Discontinuidades

Carlos Correia

Discontinuidades

Una DISCONTINUIDAD es una alteración en las propiedades de la estructura de un componente

weld

Discontinuidades

Por ejemplo, la soldadura, es en si misma una discontinuidad.

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Discontinuidades

La discontinuidad no puede automáticamente ser considerada como un defecto. Es un defecto solo cuando afecta el desempeño de un componente, o cuando esta prohibida por norma.

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Discontinuidades

Las discontinuidades se agrupan en tres grandes grupos:

• Inherentes

• Proceso

• Servicio

Inherente

Discontinuidades Inherentes

Estas están asociadas con la solidificación del metal fundido. Se producen en la etapa primaria de la elaboración del material.

Proceso

Discontinuidades de Proceso

Estas están asociadas con el procesamiento y conformado del material, en etapas de elaboración del producto.

Service

Discontinuidades de Servicio

Son las que se producen por el servicio o uso que es exigido al componente.

Clasif2

Discontinuidades

Otras forma de clasificar, es por sus características:

• Ubicación espacial de la Discont.

• Orientación

• Forma

• Origen o causa

BURST

Burst - Desgarramiento

Desgarramiento que produce cavidades internas o conectadas a la superficie. Pueden ser muy abiertas o muy estrechasSe producen por procesamiento del material a muy bajas temperaturas. Trabajo en frio excesivo o movimiento del metal durante la forja. Su apariencia es muy rugosa. Proceso UT, ET, MT

BURST

Burst

Cold shut

Cold Shuts

Se presentan como IDENTACIONES similares a un SOLAPE DE FORJA (forging laps). Se producen durante la colada del metal fundido en los moldes cuando dos frentes liquidos se encuentran y estos poseen diferentes temperaturas. O cuando un frente liquido se encuentra con una zona solidificada. Inherentes PT, MT, RT

Cold shut

Cold Shuts

filletC

Grietas de Filete (Fillet Cracks)

Son grietas que se producen en los cambios de sección en elementos de sujeción y acople, como tornillos y pernos. Servicio UT,PT, MT

Grinding

Grietas de Esmerilado (Grinding Cracks)

Son grietas muy cerradas y afiladas en la punta. Se producen por efecto del cambio brusco de temperatura que produce el esmerilado. Pueden presentarse una sólagrieta o múltiples grietas. Por lo general se producen en aceros de alta dureza como los aceros microaleados y aleados. Proceso PT, MT

Convol

Grietas de Convolución (Convolution Cracks)

Son grietas que se ubican en la periferia de las convolucionesque se producen durante algún proceso de conformado, sobre todo en la fabricación de tornilleria, en los procesos de rolado y laminado. Se originan en pequeñas picaduras o en superficies tipo ¨PIEL DE NARANJA¨, que se producen durante la limpieza química o de procesos de conformado previos. Se produce mayormente en materiales NO FERROSOS.

Proceso RT, UT, PT, MT

Haz_crak

Agrietamiento en la ZAC (HAZ Cracks)

Son grietas profundas y muy cerradas. Se propagan a lo largo de la ZAC. Son uno de los tipos de agrietamiento en caliente (HOT CRACKING).

Proceso UT, MT, PT.

TTcrack

Grietas de TT (Heat Treat Cracks)

Son grietas profundas y generalmente ramificadas. Se producen esencialmente en los cambios de sección, durante el enfriamiento o calentamiento de piezas con TT.

Proceso MT, PT.

shrinkC

Surface Shrink Cracks – Grietas de Contracción Superficial

Están asociadas al proceso de soldaduras se producen en el metal fundido.Son el resultado de un suministro de calor inadecuado a la pieza, durante el calentamiento o en la soldadura. Son grietas que igual que en casos anteriores se producen por efectos térmicos.

Proceso PT, MT.

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Shrink Cracks – Grietas de Contracción

Thread_c

Thread Cracks

Son de tipo transgranular y empiezan en la raiz de las simas de los hilos de los tronillos. Son grietas de fatiga.

Servicio UT, PT, MT.

Tubing

Tubing Cracks

Se producen en las superficies internas de Tubing no ferroso, paralelas a la dirección de flujo del material. Se producen por unas de las siguientes razones:

• El tubo fue trabajado en frio de manera inadecuada• Presencia de material exógeno en la superficie interna.

Este afecta la expansión térmica durante el calentamiento.

• Velocidad de calentamiento insuficiente.

Inherentes ET, UT, RT.

H2_flak

Hidrogen Flakes – Hojuelas de Hidrogeno

Fisuras internas en forma de hojuelas. En algunos casos tienen la apariencia de líneas muy finas (hairline). Su presencia se produce generalmente durante la forja de aceros fuertemente aleados. Estan asociadas al cambio de solubilidad del Hidrogeno durante las transformaciones de fase que se producen en el enfriamiento, después del trabajo en frio.

Inherentes UT, MT, PT

Hembrit

Hidrogen Embrittlement – Fragilizacion Hidrogeno

Pequeñas fisuras distribuidas aleatoriamente en el material. Estas fisuras se producen por efecto de la penetración de Hidrógeno. Este fenómeno cambia las propiedades mecánicas del material volviendo aumentando la fragilidad de materiales dúctiles.

Inherentes MR, UT, MT, PT

H-Imag

Hidrogen Embrittlement

H_emb_c

Hidrogen Embrittlement - Cracking

Inclus

Inclusiones

Las inclusiones son materia extraña al comun del material de la pieza. Pueden ser metalicas o no metalicas y varian en forma y geometria. Es aceros al carbono de uso comercial, las más comunes son las inclusiones de MnS

Servicio y Proceso MR, UT, RT

I_imag

Inclusiones

slag

Laminations - Laminaciones

Separaciones del material paralelas a la superficie

del mismo. Se producen en materiales trabajados en frio, cuando son estiradas regiones donde se encontraban inclusiones no metálicas.

Servicio y Proceso UT, RT

MicroShri

MicroShrinkage – Microcontracciones

Orificicios internos esencialmente en los bordes de grano. Se producen durante la solidificacion, cuando no se puede compensar con nuevo material fundido zonas que se estan contrayendo. Es a nivel microscopico. Se produce por la ausencia de elementos de bajo punto de fusión en la zona de los bordes de grano.

Servicio y Proceso MT, PT

pores

Porosidad

Burbujas de gas atrapadas en el material durante el proceso de solidificación. Estanfuertemente asociadas al proceso de soldadura, aunque pueden producirse en otros procesos.

Servicio y Proceso MT, PT

SCC

Stress Corrosion – Corrosión bajo Esfuerzos

El termino Stress Corrosion, se utiliza generalmente para designar una amplia gama de procesos de agrietamiento y daño del material ante la presencia de estos dos fenómenos que se retroalimentan.

Servicio y Proceso UT, PT, RT, MT, ET,….

SCC_imag

Stress Corrosion – Corrosión bajo Esfuerzos

SCC2

Stress Corrosion 2 – Corrosión bajoEsfuerzos

El SC, se produce bajo la accion de tres factores: 1) Esfuerzo –tracción- 2) Presnecia de un ambiente corrosivo 3) Presencia de un material suceptible.

Generalmente los esfuerzos residuales tienen mucho que ver.

Servicio y Proceso UT, PT, RT, MT, ET,….

FF

Weld Defects:

1. CracksDetection

Surface: Visual examination, magnetic particle, dye or fluorescent penetrant inspection

Internal: Ultrasonic flaw detection, radiography

Solidification Cracking

• Causes:– Large depth/width ratio of weld

bead

– High arc energy and/or preheat

– Sulphur, phosphorus or niobium pick-up from parent metal

Hydrogen Induced HAZ Cracking

• Causes:– Hardened HAZ coupled with the

presence of hydrogen diffused from weld metal

– Susceptibility increases with the increasing thickness of section especially in steels with high carbon equivalent composition

– Can also occur in weld metal

– Increase welding heat beneficial

– Preheating sometimes necessary

– Control of moisture in consumables and cleanliness of weld prep desirable

Lamellar Tearing

• Causes:– Poor ductility in through-thickness

direction in rolled plate due to non-metallic inclusions

– Occurs mainly in joints having weld metal deposited on plate surfaces

– Prior buttering of surface beneficial for susceptible plate

Reheat Cracking• Occurs in creep resisting and some thick

section structural low alloy steels during post weld heat treatment

• Causes:– Poor creep ductility in HAZ coupled

with thermal stress

– Accentuated by severe notches such as preexisting cracks, or tears at weld toes, or unfused root of partial penetration weld

– Heat treatment may need to include low temperature soaking

– Grinding or peening weld toes after welding can be beneficial

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2. CavitiesDetection

Surface: Visual inspection

Internal: Ultrasonic flaw detection, radiography

Worm Holes• Resulting from the entrapment of gas

between the solidifying dendrites of weld metal, often showing ‘herringbone’ array ( B )

• Causes:– The gas may arise from contamination

of surfaces to be welded, or be prevented from escaping from beneath the weld by joint crevices

Uniformly Distributed Porosity• Resulting from the entrapment of gas in

solidified weld metal

• Causes:– Gas may originate from dampness or

grease on consumables or workpiece, or by nitrogen contamination from the atmosphere

– If the weld wire used contains insufficient deoxidant it is also possible for carbon monoxide to cause porosity

Restart Porosity

• Causes:– Unstable arc conditions at weld start,

where weld pool protection may be incomplete and temperature gradients have not had time to equilibrate, coupled with inadequate manipulative technique to allow for this instability

Surface Porosity

• Causes:– Excessive contamination from grease,

dampness, or atmosphere entrainment

– Occasionally caused by excessive sulphur in consumables or parent metal

Crater Pipes

• Resulting from shrinkage at the end crater of a weld run

• Causes:– Incorrect manipulative technique or

current decay to allow for crater shrinkage

3. Solid InclusionsDetection- normally revealed by radiography

Linear Slag Inclusions

• Cause:– Incomplete removal of slag in

multi-pass welds often associated with the presence of undercut or irregular surfaces in underlying passes

Isolated Slag Inclusions

• Causes:– Normally by the presence of mill scale

and/or rust on prepared surfaces, or electrodes with cracked or damaged coverings

– Can also arise from isolated undercut in underlying passes of multi-pass welds

4. Lack of Fusion and Penetration

Detection

– This type of defect tends to be sub surface and is therefore detectable only by ultrasonics or X-ray methods

– Lack of side wall fusion which penetrates the surface may be detected using magnetic particle, dye or fluorescent penetrant inspection

Cause

– Incorrect weld conditions (eg. low current) and/or incorrect weld preparation (eg. root face too large)

– Both cause the weld pool to freeze too rapidly

Lack of side-wall fusion Lack of root fusion Lack of inter-run fusion

Lack of penetration

5. Imperfect ShapeDetection- all shape defects can be determined by visual inspections

Linear Misalignment

• Cause:– Incorrect assembly or distortion

during fabrication

Excessive Reinforcement

• Causes:– Deposition of too much weld metal,

often associated with in adequate weld preparation

– Incorrect welding parameters

– Too large of an electrode for the joint in question

Overlap

• Causes:– Poor manipulative technique

– Too cold a welding conditions (current and voltage too low)

Undercut

• Results from the washing away of edge preparation when molten

• Causes:– Poor welding technique

– Imbalance in welding conditions

Undercut

• Results from the washing away of edge preparation when molten

• Causes:– Poor welding technique

– Imbalance in welding conditions

Excessive Penetration

• Causes:– Incorrect edge preparation

providing insufficient support at the weld root

– Incorrect welding conditions (too high of current)

– The provision of a backing bar can alleviate this problem in difficult circumstances

Root Concavity

• Causes:– Shrinkage of molten pool at weld

root, due to incorrect root preparation or too cold of conditions

– May also be caused by incorrect welding technique

5. Miscellaneous Faults

Arc Strikes

• Cause:– Accidental contact of an

electrode or welding torch with a plate surface remote from the weld

– Usually result in small hard spots just beneath the surface which may contain cracks, and are thus to be avoided

Spatter

• Causes:– Incorrect welding conditions and/or

contaminated consumables or preparations, giving rise to explosions within the arc and weld pool

– Globules of molten metal are thrown out, and adhere to the parent metal remote from the weld

Copper Pick-Up

• Causes:– Melting of copper contact tube in

MIG welding due to incorrect welding conditions

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