ÍNDICE
CONTENIDO N° PÁG.
TAREA N° 1: PRUEBAS NO DESTRICTIVOS AWS D1.1 y ASME IX. 7 OPERACIONES:
Ejecutar la inspección visual (VT) a las uniones soldadas. 8
Ejecutar el ensayo de líquidos penetrantes (PT) a las uniones soldadas. 10
Ejecutar el ensayo de partículas magnéticas (MT) a las uniones soldadas. 12
Ejecutar el ensayo de radiografía industrial (RT) a las uniones soldadas. 13
INFORMACIÓN TECNOLÓGICA:
1. INTRODUCCIÓN A LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS. 16
2. INSPECCIÓN VISUAL DE SOLDADURAS. 18
2.1. Alcance. 19
2.2. Pre-Requisitos. 19
2.3. Fundamentos de la inspección visual. 22
2.4. Condición superficial de la soldadura. 28
3. LÍQUIDOS PENETRANTES. GENERALIDADES TIPOS. 48
3.1. Generalidades. 48
3.2. Tipos. 55
3.3. Ventajas y limitaciones de los procesos de inspección. 57
4. LAS PARTÍCULAS MAGNÉTICAS. GENERALIDADES. CAMPO MAGNÉTICO. 60
4.1. Principios básicos. 60
4.2. Discontinuidades superficiales. 60
4.3. Campo Magnético. 64
4.4. Tipos. 89
4.5. Lámparas de luz negra. 93
5. RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL. RAYOS GAMMA y RAYOS X. 96
5.1. Principios básicos. 96
5.2. Antecedentes históricos. 96
5.3. Aplicaciones. 97
5.4. Ventajas y limitaciones. 97
5.5. Procedimiento básico para obtener una radiografía. 98
6. SEGURIDAD RADIOLÓGICA. 108
6.1. Generalidades. 108
6.2. Requisitos de equipos y fuentes. 109
6.3. Medios de protección radiológica. 114
6.4. Optimización de la protección radiológica. 115
6.5. Formación y entrenamiento de personal. 116
6.6. Diarios de operación e informes periódicos. 117
6.7. Normas de protección radiológica. 118
Aplicar criterios de aceptación y rechazo a las uniones soldadas ensayadas con VT, PT,
MT y RT. 15
CONTENIDO N° PÁG.
6.8. Normas de transporte del material radiactivo. 122
6.9. Plan de Emergencia radiológica. 123
7. CÁLCULO DEL TIEMPO DE EXPOSICIÓN EN RX. 127
7.1. Relación de miliamperaje (fuerza de la fuente) , distancia y tiempo. 127
7.2. Principios geométricos de exposición. 130
7.3. Parámetros de calidad de la imagen radiográfica. 133
7.4. Indicadores de calidad de la imagen (penetrámetros). 135
8. SIMBOLOGÍA DE END. 138
8.1. Símbolos de END. 138
8.2. Símbolos de END sobre la flecha. 139
TAREA N° 2: PRUEBAS DESTRUCTIVAS AWS D1-1 y ASME IX. 142
OPERACIONES: 142
Ejecutar ensayo de doblez de lado, cara y raíz. 143
Ejecutar enayo de tracción. 144
Ejecutar ensayo de rotura de filete. 145
Ejecutar ensayo de macroataque. 146
Aplicar criterios de aceptación y rechazo de los especímenes ensayados. 147
Ejecutar Reporte. 148
INFORMACIÓN TECNOLÓGICA:
9. DIBUJOS DE LOS ESPECÍMENES A ENSAYAR. 149
9.1. Según D1.1. - AWS. 149
9.2. Según ASME - Sección IX. 156
10. LÍMITES DE FLUENCIA Y CARGA MÁXIMA. 159
10.1. Curva Esfuerzo-Deformación. 159
11.1. Ejercicio 1. 166
11.2. Ejercicio 2. 167
11.3. Ejercicio 3: Cálculo de la resistencia a la rotura. 169
12. TIPOS DE ÁCIDOS UTILIZADOS PARA EL ENSAYO DE MACROATAQUE. 169
12.1. Identidad de la sustancia química. 169
12.2. Sinónimos. 169
12.3. Dcescripción. 169
12.4. Composición/Información de los ingredientes. 170
12.5. Propiedades físicas. 171
12.6. Propiedades químicas. 171
12.7. Incompatibilidades. 172
12.8. Aplicaciones y usos. 172
12.9. Efectos sobre la salud. 173
12.10. Inhalación. 174
12.11. Procedimientos en caso de derrames o fugas. 174
12.12. Equipo de protección personal. 175
12.13. Protección respiratoria. 176
12.14. Almacenamiento. 176
12.15. Comportamiento en el ambiente. 177
12.15. Usos, generación y controles. 178
BIBLIOGRAFÍA 179
11. CÁLCULOS DE FLUENCIA, CARGA MÁXIMA, RESISTENCIA MÁXIMA,
ELONGACIÓN Y EXTRICCIÓN. 166
N° ORDEN DE EJECUCIÓN HERRAMIENTAS/INSTRUMENTOS
01 02 03 04 05
Ejecutar la inspección visual (VT) a las uniones Soldadas.
Ejecutar el ensayo de líquidos penetrantes (PT) a las uniones soldadas.
Ejecutar el ensayo de partículas magnéticas (MT) a las uniones soldadas.
Ejecutar el ensayo de radiografía industrial (RT) a las uniones soldadas.
Aplicar criterios de aceptación y rechazo a las uniones soldadas ensayadas con VT, PT, MT y RT.
Kit de inspección de soldadura. Kit de Líquidos penetrantes. Kit de partículas magnéticas. Radiógrafo.
01 05 Probetas - varias Diversos
PZA. CANT. NORMA/DIMENSIONES DENOMINACION- MATERIAL OBSERVACIONES TAREA N° 1: PRUEBAS NO
DESTRUCTIVOS AWS D1.1 y ASME IX
HT. 01 SE. REF. TIEMPO: HOJA: 1 /1
SOLDADOR ESTRUCTURAL
ESCALA: S.E. AÑO: 2014OPERACIONES:
EJECUTAR LA INSPECCIÓN VISUAL (VT) A LAS UNIONES SOLDADAS.
Es una operación que consiste en la inspección de las juntas soldadas comparando con los requerimientos de aceptación visual del código que se viene utilizando.
PROCESO DE EJECUCIÓN:
1° Paso: Limpie la soldadura a inspeccionar.
a) Utilice limpieza mecánica.
2° Paso: Verifique el aspecto final de la soldadura.
3° Paso: Verifique las dimensiones de la soldadura.
a) Utilice instrumentos certificados por la AWS.
4° Paso: Verifique si existen discontinuidades en la soldadura. a) Utilice lupa.
5° Paso: Compare las dimensiones de las discontinuidades con los requerimientos según código utilizado.
6° Paso: Elabore registro de la inspección visual
EJECUTAR EL ENSAYO DE LÍQUIDOS PENETRANTES (PT) A LAS UNIONES SOLDADAS.
Es una operación que consiste en la inspección de las juntas soldadas utilizando los líquidos penetrantes comparando con los requerimientos de aceptación del código que se viene utilizando.
PROCESO DE EJECUCIÓN:
1° Paso: Realice limpieza mecánica sobre la soldadura a ensayar.
2° Paso: Aplique el limpiador del Kit.
3° Paso: Aplique el líquido penetrante. a) Deje que permanezca el tiempo
predeterminado.
b) Realice esta operación en ambiente ventilado.
4° Paso: Limpie el penetrante. a) Utilice trapo limpio.
5° Paso: Aplique el revelador. a) Evite excesos, esto dificulta el
resultado.
6° Paso: Elabore el registro con los resultados del ensayo.
EJECUTAR EL ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS (MT) A LAS UNIONES SOLDADAS.
Es una operación que consiste en la inspección de las juntas soldadas utilizando las partículas magnéticas comparando con los requerimientos de aceptación del código que se viene utilizando.
PROCESO DE EJECUCIÓN:
1° Paso: Realice limpieza mecánica. a) Elimine todo rastro de escoria.
b) Puede usar también agentes limpiadores.
2° Paso: Aplique el método del Yugo Magnético.
a) Prepare los elementos a utilizar: Rociador de partículas magnéticas
tipo salero.
Partículas magnéticas rosas. Medidor de Campo Residual. Placa de acero
3° Paso: Induzca el magnetismo. a) Coloque el Yugo sobre la pieza. b) Aplique las partículas magnéticas
rosas.
c) Retire el yugo.
4° Paso: Elimine el exceso de partículas magnéticas.
a) Sople uniformemente para eliminar el exceso.
5° Paso: Interprete y registre los resultados.
ADVERTENCIA.
a) Solo detecta discontinuidades superficiales y subsuperficiales. b) Solo detecta discontinuidades cuya
orientación sea perpendicular al flujo magnético realizado.
EJECUTAR EL ENSAYO DE RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL (RT) A LAS UNIONES SOLDADAS.
Es una operación que consiste en la inspección de las juntas soldadas utilizando la Radiografía Industrial comparando con los requerimientos de aceptación del código que se viene utilizando.
PROCESO DE EJECUCIÓN:
1° Paso: Determine el área donde se va realizar el ensayo.
SEGURIDAD.
a) Manifieste a los involucrados sobre la importancia de la seguridad radiológica.
b) Utilice el EPP para seguridad radiológica.
c) Utilice cintas con avisos legibles para la demarcación del área.
2° Paso: Prepare el ensayo radiográfico. a) Calcule el tiempo de exposición a la
radiación.
b) Elabore las marcas a estampar en la película radiográfica.
c) Marque la zona a inspeccionar. d) Monte la película radiográfica
Control de distancia
Control de tiempo de exposición.
3° Paso: Realice el ensayo. a) Ubique el emisor de radiación. b) Utilice el tiempo calculado de
exposición.
c) Procese la película radiografiada.
4° Paso: Revele la película. a) Lave el exceso de revelador. b) Lave el exceso de fijador. c) Seque la película radiografiada.
6° Paso: Interprete y registre las discontinuidades encontradas en la película.
a) Utilice fuente de iluminación variable.
APLICAR CRITERIOS DE ACEPTACIÓN Y RECHAZO A LAS UNIONES SOLDADAS ENSAYADAS CON VT, PT, MT Y RT.
Es una operación que consiste en la interpretación de los ensayos contrastando con los requerimientos de aceptación del código que se viene utilizando.
PROCESO DE EJECUCION:
1° Paso: Aplique criterios de aceptación para el ensayo con Inspección Visual VT.
2° Paso: Aplique los criterios de aceptación para el ensayo con Partículas Magnéticas MT.
3° Paso: Aplique los criterios de aceptación para el ensayo con Líquidos Penetrantes PT.
4° Paso: Aplique los criterios de aceptación para el ensayo con Radiografía Industrial RT.
INFORMACIÓN TECNOLÓGICA.
1. INTRODUCCIÓN A LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END).
Uno de los propósitos de un control de calidad efectivo es determinar la conveniencia de un metal base dado o soldadura para cumplir con el servicio para el cual fue construido.
Una manera de juzgar esta conveniencia es someter al metal base o al metal de soldadura a ensayos destructivos que pueden proveer información acerca de la performance del objeto a ensayar.
La mayor desventaja de este enfoque es, como el nombre lo indica, que el objeto es destruido en el ensayo. Por esto, un número de ensayos han sido desarrollados para proveer una indicación de la aceptabilidad del objeto a ensayar sin que éste se vuelva inutilizable para el servicio.
Todos éstos son conocidos como “ensayos no destructivos”, porque permiten una componente. Además, los ensayos destructivos de un porcentaje dado de piezas pueden ser caros y asumen que las piezas no ensayadas son de la misma calidad que las ensayadas.
Los ensayos no destructivos, alcanzan indirectamente resultados aún válidos, dejando la pieza o componente sin cambios y lista para ser colocada en servicio si fuera aceptable. Como se mencionó arriba, hay numerosos ensayos no destructivos usados para evaluar los metales base a ser unidos como así también las soldaduras.
Serán discutidos los métodos más comunes de ensayo, mostrando sus ventajas, limitaciones y aplicaciones. Estos elementos esenciales son:
Una fuente de energía o medio de prueba
Una discontinuidad debe provocar un cambio de la energía de prueba. Una guía o patrón para detectar este cambio.
Una guía o patrón que indique este cambio.
Una guía o patrón de observación o registro de esta indicación de manera que pueda interpretarse.
Para una aplicación dada, la conveniencia de un ensayo no destructivo particular va estar dada por la consideración de cada uno de esos factores.
La fuente de energía o medio de prueba debe ser conveniente para el objeto a ensayar y para la discontinuidad que se busca.
Una discontinuidad debe ser capaz, si está presente, de modificar o cambiar al medio de prueba.
Una vez que cambió, debe haber una manera de detecta esos cambios. Los cambios generados en el medio de prueba por la discontinuidad deben crear una indicación o una forma de registro.
Por último, esta indicación debe ser observada de manera que pueda ser interpretada.
A medida que es discutido cada uno de estos métodos de ensayo no destructivo, es importante entender como ellos proveen los elementos esenciales. Esto va a ayudar en la decisión de que método de ensayo no destructivo es el más conveniente para una aplicación particular.
A lo largo de los años, han sido desarrollados muchos métodos de ensayos no destructivos. Cada uno de ellos tienen asociado varias ventajas y limitaciones haciéndolo más o menos apropiado para una aplicación dada.
Con la cantidad de métodos de ensayo disponible, es importante elegir que método nos va a proveer de los resultados necesarios.
Los métodos de ensayo a ser discutidos están puestos a continuación con sus abreviaturas en paréntesis.
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS ABREVIACIÓN
Líquidos penetrantes (PT)
Partículas magnetizables (MT)
Radiografías (RT)
Ultrasonido (UT)
Corrientes inducidas (ET)
2. INSPECCIÓN VISUAL DE SOLDADURAS.
La información contenida se aplica a las tareas y responsabilidades de los inspectores visuales de las uniones soldadas y es útil para ellos en llevar las tareas precisas y responsabilidades definidas en los códigos o especificaciones particulares.
Se provee la información relativa a los métodos de inspección visual (VT).
El inspector debería ser conocedor de cada uno de los principios y métodos de examen requeridos en una soldadura particular.
Es responsabilidad de aquellos encargados con la administración y la supervisión de la inspección para hacer cierto que los principios y métodos a ser aplicados sean apropiadamente entendidos y uniformemente aplicados.
Esta responsabilidad también incluye la Calificación y Certificación de los inspectores, cuando tales certificaciones son requeridas por los códigos, especificaciones o leyes civiles.
Es beneficioso considerar la certificación como un programa disponible el de la Sociedad Americana de Soldadura bajo el certificado de Inspector de soldadura (CWI).
Dibujos y especificaciones adecuados relativos a la inspección visual debería ser entregado como parte del contrato.
En ausencia de tales requisitos, el fabricante debería ser solicitado para establecer, por escrito, detalles de los métodos a ser usados, incluyendo los métodos de examen.
Los estándares de aceptación deberían ser caramente entendidos por el fabricante y por el comprador antes de que la soldadura se inicie.
Esto no solo es para hacer uso más efectivo de los métodos d examen sino para prevenir el desacuerdo sobre cualquier soldadura satisfactoria y en acuerdo con las especificaciones del contrato.
2.1. ALCANCE.
El alcance de esta guía incluye un esbozo de los requisitos fundamentales para el personal que realiza la inspección visual de soldaduras, tales como limitaciones o capacidades físicas, como también conocimiento técnico, entrenamiento, experiencia, juicio, y certificación.
La guía provee esencialmente una introducción al examen visual relacionada la soldadura.
Estas inspecciones caen en tres categorías basadas en el tiempo en las que ellas son realizadas: (1) previo a la soldadura, (2) durante la soldadura, y (3) después de la soldadura.
Un tratamiento extensivo es provisto sobre las condiciones superficiales de la soldadura, incluyendo referencias a terminologías frecuentemente usadas asociadas con condiciones “preferibles” y “no preferibles”.
La inspección visual puede ser realizada por diferente gente u organizaciones. También provee una revisión de los equipos de ayuda rutinaria del examen visual usado, tales como galgas presenta aquellos aspectos los cuales pueden ser considerados necesarios para la documentación formal de los resultados de la inspección proveen más detalles.
2.2. PRE-REQUISITOS.
Como cualquier otro método de ensayo no destructivo, hay varios pre-requisitos que deberían ser considerados previos a la realización del examen visual.
Algunos de los atributos más comunes a considerar se discuten a continuación.
2.2.1. Agudeza visual.
Uno de los prerrequisitos más obvios es que el examinador visual debería tener suficiente agudeza visual para realizar una adecuada inspección.
La Consideración debería estar dada para visión suficiente cercana y lejana con visión natural o corregida. Una inspección visual documentada es un requerimiento por muchos códigos y especificaciones y es generalmente considerada una buena práctica.
Un examen de ojos por un examinador calificado es un pre-requisito para la certificación por la AWS como Un Inspector de Soldadura Certificado (CWI) o un Inspector de Soldadura Asociado (CAWI).
2.2.2. Equipamiento.
El examen visual requiere el uso de herramientas especiales o equipos dependerá sobre la aplicación y posiblemente el grado de precisión requerida por la inspección.
Algunas herramientas pueden necesitar calificaciones especiales previas a su uso, por ejemplo, las calibraciones.
A pesar que esta guía presenta un esbozo de las ayudas de la inspección visual, hay muchos conceptos diferentes y otras variaciones de equipamientos.
Como una regla general, aquellas herramientas las cuales cumplen con un código y especificación particular, adecuado para medir a la precisión del criterio de aceptación, o el cual satisfará la necesidad de la inspección deberían usar.
2.2.3. Experiencia y Entrenamiento.
Otro pre-requisito obvio es que el inspector visual debería tener suficiente conocimiento y habilidad para realizar el examen satisfactoriamente, el conocimiento y habilidad puede ser impartido u obtenido a través de procesos de educación y entrenamiento.
Ambos procesos pueden ser formal (aulas) o en el trabajo.
La variedad de métodos y procesos de impartir u obtener conocimientos y habilidades son muchos, pero el arte del buen juicio no siempre viene fácilmente y rápido.
Debería permitirse suficiente tiempo para los diferentes individuos por apropiadamente puntos claves pertinentes a: preparación de juntas, precalentamiento de la soldadura, temperatura de Interpase, distorsión de las soldaduras, consumibles de soldadura, y otros materiales.
Adicionalmente, suficiente exposición a muchos tipos de variancias de debería ser permitido.
2.2.4. Procedimientos.
El desarrollo de procedimientos estándares cubriendo la metodología de examen y criterio de aceptación es una consideración la cual puede ayudar considerablemente para consistencia y precisión.
Tales procedimientos son preparados normalmente por el empleador y típicamente consiste de instrucciones detalladas con las cuales se interrelaciona los variados procesos de fabricación, los requerimientos detallados del comprador, y una línea base del criterio de inspección.
Los ítems como quién realiza una inspección, cuándo se realiza la inspección, como realizar un examen, y donde realizar un examen son incluidos típicamente en el procedimiento.
Los factos de exámenes específicos detallados pueden ser incluidos como una lista de chequeo de atributos, requerimientos de equipos y otros ítems.
Cuando no son disponibles procedimientos escritos, los inspectores pueden preguntar a trabajar directamente con códigos ye especificaciones.
2.2.5. Programas de Certificación.
Para proveer confiabilidad que los inspectores de soldadura están calificados (esto es, suficientes pre-requisitos son obtenidos y mantenidos) puede ser conveniente tener personal de inspección visual formalmente certificado.
La AWS ofrece programas de CWI y CAWI.
Pueden usarse otros programas para la certificación de la inspección visual de inspectores de soldadura.
2.2.6. Seguridad.
Los inspectores visuales deberían recibir suficiente adoctrinamiento sobre prácticas de seguridad en soldadura. Hay muchas potenciales danos presentes (electricidad, gases, humos, luz ultravioleta, calor, etc.).
Cualquier personal de trabajo o que entre en contacto con un ambiente de soldadura debería tener entrenamiento en seguridad en soldadura.
2.3. FUNDAMENTOS DE LA INSPECCION VISUAL. 2.3.1. Generalidades.
Muchos programas instituidos por el fabricante para controlar la calidad de los productos usan el examen visual como el método de evaluación primario, y en algunas instancias el único.
Puede ser una invalorable herramienta cuando se aplica apropiadamente.
Adicionalmente a ubicar discontinuidades superficiales, el examen visual puede ser una excelente técnica de control de proceso para ayudar a identificar subsecuentes problemas de fabricación.
El examen visual es un método para identificar discontinuidades e imperfecciones superficiales.
Consecuentemente, cualquier programa de control de calidad concienzudo, consistirá esencialmente de inspección visual debería incluir una secuencia continua de exámenes realizados durante todas las fases de la fabricación.
Esto permitirá a la inspección visual de las superficies expuestas como ellas aparecen en la secuencia de fabricación.
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 inspección visual antes, durante y después de la soldadura puede resultar en descubrir la mayoría de todos los defectos los cuales habrían sido detectados después usando métodos de ensayo más extensivos.
Los fabricantes deben realizar el benéfico de un sistema de calidad bien disciplinado de la inspección visual.
La efectividad de la inspección visual es incrementada cuando un sistema es sustituido el cual provee cubrir todas las fases del proceso de soldadura (antes, durante y después).
2.3.2. 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 calificación 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.
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 fabricación posterior.
Esto es de mucha importancia en proyectos de grandes construcciones o fabricaciones de soldaduras masivas.
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 calificación o certificación de los soldadores individualmente debería ser revisada también.
Los dibujos y especificaciones dictarán que metal base a ser unidos y que metal de aporte será utilizado.
Para soldadura estructural y otras aplicaciones críticas, 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.
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.
La importancia de la disposición de junta previo a la soldadura no puede ser lo suficiente estensionada. Por tanto, el examen visual de la disposición es de la más alta prioridad.
Los ítems que pueden ser considerados prioritarios para soldar incluyen: (1) Angulo del canal
(2) Abertura de raíz (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 un 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 interés y pueden ser vistas cuidadosamente durante etapas posteriores.
Por ejemplo, si una junta en T para soldaduras en filete muestran excesiva abertura de raíz, el tamaño de la soldadura de filete requerido debería ser incrementada por una cantidad de abertura de raíz presente.
De esta manera, si el inspector sabe que esta situación existe, el dibujo o la junta de soldadura pueden ser marcadas y tomar la final determinación de la conformidad del tamaño de la soldadura puede ser correctamente interpretada.
2.3.3. Durante la Soldadura.
Durante la soldadura, hay un número 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 fabricación. Puede convertirse en una herramienta invalorable del control del proceso.
Algunos de los aspectos de la fabricación los cuales pueden ser chequeados incluyen:
(1) calidad del pase de raíz de la soldadura
(2) Preparación de la raíz de la junta previa 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.
Pase de Raíz.
Quizá la parte más crítica de cualquier soldadura es el pase de raíz.
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 raíz de la soldadura.
Una buena inspección visual seguida a la aplicación del pase de raíz ayudara a superar la situación.
Otra condición crítica de la raíz 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 requerido.
Esto es para asegurar que todas las discontinuidades han sido removidas.
El tamaño y la forma del canal pueden ser alterados para permitir un acceso conveniente a todas las superficies.
Temperaturas de Precalentamiento e Interpase.
Las temperaturas de precalentamiento e Interpase pueden ser críticas y, si son especificadas deben ser medidas.
Los límites son frecuentemente descritos como un mínimo, un máximo 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 consiente 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 calor de soldadura progrese para aliviar el problema.
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 está 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 inspección visual realizado durante la soldadura básicamente un chequeo para determinar si hay conformidad con los requisitos del procedimiento de soldadura.
2.3.4. Después de la soldadura.
Mucha gente siente que la Inspección 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 inspección visual será cumplida fácilmente.
Proveerá simplemente un chequeo para asegurar que las etapas tomadas han resultado en una 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 propósito básico de la inspección visual final es asegurar la calidad de la soldadura.
La mayoría de códigos y especificaciones describen la extensión de las discontinuidades que son aceptables, y muchas de estas pueden aparecer en la superficie de la soldadura terminada.
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
2.4. CONDICIÓN SUPERFICIAL DE LA SOLDADURA. 2.4.1. Generalidades.
Esta sección es concerniente solo con las discontinuidades, las cuales pueden o no ser clasificadas como defectos (rechazables) dependiendo delos requisitos de las especificaciones o códigos 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 está definida como una interrupción de la estructura típica de una unión soldada, tal como falta de homogeneidad en las características 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, distribución, 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 detrimente 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.
Discontinuidades de la soldadura y del metal base de tipos específicos son comúnmente cuando ciertos procesos de soldadura y detalles de junta son usados.
Un ejemplo son las inclusiones de tungsteno, las cuales solo ocurren en soldaduras hechas usando soldadura con arco gas y electrodo de tungsteno
(TIG: GTAW).
Otras condiciones, tales como alta restricción y acceso limitado a las porciones a la junta soldada, puede llevar a una alta incidencia de discontinuidades en metal base y de soldadura.
Cada tipo general de discontinuidad es discutida en detalles en esta sección. Otros documentos pueden usar diferente terminología para algunas de estas discontinuidades; sin embargo sonde sea posible, las terminología aprobaba AWS, encontrada en ANSI/AWS A3.0 Términos y Definiciones de Soldadura Normalizadas, deberían ser usadas para eliminar la confusión.
Un ejemplo de terminología adicional aparece en la ANSI/ AWS d1.1, Código de Soldadura Estructural – Acero.
Donde “discontinuidad del tipo fusión” es un término general usado para describir un numero de varios discontinuidades, incluyendo: inclusiones d escoria, fusión incompleta, penetración de junta incompleta, y discontinuidades alargadas similares en soldaduras con fusión.
Otro tipo de discontinuidad es causada por perdida del gas de protección. Ver Figura 1. Estas discontinuidades son de interés general para dueños, diseñadores y fabricantes.
Figura 1. 2.4.2. Porosidad.
La porosidad está caracterizada por discontinuidades del tipo cavidad formado por gas atrapado durante la solidificación.
La discontinuidad formada es generalmente esférica pero puede ser cilíndrica. Frecuentemente, la porosidad es una indicación que el proceso de soldadura no está siendo apropiadamente controlado, o que el metal base o metal de aporte está contaminado, o que el metal base es de una composición incompatible con el metal de aporte de la soldadura y el proceso.
Porosidad Dispersa.
La porosidad dispersa es la porosidad ampliamente distribuida en un sólo pase de soldadura o en varias pasadas de una soldadura multipase.
La porosidad estará presente en una soldadura la técnica de soldeo, materiales a ser usados o las condiciones de la preparación de junta, conlleve a la formación de gas y a su atrapamiento.
Si la soldadura enfría suficientemente lenta para permitir al gas pase a la superficie antes de la solidificación, no habrá porosidad en la soldadura. La Figura 2 ilustra la presencia de porosidad dispersa.
Figura 2. Porosidad Dispersa Porosidad Agrupada y Porosidad Alineada.
La porosidad agrupada es un grupo de poros localizados. Frecuentemente resulta de un inapropiado inicio o parada del pase de soldadura.
Las condiciones que causan el soplado del arco pueden también resultar en porosidad agrupada.
La porosidad alineada es un número de poros los cuales están alineados.
Frecuentemente ocurre a lo largo de la interfase de la soldadura, la raíz de la soldadura o un límite entre pases, y desarrolla por contaminación que causa ga a ser liberados en aquellas ubicaciones.
Un ejemplo de porosidad lineal, con una fisura longitudinal acompañante, se muestra en la Figura 3.
Figura 3. Porosidad Alineada con fisura.
Porosidad Vermicular (tubular).
La porosidad vermicular (también referida como agujero de gusano, o porosidad alargada) es un término para discontinuidades de gas alargadas.
La porosidad vermicular en soldaduras de filete se extiende desde la raíz hasta la cara de la soldadura.
Cuando se ven un pocos poros en la cara de la soldadura, cuidadosa excavación mostraran frecuentemente que hay muchas poros subsuperficiales que no se extiende todos hacia la cara de la soldadura.
La Figura 4 es una ilustración de algunos poros superficiales, los cuales, cuando son excavados, determinaron ser porosidad vermicular.
Figura 4. Apariencia superficial de la porosidad vermicular. 2.4.3. Fusión Incompleta.
Fusión incompleta es llamada como fusión la cual no ocurre entre las superficies del metal base pretendida a ser soldadas y entre todos los pases de soldaduras. Ver la Figura 5.
Figura 5. Ubicación de las diversas Posibilidades de la fusión incompleta.
La Figura 6 muestra fusión incompleta que no podría ser aparente durante la inspección visual, pero debería ser detestada por exámenes de radiografía o ultrasonido.
Figura 6. Fusión incompleta.
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).
Figura 7. Fusión incompleta en la cara de la junta en canal.
Las figuras 8 y 9 muestran la presencia de fusión incompleta (traslape en frio) 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 8. Fusión incompleta entre pases.
Figura 9. Fusión incompleta entre el metal fundido y el metal base. 2.4.4. Penetración de junta incompleta.
La penetración de junta incompleta está 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
Figura 10. 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 raíz 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 más grande habilidad de penetración que otros y deberían por tanto ser menos susceptibles a este problema.
Muchos diseños llaman al pase de raíz la raíz de la soldadura con soldadura subsiguiente en el mismo lado para asegurar que n o halla áreas de penetración de junta 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 raíz.
Frecuentemente un anillo de respaldo o inserto consumible es empleado para ayudar a los soldadores en tales casos (ver Figura 11).
Figura 11. Fusión incompleta con inserto consumible.
La Figura 12 es una fotografía penetración de junta incompleta en la raiz de la soldadura.
Figura 12. Penetración de Junta Incompleta. 2.4.5. 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 soldaduras excesivas, o ambos. La Figura 13 muestra la configuración común de la socavación.
Figura 13. Ejemplos de 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.
2.4.6. Falta de llenado. (Underfill)
La falta de llenado es una depresión en la cara de la soldadura o superficie de la raíz extendiéndose por debajo de la superficie adyacente del metal base.
La falta de llenado está definida 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 u operador de soldadura para completar de forma aceptable un cordón para que sea aceptado.
La Figura 15 ilustra la configuración de la falta de llenado. Un término “no estandarizado” para la falta de llenado en la superficie de la raíz de una soldadura de tubería es “concavidad interna”.
Figura 15. Falta de Llenado.
La Figura 16 muestra la presencia de falta de llenado en acero con soldadura tubular.
Figura 16. Falta de llenado en un Proceso de Arco Eléctrico con Electrodo Tubular en acero.
2.4.7. Traslape.
El traslape es la protrusión del metal de soldadura hacia el pie de la soldadura, o raíz de la soldadura.
Puede aparecer como resultado de un pobre control de los procesos de soldadura, selección inapropiada de los materiales de soldadura, o preparación inapropiada de los materiales previo a la soldadura.
Si hay óxidos adheridos en el metal base que interfieren con la fusión, frecuentemente resultara en traslapes. La Figura 17 muestra estas condiciones de traslape.
Figura 17. Traslape.
El traslape es una discontinuidad superficial que se forma una entalla mecánica, y es siempre cercana considerable rechazable.
Una ilustración de traslape se muestra en la Figura 18.
Figura 18. Traslape.
2.4.8. Laminaciones.
Las laminaciones son discontinuidades del metal base planas, generalmente alargadas, encontradas en el área central del espesor de productos forjados. Un ejemplo es la Figura 19.
Figura 19. Laminación.
Las laminaciones pueden ser completamente internas, y entonces solo detectadas no destructivamente por el ensayo ultrasónico.
Ellas pueden también extenderse a un extremo o borde donde son visibles en la superficie y pueden ser detectadas por inspección visual, ensayos por líquidos penetrantes o partículas magnéticas.
Ellas pueden también ser reveladas cuando se exponen por operaciones de corte o maquinado.
Las laminaciones se forman cuando una cavidad de gas, cavidad de contracción, o inclusiones no metálicas en el lingote original son
Ellas generalmente se disponen paralelas a la superficie de los productos laminados y son las mayorías comúnmente encontradas en barras y planchas. Algunas laminaciones son parcialmente soldadas por forja a lo largo de su interfase por las altas temperaturas y presiones de la operación de laminado. Laminaciones algunas veces conducen el sonido a lo largo de la interfase, por tanto, no pueden ser completamente evaluadas por ultrasonido.
2.4.9. Fisuras.
Las fisuras se forman en la soldadura y en el metal base cuando tensiones localizadas exceden la resistencia máxima del material.
El fisuramiento puede ocurrir a temperatura elevada durante la solidificación del metal de soldadura, o después de la solidificación, cuando la soldadura a disminuido la temperatura.
La fisuracion es generalmente asociada con la amplificación de las tensiones cerca de las discontinuidades en la soldadura y en el metal base, o entallas cercanas asociadas con el diseño de la junta soldada.
Alta concentración de tensiones están presentes generalmente, y la fragilidad por hidrógeno es frecuentemente un contribuyente a la formación de fisuras.
Las fisuras relacionadas a las soldaduras son generalmente frágiles en naturaleza, exhibiendo pequeña deformación plástica en los bordes de la fisura.
La Figura 20 representa los variados tipos de fisuras y ubicaciones de las fisuras en la zona de soldadura, algunos de los cuales no serán visibles durante el examen visual de la superficie de la soldadura.
Las fisuras pueden ser clasificadas como fisuras en caliente o fisuras en frio. Las fisuras en caliente se desarrollan a temperaturas elevadas.
Ellas se forman durante la solidificación del metal a temperatura cercana a la del punto de fusión.
Las fisuras en frio 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 frio.
Las fisuras en frio se propagan a través de los límites de grano y también a través de los granos.
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.
Cuando una fisura es paralela al eje de la soldadura, es llamado fisura longitudinal, sin interesar de donde está 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 transversales 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 máquinas 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 solidificación.
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 frio transversales están generalmente en 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.
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.
Figura 22. Fisura Longitudinal.
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 23. Fisura Transversal. 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. Fisura de Raíz.
Las fisuras de raíz son fisuras longitudinales en la raíz de la soldadura. Ellas son generalmente fisuras en caliente.
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 término 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.
Fisura de Talón.
La fisura de talón son generalmente fisuras en frio. Ellas se inician y propagan desde el talón de la soldadura donde los esfuerzos de embridamiento son los más 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.
Figura 27. Fisura de Talón Figura 28. Fisuras de Talón en soldadura de filete.
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 tracción transversales de la ZAC no pueden acomodarse a las tensiones de contracción que son impuestas por soldadura.
Fisuras debajo del Cordón y en ZAC.
Las fisuras debajo del cordón y en ZAC generalmente son fisuras en frio que se forman en la ZAC del metal base.
Pueden ser longitudinales o transversales. Ellas son encontradas a intervalos regulares debajo de la soldadura y también delineando los bordes de la soldadura donde las tensiones residuales son las más altas.
Las fisuras debajo de los pases pueden convertirse en serios problemas cuando los siguientes tres elementos están presentes simultáneamente:
(1) Hidrógeno
(2) Microestructura susceptible a la fisuracion (3) Tensiones
La Figura 29 esquematiza la ocurrencia de fisuras debajo del cordón, la cual no puede ser detectada por examen visual, excepto si el material es seccionado
Figura 29. Fisuras Debajo del cordón.
2.4.10. Inclusión de escoria.
Las inclusiones de escoria son material sólido no metálico atrapado en el metal de soldadura o entre el metal de soldadura y el metal base.
Las inclusiones de escoria son regiones dentro de la sección transversal de la unión soldada o en la superficie donde el flux fundido usado para protegerle metal fundido es mecánicamente atrapado cuando solidifica el metal.
Esta escoria solidificada representa una porción de la sección transversal donde el metal no se ha fundido consigo mismo.
Esto puede resultar en una condición de debilidad la cual podría ser la condición de servicio del componente.
A pesar que normalmente pensamos que se trata de una discontinuidad subsuperficial, las inclusiones pueden también aparecer en la superficie de la soldadura.
Como aparece en la Figura 30. Al igual que la fusión incompleta, la inclusión de escoria puede ocurrir entre el metal de soldadura y el metal base o entre pases de soldadura individuales.
En efecto, las inclusiones de escoria están frecuentemente asociadas con fusión incompleta.
Figura 30. Inclusión de escoria. 2.4.11. Sobremonta o Refuerzo de la soldadura.
La sobremonta es el metal de soldadura en exceso que la cantidad requerida para llenar una junta de canal (Groove).
Es aquella cantidad de metal de soldadura en una soldadura de canal que esta sobre la superficie del metal base.
Toda la sobremonta produce un efecto de entalla al pie de la soldadura.
La sobremonta, cuando es excesiva, no agrega resistencia a la soldadura pero puede actuar de un concentrador de tensiones y amplificar los esfuerzos aplicados.
La sobremonta más grandes, están asociadas con ángulos de reentrada reducidos, los cuales resultan en efecto de entalla más grandes.
Las sobremontas las cuales son excesivas tienden a producir efecto entalla significativa, en el pie de la soldadura, los cuales actúan como concentrador de tensiones y pueden producir fisuracion en servicio.
2.4.12. Convexidad y Concavidad.
La convexidad es la máxima distancia, de la cara de un filete convexo de soldadura de filete, perpendicular a la línea que une los (pies) talones de la soldadura.
La convexidad es un término aplicado a la soldadura de filete.
De la misma manera que la sobremonta, cuando la cantidad de esta convexidad es excesiva, la entalla creada en el talón de la soldadura puede resultar en una fisura de talón.
Durante la soldadura, una convexidad excesiva puede ocurrir en los pases intermedios de soldaduras multipases lo cual puede inhibir el proceso de limpieza y puede llevar a inclusiones de escoria o fusión incompleta.
La Figura 33 esquematiza la presencia de convexidad.
La concavidad es la máxima distancia, desde la cara de una soldadura de filete cóncava, perpendicular a la línea que une los talones de la soldadura.
La concavidad es solamente considerada en detrimento cuando resulta tener un tamaño menor que el estipulado.
3. LÍQUIDOS PENETRANTES. GENERALIDADES. TIPOS. 3.1. GENERALIDADES.
La fundición y el trabajo de los metales cambian sus estructuras cristalinas y pueden desarrollar esfuerzos que puedan llevar a la formación de defectos.
Existen muchas imperfecciones en los metales debido a varios métodos de manufactura.
Estas imperfecciones, en muchas ocasiones, están directamente relacionadas al tipo de metal y a los métodos de formado.
Es de utilidad discutir los efectos de cada uno de los métodos de procesado primario del metal, por separado, para clasificar los tipos de imperfecciones que puedan esperarse.
El uso de partes de metal puede provocar discontinuidades en servicio que pueden estar relacionadas con los procesos de manufactura.
La fundición, forjado, soldadura, tratamiento térmico, maquinado y formado pueden producir discontinuidades que son características del metal, la forma de la parte, el medio ambiente de uso y el tipo de cargas.
A continuación se discute la relación entre el procesado del metal y el desarrollo de discontinuidades.
3.1.2. Fundiciones.
El metal es vaciado dentro de moldes para formar componentes desde formas geométricas muy simples hasta configuraciones muy complejas e intrínsecas. Existe un número de diferentes tipos de discontinuidades que están característicamente relacionadas a la fundición; muchas de esas discontinuidades pueden ser detectadas por la inspección con líquidos penetrantes en piezas recién fabricadas o después de maquinado.
La siguiente es una lista de discontinuidades comunes de fundición: • Gas y porosidad.
• Contracciones o rechupes (porosidad y cavidades). • Inclusiones (de arena o escoria).
• Grietas (por contracción, templado, esfuerzos o enfriamiento). • Desgarres en caliente.
• Insertos (chaplets sin fundir). • Traslapes en frío.
• Pliegues o doblez (fundición con dados).
Como sabemos, la inspección por líquidos penetrantes solo puede ser usada para detectar discontinuidades que están abiertas a la superficie.
El tamaño de la indicación y la cantidad del sangrado indican el volumen relativo de las discontinuidades detectadas por lo que la inspección puede ser usada para estimar, de forma burda, la profundidad relativa de las discontinuidades.
El Grupo IV fue formulado para usarse con fundiciones de arena fabricadas con moldes. Son fáciles de remover de las superficies rugosas y pueden detectar la mayoría de las discontinuidades superficiales en fundiciones comerciales.
Las fundiciones de alta integridad son fundidas en moldes de cerámica, moldes permanentes y otros tipos de moldes que proporcionan mucho mejor acabado superficial que las fundiciones de arena.
En fundiciones de este tipo pueden ser usados los penetrantes del Grupo VI. Los alabes de turbina fundidos son un ejemplo de este tipo de fundiciones.
El revelador seco es normalmente usado en fundiciones; tiene sensibilidad adecuada y alta resolución, por lo que no permite demasiado sangrado de la porosidad, como otros reveladores, y por lo cual puede medirse el tamaño de los poros y contarse su número dentro de un área específica.
3.1.3. Soldaduras.
Las soldaduras son similares a las fundiciones; por lo tanto, algunas discontinuidades de soldadura son similares a aquellas encontradas en fundiciones.
También, existen discontinuidades adicionales relacionadas con la fusión, penetración y zonas afectadas por el calor (HAZ por su nombre en inglés).
Existen muchos métodos de soldadura por fusión, los cuales, producen discontinuidades similares.
La inspección por líquidos penetrantes puede ser usada para detectar las siguientes discontinuidades:
• Porosidad.
• Falta de penetración en la raíz (en juntas de preparación sencilla). • Grietas.
• Inclusiones de escoria (cuando se remueve la corona). • Grietas de cráter o estrella.
• Faltas de fusión.
• Grietas en la zona afectada por el calor.
Las soldaduras en trabajos de construcción en sitio son normalmente inspeccionadas con un penetrante visible usando el método removible con solvente.
El procedimiento estándar para la remoción del exceso de penetrante, con un trapo o papel absorbente y sin aplicar el solvente directamente, muchas veces es modificado en soldaduras con refuerzos rugosos.
Ya que las grietas normalmente son bastante profundas retienen suficiente volumen de penetrante para formar una indicación, aun cuando el solvente se introduce directamente en la superficie rugosa de la soldadura. Si esto no se hace, el exceso de fondo del penetrante atrapado en las ondulaciones de la soldadura puede hacer inservible la inspección.
Por esta razón, y por la capacidad de detectar algunas discontinuidades subsuperficiales, en ocasiones se prefiere la inspección por partículas magnéticas sobre la inspección por líquidos penetrantes.
Las soldaduras fabricadas con los métodos de soldadura de arco con electrodo de tungsteno y de arco con gas de protección normalmente tienen una superficie bastante tersa y regular, por lo que se recomienda el método de limpieza más sensible.
En recipientes a presión o en estructuras grandes pueden ser usados penetrantes fluorescentes lavables con agua, enjuagando con una manguera y un secador de aire.
El revelador en suspensión no acuosa puede proporcionar buena sensibilidad. Es importante remover toda la escoria de las soldaduras antes de la inspección con líquidos penetrantes. Sería preferible esmerilar las ondulaciones de la soldadura para realizar una buena inspección, pero se debe tener cuidado que el esmeril o abrasivo no embarre metal sobre la superficie, especialmente en metales suaves.
3.1.4. Forjas.
Las forjas son originalmente fundiciones, las cuales, son trabajadas con martillos o prensas para cambiar la estructura cristalina de la fundición, para formar una estructura de grano fino direccional en el metal.
Este trabajo del metal también aplana discontinuidades globulares tales como inclusiones, porosidad y contracciones.
Las inclusiones se convierten en encordados, los pliegues o dobleces pueden formar costuras o traslapes, y la porosidad en el centro de un billete fundido puede formar laminaciones.
Las forjas son un tipo de materiales extruidos.
Los métodos de trabajo de metales extruidos incluyen: • Forjado (por martillo o presión).
• Extruido.
• Rolado (en caliente y en frío). • Estirado.
• Formado por explosión, y otros procesos de deformación.
El proceso de forjado también desarrolla algunas discontinuidades con sus propias características, algunas de ellas son:
• Tubería (pipe). • Inclusiones. • Reventones. • Grietas. • Hojuelas o escamas. • Traslapes y costuras. • Grietas chevron.
La estructura de grano en una forja normalmente es alargada, en la dirección de su dimensión mayor; esto resulta en propiedades diferentes que existen en diferentes direcciones.
Los granos alargados pueden actuar como un paquete de fibras en dirección longitudinal, y su esfuerzo en dirección transversal normalmente es menor.
Las piezas forjadas muchas veces tienen cáscara fuertemente adherida, la cual, puede evitar que el penetrante entre en discontinuidades como traslapes y costuras, reduciendo la efectividad de la inspección.
Por esto, la mayoría de piezas forjadas deben ser preparadas antes de la inspección para remover la cáscara superficial y algo de los óxidos incluidos.
Las discontinuidades en metales extruidos normalmente son cerradas, debido a la naturaleza del proceso que las produce.
Debido a que los metales extruidos normalmente son usados en aplicaciones que requieren cargas mayores que para fundiciones, las discontinuidades pequeñas pueden ser muy críticas.
Por lo anterior, las partes extruidas requieren el uso de, al menos, penetrantes del Grupo V.
Las aleaciones resistentes al calor, y especialmente partes de rotación en motores, requieren penetrantes con sensibilidad del Grupo VI junto con revelador seco y con el proceso de fluorescente postemulsificable.
Los tiempos de penetración típicamente son de 30 minutos o más.
3.1.5. Piezas maquinadas y ensambles.
Las piezas maquinadas pueden presentar dos tipos de discontinuidades que pueden ser detectadas con líquidos penetrantes:
• El maquinado puede abrir discontinuidades internas de fundición, soldadura y forja, tales como porosidad, contracciones o inclusiones, proporcionando aberturas superficiales que pueden ser detectadas.
Algunas otras discontinuidades superficiales, como costuras o traslapes de forja, en ocasiones son removidas completamente por el maquinado.
• El maquinado puede producir sus propias discontinuidades, tales como desgarres y grietas por esmerilado.
También, puede provocar condiciones como filetes agudos, raíces de roscas y ranuras muy finas que pueden ser puntos potenciales de concentración de esfuerzos en los cuales pueden iniciar, más adelante, grietas por fatiga.
El maquinado también puede exponer discontinuidades internas en las que más adelante pueden iniciar discontinuidades de servicio.
El maquinado puede embarrar el metal sobre la superficie, por lo que debería realizarse un corte final muy superficial con una herramienta aguda o aplicando un ataque.
Para la detección de discontinuidades de maquinado, la inspección debería ser similar a la recomendada para el material original, con variaciones dependiendo si es fundido o extruido; con excepción en la detección de grietas por esmerilado, para lo cual, se requiere una proceso de alta sensibilidad.
3.1.6. Piezas no metálicas.
Gran cantidad de piezas no metálicas es inspeccionada con líquidos penetrantes. Grietas en aislantes de alto voltaje pueden causar cortos circuitos, especialmente si el componente contiene algún tipo de mezcla.
Los líquidos penetrantes son adecuados para la inspección de la mayoría de plásticos moldeados o termo-ajustados.
También, las cerámicas no porosas vidriadas, partes fabricadas con nylon o teflón para implantes ortopédicos, rocas ornamentales para aplicaciones en arquitectura, y piezas de vidrio son inspeccionadas para detectar grietas.
La inspección de partes no metálicas puede ser realizada con un penetrante visible lavable con agua junto con reveladores secos, gracias a que las grietas en estos productos pueden ser fácilmente detectadas.
Normalmente los tiempos de penetración son cortos.
Es muy importante determinar que los aceites y solventes del proceso de inspección no ataquen a los materiales plásticos.
3.1.7. Inspección en campo y en servicio.
La inspección en campo y en servicio incluye aplicaciones de mantenimiento y reparación.
La inspección por líquidos penetrantes es especialmente importante en el mantenimiento de aviones porque muchos de los metales usados son no magnéticos.
La preparación puede ser considerada como la parte más difícil e importante de la inspección por líquidos penetrantes en servicio.
Esto se debe a que si existen grietas por fatiga frecuentemente están contaminadas con aceite u otros contaminantes; si las grietas son causadas por esfuerzos de corrosión o corrosión íntergranular son muy finas y se encuentran contaminadas con productos de corrosión.
Una especificación militar de los Estados Unidos proporciona un juego de penetrante fluorescente para usarse en campo, en la inspección de componentes de aviones de la fuerza aérea.
Este juego proporciona la mayor sensibilidad y capacidad disponible en la inspección por líquidos penetrantes, e incluye: solvente removedor, botes de penetrante del Grupo VI, revelador en suspensión no acuosa y luz negra.
También se encuentra disponible comercialmente para uso industrial, para mantenimiento de plantas o edificios y en la industria del transporte.
3.2. TIPOS.
Para la selección del proceso o sistema de inspección por líquidos penetrantes se requiere que los materiales y los tipos de discontinuidades a ser detectadas sean revisados y categorizados para que puedan ser evaluados fácilmente, por ejemplo como sigue
Tipos de discontinuidades.
Finas y estrechas. Anchas y abiertas.
Porosidad conectada con la superficie. Fina.
Burda.
Grietas u otras discontinuidades que se extienden a través del espesor.
Discontinuidades no relevantes.
Dimensión y forma.
Tamaño de la discontinuidad (longitud, ancho, profundidad).
Orientación del plano de la discontinuidad con respecto a la superficie.
Fuente de origen.
Discontinuidades de proceso primario. Fundición, forjado, soldadura, rolado, etc. Discontinuidades de acabado.
Maquinado, esmerilado, tratamiento térmico, moldeado, etc.
Discontinuidades de servicio. Fatiga, corrosión, etc.
Otra consideración es lo crítico de la discontinuidad.
Las dos condiciones que afectan lo crítico de una discontinuidad son: a. La confiabilidad y los requisitos de seguridad de la pieza.
b. El tamaño de la discontinuidad que puede ser tolerado.
También, la localización de la discontinuidad es otra consideración importante para la selección del proceso de inspección.
Por ejemplo, una discontinuidad que esté localizada en un área inaccesible podría ser muy difícil de detectar.
La ubicación de las discontinuidades hace difícil, prácticamente, todo el proceso de inspección, desde la preparación de la superficie, la aplicación del penetrante, la remoción del exceso de penetrante, la aplicación del revelador y hasta la inspección.
La siguiente es una lista que resume las consideraciones generales que deberían hacerse antes de seleccionar los materiales penetrantes y el proceso de inspección:
El tipo y tamaño de la discontinuidad que se espera encontrar
El tipo, material, forma, condición superficial, tamaño, etc., de la pieza que será inspeccionada.
La forma y la etapa del proceso de fabricación de la pieza, por ejemplo si es de fundición, de forja, etc., y si está en acabado, maquinado, etc.
Los tipos y tamaños de las discontinuidades que pueden ser toleradas, en otras palabras contar con un criterio de aceptación y rechazo.
¿Para qué será usada la pieza?
Los tipos y tamaños de las discontinuidades que pueden ser toleradas, en otras palabras contar con un criterio de aceptación y rechazo.
La historia de piezas similares.
La secuencia del proceso de fabricación y de inspección.
El tipo materiales de inspección disponible.
Aspectos económicos, por ejemplo costos, etc.
Consideraciones de seguridad.
