWS A5.l.

Cuando ASME adopta estas especificaciones, ya sea de maneracompleta y fiel o con revisiones, le antepone las letras "SF" ala designacin AWS, as la especificacin ASME SFA-5.l serasimilar, sino idntica a la AWS A5.l (de la misma edicin). La

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AWS publica treinta diferentes especificaciones para materialesde aporte, estas son revisadas y adoptadas por ASME que aadenlas letras SF precediendo la designacin de AWS, a continuacinse muestran algunas de estas especificaciones:

A5.1 Acero al carbn electrodos de acero al carbn para SMAWA5.4 Acero inoxidable electrodos de acero inoxidable para SMAWA5.5 Acero de baja aleacin electrodos de acero de baja

aleacin para SMAWA5.17 Acero al carbn electrodos de acero carbn y fundentes

para SAWA5.20 Acero al carbn electrodos de acero carbn para FCAW

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CAPITULO VI Procesos de soldadura y Corte.

6.1 El proceso de soldadura.La soldadura es definida como la unin permanente de superficiesmetlicas estableciendo un enlace entre tomos, que es elresultado de la fundicin por la aplicacin de calor con o sin laaplicacin de presin, y con o sin la aplicacin de material deaporte.

6.2 El arco elctrico.

Prcticamente toda la produccin de soldadura hace uso de laelectricidad como fuente de energa, la primera aplicacin del

arco elctrico fue alrededor del ao de 1880. Pero su uso fuerestringido hasta que se desarrollaron los electrodos revestidos.El arco elctrico es una de las fuentes mas calientes de energadisponible, las temperaturas en la columna del arco alcanzan los6090 C, la cual esta muy por encima de los puntos de fusin delos metales y aleaciones mas comunes. Con condiciones tpicas desoldadura de arco 25 volts y 300 amperes, la energa totalabastecida podra ser de 26,000 BTU por hora.

Durante la transferencia a travs del arco, el metal fundido esprotegido por gases de proteccin por oxidacin y otras

reacciones con la atmsfera del arco. Estos gases pueden serprovistos por el recubrimiento de electrodos, por fundentes quecubren el arco, o por un flujo de gas de proteccin desde unafuente externa.

6.3 Factores limitantes

Cada proceso de soldadura tiene ciertos factores limitantes quehacen a un proceso particular una mejor seleccin para algunasaplicaciones que otros. Aunque puede haber selecciones obvias, unproceso es usualmente seleccionado en base a un balance entre el

costo u los factores de calidad.

Cuando un proceso es especificado, el inspector de soldadura y elsoldador deben estar enterados de los factores limitantes para eltrabajo, ya que ellos deben ser hbiles para anticipar y superarcualquier factor que pudiera causar discontinuidades u otrosproblemas ms serios. Adems de la soldabilidad, los factores queinfluyen en la seleccin de un proceso de soldadura son:

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Dimensin del material a ser soldado, especialmente suespesor y forma

La posicin en la cual la soldadura ser hecha Los requerimientos para la raz de la soldadura

La accesibilidad a la pared posterior de la junta

Preparacin de la junta

Disponibilidad del equipo de soldadura, fuente de poder yaccesorios.

6.4 Proceso SMAW

La soldadura por arco metlico protegido usa el calor de un arcoelctrico entre un electrodo revestido y la pieza de trabajo, la

proteccin viene de la descomposicin del recubrimiento delelectrodo. El metal de aporte es suministrado por el corazn delelectrodo y su recubrimiento.

Este proceso es aplicado manualmente. El equipo bsico es unafuente de poder, cable del electrodo, cable de la pieza detrabajo, portaelectrodo y electrodo.

La identificacin de los electrodos es como sigue:

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E XXXXDonde E indica la palabra electrodo, los primeros dos dgitos(tres cuando son cinco dgitos) son la resistencia a la tensindel deposito de soldadura multiplicado por mil. El tercer dgitoes la posicin en la cual el electrodo puede ser usado, 1 es paratodas las posiciones, 2 para posicin plana y horizontalnicamente y 4 para electrodos de bajo hidrgeno aplicados enposicin vertical en progresin descendente. El ltimo dgito esla composicin del revestimiento.

La resistencia de una soldadura con este proceso puede ser

alterada aadiendo elementos al revestimiento del electrodo.Desafortunadamente, algunos ingredientes y el aglutinante puedenatraer y mantener la humedad, la cual puede causar grietas enciertos materiales. Un grupo de electrodos especficamenteformulados para depositar soldadura con bajos niveles dehidrgeno son referidos como electrodos de bajo hidrgeno, laidentificacin de estos tienen en su ltimo dgito los nmeros 5,6 u 8.

El revestimiento del electrodo provee lo siguiente:

Estabilizacin del arco Gas de proteccin

Agentes escorificantes

Desoxidantes

Proteccin contra el enfriamiento

Elementos aleantes

Polvo de hierro

Ventajas:

Este equipo es relativamente simple y barato, existen equiposporttiles, los equipos mas nuevos son compactos y ligeros, ladisponibilidad de numerosos electrodos hacen a este procesobastante verstil.

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Desventajas:

El proceso es relativamente lento, las capas de escoria deben serremovidas, los electrodos de bajo hidrgeno requierenalmacenamiento especial.

Discontinuidades:

Casi cualquier discontinuidad puede ser producida en esteproceso, si no es aplicado apropiadamente.

La presencia de porosidad resulta de la presencia de humedad ycontaminacin en la regin de la soldadura, en el revestimientodel electrodo en la superficie del material o de la atmsfera

presente, aunque tambin puede ser causada por una tcnicainapropiada o por soplos de arco.

Adems de la porosidad el soplo de arco tambin puede causarsalpicaduras, socavados, contorno defectuoso de la soldadura ydecremento en la penetracin.

Las inclusiones de escoria son a menudo causadas por una tcnicainapropiada, limpieza de interpasos insuficiente, o falta demanipulacin del electrodo, adems si el diseador proveeinsuficiente acceso en la junta.

Ya que este proceso es manipulado manualmente, numerosasdiscontinuidades pueden resultar de una manipulacin inapropiadadel electrodo, tales como faltas de fusin, faltas depenetracin, socavados, traslapes, tamaos incorrectos y perfilesinadecuados de la soldadura.

6.5 Proceso GMAW

Este proceso de arco metlico protegido con gas usa el calor deun arco elctrico entre un electrodo de tipo alambre suministrado

continuamente como metal de aporte y la pieza de trabajo. Laproteccin es obtenida completamente de un gas inerte que puedeser argn o helio, un gas activo tal como el CO2 o O2 o algunacombinacin de ellos.

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Este proceso puede ser semiautomtico, con mquina, o automtico.En el modo semiautomtico el soldador controla la inclinacin yla distancia entre el electrodo y la pieza de trabajo. Lalongitud de arco y la alimentacin del electrodo son controladasautomticamente por la fuente de poder y el controlador de

alimentacin de alambre. Este proceso deposita el metal desoladura en la junta por cualquiera de las siguientesmodalidades:

Transferencia por roco: ocurre cuando la transicin de corrienteo voltaje excede el nivel que le corresponde al tipo y tamao delalambre. La corriente y el voltaje son altos y el gas es inerte ocon una pequea adicin de gases activos. Para cada tamao y tipode electrodo hay una corriente de transicin sobre la cual elmetal rompe en finas gotas muchas veces por segundo. La corrienteimpulsa esas gotas hacia el centro del arco, afuera del

electrodo y hacia el charco de soldadura. Este modo detransferencia requiere altas corrientes en relacin al dimetrodel electrodo. Debido a su gran aporte de calor esta modalidad esmas usada en posiciones plana y horizontal.

Transferencia globular: ocurre a corrientes bajas en comparacincon la transferencia por roco. La baja densidad de corriente enel electrodo produce grandes e irregulares gotas de metal al

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charco sin mucha direccin, lo que resulta en un incremente desalpicaduras comparado con el de transferencia por roco.

Transferencia por corto circuito: en esta modalidad el alambrehace contacto con la pieza de trabajo y el arco se extingue. Lacorriente continua su flujo y la resistencia causa que el alambrese separe y el arco se reinicia, lo que ocasiona el deposito de

soldadura gota por gota, puede haber hasta 200 gotas por segundo.

Este modo es un proceso relativamente fri y una aplicacinerrnea puede resultar en faltas de fusin. Las hojas de metalpueden ser soldadas sin penetracin excesiva y se puede aplicaren todas las posiciones.

Transferencia por arco pulsante: esta modalidad mantiene un arcoa bajo voltaje y baja corriente como condiciones de respaldo.Esta condicin causa un arco mantenido, pero no causatransferencia de metal. La fuente de poder es ajustada para

suministrar un pulso de alta corriente y voltaje, la cual tomalas condiciones de soldadura arriba del nivel de transicin ysepara una gota del electrodo y la impulsa a travs del arco. Elnumero de pulsos por segundo puede ser ajustado; la transferenciaocurre durante cada pulso.


ER XX S - XDonde E indica la palabra electrodo, R alambre redondo (rod ),los siguientes dos dgitos son la resistencia a la tensin deldeposito de soldadura multiplicado por mil, S denota la palabraelectrodo slido, el ltimo dgito es la clasificacin qumica.

Ventajas:

Este proceso puede ser usado efectivamente en la unin de metalesferrosos y no ferrosos. El uso de un gas de proteccin en lugar

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de un fundente el cual puede venir contaminado, puede reducir lacantidad de hidrgeno inducido en la zona de la soldadura; por lotanto este proceso puede ser usado en donde la presencia dehidrgeno puede causar problemas, debido a la ausencia de escoriaque deba ser removida despus de la aplicacin, este proceso esideal para soldadura automtica y robotizada y de altaproduccin. Ya que poca o ninguna limpieza es requerida despusde la aplicacin la productividad del operador es ampliamentemejorada. La eficiencia es incrementada por la alimentacincontinua del alambre y no requiere cambios tan a menudo como elcaso del proceso SMAW.

Desventajas:

Ya que este proceso usa gas como proteccin del charco desde laatmsfera la contaminacin excesiva de l metal base puede causarporosidad. Corrientes de aire pueden dispersar el gas deproteccin. El equipo usado es mas complejo que el usado en elproceso SMAW incrementando la posibilidad de problemas mecnicosque pueden dar origen a problemas de calidad.

Discontinuidades:

Este proceso puede dar origen a todo tipo de discontinuidadesexcepto inclusiones de escoria. La porosidad puede ser causada

por gas atrapado en la soldadura, el cual es causado por unadeficiente proteccin del gas, la proteccin debe desplazar laatmsfera circundante la cual contiene oxigeno y nitrgeno. Eluso de un alto flujo de gas puede producir porosidad.

La falta de fusin es posible, especialmente en soldaduras hechascon transferencia por corto circuito. La presencia de socavados ygarganta insuficiente reflejan una pobre tcnica del soldador. Eltraslape es mas comn en soldadura con transferencia globular yde corto circuito.

6.6 Proceso FCAW

Este proceso usa el calor de un arco elctrico entre un electrodotubular suministrado continuamente como metal de aporte y lapieza de trabajo. La proteccin es obtenida, toda o en parte,desde un fundente contenido dentro del electrodo tubular. Loselectrodos auto protegidos no requieren proteccin externa congas, mientras que otros electrodos con fundente al centro usanproteccin externa con gas abastecidos a travs del maneral.

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El electrodo para este proceso contiene fundente, desoxidantes yelementos de aleacin dentro del alambre tubular. Si proteccinexterna es usada, el gas comnmente usado es el dixido de carbno una mezcla de dixido de carbn y argn. Una mezcla de 75% deargn y 25% de dixido de carbn puede usarse para mejorar lascaractersticas de operacin del arco y mejorar las propiedadesmecnicas de la soldadura terminada.


E XX T - X

Donde E indica la palabra electrodo, el siguiente dgito es laresistencia a la tensin del deposito de soldadura multiplicadopor 10,000, el siguiente dgito es la posicin en que elelectrodo puede ser usada, un 1 es para todas las posiciones, un0 es para posicin plana y horizontal solamente, T denota lapalabra tubular, el ltimo dgito es la clasificacin qumica.

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Ventajas:

Debido al alto incremento en rangos de deposito y a la altatolerancia de contaminacin, este proceso ha desplazado alproceso SMAW y GMAW en muchas aplicaciones. El proceso FCAW puedeser utilizado tanto en taller como en campo, y provee altaproductividad en los trminos de la cantidad de metal desoldadura que puede ser depositada en un periodo de tempo dado.Este proceso es caracterizado por un arco agresivo, y de altapenetracin que tiende a reducir la posibilidad dediscontinuidades del tipo de fusin. Este proceso puede ser usadoen todas las posiciones.

Desventajas:

Debido a que el fundente esta presente durante la soldadura, unacapa solidificada de escoria debe ser removida. El fundentetambin genera una gran cantidad de humo, el cual reduce lavisibilidad del soldador y hace que el charco sea mas difcil deobservar.

Discontinuidades:

Las discontinuidades ms comunes son la porosidad y las

inclusiones de escoria. Una proteccin inadecuada causaporosidad, mientras que una velocidad de aporte inadecuada omanipulacin incorrecta del maneral resultara en el atrapamientode escoria.

6.7 Proceso GTAW

Este proceso usa el calor de un arco elctrico entre un electrodono consumible y la pieza de trabajo. La proteccin es obtenida deun gas inerte o una mezcla de gases. El metal de aporte puede seraadido segn se necesite. La antorcha es usualmente enfriada con

agua, o puede ser enfriada con aire para aplicaciones con bajacorriente.

Este tipo de soldadura puede ser realizada por el mtodo manual,mecanizado o automtico. Cuando el metal de aporte es aadido, elproceso se llama tcnica a dos manos.

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Un calentamiento lento y bajas temperaturas combinados con unalenta velocidad de enfriamiento son las caractersticas de esteproceso que resultan en la mejora de las propiedades mecnicasdel metal de la soldadura y de la zona afectada por el calor. Elelectrodo de tungsteno provee los medios para iniciar el arco. Lafusin es esencialmente baja y la mayora de los gases

involucrados pueden escapar desde el charco de soldadura antes desu enfriamiento.

A excepcin del aluminio en el cual se usa normalmente corrientealterna (ac) la mayor parte de las soldaduras hechas por esteproceso usan corriente directa con polaridad directa (dcen).

El aluminio forma un oxido inmediatamente despus de serlimpiado. La limpieza del oxido ocurre cuando se usa corrientedirecta con polaridad inversa (dcep) o ac, si embargo, dcep esimpractica debido a la pobre capacidad del electrodo para

conducir la corriente, pero la ac provee limpieza cada mediociclo. La reignicin del arco es normalmente acompaada por unacorriente de alta frecuencia (tabla 6.1), aunque el electrodo esllamado no consumible este es contaminado cuando hace contactocon el charco o con el metal de aporte y se consume cada que eslimpiado.

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Tabla 6.1 Efecto del tipo de corriente de soldadura en lapenetracin del proceso GTAW

Corriente dc dc acPolaridad del electrodo

negativa positiva

Flujo de ionesy electrones

Caractersticas

de penetracin

Accin delimpiezade oxido

No sisi cada medio

ciclo

Balance decaloren el arco

70% en la pieza30% en elelectrodo



Penetracin Profunda /estrecha

Amplia /superficial

media

Capacidad delelectrodo Excelente pobre media

Varias clasificaciones de electrodos de tungsteno sondisponibles, sin embargo el EWTh-2 es recomendado para uso condcen, y para soldaduras con ac el electrodo EW-P es elrecomendado, ver tabla 6.2.

Ventajas:

El proceso GTAW es capaz de soldar casi todos los metales, anmateriales extremadamente delgados. La principal ventaja de este

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Tabla 6.2 Clasificacin AWS para electrodos de tungsteno

Clasificacin AWS Aleacin Color

EWPEWTh-1EWTh-2EWTh-3EWZrEWCe-2

tungsteno puro0.8 1.2% thorio1.7 2.2% thorio0.35 0.55% thorio0.15 0.40% Zirconio1.8 2.2% cerio

verdeamarillorojoazulcafnaranja


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proceso es la alta calidad de las soldaduras y su excelenteapariencia visual. Tambin porque no usa fundente. El proceso esbastante limpio por lo que, no hay que remover escoria despus desu aplicacin.

Desventajas:

El nivel de entrenamiento necesario para producir soldaduras dealta calidad es adquirido despus de mucha experiencia con lamanipulacin del electrodo y la alimentacin del material deaporte. Debido a que el proceso tiene muy poca tolerancia a lacontaminacin. El metal base y el de aporte deben estarextremadamente limpios antes de la aplicacin.

Discontinuidades:

Todos los tipos ms comunes de discontinuidades son posibles coneste proceso, excepto inclusiones de escoria. Un problema nicode este proceso son las inclusiones de tungsteno. Estadiscontinuidad ocurre cuando el electrodo de tungsteno seintroduce en el charco de la soldadura. Las inclusiones detungsteno resultan de un contacto accidental. El uso decorrientes excesivas puede contribuir a la deterioracin delelectrodo y provoca tambin inclusiones de tungsteno.

6.7 Proceso SAW

Este proceso usa el calor de un arco elctrico o arcos entre elelectrodo o electrodos y la pieza de trabajo. La proteccin esobtenida por una capa de fundente granular.

La soldadura bajo una capa de fundente granular es un procesosemiautomtico, mecanizado o automtico el cual la alimentacinde alambre y la longitud de arco es controlada por el alimentadorde alambre y la fuente de poder. En la soldadura automtica un

mecanismo mueve ya sea la antorcha o la pieza de trabajo, y unsistema de recuperacin del fundente recircula el fundentegranular no fundido y lo regresa a su contenedor para su uso. Laidentificacin de los electrodos es como sigue:

Indica fundente.Indica la resistencia mnima a la tensin(multiplicada por 10,000) del metal desoldadura con el fundente y alguna

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clasificacin especfica de electrodo,depositado de acuerdo a condicionesespecificadas.Designa la condicin de tratamientotrmico en el cual la probeta fueconducida: A para soldadura sintratamiento trmico y P para soldaduracon tratamiento trmico.Indica la temperatura mas baja a la quefue conducida la prueba de impacto.Indica electrodoClasificacin del electrodo usado.

F X X X E X X X

El arco es oculto en la soldadura de arco sumergido, el cuallibera al soldador del uso de su careta pero oculta latrayectoria que debe ser seguida. Para soldadura con maquina oautomtica, la trayectoria es prealineada o un aparato controlala orientacin de la antorcha en relacin al lnea de centro dela soldadura. En el proceso semiautomtico la antorcha esrealmente movida a lo largo de la junta en contacto con las caras

de la pieza de trabajo para controlar la ubicacin de lasoldadura. Este proceso puede producir un arco de penetracinprofunda, juntas rectas a tope pueden ser soldadas en metaleshasta de 1 pulgada de espesor y con un paso por cada lado conpenetracin completa, si la junta es exactamente seguida y ladensidad de corriente es alta.

La composicin de la soldadura resulta de la contribucin delmetal base fundido y del electrodo, modificado por reaccionesqumicas del fundente y las aleaciones aadidas a travs delfundente. Ya que el fundente y el alambre de aporte sonabastecidos independientemente en este proceso es posible unagran flexibilidad en la obtencin de propiedades de la soldadura.El inspector debe asegurarse que el procedimiento adecuado esseguido. Suciedad, grasa o humedad puede contaminar al fundente,resultando grietas. Algunos fundentes requieren contenedores dealmacenamiento caliente para asegurar que el fundente esta secocuando es usado.

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Ventajas:

Este proceso puede ser aplicado en numerosos metales, debido a sualto ndice de deposito de metal de soldadura, se ha demostradoque es bastante efectivo para recubrir o rellenar superficies demateriales. Puede tpicamente depositar mas metal que cualquierotro de los procesos ms comunes, es atractivo para el operadorya que debido al ocultamiento del arco, el operador no necesitalentes con filtro u otro equipo pesado de proteccin. Otrobeneficio es que hay menos humo generado que con otros procesos.Tiene mejor capacidad de penetracin.

Desventajas:

La limpieza de las superficies de trabajo y el alineamiento de lamquina con la junta es particularmente importante en esteproceso. Una alineacin inadecuada resultar en cordones chuecoscon penetracin incompleta. En juntas con alta restriccin unajunta desalineada puede provocar grietas. Los fundentes de bajohidrogeno requieren un almacenamiento en hornos calientes.

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Discontinuidades:

Las soldaduras pueden exhibir todas las discontinuidades mascomunes. La porosidad es algunas veces encontrada debido a unfundente contaminado o hmedo o a una junta contaminada.

Inclusiones de escoria son encontradas en muchas soldaduras coneste proceso. Perfiles convexos de cordn en soldaduras de pasosmltiples frecuentemente las causan. Los cordones convexos dejanvacos agudos con el cordn precedente y al o largo de la cara dela ranura en la cual la escoria queda atrapada, o donde laescoria del nuevo cordn quedar atrapada.

Faltas de fusin pueden ocurrir en soldaduras muy largas de un

solo paso o en soldaduras aplicadas muy rpido, las faltas depenetracin ocurren cuando la junta no es cuidadosamentealineada.

El socavado es comn cuando son usadas corrientes de soldaduramuy altas.

Las grietas en soldaduras de arco sumergido pueden ocurrir cuandoel material esta caliente o fro, algunas veces a la excesivarelacin profundidad ancho. Las grietas tipo crter pueden seranticipadas cuando el soldador ha perfeccionado su tcnica de

llenado de crteres. Es comn el uso de placas de inicio y salidapar iniciar y detener el arco fuera de la soldadura. Las grietasen la garganta en pasos de raz delgados son tpicas en juntasaltamente restringidas.6.8 Corte por oxi-gas (OFC)

Este proceso de corte uso exclusivamente en algn tiempo lamezcla de oxigeno y acetileno (OFC-A), pero actualmente se puedeusar a mezcla de oxigeno con gas natural (OFC-N), con gaspropano (OFC-P), con hidrgeno (OFC-H), son requeridas algunas

modificaciones del soplete para cada tipo de gas.

Este proceso corta los materiales ferrosos por oxidacin delhierro arriba de la temperatura de oxidacin cerca de los 1700F,la oxidacin del acero origina una combustin, la cual esconfinada en una zona estrecha. Al metal a ser cortado escalentado a la temperatura de oxidacin aprovechando la flamadisponible.

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La calidad de la superficie cortada vara con los lmites delancho. El entrenamiento del operador afecta todas lasoperaciones, ya que la flama debe ser ajustada manualmente,incluso para procesos automticos.

La mayor limitacin de este mtodo es que puede cortarefectivamente solamente aquellos metales que se oxidan por debajode su temperatura de fusin, consecuentemente es difcil producircortes de calidad con este mtodo en aceros inoxidables.

6.9 Corte con arco-aire (CAC-A)

Este mtodo funde el metal usando un arco elctrico entre unelectrodo de carbn y la pieza, entonces se aplica un chorro de

aire a alta velocidad, esta corriente de aire se aplica paralelaal electrodo y desprende el charco de metal fundido que seencuentra justo debajo del arco.

6.10 Corte por arco plasma (PAC)

Este mtodo usa el gran calor del arco plasma (18,000 F a25,000F) til para cortar cualquier metal, ferroso o no ferroso,el PAC remueve el metal fundido con un chorro de gas ionizadocaliente a alta velocidad. El proceso usa un arco comprimidoentre un electrodo enfriado por agua y la pieza de trabajo. El

orificio que comprime el arco tambin es enfriado por agua.

La calidad de corte proporcionada por este mtodo es superior acualquier tipo de corte trmico, debido a la alta temperaturautilizada.

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CAPITULO VII Seguridad

El inspector de soldadura frecuentemente trabaja en las mismascondiciones de medio ambiente que el soldador y esta expuesto amuchos riesgos, por ejemplo, choque elctricos, cadas,radiacin, daos en la vista por luz UV y particularmente materiaen el aire, gas, humo, cada de objetos, etc.

La seguridad no debe tomarse a la ligera y el inspector debeobservar todas las precauciones de seguridad, usando todo elequipo recomendado.

7.1 Ambiente de trabajo.

En la mayora de los procesos de soldadura y corte una fuente decalor a alta temperatura esta presente, flamas abiertas, arcoselctricos, metal caliente, chispas que viajan hasta distanciasde 35 pies, y que pueden atravesar pequeas aberturas en techos yparedes, incrementan el riesgo de incendios en presencia decombustibles.

Debe procurarse el uso de extractores para mantener el medioambiente con el menos nivel de humos y gases posible.

El uso de mamparas evitara daos por radiacin, quemaduras, daos

en la vista de personal no involucrado con el trabajo desoldadura.

7.2 Proteccin facial y visual.

Los cascos contienen filtros apropiados que deben ser utilizadospor los soldadores para poder ver el arco elctrico. El inspectordebe usar lentes que pueden ser claros u oscuros (filtros del No.2 son recomendados para propsitos de proteccin general) paraevitar daos en la vista que incluyen la proteccin contrapartculas en el ambiente resultado de pulidoras, equipos de

corte, etc.

7.3 Equipo de seguridad.

Zapatos industriales y ropa de trabajo sern usadas para protegerel cuerpo, de rebabas, chispas, radiacin, se prefiere el uso deropa de lana en vez de algodn por su bajo nivel de ignicin, sise usa ropa de algodn debe ser tratado qumicamente. Ropa depolister no debe ser usada. Sern usados guantes de piel u otro

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material apropiado que adems protegen contra choque elctricos,y tambin es obligatorio el uso de protectores de odos en reascon ruidos continuos de alto nivel.

7.4 Humos y gases.

Algunos procesos de corte y soldadura producen un gran volumen degases y humo y una gran cantidad de materiales, la ventilacinapropiada podr reducir significativamente las cantidades de humoen el rea de trabajo y la sobreexposicin del soldador. Elfactor ms importante que influye a la exposicin de humo es laposicin de la cabeza del soldador con respecto a la pluma dehumo.

Cuando se manejan cilindros de gas las siguientes precauciones deseguridad deben ser tomadas:

Los cilindros no deben ser soldados.

No sern usados como parte de un circuito elctrico

No sern usados para otras actividades en que no fuerondiseados

Sern protegidos contra cada de objetos e inclemencias deltiempo

Sern almacenados a temperaturas en el rango de 0 F hasta

130 F En los traslados deben usarse compartimientos apropiados

No sern usados electromagnetos para su manejo

Deben asegurarse contra cadas durante su uso oalmacenamiento

Acetileno y gases lquidos sern almacenados en posicinvertical

Deben ser etiquetados

7.5 Espacios confinados.

Consideraciones especiales deben ser tomadas para garantizar laseguridad en espacios confinados, los cilindros de gas deben sercolocados afuera del espacio confinado para evitar contaminacindel medio por fugas de gases, las mquinas de soldar deben sercolocadas afuera para evitar choques elctricos, la iluminacindentro del rea de trabajo debe ser de bajo voltaje. Se debenpracticar procedimientos de rescate y contar con los medios derescate necesarios para cualquier contingencia. Los extractores

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ayudaran para prevenir la acumulacin de humos, gases y deoxigeno enriquecido, el oxigeno no es flamable pero soporta lacombustin de materiales flamables.

7.6 Choques elctricos.

Los choque elctricos ocurren cuando una corriente elctrica essuficiente para crear un efecto adverso cuando pasa a travs delcuerpo. La severidad del choque depender de la cantidad de lacorriente, la duracin y el trayecto del flujo, y el estado desalud de la persona. La cantidad de corriente depender delvoltaje aplicado y de le resistencia del cuerpo a su paso.

Las corrientes mayores de 6 miliamperes (mA) son considerados

choques de corriente primaria, ya que pueden causar daosfisiolgicos directos. Corrientes entre 5 y 6 mA son consideradaschoques de corriente secundaria, esta puede ocasionar reaccionesmusculares involuntarias sin causar daos fisiolgicos serios.Corrientes menores de 5 mA son conocidas como de umbral depercepcin ya que es en este punto que la mayora de la gente essensible a la corriente.

Los choques elctricos en la industria de la soldadura ocurrencomo resultado de contactos accidentales con conductores aisladosdeficientemente o desnudos.

Para prevenir choques elctricos por condiciones mojadas ohmedas el inspector debe usar gantes secos y ropa en buenascondiciones, as como evitar el uso de joyera para disminuir laposibilidad de choque elctrico.

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CAPITULO VIII. Propiedades de los materiales.

8.1 Propiedades mecnicas y fsicas.Las propiedades fsicas y mecnicas de los materiales determinansu aplicabilidad en el diseo de un producto. En el diseo deuniones soldadas las consideraciones primarias son loscomportamientos de materiales metlicos bajo varias condicionesde carga. Estas propiedades son determinadas en laboratorios deprueba donde equipos y procedimientos estandarizados sonutilizados para obtener datos.

Propiedades mecnicas

Las propiedades mecnicas de los materiales son aquellas querevelan caractersticas elsticas e inelsticas cuando una fuerzaes aplicada, ellas son:

La resistencia ltima a la tensinResistencia a la cedenciaElongacinModulo de elasticidadResistencia a la compresinResistencia al corteResistencia a la torsin

Resistencia a la fatigaResistencia al impacto

Todas excepto la resistencia a la fatiga y al impacto sondeterminadas por aplicacin de cargas estticas y constantes. Laspropiedades de fatiga e impacto son determinadas por laaplicacin de cargas dinmicas y pulsantes.

Propiedades fsicas

Las propiedades fsicas de los materiales son diferentes a las

mecnicas y qumicas y describen la naturaleza del material,ellas son:

Densidad.- que es determinada por el peso por unidad de volumen.

Conductividad elctrica.- es la propiedad de un material paraconducir corriente elctrica.

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Conductividad trmica.- es la relacin de flujo de calor a travsde un material.

Expansin trmica.- es la expansin que sufren los materialescuando son calentados y se expresa por el coeficiente deexpansin lineal.

Temperatura de fusin.- un material puro tiene un punto definidode fusin que es la misma temperatura de su punto desolidificacin.

8.2 Propiedades qumicas

Qumica de la soldadura.

La qumica de la soldadura trata de la interaccin qumica entreel metal base, el metal de soldadura y otros elementos qumicosexistentes en el rea de la soldadura. El metal base y el metalde soldadura deben ser qumicamente compatibles. Pero otroselementos qumicos en el ambiente que rodea al proceso desoldadura tambin deben ser considerados. Por ejemplo, elnitrgeno, carbono y oxigeno no pueden evitarse si el aire sepone en contacto con el proceso de soldadura.

Cuando los metales estn en el estado slido las reacciones

qumicas adversas estn restringidas a ataques por medioscorrosivos. Para el acero an el aire hmedo es corrosivo.Usualmente pintamos el acero para evitar que se oxide. Cuando losmetales son lquidos la actividad qumica se acelera sobre lo quesera en estado slido. Esto es porque continuamente llegan a lasuperficie tomos nuevos del metal a exponerse a tomos extraosde la atmsfera y as cuando los metales estn en estado lquido,como en el metal fundido durante la soldadura, son posibles lasreacciones qumicas adversas.

En el proceso de soldadura no deben existir tomos extraos. Los

tomos ms comunes que son dainos al acero son: nitrgeno,oxgeno, hidrogeno y carbono. Los primeros tres provienen de laatmsfera que rodea el charco de soldadura (el hidrgeno vienedel vapor de agua). El carbono y el oxgeno pueden ser recogidosde la flama oxiacetilnica y de gas de cobertura de dixido decarbono. En el estado lquido, el acero disuelve todos estostomos fcilmente, as que, es necesario protegerlo de estoselementos.

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Proteccin.

Para proteger el metal de la accin de estos gases, tenemos quedesplazar la atmsfera que lo rodea con un gas inerte. En lasoldadura con electrodo de tungsteno (GTAW), el soldador protegeel metal fundido con gas argn o helio. En los procesos desoldadura con electrodo continuo (GMAW) ya sea slido o tubular(FCAW) el gas puede ser dixido de carbono (C02), sin embargo,como el dixido-de carbono puede reaccionarse con la soldaduracomo carbono y oxigeno, se adicionan desoxidantes en lacomposicin de los electrodos. En la soldadura con electrodomanual (SMAW), este tiene un recubrimiento que al descomponerseforma 1os gases de proteccin que pueden ser dixido de carbono monxido de carbono. En la soldadura de pernos estos se protegen

en un capuchn especial.

La proteccin tambin puede ser una capa de fundente que protegede la atmsfera o bien una escoria protectora que se forma sobrela soldadura cuando esta se enfra. En la soldadura por arcosumergido (SAW), la capa de fundente es empleada durante elproceso de soldar para proteger de la atmsfera, y la escoria quese forma protege al cordn durante el enfriamiento. En lasoldadura por arco elctrico (SMAW), la escoria protectora seforma a partir de los desoxidantes que componen el recubrimientodel electrodo.

Composicin del Metal de Soldadura.

Los tomos que componen una soldadura provienen del rea delmetal base adjunto a la soldadura y el metal de aporte o dellenado, y los gases en contacto con el metal de soldadura delfundente.

Como inspector debe reconocer los aspectos qumicos positivos ynegativos de la composicin de metal de soldadura. Por ejemplo,si se hace una soldadura sin metal de relleno, debe saber de la

falta de desoxidantes y escorificantes normalmente obtenido delos materiales de aporte.

Gases Disueltos: El hidrgeno (H), oxigeno (O) y el nitrgeno(N), se disuelven en el metal fundido y tienden a fragilizarlo sino son removidos. Los procesos para refinacin del acero estndiseados para eliminar todo lo que se pueda de estos gases. Seutilizan fundentes y gases aislantes especiales para impedir suinclusin en el metal fundido.

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Difusin en el metal de soldadura.

Un ejemplo de difusin ocurre cuando el hidrgeno, un gas, espermitido en la vecindad de metal fundido, como es el caso de unasoldadura. La fuente ms comn de hidrgeno es la humedad (H2O),o la contaminacin en las superficies de las partes soldadas.Muchos de los contaminantes normalmente encontrados en metalesson los compuestos orgnicos, es decir, aceites, grasas, etc., yellos contienen hidrgeno en su composicin qumica. El calor dela soldadura se descompondr el agua el contaminante orgnico entomos individuales que incluyen el tomo de hidrgeno (H). Lostomos de hidrgeno son bastante pequeos, y puede difundirsefcilmente en la estructura del metal base. Cuando entran en el

metal base, los tomos de hidrgeno a menudo se recombinan enmolculas de hidrgeno (H2), una combinacin de dos tomos dehidrgeno qu es mucho ms grande que un solo tomo de hidrgeno.Las molculas ms grandes a menudo quedan atrapadas en lasdiscontinuidades del metal tales como los lmites de grano oinclusiones. Estas molculas de hidrgeno, a causa de su grantamao pueden causar tensiones altas en la estructura interiordel metal base y para metales de ductilidad baja, puede causar elagrietamiento. La grieta por hidrgeno es a menudo llamada grietabajo la soldadura o grieta retardada.

El primer remedio para los problemas de grietas por hidrgenoconsiste simplemente en eliminar la fuente de hidrgeno; elprimer paso es limpiar completamente toda la superficie a sersoldada. Otra recomendacin es especificar electrodos de "bajo-hidrgeno" para uso con aceros de baja aleacin. Estos electrodosde bajo hidrgeno se formulan especialmente para conservar sucontenido de hidrgeno bastante bajo, pero ellos exigen un manejoespecial para evitar la absorcin de humedad despus de abrir lospaquetes sellados de transporte. Despus de abiertos lospaquetes, los electrodos deben guardarse en un horno elctrico auna temperatura de 250F.

8.3 Metalurgia

Modelos cristalinos.

En todos los metales en estado slido, los tomos tienden aacomodarse en lneas, filas y capas para formar estructurascristalinas tridimensionales. Cuando un metal solidifica, siemprelo hace en un modelo cristalino, esta configuracin atmica le da

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a los metales slidos su lustre metlico y determina suspropiedades fsicas, mecnicas, qumicas. y elctricas. Hayaproximadamente 14 tipos de arreglos atmicos aunque lasestructuras cristalinas ms comunes, o fases, son: cbicas decuerpo centrado (bcc), cbicas de cara centrada (el fcc),ortorrmbica y la altamente distorsiona tetragonal de cuerpocentrado.

Metales con estructura bcc mas comunes son el hierro, aceros alcarbn, el cromo, el molibdeno y el tungsteno.Metales con estructura fcc mas comunes son el aluminio, cobre,nquel, y aceros inoxidables austenticos.

Figura 8.1 Efectos de cambios de temperatura en el hierro puro.

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Comportamiento trmico del hierro.

El hierro puro es bastante diferente de otros metales. Cuando escalentado a la temperatura correcta, tiene la habilidad detransformarse de un arreglo cbico a otro, a este fenmeno se lellama alotropa.

La figura 8.1 muestra los efectos del cambio de temperatura en elhierro puro.

Ntese que las transformaciones alotrpicas solo son obtenidasbajo condiciones de equilibrio. Si el metal es calentado oenfriado rpidamente las temperaturas de transformaciones

alotrpicas cambiaran. Una temperatura que merece atencin es elpunto Curie, o punto de cambio magntico. De 1414F hacia arribael hierro deja de ser magntico. Este punto Curie no es un puntode cambio estructural.

Una carta de tamao de grano es ubicada del lado izquierdo de lagrfica. Los granos son ms pequeos a 1670F. Este es el mejorestado del hierro porque un tamao de grano pequeo tiene laspropiedades mecnicas mas deseadas. Por ejemplo, si se lleva elhierro hasta 1670F hasta un arreglo FCC este tendr un tamao degrano pequeo, y si es enfriado se transformara nuevamente a BCC

causando un refinamiento adicional del grano debido al hecho deque los granos se arreglan a si mismos. El refinamiento nosucedera se se hubiera calentado hasta 2000F por el tamaogrande el grano.

El hierro puro es muy dctil y tiene una resistencia baja a latensin. Por lo que virtualmente no es usado en la industria; sinembargo, cuando el carbn es aadido hierro, se incrementa suresistencia y se retiene su ductilidad.

El acero

El acero es una aleacin compuesta de hiero, carbn, manganeso,silicio, fsforo y azufre. La materia prima del acero es elarrabio que se obtiene en el alto horno. El arrabio tiene altocontenido de carbn, silicio, manganeso, azufre y fsforo y debeser refinado antes de poder ser utilizado como un acero demanufactura. El proceso de refinacin se puede hacer en hornos dehogar abierto, bsicos de oxigeno o elctricos. Estos procesos

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tienen la habilidad de refinar el arrabio a la calidad de acerodeseada.

Elementos en el acero al carbn

La siguiente lista muestra los efectos de algunos de loselementos presentes en los aceros al carbn, en las propiedadesdel acero, incluyendo su soldabilidad:

Carbn: Es el principal elemento en la formulacin del acero.El carbn puede estar disuelto en el Hierro (aunque la mayora delos aceros soldados tienen menos de 0.8%) en una formacombinada como Carburo de Hierro (Fe3C)

Un contenido alto de carbn implica alta dureza y altaresistencia a la tensin. Por otro lado, un mayor contenido decarbn reduce la soldabilidad.

Manganeso: Los aceros usualmente contienen desde 0.25 hasta 1.0%de manganeso. El manganeso se combina con el bajo contenido deazufre para formar sulfuro de manganeso, esto reduce laprobabilidad de grietas que ocurren a elevadas temperaturas ytambin impide la formacin de sulfuro de hierro.

Ayuda en la desoxidacin del acero y aumenta la resistencia y la

dureza del acero al aumentar. En los aceros al carbn es comntenerlo en cantidades de hasta 1.5%.

Silicio: Usualmente se encuentra en cantidades alrededor de0.35% en aceros rolados. Sin embargo, en las fundiciones de aceroes comn encontrarlo de 0.34 a 1.00%. El silicio se disuelve enel acero donde se utiliza como un desoxidante y tiende a aumentarsu resistencia.

El metal de soldadura usualmente contiene aproximadamente 0.50%de silicio como desoxidante. Algunos metales de aporte pueden

contener hasta 1% para ayudar a una mejor limpieza y desoxidacinde la soldadura en superficies contaminadas. Cuando estos metalesde aporte son utilizados para soldar sobre superficies limpias,la resistencia del metal de soldadura resultante sermarcadamente ms alta. La disminucin que resulta en !aductilidad podra presentar problemas de agrietamientos enalgunos casos.

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Azufre: Se hace un especial esfuerzo para eliminarlo. Cuandoexiste en cantidades mayores de 0.05% tiende a causar fragilidady reduce la soldabilidad.

El azufre se combina con el hierro para formar sulfuro de hierro,el cual se funde a una temperatura de 1814F de aqu la necesidaddel manganeso

Porcentajes del azufre entre 0.10 y 0.35% ayudan a mejorar lamaquinabilidad del acero Estos aceros se conocen como"sulfurizados" "de "fcil maquinado".

Fsforo: El fsforo tambin se considera una impureza indeseableen el acero. Se encuentra normalmente en cantidades de hasta

0.04% en la mayora de los aceros al carbn. Tiene la habilidadde endurecer los aceros pero a expensas de su ductilidad. Enaceros de baja aleacin de alta resistencia, se puede agregarfsforo en cantidades de hasta 0.10% para mejorar resistencia yaguante a la corrosin

Otros elementos de aleaciones especiales

Otros elementos aleantes pueden ser usados en la fabricacin deaceros, estos le darn caractersticas especficas como mayorresistencia a la corrosin, resistencia a altas temperatura,

resistencia a bajas temperaturas, etc. A continuacin semencionan algunos de los ms comunes:

Cromo: El cromo es un poderoso elemento aleante en el acero.Se agrega por dos razones principales: primero, aumentafuertemente la dureza del acero; segundo, aumenta fuertemente laresistencia a la corrosin del hierro y el acero en medios muyoxidantes. Su presencia en algunos aceros podra causar durezaexcesiva y agrietamientos sobre o junto de la soldadura. Losaceros inoxidables contienen cromo en cantidades que exceden del12%.

Molibdeno: Este elemento es un fuerte formador de carburos yse encuentra usualmente presente en el acero aleado en cantidadesmenores del 1.0% se agrega para aumentar la dureza y resistenciaa altas temperaturas.

Nquel: Se agrega para aumentar la dureza de los aceros. Hacemuy bien esta funcin porque con frecuencia aumenta tenacidad yductilidad, an con los aumentos de resistencia y dureza. El

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nquel se usa frecuentemente para mejorar la tenacidad del aceroa bajas temperaturas.

Aluminio: Este elemento se agrega al acero en cantidades muypequeas como desoxidante. Es adems un refinador del grano queayuda a una mayor tenacidad.

Vanadio: La adicin de vanadio proporciona un aumento en ladureza del acero, es muy efectivo, por lo que se usa en pequeascantidades. En porcentajes mayores del 0.05% puede haber unatendencia a fragilidad en el acero durante los tratamientostrmicos para relevado de esfuerzos.

Colombio: El colombio, como el vanadio, se utiliza generalmentepara aumentar la dureza del acero. Sin embargo, debido a su altaafinidad con el carbn, se puede combinar con ste para causaruna disminucin general en la dureza.

Tratamiento trmico del acero

Los aceros existen en varias fases, tpicamente:

Austenita: esta es una estructura de acero FCC tambin conocidacomo hierro gamma. Es una estructura de fase slida solamente aaltas temperaturas. Puede tener hasta 1.8% de carbn.

Ferrita: Tambin conocida como hierro alfa con estructura deacero BCC. Es una estructura de fase slida a temperaturaambiente. Puede tener hasta 0.008% de carbn.

Cementita: Este es un compuesto cristalino de hierro y carbn(Fe3C) con una estructura de cristal ortorrmbico. La cementitase une con ferrita para formar perlita. Contiene 6.67% de Carbnpor peso.

Perlita: La unin de cementita y ferrita en una forma laminar

producen perlita. Resulta de la transformacin de austenita avelocidad de enfriamiento lento.

Martensita: Esta estructura es obtenida solamente cuando laausterita es suprimida a una temperatura donde esta se hatransformado en un arreglo tetragonal de cuerpo centrado. Si haysuficiente carbn en e acero, este no podr precipitarse yquedar atrapado en el arreglo tetragonal.

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Diagrama Hierro-Carbono:

Sin pretender hacer un estudio detallado del diagrama hierro-carbono mostrado en la siguiente figura, cabe mencionar que es degran ayuda cuando se discute el tratamiento trmico del acero. Elcarbn es trazado horizontalmente y se muestra en trminos deporcentaje por peso. La temperatura se grafica verticalmentehasta la temperatura de fusin del hierro puro.

Figura 8.2 Diagrama Hierro Carbono.

A temperaturas de hasta a 1333 F (definida como temperatura detransformacin) un acero con 0.30% de carbn existe en forma deperlita y ferrita. Arriba de 1333 F las fases cambian a unamezcla de austenita y ferrita, y antes de los 1550F el materialcambia completamente a austenita. El acero seguir siendoaustenita hasta que alcance el punto de fusin en la que no hay

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ninguna fase. Los cambios no ocurren instantneamente y puederequerir un tiempo considerable. Alterando la velocidad deenfriamiento desde el rango de austenita se pueden afectar lasfases de acero.

Los mtodos de enfriamiento del acero ordenados del mas lento almas rpido son el horno de recocido, normalizado, templado enaceite, templado en agua y templado en salmuera.

En el hormo de recocido el acero es llevado a su temperatura deaustenitizacin a 50F por arriba de la lnea A3, es mantenidopor un periodo de tiempo (normalmente una hora por pulgada deespesor) y posteriormente se enfra en el mismo horno, losresultados de un recocido es un acero mas dbil y mas suave.

En el normalizado el acero es llevado a su temperatura deaustenitizacin a 50F por arriba de la lnea A3, es mantenidopor un periodo de tiempo (normalmente una hora por pulgada deespesor) y posteriormente se enfra con aire quieto, elnormalizado forma granos de ferrita y perlita.

Los aceros templados son tomados de su temperatura deaustenitizacin por arriba de la lnea A3, se mantienen por untiempo luego son templados en aceite, agua o salmuera. Los acerostemplados producirn una estructura martenstica.

Un enfriamiento lento forma ferrita y perlita y algo msrpidamente forma bainita. La velocidad de enfriamiento esgobernada por el contenido de carbono, y para aceros aleados, porsu composicin qumica adicional. Los aceros templados queformaron martensita usualmente requieren un "revenido paradisminuir su dureza y resistencia y mejorar la ductilidad ytenacidad.El revenido se hace calentando la martensita a una temperaturaentre 100 F y 1000 F para suavizar el acero. A estas

temperaturas ningn cambio estructural puede verse en elmicroscopio.En trminos simples, para aceros, a velocidad de enfriamiento msrpida, ms duro y menos dctil la estructura resultante.Mientras que una mayor resistencia es a menudo deseable, laductilidad baja acompaante aumentar la susceptibilidad de losaceros a las grietas.

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Fusin y solidificacin durante la soldadura.

Cuando el metal se calienta hasta su estado lquido, los tomosse mueven muy enrgicamente mezclndose completamente. La accinde mezclarse se crea por la transmisin y conduccin que ocurrendebido al flujo de calor de las reas calientes a las reas msfras. Soldando, la accin de mezcla se estimula tambin por lasfuerzas magnticas, y por la presin del arco, o por la presinde una flama de gas y el movimiento del electrodo de soldadura.El soldador puede observar esta accin cuando el metal searremolina bajo la fuente de calor. El resultado es que lostomos del metal base se mezclan con los tomos del metalaportado.

La solidificacin del metal lquido no puede ocurrir hasta que lafuente de calor sea removida y los tomos pierdan energa hastaasentarse" en una estructura cristalina metlica. La energa dellquido debe disiparse en forma de calor perdido.

La configuracin inicial de la estructura cristalina como lasoldadura solidificada es determinada por la estructuracristalina del metal existente en estado slido. La formacin deestructura cristalina contina con el mismo modelo, si se es elmodelo natural de la mezcla de tomos presente. Los tomos de unacomposicin de soldadura disimilar puede tomar su propia

alineacin poco despus de que la solidificacin ha empezado.Algunos tomos tienden a segregarse durante la solidificacin,pero en general, los tomos mezclados de un lquido formarn unasoldadura homognea.

Las soldaduras bajo el Microscopio

Al soldar, el metal base adyacente al metal de la soldadura sesujetar a la velocidad de enfriamiento mxima, porque secalienta a una temperatura muy alta y entonces un templado rpidoocurrir debido a su contacto con el metal base ms fro.

Progresivamente desde el la soldadura hacia el metal base que nose ha fundido, pueden encontrarse reas que se han expuesto atemperaturas superiores a la temperatura de transformacin.Aunque el metal no se ha fundido, se ha llegado el rango deaustenitizacin a varias temperaturas y en periodos variantes detiempo. Esta velocidad de enfriamiento vara a travs de estazona. Esta zona que ha sido afectada por el calor de la soldadurapero no se ha fundido, se llama zona afectada por el calor (ZAC).El rea inmediatamente adyacente a la soldadura tendr los granos

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ms grandes, y dependiendo en su velocidad de enfriamiento puedetener martensita. Progresivamente hacia fuera de la soldadura,los granos son ms pequeos y ms fases pueden encontrarse dentrodel acero, hasta el metal no afectado.

Uno de los tratamientos trmicos ms comunes para reducir latendencia a la alta dureza y baja ductilidad en el ZAC es llamadoprecalentamiento. Precalentando el metal base a una temperaturade 150-700 F, la velocidad enfriamiento se reducir eficazmente.Por lo tanto, resultar en una soldadura y ZAC ms dctil y menospropensa a grietas.

Figura 8.4 Relacin entre temperaturas para varias regiones dela soldadura y el diagrama hierro carbono

Otro factor que afecta la velocidad de enfriamiento a la zona dela soldadura es el calor aportado (Heat input). El uso deelectrodos de dimetro ms pequeo, corrientes ms bajas yvelocidades de aporte ms rpidas tienden a disminuir el caloraportado. Para los procesos de soldadura, el calor aportado puedecalcularse con la formula:

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HI = IV60/SDonde:

HI = calor aportado en joules/in.I = corrienteV = voltajeS = velocidad en pulgadas/min.

La expansin trmica

Los metales se expanden y se contraen al calentar y enfriar,debido a los efectos de energa en las oscilaciones atmicas. Alcalentar el metal existe ms energa en las oscilaciones por loque, los tomos tienden a separarse, como resultado, el metal se

extiende. Cuando el metal se enfra, este proceso se invierte yel metal se contrae.

Contraccin

longitudinal

Contraccin transversal

Distorsin angular

Figura 8.4 contraccin en una pieza soldada.

Cuando el calor es uniformemente aplicado o alejado de un pedazode metal, las dimensiones cambian, pero las tensiones no soninducidas desde dentro porque la expansin o la reduccin esuniforme en toda la pieza. Sin embargo, cuando la aplicacin oremocin de calor no son uniformes, como ocurre en la soldadura,la tensin es inducida dentro de la parte y puede resultar en unpoco de distorsin, porque las partes ms calientes del metal seexpanden mas que las partes a temperaturas ms bajas.Cuando las partes soldadas tienen algn tipo de restriccindurante el ciclo de calentamiento y enfriamiento, la tensinresidual puede ser muy alta. Las tensiones residuales pueden serbastante grandes para causar grietas durante el enfriamiento, opor fatiga durante el servicio, o por corrosin. A menudo esnecesario eliminar estas tensiones residuales con un tratamientotrmico posterior a la soldadura llamado relevado de esfuerzos.

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El relevado de esfuerzos se hace calentando el acero a 50F pordebajo de la lnea A1 del diagrama hierro-carbono por un periodode tiempo (normalmente una hora por pulgada de espesor) yposteriormente se enfra con aire quieto.

El resultado de este mtodo es que el calentamiento uniformepermite que las tensiones residuales se relajen por lo que, laresistencia de los materiales queda ahora reducida.

Una tcnica que puede usarse para reducir la necesidadtratamiento trmico posterior a la soldadura es elprecalentamiento. El precalentamiento es muy eficaz para reduciro eliminar las grietas calientes de muchas aleaciones. Tambin

ayuda quitando la humedad de la pieza, ayuda a remover elhidrgeno y retarda la formacin de martensita.

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CAPITULO IX. Pruebas destructivas

9.1 De tensinEn la prueba estandarizada de tensin, una probeta maquinada esmarcada con dos puntos de golpe separados a dos pulgadas, laprobeta es colocada en una mquina de pruebas de tensin omquina universal, entonces una carga axial es aplicada moviendouna de las mordazas a velocidad constante, mientras la otrapermanece fija.

Conforme se aplica la carga, se alarga de manera uniformeproporcionalmente al incremento de la fuerza aplicada. La cargadividida entre la seccin transversal de la probeta dentro de las

dos marcas al inicio de la prueba representa la resistencia delmaterial a la fuerza de tensin.

El esfuerzo es expresado en libras por pulgada cuadrada (psi). La

elongacin de la probeta representa la deformacin ( ) inducidaen el material y es expresada en pulgadas por pulgada de longitud(in/in)

Figura 9.1 Diagrama deformacin - esfuerzo

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La deformacin y el esfuerzo son graficados en un diagrama que semuestra en forma simplificada en la figura 9.1.

La relacin proporcional de carga y elongacin o deformacin yesfuerzo contina hasta un punto alcanzado donde la elongacin seincrementa a una mayor velocidad. A este punto, mas all del cualla elongacin de la probeta no es mayor al proporcional de lacarga es llamado lmite elstico proporcional del material.Cuando la carga es removida antes de este punto, la probetaregresa a su longitud y dimetro originales.

Si la carga se sigue aplicando a las mismas condiciones mas alldel lmite elstico provocar una deformacin o elongacinpermanente de la probeta. En el caso de aceros de bajo y medio

carbn, un punto es alcanzado mas all en el cual el metal seestira sin ningn incremento de carga. Este es el punto decedencia. La resistencia del material en este punto es llamadoesfuerzo de cedencia del material.

Figura 9.2 Probeta de una prueba de tensin.

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Mas all del lmite elstico del material, una continuacin en laaplicacin de la carga causar una reduccin en la seccintransversal de la probeta, esta accin es acompaada por unaaceleracin en la elongacin axial.

La carga alcanza eventualmente un valor mximo, y entonces caerpidamente, con una pequea elongacin de la probeta antes deque la fractura ocurra. La probeta romper en la zona transversalreducida. La carga mxima en libras, dividida por la seccintransversal original en pulgadas cuadradas, es el esfuerzo ltimoa la tensin.

Ductilidad y elasticidad.

Las dos partes de la probeta fracturadas son unidas, y ladistancia medida entre los dos puntos como se indica en la figura9.2, el incremento de la longitud de la probeta en dos pulgadasque es usualmente expresado en porcentaje. El dimetro en elpunto de fractura es medido y el rea calculada. La reduccin delrea original es calculada y expresada en porcentaje. Ambos, losporcentajes de reduccin de elongacin y de rea son medida de laductilidad.

El modulo de elasticidad E, de un material simplifica lacomparacin entre un material u otro. Esta propiedad es larelacin entre la deformacin y el esfuerzo dentro del rangoelstico.

9.2 De doblez

Estas pruebas son efectuadas para verificar la sanidad de losmetales o que este libre de imperfecciones. Estas pruebasnormalmente son rutinarias para pruebas de calificacin deprocedimientos y calificacin de soldadores. Despus de que se ha

elaborado la probeta de calificacin son removidas las muestraspara realizar las pruebas y determinar si la soldadura contieneimperfecciones y defectos.

Hay varios tipos de pruebas de doblez, dependiendo de laorientacin de la soldadura con respecto al doblado. Los trestipos ms comunes son: de cara, de raz y laterales.

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Para desarrollar estas pruebas, las muestras son dobladas a 180formando una U, quedando la soldadura centrada con la parterequerida en la zona de tensin. Una vez removida la muestra esevaluada.

La aceptabilidad de las muestras dobladas es normalmente basadaen el tamao y/o nmero de defectos que aparecen en la superficiea tensin, el cdigo o especificacin gobernante dictar elcriterio exacto de aceptacin y rechazo.

9.3 De dureza

La dureza es la habilidad de un material para resistir a laindentacin o penetracin, esta prueba es desarrollada usando un

penetrador forzndolo contra la superficie del objeto de pruebacon una carga determinada, y dependiendo del mtodo de dureza queeste siendo usado, ya sea el dimetro o la profundidad de laindentacin ser la medida. Los tipos mas comunes de pruebas dedureza son: Brinell, Rockwell, y microdureza (figura 9.3). Paralos tres mtodos es importante la preparacin del material paraminimizar errores, esta preparacin puede requerir el uso depulidores para eliminar xidos, pintura, corrosin, etc.

DUREZA BRINELL: Este mtodo es comnmente usado para determinarla dureza en piezas grandes porque el identador cubre un rea

relativamente grande. Dependiendo de los materiales a probar sepueden aplicar cargas desde 500 hasta 3000 Kg. con resultadosequivalentes, cuando esta carga es removida se mide el tamao dela indentacin que qued y se determina la dureza en tablasespecificadas, informacin adicional puede ser encontrada en elestndar ASTM E 10.

DUREZA ROCKWELL: este mtodo utiliza diferentes indentadores adiferentes cargas de prueba. Los indentadores son ms pequeosque los utilizados en el mtodo Brinell, lo que permite pruebaslocalizadas en reas relativamente pequeas de metal. Las cargas

aplicadas van desde los 60 hasta los 150 Kg. La escala apropiadadebe ser seleccionada en base al rango aproximado de durezaesperado. Las escalas B y C son las ms usadas para el acero, laescala B se selecciona para aceros suaves y la C para aceros masduros. Cuando se desconoce el material a ser probado seselecciona la escala A que cubre las escalas mencionadas,informacin adicional puede ser encontrada en el estndar ASTM E18.

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As como para el mtodo Brinell, hay equipos porttiles paradeterminar la dureza Rockwell de un metal. Aunque su operacinpuede variar ligeramente con respecto a los modelosestacionarios, los resultados sern equivalentes.

PRUEBA IDENTADORFORMA DE LAIDENTACION

BrinellEsfera de acero o carburo detungstenode 10mm

Vickers

Diamante piramidal

KnoopMicrodureza Diamante piramidal

Rockwell

AC

DBFGE

Diamante cnico

Esfera de acero de 1.6mm

Esfera de acero de 3.26mm

Figura 9.3 Formas y tipos de indentadores

DUREZA VICKERS Y KNOOP: Se refiere a pruebas de microdurezaporque la impresin que dejan es tan pequea que se debe observar

con lentes de aumento para facilitar su medicin, su uso es muybenfico en la investigacin de microestructuras. Hay dos tiposde microdureza Vickers y Knoop ambas utilizan indentadores dediamante piramidal, pero su configuracin es ligeramentediferente.

La mayora de las cargas de microdureza utilizan cargas de 100 a500 gramos. En este mtodo es ms importante la preparacin de la

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superficie ya que la ms pequea irregularidad puede causarinexactitudes.

9.4 De impacto

La resistencia al impacto es la habilidad de un metal paraabsorber la energa de una carga rpidamente aplicada. Unmaterial puede tener buena resistencia a la tensin y buenaductilidad bajo carga esttica, an as se romper si es sometidaa un impacto a alta velocidad.

Figura 9.4 Mtodos de pruebas de impacto.

De los dos mtodos usados, el tipo Charpy es actualmente el msusado, en esta prueba de resistencia al impacto con muesca, haydos tipos de probetas ms comunes las preparadas con muesca enV y con muesca en tipo cerradura. Otros tipos de probetas menoscomunes son descritos en el estndar ASTM E 23. La probeta escolocada en un yunque, y un pndulo pesado, el cual se balanceadesde una altura estandarizada, se impacta en el lado opuesto dela muesca. La mquina de prueba indica la cantidad de energa en

libra-pie requerida para fracturar la probeta. Esta es la medidade la resistencia al impacto. Algunos aceros exhiben unaconsiderable perdida de resistencia al impacto a bajastemperaturas, y, por esta razn, las pruebas son hechas adiferentes temperaturas.

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9.5 Macroataques

Esta prueba consiste bsicamente en remover un corte transversalde la probeta soldada y posteriormente se pule hasta obtener unacabado fino. Una vez pulida la muestra se ataca con una mezclaque puede ser una solucin de cido ntrico o persulfato dearmonio al 10% y agua. Este proceso revelar los lmites de lasoldadura y de la zona afectada por el calor. Por ltimo se lavacon agua limpia y despus con alcohol etlico para removertotalmente la solucin de ataque.

La seccin transversal de la soldadura puede ser examinada paradeterminar la profundidad de fusin, profundidad de penetracin,garganta efectiva, sanidad de la soldadura, presencia de

discontinuidades de la soldadura, nmero de pasos, etc.

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CAPITULO X Pr

Soldadura Inspector

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