ensayos de laboratorio• en un ensayo de tracción de una unión soldada, se emplea con el metal...
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Ensayos de laboratorio
para la verificación de las
uniones soldadas
• Un método de ensayo es un procedimiento (normalmente un operación
técnica) que determina las características de un material o producto en
un laboratorio o en sitio.
• Métodos normalizados
• Sistema de gestión
• A través de un ensayo se puede verificar las propiedades de un material
y con esta información el fabricante del ensamble soldado puede
establecer el programa de control calidad en su proceso de
manufactura.
• Los datos a menudo son comparados y analizados para su uso en el
diseño y el análisis de las estructuras soldadas.
• Las superficies de fractura resultantes de un ensayo mecánico, también
suministran información sobre la presencia y efectos de las
discontinuidades y/o defectos, tales como:
ENSAYOS DE LABORATORIO
• fusión incompleta
• penetración incompleta
• porosidad
• Inclusiones
• grietas
• otros
Cuando se especifique, los ensayos son aplicables para:
• Caracterización de materiales
• Calificación de los procedimientos (PQR) y del personal de soldadura
(WPQ)
• Información, especificaciones de aceptación y control de calidad del
proceso de manufactura
• Investigación y desarrollo
ENSAYOS DE LABORATORIO
• Ensayos de:
• Análisis químico por espectrometría de emisión óptica
• Tracción
• Doblamiento
• Rotura Nick
• Impacto Charpy-V
• Macroataque
• Rotura de filete
• Dureza
ENSAYOS DE LABORATORIO
• Un ensayo de análisis químico por espectrometría de emisión óptica es
utilizado para verificar el cumplimiento con las composiciones
especificadas de los materiales metálicos
• determina la fracción de masa de cada elemento químico en la
probeta de ensayo.
• Métodos de ensayo:
• ASTM E415
• Un ensayo de tracción de metal base proporciona información sobre la
resistencia y la ductilidad del material bajo esfuerzo de tracción uniaxial:
• resistencia a la tracción
• resistencia a la fluencia
• elongación (alargamiento)
• reducción de área.
• En un ensayo de tracción de una unión soldada, se emplea con el metal
base y el metal de soldadura juntos para evaluar la eficiencia de la junta,
y solamente la resistencia a la tracción puede ser determinada
• la deformación durante la fluencia no es uniforme.
• Esfuerzo: MPa [psi]
• Métodos de ensayo:
• ASTM E8
• ASTM A370
• AWS D1.1
• AWS B4.0
• BPVC Sección IX
• API 1104
ENSAYOS DE LABORATORIO
• Un ensayo de doblamiento revela la ductilidad de una junta soldada al
resistir la tendencia al desgarre y a la presencia de los defectos en la
superficie sometida al esfuerzo de tracción
• Al finalizar el ensayo, el metal de soldadura y la zona afectada por el
calor deben estar dentro de la sección curvada de la probeta para su
posterior evaluación
• Es un ensayo cualitativo
• Métodos de ensayo:
• AWS D1.1
• AWS B4.0
• BPVC Sección IX
• API 1104
ENSAYOS DE LABORATORIO
• Un ensayo de rotura nick es utilizado para evaluar la técnica adecuada y
los parámetros de soldadura necesarios para obtener una junta soldada
de filete o de ranura sana.
• No es importante la magnitud de la carga requerida para la fractura
• La superficie fracturada debe ser examinada visualmente en busca
de discontinuidades, tales como penetración y fusión incompleta,
porosidad, grietas e inclusiones de escoria.
• Es un ensayo cualitativo
• Métodos de ensayo:
• AWS B4.0
• API 1104
ENSAYOS DE LABORATORIO
• Un ensayo de impacto Charpy es una prueba
de tenacidad a la fractura
• proporciona una medida del desempeño
del metal sometido a una carga alta
• Probeta con entalla
• Diferentes temperaturas de ensayo
• Cuando se correlaciona con la experiencia en
servicio se ha encontrado que predice la
probabilidad de fractura frágil con precisión.
ENSAYOS DE LABORATORIO
• En un ensayo de impacto Charpy el
procedimiento y el proceso de
soldadura tienen un efecto significativo
en las propiedades mecánicas de la
junta soldada,
• la probeta debe ser representativa
de:
• el desempeño estructural,
• el proceso de soldadura,
• el procedimiento a emplear,
• el enfriamiento del metal de
soldadura
• y como una función del espesor.
• Métodos de ensayo:
• ASTM A370
• ASTM E23
ENSAYOS DE LABORATORIO
Ensayo de impacto Charpy con entalla en V
ENSAYOS DE LABORATORIO
• Un ensayo de macroataque serealiza a través de la observación
de la sección transversal de la
probeta sin ayudas visuales o a un
aumento establecido,
• Requiere el acabado adecuado y
el respectivo ataque químico:
• para proporcionar una clara
definición del metal de
soldadura y de la zona
afectada por el calor (ZAC o
HAZ).
• El objetivo de la evaluación es
determinar la sanidad de la junta
soldada y la geometría del metal
de soldadura.
• Es un ensayo cualitativo
• Métodos de ensayo:
• AWS D1.1
• AWS B4.0
• BPVC Sección IX
• API 1104
ENSAYOS DE LABORATORIO
• Un ensayo de rotura de filete tiene como propósito determinar la sanidad
de una junta soldada de filete
• Es una prueba cualitativa con aceptación determinada por la extensión
y naturaleza de las discontinuidades presentes.
• El ensayo debe ser realizado de manera que la raíz del metal de
soldadura esté sometida a una carga de tracción
• La carga se incrementa hasta que la probeta fractura o doble plana
sobre sí misma, si la probeta se fractura la superficie se debe examinar
visualmente para evaluar contra los criterios de la respectiva norma de
ensayo.
• Métodos de ensayo:
• AWS D1.1
• AWS B4.0
• BPVC Sección IX
• API 1104
ENSAYOS DE LABORATORIO
• En un ensayo de dureza el indentador
bajo una carga especificada genera una
huella o indentación sobre la superficie
de la probeta de ensayo
• La medición de la huella resultante es
una expresión de la dureza del material.
• Los ensayos de dureza Brinell y Rockwell
produce indentaciones relativamente
grandes y se utilizan para evaluar el
metal de soldadura y el metal base no
afectado.
• Los ensayos de microdureza tipo Knoop y
Vickers, producen huellas pequeñas y se
utilizan para la medición de dureza en la
sección transversal del metal base, la
ZAC o en áreas del metal de soldadura
específicas.
ENSAYOS DE LABORATORIO
• BPVC ASME SECCIÓN IX: 2019
• Tracción (QW-150)
• Doblamiento (QW-160)
• Ensayos de tenacidad (QW-170)
• Rotura de filete (QW-182)
• Macroataque (QW-183 y QW-184)
ENSAYOS DE LABORATORIO
Tomado de ASME BPVC.IX-2019, figura QW-463.1(a), (b) y (c), página 213 y 214.
• CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO
ENSAYOS DE LABORATORIO
Tomado de ASME BPVC.IX-2019, figura QW-463.1(d) y (f), página 214 y 215.
• BPVC ASME SECCIÓN IX: 2019
• Tracción (QW-150)
• Doblamiento (QW-160)
• Ensayos de tenacidad (QW-170)
• Rotura de filete (QW-182)
• Macroataque (QW-183 y QW-184)
• CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO
ENSAYOS DE LABORATORIO
Tomado de ASME BPVC.IX-2019, figura QW-462.4(a) y (c), página 200 y 202.
• BPVC ASME SECCIÓN IX: 2019
• Tracción (QW-150)
• Doblamiento (QW-160)
• Ensayos de tenacidad (QW-170)
• Rotura de filete (QW-182)
• Macroataque (QW-183 y QW-184)
• CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO
ENSAYOS DE LABORATORIO
Tomado de ASME BPVC.IX-2019, figura QW-463.2(a) y (d), página 216 y 217.
• BPVC ASME SECCIÓN IX: 2019
• Tracción (QW-150)
• Doblamiento (QW-160)
• Ensayos de tenacidad (QW-170)
• Rotura de filete (QW-182)
• Macroataque (QW-183 y QW-184)
• CALIFICACIÓN DEL DESEMPEÑO
ENSAYOS DE LABORATORIO
Tomado de ASME BPVC.IX-2019, figura QW-462.4(b) y (c), página 201.
• BPVC ASME SECCIÓN IX: 2019
• Tracción (QW-150)
• Doblamiento (QW-160)
• Ensayos de tenacidad (QW-170)
• Rotura de filete (QW-182)
• Macroataque (QW-183 y QW-184)
• CALIFICACIÓN DEL DESEMPEÑO
• AWS D1.1/D1.1M:2015
• Tracción (Numeral 4.9.3.5 a 4.9.3.6)
• Doblamiento (Numeral 4.9.3.1 a 4.9.3.3)
• Macroataque (Numeral 4.9.4, 4.22.2, 9.22.1.1)
• Impacto Charpy (Numeral 4.27)
• Rotura de filete (Numeral 4.22.4, 4.23.2 tack welder)
ENSAYOS DE LABORATORIO
Tomado de AWS D1.1/D1.1M: 2015, figura
4.6, página 145.
• CALIFICACIÓN DEL
PROCEDIMIENTO
• AWS D1.1/D1.1M:2015
• Tracción (Numeral 4.9.3.5 a 4.9.3.6)
• Doblamiento (Numeral 4.9.3.1 a 4.9.3.3)
• Macroataque (Numeral 4.9.4, 4.22.2, 9.22.1.1)
• Impacto Charpy (Numeral 4.27)
• Rotura de filete (Numeral 4.22.4, 4.23.2 tack welder)
ENSAYOS DE LABORATORIO
Tomado de AWS D1.1/D1.1M: 2015, figura 9.19, página 312.
Tomado de AWS D1.1/D1.1M: 2015, figura 9.20, página 313.
• CALIFICACIÓN DEL
PROCEDIMIENTO
• AWS D1.1/D1.1M:2015
• Tracción (Numeral 4.9.3.5 a 4.9.3.6)
• Doblamiento (Numeral 4.9.3.1 a 4.9.3.3)
• Macroataque (Numeral 4.9.4, 4.22.2, 9.22.1.1)
• Impacto Charpy (Numeral 4.27)
• Rotura de filete (Numeral 4.22.4, 4.23.2 tack welder)
ENSAYOS DE LABORATORIO
Tomado de AWS D1.1/D1.1M: 2015, figura 4.15, página 153.
Tomado de AWS D1.1/D1.1M: 2015, figura 4.25, página 161.
• CALIFICACIÓN DEL
PROCEDIMIENTO
• CALIFICACIÓN DEL DESEMPEÑO
• AWS D1.1/D1.1M:2015
• Tracción (Numeral 4.9.3.5 a 4.9.3.6)
• Doblamiento (Numeral 4.9.3.1 a 4.9.3.3)
• Macroataque (Numeral 4.9.4, 4.22.2, 9.22.1.1)
• Impacto Charpy (Numeral 4.27)
• Rotura de filete (Numeral 4.22.4, 4.23.2 tack welder)
ENSAYOS DE LABORATORIO
Tomado de AWS D1.1/D1.1M: 2015, figura 4.27, página 163.
Tomado de AWS D1.1/D1.1M: 2015, figura 9.21, página 314.
• CALIFICACIÓN DEL DESEMPEÑO
ENSAYOS DE LABORATORIO
Tomado de API 1104: 2013, figura 3, página 17.
API 1104: 2013 (Numeral
5.6, 5.8, 6.5, Anexo B)
• Tracción
(Numeral 5.6.2)
• Rotura Nick
(Numeral 5.6.3 y 5.8)
• Doblamiento
(Numeral 5.6.4 y
5.6.5)
Anexo B
• Se aplican los
numerales 5.6 y 5.8
• Macroataque
(Numeral B.2.5.4)
• Dureza Vickers
(Numeral B.2.5.4.3)
• Doblamiento
(Numeral B.2.5.5)
• CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO
ENSAYOS DE LABORATORIO
API 1104: 2013 (Numeral
5.6, 5.8, 6.5, Anexo B)
• Tracción
(Numeral 5.6.2)
• Rotura Nick
(Numeral 5.6.3 y 5.8)
• Doblamiento
(Numeral 5.6.4 y
5.6.5)
Anexo B
• Se aplican los
numerales 5.6 y 5.8
• Macroataque
(Numeral B.2.5.4)
• Dureza Vickers
(Numeral B.2.5.4.3)
• Doblamiento
(Numeral B.2.5.5)
Tomado de API 1104: 2013, figura B.3, página 107.
• CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO
• Ensayo de
tracción con
BPVC Sección IX:
2019
• Mecanizado
de la probeta
• Medición de
dimensiones
• Realización
del ensayo
• Evaluar
resultados
ENSAYOS DE LABORATORIO
• Ensayo de tracción con BPVC
Sección IX: 2019
• Mecanizado de la
probeta
• Medición de dimensiones
• Realización del ensayo
• Evaluar resultados
ENSAYOS DE LABORATORIO
Ancho [w]
Espesor [t]
• QW-462 Probetas de ensayo: el propósito
de las figuras QW-462 es proporcionar una
guía a la organización en las dimensiones
de las probetas de ensayo. A menos que
una tolerancia, un mínimo o máximo se
pida en las figuras o en QW-1560, QW-160 o
QW-180, las dimensiones deben ser
consideradas aproximadas. Todos los
procesos de soldadura y metales de aporte
a ser calificados deben estar incluidos en la
probeta.Tomado de ASME BPVC.IX-2019, figura QW-462.1(a), página 195.
• Ensayo de tracción
con BPVC Sección
IX: 2019
• Mecanizado de
la probeta
• Medición de
dimensiones
• Realización del
ensayo
• Evaluar
resultados
ENSAYOS DE LABORATORIO
• QW-152 Procedimiento del ensayo de tracción: la probeta del ensayo de
tracción debe ser fracturada bajo carga de tracción. La resistencia a la
tracción debe ser calculada al dividir la carga máxima entre el área de
sección transversal mínima de la probeta calculada a partir de las
mediciones reales realizadas antes de aplicar la carga.
• A = w * t = 20 mm * 10 mm = 200 mm2
• SUT=𝐹
𝐴=110000 𝑁
200 𝑚𝑚2 = 𝟓𝟓𝟎𝑴𝑷𝒂 ≈ 80 ksi
• Ensayo de tracción con BPVC Sección IX: 2019
• Mecanizado de la probeta
• Medición de dimensiones
• Realización del ensayo
• Evaluar resultados
• QW-153 Criterio de aceptación – ensayos de tracción:
• QW-153.1 la probeta debe tener una resistencia a la tracción que
no sea menor que:
• a) la resistencia a la tracción mínima especificada del metal
base; o
• b) la resistencia a la tracción mínima especificada del mas
débil de los dos, si los metales base utilizados son de diferente
resistencia a la tracción mínima; o
• d) si la probeta fractura en el metal base fuera del metal de
soldadura o de la interfase del la soldadura, el ensayo se
debe aceptar de que cumple los requisitos, garantizando que
la resistencia no sea mas del 5% por debajo de resistencia a la
tracción mínima especificada del metal base.
ENSAYOS DE LABORATORIO
• SUT=𝐹
𝐴=110000 𝑁
200 𝑚𝑚2 = 𝟓𝟓𝟎𝑴𝑷𝒂 ≈ 80 ksi • 550 MPa > 450 Mpa
• 80 ksi > 65 ksi• ASTM A572 Grado 50: 450 MPa
• Ensayo de doblado con
AWS D1.1/ D1.1M: 2015
• Mecanizado de la
probeta
• Medición de
dimensiones
• Realización del
ensayo
• Evaluar resultados
ENSAYOS DE LABORATORIO
• Ensayo de doblado con AWS D1.1/ D1.1M: 2015
• Mecanizado de la probeta
• Medición de dimensiones
• Realización del ensayo
• Evaluar resultados
ENSAYOS DE LABORATORIO
Tomado de AWS D1.1/D1.1M: 2015, figura 4,9, página 148.
• Ensayo de doblado con AWS D1.1M/ D1.1:
2015
• Mecanizado de la probeta
• Medición de dimensiones
• Realización del ensayo
• Evaluar resultados
ENSAYOS DE LABORATORIO
• 4.9.3.1. Probetas de doblado de lado, de cara y de raíz:
Cada probeta debe ser doblada en un jig de ensayo de
doblado que cumpla los requisitos mostrados en la figura
4.11 a 4.13 o esté sustancialmente de acuerdo con éstas
figuras, siempre que el radio de doblado máximo no es
excedido. Cualquier medio puede ser utilizado para
mover el émbolo (plunger member) con relación a la
matriz (die member).
Resistencia a la fluencia del metal base actual o especificado A [mm]: B [mm]: C [mm]:
50 ksi [345 MPa] y menores 38,1 19,0 60,3
Mayor a 50 ksi [345 MPa] hasta 90 ksi [620 MPa] 50,8 25,4 73,0
90 ksi [620 MPa] y mayores 63,5 31,8 85,7
ENSAYOS DE LABORATORIO
Tomado de
AWS
D1.1/D1.1M:
2015, figura
4,11 y 4.12,
página 150 y
151.
• Ensayo de doblado con AWS D1.1M/ D1.1:
2015
• Mecanizado de la probeta
• Medición de dimensiones
• Realización del ensayo
• Evaluar resultados
ENSAYOS DE LABORATORIO
• 4.9.3.1. Probetas de doblado de lado, de cara y
de raíz: El émbolo debe ser forzar la probeta
dentro de la matriz hasta que la probeta tenga
forma de U. La soldadura y la ZAC debe estar
centrada y completamente dentro de la porción
doblada de la probeta después del ensayo.
• Cuando utilice el jig de enrollamiento (wrap-
around), la probeta debe ser asegurada
firmemente en un extremo de manera que no se
deslice la probeta durante la operación de
doblado. La soldadura y la ZAC debe estar
completamente en la porción doblada de la
probeta después del ensayo.
• Ensayo de doblado con AWS D1.1M/ D1.1:
2015
• Mecanizado de la probeta
• Medición de dimensiones
• Realización del ensayo
• Evaluar resultados
ENSAYOS DE LABORATORIO
• 4.9.3.3. Criterio de aceptación para ensayos de doblado: la superficie
convexa de la probeta del ensayo de doblado debe ser examinada
visualmente para detectar discontinuidades superficiales. Para que
sea aceptable, la superficie no debe contener discontinuidades que
excedan las siguientes dimensiones:
• 1/8 in [3 mm] medidos en cualquier dirección en la superficie
• 3/8 in [10 mm] la suma de las dimensiones mas grandes de todas las
discontinuidades que excedan 1/32 in [1 mm] pero menores que o
iguales a 1/8 in [3 mm]
• ¼ in [6 mm] la máxima grieta en la esquina,
excepto cuando la grieta en la esquina resulte
de inclusiones de escoria visibles u otras
discontinuidades tipo fusión, entonces 1/8 in [3
mm] debe aplicarse como máximo.
• Probetas con grietas en la esquina que excedan
¼ in [6 mm] sin evidencia de inclusiones de
escoria u otras discontinuidades tipo fusión debe
ser descartadas y una probeta de reemplazo del
ensamble soldado original debe ser ensayada.
FIN DE LA PRESENTACIÓN