1. TEMPERATURA DE PRECALENTAMIENTO

En la soldadura por arco existen muchos parametros y factores que influyen en la calidad de la soldadura

1.1. Calor de Fusion.

La utilizacion de solventes o pegantes para unir tuberıas de polietileno es inaceptable, sin embargo, puedenusarse ajustes mecanicos (el fabricante en particular debe consultar primero las instrucciones de instalacion).

1.2. Temperatura del Termoelemento Correcta

Debe probarse la exactitud de los termometros del termoelemento para la exactitud con un pirometro desuperficie o indicadores de barra de lapiz, por lo menos una vez al dıa.

1.3. Presion de Fusion Adecuada.

Debe consultarse al fabricante del equipo de fusion para la conversion apropiada de esta presion de interfacesy ası calibrar la presion de acuerdo al equipo especıfico.

1.4. Severas Condiciones de Temperatura del Ambiente.

El calor extremo y el viento frıo del ambiente alteran el tiempo de enfriamiento de la soldadura, por lotanto debe tenerse cuidado con los tiempos de enfriamiento y las condiciones ambientales del lugar en donde seencuentra la soldadura debido a que estas condiciones son inversamente proporcionales y son las que aseguranque se complete la fusion, ademas el viento enfrıa la placa de calentamiento y puede causar una distribuciondesigual de la temperatura. Se debe tener cuidado de que el procedimiento de fusion sea protegido de la lluvia,la nieve u otras condiciones de humedad excesivas.

1.5. Tecnicas de Fusion de Chequeo Doble.

Las presiones del contacto y ciclos de calentamiento / enfriamiento pueden variar dramaticamente segunel tamano de la tuberıa y espesor de la misma. Los operadores no deben confiar en un equipo de soldaduraautomatizado exclusivamente para la calificacion de la soldadura. Ademas siempre deben hacerse inspeccionesvisuales y calificacion de cada soldadura, si es necesario deben utilizarse metodos de prueba para formularpresiones correctas y obtener los tiempos y las presiones adecuadas para la aplicacion.

1.6. Uso de Tiempos de Enfriamiento Adecuados.

Un parametro importante en el tiempo de soldadura es utilizar un tiempo de enfriamiento adecuado. Lassoldaduras deben permanecer totalmente estables hasta que la fusion se complete. Tiempos de enfriamientodemasiado cortos, pueden dar una soldadura fragil, debido a tensiones internas.

1.7. Suciedad, Aceite y Residuos.

Cualquiera de estos elementos en el porta-elemento, en la cara o en cualquier otra parte de la superficiede las soldaduras, puede causar una soldadura impropia o defectuosa, la contaminacion de la junta soldadapuede reducir o condenar drasticamente la vida de la misma. Es recomendable limpiar las areas de la tuberıa,despues de refrentarlas o lijarlas. Se deben quitar las virutas u otros residuos y para ello se recomienda el uso depapel absorbente desechable; el uso de solventes puede dejar depositos daninos en la zona donde se realizara lasoldadura. Siendo solamente aceptada la aplicacion de Alcohol.

1.8. Tiempo de Calentamiento Apropiado

No se deben asumir los tiempos de calentamiento, ya que estos estan determinados. Lea las notas que seencuentran en cada instructivo del fabricante del equipo, ya que estas contienen una explicacion apropiada delpunto inicial del ciclo de calor.

1.9. Alineacion.

La falta de alineacion entre los extremos de la tuberıa puede causar una disminucion en la vida de lasoldadura y/o reduccion de la union.

1

2. Carbono Equivalente

En la soldadura por arco de aceros al carbono y de baja aleacion, el endurecimiento de la zona afectada porel calor (HAZ) del metal base es causado normalmente por la transformacion de la austenita en martensita queresulta de la rapida refrigeracion del metal de soldadura. El grado de endurecimiento depende del contenido de laaleacion y la velocidad de enfriamiento. Para los aceros al carbono y de baja aleacion, el efecto de la composicionse evalua por medio del carbono equivalente desarrollado empıricamente (Ceq). La siguiente formula se utilizamas comunmente para determinar el Ceq, la cual esta aprobada por el Instituto Internacional de Soldadura:

Ceq = C +(Cu+Ni)

15+

(Cr +Mo+ V )

5

En Japon, la siguiente formula se utiliza comunmente para evaluar la capacidad de endurecimiento de acerosal carbono y de baja aleacion:

Ceq = C +Si

24+Mn

6+Ni

40+Cr

5+Mo

4+V

14

En estas formulas, C y otros elementos de aleacion representan porcentaje de masa.

Maxima dureza de la HAZ vs Ceq de un acero dulce de 20 mm de grosor y aceros de alta resistencia a latraccion (Soldadura de cordon-sobre-chapa con un electrodo D5016)

Como se muestra en la figura la maxima dureza de la HAZ aumenta a medida que aumenta el Ceq, ilustrandoel efecto profundo y el efecto directo que el carbono tiene sobre la dureza. Otros elementos de aleacion tambienafectan a la dureza, pero con una menor influencia. En total, afectan a la dureza de la soldadura. Como seindica en la Fig., la dureza maxima de la HAZ de un acero al carbono o de baja aleacion puede ser estimadade acuerdo a la formula Hmax = (666Ceq + 40)40. Sin embargo, el uso mas importante de este concepto noha sido dado para predecir la dureza, sino la temperatura mınima de precalentamiento necesaria para evitar laformacion de martensita dura o una microestructura con una mala ductilidad.

Tal microestructura, en conjuncion con la restriccion de la junta de soldadura y el contenido de hidrogenodel metal de soldadura, puede causar agrietamiento en frıo en la soldadura. Como se muestra en la siguientafigura, agrietamiento debajo del cordon, un tipo de agrietamiento en frıo se produce en la HAZ; aumenta enconjunto con el Ceq.

2

Efecto del Ceq del metal base en el agrietamiento debajo del cordon (Metal Base: acero de C-Mn de 38 mm degrosor; Electrodo revestido: E6010 de 3.2 mmØ: Condiciones de Soldadura: 100A/25V/25cpm; Longitud del

cordon: 32 mm)

Por las razones expuestas, el Ceq es un indicador que puede ayudar a predecir la capacidad de endurecimiento osoldabilidad del metal base. Es decir, cuanto mayor sea el Ceq, mayor es la dureza y mas alta es la temperaturade precalentamiento esperadas. Esta es la razon por la que el Ceq puede ser incluido en las especificaciones demateriales y los codigos de construccion de soldadura, ya sea como una guıa obligatoria o de recomendacionpara la regulacion de la seleccion del acero o para el control de los procedimientos de soldadura.

2.1. Acero estructural de alta resistencia y baja aleacion de acuerdo con el estandarASTM A 588/A 588M

(Hasta 50 KSI (345 MPa) mınimo punto de fluencia, con resistencia la corrosion atmosferica)

2.1.1. Uso:

Esta especificacion esta destinada principalmente para uso en puentes y edificios en los que la disminucion enpeso o mayor durabilidad son importantes. La resistencia a la corrosion atmosferica de este acero en la mayorıade los ambientes es sustancialmente mejor que la de los aceros al carbono estructurales con o sin adicion decobre. Cuando es debidamente expuesto a la atmosfera, este acero es adecuado para muchas aplicaciones sinningun tipo de recubrimiento (pintura).

2.1.2. Composicion quımica acero A588

Nota: Para cada reduccion de 0,01 % por debajo del maximo especificado de carbono, un aumento del 0,06 %de manganeso por encima de la cantidad maxima prevista sera permitido, hasta el maximo de 1,35 %.

3

2.1.3. Calculos

Ceq = C +(Cu+Ni)

15+

(Cr +Mo+ V )

5+Mn+ Si

6

Ceq = 0,16 +(0,2 + 0,29

15+

(0,48 + 0,003 + 0,029)

5

0,39 + 1,05

6= 0,535

Ceq = 0,535

Entonces una vez calculado el Ceq se utiliza la tabla para ver el nivel de susceptibilidad en funcion del nivelhidrogeno.

Se elige un bajo nivel de hidrogeno (H2 segun tabla). Dando como resultado:

Nivel de susceptibilidad en funcion de nivel de hidrogeno Acero A 588 Grado A=F En funcion del nivelde susceptibilidad, nos ubicamos en la tabla de temperaturas minimas de precalentamiento y para este casose asume un nivel de restriccion ALTO, el espesor de la placa que es 20mm, teniendo ubicadas ya estas dosvariables se tiene como resultado;

Temperatura de Precalentamiento ACERO A 588= 320F=160 C

3. Ensayos no destructivos de las uniones soldadas END

Debidoa la importancia de la localizacion de posibles defectos en ocasiones frecuentes es preciso complementarel control visual con otros ensayos mas complejos de ejecutar que adoptan el termino generico de (END)ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS entre los cuales los mas importantes son:

INSPECCION POR LIQUIDOS PENETRANTES

INSPECCION POR PARTICULAS MAGNETICAS

INSPECCION RADIOGRAFICA

INSPECCION POR ULTRASONIDOS

3.1. INSPECCION POR LIQUIDOS PENETRANTES

En la inspeccion por lıquidos penetrantes se utiliza un lıquido que se aplica sobre la pieza, este penetra porcapilaridad en las grietas, que posteriormente una vez limpiado externamente, el que ha quedado en el interiorsuda y se puede observar como nos detecta las imperfecciones superficiales.

3.2. INSPECCION POR PARTICULAS MAGNETICAS

Si a una pieza se la somete entre sus extremos a un campo magnetico y en su superficie se encuentra cualquierdefecto que interrumpa las lıneas de fuerza, en ese punto o defecto se situaran las partıculas detectando el defecto.Es aplicable unicamente a materiales ferromagneticos.

3.3. INSPECCION RADIOGRAFICA

Se verificara que los soldadores emplean los parametros de soldadura adecuados y que utilizan correctamentelos consumibles ( materiales de aporte, fundentes y gases de proteccion), las temperaturas de precalentamientoy las temperaturas entre pasadas.

Los Rayos x son radiaciones que se desplazan a la velocidad de la luz. Sus longitudes de onda son mınimaspor lo que poseen una gran penetracion y siempre en lınea recta. Los RX se producen al activar un electrodoque emite un haz de electrones. Los Rx son emitidos continuamente por el nucleo de atomos radiactivos. Ambosal atravesar el elemento metalico detectan por la diferencia de penetracion cualquier defecto que al incidir sobreuna placa fotografica queda reflejado. Se utilizan para detectar los defectos internos en las uniones soldadas quelos dos anteriores metodos no nos lo pueden detectar.

4

3.4. INSPECCION POR ULTRASONIDOS

Se utiliza la propagacion del sonido por medio de ondas. La velocidad de propagacion es funcion de ladensidad del medio por lo que una variacion en ella por la presencia de un defecto determina su localizacion.Es un complemento a la inspeccion radiografica y tambien se utilizan para detectar los defectos internos en lasuniones soldadas que los dos anteriores metodos no nos lo pueden detectar.

3.5. Eleccion del metodo de Ensayos no Destructivos para pruebas de soldadura

Para las pruebas de las probetas de soldadura hemos elegido dos tipos de Ensayos no Destructivos y elprocedimiento para realizar estos ensayos son los siguientes:

3.5.1. INSPECCION VISUAL

Introduccion La inspeccion visual se inicia cuando los materiales llegan a la obra, continua durante todoel proceso de soldadura y finaliza cuando el tecnico examina el equipo o pieza terminada, marca las zonas areparar y completa su informe de inspeccion.

Desarrollo de la inspeccion La inspeccion visual tiene lugar antes, durante y despues de la soldadura.

Antes de la soldadura:

Comprobacion de los certificados de los materiales de base y de aportacion, verificando si cumplen loindicado en los planos y especificaciones de construccion.

Medicion de los materiales para asegurarse que los diametros, longitudes, anchos y espesores cumplen losrequisitos aplicables.

Inspeccion de las superficies y a lo largo de sus bordes para detectar posibles defectos a fin de detectarincrustaciones, oxidos, grietas, laminaciones, cortes defectuosos o cualquier otra discontinuidad que pudieraafectar a la soldadura posterior.

Verificacion de las secciones punteadas para soldadura, comprobando que las aberturas de raız y disenode la union cumplen las especificaciones aplicables, verificando:

1. Preparacion de bordes, dimensiones y acabado de la superficie.

2. Alineaciones y limpieza de las superficies, especialmente en los bordes al soldar.

3. Alineaciones y limpieza de las superficies, especialmente en los bordes al soldar.

4. Los materiales de aporte, comprobando que los electrodos, varillas, fluxes y gases cumplen con sus corres-pondientes especificaciones de calidad.

5. Cuando se empleen electrodos de bajo contenido en hidrogeno, verificara que estos consumibles se al-macenan y manejan siguiendo las recomendaciones de su fabricante y que son retiradas para su uso derecipientes estancos y de estufas en las que se mantiene la temperatura correcta.

Revision de las especificaciones de los procesos, procedimientos y consumibles, asegurandoseque son perfectamente conocidos por los soldadores.

Durante la soldadura.

Se comprobara que los soldadores estan previa y debidamente certificados y que se aplica correctamenteel procedimiento homologado.

Se observara el deposito de los cordones prestando una especial atencion a la pasada de raız, mas susceptiblede fisurarse que las de relleno, debido a que se enfrıa rapidamente, para la deteccion de posibles grietas ypara evitar que queden escorias atrapadas en ella. Se inspeccionara el saneado de la raız para verificar sies adecuado proseguir la soldadura.

Inspeccionar la limpieza de la union, el sistema de limpieza de los cordones, la preparacion para soldar elsegundo lado de la union, la secuencia de la soldadura y las deformaciones que se produzcan.

5

Inspeccionar la limpieza de la union, el sistema de limpieza de los cordones, la preparacionpara soldar el segundo lado de la union, la secuencia de la soldadura y las deformaciones que seproduzcan.

Despues de la soldadura.

Se examinara la terminacion de la soldadura, mediante reglas, galgas y escuadras para verificar que susdimensiones son correctas. Se comprobara en las uniones en angulo que sus catetos, gargantas, convexidady /o concavidad cumplen las especificaciones aplicables.

Se limpiara cuidadosamente la superficie antes de las inspecciones, empleando un cepillo de cerdas dealambre de acero rıgido y de bronce en la soldadura de aceros inoxidables. Se examinara el aspecto de lassoldaduras, su rugosidad, salpicaduras y restos de escoria en las zonas colindantes.

Se inspeccionara para detectar las posibles discontinuidades tales como crateres en los extremos de loscordones, grietas, falta de penetracion, mordeduras, solapamientos y sobreespesores, en relacion con loscodigos y reglamentos aplicables.

Marcar con claridad las zonas a repasar empleando lapices marcadores que no se borren facilmente.

Inspeccionar las zonas reparadas y marcarlas adecuadamente con la decision adoptada preparando uninforme escrito en el que se incluya el numero y la denominacion del trabajo, fecha, lugar y resultados dela inspeccion.

Analisis de la informacion De las observaciones efectuadas, se puede obtener una informacion muy pro-vechosa acerca del grado de calidad alcanzado. A la vista del conjunto terminado, puede detectar si se hanproducido alabeamientos o deformaciones. Estudiando la superficie de la soldadura, puede conocer si el trabajose ejecuto de forma correcta, ya que cuando se suelda con los parametros adecuados la soldadura adquiere uncontorno regular con aguas y penetracion uniformes.

Defectos y discontinuidades visibles: El Inspector examinara y estudiara los defectos y discontinuidadesvisibles para evaluar sus caracterısticas en funcion de los codigos o especificaciones aplicables al trabajo queinspeccionan.

3.5.2. POR ULTRASONIDOS

Introduccion. Fundamento del metodo El examen por ultrasonidos es un ensayo no destructivo que utilizala propagacion del sonido, tanto en solidos como en lıquidos, para realizar un control de cualquier material sus-ceptible de ser atravesado por aquellos. Presenta caracterısticas perfectamente comparables con las de cualquieronda mecanica.

Onda longitudinal y transversal

La onda longitudinal: Se denomina ası, debido a que la direccion de las oscilaciones se realiza longitu-dinalmente, es decir en la direccion de la propagacion. Este tipo de ondas se propaga tanto en solidos, lıquidosy gases. Como puede observarse, se producen compresiones a intervalos de tiempo constantes. Se definen lastres magnitudes siguientes: Se denomina ası, debido a que la direccion de las oscilaciones se realiza longitudi-nalmente, es decir en la direccion de la propagacion. Este tipo de ondas se propaga tanto en solidos, lıquidos ygases. Como puede observarse, se producen compresiones a intervalos de tiempo constantes. Se definen las tresmagnitudes siguientes:

La longitud de Onda: como la distancia entre dos puntos que ejercen una misma presion.

La frecuencia: se define como el numero de oscilaciones que realiza cada partıcula en la unidad de tiempo.Se mide en ciclos por segundo (c.p.s.)

La velocidad de propagacion: nos indica la velocidad con que se efectua la propagacion de la presion alo largo del medio y se mide en m/s. Es funcion del medio de transmision elegido y, por tanto es unaconstante del material.

Las tres magnitudes anteriores estan relacionadas mediante la expresion: f = c/λ

6

La onda transversal: Se denomina ası, debido a que en este caso las partıculas no oscilan en la direccionde la propagacion sino en angulo recto con respecto a esta, es decir, transversalmente. Las partıculas se muevensinusoidalmente arriba y abajo, por medio de fuerzas de corte. Este tipo de ondas solo se propagan en solidos,no propagandose en los lıquidos y gases. La frecuencia de la onda y su velocidad estan definidas de igual formaque para las ondas longitudinales. La longitud de onda viene determinada por la distancia existente entre dosplanos que tengan sus partıculas en un mismo estado de presion.Corrientemente, las ondas sufren perturbaciones en cuerpos finitos debidas a reflexiones y refracciones en lassuperficies lımites. Es decir, las ondas longitudinales pueden transformarse en ondas transversales y viceversa.

Propagacion de ondas Cuando una onda sonora incide bajo un determinado angulo respecto a la normalen una superficie que limita dos medios, parte del haz es reflejado y parte es transmitido al segundo medio,produciendose un fenomeno de refraccion que consiste en que el haz transmitido experimenta un cambio enla direccion de propagacion respecto a la direccion de incidencia. Si un haz de ultrasonidos incide sobre lasuperficie de separacion de dos medios se produce, al igual que en optica, una reflexion y una refraccion, peroen este caso, ademas, ocurre un fenomeno denominado cambio de modos, que consiste en que un tipo de ondapuede convertirse en otra. La figura muestra como el rayo longitudinal XO, que incide sobre el plano lımite deseparacion de los medios 1 y 2, se refleja y se refracta dando lugar a los rayos OY y OZ longitudinales y a losOY’ y OZ’ transversales.

En el examen de soldaduras, se procura que en el medio a examinar solo se propague un tipo de ondas.Variando el angulo de incidencia se puede lograr que en el medio 2 la refraccion de la onda longitudinal seproduzca ya en la superficie lımite, con lo cual unicamente tendremos una onda transversal en este medio.Desde el punto de vista practico, el mayor angulo utilizado para las ondas transversales refractadas es el de 80o.

Informacion previa a la inspeccion El tecnico en soldadura, antes de comenzar el examen por ultrasonidosde un cordon, debe informarse acerca de los siguientes puntos:

Clase de material a examinar: Le puede ayudar a saber si en las zonas adyacentes al cordon va a encontrarestructuras de grano fino o grueso, que determinara la frecuencia a emplear.

Espesor de la chapa: Le va a servir para elegir el angulo a emplear y para conocer las distancias del saltoy medio salto entre las cuales se va a desplazar el palpador durante la ejecucion del examen.

Diseno de junta.

Procedimiento de soldadura utilizado.

Si la soldadura ha sufrido, o no, algun tratamiento termico.

Existencia de anillos de respaldo en el cordon de raız.

7