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Fisuracion en uniones soldadasTRANSCRIPT
23/04/2014 Metsold - Fisuras y Defor. 1
CAP. 6 FISURACIÓN Y DEFORMACIÓN EN SOLDADURA
1.- Fisuración de la unión soldada
La tendencia a la fisuración de una junta soldada es el fenómeno
mas importante que limita la soldabilidad de los metales.
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1.1 Fisuración en el cordón de soldadura (Zona Fundida)
La fisuras se forman a alta temperatura y frecuentemente durante
la etapa de solidificación (fisuración en caliente).
El caso más frecuente y representativo son las fisuras de cráter.
Son tres causas principales las que pueden originar problemas
de fisuración en el cordón de soldadura:
a) Condiciones de enfriamiento a partir del metal líquido
a-1) Retirada brusca del electrodo al
terminar el cordón de soldadura
(Fisuras de cráter).
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La solidificación viene acompañada de una disminución de
volumen, la misma que puede conducir a la formación de un cráter
y del rechupe central.
El rechupe actúa como un concentrador de tensiones.
Las tensiones de contracción (detrás del cráter) y las tensiones
debidas a la separación de bordes (delante del cráter), pueden
generar presencia de fisuras.
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Las fisuras de cráter son mas significativas en los siguientes
casos:
Cuanto mayor sea la separación de bordes. Por encima de 4 a 5
mm de separación, la probabilidad de aparición de fisuras es
muy alta.
Cuanto más brusca sea la retirada del electrodo al finalizar la
ejecución del cordón de soldadura.
Separación de
bordes > 5 mm
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La precauciones que se utilizan para evitar el cráter y las fisuras
de cráter son las siguientes:
Controlar separación de bordes en la junta.
Mayor aporte de material al finalizar el cordón (fusión
prolongada del electrodo o ligero retroceso del mismo).
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a-2) Insuficiente cantidad de material de aporte puede originar
fisuras en el cordón de soldadura.
El material de aporte no
es capaz de soportar las
contracciones debidas
a la solidificación y
enfriamiento.
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b) Presencia de impurezas en el metal de aporte
P y S tienden a precipitarse en límite de grano formando
compuestos de bajo punto de fusión, los cuales tienden a generar
fisuras debido a las contracciones de solidificación y enfriamiento.
Si el metal base tiene altos contenidos
de impurezas, las fisuras pueden
propagarse fuera del cordón de
soldadura.
Material base con 0.07 %S y 0.09 %P.
Los materiales de aporte tiene especificados bajos contenidos de
P y S. Elemento Material de aporte Material base
P (máx.) 0.015 0.04
S (máx.) 0.025 0.05
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c) Restricción de movimiento en la junta soldada
Una junta muy embridada puede ocasionar fisuras en el cordón
de soldadura.
Una secuencia de soldadura inadecuada puede generar fisuras en
el cordón de soldadura.
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d) Presencia de hidrógeno en el material depositado
La presencia de Hidrógeno en el cordón de soldadura puede ser
causa de fisuras del tipo “fish eyes” (fisuración en frío).
Estas fisuras se propagan por acción de cargas externas.
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1.2 Desgarre laminar (ZAC y Material base)
Un material base con alto nivel de inclusiones es susceptible de
presentar desgarre laminar en juntas de filete.
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Puede evitarse el desgarre laminar con un adecuado diseño de
junta.
(a) (b) (a)
(a) (b)
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1.3 Fisuración inducida por hidrógeno en la ZAC
El Hidrógeno puede generar varios tipos de fisuras en la ZAC.
Las principales causas para la fisuración en frío de la ZAC son las
siguientes:
a) Composición química del material base
Todos los aceros que son susceptibles de presentar estructuras
martensíticas, son sensibles a la fisuración de la ZAC (Aceros al
carbono y Aceros aleados).
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A mayor % C.E. se tiene menor VCT y por tanto mayor
probabilidad de tener martensita, con el consiguiente riesgo de
fragilización y posible fisuración de la ZAC.
A mayor %C la martensita que se obtenga será de mayor dureza y
mas frágil, generando mayor fragilidad y mayor riesgo de
fisuración en la ZAC.
A mayor espesor a soldar se tiene mayor velocidad de
enfriamiento y por tanto mayor probabilidad de tener martensita
en la ZAC.
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b) Presencia de hidrógeno
La presencia de H en la ZAC incrementa la tendencia a la
fisuración (fisuración en frío o rotura diferida).
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El tipo de microestructura presente en la ZAC influye en la
tendencia a la fisuración por hidrógeno.
Martensita
Martensita revenida
Perlita laminar
Perlita globular
> Fragilidad
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c) Presencia de tensiones residuales
La presencia de tensiones internas ocasiona fragilidad en la ZAC
(mayor riesgo de fisuración).
La distribución de temperaturas que ocasiona el ciclo térmico,
genera diferentes grados de dilatación y contracción en la junta
soldada, lo que se refleja en la presencia de tensiones residuales.
ZAC
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A mayor grado de embridamiento se tiene mayor nivel de
tensiones residuales (mayor fragilidad).
A mayor espesor se tiene mayor autoembridamiento.
Presencia de martensita origina mayor nivel de tensiones
residuales (estructura de no equilibrio).