2. DISCONTINUIDADES.

2.1. GENERALIDADES.

Las piezas fallan en servicio por diferentes causas, entre las cuales están:

a) Defectos en la masa ( discontinuidades ).

b) Diseño deficiente: introducción en entalles, secciones mal diseñadas,.

c) Deficiencia de los materiales: selección errada de materiales, electrodos,

etc.

Así aunque apliquemos correctamente los ensayos no destructivos, una pieza

pudiera fallar por las razones expuestas. Por lo que un control de calidad es

mucho mas amplio que la simple aplicación de los E.N.D.

Garantizados los puntos b y c aplicamos E.N.D para determinar discontinuidades

en la masa de los materiales, para poder garantizar el funcionamiento seguro de

una pieza en servicio.

Las piezas metálicas, miembros de estructuras, elementos de maquinas pueden

fallar en servicios de tres maneras diferentes:

Por exagerada deformación elástica.

Por exagerada deformación plástica.

Por rotura (Frágil, dúctil o fatiga).

El mayor porcentaje de falla se debe a la fatiga y la resistencia de los metales a la

fatiga se ve fuertemente reducida por la presencia de discontinuidades, es por ello

que los E.N.D se aplican para detección de las mismas.

2.2. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS.

2.2.1. Discontinuidad: una discontinuidad puede ser definida como la presencia

de un elemento que interrumpa la continuidad en la masa de un material.

2.2.2. Defecto: es una discontinuidad que interfiere con el funcionamiento

correcto y seguro de una pieza o equipo.

2.3. CLASIFICACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES.

2.3.1. Según su forma:

Lineales.

Planas.

Volumétricas.

2.3.2. Según su ubicación:

Superficiales.

Sub-superficiales.

Internas.

2.3.3. Según su origen:

Inherentes: son aquellas originadas durante la fusión y solidificación del

metal fundido.

De proceso o fabricación: se originan durante el procesamiento del

metal o material. cada proceso de fabricación genera sus

discontinuidades particulares.

De servicio: son las que se generan durante el uso de la pieza, tales

como: corrosión, fatiga, erosión.

En las tablas a continuación se presenta la clasificación de las discontinuidades de

soldadura según AISI/ AWS B.1.077 y las discontinuidades orinadas por cada

proceso de soldadura en particular.

2.3. DESCRIPCIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES DE SOLDADURA.

2.3.1 Porosidades: se origina a partir de gases que se generan durante el

proceso de solidificación y que quedan atrapados en la masa de metal

solidificado.

Generalmente son de forma esférica, pero también pueden presentarse en forma

tubular. Siempre s encuentran en el metal de aporté y pueden ubicarse superficial,

sub-superficial e internamente.

2.3.2.- Inclusiones: generalmente se presentan en las soldaduras donde se

requiere metal de aporte. Son sustancias sólidas extrañas atrapadas en el cordón

de soldadura; pueden ser superficiales o sub-superficiales y tener cualquier forma,

estar alienadas o distribuidas al azar en el cordón de soldadura.

Existen dos tipos de inclusiones: las metálicas(tungsteno) y las escorias o

fundente. Se originad debido a la falta de viscosidad del metal de aporte, rápida

solidificación, temperatura muy baja entre otros.

2.3.3.- Falta de fusión: se puede presentar en cualquier tipo de soldadura,

independientemente del método empleado para soldar.

Se define como la ausencia de unión entre el metal de aporte y el metal base o

entre cordones de los diferentes pases de soldadura. Entre sus causas mas

comunes estar usar un electrodo demasiado grueso en una junta en v demasiado

estrecha, amperaje insuficiente, preparación de junta defectuosa.

2.3.4.-Falta de penetración: se debe a una fusión incompleta entre el metal base

debido a que el metal de aporte no penetra hasta la raíz de la junta.

Puede originarse por calentamiento insuficiente, diseño inadecuado de la junta,

falta de fluidez en el metal de aporte.

2.3.5.- Mordedura: es una falta de material base en la unión con el metal de

aporte y se puede encontrar en la cara o rías de la soldadura, creando una entalla;

puede ser continua o intermitente.

Generalmente se origina porque el soldador usa una técnica de soldadura

inadecuada o una corriente demasiado elevada.

Muchos códigos y especificaciones limitan la mordedura, cuando la permiten, a

una profundidad mayor de 1/32 pulg.

2.3.6.- Socavadura: es un a depresión en la cara de la soldadura o de la raíz que

se extiende por debajo de la superficie del metal base. Se presenta cuando el

soldador no deposita suficiente metal de aporte.

2.3.7.- Solapado: es una discontinuidad superficial donde el metal caliente deslizo

sobre el metal base pero no se soldó a este. Cuando estas discontinuidades son

paralelas al esfuerzo principal, generalmente no se considera que sean dañinas;

pero si se encuentra un ángulo recto al esfuerzo aplicado pueden formar entallas y

producir grietas severas.

Se originan por falta de control del proceso de soldadura, inapropiada selección

de los materiales a soldar o inapropiada preparación de los materiales antes de la

soldadura (presencia de óxidos en e meta base)

2.3.8.- Laminación: Con discontinuidades planas que se encuentran

generalmente en la zona central del metal base en los productos laminados. Se

debe a la segregación de impurezas en el proceso de solidificación de los lingotes.

Reducen la resistencia del metal especialmente en al dirección perpendicular a

través del espesor.

2.3.9.-Delaminaciones: es la separación de una lámina por esfuerzos mecánicos

o térmicos.

2.3.10.- Costuras longitudinales o traslapes: Son discontinuidades

longitudinales en el metal base que se encuentra en los productos laminados y

forjados.

Una costura es un doblez no soldado o una solapadura en la superficie del metal.

Si la discontinuidad es paralela al esfuerzo mayor de resistencia de la soldadura

no es un defecto crítico; si es perpendicular puede generar grietas.

2.3.11.- Desgarre laminares: son separación es escalonadas en el metal base.

Son causadas por el proceso de contracción en la dirección del espesor de

algunos materiales durante la soldadura.

Los desgarres o separación se producen en el metal base en al zona afectada

por el calor. Pueden ser una falla seria. Pueden ser visto fácilmente si están

abiertos a la superficie, pero pueden estar internos y ser detectados solamente por

ultrasonidos.

2.3.12.- Grietas: Se presentan cuando la cara de una sección pequeña de una

soldadura sobrepasa el valor de esfuerzo del metal.

Pueden presentarse en el metal base, zona afectada por el calor y zona de fusión;

a menudo están combinadas con otras discontinuidades.

Se originan por un rotura local del material debido a esfuerzos producidos durante

el enfriamiento o esfuerzos internos que se produzcan en la pieza.

A continuación se presenta un dibujo de soldadura a tope en el cual están

representados los diferentes tipos de discontinuidad enumeradas anteriormente.

Pliegues y Laminaciones:

Son discontinuidades producidas generalmente en las operaciones de forja y

laminación de los metales.

En general aparecen paralelos a las superficies de las chapas, y en el caso

específico de las laminaciones se presentan hacia la mitad del espesor.

Fig. 2.1 El diseño muestra en a) Un lingote después de laminado o forjado, las protuberancias

producen en general los pliegues.

Porosidades:

Son cavidades en la masa de los metales causadas por el aprisionamiento de

gases, durante el proceso de solidificación.

PliegueProtuberancias

X

(a)

Fig. 2.2 Porosidades.

Variaciones de espesor:

Pueden presentarse en las piezas, debido a fallas en el proceso de fabricación lo

cual produce diferencias de espesores en las paredes de las mismas; ó también

durante el servicio o uso de la pieza se produce el desgaste de las paredes por

erosión o corrosión. Está situación se presenta en plantas generadoras de vapor,

en centrales eléctricas, en plantas químicas, petroquímicas y prácticamente en

todas las plantas industriales y el transporte naval. El control del espesor es vital

sobre todo en aquellas piezas de gran responsabilidad para los cuales las

tolerancias en las especificaciones son muy rígidas.

Variaciones Metalúrgicas:

Son diferencias en las propiedades mecánicas y metalúrgicas de suficiente

magnitud como para que puedan convertirse en causas potenciales de falla.

Ejemplo: Variaciones de dureza en diferentes zonas de una pieza.

Falta de Fusión:

Se pueden presentar en cualquier tipo de soldaduras, independientemente del

método empleado para soldar.

Una falta de fusión es la ausencia de unión entre el metal de aporte y el metal

base o entre cordones de los diferentes pasos de soldadura.

Fig. 2.3 Falta de Fusión.

Falta de Penetración:

Es común a todos los procesos de soldar. Se debe a una fusión incompleta entre

el metal base, debido a que el metal de aporte no penetra hasta la raíz de la junta.

Fig. 2.4. Falta de Penetración

Refuerzo excesivo o sobre espesor:

Es un exceso de metal en la junta soldada

Fig. 2.5. Exceso de Metal.

Mordedura:

Es una socavación en la cara de un cordón de soldadura y ésta puede ser

continua o intermitente. Generalmente se encuentra entre el cordón y el metal

base.

Fig. 2.6. Mordedura.

Exceso de penetración:

Es un exceso de metal de aporte que penetra a través de la raíz de la soldadura

hecha por un solo lado o a través del metal previamente depositado por un solo

lado en las uniones multipaso. Este exceso de penetración puede estar localizado.

Fig. 2.7. Exceso de Penetración.

Erosión:

Destrucción de metales o de otros materiales por la acción abrasiva de fluidos en

movimiento, generalmente acelerada por la presencia de partículas o materia en

suspensión. Su efecto se refleja en una disminución de espesor de la pieza.

Erosión – Corrosión:

Destrucción de metales por la acción conjunta de la erosión y corrosión.

Corrosión:

Deterioro de un metal mediante reacción química o electroquímica con su

ambiente.

Corrosión Intergranular:

Es la corrosión que ocurre preferencialmente en los bordes de granos.

Fatiga:

Fenómeno que origina la fractura bajo esfuerzos repetidos o fluctuantes, con un

valor máximo menor que el límite elástico del material.

Las fracturas por fatiga son progresivas, empezando como fisuras diminutas que

crecen bajo la acción del esfuerzo fluctuante.

2.4. FACTORES A CONSIDERAR EN EL ANÁLISIS DE LAS

DISCONTINUIDADES

a) Material: Es necesario conocer que materiales conforman la pieza sujeta a

análisis (materiales ferrosos, no ferrosos).

b) Proceso de manufactura: Si la pieza es soldada, fundida, forjada, laminada,

con o sin tratamiento térmico.

c) Ubicación de la discontinuidad a ser detectadas: superficial, subsuperficial e

interna.

d) Orientación de la discontinuidad (paralela o normal al grano).

e) Forma: plana, irregular, en espiral o volumétricas.

f) Análisis metalúrgico: Cuando la discontinuidad se produce y en qué etapa

del proceso de manufactura se debe hacer el análisis macro y micro

estructural.

En función de todos los aspectos anteriores se selecciona el método de ensayos

no destructivos más adecuado para detectar la discontinuidad en cuestión.