universidad mariano gÁlvez de guatemala · 2015. 10. 7. · universidad mariano galvez de...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD MARIANO GALVEZ DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA, MATEMATICAS Y CIENCIAS FISICAS
"CONTROL DE CALIDAD EN LA APLICACIÓN DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS DE ACERO AL CARBONO"
TRABAJO DE GRADUACIÓN PRESENTADO
POR:
MAURO GILBERTO AGUILAR GAITAN
PREVIO A OPTAR AL GRADO ACADÉMICO DE
LICENCIADO EN IGENIERÍA CIVIL
Y EL TITULO PROFESIONAL DE
INGENIERO CIVIL
GUATEMALA, SEPTIEMBRE DEL 2014
iii
AUTORIDADES DE LA FACULTAD Y DEL TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN
DECANO DE LA FACULTAD: Ing. Rolando Estuardo Torres Salazar
SECRETARIO DE LA FACULTAD: Ing. Mauricio García García
PRESIDENTA
DEL TRIBUNAL EXAMINADOR: Inga. Mercedes Ofelia García Marroquín
SECRETARIO: Ing. José Carlos Gil Rodríguez
VOCAL: Ing. Mario Enrique Beteta Jerez
iv
v
Articulo 8o.: RESPONSABILIDAD
Solamente el autor es responsable de los conceptos
expresados en el trabajo de tesis. Su aprobacion en manera
alguna implica responsabillidad para la Universidad.
vi
INDICE
Pagina
i. Introducción 01
ii. Antecedentes 02
iii. Descripción del problema 03
iv. Justificación 04
v. Objetivos 05
MARCO TEORICO
CAPITULO I
CONTROL DE CALIDAD EN LA SOLDADURA
1.1 La calidad 06
1.1.1 Calidad en la soldadura: 06
1.1.2 Control de calidad en la soldadura 07
1.2 Inspección en la Soldadura 07
1.2.1 El Procedimiento 09
1.2.2 Procedimiento WPS 09
1.2.3 Procedimiento PQR 11
1.2.4 Procedimiento WPQ 12
1.2.5 ejemplo de aplicación de procedimientos 12
1.3 Calificación Del Inspector De Soldadura 24
1.4 Calificación del soldador 26
1.5 Clasificación Del Material 28
1.5.1 Material Base 28
1.5.2 Material de Aporte 30
CAPITULO II
ENSAYOS PARA EL CONTROL DE CALIDAD EN LA SOLDADURA
2.1 Propiedades mecánicas de los materiales 33
2.2 Ensayos Destructivos 33
2.2.1 Ensayo De Flexión 34
2.2.2 Ensayo De Soldabilidad 35
2.2.3 Ensayo De Doblado o Plegado 36
2.3 Ensayos No Destructivos 36
2.3.1 Ensayo Visual 38
2.3.1.1 Instrumentos Necesarios 39
2.3.1.2 Análisis De La Información 40
2.3.1.3 Aplicación Del Ensayo Visual 42
2.3.1.3.1 Antes De La Soldadura 42
2.3.1.3.2 Durante La Soldadura 44
2.3.1.3.3 Después De La Soldadura 45
vii
2.3.1.3.4 Supervisión y reparación de soldadura 48
2.3.2 Ensayo Líquidos Penetrantes 53
2.3.2.1 Principios Físicos Y Propiedades De Los LP 55
2.3.2.2 Clasificación De Líquidos Penetrantes 59
2.3.2.3 Procedimiento para el ensayo 60
2.3.2.4 Descripción General Del Método 62
2.3.2.5 Resumen 64
2.3.3 Ensayo Partículas Magnéticas (Electricidad Y Magnetismo) 64
2.3.3.1 Propiedades Físicas En Las Que Se Basa El Ensayo 68
2.3.3.2 Clasificación De Los Materiales 69
2.3.3.3 Resumen 71
2.3.4 Ensayo Radiografía Industrial O Rayos X (RT) 72
2.3.4.1 Algunas Soldaduras Radiografiadas 76
2.3.4.2 Resumen 81
2.3.5 Ensayo Ultrasonido (UT) 83
2.3.5.1 Ondas Ultrasónicas 84
2.3.5.2 Resumen 89
CAPITULO III
DEFECTOS EN LA SOLDADURA
3.1 Defectos externos de la soldadura 91
3.2 Defectos internos de la soldadura 98
CAPITULO IV
SEGURIDAD EN LA SOLDADURA
4.1 Algunas Recomendaciones De Seguridad En La Soldadura 102
4.1.1 Recomendaciones de conexión 102
4.1.2 Recomendaciones en el uso de implementos de
Protección personal 102
4.2 Equipo De Seguridad Industrial 105
CAPITULO V
CODIGOS Y NORMAS
5.1 Códigos y especificaciones 109
5.1.1 AWS D1.1/D1.1M: Structural Welding Code – ACERO 110
5.2 Normas ISO 111
5.2.1 ¿Qué es la norma ISO 9001? 111
5.2.2 ¿Para Qué La Certificación ISO? 112
5.2.3 Control y aseguramiento de la calidad 113
viii
CAPITULO VI
6.1 Conclusiones 117
6.2 Recomendaciones 118
6.3 Glosario 119
6.4 Bibliografía 123
INDICE DE FIGURAS
FIG 2.1 Deformación de plástica de una probeta 35
FIG 2.2 Resistencia de la soldadura 35
FIG 2.3 Esquema del doblado de una probeta 36
FIG 2.4 Soldaduras halladas en una inspección visual 39
FIG 2.5 Instrumentos para inspección visual 40
FIG 2.6 Dimensiones de la soldadura 46
FIG 2.7 Simbología básica de soldadura 47
FIG 2.8 Descripción grafica del ensayo líquidos penetrantes 63
FIG 2.9 Aparato para realización de ensayos de partículas magnéticas 68
FIG 2.10 Esquema del comportamiento de partículas magnéticas 72
FIG 2.11 Haciendo radiografía en el campo 76
FIG 2.12 Defecto de porosidad presente en la radiografía 77
FIG 2.13 Defecto de escoria presente en la radiografía 78
FIG 2.14 Defecto de falta de penetración presente en la radiografía 79
FIG 2.15 Defecto de falta de fusión presente en la radiografía 79
FIG 2.16 Defecto de socavado presente en la radiografía 80
FIG 2.17 Simbología del exceso de refuerzo 80
FIG 2.18 Trayectoria de los rayos X o rayos gamma 82
FIG 2.19 Haciendo ultrasonido en el campo 87
FIG 2.20 Esquema del comportamiento de ondas ultrasónicas 90
FIG 3.1 Falta de resistencia del cordón 92
FIG 3.2 Cordones cóncavo y convexo 93
FIG 3.3 Falta de penetración 93
FIG 3.4 Socavaciones en el cordón de soldadura 94
FIG 3.5 Cráteres en el cordón de soldadura 95
FIG 3.6 Inclusión de escoria 96
FIG 3.7 Fusión incompleta 97
FIG 3.8 Fisura en la soldadura 98
FIG 3.9 Porosidades en el interior de un cordón de soldadura 99
FIG 4.1 Protección personal para el trabajo de soldadura 103
FIG 4.2 Espacios cerrados 104
FIG 4.3 Equipo de seguridad industrial para soldadura 105
ix
FIG 4.4 Sistema de extracción de humo 106
FIG 4.5 Instalación segura de un puesto de soldadura CA 106
FIG 4.6 Equipo para protección auditiva 107
FIG 4.7 Equipo para protección respiratoria 107
FIG 4.8 Equipo para protección visual 108
INDICE DE FOTOGRAFIAS
FOTOGRAFIA 2.1 Proceso de supervisión visual 49
FOTOGRAFIA 2.2 Proceso de supervisión visual 49
FOTOGRAFIA 2.3 Soldadura rechazada en supervisión visual 50
FOTOGRAFIA 2.4 Soldadura rechazada en supervisión visual 50
FOTOGRAFIA 2.5 Proceso de reparación de soldadura 51
FOTOGRAFIA 2.6 Proceso de reparación de soldadura 51
FOTOGRAFIA 2.7 Soldaduras corregidas en supervisión visual 52
FOTOGRAFIA 2.8 Soldaduras corregidas en supervisión visual 52
FOTOGRAFIA 2.9 Reparación terminada con muy buena calidad 53
INDICE DE TABLAS
TABLA 1. 1 Clasificación de los aceros según ASTM 29
TABLA 1.2 Clasificación de los aceros según su contenido en carbono 30
TABLA 1.3 Clasificación de electrodos revestidos 32
TABLA N5.4-1 Tareas de Inspección Previas al Soldado 114
TABLA N5.4-2 Tareas de Inspección Durante al Soldado 115
TABLA N5.4-3 Tareas de Inspección Después del Soldado 116
1
i. Introducción
En la actualidad se ha incrementado enormemente el uso de las estructuras de
acero en la industria, debido a que se considera que es más rápido y económico
de construir que cualquier otro tipo de construcción. Consecuentemente a la par
del uso del acero, también se han incrementado las empresas que se dedican a
fabricar este tipo de estructuras. Por este motivo, se trata de regular y controlar su
calidad. Los aceros estructurales, son uno de los materiales de mayor importancia
a nivel mundial por sus características deseables, estos aceros son utilizados en
una gran variedad de aplicaciones. Tienen un módulo de elasticidad muy alto, de
manera que las deformaciones bajo cargas son muy pequeñas y poseen una gran
ductilidad (capacidad de deformarse); tienen una relación esfuerzo-deformación
unitaria en forma lineal, incluso para esfuerzos relativamente altos y su módulo de
elasticidad es el mismo a tensión que a compresión. La gama de aceros
estructurales es muy amplia, por lo que el presente trabajo, con el fin de aportar
información, de los diferentes procesos sobre el tema de soldadura y para
alcanzar un más alto nivel tecnológico, se enfoca específicamente al “control de
calidad en la aplicación de soldaduras en estructuras de acero al carbono”,
que se utilizan en el medio guatemalteco, para fabricar estructuras que soportaran
cargas, como torres, naves industriales (estructuras metálicas), tanques de acero,
puentes y otros similares. Por su economía, resistencia, ductilidad y otras
propiedades, son apropiadas de los aceros estructurales, para miembros que se
cargan en una gran variedad de estructuras. Los perfiles y láminas de acero que
se destinan para su uso en puentes, edificios, equipos de transporte pesado, etc,
se sujetan en general a especificaciones de la ASTM. Aunque existen otras
especificaciones usadas fuera del continente americano, como la DIN (Deutsches
Institut Fur Normung, Alemania), aquí en América usamos las de la ASTM
(American Society for testing and Materials), que suministra la calidad del acero,
de acuerdo a los requerimientos de la ASTM A6. Para fines de diseño, el Modulo
de Elasticidad de los aceros estructurales es de 29,000 ksi (200 Gpa).
La soldadura es una de las tecnologías que más se ha desarrollado en los últimos
años. En la primera década de este nuevo milenio se espera un avance aun
2
mayor, por lo que se necesitara contar con soldadores calificados, inspectores
preparados para ejecutar controles de calidad, ingenieros capaces de desarrollar
procedimientos de soldadura. En los últimos años en Guatemala, se han
ejecutado grandes proyectos estrechamente ligados a trabajos de estructuras de
acero soldadas, por lo que se desea resaltar la importancia del control de calidad
de estas uniones, que básicamente recae en los inspectores de soldadura,
quienes son los profesionales que realizan la respectiva inspección a través de los
diferentes tipos de pruebas o ensayos, detectando y corrigiendo a tiempo los
defectos en su aplicación, evitando gastos innecesarios por reparación y
corrección en las soldaduras, con la consecuente utilización de mayores recursos
de personal, equipo, materiales y tiempo.
ii. Antecedentes
La historia de la unión de metales se remonta a varios milenios, con los primeros
ejemplos de soldadura desde la edad de bronce y la edad de hierro en Europa y
el Oriente Medio. La Edad Media trajo avances en la soldadura de fragua, con la
que los herreros repetidamente golpeaban y calentaban el metal hasta que ocurría
la unión. Los artesanos del Renacimiento eran hábiles en el proceso de forjado.
En 1800 se descubrió el arco eléctrico, alrededor de ese tiempo, se estableció otro
proceso de soldadura a gas; los avances en la soldadura por arco continuaron
con las invenciones de los electrodos de metal. Alrededor de 1900, apareció el
gas acetileno en el uso de la soldadura y se lanzó a la industria un electrodo de
metal recubierto en Gran Bretaña, que dio un arco más estable. En 1919, la
soldadura de corriente alterna fue inventada que llegó a ser muy popular una
década más tarde.
La Primera Guerra Mundial causó un avance importante en el uso de los procesos
de soldadura, con las diferentes fuerzas militares procurando determinar cuáles de
los procesos nuevos de soldadura serían los mejores. Durante los años 1920,
importantes avances fueron hechos en la tecnología de la soldadura, incluyendo la
introducción de la soldadura automática, en la que el alambre del electrodo era
alimentado continuamente. El gas de protección se convirtió en un tema
3
importante recibiendo mucha atención, mientras que los científicos procuraban
proteger las soldaduras contra los efectos del oxígeno y el nitrógeno en
la atmósfera, la porosidad y la fragilidad eran los problemas primarios. Las
soluciones que desarrollaron incluyeron el uso del hidrógeno, argón, y helio como
atmósferas de soldadura. Durante la siguiente década, posteriores avances
permitieron la soldadura de metales reactivos como el aluminio y el magnesio,
esto conjuntamente con desarrollos en la soldadura automática, la corriente
alterna y los fundentes alimentaron una importante extensión de la soldadura de
arco durante los años 1930 y durante la Segunda Guerra Mundial. La soldadura
por resistencia también fue desarrollada durante las décadas finales del siglo XIX.
Grandes progresos continuaron durante el siglo XX, con la invención de la
soldadura por rayo láser y la soldadura con rayo de electrones, hoy en día, la
ciencia continúa avanzando. La soldadura robotizada está llegando a ser más
corriente en las instalaciones industriales y los investigadores continúan
desarrollando nuevos métodos de soldadura y ganando mayor comprensión de la
calidad y las propiedades de la soldadura.
iii. Descripción del problema
La soldadura en general, como proceso de fabricación, implica la fusión de un
material metálico y su posterior solidificación, estos cambios de estado se
desarrollan en un lapso muy breve de tiempo, lo que implica transformaciones
mecánicas, químicas y dimensionales de los materiales en la zona en que se ha
realizado la unión soldada. La ingeniería de soldadura, debe ser desarrollada
antes de iniciar los procesos de producción, contemplar el efecto de las variables y
establecer límites operativos que permitan obtener una unión sana y capaz de
responder a las demandas extremas del servicio al que será sometida durante su
vida útil. Los metales base y las juntas soldadas generalmente presenta
imperfecciones que pueden representar un riesgo para la integridad y de la
seguridad de la persona humana, del equipo o estructura y varían en su
naturaleza, tamaño, frecuencia, localización y distribución. Para los procesos de
soldadura, se han creado normas que establecen los criterios de aceptación para
4
las diferentes imperfecciones que pueden presentarse en las uniones soldadas. A
estas imperfecciones se les llama discontinuidades. Los criterios de aceptación de
estas normas establecen el tipo, tamaño, número y distribución que puede ser
tolerado por lo que una de las funciones principales de la inspección, consiste en
determinar si la unión soldada cumple con los criterios de aceptación. Los
ensayos no destructivos, conocidos de forma general por las siglas END, son un
campo de la ingeniería que se desarrolla rápidamente. Las técnicas como la
digitalización de imágenes, la radiografía y gammagrafía por neutrones, el
electromagnetismo, la termografía o la emisión acústica (ultrasonido), que eran
relativamente desconocidas hasta hace pocos años, se han convertido en
herramientas de uso cotidiano en las industrias que desean mantenerse en la
vanguardia del mercado con sus productos.
iv. Justificación.
El propósito del desarrollo de este trabajo, es para que las personas interesadas
en las soldaduras de estructuras de acero al carbono, tenga acceso a este
documento, y puedan guiarse con algunos parámetros a seguir, para obtener un
buen control de calidad. Hoy por hoy, el acero es uno de los materiales más
usados para la construcción y se hace necesario, que todas las personas que
trabajan en el ramo, conozcan cómo hacer soldaduras calificadas, siguiendo los
códigos, normas y especificaciones establecidos por la American Welding
Society (AWS) y la American Society of Mechanical Engineers (ASME).
En Guatemala no existe una ley que obligue a los fabricantes de estructura de
acero a seguir estos códigos, esto se hace a través de contratos con empresas
que se dedican a supervisión de soldadura.
5
v. Objetivos
Objetivo general
Proveer información útil al estudiante, al industrial y al profesional relacionado con
el campo de la industria metal-mecánica, que requieran el uso de estructuras
soldadas de acero al carbón.
Objetivos específicos
Motivar a los estudiantes de Ingeniería a adquirir los conceptos
fundamentales del control de calidad y a los profesionales relacionados con
el tema, a alcanzar mejores calidades en sus trabajos.
Dar a conocer la importancia que tiene, realizar una correcta inspección a
través de los diferentes tipos de pruebas o ensayos, detectando y
corrigiendo los defectos en la soldadura.
Describir controles de calidad que sean útiles para el mejoramiento de la
calidad de los trabajos de soldadura a efectuar.
Proporcionar una guía en el procedimiento y control de calidad, para la
obtención de soldaduras de buena calidad en estructuras de acero al
carbono.
6
MARCO TEORICO
CAPITULO I
CONTROL DE CALIDAD EN LA SOLDADURA
1.1 La Calidad
Es una herramienta básica para una propiedad que permite que esta sea
comparada con otra de su misma especie. Es un conjunto de propiedades
inherentes capaces de satisfacer las necesidades implícitas o explícitas del
cliente. Por tanto, debe definirse en el contexto que se esté considerando, Calidad
significa:
Aceptabilidad dentro de los límites establecidos en las especificaciones
contractuales.
Cumplir exactamente con las normas solicitadas por el cliente dentro de los
términos acordados.
1.1.1 Calidad en la soldadura:
A menudo, la medida principal usada para juzgar la calidad de una soldadura es
su resistencia. Algunos factores que influyen en la calidad de la soldadura son:
El procedimiento de soldeo
La penetración de la soldadura
El material base
El material de relleno o electrodo
El diseño de la unión y
Las interacciones entre todos estos factores.
Para verificar la calidad de una soldadura, se usan tanto ensayos
destructivos como ensayos no destructivos, con base a códigos y especificaciones
de soldadura.
7
1.1.2 Control de calidad en la soldadura
El Control de Calidad de las uniones soldadas recae básicamente en los
inspectores de soldadura, quienes son los profesionales que realizan la inspección
detectando y corrigiendo a tiempo los defectos en la aplicación de la soldadura
evitando gastos innecesarios por reparación o corte y rehacer las uniones
soldadas, con la consecuente utilización de mayores recursos (personal y tiempo).
Para verificar que las soldaduras están libres de defectos, tienen niveles
aceptables de tensiones y distorsión residuales, y tienen propiedades aceptables
de zona afectada por el calor (HAZ). Existen códigos y especificaciones de
soldadura para guiar a los inspectores en técnicas apropiadas de soldadura y en
cómo juzgar la calidad éstas. Los efectos de soldar pueden ser perjudiciales en el
material rodeando la soldadura. Dependiendo de los materiales usados y la
entrada de calor del proceso de soldadura usado, la zona afectada térmicamente
(ZAT) puede variar en tamaño y fortaleza.
1.2 Inspección en la soldadura
Se utiliza para comprobar el estado y la calidad de los trabajos de soldadura
realizados en la fabricación, construcción, montaje y reparación de equipos,
estructuras e instalaciones. El propósito fundamental de la Inspección de
Soldadura es determinar si los ensambles soldados satisfacen los requisitos de la
normatividad aplicable. En el campo de la inspección de soldadura realizamos los
siguientes servicios:
Inspección de soldadura con ensayos o pruebas no destructivas
(END ó PND).
Elaboración y revisión de procedimientos de soldadura (WPS).
Calificación de los procedimientos de soldadura (PQR).
Calificación de soldadores y de operarios de máquinas soldadoras, (WPQ).
Capacitación del personal para la inspección de soldadura en planta, de
acuerdo a los requisitos o necesidades de los clientes.
8
Muchas características de una unión soldada pueden ser evaluadas en el proceso
de inspección, algunas relacionadas con las dimensiones, y otras relativas a la
presencia de discontinuidades. El tamaño de una soldadura es muy importante,
porque se relaciona directamente con la resistencia mecánica de la unión y sus
relativas consecuencias. Tamaños de soldaduras inferiores a los requeridos no
podrán resistir las cargas aplicadas durante su servicio.
Las discontinuidades en los cordones también pueden ser importantes. Estas son
las imperfecciones dentro o adyacentes a la soldadura, que pueden o no,
dependiendo de su tamaño y / o ubicación, disminuir la resistencia para la cual fue
diseñada. Estas discontinuidades, se denominan defectos de soldadura, y puede
ser causa prematura de falla, reduciendo la resistencia de la unión. La razón más
importante para realizar la inspección de una unión soldada, es determinar si dicha
unión es de la calidad adecuada. Para determinar la calidad de una unión
soldada, primero debemos tener alguna forma de evaluar y comparar sus
características. Los criterios de aceptación de la calidad de soldadura pueden
provenir de diversas fuentes. Los dibujos de fabricación y montaje, suelen mostrar
el tamaño de la soldadura.
La soldadura precalificada ha sido establecida a través de cálculos y pruebas de
laboratorio de una unión soldada.
Los códigos y las normas han sido desarrollados basándose en pruebas de
laboratorio. Es importante elegir un estándar de soldadura que considere la
industria o la aplicación específica en la que usted está involucrado.
El proceso de inspección de una unión soldada, requiere una variedad de
conocimientos por parte del inspector:
Experiencia en la inspección visual
Conocer los símbolos de soldadura
Conocer los procesos de soldadura
Conocer e interpretar los requerimientos de códigos y normas
Conocer las pruebas destructivas y no destructivas, aplicadas a soldadura
Conocer los diferentes tipos de electrodos
9
Por esta razón muchos códigos y normas de soldadura, requieren que el inspector
este formalmente calificado y que tenga los conocimientos y experiencia para
llevar a cabo los servicios de inspección.
Existe un programa, utilizado para el entrenamiento, capacitación y certificación de
inspectores de soldadura a nivel internacional.
1.2.1 El procedimiento
Un procedimiento de soldadura es una serie de instrucciones, mediante las cuales
se realiza una soldadura. Normalmente, el procedimiento está escrito de
conformidad con un código o una especificación. Los parámetros como: técnica,
electrodo o relleno, tipo de electrodo, corriente, amperaje, voltaje,
precalentamiento, calentamiento posterior para elevar el esfuerzo de la soldadura
también se deben incluir.
Una soldadura precalificada se efectúa con un equipo previamente calibrado y
calificado, se utilizan los materiales recomendados en las especificaciones o
referenciados con su “Reporte certificado de ensayo de material, CMRT (certified
material test report)”. Y se desarrollan las soldaduras en las condiciones
referenciadas en código, las cuales corresponden a las que se ejecutarán en el
trabajo real de producción. Posteriormente se someten los materiales utilizados
en el procedimiento, a las pruebas (ensayos destructivos y no destructivos)
exigidos por el código referenciado, para comprobar la conservación de sus
propiedades físicas, su resistencia mecánica, doblado, resistencia al impacto,
dureza y análisis químico.
La especificación del procedimiento de soldadura WPS es la terminología estándar
utilizada por la American Welding Society (AWS) y la American Society of
Mechanical Engineers (ASME). El término abreviado procedimientos de soldadura
es el más común, utilizado por la industria para indicar una WPS.
1.2.2 Procedimiento WPS (Welding Procedure Specification)
Conocido como “Calificación De Procedimientos De Soldadura”, es un documento
que debe estar firmado por el inspector de soldadura, el cual relaciona las
10
variables a considerar en la ejecución de una soldadura específica, con base en
los requerimientos del código. Determina la ejecución de las pruebas de
calificación de la soldadura precalificada, como del soldador. Proporciona
igualmente la información necesaria para orientar al soldador u operador de
soldadura y asegurar el cumplimiento de los requerimientos, y describe las:
VARIABLES ESCENCIALES (aquellas en las cuales un cambio, se
considera que afecta las propiedades mecánicas de la soldadura y
requieren de recalificación).
VARIABLES SUPLEMENTARIAS (aquellas que por requerimientos de otras
secciones del código requieren pruebas de impacto)
VARIABLES NO ESENCIALES (aquellas en que un cambio no afecta las
propiedades mecánicas de la soldadura y por lo tanto se puede hacer sin
recalificar la WPS, pero se debe documentar el cambio).
La WPS proporciona suficiente detalle e información específica como para que
cualquier soldador calificado pueda seguir y producir la soldadura deseada. La
WPS se usa como un documento orientativo, hasta que sea probada o se califique
la soldadura.
La WPS se debe calificar para comprobar o verificar que la lista de variables,
como amperaje, voltaje, relleno, etc., proporcionara una buena soldadura. Las
soldaduras de muestra, se preparan utilizando el procedimiento y las
especificaciones listados de prueba; que sea específico para los parámetros con
límites, como el voltaje, el amperaje, etc. Esta información se registra en un
formulario llamado registro de calificación del procedimiento (PQR).
En la mayoría de los casos, la agencia de inspección, el inspector, el cliente o el
usurario solicitarán una copia tanto de la WPS como del PQR antes de permitir
que comience la soldadura de la producción.
Calificación y certificación.
El proceso de calificación y posteriormente, de certificación, tanto de la WPS como
de los soldadores, requiere un determinado número de requisitos específicos. Los
requisitos pueden variar entre un código, o norma y otro pero el proceso general
11
es el mismo para la mayoría. Antes de que se invierta en la prueba requerida para
calificar y certificar el proceso y a los soldadores bajo un código, primero debe
obtener una copia del código que está pensando utilizar. Los requisitos de los
códigos y las normas cambian de vez en cuando y es importante que su copia sea
la última versión.
El código ASME sección IX, Estandar para Calificación de Procedimientos de
Soldadura, Soldadores y Operadores de Soldadura, da los lineamientos para
desarrollar el procedimiento de soldadura.
1.2.3 Procedimiento PQR (Procedure Qualitication Record)
El “registro de calificación del procedimiento” PQR, es un anexo del WPS, y en el
van detallados todos los pasos que conllevan a la calificación de un proceso,
procedimiento y operarios de soldadura. En él están relacionados las diferentes
pruebas o ensayos realizados y la certificación de aprobación o rechazo firmada
por inspector certificado en soldadura. Cada WPS puede contener uno o varios
PQR, Para efectos estipulados y para efectuar soldaduras similares en el futuro,
las pruebas realizadas son igualmente aplicables tanto para la soldadura por
máquina como para la soldadura manual, y siempre es obligatorio cuando se
trabaja conforme a códigos. Es obviamente inútil llevar a cabo para cada pequeña
variación del material, espesor o método de soldadura, un nuevo ensayo de
procedimiento. Por consiguiente, los materiales se dividen en grupos que
comprenden aleaciones con características similares de soldadura. Una prueba
realizada sobre un metal de uno de los grupos designados se considera aplicable
a todas las demás aleaciones dentro del mismo grupo. Con este principio, se
dividen en grupos de espesor de chapa o lámina, procesos de soldadura y
posiciones de soldadura (vertical, plana, horizontal, vertical y sobre cabeza).
Por ejemplo, el código AWS D1.1 agrupa materiales de espesores mayores a 1/8”,
mientras que AWS D1.3 agrupa todos los materiales delgados hasta un máximo
de 3/16“, de espesor. Como constancia de haber realizado pruebas de
procedimiento se debe llevar el PQR consignando con el mayor detalle posible de
las variables esenciales de soldadura, tales como la corriente, número de
12
cordones, calibre y tipo del electrodo utilizado, y en el caso de soldadura con
máquina, las fijaciones o variables de la máquina. Estas pruebas de calificación
se realizan bajo la supervisión de un inspector y/o ingeniero de soldadura.
1.2.4 Procedimiento WPQ (Weldint Performance Qualification)
Este documento conocido como “calificación de habilidades del soldador”,
documenta la capacidad del soldador para seguir instrucciones de soldadura, así
como la comprobación de su habilidad para realizarla. Estos dos factores son
fundamentales en el aseguramiento de la calidad del producto soldado. El
fundamento de la calificación de soldadores es que la prueba habilita al soldador
no solo para las condiciones utilizadas durante el ensayo, sino también para todas
las uniones que se consideren de uso habitual suponiendo que el soldador tiene
una formación específica y/o experiencia industrial acorde con el rango de
calificación. Las pruebas para evaluar la habilidad del soldador dependerán de las
técnicas de soldeo y condiciones en la que desarrollan su trabajo habitualmente.
1.2.5 Ejemplo de aplicación de procedimientos
Este es un ejemplo de procedimientos de soldadura, a través de ensayos
realizados en laboratorio por la Ingeniera Mecánica Angélica Chan Pozo y el
Ingeniero Mecánico Omar Serrano Valarezo y la elaboración de los respectivos
certificados de calificación.
Calificación de Procedimientos de Soldadura, Operadores y Soldadores en
procesos SMAW y GMAW, de acuerdo al Código AWS D1.1 para Aceros
Estructurales
Ma. Angélica Chan Pozo, Ing. Omar Serrano Valarezo
Ingeniera Mecánica, Escuela Superior Politécnica del Litoral, 2005 Director de Tesis, Ingeniero Mecánico, Escuela Superior Politécnica del Litoral, 1973, Máster en Ingeniería Metalúrgica EEUU, Colorado School of Mines, 1980, Máster en Ingeniería de Soldadura EEUU, Ohio State University, 1990, Profesor de ESPOL desde 1973.
13
RESUMEN Inicialmente, se explicará el procedimiento de calificación de soldaduras de ranura y se expondrán los tipos de ensayos de calificación establecidos por el código citado y sus respectivos criterios de aceptación. A continuación, se calificará una soldadura de ranura en V realizada mediante el proceso de Soldadura de Arco con Electrodo Revestido, SMAW. Si dicha soldadura fuera aprobada se elaborará el respectivo Certificado de Calificación del Procedimiento y el Registro de Calificación de Soldadores y Operadores. INTRODUCCIÓN La Calificación de Soldaduras es un proceso que va tomando mayor importancia y demanda en nuestro medio, pues se requiere que las soldaduras ejecutadas –en una amplia variedad de aplicaciones de Ingeniería Mecánica- cumplan con los requisitos del Código de Calificación aplicado; para de esta forma, alcanzar en cada caso los estándares de calidad convenientes; debiéndose tener en cuenta que, dicho código debe elegirse de acuerdo al tipo de servicio que prestará la soldadura y a las características del material a soldar. En nuestro entorno, esta es una materia de limitada propagación informativa; por ello, el objetivo de este documento es apoyar la difusión del Sistema de Calificación de soldaduras basado en los principios del Código AWS D1.1 para Aceros Estructurales, aplicado a dos procesos de amplia utilización. CONTENIDO 1. PROCEDIMIENTO DE CALIFICACIÓN El objetivo de la calificación de una soldadura es determinar si reúne todos los requisitos visuales, radiográficos o de ultrasonido, y mecánicos para asegurar su calidad. 1.1 Plantear el WPS Primeramente, se construyen las Especificaciones del Procedimiento de Soldadura, WPS; tomando en consideración el tipo de proceso de soldadura, el diseño de la unión, el metal base, el metal de aporte, la protección contra la acción atmosférica, la posición de la soldadura, las características eléctricas con las cuales se suelde y la técnica para realizar el cordón; además, de acuerdo al espesor del metal base se determinará si es necesario precalentamiento; para ello se han de consultar las Tablas 3.1, 3.2 y 4.1 del código y los manuales técnicos correspondientes. El post calentamiento no se aplica en calificación de soldaduras pero si en la producción con el fin de realizar un relevado de esfuerzos. El Formato 1 presenta el WPS de una soldadura de ranura en plancha aplicada en la construcción de cascos de embarcaciones marinas.
14
1.2 Ensayos de Calificación 1.2.1 Inspección Visual Este deberá ser el primer ensayo aplicado luego de ejecutar la soldadura. Las soldaduras deberán reunir los siguientes requisitos visuales:
1) La soldadura deberá estar libre de grietas. 2) Todas las grietas deben rellenarse a través de toda la sección de la
soldadura. 3) La cara de la soldadura deberá estar al ras con la superficie del metal base,
y el cordón deberá fusionarse suavemente con el metal base. El socavamiento no deberá exceder 1mm (1/32”). El reforzamiento de la soldadura no deberá exceder de 3mm (1/8”).
4) La raíz de la soldadura será inspeccionada y no deberá haber evidencia de grietas, fusión incompleta, o penetración inadecuada en la unión. Una raíz de superficie cóncava es permitida dentro de los límites presentados en la Tabla 6.1 del código, de manera que el espesor total de la soldadura sea igual o mayor al del metal base.
15
1.2.2 Ensayo No Destructivo Será aplicado a la soldadura si ésta a prueba la Inspección Visual, el cual puede ser de Radiografía, Ultrasonido, líquidos penetrantes o partículas magnéticas. En este trabajo se ha utilizado el primero.
16
17
En el ensayo de Radiografía las discontinuidades redondeadas o alargadas que pudieran encontrarse se someterán a uno de los siguientes tipos de Criterios de Aceptación, los cuales podrán ser consultados en el código:
1. Criterios de Aceptación para Conexiones No Tubulares Cargadas Estáticamente
2. Criterios de Aceptación para Conexiones No Tubulares con Carga Cíclica de Tensión o Compresión, o con discontinuidades cuya dimensión mayor sea menor a 1.6 mm (1/16”).
3. Criterios de Aceptación para Conexiones Tubulares 1.2.3 Ensayos Mecánicos El tipo de ensayo destructivo por aplicarse, así como el número de probetas requeridas, se determinarán de acuerdo al espesor del metal base consultando la Tabla 4.2 del código. Estos ensayos se clasifican en: 1. Ensayo de Tensión con Sección Reducida. 2. Ensayo de Doblado: de Cara, Raíz y Lado El Criterio de Aceptación para el ensayo de Tensión con Sección Reducida es que el esfuerzo de fluencia de las probetas ensayadas sea mayor o igual al del metal base. El Criterio de Aceptación del Ensayo de Doblado es que la superficie convexa de los especímenes doblados deberá analizarse buscando discontinuidades que no podrán exceder las siguientes dimensiones: - Ninguna discontinuidad deberá exceder de 3mm (1/8”) medidos en cualquier dirección de la superficie. - La suma de las dimensiones más grandes de todas las discontinuidades que excedan de 1mm (1/32”) y sean menores a 3mm (1/8”), no deberá ser mayor a 10mm (3/8”). -La longitud máxima de una grieta de borde debe ser de 6mm (1/4”); excepto cuando es una grieta de borde debida a una inclusión de escoria visible u otro tipo de discontinuidad de fusión, en cuyo caso debe considerarse un tamaño máximo de 3mm (1/8”). - Los especímenes que contengan grietas de borde que excedan los 6mm (1/4”) de largo y no tengan evidencia de inclusiones de escoria o cualquier otro tipo de discontinuidad de fusión deberán ser ignoradas, y tendrán que reemplazarse por probetas del mismo tipo, obtenidas de la soldadura original. La extracción de los especímenes de prueba de una plancha o tubo soldado se realizará de acuerdo a las Figuras 4.7, 4.10 o 4.11 del código. Esta operación podrá efectuarse por corte térmico o en el caso de las planchas por medio de
18
Cizalla. Los bordes de las probetas cortadas podrán ajustarse mediante maquinado, hasta obtener las dimensiones requeridas en las probetas para cada tipo de ensayo. Las dimensiones de las probetas para el ensayo de Doblado y para el de Tensión con Sección Reducida se encuentran respectivamente en las Figuras 4.12 y 4.14 del código. Los especímenes deberán ser maquinados a ambos lados hasta obtener caras paralelas. En las probetas de tubos se debe reducir la mínima cantidad de material para tal efecto.
2. PROTOTIPO DE CALIFICACIÓN DE SOLDADURAS 2.1 Especificaciones del Procedimiento de Soldadura a Calificar WPS 1: Soldadura de ranura en plancha de acero realizada mediante el proceso SMAW
Se elige este WPS para demostrar el procedimiento de calificación. El acero empleado en el WPS 1 es un ASTM A131, aplicado en la fabricación de cascos de embarcaciones. La combinación de electrodos E6011 y E7018 le dará a la soldadura buena penetración y gran resistencia respectivamente; además el electrodo E6011 tiene más resistencia a la corrosión que un E6010. Se elige la posición de calificación 3G, ya que su aprobación sirve para aprobar también las posiciones 1G y 2G. Se consulta la Tabla 3.2 del código para definir si se necesitará precalentamiento. El WPS 1 se encuentra detallado previamente. Análisis de los resultados obtenidos en los ensayos En el caso de las planchas de acero ASTM A131 soldadas con SMAW (WPS 1), la Inspección Visual fue aprobada, pues el cordón de soldadura tenía buenas características. El ensayo de radiografía demostró cero defectos o inclusiones; el mismo que fue realizado en el Laboratorio de Rayos X de la FIMCP, con los siguientes parámetros:
- Distancia fuente-placa: 36 pulg. - 160 Kilovolts - 3 mAmp x 5 min - Tramos AB y BC
En el Ensayo de Tensión con Sección Reducida la ruptura de las probetas se realizó fuera del cordón de soldadura (Fig.1) y el esfuerzo de fluencia alcanzado en cada probeta ( 44.1 y 38.1 ksi respectivamente) fue mayor al del metal base ASTM A131 ( Ey =34 ksi ).
19
20
21
22
El Ensayo de Doblado Guiado fue aprobado, ya que no hubieron grietas en las probetas de Doblado de Cara (Fig.2); y en las de doblado de raíz solo hubieron dos, una de 3mm y otra de 2mm, únicamente en una de ellas. Por consiguiente, no exceden el máximo tamaño permitido individual de 3mm, ni la suma de ellas es mayor a 10 mm. Los ensayos mecánicos fueron realizados en el Laboratorio de Sólidos de la FIMCP.
Fig.1 Probeta De Tension Con Seccion Reducida
Fig.2 Probeta De Doblado Guiado Del Wps 1
Debido a que este WPS aprobó todos los ensayos de calificación se expidió su respectivo Certificado de Calificación del Procedimiento (PQR) y el Registro de Calificación de Soldadores y Operadores (WPQ) para el soldador que efectuó dicho procedimiento; los cuales se adjuntan a continuación. CONCLUSIONES Los procedimientos de soldadura realizados con SMAW en la tesis, tanto en plancha como en tubería, aprobaron todos los ensayos de calificación. Este resultado determina que dichos procedimientos serán aptos para aplicarse en la producción. Además, el soldador correspondiente quedó calificado para ejecutarlos en la obra. Debe destacarse que una acertada y exhaustiva limpieza de raíz y entre pases eliminó la escoria provocada durante estos procesos, y ello fue la clave para el éxito de su calificación. Los procedimientos realizados con GMAW en plancha y tubería tuvieron la falla más relevante en el ensayo de doblado de raíz; por consiguiente, fueron rechazados. Esta situación llevó a buscar el origen de dichas fallas. Analizando los
23
WPS respectivos se halla una incongruencia entre el tamaño del electrodo y la abertura de raíz, lo cual originaría una difícil fusión entre los metales base y por ende porosidad y socavamiento. Originalmente, en los procedimientos a realizar con GMAW se planteó una abertura de raíz de 1.6mm (1/16 pulg.) aplicable con el tamaño de electrodo disponible de 1.2 mm, pero al preparar la unión cada maestro aplicó su propio criterio, proveniente de experiencias anteriores. En consecuencia, se recomienda acogerse rigurosamente a los designios de un procedimiento de soldadura, ya que un cambio en uno de los parámetros del WPS puede dar paso a una falla en la soldadura. La importancia de esta investigación reside en dar a conocer, con ejemplos reales, los pasos básicos a seguir en la calificación de soldaduras; con el fin de difundir su aplicación y hacer más segura todo tipo de construcción soldada. Además, plantea ejemplos de WPS que han calificado y de otros que no han reunido los requerimientos necesarios para hacerlo, destacándose que la responsabilidad de efectuar una calificación de soldaduras debe llevarse a cabo con total responsabilidad e imparcialidad. Así mismo, este trabajo estimula al lector a investigar sobre la calificación de otros tipos de soldaduras y la aplicación de otros códigos de calificación. REFERENCIAS 1. American Welding Society (AWS), Structural Welding Code – Steel ANSI/AWS
D1.1, AWS, 16ta. ed., Miami,1998
_________________________
Ing. Omar Serrano V.
DIRECTOR DE TESIS
FUENTE:
Documento PDF; Calificación de Procedimientos de Soldadura, Operadores y
Soldadores en procesos SMAW y GMAW, de acuerdo al Código AWS D1.1 para
Aceros Estructurales. Por Ma. Angélica Chan Pozo, Ing. Omar Serrano Valarezo.
Link: http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/2259/1/4488.pdf
24
1.3 Calificación del inspector de soldadura
La calidad de la soldadura es regulada por normas técnicas nacionales e
internacionales, que son aplicadas según el sector industria, y que requieren
personal calificado y certificado.
La sociedad americana de soldadura AWS ofrece un programa de certificación de
personal, con aceptación internacional en todos los sectores, Certified welding
inspector (CWI), que para beneficio de los países de habla hispana en
Latinoamérica, ha sido autorizado por esta agremiación para desarrollar este
programa en Colombia, con el fin de permitir a todas aquellas personas con
conocimientos en soldadura e interesadas, en obtener el reconocimiento por parte
de la AWS, de autoridad como inspector en la fabricación de elementos soldados,
con la intención de:
Proyectar el conocimiento técnico para satisfacer las necesidades de la
industria metalúrgica.
Ampliar nuestro portafolio de productos y servicios, según las necesidades
de nuestros clientes.
Aportar al desarrollo de la industria de la soldadura en los países
latinoamericanos, para estandarizar la calidad.
Alcance
El programa está enfocado a todos los profesionales del diseño, la producción, el
control de calidad, la supervisión y el mantenimiento en la fabricación de
elementos soldados, con estudios y experiencia demostrada en el área de la
soldadura.
Beneficios
Participar en el mercado laboral con mejores expectativas
Mejorar su capacidad resolutiva ante conflicto técnicos relacionados con la
soldadura
Mejorar el rendimiento, calidad y seguridad en el área de la soldadura
25
Mayor información, entrar a página web de AWS a programas de certificación de
inspectores de soldadura.
Sistemas de calificación de inspectores de soldadura:
Existen distintos organismos que realizan calificación y registro de inspectores,
cada uno de los cuales tiene un alcance en cuanto a la actuación de los
inspectores. Se basan en una norma que aplica y determina las condiciones que
debe cumplir el inspector para poder postular, y las condiciones en las que se
realizarán las evaluaciones y exámenes correspondientes para luego otorgar la
titulación e incorporar la persona en el registro de inspectores calificados. Veamos
brevemente los requerimientos básicos que comparten los distintos sistemas de
calificación de inspectores de soldadura. En términos generales podemos citar las
siguientes condiciones que se repiten en todos los sistemas de calificación:
Lo que se le exige al postulante a inspector:
Un nivel educativo medio.
Experiencia previa en la actividad a desarrollar. Se exige que para ser apto
para el examen, el postulante debe satisfacer plenamente los requisitos
mínimos de experiencia, en función del nivel educacional adquirido.
Exámenes físicos que aseguren su aptitud acorde a las tareas a desarrollar.
En cuanto a la aptitud física, especialmente se hace énfasis en la aptitud
visual para poder realizar inspecciones visuales correctamente (este
requisito se repite en la calificación de inspectores para las distintas
técnicas de ensayos no destructivos). Se requiere presentar evidencia
documentada de aptitud visual, corregida o sin corregir, dentro del año
anterior a su presentación, expedida por profesional médico, incluyendo:
agudeza de visión cercana sobre cartilla a 30 cm de distancia
20/20.
agudeza de visión lejana.
26
percepción de color para la diferenciación de rojo/verde y
azul/amarillo.
Cumplir satisfactoriamente los exámenes teóricos y prácticos estipulados
por la norma que aplica.
Certificación y registro actualizado de inspector experto.
1.4 Calificación del soldador
Las pruebas de calificación del soldador se aplican principalmente a la soldadura
manual y los métodos de soldadura por procesos SMAW, SAW, MIG, TIG. En los
que la capacidad del operario ejercerá influencia sobre el resultado final. La
necesidad de probar la capacidad de los soldadores, es muy importante para un
gran número de industrias, en las que se requiere una alta calidad en la soldadura,
tales como la fabricación de recipientes a presión, tubería para industrias químicas
y petroleras, estructuras de puentes y edificios, e industrias aeronáuticas y
automotrices. Los soldadores que no han sido calificados o los que se han
calificado pero no han hecho contrato de soldadura por alrededor de seis meses,
deben someterse a recalificación, igualmente los soldadores que sugieran dudas
y/o errores en la aplicación. Los diversos códigos exigen para el operario pruebas
de calificación y aún más, las compañías de seguros exigen pruebas de trabajos
periódicos de los operarios. Los usuarios en general exigen pruebas de
calificación del soldador antes de la fabricación de uniones soldadas. La
calificación de los soldadores para determinados trabajos de gran responsabilidad,
también la requieren las compañías que realizan trabajos para entidades
gubernamentales.
Una vez que el procedimiento de soldadura ha sido calificado, no se puede utilizar
hasta que los soldadores y operarios de soldadura hayan sido calificados de
acuerdo con las especificaciones de ese procedimiento, por tanto las empresas
que se desempeñen en el área de soldadura debe tener personal técnico
27
altamente calificado que permita asegurar que el depósito de soldadura aplicado
por el soldador está acorde a las especificaciones del procedimiento de soldadura
y que estos tienen la capacidad y habilidad para ejecutar satisfactoriamente las
soldaduras de producción, acorde a los criterios de aceptación previamente
definidos en los códigos y especificaciones.
Para la calificación de soldadores y operarios de soldadura la metodología a
seguir es muy similar a la de elaboración y calificación de procedimientos de
soldadura, teniendo en cuenta que cuando se califica un procedimiento de
soldadura se tiene como eje de acción demostrar la compatibilidad existente los
metales base, los materiales de aporte, los proceso de soldadura y la técnica
aplicada mientras que cuando se califica un soldador u operario de soldadura el
eje de acción se centra en demostrar que este tiene la capacidad y habilidad para
ejecutar una soldadura en determinada posición y acorde a unas especificaciones
dadas en el procedimiento de soldadura estipulado para la aplicación requerida.
Para la calificación de soldadores y operarios de soldadura es fundamental la
definición de variables que permitan cumplir con lo especificado en el
procedimiento entre las cuales se encuentran: la posición de soldadura, la
configuración de la junta, el tipo y tamaño del electrodo, el proceso de soldadura,
el tipo de metal base, el espesor del metal base y la técnica específica de
soldadura.
La secuencia general para la calificación del soldador, en base a una soldadura
precalificadas, es:
i) identificar las necesidades de calificación de soldador en cuanto a:
Proceso o procesos de soldadura, posiciones de soldadura, materiales
base, rango de espesores y diámetros calificados y tipos de juntas.
ii) identificar e interpretar el procedimiento de soldadura especificado para
la calificación.
28
iii) verificar que el equipo de soldadura, los materiales base y de aporte
sean los requeridos y estén en condiciones óptimas de trabajo.
iv) verificar que la probeta de prueba cumpla con los requerimientos
dimensionales y de forma especificados en el código para la calificación
del soldador.
v) inspeccionar el desarrollo de la soldadura para asegurar que cumple con
el procedimiento de soldadura especificado para la calificación.
vi) seleccionar y aplicar los ensayos requeridos para evaluar las probetas
soldadas las cuales pueden ser seleccionados acorde a los
requerimientos de alta calidad del producto soldado y a los ensayos
aplicables, pruebas destructivas o no destructivas, teniendo en cuenta
especificaciones de los códigos, ventajas y limitaciones del método de
inspección, estándares de aceptación, y costo.
vii) elaborar el documento que certifique la calificación de la habilidad del
soldador.
1.5 Clasificación del material
1.5.1 Material base: (para fines de este trabajo es el acero al carbono)
Los aceros se pueden clasificar en función de varios criterios, esto da lugar a
varias clasificaciones, la más utilizada de todas ellas es la clasificación en
función del porcentaje de carbono disuelto.
El porcentaje de carbono disuelto en el acero condiciona las propiedades del
mismo. Así cuanto mayor sea el porcentaje de carbono disuelto en el acero,
éste presenta más dureza y más resistencia a la tracción. Teniendo esto
presente es posible clasificar los aceros en:
29
TABLA 1. 1 http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn101.html
30
Clasificación de los aceros según su contenido en carbono
%Carbono Denominación Resistencia
0.1-0.2 Aceros extrasuaves 38-48 kg/mm2
0.2-0.3 Aceros suaves 48-55 kg/mm2
0.3-0.4 Aceros semisuaves 55-62 kg/mm2
0.4-0.5 Aceros semiduros 62-70 kg/mm2
0.5-0.6 Aceros duros 70-75 kg/mm2
0.6-0.7 Aceros extraduros 75-80 kg/mm2
TABLA 1.2 http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn101.html
Los aceros estructurales incluyen un gran número de aceros que debido a su
economía, resistencia, ductilidad y otras propiedades son apropiadas para
miembros que se cargan en una gran variedad de estructuras. Se sujetan en
general a las especificaciones de la ASTM. (American Society Testing and
Materials), que suministra la calidad de acero de acuerdo a los requerimientos de
las ASTMA6. Para fines de diseño, el módulo de elasticidad de los aceros
estructurales es de 29,000 ksi (2, 040,000 kg/cm2).
1.5.2 Material de aporte: (para fines de este trabajo son electrodos para acero al
carbono)
La mayoría de los electrodos para soldadura por arco, se clasifican a partir de las
propiedades del metal de aporte, que fueron clasificadas y estudiados por un
comité asociado a la American Welding Society (AWS) y a la American Society
Mechanical Engineers (ASME).
La AWS y la ASME, son las máximas autoridades en el mundo de la soldadura
que dictan las normas de clasificación de los electrodos para soldadura eléctrica
que son más reconocidas internacionalmente.
Las características mecánicas de los aceros, dependen en gran medida del tipo de
aleación incorporada durante su fabricación. Por tanto, los electrodos de material
de aporte empleados para soldadura, se deberán seleccionar en función de las
propiedades físicas y químicas del acero que se vaya a soldar. El alambre usado
en electrodo, general mente es el mismo (acero al carbono AISI 1010), que tiene
un porcentaje de carbono de 0.08% – 0.12 %, para los electrodos más comunes,
31
por lo tanto se puede decir que, las características de operación de los electrodos
revestidos, son atribuidas al revestimiento que lo cubre.
La especificación AWS A5.1, que se refiere a los electrodos para soldadura de
aceros al carbono, trabaja con la siguiente designación para electrodos revestidos.
E XXYZ - 1 HZR
Dónde:
E, indica que se trata de un electrodo para soldadura eléctrica manual;
XX, son dos dígitos (o tres si se trata de un número de electrodo de
cinco dígitos) que designan la mínima resistencia a la tracción (Fµ), sin
tratamiento térmico post soldadura, del metal depositado, en Ksi
(Kips/pulgada2, como se indican en los ejemplos siguientes:
E 60XX... 60000 lbs/pulg2 mínimo (60 Ksi)
E 70XX... 70000 lbs/pulg2 mínimo (70 Ksi)
E110XX... 110000 lbs/pulg2 mínimo (110 Ksi)
Y, el tercer dígito indica la posición en la que se puede soldar
satisfactoriamente con el electrodo en cuestión.
1 (por ejemplo, E6011) significa que el electrodo es apto para
soldar en todas posiciones (plana, vertical, techo y horizontal).
2 si sólo es aplicable para posición plana y horizontal.
4 (por ejemplo E 7048) indica que el electrodo es conveniente para
posición plana, pero especialmente apto para vertical descendente.
Z, el último dígito, que está íntimamente relacionado con el
anterior, es indicativo del tipo de corriente eléctrica y polaridad en
la que mejor trabaja el electrodo, e identifica a su vez el tipo de
revestimiento, el que es calificado según el mayor porcentaje de
materia prima contenida en el revestimiento. Por ejemplo, el
electrodo E 6010 tiene un alto contenido de celulosa en el
revestimiento, aproximadamente un 30% o más, por ello a este
electrodo se le califica como un electrodo tipo celulósico.
32
Clasificación Tipo de corriente penetración revestimiento
E XX X 0 C.C.E.P. Alta CELULOSA – SODIO
E XX X 1 C.C.E.P.C.A. Alta CELULOSA - POTASIO
E XX X 2 C.C.E.P.C.A. Media RUTILO – SODIO
E XX X 3 C.C.E.P. C.C.E.N.
Baja RUTILO - POTASIO
E XX X 4 C.C.P.N.C.A. C.C.E.P.
Baja RUTILO – POLVO DE HIERRO
E XX X 5 C.C.E.P.. Media BAJO HIDRÓGENO – SODIO
E XX X 6 C.C.E.P.C.A. Media BAJO HIDRÓGENO – POTASIO
E XX X 7 C.C.E.P.C.A. Media POLVO DE HIERRO – ÓXIDO DE HIERRO
E XX X 8 C.C.E.P.C.A. Media BAJO HIDRÓGENO – POLVO DE HIERRO
TABLA 1.3
NOTA: C.C.E.P.: Corriente continua, polaridad invertida; electrodo positivo C.C.E.N.: Corriente continua, polaridad directa, electrodo negativo C.C.: Corriente continúa C.A.: Corriente alterna
EJEMPLO E – 6011 E: Electrodo 60: 60.000 Libras por pulgada cuadrada (psi) de resistencia a tracción 1: Electrodo para toda posición de soldadura. 1: Revestimiento celulósico – potásico.
33
CAPITULO II
ENSAYOS PARA EL CONTROL DE CALIDAD EN LA SOLDADURA
2.1 Propiedades mecánicas de los materiales
Se definen como la forma en que un material soporta fuerzas aplicadas, como
fuerzas de tensión, compresión, impacto, fatiga, o fuerzas a altas temperaturas.
Las principales propiedades mecánicas son:
Dureza es la resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados o penetrados por
otros.
Tenacidad es la resistencia que tiene un cuerpo a la rotura.
Fragilidad es la propiedad contraria a la tenacidad, la facilidad de romperse un
cuerpo.
Elasticidad es la propiedad que tiene un cuerpo de ser deformado por fuerzas
exteriores, y al cesar dichas fuerzas, éste recobra su forma original.
Plasticidad es la capacidad de los cuerpos para adquirir deformaciones
permanentes sin llegar a la rotura (ductilidad y maleabilidad).
Resiliencia es la energía que absorbe una probeta por unidad de sección, antes
de romperse.
Fatiga es la capacidad que tiene un cuerpo de resistir esfuerzos repetitivos y
variables en magnitud y sentido.
2.2 Ensayos destructivos
Un ensayo destructivo se define como aquel que se realiza a un material mediante
el uso de herramientas o máquinas, las cuales producen una alteración irreversible
de su composición química o geometría dimensional. Es aquel que deteriora la
pieza que inspecciona, pero dependiendo del tipo de ensayo, la pieza
experimentara desde una leve marca, a una deformación permanente o incluso su
rotura parcial o total.
Los ensayos destructivos en la soldadura se vienen utilizando normalmente para:
Efectuar un control de calidad durante el proceso de fabricación.
34
Demostrar que este cumple con la normativa vigente y/o estándares
sectoriales que le son aplicables.
Determinar el tipo de material, tratamiento o composición más apropiado.
Contrastar los modelos de simulación utilizados para el diseño de dicho
producto.
Investigar nuevos procesos de fabricación.
Estudiar nuevos tipos de materiales.
Resolver problemas o incidencias aparecidas durante el uso de los
productos y no previstas durante el diseño del mismo.
Determinar las propiedades mecánicas y de conformación de los materiales
y fijar su utilización.
Conocer experimentalmente las características técnicas del producto más
allá de las incertidumbres obtenidas mediante los procesos de diseño
habituales.
Las ventajas más destacadas que tienen los ensayos destructivos son:
Reproducir condiciones de uso de productos con el objeto de la resolver de
problemas de funcionamiento de los que se desconoce su origen.
Calibración de los modelos de comportamiento utilizados para simulación
de componentes y desarrollo de producto.
Obtención de información detallada acerca del comportamiento estructural
de un elemento o producto y extracción de conclusiones de sus factores
críticos.
2.2.1 Ensayo de flexión
Consiste en someter a una deformación plástica una probeta recta de sección
plana, circular o poligonal, mediante el pliegue de ésta, sin inversión de su sentido
de flexión, sobre un radio especificado al que se le aplica una presión constante.
Es importante que cumpla dichas condiciones, ya que todos los materiales oponen
una resistencia contraria a cada cambio de forma o deformación. Es una prueba
casi estática que determina el módulo de elasticidad en flexión, el esfuerzo de
35
flexión y la deformación por flexión. Este esfuerzo de flexión se obtiene cuando se
aplican sobre un cuerpo pares de fuerza perpendiculares a su eje longitudinal, de
modo que provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a los
inmediatos.
FIG 2.1 Deformación de plástica de una probeta
2.2.2 Ensayo de soldabilidad
Este ensayo nos ayudará a conocer las elongaciones y las contracciones
producidas en la pieza durante la ejecución del cordón, que irán en función de la
temperatura de trabajo, del tamaño, espesor y forma de la pieza a soldar y de la
temperatura inicial de misma. También nos facilitará el punto de fusión de la pieza,
la velocidad de soldeo que debemos llevar durante la operación y la penetración
del cordón de soldadura, así como; la intensidad de corriente a utilizar, la polaridad
de trabajo, la soldabilidad, el tipo de electrodo a utilizar, etc.
FIG 2.2 Resistencia de la soldadura
36
2.2.3 Ensayo de doblado o plegado
Para realizar este tipo de ensayo se coloca la probeta que es prismática, de
sección rectangular, pulida y con las aristas redondeadas, sobre dos rodillos y se
le aplica una carga progresiva en el centro de la misma por medio de un tercer
rodillo situado encima de la pieza. Al aplicar la fuerza, el material cede y se dobla
hasta la aparición de grietas, pliegues o hasta que se considere suficiente y se
calcula por valores preestablecidos, la presión que hay que darles y el ángulo que
deben formar. Nos proporciona conocer la plasticidad de los diferentes materiales
metálicos y como consecuencia conocer la forma en que se puede trabajar con
ellos. Es un ensayo tecnológico derivado del de flexión. Es solicitado para las
especificaciones en la recepción de aceros en barras y perfiles, para la
comprobación de la tenacidad de los mismos y después de haber sido sometido al
tratamiento térmico de recocido.
FIG 2.3 Esquema del doblado de una probeta
2.3 Ensayos no destructivos
Existen varios procesos para inspeccionar las soldaduras, muchos de ellos son
parte del grupo conocido como “ENSAYOS NO DESTRUTIVOS (END)”, métodos
que sin dañar la pieza evaluada, posibilitan la detección de discontinuidades y
aportan información precisa sobre el estado y la calidad de las soldaduras. La
utilización de los ensayos no destructivos se ha incorporado a todos los campos
de la industria metalúrgica. Los END son sumamente importantes en el continuo
37
desarrollo industrial, gracias a ellos es posible determinar la presencia de
defectos en los materiales o en las soldaduras efectuadas en elementos
estructurales, en los cuales una falla catastrófica puede representar grandes
pérdidas en dinero, daño al medio ambiente, y el peor de los casos la pérdida de
vidas humanas.
Quien realiza este ensayo debe ser un inspector de soldadura formalmente
calificado, con conocimientos y experiencia para poder aplicar criterios de
aceptación y capaz de comparar los datos obtenidos en la superficie del cordón de
soldadura, con los estándares nacionales e internacionales que determinan la
aceptabilidad y calidad de una unión soldada.
Los procesos de soldeo están presentes en cualquier tipo de construcción donde
tome participación cualquier elemento de acero. Las piezas y elementos soldados
requieren de la verificación del proceso de fabricación y mantenimiento de los
mismos, pues la presencia de grietas e imperfecciones pueden causar daño como
rompimiento o fractura de las piezas soldadas.
Se denomina ensayo no destructivo a cualquier prueba practicada a un material
que no altere de forma permanente sus propiedades mecánicas, físicas o
químicas. Su propósito es detectar discontinuidades superficiales e internas en
los materiales y soldaduras de las piezas soldadas. Los ensayos no destructivos
son más baratos, debido a que no implica la destrucción de las piezas a examinar,
ya que se busca solamente verificar la homogeneidad y continuidad del material.
Los END pueden aplicarse en cualquier etapa del proceso, ya sea para el control
de calidad de la materia prima, durante los procesos de producción, como en los
servicios de mantenimiento. Los ensayos no destructivos se clasifican en tres
grupos:
Pruebas no destructivas superficiales; que solo bridan información superficial
de la soldadura, conformado por los ensayos de inspección visual, líquidos
penetrantes y partículas magnéticas.
Pruebas no destructivas volumétricas; las cuales detectan discontinuidades
internas y superficiales, integrado por las técnicas de radiografía industrial,
ultrasonido industrial y emisión acústica.
38
Pruebas no destructivas de hermeticidad; son pruebas de cambio de presión,
pruebas de fuga y ofrecen información del grado en que pueden ser contenidos los
fluidos en recipientes.
La inspección de la soldadura es un proceso que se inicia con la recepción de los
materiales en el almacén, continua durante todo el proceso de soldadura y termina
con los informes finales de los inspectores, quienes son los profesionales que
realizan la inspección visual detectando y corrigiendo a tiempo los defectos en la
aplicación de la soldadura, evitando así gastos innecesarios en reparaciones de
las uniones soldadas. Este tipo de ensayos se realiza mediante pruebas físicas,
porque su práctica no representa ningún riesgo real para el objeto en estudio, ni
altera de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas ni
dimensionales.
2.3.1 Ensayo visual
Como su nombre lo indica, es un ensayo que se realiza mediante un proceso de
inspección visual y brinda información inmediata del área evaluada. La inspección
visual es una secuencia de operaciones que se realizan a lo largo de todo el
proceso productivo y que tiene como fin asegurar la calidad de las uniones
soldadas. Consiste en observar detenidamente la superficie de la soldadura, con
la ayuda de algunos instrumentos como; lupa, linterna, espejo tipo odontológico e
instrumentos de medición, para identificar discontinuidades y determinar si dicha
soldadura tiene la calidad adecuada o no. Para definir esto el inspector debe
comparar lo observado con las características y criterios de aceptación de calidad
en soldadura, las cuales provienen de diversas fuentes, como dibujos de
fabricación que muestren el tamaño de los cordones permitidos, su longitud
precisa y ubicación requerida. Estos requisitos dimensionales han sido
establecidos a través de cálculos tomados de diseños que cumplen los estándares
de la unión soldada.
Dentro del proceso de inspección visual, el tamaño de la soldadura es muy
importante, ya que afecta directamente la resistencia mecánica de la unión y sus
relativas consecuencias en caso de no ser adecuado. Las discontinuidades en los
39
cordones son muy importantes ya que son las imperfecciones interiores o
adyacentes a la soldadura las que disminuyen la resistencia para la cual fue
diseñada. Las discontinuidades, de inaceptables dimensiones y localización, se
denominan defectos de soldadura, y pueden ser causas de falla prematura.
FIG 2.4 Soldaduras halladas en una inspección visual
2.3.1.1 Instrumentos necesarios
Para facilitar la inspección visual y llevarla a cabo en las mejores condiciones, se
necesitan ciertos instrumentos como herramientas de trabajo, que permitirán
efectuar las inspecciones de la forma más sencilla, rápida y precisa. Se debe
disponer de algún tipo de galga (calibrador) que permita medir faltas de alineación
de bordes, abertura de la raíz, ángulo de la junta, altura del talón y espesor de los
materiales que han sido punteados y preparados para su soldadura, así como
para medir la profundidad de la garganta de soldadura del cordón, una vez
finalizado. Se debe disponer de dispositivos de iluminación adecuados como
linternas, lámparas portátiles, etc., en lugares donde la luz directa no sea
suficiente, como ocurre con frecuencia en el interior de sótanos o en estancias
cerradas. Las reglas metálicas son útiles para comprobar espesores, mientras
que las cintas métricas son adecuadas para comprobar dimensiones generales.
Cuando sea necesario comprobar las temperaturas de precalentamiento entre
pasadas, es necesario un juego de lápices termo indicadores, o sea, sensibles a la
temperatura, o de un termómetro adecuado a la gama de temperaturas a medir.
El empleo de lupas de cinco o diez aumentos puede ser útil para detectar grietas
capilares en las zonas afectadas térmicamente y fisuras en cráter, aunque nunca
40
se utilizaran como instrumento de evaluación. Conviene también disponer de una
cámara fotográfica o de una cámara de video, para registrar los datos de las
inspecciones en áreas críticas o dejar constancia de los posibles defectos, en
nuestro informe de evaluación.
FIG 2.5 Instrumentos para inspección visual
2.3.1.2 Análisis de la información
De las observaciones efectuadas, se puede obtener una información muy
provechosa acerca del grado de calidad alcanzado. Podemos detectar si se han
producido deformaciones. Estudiando la superficie de la soldadura, podemos
conocer si el trabajo se ejecutó de forma correcta, ya que cuando se suelda de
forma adecuada, la soldadura adquiere un contorno regular con aguas y
penetración uniformes. Una intensidad demasiado baja, suele producir unos
cordones estrechos y abultados, con surcos irregulares y también faltas de
penetración. Intensidades elevadas producen alargamientos de los surcos
estrechos y no uniformes, salpicaduras, mordeduras y en caso extremo, hasta
perforaciones de la pieza a soldar, por exceso de penetración. Se necesita
conocer cómo cambia el aspecto del cordón de soldadura, en función de las
variaciones que experimenta la longitud del arco eléctrico. Arcos largos, incluso
aunque se apliquen con intensidades y velocidades adecuadas pueden producir
41
porosidades, inclusiones y penetración irregular del cordón. A continuación a
modo de ejemplo práctico, se presenta un esquema con los diversos aspectos
superficiales, debidos a las diferentes técnicas de soldadura aplicada:
Intensidad, velocidad y arco normales: contorno uniforme y buena
penetración.
Intensidad normal y velocidad lenta: sobre espesor elevado y baja
penetración.
Intensidad baja y velocidad normal: cordón estrecho, aguas no uniformes y
mordeduras.
Intensidad normal y velocidad alta: aguas no uniformes, mordeduras y baja
penetración.
Intensidad alta y velocidad normal: aguas alargadas, salpicaduras,
penetración excesiva y mordeduras.
Intensidad normal y arco largo: penetración desigual, porosidad e
inclusiones.
En este sentido, solo con la inspección visual es posible, en ocasiones, detectar
algunos defectos internos. Por ejemplo, cuando se produce falta de fusión, suelen
aparecer depresiones entre la superficie del cordón y el metal base. La falta de
penetración supone una depresión, en la parte opuesta de donde se suelda. Por
todo ello debemos examinar y estudiar minuciosamente las discontinuidades
visibles, para evaluar así inicialmente, sus características. Las grietas no se
admiten en ningún caso. Otros defectos requieren reparación, en función de su
forma y dimensiones. Cuando sea necesario reparar, es muy importante marcar
correctamente la zona afectada y comprobar la reparación antes de que quede
oculta. Se utilizan diferentes colores para el marcado, con el objeto de evitar
confusiones y los trazos de las marcas deben ser inalterables para que se
mantengan, al menos, hasta que finalice la verificación de la reparación.
42
2.3.1.3 Aplicación del ensayo visual
Un programa de inspección visual concienzudo del control de la calidad incluye
una secuencia de inspecciones realizadas durante todas las fases de fabricación.
Este programa se aplica antes, durante y después de la soldadura, es accesible y
de bajo costo, puede reducir los costos al revelar tempranamente los defectos en
la superficie, en el proceso de fabricación, además es un recurso excelente para
evitar problemas posteriores de fabricación y evaluar la mano de obra.
2.3.1.3.1 Antes de la soldadura
Antes de la soldadura, algunos ítems típicos requieren atención por parte del
inspector visual, estos deberían incluir lo siguiente:
Revisión de dibujos y especificaciones.
Verificación de procedimientos y realización de las calificaciones.
Determinación de los puntos de espera, si se requiere.
Definición de un plan de documentación.
Revisión de la documentación del material.
Revisión del material base.
Revisión de la preparación y alineación de las uniones.
Revisión del almacenamiento de material de aporte.
Si el inspector presta atención particular a estos ítems preliminares, muchos
problemas que quizás ocurran pueden ser prevenidos. Es importante que el
inspector revise los documentos para determinar los requisitos del trabajo. Se
debería establecer un sistema para asegurar que se producen los registros
exactos y completos.
Revisión de planos y especificaciones
El inspector debería tener copias de dibujos, planos y especificaciones o tener
acceso a ellos, para revisarlos periódicamente. La información deberá incluir
detalles de la soldadura, los requisitos de materiales, los requisitos de inspección,
las dimensiones y los requisitos de calificación.
43
Procedimientos de chequeo y realización de la calificación
El inspector debería revisar los procedimientos de soldadura y registros de
calificación del soldador, para asegurar que las calificaciones reúnan los requisitos
de la especificación del trabajo.
Establecer punto de espera
Se deberían considerar los puntos de espera o los puntos de chequeo cuando la
inspección se lleva a cabo antes que se realice cualquier etapa de fabricación. Se
deberían establecer los puntos de espera para la inspección del trabajo que
llegará a ser inaccesible para la inspección porque será cubierto por el trabajo
subsiguiente.
Establecimiento del plan de documentación
Puede ser necesario registrar algunos resultados de la inspección. Esta
documentación proporcionará los datos requeridos para la aceptación final.
Revisión de la documentación de materiales
El inspector debería verificar que los materiales correctos se ordenaron, fueron
recibidos y se utilizaron durante la fabricación.
Verificación de metal base
Antes de la soldadura, se debería examinar el metal base, para detectar posibles
discontinuidades inaceptables, tal como: laminaciones, rebabas, traslapes y
grietas.
Verificación de la preparación y alineación de la junta soldada
La preparación y alineación de la unión son críticas en la producción de una
soldadura sana. Los ítems que se pueden considerar antes de la soldadura
incluyen:
Ángulo de bisel.
Abertura de raíz.
Alineación de la unión.
Respaldo.
Inserto consumible.
Limpieza de la unión.
Punteada de la unión.
44
Precalentamiento (cuando se requiere).
Todos estos factores podrían tener un apoyo directo en la calidad del resultado de
la soldadura. Si el ajuste de la unión es pobre, se debería corregir antes de soldar.
El cuidado adicional durante el ensamble puede mejorar significativamente la
eficacia de la soldadura.
A veces, la inspección de la unión antes de la soldadura, revelará las
irregularidades dentro de las limitaciones del código, pero éstas llegan a ser áreas
de interés y se pueden vigilar detenidamente durante pasos posteriores. Por
ejemplo, si una unión T exhibe la máxima abertura de raíz, el tamaño requerido de
filete puede ser aumentado por la cantidad actual del tamaño de la abertura de
raíz. Los inspectores sólo conocerán de tal condición si ellos verificaron el
ensamble de la unión. La unión soldada se debería marcar de conformidad con el
plano, para que el tamaño correcto de la soldadura se pueda verificar durante la
inspección final.
Revisión del almacenamiento de metal de aporte
Los consumibles de soldadura se deberían de almacenar de acuerdo con las
recomendaciones del fabricante, los códigos aplicables y los requisitos de
contrato.
2.3.1.3.2 Durante la soldadura
Verificación del precalentamiento y temperatura entre pases
Cuando se requiera, por el código de referencia, por documentos de contrato o por
la Especificación del Procedimiento de Soldadura, las temperaturas de
precalentamiento y entre pases deberían ser verificadas por el inspector.
Verificación de la conformidad con el procedimiento de soldadura
Verifique que la operación de soldadura esté de acuerdo con la Especificación del
Procedimiento de Soldadura. Se deberían verificar las variables, tales como:
material de aporte, velocidad de alimentación de alambre, el diseño de la unión,
las características eléctricas y la técnica entre otros.
45
Inspección de la soldadura del pase de raíz
Una gran variedad de defectos que se descubren en la soldadura están asociados
con el pase de raíz. Un buen examen visual posterior a la aplicación del pase de
raíz de soldadura expondría el problema para proceder a la corrección.
Inspección de los pases de soldadura
Para evaluar los progresos del trabajo de soldadura, es importante examinar
visualmente cada pase. Esto también ayuda a verificar si hay una limpieza
adecuada entre los pases. Esto puede ayudar a prevenir la aparición de
inclusiones de escoria en la soldadura final.
Examen del lado opuesto antes de soldar
Podrían existir condiciones críticas en la raíz de cada unión. Esta área se debería
examinar después de la remoción de la escoria y otras irregularidades, con el fin
de asegurar que todas las discontinuidades se han eliminado y que el contorno de
la excavación proporciona el acceso para la soldadura subsiguiente.
2.3.1.3.3 Después de la soldadura
Examen de la calidad de la superficie soldada
Se inspecciona visualmente la superficie de la soldadura y se verifica que la
concavidad y convexidad del contorno de la soldadura reúnan los requisitos de
aceptación requeridos por los documentos del contrato. A los estándares de mano
de obra, podrían adicionarse ítems tales como: rugosidad de la superficie, la
salpicadura de soldadura y los choques de arco. La mayoría de códigos y
especificaciones describen el tipo y tamaño de discontinuidades que son
aceptables. Muchas de estas discontinuidades pueden ser encontradas por
inspección visual de la soldadura terminada. Las siguientes son discontinuidades
típicas encontradas en la superficie de soldaduras:
Porosidad.
Fusión incompleta.
Penetración incompleta de la unión.
Socavado.
46
Concavidad.
Traslape.
Grietas.
Inclusiones metálicas y no metálicas.
Refuerzo excesivo.
Verificación de las dimensiones de la soldadura
Para determinar si la conformidad se ha obtenido, el inspector debería verificar si
todas las soldaduras reúnen los requisitos de planos en cuanto a tamaño, longitud
y ubicación. Los tamaños de soldadura de filete se pueden determinar usando uno
o varios tipos de galgas para soldadura. Las soldaduras a tope deberían ser
rellenadas en toda la sección transversal de la unión, o cuando sea especificado y
los refuerzos no deberían ser excesivos. Algunas condiciones pueden requerir el
uso de galgas especiales de soldadura para verificar estas dimensiones.
FIG 2.6 Dimensiones de la soldadura
47
Simbología Básica de soldadura
FIG 2.7 Simbología básica de soldadura
http://es.slideshare.net/carmen.sanchez/juntas-o-uniones-soldadas
48
Verificación de la exactitud dimensional
La inspección final de una soldadura debería incluir la verificación final de las
dimensiones de acuerdo con el plano.
Revisión de los requisitos subsiguientes
Se revisa la especificación para determinar si se requieren procedimientos
adicionales. Tales procedimientos pueden incluir tratamientos térmicos después
de la soldadura, examen no destructivo, pruebas y otros. Cuando el inspector de
soldadura es responsable de la aceptación final, debería verificar que cada una de
estas operaciones subsiguientes haya sido realizada.
Ventajas
Casi todo puede ser inspeccionado, en cierto grado.
Puede ser de muy bajo costo.
Se puede recurrir a equipo relativamente simple.
Se requiere un mínimo de entrenamiento.
Amplio alcance en usos y en benéficos.
Desventajas
Solamente pueden ser evaluadas las condiciones superficiales.
Se requiere una fuente efectiva de iluminación.
Es necesario el acceso a la superficie que requiere ser inspeccionada.
2.3.1.3.4 Supervisión y reparación de soldadura
Este es un ejemplo de una reparación real después de efectuada una supervisión
visual, en uno de los refuerzos de un auto volteo, que se usa para transportar caña
en los ingenios de azúcar, realizada en los talleres de fabricación que se
encuentran en la finca San Pablo km 45 carretera antigua Palin Escuintla, de la
empresa Metagro S.A. Fabricada por la Empresa Servicios Industriales de
Guatemala en octubre de año 2014. La supervisión se hizo por los supervisores
de la empresa Metagro S.A.
49
FOTOGRAFIA 2.1 Auto volteos fabricados por Metagro S.A. para el transporte de
caña de azúcar
FOTOGRAFIA 2.2 Auto volteo en su etapa final de fabricación
50
FOTOGRAFIA 2.3 Soldadura no pasa la supervisión visual, presenta
discontinuidad y abultamientos en el cordón
FOTOGRAFIA 2.4 Soldadura no pasa la supervisión visual, presenta
abultamientos y cráteres en el cordón
51
FOTOGRAFIA 2.5 Proceso de reparación de soldadura, se elimina el cordón de
soldadura en mal estado con disco abrasivo para borrar los abultamientos y
discontinuidades
FOTOGRAFIA 2.6 Se procede a soldar nuevamente por el soldador experto para
mejorar la calidad de la soldadura.
52
FOTOGRAFIA 2.7 Soldaduras corregidas en el refuerzo de auto volteo
FOTOGRAFIA 2.8 Refuerzo de auto volteo reparado
53
FOTOGRAFIA 2.9 Trabajo terminado, entregado y recibido por el supervisor de
Metagro S.A.
2.3.2 Ensayo líquidos penetrantes
El análisis no destructivo con Líquidos Penetrantes (LP), se introdujo en la
industria en los años que precedieron a la segunda guerra mundial, la causa
principal fue la necesidad de disponer de un control válido al de partículas
magnéticas, el cual requiere para su aplicación, materiales con características
ferro magnéticas, se emplea básicamente para detectar discontinuidades abiertas
a la superficie en materiales sólidos no porosos, característica que lo hace
utilizable en innumerables campos de aplicación y se puede aplicar perfectamente
para examinar los acabados en las soldaduras. Este procedimiento se basa en el
principio físico conocido como capilaridad, que permite evidenciar de una manera
rápida y confiable, discontinuidades abiertas a la superficie (fisuras, porosidad,
54
pliegues, etc.) sobre casi cualquier componente ferroso y no ferroso
independientemente de la geometría y del material de la pieza, consiste en la
aplicación de fluidos sobre la superficie a examinar, estos fluidos penetran los
poros y son retenidos en las discontinuidades y fisuras. Posteriormente se limpia
y se aplica otro líquido absorbente llamado revelador, que es de color diferente al
líquido penetrante, de esta manera se incrementa la evidencia de las
discontinuidades, tal que puedan ser vistas ya sea directamente o por medio de
una luz negra.
Los diferentes parámetros que se deben tener en cuenta al momento de la
realización de este ensayo son inicialmente la limpieza. Consiste en eliminar de la
zona a inspeccionar cualquier resto de contaminante que dificulte, tanto la entrada
del penetrante en las discontinuidades como la posterior eliminación del mismo
que queda sobre la superficie. La limpieza se puede realizar con detergente,
disolvente, vapor desengrasante, limpiadores alcalinos, ultrasonidos, decapantes,
ataque acido o mediante medios mecánicos.
Posteriormente se lleva a cabo la aplicación del líquido cubriendo la superficie a
inspeccionar, dependiendo de la forma y el tamaño de la pieza, el penetrante se
puede aplicar por inmersión, brocha o pincel o por pulverización. Hay un tiempo
de penetración necesario para que dicho líquido pueda llenar por capilaridad las
discontinuidades, después se limpia el exceso de líquido.
Existen penetrantes lavables con agua y penetrantes eliminables con disolvente.
Se procede a secar la superficie evaluada y se aplica el revelador en forma seca
o finamente pulverizado en una suspensión acuosa o alcohólica de rápida
evaporación. Existen varias técnica recomendadas para una aplicación eficaz de
los distintos tipos de reveladores, estas son mediante espolvoreado, inmersión,
lecho fluido y pulverización. La fina capa de revelador absorbe el líquido
penetrante retenido en las discontinuidades llevándolo a la superficie para hacerlo
visible, pudiendo así registrar y evaluar las indicaciones. Hay diferentes técnicas
de interpretación y evaluación según sea el tipo de líquido penetrante utilizado, así
como métodos de fijado y registro de las indicaciones obtenidas.
55
Finalmente se limpia la superficie, tratando de eliminar los restos de todos los
agentes químicos empleados, para prevenir posibles daños de la pieza cuando
vuelva a ser utilizada.
La favorabilidad de este tipo de ensayo no destructivo es debido a que esta
técnica permite ensayar toda la superficie de la pieza. La geometría y el tamaño
de la pieza a inspeccionar no es un factor crítico, no se destruye la pieza ni
siquiera parcialmente, se obtiene resultados inmediatos y permite identificar
defectos más profundos que los superficiales. Se pueden agregar ventajas
como su economía, inspección a simple vista, su técnica razonablemente rápida y
fácil de emplear que no necesita equipos complejos o caros y se puede realizar de
forma automatizada o manual, en taller o en obra. En cuanto al personal se
requieren pocas horas de capacitación de los inspectores, pero si es importante
para una mejor confiabilidad de los resultados, examinadores con amplia
experiencia.
Las limitaciones generales del ensayo son: sólo se puede aplicar a defectos
superficiales y a materiales no porosos, la superficie a ensayar tiene que estar
completamente limpia, no se puede utilizar en piezas pintadas o con
recubrimientos protectores.
2.3.2.1 Principios físicos y propiedades de los líquidos penetrantes (LP)
Capilaridad:
Propiedad de un cuerpo solido de atraer y hacer subir por sus paredes hasta cierto
limite el líquido que lo moja, como el agua, y de repeler y formar a su alrededor un
hueco o vacío con el líquido que no lo moja, como el mercurio.
Tensión superficial:
Cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.
Esto significa que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie.
Debido a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que
entran en contacto se da lugar a la capilaridad. El origen de esta fuerza es la
afinidad intermolecular y la fuerza de adhesión del fluido al sólido.
56
Mojabilidad o poder de humectación:
Es la propiedad de un líquido de expandirse adhiriéndose a la superficie de un
sólido. Esta depende de la interacción del líquido con la fase sólida y gaseosa en
la que se encuentra. La Mojabilidad está estrechamente ligada a la tensión
superficial y está determinada por el ángulo θ de contacto con la superficie.
Depende del θ, sí θ< 90°, θ=90° o θ >90°, así será la Mojabilidad, la cual podrá ser
buena o escasa. Un líquido penetrante de buena calidad, debe necesariamente
poseer un bajo ángulo de contacto a fin de asegurar una buena Mojabilidad de la
superficie de examen y una óptima penetración en las discontinuidades.
Gráfica de ángulos de contacto
Es fácilmente demostrable que, con sólo una buena tensión superficial, no es
suficiente para garantizar la capacidad de penetración y en consecuencia la
calidad de un producto. Por ejemplo el agua, teniendo una alta tensión superficial,
posee un ángulo de contacto grande que la hace escasamente penetrable. Si a
ésta se le agregan agentes humectantes, el ángulo es drásticamente reducido y
aunque se obtiene una consiguiente reducción de la tensión superficial, ello podrá
resultar en un buen penetrante.
El mecanismo de entrar y salir de las discontinuidades finas se debe a las fuerzas
capilares. La presión capilar es una función de la tensión superficial del líquido y
su capacidad de humedecer la superficie. Un líquido se elevará en gran medida,
si por ejemplo, el extremo superior de un tubo está abierto y en menor medida, si
el extremo superior está cerrado. Al parecer, un tubo cerrado es similar a una
grieta fina, y que un poco de aire quede atrapado. Para un penetrante dado y
57
defectos, como grietas, la presión desarrollada puede ser dada por la siguiente
fórmula:
P=2T cos θ/w donde:
P= presión
T= tensión superficial
θ = ángulo de contacto entre el líquido y la superficie de la grieta
w= ancho de la grieta
Se desprende de la relación anterior que los grandes valores de la tensión
superficial y menores ángulos de contacto o anchura de las fisuras, incrementará
la presión.
Viscosidad:
Los líquidos tienen la capacidad de fluir porque las moléculas del líquido se
deslizan unas sobre otras. La resistencia del líquido a fluir se denomina
viscosidad, en otras palabras, la viscosidad de un líquido es una medida de su
resistencia interna a fluir. La resistencia a fluir, se debe a la fricción interna entre
las capas de moléculas. Los líquidos que fluyen muy lentamente como la miel o la
glicerina, tienen alta viscosidad en comparación con éter y agua, las cuales tienen
bajas viscosidades.
En el caso de la viscosidad de los líquidos penetrantes, tiene una consideración
práctica importante en su selección. Es un factor importante para determinar la
velocidad con que un penetrante entre en la discontinuidad. La fluidez es la
inversa de la viscosidad, por lo tanto un penetrante viscoso penetrará o emergerá
más lentamente que uno menos viscoso. Si por el contrario la viscosidad es
demasiado baja, el penetrante en exceso en la superficie de la pieza en cuestión,
drenará hacia fuera demasiado rápido y no permitirá que se forme un charco de
penetrante, que actúe como un reservorio para llenar la discontinuidad cuando la
acción capilar se lleva a cabo. Además, la capa delgada del penetrante también
puede ser lavada más fácil de las discontinuidades durante la limpieza.
58
Densidad:
Siendo generalmente compuestos orgánicos aceitosos, los LP poseen
generalmente un Peso Específico (PE) muy bajo. La densidad y el PE del
producto, no inciden en forma directa sobre la confiabilidad y sensibilidad del
ensayo.
En el caso donde la inspección se efectúa con la técnica de inmersión, son más
adecuados los LP con PE < 1(comercialmente entre 0.85 y 0.95). Esta exigencia
se deriva principalmente del hecho que una eventual contaminación del LP con
agua, usada durante el control, no producirá ninguna consecuencia irreparable,
por cuanto al ser el PE de la misma, mayor que la del LP, se depositará en el
fondo del contenedor, facilitando así la separación del agua.
La densidad para líquidos se mide en grs. /cm³ y para reveladores en polvos secos
en grs. /litro, dando en este caso, una idea de su granulometría o finura. En
reveladores secos, la densidad debe ser normalmente < a 200 grs. /litro.
Volatilidad:
Por volatilidad se entiende la propiedad físico-química de algunos componentes,
constituyentes de la mezcla líquida, de pasar al estado gaseoso (evaporarse) más
o menos fácilmente de la superficie de en examinar. La consecuencia inmediata
de la volatilidad, es la variación de la composición química ( y por lo tanto, de la
viscosidad, densidad, tensión superficial, Mojabilidad, punto de inflamabilidad, etc.)
de la mezcla original. La volatilidad, es función de la temperatura y la presión a
la cual se encuentra la mezcla penetrante.
Es evidente que para un líquido penetrante ideal, la volatilidad deberá ser la
mínima posible o igual o similar para cada componente con el objeto de mantener
la composición química original. Un líquido muy volátil no resulta competitivo
económicamente, por tanto, si se usa un contenedor abierto para la técnica de
inmersión, tiende continuamente a evaporarse con la consiguiente pérdida de sus
características.
59
Punto de inflamación:
Es la temperatura mínima a la cual el líquido penetrante deberá ser calentado, en
condiciones normalizadas de laboratorio, para producir vapor en cantidad
suficiente como para forma una mezcla inflamable. En la inspección se requieren
penetrantes con alto punto de inflamabilidad que, además de poseer un bajo grado
de volatilidad, aseguran ajustarse a las normas de seguridad vigentes.
2.3.2.2 Clasificación de líquidos penetrantes
Penetrantes:
Penetrante fluorescente:
Lavables con agua
Postemulsificables
Removibles con solvente
Penetrante coloreado:
Lavables con agua
Postemulsificables
Removibles con solvente
Penetrante de uso dual:
Lavables con agua
Postemulsificables
Removibles con agua
Penetrante para usos especiales
Removedores:
Agua
Emulsionantes
De base oleosa
De base acuosa
Disolventes
Reveladores:
Polvos secos
60
Dispersiones y soluciones acuosas
Dispersión de polvo en agua
Solución de polvo en agua
Dispersión de polvo en disolvente volátil no acuoso
No inflamable
Inflamable
Clasificación ASTM
TIPO I Fluorescente:
Método A: Lavable con agua (ASTM E-1200)
Método B: Postemulsificable lipofílico (ASTM E-1208)
Método C: Removible con solvente( ASTM E-1219)
Método D: Postemulsificable hidrofílico (ASTM E-1210)
TIPO II Coloreados:
Método A: Lavables con agua (ASTM E-1418)
Método B: Removibles con solvente (ASTM E-1220)
2.3.2.3 Procedimiento para el ensayo
Buena limpieza inicial de la superficie a examinar.
Eliminar de la zona cualquier resto de contaminante que dificulte el trabajo.
Aplicación del líquido penetrante cubriendo la superficie a examinar; se
puede aplicar por inmersión, con brocha o por pulverización.
Limpieza del exceso de líquido penetrante.
Secado de la superficie evaluada.
Aplicación del líquido revelador, el cual absorbe el líquido penetrante
retenido en las discontinuidades llevándolo a la superficie para hacerlo
visible.
Interpretación y evaluación según sea el tipo de líquido penetrante utilizado.
Finalmente se limpia la superficie de los restos de agentes químicos
empleados.
61
Otros tipos de penetrantes
Penetrantes tixotrópicos: Alta viscosidad.
Penetrantes fluorescentes base acuosa: para inspeccionar tanques de O2.
Penetrantes coloreados o fluorescentes: sin azufre, halógenos, etc.
Penetrantes coloreados fluorescentes: dispersables en agua o para ensayos de
fugas en grandes recipientes.
Penetrantes fluorescentes: sin aceites para gomas y plásticos.
Penetrantes fluorescentes base aceite: para aceites de refrigeración.
Penetrantes para superficies calientes.
Penetrantes coloreados; uso comestible.
Penetrantes micro-encapsulados.
Penetrantes tipo By-Lux Penetrant: cambia de color neutro a rojo brillante con
agua o humedad.
Diagrama de flujo de la técnica Lp
Limpieza preliminar
Aplicación
penetrante
Remoción con
solvente
Evaporación del
solvente
Revelador no
acuosoRevelador seco
Inspección
Limpieza final
62
Influencia del estado de la superficie de la muestra
De contaminación y temperatura del estado de la muestra y de los contaminantes
que contenga la superficie, dependerá fuertemente el examen de LP. Las
“sustancias extrañas” se llaman comúnmente “contaminantes” y pueden tener su
origen en las siguientes causas:
Procesos metalúrgicos de fabricación como: arenas, virutas, residuos de
tratamientos térmicos, óxidos, etc.
Procedentes de controles no destructivos como: aceites, partículas
magnetizables, líquidos penetrantes usados con anterioridad, etc.
Condiciones de servicio como: grasas, lubricantes, óxidos, barnices,
pinturas.
Los contaminantes pueden afectar los LP de la siguiente manera:
Reaccionando con el LP para contaminarlo, reduciendo o eliminando sus
propiedades de penetración y/o disminuyendo la fluorescencia o coloración.
Obturando o rellenando las discontinuidades, de tal forma que evitan el LP
penetre.
2.3.2.4 Descripción general del método
Limpieza inicial y secado. Aplicación de líquido penetrante.
63
Tiempo de penetración. Limpieza intermedia.
Secado Aplicación del revelador. Limpieza final, Inspección y evaluación.
FIG 2.8 Descripción grafica del ensayo líquidos penetrantes
Ventajas:
Costo relativamente económico y fácil de emplear.
No requiere de equipos complejos ni costosos.
Método de END altamente portátil.
Alta sensibilidad a las discontinuidades finas y apretadas
Método bastante simple.
Permite inspeccionar la totalidad de la superficie.
Revela de manera inmediata los defectos.
Puede ser utilizado en una variedad de materiales.
Todas las discontinuidades de las superficies son detectados en una sola
operación, independientemente de la orientación.
64
Desventajas:
La superficie de ensayo debe estar libre de todos los contaminantes (polvo,
aceite, grasa, pinturas, óxidos, etc.)
Detecta las discontinuidades superficiales solamente.
No se puede usar en superficies pintadas con algún tipo de recubrimiento.
No se puede utilizar en muestras porosas y es difícil de utilizar en
superficies irregulares.
Se requiere a menudo la eliminación de todos los materiales penetrantes,
después de la prueba.
2.3.2.5 Resumen
Las tintas penetrantes se utilizan para detectar fallas superficiales de la soldadura,
son muy buenas para detectar fugas en tanques de almacenamiento y son
aplicables a la inspección en proceso de producción, final y de mantenimiento. Es
un método para detectar discontinuidades abiertas a la superficie y
discontinuidades superficiales tales como grietas, fisuras, porosidades o falta de
adhesión. Los líquidos usados ingresan por pequeñas aberturas, tales como
fisuras o porosidades, por acción capilar. La velocidad y la extensión de esta
acción dependen de propiedades tales como tensión superficial, la cohesión, la
adhesión y la viscosidad.
Pasos a seguir para realizar el ensayo:
Las piezas a examinar deben ser limpias y de superficie seca.
Se pintan o impregnan con un líquido fuertemente coloreado o fluorescente.
Pasados unos minutos de la operación anterior, se limpia el excedente del
líquido colorante o fluorescente, con lo cual este habrá quedado retenido
tan solo en la grieta o falla.
Se cubre la superficie examinada con revelador, generalmente blanco.
El revelador absorbe el colorante de la grieta, señalándola nítidamente.
2.3.3 Ensayo partículas magnéticas (electricidad y magnetismo)
Es un método de prueba no destructivo que puede detectar las discontinuidades
que se encuentran sobre o justamente debajo de la superficie de metales ferrosos,
65
y que también se puede aplicar a la inspección de soldaduras. Es una prueba que
se puede llevar a cabo en piezas de tamaño y forma variable, superficies con
acabados soldados y en todo tipo de metales ferrosos. Es una técnica rápida y
confiable para la detección y localización de grietas superficiales.
Para realizar esta prueba es preciso someter el cordón de soldadura a una
magnetización o flujo magnético y espolvorear sobre él, partículas finas de
material ferromagnético o polvo de hierro. Un flujo magnético es enviado a través
del material y en el lugar de la imperfección, si en algún lugar de la superficie
examinada se forma un campo de fuga que atrae hacia este el polvo de hierro,
que se rocía sobre la superficie, es porque presenta una imperfección o
discontinuidad, así la longitud de la imperfección puede ser determinada de forma
muy confiable.
Este ensayo es de gran utilidad a la hora de detectar imperfecciones superficiales
y sub superficiales (muy cercanas a la superficie) como, poros, grietas, traslapes;
sin embargo, tiene algunas limitantes asociadas con la dirección de las
discontinuidades, ya que solo detecta las ubicadas perpendicularmente al campo,
además solo puede aplicarse a materiales ferromagnéticos, y tiene una capacidad
de penetración limitada, además el ensayo de partículas magnéticas, no indica la
profundidad de la imperfección y los criterios de aceptación definen si la indicación
es o no aceptable, es decir si se trata de un defecto o no.
Cuando un material ferromagnético se magnetiza, aplicando a dos partes
cualesquiera del mismo los polos de un imán, se convierte en otro imán, con sus
polos situados inversamente respecto del imán original. La formación del imán en
la pieza a ensayar implica la creación en su interior de unas líneas de fuerza que
van desde el polo del imán inductor al otro, pasando por una zona inerte
denominada línea neutra. Estas líneas de fuerza forman un flujo magnético
uniforme, si el material es uniforme. Sin embargo, cuando existe alguna alteración
en el interior del material, las líneas de fuerza se deforman o se producen polos
secundarios. Estas distorsiones o polos atraen a las partículas magnéticas que se
aplican en forma de polvo o suspensión en la superficie a inspeccionar y que por
66
acumulación producen las indicaciones que se observan visualmente de manera
directa o bajo luz ultravioleta.
Es importante conocer que las líneas de fuerza de un campo magnético inducido
siguen la orientación de la regla de la “mano derecha” de forma que si se agarra
con dicha mano una varilla orientando el dedo pulgar en el sentido de la corriente,
los demás dedos indican la dirección de las líneas de fuerza. Esto quiere decir que
cuando se aplica una corriente a una barra magnética, se generan corrientes
circulares transversales muy apropiadas para detectar defectos longitudinales.
Esto es debido a que el descubrimiento de las heterogeneidades del material se
produce cuando dichos defectos son perpendiculares a las líneas del campo
magnético. Si por el contrario, la barra tuviese grietas transversales sería
necesario inducir campos magnéticos transversales. Esto indica que para hacer
una buena inspección, se deben aplicar dos campos magnéticos, perpendiculares
entre sí, para asegurarse de que se atraviesan todas las heterogeneidades del
material.
Con corriente continua se pueden llegar a detectar discontinuidades de hasta 6mm
de profundidad, mientras que con corriente alterna (50Hz) sólo se lograrán
detectar discontinuidades que se encuentren a una profundidad inferior a 0,5mm.
Sin embargo, la corriente alterna presenta un mejor comportamiento para la
detección de heterogeneidades superficiales, debido a que la alternancia de los
campos magnéticos somete a las partículas magnéticas a una intensa agitación
que facilita su atracción por los campos de fuga. En lo que se refiere a corrientes
rectificadas, la corriente monofásica rectificada conserva la alternancia de
intensidad sometiendo a las partículas a una intensa agitación mientras que la
corriente trifásica rectificada se comporta prácticamente como si fuera corriente
continua.
La corriente de cada ensayo debe determinarse en el procedimiento
correspondiente. La intensidad de la corriente eléctrica debe ser la adecuada para
permitir la detección de todas las heterogeneidades superficiales y sub
superficiales relevantes. Debe tenerse en cuenta que una intensidad excesiva
produce sobresaturación magnética, dando lugar a indicaciones erróneas;
67
mientras que una intensidad baja genera campos de fuga débiles incapaces de
atrapar las partículas.
Como partículas magnéticas se utilizan limaduras u óxidos de hierro, de tamaño
comprendido entre 0,1 y 0,4mm, con colores que ayuden a mejorar el contraste
como son el negro, rojo y verde. También se utilizan partículas fluorescentes, que
suelen proporcionar una posibilidad de localización de hasta 100 veces más que
las visibles, si se aplican por vía húmeda. Normalmente se emplean partículas de
varios tamaños mezcladas en una proporción idónea teniendo en cuenta que las
más pequeñas y alargadas aumentan la sensibilidad y las más gruesas y
redondas ayudan a detectar grandes discontinuidades y arrastran a las más
pequeñas evitando que se formen falsas indicaciones.
Todos los materiales ferromagnéticos sometidos a un campo magnético
conservan, después de cesar la acción del campo, un cierto magnetismo, llamado
remanente o residual, que puede ser perjudicial. Existen varios procedimientos
para llevar a cabo la desmagnetización y todos ellos operan, de forma general,
sometiendo a la pieza a un campo magnético alterno cuya intensidad va
gradualmente decreciendo hasta anularse. A esa distancia se considera que la
influencia del campo es nula y se corta la corriente.
Comparado a la inspección por líquidos penetrantes, el ensayo por partículas
magnéticas, puede revelar discontinuidades que no se ven en la superficie.
También requiere de un menor grado de limpieza pues no se necesitan
condiciones de limpieza excesivamente rigurosas y generalmente es un método
más rápido y económico al no precisar equipos electrónicos.
Este ensayo se puede aplicarse a piezas de tamaño y forma variables así como en
superficies con acabados soldados y en todo tipo de metales ferrosos, tales como
acero al carbono, acero de baja aleación y hierro fundido, en soldaduras y las
zonas afectadas por el calor, así como en superficies relativamente ásperas y
sucias, es posible pero la sensibilidad disminuye por esto.
Es sensible para la detección de discontinuidades de tipo lineal, tales como:
Grietas de fabricación o por fatiga.
Desgarres en caliente.
68
Traslapes.
Costuras, faltas de fusión.
Laminaciones, etc.
La gran limitación es que únicamente detecta discontinuidades perpendiculares al
campo y únicamente se puede aplicar en materiales ferromagnéticos.
La capacidad de penetración sigue siendo limitada. En cuanto al manejo del
equipo en campo puede ser costoso y lento.
Aparato para realización de ensayos de Partículas magnéticas llamado Joke.
Dirección de las corrientes circulares transversales
FIG 2.9
2.3.3.1 Propiedades físicas en las que se basa el ensayo
Permeabilidad: es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que
lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material
69
es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un
tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.
Permeabilidad magnética: capacidad de una sustancia o medio para atraer y
hacer pasar a través de ella campos magnéticos, la cual está dada por la relación
entre la inducción magnética existente y la intensidad de campo magnético que
aparece en el interior de dicho material.
La magnitud así definida, el grado de magnetización de un material en respuesta a
un campo magnético, se denomina permeabilidad absoluta y se suele representar
por el símbolo μ:
Donde B es la inducción magnética (también llamada densidad de flujo magnético)
en el material, y H es intensidad de campo magnético.
Entonces para nuestros propósitos, podríamos decir que permeabilidad es la
propiedad de algunos materiales de poder ser magnetizados
La característica que tienen las líneas de flujo, es de alterar su trayectoria cuando
son interceptadas por un cambio de permeabilidad en la pieza en examen.
2.3.3.2 Clasificación de los materiales
Diamagnéticos: Son levemente repelidos por un campo magnético, se
magnetizan pobremente. Mercurio, oro, bismuto, zinc, cobre, plata, plomo.
Paramagnéticos: Son levemente atraídos por un campo magnético, no se
magnetizan. Molibdeno, litio, aluminio, magnesio, cromo, platino, sulfato de cobre,
estaño, potasio.
Ferromagnéticos: Son fácilmente atraídos por un campo magnético, se
magnetizan fácilmente. Hierro, níquel, cobalto, gadolinio, los aceros, aleaciones de
cobalto y níquel, aleaciones de cobre, manganeso y aluminio.
70
Ventajas
Se puede inspeccionar las piezas en serie obteniéndose durante el
proceso, resultados seguros e inmediatos.
La inspección es más rápida que los líquidos penetrantes y más
económicos.
Equipo relativamente simple, provisto de controles para ajustar la
corriente, y un amperímetro visible, conectores para HWDC, FWDC y
AC.
Portabilidad y adaptabilidad a muestras pequeñas o grandes.
Requiere menor limpieza que Líquidos Penetrantes.
Detecta tanto discontinuidades superficiales y sub superficiales.
Las indicaciones son producidas directamente en la superficie de la
pieza, indicando la longitud, localización, tamaño y forma de las
discontinuidades.
El equipo no requiere de un mantenimiento extensivo.
Mejor análisis de las discontinuidades que se encuentran llenas de
carbón, escorias u otros contaminantes y que no pueden ser detectadas
con una inspección por Líquidos Penetrantes.
Desventajas
Es aplicable solamente a materiales ferromagnéticos; en soldadura, el
metal depositado debe ser también ferromagnético.
Requiere de una fuente de poder.
Utiliza partículas de fierro con criba de 100 mallas (0.00008 in)
No detectará discontinuidades que se encuentren en profundidades
mayores de 1/4".
La detección de una discontinuidad dependerá de muchas variables,
tales como la permeabilidad del material, tipo, localización y orientación
de la discontinuidad, cantidad y tipo de corriente magnetizante
empleada, tipo de partículas, etc.
La aplicación del método en el campo es de mayor costo.
71
La rugosidad superficial puede distorsionar las líneas de flujo.
Se requieren dos o más inspecciones secuenciales con diferentes
magnetizaciones.
Generalmente después de la inspección se requiere de una
desmagnetización.
Debe tenerse cuidado en evitar quemadas por arco eléctrico en la
superficie de la pieza con la técnica de puntas de contacto.
Aunque las indicaciones formadas con partículas magnéticas son
fácilmente observables, la experiencia en el significado de su
interpretación es muchas veces necesario.
2.3.3.3 Resumen
Las partículas magnéticas se utilizan para detectar fallas superficiales y
subsuperficiales tales como: fisuras, poros, corrosión, faltas de fusión en
soldaduras y componentes mecánicos; como turbinas, ejes etc. sometidos a
esfuerzos y desgaste.
El método de partículas magnéticas se basa en que toda partícula ferrosa
susceptible de ser magnetizada, al entrar en contacto con un imán se orienta de
acuerdo con su respectiva polaridad y sigue las líneas de fuerza del campo
magnético. Dichas líneas se interrumpen tan pronto como en el cuerpo principal
se presenta alguna discontinuidad en forma de grieta. Tanto sea superficial o
subsuperficial, en sus inmediaciones, se producirá una acumulación de partículas.
72
FIG 2.10 Esquema del comportamiento de partículas magnéticas
2.3.4 Ensayo radiografía industrial (rayos X o rayos gamma)
La radiografía industrial es un ensayo no destructivo de tipo físico, que es utilizado
para inspeccionar materiales en busca de discontinuidades macroscópicas y
variaciones en su estructura interna. La radiación electromagnética de onda corta
tiene la propiedad de poder penetrar diversos materiales sólidos, por lo que al
utilizarla se puede generar una imagen de la estructura interna del material
examinado. El principio de esta técnica consiste en que cuando la energía de los
rayos X o gamma atraviesa una pieza, sufre una atenuación que es proporcional al
espesor, densidad y estructura del material inspeccionado. Posteriormente, la
energía que logra atravesar el material es registrada utilizando una placa
fotosensible, de la cual se obtiene una imagen del área en estudio. Los rayos x
son una forma electromagnética (como una luz) que contiene una gran energía y
por ello, es posible que penetre en el cuerpo humano, produciendo así, una
imagen en una placa de fotografía, durante este paso, las radiaciones se
modifican, entonces, al pasar por estructuras de gran densidad como el hueso, la
imagen que se producirá en la placa será de color blanco y si atraviesa estructuras
con aire se formara una imagen de color negro. Los colores dependerán de la
densidad de las estructuras.
73
El principio básico de la inspección radiográfica, se basa en la propiedad que
poseen los materiales de atenuar o absorber parte de la energía de radiación
cuando son expuestos a esta.
La atenuación de la radiación ionizante, es directamente proporcional al espesor y
densidad del material e inversamente proporcional a la energía del haz de
radiación.
Las diferencias de atenuación producen diferencias en la ionización del bromuro
de plata de la película radiográfica y esto provocara (al revelar la película) cambios
de densidad radiográfica (grado de ennegrecimiento).
Un área obscura (alta densidad) en una radiografía, puede deberse a un menor
espesor o a la presencia de un material de menor densidad como escoria en una
soldadura o una cavidad por gas atrapado en una pieza de fundición.
Un área más clara (menor densidad) en una radiografía, puede deberse a
secciones de mayor espesor o un material de mayor densidad como una inclusión
de tungsteno en una soldadura de arco eléctrico con electrodo de tungsteno y gas
de protección.
Para la detección, interpretación y evaluación de discontinuidades internas en
metales tales, como grietas, porosidades, inclusiones metálicas o no metálicas,
faltas de fusión etc., en uniones con soldadura, piezas de fundición y piezas
forjadas, la radiografía es un método de inspección no destructiva que se basa en
la propiedad de los rayos X o Gamma de atravesar materiales opacos a la luz sin
reflejarse ni refractarse, produciendo una impresión fotográfica de la energía
radiante transmitida. Dichas radiaciones X o Gamma inciden sobre la pieza a
inspeccionar, que absorberá una cantidad de energía radiante que depende de la
densidad, la estructura y la composición del material. Estas variaciones de
absorción son detectadas y registradas como se menciona anteriormente en una
película radiográfica obteniéndose una imagen de la estructura interna de una
pieza.
Las radiaciones electromagnéticas de los rayos X se propagan a la velocidad de la
luz (300.000 km/s), aunque tienen menor longitud de onda, mayor energía y más
penetración no sufren desviación alguna por efecto de campos magnéticos o
74
eléctricos ya que no son partículas cargadas, por lo cual se propagan por tanto en
línea recta y excitan la fosforescencia e impresionan una placa fotográfica.
Gracias a este tipo de ensayo no destructivo, los defectos de los materiales como
grietas, inclusiones de escoria, absorben las radiaciones en distinta proporción
que el material base, de forma que estas diferencias generan detalles de contraste
claro-oscuro. Esto es lo que permite identificar defectos en la inspección de una
soldadura por radiografía. Para facilitar la labor se usan colecciones de
radiografías patrón, en las cuales los defectos están claramente identificados para
unas condiciones dadas de tipo de material y tipo de soldadura
Dentro de las discontinuidades que se detectan mediante este método están las
cavidades, porosidades, sopladuras, inclusiones solidas de escoria, fisuras, micro
grietas, falta de penetración, mordeduras, falta de fusión y exceso de penetración.
Para realizar el ensayo radiográfico se pueden utilizar fundamentalmente dos tipos
de fuentes. La primera mediante generadores de rayos x que constan de un
cilindro de alimentación donde se ha hecho el vacío previamente y que presentan
un cátodo que al calentarse emite electrones. Estos electrones se aceleran por
medio de un campo eléctrico hacia el ánodo sobre el que inciden con una alta
energía. Solamente el 1% de esta energía se transforma en rayos X,
transformación que tiene lugar en el foco térmico. También se pueden obtener los
rayos X mediante isotopos de iridio o cobalto, los cuales son una fuente reactiva
que presenta una curva útil de intensidad de la radiación, vrs tiempo de
envejecimiento del isotopo, esto indica el tiempo de exposición para un espesor de
acero. La fuente radiactiva consta de una determinada cantidad de isótopo
radiactivo que se descompone de forma natural dando lugar a la radiación gamma.
Depende de la disposición de los equipos que intervienen en la obtención de una
radiografía se puede hacer referencia las técnicas de ensayo siguientes, con
variantes específicas:
Técnica de pared simple: que recibe este nombre debido a que solamente realiza
la interpretación de aquella pared que se encuentra más próxima a la película
fotográfica. Es la técnica que se utiliza con más frecuencia por la más empleada
en la inspección radiográfica además de ser la de más fácil interpretación.
75
Técnica de exposición panorámica: que constituye una variante de la técnica de
pared simple en la cual la fuente de radiación se debe colocar en un punto
equidistante de la superficie y de la película radiográfica.
Técnica de pared doble vista simple: en esta técnica, el haz de radiación atraviesa
dos paredes de la pieza pero solo proyecta sobre la película radiográfica aquella
que esté más próxima a dicha película.
Técnica de pared doble vista doble: la radiación atraviesa dos paredes de la pieza
proyectando ambas paredes sobre la película radiográfica.
Con esta prueba aumenta la posibilidad de evaluar mejor los defectos presentes
en la soldadura. Existe una normatividad que corresponde a la UNE 14011, la
cual describe los 7 tipos de defectos detectables con las radiografías sobre
uniones soldadas.
Los defectos más fácilmente detectables son aquellos cuya máxima dimensión
está orientada en la dirección de propagación de los rayos X o gamma. Se dice
que este tipo de ensayo es altamente efectivo a la hora de evaluar los cordones de
soldadura, ya que nos permite inspeccionar mejor los defectos presentes en el
interior de las mismas, sin embargo, posee una limitante, y es que no detecta
fácilmente los defectos o discontinuidades de poco espesor dispuestos
perpendicularmente a la dirección de las radiaciones, son difícilmente detectables
los aunque sean muy extensos, por este motivo el objeto debe ser examinado en
distintas direcciones.
76
FIG 2.11 Haciendo radiografía en el campo
2.3.4.1 Algunas soldaduras radiografiadas
Cavidades, porosidades, socavaciones, inclusiones de escoria, falta de
penetración
Este tipo de defecto, al tener menor densidad que el metal, se dejan atravesar
más fácilmente por la radiación, formando unas impresiones oscuras
redondeadas. Se observa que a veces se unen varios poros formando rosarios. En
la soldadura las causas pueden provenir del metal base. También por la presencia
de óxidos y por falta de limpieza en la junta. El electrodo puede calentarse
demasiado por una excesiva intensidad de corriente que provoca el despegue del
revestimiento. Durante la operación de soldadura se puede crear este defecto por
excesiva longitud del arco.
77
Defecto de porosidad presente en la radiografía.
FIG 2.12 https://metfusion.wordpress.com/2013/08/10/defectos-en-la-soldadura-
causas-y-soluciones/
Inclusiones solidas de escorias
Estos defectos debido a su baja permeabilidad, debilitan enérgicamente los rayos
X, dando unas impresiones inciertas, irregulares y desdibujadas. En algunos casos
aparecen alineadas. La importancia del defecto depende del tamaño de la
inclusión y la distancia que existe entre ellas, ya que si están próximas, la
resistencia del material se reduce mucho. Dado que las escorias provienen del
revestimiento y no tienen las propiedades mecánicas del metal base. Las causas
de estas apariciones son:
la falta de limpieza de los cordones en soldaduras en varias pasadas.
cordones mal distribuidos.
inclinación incorrecta del electrodo y baja intensidad de corriente en el
electrodo.
78
FIG 2.13 Defecto de escoria presente en la radiografía.
Fisuras o micro grietas
Pueden ocurrir longitudinalmente o transversalmente. Aparecen en la placa como
líneas oscuras, onduladas, de grueso variable y ramificadas. Las grietas más
peligrosas son las superficiales y orientadas en la dirección perpendicular a la de
máxima solicitación del material. Este defecto inhabilita la soldadura. Puede ser a
causa del metal base por excesiva rigidez de la pieza. El electrodo puede influir
cuando el material de aportación es inapropiado para el metal base que se está
soldando. En la operación de soldadura ocurre por enfriamiento demasiado rápido
del metal depositado, por insuficiente precalentamiento de la pieza, o por causas
externas al proceso de soldadura.
Falta de penetración
Forma impresiones longitudinales en el centro y a lo largo de la soldadura. El
espacio interno no ocupado por el metal de aportación, es origen de fuertes
tensiones, además de resultar un lugar idóneo para que se inicien procesos de
corrosión localizada. Sus causas más frecuentes son separación de bordes
incorrecta; diámetro del electrodo demasiado grueso, excesiva velocidad de
avance del electrodo, baja intensidad de corriente de soldadura.
79
FIG 2.14 Defecto de falta de penetración presente en la radiografía
http://blog.utp.edu.co/metalografia/2010/11/05/ensayos-no-destructivos/
Falta de fusión
Resulta parecida a las inclusiones de escoria pero alineadas que aparecen como
imágenes oscuras de trazo rectilíneo y forma uniforme. La causa física de este tipo
de defectos es que no se alcanza la temperatura adecuada para la fusión del
metal de aporte con el metal base y por tanto no se consigue el proceso
metalúrgico de soldar, quedando afectada la unión. Puede ser causa iniciadora de
fisuras que terminen en rotura. Causas: Metal Base: Defectuosa preparación de
los bordes; Operación de soldadura: Excesiva velocidad de avance del electrodo,
o arco demasiado largo o intensidad muy débil.
FIG 2.15 Defecto de falta de fusión presente en la radiografía
http://blog.utp.edu.co/metalografia/2010/11/05/ensayos-no-destructivos/
Socavaduras
Forman sobre la placa sombras oscuras a los lados de la costura de trazo
rectilíneo y ancho uniforme. Este defecto produce una reducción del área que
puede dar origen a roturas. Las causas más comunes en el electrodo son cuando
80
este es demasiado grueso, la inclinación inadecuada del electrodo, excesiva
intensidad de corriente al soldar
FIG 2.16 Defecto de socavado presente en la radiografía
http://blog.utp.edu.co/metalografia/2010/11/05/ensayos-no-destructivos/
Exceso del refuerzo de la soldadura (exceso de penetración)
Forma sobre la placa sombras más blancas longitudinalmente y centradas en la
costura. Es el defecto contrario a la falta de penetración y puede ser muy grave
cuando circula un líquido por el interior de un tubo y puede chocar con el exceso
de metal del descuelgue. Las causas ocurren por separación del borde excesiva,
intensidad demasiado elevada al depositar el cordón de raíz, velocidad muy
pequeña de avance de la junta o mal diseño del electrodo.
FIG 2.17 Simbología del exceso de refuerzo
FUENTE PARA LAS RADIOGRAFIAS DE SOLDADURA: Metalografía – Universidad
Tecnológica De Pereira, Colombia. METFUSION, Material recopilado de distintas fuentes,
destinado al aprendizaje de soldaduras tipo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) y
electrodos revestidos SMAW (Shield Metal Arc Welding)
81
Ventajas del método radiográfico
Pueda usarse en materiales metálicos y no metálicos, ferrosos y no
ferrosos.
Proporciona un registro permanente de la condición interna de un material.
Es más fácil poder identificar el tipo de discontinuidad que se detecta.
Revela discontinuidades estructurales y errores de ensamble.
Desventajas del método radiográfico
Difícil de aplicar en piezas de geometría compleja o zonas poco accesibles.
La pieza o zona debe tener acceso en dos lados opuestos.
No detecta discontinuidades de tipo laminar.
Se requiere observar medidas de seguridad para la protección contra la
radiación.
2.3.4.2 Resumen del método radiográfico
La radiografía industrial se utiliza para detectar fallas internas de las soldaduras,
mediante rayos X y rayos gamma. El objeto del ensayo es obtener información
sobre la macro estructura interna de una pieza o componente.
Propiedades de interés de las radiaciones X y Ɣ:
Se propagan en línea recta, no siendo desviadas por campos eléctricos ni
por campos magnéticos.
Ionizan gases.
Excitan radiación fluorescente en ciertos compuestos químicos.
Sensibilizan emulsiones fotográficas.
Dañan los tejidos vivos y no son detectados por nuestros sentidos.
Atraviesan todos los materiales incluso los opacos a la radiación luminosa,
sufriendo una absorción o pérdida de energía en relación a los espesores o
densidad material atravesada.
Cuando los rayos atraviesan un material de estructura no uniforme, que contenga
defectos tales como grietas, cavidades o porciones de densidad variables, los
rayos que atraviesan las partes menos densas del objeto, son absorbidos en
menor grado, que los rayos que atraviesan las partes más densas.
82
FIG 2.18 Trayectoria de los rayos X o rayos gamma
Comparación de la radiografía a base de rayos X y gamma.
El uso de los rayos X esta limitados a 9 pulgadas de espesor de acero,
mientras que los rayos gamma pueden usarse para espesores de hasta 10
pulgadas.
Los rayos X son mejores que los gamma para la detección de pequeños
defectos en secciones menores a 2 pulgadas de espesor, los dos poseen
igual sensibilidad para secciones de unas 2 a 4 pulgadas.
El método de rayos X es mucho más rápido que el de los rayos gamma y
requiere de segundos o minutos en vez de horas.
Debido a su menos dispersión, los rayos gamma son más satisfactorios que
los rayos X para examinar objetos de espesores variables.
Para un espesor de material uniforme los rayos X parecen proporcionar
negativos más claros que los rayos gamma.
83
Interpretación de una radiografía.
Las porciones más obscuras indican las partes menos densas.
Las porciones más claras indican las partes más densas.
Defectos más comunes y apariencia característica sobre los negativos de
fundiciones:
Las cavidades de gas y sopladuras son indicaciones por áreas oscuras
circulares bien definidas.
La porosidad por contracción aparece como una región, fibrosa e irregular
que posee una silueta indistinta.
Las grietas aparecen como áreas oscurecidas de ancho variable.
Las inclusiones de arena esta representadas por áreas grises o negras de
textura irregular o granular.
Las inclusiones en las fundiciones de acero aparecen como áreas oscuras
de silueta definida.
2.3.5 Ensayo ultrasonido (UT)
El ensayo de ultrasonido es un método de ensayo no destructivo que se basa en
el uso de una onda acústica de alta frecuencia, no perceptible por el oído humano,
que se transmite a través de un medio físico, para detectar imperfecciones en los
cordones de soldadura, para la detección de discontinuidades internas y
superficiales, y aun aquellas que se encuentran ubicadas a gran profundidad, o
para medir el espesor de paredes. Para llevarlo a cabo se utiliza un material
piezoeléctrico insertado dentro de un palpador. Ese cristal piezoeléctrico transmite
a la pieza una onda ultrasónica que se propaga a través de la pieza. Al incidir con
una superficie límite, ya sea una discontinuidad o el borde de una pieza, tiene
lugar la reflexión de la onda. La onda reflejada es detectada por el mismo cristal,
originando una señal eléctrica que es amplificada e interpretado en forma de eco
por el equipo de medida. La posición de este eco en la pantalla del equipo es
84
proporcional al tiempo de retorno de la señal y al espacio recorrido por la señal
hasta la superficie límite.
2.3.5.1 Ondas ultrasónicas
Las ondas ultrasónicas que se propagan a través de un cuerpo elástico pueden
ser de 3 tipos:
1. Ondas longitudinales: son ondas cuyas partículas oscilan en la dirección
de propagación de la onda pudiendo ser transmitidas en sólidos, líquidos o
gases.
2. Ondas transversales: son aquellas ondas cuyas partículas vibran en
dirección perpendicular a la de propagación pudiendo ser transmitidas
solamente en sólidos.
3. Ondas de superficie: son ondas transversales que se propagan solamente
en la superficie de cuerpos elásticos.
Existen varias técnicas para realizar el ensayo del ultrasonido cada una de ellas
arroja diferente grado de información sobre las imperfecciones de la soldadura;
por ejemplo, el método conocido como de transparencia o de sombra solo sirve
como prueba de control de calidad, ya que no determina ni la dimensión, ni la
localización ni la profundidad de las discontinuidades, mientras que la técnica del
impulso eco (en el que un único palpador es el responsable de emitir y recibir la
onda ultrasónica ), si puede determinar dicha información, y se considera como
una de las más eficaces para inspeccionar soldadura.
Gracias a su capacidad de penetración posibilita la detección de discontinuidades
superficiales, sub superficiales y a gran profundidad del material, ofrecer
información relevante sobre el estado, la heterogeneidad, de dimensión y la
localización de las imperfecciones. De hecho, es uno de los ensayos que se
85
deben aplica obligatoriamente en algunos procesos de soldadura, como por
ejemplo la que se emplea en la industria automotriz.
Aunque es un ensayo considerado de alta efectividad, solo logra localizar
imperfecciones perpendiculares al haz del sonido, y se dificulta su uso en piezas
soldadas de material delgado, y en aquellas en las cuales el cordón de soldadura
no presente buenos acabados.
Este ensayo debe llevarse a cabo con equipos especializados y de la mano de
personal o inspectores capacitados para tal fin.
El equipo necesario para llevar a cabo una inspección por ultrasonido está
compuesto por un equipo generador y receptor de impulsos. Existe una gran
variedad de equipos dada la amplia diversidad de aplicaciones de ultrasonido,
pero todos ellos disponen de unos circuitos electrónicos especiales que permiten
transmitir al cristal piezoeléctrico una serie de pulsos eléctricos controlados
transformados por él mismo en ondas ultrasónicas. Estas señales captadas por el
cristal se muestran en una pantalla, en forma de pulsos luminosos que deben ser
regulados tanto en amplitud como en posición para poder ser interpretados como
registro de las discontinuidades.
En la actualidad existe una gran variedad de palpadores, debido a la gran
diversidad de técnicas operatorias, entre los que se pueden encontrar están los
palpadores por incidencia normal que emiten un impulso ultrasónico que atraviesa
el material reflejándose en las superficies límite y generando los ecos. Este tipo
de palpadores se emplean en la inspección de piezas con superficies paralelas o
para la detección de discontinuidades perpendiculares a la superficie de la pieza.
Los palpadores de incidencia angular consisten en un oscilador de ondas
longitudinales aplicado a una de las caras de un prisma de plástico, tallado con un
ángulo de incidencia adecuado al ángulo de refracción o de penetración que se
desee para un determinado material. Se emplean para la inspección de
soldaduras y cuando la discontinuidad tiene una orientación perpendicular a la
superficie de la pieza.
Los palpadores de doble cristal son palpadores constituidos por dos cristales
aislados acústica y eléctricamente de forma que uno de ellos actúa como emisor y
86
el otro como receptor, resolviendo el problema de la zona muerta que presentan
los palpadores de un solo cristal. De esta forma es posible la detección de
discontinuidades próximas a la superficie de inspección.
Los palpadores “Phases Array” tienen una tecnología especial en la que en un
mismo palpador operan decenas de pequeños cristales (de 10 a 256 elementos),
cada uno de ellos ligado a un circuito propio capaz de controlar el tiempo de
excitación de forma independiente. El resultado es la modificación del
comportamiento del conjunto de ondas sónicas emitidas por el palpador. Por
último los palpadores TOFD se tratan de una tecnología en desarrollo que emplea
palpadores de ondas longitudinales para medir la difracción de los indicadores o
defectos, por ejemplo en una soldadura.
En conclusión la ventaja además, representar imágenes a colores y de corte
transversal de la soldadura para simplificar la interpretación de los resultados.
Asimismo, la posibilidad de controlar la angulación y el enfoque dinámico de los
haces mejoran la resolución en aplicaciones difíciles. Por si esto fuera poco, el
ensayo se realiza calibrando inicialmente el equipo de acuerdo con la pieza.
Posteriormente se realiza una preparación de la superficie con el propósito de
garantizar un acople perfecto entre el palpador y la pieza. Se cubre la superficie a
inspeccionar con el acoplante y el aparato inmediatamente interpreta las
inconformidades detectadas y se puede realizar la anotación de los resultados
obtenidos y elaborar un informe.
87
FIG 2.19 Haciendo ultrasonido en el campo
El acoplante es un medio que se interpone entre el palpador y la superficie de la
pieza a inspeccionar para mejorar el acoplamiento acústico de forma que la onda
generada y la recibida por el palpador, sufran la menor pérdida de energía posible.
Los ensayos no destructivos son un método ampliamente utilizado para asegurar
la integridad de los ensayos por ultrasonidos efectuados con un detector de
defectos portátil y un palpador angular es la manera más usada en la inspección
de soldaduras; además, es obligatorio según muchas normas y procedimientos de
soldadura. En la industria automotriz, generalmente, la soldadura por puntos es
verificada utilizando detectores de defectos y una variedad de pequeños
palpadores especializados.
88
Los ensayos no destructivos de ultrasonido pueden realizarse según diferentes
métodos o técnicas dependiendo de las características geométricas y
estructurales de los defectos más probables. Las principales técnicas o métodos
son el método del impulso eco. Esta es un único palpador el responsable de emitir
y recibir la onda ultrasónica que se propaga a través del material, lo que permite
determinar la profundidad y dimensión de la discontinuidad así como su
localización en la pieza. Esta técnica de ensayo es la más utilizada en la práctica
por su utilidad y sencillez de aplicación e interpretación.
El método de transparencia o de sombra en donde se emplean dos palpadores,
uno emitiendo y otro recibiendo la onda ultrasónica, por lo que es necesario que
estén perfectamente alineados. Este método no permite determinar la
profundidad, dimensión ni localización de la discontinuidad, siendo solamente un
ensayo de control de calidad.
Finalmente el ensayo de inmersión donde el acople acústico entre el palpador y la
pieza se realiza a través de un camino previo en agua. En estos casos el eco de
superficie se encuentra separado del impulso inicial una distancia que depende de
este camino previo en agua que han de recorrer los impulsos.
Las ventajas de este tipo de ensayo son que permite detectar discontinuidades
superficiales y sub superficiales, pues tiene alta capacidad de penetración, lo que
permite detectar discontinuidades a gran profundidad del material. Su nivel de
precisión permite determinar el tamaño de la heterogeneidad, su localización y su
orientación. Solo se requiere acceso por un lado del material a inspeccionar y el
equipo portátil puede automatizarse y registrar permanente los datos a manera de
gráficos permitiendo conocer los resultados inmediatamente.
En cuanto a las limitaciones de esta técnica son, que localiza mejor aquellas
discontinuidades que son perpendiculares al haz del sonido y está limitado por la
geometría, espesor y acabado superficial de las piezas a inspeccionar. Para
quienes deseen realizar este tipo de ensayo deben contar con personal con
mucha experiencia, pues la interpretación de las indicaciones requiere mucho
entrenamiento por parte del operador y el equipo puede tener un costo elevado
dependiendo del nivel de sensibilidad y sofisticación requerido.
89
Puede existir una dificultad de inspección en partes soldadas de material delgado,
lo que hace difícil de inspeccionar. Tampoco presenta buena difusión en
materiales de grano grueso como en las soldaduras, por eso requiere pulirse muy
bien.
2.3.5.2 Resumen
El ultrasonido se utiliza para detectar fallas internas de las soldaduras, medición
de espesores por barrido continuo y medición puntual. Los ultrasonidos se
emplean en los ensayos no destructivos para detectar discontinuidades tanto en la
superficie como en el interior de los materiales. Son una forma de energía
vibrante de 10 a 20,000 Hz ondas sonoras, y mayores a 20,000 Hz ondas
ultrasónicas, los parámetros que definen una onda ultrasónica son: longitud de
onda, ciclo, frecuencia, periodo, velocidad de propagación y amplitud.
Atenuación: perdida de energía que sufre el haz ultrasónico en función del
elemento atravesado por el haz.
Impedancia Acústica (Z): es la resistencia que opone un material al ser atravesado
por un haz ultrasónico.
Si el haz atraviesa dos materiales de diferente impedancia acústica, al
llegar a la superficie de separación, una parte se refleja y otra parte pasa.
Si las impedancias acústicas de los diferentes materiales son parecidas, la
mayor parte del haz pasara de un material a otro. En cambio si las
impedancias acústicas son diferentes pasara todo lo contrario.
90
FIG 2.20 Esquema del comportamiento de ondas ultrasónicas
Procedimiento de impulsos y sus ecos
Se utiliza un aparato llamado transductor que funciona como emisor y receptor.
Cuando un impulso es conducido en un material homogéneo, este
atravesará todo el material hasta llegar a la superficie opuesta.
Si la pieza tiene una discontinuidad, al tener esta una impedancia acústica
distinta, el impulso es reflejado.
91
CAPITULO III
DEFECTOS EN LA SOLDADURA
Hablamos de una discontinuidad cuando hay una interrupción de la estructura
típica (o esperada) de una junta soldada. En este sentido, se puede considerar a
la discontinuidad como la falta de homogeneidad de la materia física, mecánica o
metalúrgica, de la soldadura. La existencia de discontinuidades en una junta
soldada no significa necesariamente que ésta sea defectuosa. Esta condición
depende del uso que se le dará a la junta, y dicha discontinuidad se caracteriza
mediante la medida y comparación de las propiedades observadas contra niveles
de aceptación establecidos en un código de diseño o el contrato correspondiente.
Por lo tanto, se considera una junta soldada defectuosa cundo contiene
discontinuidades que no cumplen con los requisitos necesarios, por ejemplo, para
un determinado código. Las juntas defectuosas deben, en general, ser reparadas
o reemplazadas.
La determinación de lo correcto o incorrecto de una soldadura nunca puede
hacerse en virtud del aspecto externo del cordón, sino que es preciso tener
presentes los posibles defectos internos, siendo, en muchos casos, éstos los que
condicionan en gran medida los resultados finales. Por ello, resulta interesante
clasificar los defectos en externos e internos.
3.1 Defectos externos de la soldadura
Son aquéllos que afectan a la superficie exterior de la unión soldada; son
fácilmente detectables porque se observan a simple vista, salvo en casos muy
especiales:
Deformaciones en la superficie de las piezas:
Es tal vez uno de los defectos más habituales al trabajar sobre chapa delgada.
Intensidades de soldadura demasiado elevadas provocan el calentamiento de las
piezas, siendo frecuente su aparición al realizar cordones de soldadura demasiado
92
largos. La forma de solucionarlo es puntear la zona a unir, soldando con cordones
más o menos cortos y, en los casos en que se utilice un segundo cordón,
alternando la soldadura por los dos lados de la unión. En algunos casos, un
martilleo del cordón provoca la eliminación de las posibles tensiones residuales
que pudieran provocar las deformaciones de las piezas. Un calentamiento previo
de la pieza compensará las posibles tensiones existentes entre las zonas frías y
calientes.
Falta de resistencia del cordón:
Se genera en aquellas soldaduras entre piezas en ángulo y es causada por la
necesidad de un tamaño mínimo de garganta en la unión.
FIG 3.1 Falta de resistencia del cordón
Cordón convexo o cóncavo en soldaduras de filete:
En ambos casos, existe peligro de rotura de la soldadura, al aparecer una zona de
aristas vivas en la que se produce una acumulación de tensiones, dando lugar al
denominado “efecto de entalla”, que consiste en una pequeña incisión que
aparece al principio, y con el tiempo se propaga haciéndose más grande, es decir,
se genera una grieta que, si se dan las condiciones adecuadas crecerá hasta
producir la rotura de la pieza.
El cordón convexo aparece debido a una intensidad de soldadura excesivamente
baja, que da origen a un abultamiento del cordón. Por el contrario, el cordón
cóncavo es provocado por una intensidad de soldadura excesivamente alta, que
hace que el cordón tienda a hundirse en su superficie.
93
FIG 3.2 Cordones cóncavo y convexo
Falta de penetración del cordón en soldaduras de ranura:
El término se refiere a la presencia de una zona sin fusión. La falta de penetración
es causada por varios factores, destacándose el manejo incorrecto del electrodo o
la elección de un electrodo demasiado grande para una junta dada. Es un defecto
grave que puede causar la rotura del empalme. Se produce cuando hay una
penetración del material de aportación deficiente. Cuando el metal depositado y el
metal base, no se funden en forma integral en la raíz de la soldadura. Cuando se
reanuda la soldadura después de cambiar el electrodo, teniendo que empezar
unos milímetros encima de la soldadura realizada, con el anterior electrodo. La
causa más probable es, que la soldadura no alcanza la temperatura de fusión a
toda la altura, por el uso de una baja energía en la soldadura. La penetración
incompleta es indeseable, particularmente si la raíz de la soldadura está sujeta, ya
sea a tensión directa o a esfuerzos flexionantes. El área que no se funde, permite
concentraciones de esfuerzos que pueden resultar en fallas sin una deformación
apreciable. La falta de penetración provoca una reducción en la sección útil de la
soldadura.
FIG 3.3 Falta de penetración
Exceso en el refuerzo de soldadura (exceso de penetración):
Se produce por tener la corriente muy elevada o los bordes de las piezas a unir
están muy separados.
94
Socavaciones en el cordón de soldadura:
Se produce más habitualmente en la soldadura vertical. Este término se usa para
describir cavidades agudas, formadas por la acción de la fuente de calor de
soldadura por arco, entre una pasada y el metal base o entre pasadas contiguas.
La socavación causa una reducción, en el área efectiva de la junta y puede actuar
como un concentrador de esfuerzos. Estos defectos se visualizan en el punto, en
que inicia la soldadura, pudiendo producirse a un lado o en los dos lados del
cordón de soldadura. Es una especie de canal que debilita la unión pudiéndose
subsanar realizando otra pasada de soldadura. Las mordeduras son causadas por
un manejo inadecuado de los electrodos, la retención excesiva del arco sobre una
cara de la junta, y por la corriente o alta velocidad de soldadura.
FIG 3.4 Socavaciones en el cordón de soldadura
Cavidades o cráteres:
Son agujeros que se forman en el cordón de soldadura, normalmente al realizar
una parada brusca en el proceso de soldadura. Un cráter representa una forma
casi circular, que se produce en la terminación de cada cordón y se extiende de
forma irregular en el metal de soldadura. Estos cráteres pueden ser motivo de
iniciación de fisuras. A veces están asociados a la falta de fusión, de ésta forma
este defecto puede ser muy perjudicial. Pueden ser evitados con una reducción
gradual de corriente que permita el acceso a la cavidad de la última porción de
líquido. La manera de finalizar un cordón de soldadura, es realizando un retroceso
de unos pocos milímetros, hacia la zona que acabamos de soldar, antes de
separar el electrodo de la zona que estamos soldando.
95
FIG 3.5 Cráteres en el cordón de soldadura
Sobre espesor del cordón de soldadura:
Es producido como en el caso anterior, por un uso excesivo de material quedando
el cordón de soldadura abultado.
Cordón de soldadura irregular:
Resultan por no llevar una velocidad constante al soldar, por no seguir una línea
predeterminada para la soldadura, o por no mantener el electrodo a una misma
distancia del material a soldar.
Salpicaduras provocadas por la soldadura:
Son porciones pequeñas de material de aportación que salen del cordón,
quedando alrededor de este. Por motivos estéticos se deben eliminar, o al realizar
otra pasada de soldadura para evitar defectos estéticos en la soldadura. Se
producen por:
Corriente muy alta
Humedad
Escoria o inclusiones sólidas:
Son materiales sólidos no metálicos atrapados en la soldadura. Son los óxidos no
metálicos, que se encuentran a veces en forma de inclusiones alargadas y
globulares en los cordones de soldadura. Durante la formación del depósito y la
96
subsecuente solidificación del metal de la soldadura, tienen lugar muchas
reacciones químicas entre los materiales.
La forma más común son las inclusiones de escoria, generadas durante los
diferentes procesos de soldadura con arco eléctrico que usan fundente. En lugar
de flotar en la parte superior del pozo de soldadura, los glóbulos de escoria
quedan atrapados durante la solidificación del metal. Debido a su menor
densidad, tienden a buscar la superficie exterior del metal fundido, salvo que
encuentren restricciones para ello. Un mal manejo del electrodo durante la
soldadura, puede ocasionar que parte de la escoria no sea levantada y que quede
atrapada dentro de la pileta líquida, mayormente cuando se hacen múltiples
pasadas, parte de la escoria depositada por pasada, y que no fue removida
adecuadamente, puede ser excesiva y no podrá flotar en la pasada siguiente,
quedando atrapada bajo el cordón de soldadura. Las inclusiones de escoria,
pueden actuar como concentradores de tensiones y favorecer el inicio de fisuras.
Además, en la soldadura Varios factores pueden dificultar la eliminación de la
escoria, incluyendo el depósito de un cordón irregular o el uso de una preparación
de junta muy estrecha o inadecuada. Este tipo de discontinuidad aparece, en
general, con una forma alargada en las radiografías.
FIG 3.6 Inclusión de escoria
Fusión incompleta:
Este término se refiere a la ausencia de unión en la soldadura entre las pasadas
adyacentes o entre el cordón de soldadura y metal base. Es simplemente, una
gota de soldadura en la cual no ocurre la fusión, a través de toda la sección
transversal de la unión. La falta de fusión es causada por un aporte deficiente de
calor sobre la junta a soldar, como consecuencia de una mala técnica de
97
soldadura al manejar el electrodo, el uso de una soldadura de muy baja energía, la
soldadura sobre biseles demasiado estrechos, o incluso la falta de limpieza de la
junta a soldar. Esta discontinuidad es un concentrador de tensiones severo, que
puede facilitar el inicio de fisuras, y reduce la sección efectiva de la soldadura apta
para resistir esfuerzos mecánicos.
FIG 3.7 Fusión incompleta
Fisuras:
“Se consideran las discontinuidades más graves, ya que representan fuertes
concentradores de tensiones. Resultan de la acción de esfuerzos de tracción
(tensiones transitorias, residuales o externas), en un material que no es capaz de
resistirlos. Pueden estar asociadas en a un problema de fragilidad y pueden
aparecer durante o inmediatamente después de la soldadura, en algunos
materiales aparecen horas después de terminada la soldadura o en procesos de
fabricación posteriores a la misma, o durante la condición de trabajo de la junta
soldada. La siguiente fisura se da en el centro de la junta formada por una lámina
de acero de bajo carbono de 9 mm de espesor y un perno de acero SAE 1045. “
98
FIG 3.8 Fisura en la soldadura
Deformaciones en el material base (esfuerzos residuales):
En el momento de aplicar la soldadura, el material base, el material de aporte y las
zonas vecinas a la unión, alcanzan temperaturas muy altas, que al enfriarse se
contraen. Si las contracciones no están impedidas por los elementos que rodean
la soldadura, se originan deformaciones tales como acortamientos o
deformaciones angulares. Para evitar que se produzcan estas deformaciones, la
soldadura debe efectuarse sin que se aporte excesivo calor.
3.2 Defectos internos en la soldadura
Los defectos internos son los que más deben preocupar al soldador, pero como no
afloran a la superficie del cordón, determinar su existencia a simple vista resulta
imposible. Por lo que se necesitan procedimientos y equipos especiales como
puede ser los rayos X, o realizar algún tipo de ensayo. Por ello, es importante que
el soldador, conozca la existencia de estos defectos y sus causas, a fin de orientar
tanto la regulación de su máquina, como la ejecución de la soldadura, para evitar
su aparición.
Porosidades:
Un poro es una cavidad provocada por la entrada de gas, al lecho de fusión
durante el proceso de soldadura, puede tener forma esférica (huecos en forma de
burbuja) o alargada (huecos en forma de gusano). Es el resultado de la inclusión
de gases atmosféricos, así como de sulfuro en el metal de soldadura. Están
99
asociados con exceso de hidrógeno o residuos que al ser quemados provocan
gases, o de contaminantes en la superficie, con la contaminación por suciedad,
óxido y humedad en la superficie del metal base, el estado del material de aporte,
o el estado del equipo de soldadura y su regulación, o por falla en la atmósfera de
protección de la pileta líquida, creando bolsas de gas en la soldadura. Son huecos
globulares, libres de todo material solito, que se encuentran con frecuencia en los
cordones de soldadura. En realidad, los huecos son una forma de inclusión que
resulta de las reacciones químicas que tienen lugar durante la aplicación de la
soldadura. Difieren de las inclusiones de escoria en que contienen gases y no
materia sólida.
Los gases que forman los huecos se derivan de los gases liberados por el
enfriamiento del metal de la soldadura, como consecuencia de la reducción de
solubilidad al descender la temperatura y de las reacciones químicas que tienen
lugar dentro de la propia soldadura. La acumulación de poros puede provocar la
ruptura de la unión, este defecto es visible por medio de los rayos X o por medio
de microscopios. Las causas más probables de formación de poros están en la
forma en que se realiza el proceso de soldadura.
FIG 3.9 Porosidades en el interior de un cordón de soldadura
Característica de una buena soldadura:
Una buena soldadura debe ofrecer ente otras cosas, seguridad, calidad y servicio,
además debe poseer las siguientes características:
Buena penetración: Cuando el material aportado, funde la raíz y se extiende
por debajo de la superficie de las partes soldadas.
100
Exenta de socavaciones: Cuando junto al pie de la soldadura no se produce
en el metal base, ningún ahondamiento que dañe la pieza.
Fusión completa: Cuando el metal base y el metal de aporte forman una
masa homogénea.
Ausencia de porosidades (es decir porosidades dentro de las normas de
aceptación): Cuando en su estructura interior no existen bolsas de gas ni
inclusiones de escoria.
Buena apariencia: Cuando se aprecia en toda la extensión de la unión, un
cordón de soldadura uniforme, sin presentar hendiduras ni abultamientos.
Ausencia de grietas: Cuando en toda su extensión de la soldadura, no
existen rajaduras o fisuras.
101
CAPITULO IV
SEGURIDAD EN LA SOLDADURA
La soldadura sin las precauciones apropiadas puede ser una práctica peligrosa y
dañina para la salud. Sin embargo, con el uso de la nueva tecnología y la
protección apropiada, los riesgos de lesión o muerte asociados a la soldadura
pueden ser prácticamente eliminados. El riesgo de quemaduras o electrocución
es significativo debido a que muchos procedimientos comunes de soldadura
implican un arco eléctrico o flama abiertos. Para prevenirlas, las personas que
sueldan deben utilizar ropa de protección, como calzado apropiado, guantes de
cuero gruesos y chaquetas protectoras de mangas largas para evitar la exposición
a las chispas, el calor y las posibles llamas. Además, la exposición al brillo del
área de la soldadura produce una lesión llamada ojo de arco (queratitis) por
efecto de la luz ultravioleta que inflama la córnea y puede quemarlas. Las gafas
protectoras y los cascos y caretas de soldar con filtros de cristal oscuro se usan
para prevenir esta exposición, y en años recientes se han comercializado nuevos
modelos de cascos en los que el filtro de cristal es transparente y permite ver el
área de trabajo cuando no hay radiación UV, pero se auto oscurece en cuanto
esta se produce al iniciarse la soldadura. Para proteger a los espectadores, la ley
de seguridad en el trabajo exige que se utilicen mamparas o cortinas translúcidas
que rodeen el área de soldadura. Estas cortinas, hechas de una película plástica
de cloruro de polivinilo, protegen a los trabajadores cercanos de la exposición a la
luz UV del arco eléctrico, pero no deben ser usadas para reemplazar el filtro de
cristal usado en los cascos y caretas del soldador.
A menudo, los soldadores también se exponen a gases peligrosos y a partículas
finas suspendidas en el aire. Los procesos como la soldadura por arco de núcleo
fundente y la soldadura por arco metálico blindado producen humo que contiene
partículas de varios tipos de óxidos, que en algunos casos pueden producir
cuadros médicos como el llamado fiebre del vapor metálico. El tamaño de las
partículas en cuestión influye en la toxicidad de los vapores, pues las partículas
más pequeñas presentan un peligro mayor. Además, muchos procesos producen
102
vapores y varios gases, comúnmente dióxido de carbono, ozono y metales
pesados, que pueden ser peligrosos sin la ventilación y la protección apropiados.
Para este tipo de trabajos, se suele llevar mascarillas especiales para soldadura.
Debido al uso de gases comprimidos y llamas, en muchos procesos de soldadura
se plantea un riesgo de explosión y fuego. Algunas precauciones comunes
incluyen la limitación de la cantidad de oxígeno en el aire y mantener los
materiales combustibles lejos del lugar de trabajo.
4.1 Algunas recomendaciones de seguridad en la soldadura
4.1.1 Recomendaciones de conexión
• No use terminales o en mal estado.
• Conectar el primario de la máquina a una red con toma corrientes fijo, en
buen estado: fases, neutro y tierra.
• Revise los aislamientos de los cables eléctricos al comenzar cada tarea.
• Evite que los cables descansen sobre objetos calientes, charcos, bordes
afilados.
• Antes de realizar cualquier modificación en la máquina de soldar,
desconecte la corriente de alimentación.
• El calibre del cable en función de la distancia a la fuente.
• No deje conectada la máquina de soldar en los momentos de suspender,
las tareas.
4.1.2 Recomendaciones en el uso de implementos de protección personal
• Pantalla de protección.
• Caretas y protección ocular.
• Guantes de cuero de manga larga.
• Mandil de cuero.
• Gafas de seguridad.
• Botas de cuero y punta de acero.
103
FIG 4.1
• Compruebe que las caretas no estén dañadas.
• Que el cristal de las caretas sea el adecuado para la tarea que se va a
realizar, teniendo en cuenta la intensidad del color.
• Para picar la escoria o cepillar la soldadura proteja los ojos con gafas de
seguridad.
• Los ayudantes y aquellos que se encuentren a corta distancia de las
soldaduras, también deben usar gafas con cristales oscuros especiales o
las pantallas de protección.
• Cuando sea posible use mamparas alrededor del puesto de soldadura.
• Use guantes para colocar los electrodos en el porta electrodos.
• Nunca coloque las pinzas porta electrodos sobre materiales conductores de
electricidad, deben colocarse sobre materiales aislantes.
• La base de soldar debe ser sólida y estar apoyada sobre objetos estables.
104
• Nunca soldar en la proximidad de líquidos inflamables, gases, vapores, o
polvos combustibles.
• No utilice electrodos más pequeños de 38 a 50 mm, porque dañan los
aislantes de la pinza porta electrodos.
• Utilice mamparas opacas.
• Use toda la ropa de protección.
• Nunca trabaje sobre superficies húmedas.
Espacios cerrados
FIG 4.2
• un operario de soldadura no debe trabajar solo en un recinto cerrado, debe
dejar afuera la máquina al cuidado de un ayudante, así mismo dispondrá de
un extintor y arnés de seguridad.
• No trabaja en recintos que hayan contenido fluidos inflamables, si estos no
se airean con anticipación.
• Cuando trabaje en un tanque, este debe tener buena ventilación y use un
tapete de caucho, en el sitio de trabajo.
• En caso que se utilicen electrodos de tipo básico, use equipos de
protección respiratoria.
• Utilice un extractor de humo y gases.
105
4.2 Equipo de seguridad industrial para soldadura
Mampara de protección. Extinguidor
Sistema de extracción de humo y gases
FIG 4.3
106
FIG 4.4 Sistema de extracción de humo mediante un recinto acotado
FIG 4.5 Instalación segura de un puesto de soldadura CA con transformador
107
Protección auditiva
FIG 4.6 Tapones para oídos Y Orejeras
Protección respiratoria
FIG 4.7 Mascarilla Y Mascara de depósito
108
Protección visual
FIG 4.8 Protector facial y careta para soldar
109
CAPITULO V
CODIGOS Y NORMAS PARA EL CONTROL DE CALIDAD EN LA SOLDADURA
5.1 Códigos y especificaciones
Algunas organizaciones publican códigos o especificaciones que abarcan una
amplia variedad de condiciones y aplicaciones de soldadura. La selección del
código específico a utilizar la realizan ingenieros, diseñadores o los requisitos
gubernamentales. Los códigos y las especificaciones intentan ser solamente
líneas directrices y debe ser calificado para aplicaciones específicas mediante
pruebas.
Un código o norma es una lista detallada de las reglas y los principios que se
aplica a una clasificación específica o un tipo de producto.
Una especificación de soldadura es una declaración detallada de requisitos
legales para una clasificación o un tipo de soldadura específico que se va a
realizar en un producto específico. Los productos fabricados bajo los requisitos de
los códigos o las especificaciones, normalmente se deben inspeccionar y probar
para asegurar su conformidad.
La selección del código o la especificación para una soldadura en particular puede
ser el resultado de uno o más de los siguientes requisitos:
Regulaciones locales o estatales: muchas agencias del gobierno requieren
que se siga un código o norma específico.
Empresa vinculante o de seguros: la soldadura se debe mostrar adecuada
para los requisitos de servicio según lo establecido a través de la prueba.
Una empresa vinculante o de seguros debe saber que el producto es lo
más seguro que se pueda producir.
Requisitos del usuario final (cliente): el fabricante considera el costo y la
fiabilidad, es decir, aplicar las normas más estrictas a la soldadura, lo que
aumenta el costo del conjunto de piezas soldadas. Cuando menos estricta
sea la norma, más bajo será el costo, pero también disminuyen la fiabilidad
y, posiblemente, la seguridad.
110
Prácticas industriales estándares: el código o la norma utilizada se
considera como estándar de la industria y ha estado en uso durante algún
tiempo.
Los tres códigos que se utilizan más comúnmente son:
Norma 1104 de la API, American Petroleum Institute: utilizado para
conductos.
Sección IX, de la ASME, American Society of Mechanical Engineers:
utilizado para recipientes a presión y componentes nucleares.
D1.1, AWS, American Welding Society: utilizado para puentes,
construcciones y otros aceros estructurales. Que es el que enfatiza para
efectos del presente trabajo.
La American Welding Society (AWS) se fundó en 1919 como una organización
multifacética, sin fines de lucro con el objetivo de avanzar en la ciencia, la
tecnología y la aplicación de soldadura y disciplinas relacionadas. De la planta de
la fábrica de construcción de rascacielos, de armamento militar a productos para el
hogar, AWS continúa liderando el camino en el apoyo a la educación y el
desarrollo de la tecnología de soldadura para asegurar una forma sólida,
competitiva y emocionante de la vida para todos los estadounidenses. IHS lleva la
colección completa AWS de las normas, así como manuales de AWS, libros de
texto y documentos de soldadura, soldadura, metalurgia, soldadura de inspección,
calificación y certificación de soldadura, la seguridad y la salud de los soldadores y
el AWS D1.1/D1.1M ampliamente utilizado - Structural Welding Code - Acero.
5.1.1 AWS D1.1/D1.1M: Structural Welding Code - ACERO
Para todos los involucrados en la soldadura de cualquiera de las fases de las
estructuras de acero (ingenieros, delineantes, fabricantes, montadores,
inspectores, etc.), las nuevas normas D1.1 establecen los requisitos para el
diseño, procedimientos, capacitación, fabricación, inspección y reparación de
111
tuberías, placas y perfiles estructurales que están sujetos a cualquiera de las
solicitaciones estáticas o cíclicas. Unidades de medida del sistema SI de los
Estados Unidos. Este código cubre los requisitos de soldadura para
cualquier tipo de estructura soldada del carbón utilizado y de baja aleación
Aceros de construcción.
Otras organizaciones que publican códigos y especificaciones de soldadura:
AASHT: American Association of State Highway and Transportation Officials.
AIAA: Aerospace Industries Association of America.
AISC: American Institute of Steel Construction.
ANSI: American National Standards Institute.
AREA: American Railway Engineering Association.
AWWA: American Water Works Association.
AAR: Association of American Railroads.
MIL: Department of Defense
SAE: Society of Automotive Engineers.
5.2 Normas ISO
5.2.1 La norma ISO 9001
La Organización Internacional de Estandarización (ISO, según la abreviación
aceptada internacionalmente) tiene su oficina central en Ginebra, Suiza, y está
formada por una red de institutos nacionales de estandarización en 156 países,
con un miembro en cada país. El objetivo de la ISO es llegar a un consenso con
respecto a las soluciones que cumplan con las exigencias comerciales y sociales
(tanto para los clientes como para los usuarios). Estas normas se cumplen de
forma voluntaria ya que la ISO, siendo una entidad no gubernamental, no cuenta
con la autoridad para exigir su cumplimiento. Sin embargo, tal como ha ocurrido
con los sistemas de administración de calidad adaptados a la norma ISO 9000,
estas normas pueden convertirse en un requisito para que una empresa se
mantenga en una posición competitiva dentro del mercado.
112
Cada seis meses, un agente de certificadores realiza una auditoría de las
empresas registradas con el objeto de asegurarse el cumplimiento de las
condiciones que impone la norma ISO 9001.
La Norma ISO 9001:2008 elaborada por la Organización Internacional para la
Estandarización(ISO), especifica los requisitos para un Sistema de gestión de la
calidad (SGC), que pueden utilizarse para su aplicación interna por las
organizaciones, sin importar si el producto o servicio lo brinda una organización
pública o empresa privada, cualquiera sea su tamaño, para su certificación o con
fines establecidos. Es la base del sistema de gestión de la calidad ya que es una
norma internacional y que se centra en todos los elementos de administración de
calidad con los que una empresa debe contar para tener un sistema efectivo que
le permita administrar y mejorar la calidad de sus productos o servicios. Esta
norma es la única que puede certificar dentro de la familia ISO. Dependiendo del
país, puede denominarse la misma norma "ISO 9001" de diferente forma
agregándose la denominación del organismo que la representan dentro del país:
UNE-EN-ISO 9001:2008 (España), IRAM-ISO 9001:2008, etc., acompañada del
año de la última actualización de la norma. Los clientes se inclinan por los
proveedores que cuentan con esta acreditación, porque de este modo se
aseguran de que la empresa seleccionada disponga de un buen sistema de
gestión de calidad (SGC).
5.2.2 La certificación ISO
Constituye una herramienta valiosa en las transacciones comerciales nacionales e
internacionales. Es un elemento insustituible para generar confianza en las
relaciones cliente-proveedor. Para los gobiernos, la certificación asegura que los
bienes y servicios cumplen requisitos obligatorios relacionados con la salud, la
seguridad, el medio ambiente, etc. Y sirve como medio de control en el comercio
exterior entre los países. Para el sector industrial, la certificación le permite
demostrar el cumplimiento de los requisitos establecidos en los acuerdos
estipulados o que hacen parte de obligaciones legales, mientras que para el
113
consumidor la certificación le permite identificar productos o servicios que cumplen
con los requisitos, o proveedores confiables.
ISO 9001: Contiene la especificación del modelo de gestión. Contiene "los
requisitos" del Modelo.
ISO 9004: Contiene a la vieja ISO 9001, y además amplía cada uno de los
puntos con más explicaciones y casos, e invita a los implantadores a ir más
allá de los requisitos con nuevas ideas, esta apunta a eficiencia del sistema.
Esta norma es universal y no tiene doble uso. Su uso es específico y claro,
dentro de las organizaciones grandes la implementación de un sistema de
esta magnitud, es una transición bastante paciente y larga.
ISO 19011 en su nueva versión 2011: Especifica los requisitos para la
realización de las auditorías de un sistema de gestión ISO 9001 y también
para el sistema de gestión medioambiental especificado en ISO 14001.
Por lo anteriormente escrito, es evidente, que para fines de este trabajo, “control
de calidad en la aplicación de soldadura en las estructuras de acero al
carbono”, las normas ISO, no son aplicables, porque estas se dedican a certificar
una empresa completa como organización, y no a certificar trabajos puntuales, en
este caso, la aplicación de soldaduras en elementos estructurales.
5.2.3 AISC capitulo N: control y aseguramiento de la calidad
Este capítulo entrega los requisitos mínimos para el control de calidad, el
aseguramiento de la calidad, y ensayos no destructivos para sistemas
estructurales de acero y en elementos de acero de miembros compuestos para
edificios y otras estructuras.
NOTA: solamente se hará mención de las tablas (N5, 4.1), (N5, 4.2) y (N5, 4.3).
114
Como mínimo, las inspecciones a las soldaduras deben ser realizadas de acuerdo
con estas tablas
En estas tablas, las tareas a realizar son las que siguen:
O – Observar estas partidas de forma aleatoria. Las operaciones no
deben ser retrasadas en espera de estas inspecciones.
P – Desarrollar estas tareas para cada junta soldadas o miembro.
QC: control de calidad
QA: aseguramiento de calidad
TABLA N5.4-1
Tareas de Inspección Previas al Soldado
Tareas de Inspección Anteriores al Soldado QC QA
Especificaciones de procedimientos de soldado (WPSs) disponibles P P
Certificaciones de fundibles de soldaduras del fabricante disponibles P P
Identificación del Material O O
Sistema de identificación del soldador1 O O
Soldaduras de ajuste de ranura (incluyendo la geometría de la junta) • Preparación de la junta
• Dimensiones (alineamiento, raíz de abertura, raíz de la cara, bisel)
• Limpieza (condición de la superficie de acero)
• Punteado (calidad de las soldaduras de punto y su ubicación)
• Tipo de respaldo y su ajuste (si se aplica)
O
O
Configuración y terminación de los agujeros de acceso O O
Soldaduras de ajuste de filete • Dimensiones (alineamiento, excentricidades en la raíz)
• Limpieza (condición de la superficie de acero)
• Punteado (calidad de las soldaduras de punto y su ubicación)
O
O
Verificación del equipo de soldadura O -
1 El fabricante o instalador, de ser aplicable, debe mantener un sistema con el cual un soldador que ha
soldado una junta o miembro pueda ser identificado. Si se usan sellos, deben ser de un tipo con bajas
tensiones.
115
TABLA N5.4-2
Tareas de Inspección durante el Soldado
Tareas de Inspección durante el Soldado QC QA
(1) Uso de soldadores calificados O O
(2) Control y manipulación de los materiales de la soldadura
- Embalaje
- Control de la exposición
O
O
(3) No se ha de soldar sobre soldaduras de punto con grietas O O
(4) Condiciones ambientales
- Velocidad del viento dentro de los límites
- Precipitaciones y temperatura
O
O
(5) Cumplimiento de las Especificaciones de procedimientos de soldado (WPS)
- Ajuste del equipo de soldado
- Velocidad de desplazamiento
- Seleccionado de los materiales de soldado
- Tipo de gas de revestimiento/tasa de flujo
- Aplicación de precalentado
- Mantención de la temperatura de traspaso (min/máx.)
- Correcto posicionado (F, V, H, OH)
O
O
(6) Técnicas de soldado
- Limpieza de traspaso y limpieza final
- Cada pasada dentro de las limitaciones de perfil
- Cada pasada cumpla los requisitos de calidad
O
O
116
TABLA N5.4-3
Tareas de Inspección después del Soldado
Tareas de Inspección después del Soldado QC QA
Limpieza de las soldaduras O O
Tamaño, longitud, y localización de las soldaduras P P
Las soldaduras deben cumplir los criterios de aceptación visual
- Prohibición de grietas
- Metal/base-Metal/fusionado
- Sección transversal en cráter
- Perfiles de la soldadura
- Tamaño de la soldadura
- Socavación
- Porosidad
P
P
Formado del arco P P
área k1 P P
Respaldo retirado y apoyos de soldado retirados (si es requerido) P P
Actividades de reparación P P
Documentos de aceptación o de rechazo de la junta o del miembro soldado
P P
1 Cuando se sueldan planchas dobles, planchas continuas, o los atiesadores han sido desarrollados en
el área k, inspección visual del alma del área k por grietas 75 mm dentro de la soldadura.
FUENTE: Documento pdf. AISC 2010 v22 - Construcción. Especificación ANSI/AISC 360-10 para Construcciones de Acero. Capitulo N; Control y aseguramiento de la calidad, páginas 254 y 255. Link: www.construccionenacero.com/noticias/.../AISC%202010%20v22.pdf
Por asociación latinoamericana del acero “ALACERO”, Santiago de Chile.
117
CAPITULO VI
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
1. Ofrece una gran motivación para los estudiantes de ingeniería que se
interesan por el campo de la soldadura, el hecho de tener un documento
que pueda orientarles en los conceptos fundamentales de control de calidad
en la aplicación de soldaduras.
2. La responsabilidad de una correcta inspección y corrección de los defectos
de una soldadura, recae sobre los inspectores de soldadura, que operan
como representantes de calidad de las organizaciones que los contratan,
tales organizaciones pueden ser el fabricante, constructor o contratista que
produce los bienes soldados, o bien, el comprador de estos, una compañía
de seguros, una entidad gubernamental, una firma de ingeniería o una
agencia de inspección.
3. Los Ensayos No Destructivos (END), son controles de calidad sumamente
importantes, para el mejoramiento de la calidad y en el continuo desarrollo
industrial, gracias a ellos es posible determinar la presencia de defectos en
los materiales o en las soldaduras efectuadas en elementos estructurales.
Pueden aplicarse en cualquier etapa del proceso, ya sea para el control de
calidad de la materia prima, durante los procesos de producción, como en
los servicios de mantenimiento.
4. Los estudiantes de ingeniería y profesionales relacionados con el campo de
soldadura, tienen a su alcance una guía más, para reforzar los conceptos
fundamentales del control de calidad de las soldaduras y su aplicación, en
las estructuras de acero al carbono.
118
5. En Guatemala no existe ninguna ley que obligue a las empresas fabricantes
de estructuras de acero, a realizar pruebas de calidad en la soldadura.
Únicamente se hace cuando las empresas contratantes las solicitan a los
fabricantes.
6.2 Recomendaciones
1. Por ningún motivo se debe restar importancia, a la planificación de un buen
control de calidad, de las uniones soldadas en las estructuras de acero al
carbono, porque con ello estamos garantizando su calidad y confiabilidad.
2. Las tareas y funciones, específicas y generales, de los inspectores de
soldadura deben ser definidas completamente por las organizaciones que
los emplean; Un inspector que aspire a trabajar como tal, debe ser capaz
de realizar con solvencia las funciones y actividades que le corresponden.
Además el inspector de soldadura debe estar formalmente calificado,
conocer los códigos y normas de soldadura y tener los conocimientos y
experiencia para llevar a cabo los servicios de inspección.
3. El inspector debe comparar lo observado con las características y criterios
de aceptación de calidad en la soldadura, las cuales provienen de diversas
fuentes, como dibujos de fabricación que muestren el tamaño de los
cordones permitidos, su longitud precisa y ubicación requerida. Estos
requisitos dimensionales han sido establecidos a través de cálculos
tomados de diseños que cumplen los estándares de la unión soldada.
Además los electrodos empleados para soldadura se deben seleccionar en
función de la composición química del acero que se vaya a soldar.
4. Para prevenir accidentes, las personas que sueldan deben utilizar todo su
equipo de seguridad industrial y ropa de protección, como calzado
apropiado, guantes de cuero, chaquetas protectoras de mangas largas,
119
caretas al soldar, lentes contra chispas, tapones para los oídos, mascarillas
contra humos y gases, así como extractores de humo y gases.
5. Es necesario que en Guatemala exista una ley que obligue a las empresas
fabricantes de estructuras de acero, a realizar pruebas de calidad en la
soldadura, para garantizar la calidad de estas estructuras y evitar
percances posteriores donde puedan haber pérdidas de vidas humanas.
6.3 Glosario
Abertura de la raíz: Separación de las partes a ser soldadas.
Aceros: Metales formados por hierro y carbono, normalmente con pequeñas
cantidades de otros elementos. El acero es el metal más común en la
manufactura.
Acero alto carbono: Acero que contiene más de 0,45% de carbono.
Agrietamiento: Fractura que se desarrolla en la soldadura después de
completarse la solidificación. Las soldaduras con alta dureza pueden causar
agrietamiento.
Aleación: Metal que consiste de la mezcla de dos o más materiales. Uno de estos
materiales debe ser un metal.
Amperaje Del Arco (Amp): Corriente que fluye a través del arco eléctrico.
Ancho de la soldadura: La unión entra la cara de la soldadura y el metal base.
Carga máxima (Cmax): El esfuerzo mecánico que causa la rotura del metal.
Cara de la soldadura: La superficie de la soldadura hecha por el proceso de arco
desde el lado donde se ejecutó.
Cordón de penetración: Lo mismo que el cordón de raíz, o sea el primer cordón.
Corriente alterna (CA): Es la clase de corriente eléctrica que invierte su dirección
periódicamente.
Corriente continua (CC): es aquella en la cual las cargas eléctricas dentro del
conductor se desplazan en un solo sentido. Es decir, la corriente eléctrica fluye en
una sola dirección.
120
Cordón opuesto: Técnica de soldadura en la cual los nuevos depósitos de
soldadura son realizados en forma opuesta a la dirección del avance.
Cordón recto: Tipo de soldadura ejecutada sin apreciable oscilación transversal.
Cráter: Depresión al final de la soldadura.
Ductilidad: Capacidad de un metal para ser extendido, estirado o formado sin
romperse.
Dureza: Capacidad del material para resistir presión, penetración y rayado. El
calor de la soldadura puede cambiar la dureza de un metal.
Electrodo (E): Dispositivo que conduce electricidad. En la soldadura por arco, el
electrodo también puede participar como metal de aporte. Varillas revestidas que
constituyen el material de aportación para la soldadura manual al arco. En
soldadura de arco un electrodo es usado para conducir corriente a través de la
pieza de trabajo y fusionar dos piezas.
Electrodo desnudo: Electrodo usado en sistemas de soldadura sin ningún tipo de
revestimiento.
Electrodo revestido: Electrodo usado en soldadura al arco consistente en un
alambre con un revestimiento relativamente grueso que provee una atmósfera de
protección para el metal derretido impidiendo la acción del oxígeno.
Escoria: Residuo cristalizado producto de la fusión del revestimiento y que
permanece en la superficie de la soldadura protegiéndola de la acción del oxígeno
mientras el metal se enfría. Óxidos e impurezas provenientes de las áreas
expuestas a la soldadura.
Esfuerzos residuales (Er: El esfuerzo residual es un esfuerzo interno que no
desparece después de que se a retirado el esfuerzo externo. es decir, un esfuerzo
adicional al que estará sujeta la conexión.
Esmerilado: Uso de un abrasivo para rebajar la superficie de una pieza de
trabajo.
Fundente: Material fusionable usado para disolver o impedir la acción de
elementos oxidantes.
Grietas de la soldadura: Grieta interna en la soldadura que disminuye la
resistencia de ésta.
121
Inclusión de gas: Cavidades formadas por burbujas que quedan atrapadas en el
baño de fusión disminuyendo la resistencia de la unión soldada.
Largo del arco (L): Distancia entre el extremo del electrodo y el punto donde el
arco hace contacto con la superficie de trabajo.
Metal base (Mb): Uno de dos o más metales que se sueldan para formar una
unión.
Metal de aporte (Ma): Soldaduras hechas para sostener las piezas de una
soldadura debidamente alineadas antes de que se aplique la soldadura final. Los
puntos también se usan para ayudar en el precalentamiento.
Oscilación: Técnica operatoria para realizar cordones de soldadura con
movimientos oscilantes.
Pasada: Progresión simple de soldadura o recubrimiento a lo largo de la unión,
soldadura o sustrato. Un cordón está constituido por un número determinado de
pasadas.
Polaridad directa (CD+): Posición de los cables donde el positivo se conecta al
metal base y el negativo al electrodo.
Polaridad inversa (CD-): Posición de los cables donde el electrodo se conecta al
positivo y el negativo al metal base.
Precalentamiento: Calor aplicado al trabajo antes de soldar o cortar.
Profundidad de la fusión: Es la distancia desde la superficie del metal base
hasta el punto en el cual la fusión no existe entre las uniones.
Poza: Es aquella parte del material donde se produce la fusión.
Posición vertical ascendente: Posición de soldadura ejecutada desde arriba
hacia abajo y se caracteriza por su excelente penetración en espesores de 3 y
más mm.
Puntos: Soldaduras hechas para sostener las piezas de una soldadura
debidamente alineadas antes de que se aplique la soldadura final. Los puntos
también se usan para ayudar en el precalentamiento.
Radiografía industrial (Rx): Uso de energía en forma de rayos x o rayos gama
para detectar daños internos en los depósitos de soldadura.
Resistencia: Capacidad de un metal para resistir fuerzas que intenten romperlo o
deformarlo.
122
Resistencia a la tensión: Capacidad de un metal para resistir fuerzas que tratan
de separarlo o estirarlo.
Socavación: Canal derretido en el metal base en los bordes de la soldadura y que
no es rellenada por el metal derretido.
Soldabilidad: Capacidad de un material para ser soldado bajo ciertas condiciones
impuestas en una estructura específica y apropiada, la cual funciona
eficientemente para el uso que se le destina.
Soplo magnético: Interferencia magnética del arco eléctrico que hace que cambie
la dirección que se pretende llevar.
Soldadura de tope: Soldadura realizada en la unión de dos piezas de metal
aproximadamente en el mismo plano.
Soldadura de filete: Soldadura de una sección aproximadamente triangular,
uniendo dos superficies que están relativamente en ángulo recto una de otra, en
uniones sobrepuestas, en "T" o esquinas.
Posición plana: Posición de soldadura en que las piezas se encuentran en
posición relativamente horizontal.
Soldadura de tope: Soldadura realizada en piezas sin que estas se superpongan
una con otra.
Soldadura vertical descendente: Posición de soldar en que se indica la
ejecución desde abajo hacia arriba; se caracteriza por su escasa penetración por
lo que no es aconsejada en espesores más de 3 mm.
Temperatura de fusión (Tf): Temperatura que es necesaria para cambiar un
metal de sólido a líquido. También se le conoce como punto de fusión.
Zona afectada térmicamente (ZAT): Porción del metal base que no ha sido
derretida cuyas propiedades han sido afectadas producto de la alta temperatura
desarrollada durante el proceso de soldadura.
123
6.4 Bibliografía
AGA. 1987. Catálogo de electrodos. Suministros Solinca C.A. Maracay Edo.
Aragua. Pág.: 13 - 26.
Arco Metal. 1996. Catálogo de soldadura. Suministros Solinca C.A. Maracay Edo.
Aragua. Pág.: 10 - 15.
Harnischfeger Corporation. 1990. Principios básicos de la soldadura eléctrica.
Boletín w - 53 - 25p. Pág.: 1 - 15.
Indura. 2001. Sistemas y materiales de soldadura. Editorial Indura S.A. Chile.
Pág.: 3 - 23, 35, 43.
Larry Jeffus. Principios Y Aplicaciones De Soldadura. 5ta Edición 2009.
Ediciones Paraninfo S.A. Madrid España.
Manual de soldadura AISC. 2012. By American Institute of steel Construction,
Asociación latinoamericana del acero, Benjamín 2944 5to. Piso, Las Condes,
Santiago de Chile. Capitulo N.
Ramirez, J. 2000. Fabricación de Electrodos. Universidad Central de Venezuela,
facultad de ingeniería. Pág. 1 - 12.
Welding Hand Book. 1991. Vol 1. Vol 1. American Welding Society, Miami, Florida.
Pág. 31- 54.