ControlDeCalidadEnSoldadura.pdf

1/70

Control de Calidad en

Soldadura

2/70

Objetivo General:

Que el alumno cuente con los

conocimientos necesarios para realizar y

ejecutar el control de calidad antes,

durante y posterior a la fabricacin o

reparacin de componentes metlicos por

medio de soldadura.

3/70

Contenido

I. Control de calidad en la soldadura

1. Introduccin

2. Material base

Propiedades qumicas

Propiedades mecnicas

Normatividad

3. Material de aporte

Propiedades qumicas

Propiedades mecnicas

Clasificacin

4. Materiales consumibles (Gases de combustin, fundentes)

Clasificacin

Usos

4/70

5. Simbologa de la soldadura ANSI/AWS A-2.4

Simbologa de la soldadura bsica

Tipos bsicos de juntas

Soldadura de ranura

Soldadura de filete

Soldadura de tapn

Soldadura de muesca

Soldadura de puntos

Soldadura de costura

Soldadura de cantos o extremos

Soldadura de pernos

Soldadura superficial

Simbologa en la inspeccin no destructiva

Practica

5/70

6. Verificacin de maquinas de soldar

7. Verificacin de calificacin de procedimientos de soldadura y soldadores.

8. WPQR

9. WPQ

10. Prctica

11. Introduccin a SNT-TC-1A, Calificacin y certificacin personal en pruebas

no destructivas.

6/70

12. Inspeccin visual.

Clasificacin de defectos

Criterios de aceptacin de acuerdo a cdigos y especificaciones

Prctica

13. Inspeccin dimensional


Prctica

14. Ensayo por lquidos penetrantes

Principio

Mtodos

Usos

Ventajas y Desventajas


Prctica

7/70

15. Ensayo por partculas magnticas

Principio

Mtodos

Usos



Prctica

16. Ensayo por ultrasonido detector de fallas

Principio

Mtodos

Usos



Prctica

8/70

17. Ensayo de radiografa

Principio

Mtodos

Usos



Prctica

18. Tcnicas avanzadas de inspeccin

19. Registros de calidad

20. Instrumentos de medicin

21. Criterios de evaluacin de acuerdo a cdigos aplicables

9/70

II. Introduccin a los sistemas de calidad

1. Introduccin a ISO 9000

2. Sistemas de calidad en soldadura

3. Especificaciones de soldadura para estructuras

4. Especificaciones de soldadura para recipientes a presin

5. Especificaciones de soldadura para tubera de conduccin

6. Especificaciones de soldadura para la industria automotriz

7. Especificaciones de soldadura para la industria aeronutica (D17.1 Specification for Fusion Welding for Aerospace Applications)

Evaluacin del curso

Primer examen parcial 35 %

Segundo examen parcial 35 %

Evaluaciones prcticas 20 %

Presentacin clase 10 %

100%

10/70

La evaluacin prctica podr consistir en:

Emplear registros de calidad

Analizar resultados de ensayos no destructivos

Aplicar ensayos no destructivos a uniones soldadas para determinar si cumplen con los criterios de aceptacin del cdigo aplicable.

Desarrollo de un plan de calidad aplicado al tema monogrfico.

11/70

Bibliografa

Recommended Practice No. SNT- TC 1A.

ASME Secc. II parte A, B, C, D Materials

Nodestructive testing handbook volumen 2 Lquidos Penetrantes

Nodestructive Testing Handbook volumen 8 Pruebas Visual y pticas

Nodestructive Testing Handbook volumen 4 Partculas Magnticas

Nodestructive Testing Handbook volumen 7 Ultrasonido

Nodestructive Testing Handbook volumen 3 Radiografa

Nodestructive Testing Handbook volumen 1 Pruebas de Fugas

ANSI/AWS A 3.0 Standard Welding Terms and Definitions,

American Welding Society, Ed. AWS USA

ANSI/AWS A2.4 Standard Symbols for Welding , brazing and Nondestructive Examination. American Welding Society, Ed. AWS, USA.

AWS B5.17

12/70

1. Introduccin

Calidad:

Grado en el que un conjunto de caractersticas inherentes cumple con los requisitos.

Aseguramiento de la calidad:

Consiste en tener y seguir un conjunto de acciones planificadas y sistemticas,

implantadas dentro del sistema de calidad de la empresa. Estas acciones deben ser

demostrables para proporcionar la confianza adecuada de que se cumplan los

requisitos del sistema de calidad.

Ref. ISO-9000:2005

13/70

Qu requisitos debe cumplir una soldadura?

Qu funcin cumple?

Dnde es necesario soldar?

Importa como se suelda?

Qu es una soldadura de buena calidad?

14/70

Una soldadura de buena calidad, es aquella que cumple con los requisitos

correspondientes al equipo o estructura a

la que pertenece con el mnimo costo.

Los requisitos estn vinculados con algn cdigo o norma tcnica, por ejemplo:

15/70

ASME IX

AWS D1.1

API 1104

16/70

El rol de un especialista en tecnologa de la soldadura

industrial respecto a la calidad en soldaduras es:

Asegurar que las soldaduras hayan sido producidas y probadas de acuerdo con los procedimientos especficos

del cdigo correcto.

17/70

Que son los cdigos o estndares?

Los cdigos y estndares contiene las reglas que deben de seguir cuando se proporciona un producto o servicio especifico.

Estos contienen informacin sobre el diseo

1. mtodo de manufactura

2. materiales aceptables

3. Obras

4. niveles de imperfeccin aceptables

5. requerimientos de las pruebas

Estos cdigos no contienen todo lo relevante de los datos requeridos para el diseo,

manufactura, pruebas e inspeccin pero se referencias a otros estndares y

documentos conforme se requiera.

18/70

Qu es calificacin del procedimiento de soldadura?

Welding Procedure Qualification (WPQ)

Se lleva a cabo para probar que la unin soldada tiene las propiedades

mecnicas, metalrgicas y fsicas requeridas por un cdigo o

especificacin.

WPQ consiste de:

Welding Procedure Specification (WPS)

Procedure Qualification Record (PQR)

Contienen variables esenciales como no esenciales.

19/70

Defectos de soldadura

No existe soldadura perfecta, toda soldadura contiene discontinuidades, esas imperfecciones necesitan ser evaluadas para determinar si tendrn un efecto

perjudicial en la unin soldada.

Estos son normalmente evaluados por criterios de aceptacin especficos en los cdigos o estndares, pero solo una imperfeccin encontrada podr estar fuera de

los limites de criterio de aceptacin, podr ser clasificada como un defecto y se

requerir de una accin a tomar. La accin consistir en:

1. Rechazo del componente

2. Remover el defecto y re-soldar la unin

3. Un anlisis de aptitud- para propsito que ser realizado mediante un consenso, permitiendo que el defecto permanezca.

20/70

Discontinuidad. Es la prdida de la homogeneidad del material.

Defecto. Es una discontinuidad inaceptable, que deber ser reparada.

Ejemplos:

37/70

Cmo se logra una soldadura de buena calidad?

Calificacin de procedimientos de soldadura

Calificacin de soldadores

Control de calidad de materiales y equipo

Esto permite saber si

1. Las uniones poseen la resistencia y ductilidad adecuada

2. El metal base a fundido adecuadamente

3. Las sucesivas pasadas de aporte han fundido totalmente

4. La soldadura no posee defecto segn norma

38/70

2. Material base

Clasificacin de los aceros

70

60

50

40

30

20

10

0

0 300 600 900 1200 1700

Esfuerzo a la Tensin (Mpa)

Elo

ng

ac

in

To

tal

(%)

IF

MILD IS

IF-HS

BHCMn

HSLADP-CP

TRIP

MART

HSS Conventionales

AHSS

70

60

50

40

30

20

10

0

0 300 600 900 1200 1700


Elo

ng

ac

in

To

tal

(%)

IF

MILD IS

IF-HS

BHCMn

HSLADP-CP

TRIP

MART

HSS Conventionales

AHSS

70

60

50

40

30

20

10

0

0 300 600 900 1200 1700


Elo

ng

ac

in

To

tal

(%)

70

60

50

40

30

20

10

0

0 300 600 900 1200 1700


Elo

ng

ac

in

To

tal

(%)

IF

MILD IS

IF-HS

BHCMn

HSLADP-CP

TRIP

MART

HSS Conventionales

AHSS

IF

MILD

IF

MILD

IF

IF

MILDMILD IS

IF-HS

BHCMn

HSLADP-CP

TRIP

MART

HSS Conventionales

AHSS

39/70

CLASIFICACION DE LOS ACEROS.

Clasificacin de los aceros al carbono de acuerdo a norma ASTM-AISI-SAE

Aceros al carbono 10XX. Ejemplo: SAE 1010 (0.08-0.13%C).

Aceros suaves. Con 0.07-0.25%C, capaz de soportar severas deformaciones en fro, se usa en los cuerpos de los automviles y en tubos slidos, es la clase ms

ampliamente usada de aceros. (SAE 1005-1015) (SAE 1016-1030)

Aceros de medio carbono Con 0.25-0.55%C, usualmente sujetos a tratamientos trmicos, incluyendo aceros para forjado y aceros resistentes al desgaste. (SAE

1035-1053)

Aceros de alto carbono Con 0.55-0.9%C, usados cuando se requiere alta resistencia al desgaste. (SAE 1055-1095)

Aceros para herramientas. Contienen de 0.9-1.16%C, con mayor resistencia que los de la categora anterior.

40/70

Aceros de media aleacin.

Aceros al Mn 15XX. El porcentaje de Mn vara entre 1,20 y 1,65, segn el %C.

Aceros de fcil maquinabilidad o aceros resulfurados 11XX-12XX.

Aceros aleados para aplicaciones en construcciones comunes. Se considera aleado

cuando el contenido de un elemento excede uno o ms de los siguientes limites:

1. 1.65% Mn

2. 0.60% Si

3. 0.60%Cu

4. O cuando hay un % especificado de cromo, nquel, molibdeno, aluminio, cobalto,

niobio, titanio, tungsteno, vanadio y zirconio.

41/70

Aceros inoxidables

a) Austeniticos: AISI 302XX-303XX. No son duros ni templables, poseen una alta

capacidad de deformarse plsticamente , el ms usado es el 304.

b) Martensiticos: AISI 514XX. Contienen 11-18% de Cr. Son templables; para

durezas ms elevadas aumenta el Cr (formando carburos).

c) Ferrticos: AISI 514XX-515XX. Poseen bajo % C y alto % Cr (10-27%)

d) Duplex

Aceros de alta resistencia y baja aleacin

9XX. Donde XX. 103 lb/pul2 , es el limite elstico del acero. SAE 942

Aceros Herramienta

W: templables al agua, altos en % C(0.75-1)

solo para trabajo en frio O, en calor disminuye dureza.

A: templados al aire

D: alta aleacin, alto% carbono (1.10-1.80) para formar carburos de Cr. Resistencia al

desgaste.

Trabajo en caliente H: T en base a tungsteno, M en base molibdeno

42/70

Aleaciones no ferrosas

43/70

Cobre Blister: Es una forma impura de cobre obtenido durante el proceso de refinacin.

Aplicaciones para las aleaciones base cobre: incluye componentes elctricos (como alambres), bombas, vlvulas, y partes de plomera.

Latn: Pertenece al grupo de aleaciones base cobre, conteniendo Zinc como elemento aleante de mayor proporcin.

Bronce: Generalmente son aleaciones de cobre que contienen como elemento aleante el estao y puede contener otros.

Aleaciones no ferrosas- Cobre

44/70

ALEACIONES FORJABLES

Nombre Clasificacin ASTM Elementos Aleantes Principales

Cobre C10100-C15999 99.99% Alta conductividad

Cobre Alta Aleacin C16000-C19999 Co, Be, Si, Pb, Cr

Latones C20000-C49999 Zn, Pb

Bronces C50000-C69999 Sn, Zn, Pb, P

Niquel-Cobre C70000-C73499 Ni, Mn, Sn, Fe,Al

Niquel-Plata C73500-C7999 Ag, Ni, Zn, Pb , Mn

FUNDICIONES

Cobre C80000-C81399 99.95 % max

Cobre Alta Aleacin C81400-C83299 Co, Ni, Be, Si, Fe, AL, Sn, Pb Zn, Cr

Latones C83000-C89999 Zn, Pb, Sn, Fe, Sb, S, P, Al

Bronces C90000-C95999 Sn, Zn, Fe, Sb, Ni, P, Al

Niquel-Cobre C95600-C96999 Ni, Al, Fe, Pb, Mn, Nb, Be

Cobre al Plomo C97000-C97999 Ni, Zn, Pb, Sn , Sb, Fe

Niquel-Plata C98000-C98999 Ag, Sn, Pb, Zn, P, Fe

Aleaciones Especiales C99000-C99999 Sn, Pb, Ni, Al, Fe, Co, Si , Mn,Ti

45/70

Propiedades mecnicas de las aleaciones de Cu tratadas por diferente mecanismo de endurecimiento.

46/70

Composicin, propiedades y aplicaciones de una seleccin de aleaciones Ni

47/70

Titanio y sus Aleaciones

El titanio tiene excelentes propiedades de resistencia a la corrosin para procesamiento de equipamiento qumico, componentes marinos e implantes

biomdicos como los empleados en implantes de cadera.

El titanio es un material muy importante en la industria aeroespacial, encontrando aplicaciones en componentes ingenieriles de los aviones y su armazn.

Las aleaciones de Titanio son consideradas bio-compatibles. Gracias al desarrollo de pelculas porosas en compuestos cermicos con el hueso conocido como

hidroxiapatita es posible utilizar implantes bio-activos con titanio (que el hueso

naturalmente puede crecer dentro de la pelcula de hidroxiapatita).

48/70

Elemento Grado Aplicacin

Ti 1,2 y 3 Titanio puro comercial con un 99% de pureza

Ti 5 y 9 Son aleaciones resistentes a la corrosin y nivel medio de resistencia mecnica.

Ti 7, 11 y 12 Aleaciones de mayor resistencia a la corrosin.

Ti Beta-C Resistente a la corrosin y a altas temperaturas.

Tabla2.4.3.2 Propiedades convencionales para Ti y sus aleaciones

Aleacin Grado Resistencia

MPa

Esfuerzo de

Cedencia, MPa

Dureza

HRB

Ti, Ti-Fe

(0.25-0.3)

2 345 275 82

Ti6Al4V 5 896 827 33

Ti3Al8V6Cr4Zr4Mo

Ti Beta-C

19 793 759 45

Ti6Al2Sn4Zr6Mo 1172 1103 39

49/70

Propiedades mecnicas de los materiales

Determinan las cargas de trabajo para cualquier tipo de manufactura.

Determinan los tamaos y formas necesarias para soportar cargas.

Las propiedades mecnicas de un material deben ser conocidas para as relacionar la medida de deformacin de un material en funcin a los esfuerzos aplicados

50/70

Descripcin del ensayo de Tensin

La resistencia de un material depende de su habilidad para mantener una carga sin una excesiva deformacin o falla, esta propiedad es inherente a cada material y debe ser obtenida mediante experimentacin.

La American Society for Testing and Materials (ASTM, por sus siglas en ingles), publica guas para desarrollar tales pruebas y provee limites para los cuales un material en particular es considerado aceptable

El ensayo consiste en la preparacin de una probeta estandarizada la cual puede ser de seccin transversal redonda o rectangular, con un entalle hacia el centro de la longitud, esto permite concentrar los esfuerzos en el rea de inters, la sujecin de la muestra se realiza mediante un juego de mordazas, que pueden ser roscadas o bien en forma de quijadas.

51/70

La preparacin de la muestra se realiza de acuerdo al estndar aplicable, dentro de los mas empleados en Amrica esta los del estndar de la ASTM E8 Standard Test

Methods for Tension Testing of Metallic Materials

53/70

Informacin obtenida del ensayo

Tensin

A-B Rango elstico. D Limite plstico.

B Lmite elstico. E Resistencia final.

C Punto de cedencia. F Resistencia a la ruptura.

54/70

Ensayo de dureza

La dureza de un material es la resistencia que opone a la penetracin de un cuerpo ms duro.

La resistencia se determina introduciendo un cuerpo de forma esfrica, cnica o piramidal, por el efecto que produce una fuerza determinada durante cierto tiempo en

el cuerpo a ensayar. Como indicador de dureza se emplea la deformacin

permanente (plstica).

55/70

DUREZA ROCKWELL

Para los materiales duros se emplea como elemento de penetracin un cono de diamante de ngulo 120, y para los semiduros y blandos una bolita de acero de 1/16.

El cuerpo empleado para la penetracin se hace incidir sobre la superficie de la pieza a ensayar con carga previa de 10Kg.

56/70

CONDICIONES DEL ENSAYO

1. La superficie del material debe estar lisa, seca y libre de grasa, polvo etc.

2. El espesor de la probeta debe ser por lo menos diez veces la profundidad de la huella, y el ensayo no es vlido si en la cara posterior a la del ensayo aparece una protuberancia.

3. Si se ensaya una pieza cilndrica, el radio debe ser mayor en seis milmetros al del penetrador. Los valores de dureza resultan ligeramente inferiores a los valores reales.

4. La aplicacin de la carga debe hacerse de manera perpendicular a la superficie de la probeta.

57/70

DUREZA BRINELL.

Se comprime una bola de acero templada, de dimetro (D) 2,5; 5 10mm, contra el material a ensayar con una fuerza P. Despus de liberar la carga se mide el dimetro

(d) de la huella con un dispositivo amplificador ptico. La dureza Brinell es un valor

adimensional resultante de:

59/70

DUREZA VICKERS

Existen tres tipos de ensayo de dureza Vickers caracterizados por diferentes intervalos de fuerzas de ensayo.

60/70

Tabla comparativa de durezas

61/70

Ensayo de doblez

Consiste en colocar una probeta en un dispositivo especial sometindola a una fuerza constante para determinar la ductilidad y sanidad de los materiales. Son varios los estndares que requieren este tipo de prueba y tambin dependen del material a analizar. Las probetas que se utilizan para esta prueba pueden variar en tamao y forma segn el estndar utilizado.

62/70

Se usa para determinar la calidad interna del metal soldado, se revela varios defectos

internos como inclusiones de escoria, falta de fusin, oxidacin, porosidad en soldaduras

a tope.

Nick-break

63/70

Propiedades y Ensayo de Impacto

La propiedad de impacto de un material es su resistencia a la fractura cuando se aplica una carga repentina y dinmica.

El ensayo para obtener las propiedades al impacto es muy sencillo, rpido y de bajo costo. Para simular un defecto en el material, se maquina una muesca tpica en un

espcimen estndar al que se le aplicar el ensayo. ASTM E-23

64/70

Propiedades de Fatiga y Ensayo de la Fatiga

Los componentes de la mquinas, vehculos y estructuras suelen verse sometidos a cargas cclicas repetidas y los esfuerzos cclicos resultantes inducen daos a los

materiales de construccin.

Debido a los esfuerzos y deformaciones cclicos que se aplican de manera continua y a ritmos elevados, las propiedades de fatigas se suelen describir como propiedades dinmicas. ASTM-E606

El esfuerzo cclico se representa como una curva sinusoidal y se muestra un

ciclo de esfuerzo. En un ciclo, se

somete el material a dos inversiones del esfuerzo, es decir, de tensin a

comprensin y despus de

compresin a tensin. Por tanto hay

2N inversiones con N ciclos de esfuerzo.

65/70

Mecnica de fractura y tenacidad a la fractura

Han ocurrido fallas catastrficas como:

La mayor parte de las explicaciones de estos desastres se basa en la mecnica de fractura y en la tenacidad a la fractura del material

Tanque de almacenamiento a presin

66/70

La mecnica de fractura es el campo de la mecnica que se ocupa principalmente del estudio de la propagacin de grietas en un material.

La premisa fundamental para el uso de la mecnica de fractura en el diseo es el supuesto de que los materiales tienen defectos o grietas. La propiedad de los materiales que se opone a la propagacin de estas grietas es la tenacidad a la fractura.

67/70

Un buen diseo de una estructura o de un componente debe tener en cuenta la tenacidad a la fractura adems de la resistencia mecnica del material. La clave para

usar la tenacidad a la fractura en el diseo radica en seleccionar un material con una KIc

grande, porque puede tolerar mayores esfuerzos y tamaos de grieta mas grandes.

68/70

Termofluencia

Se ha supuesto tcitamente que el sometimiento de los materiales a esfuerzos o cargas es a temperatura ambiente o esta es relativamente baja, de modo que se

puede despreciar su influencia.

En ciertas aplicaciones los materiales estn expuestos a temperaturas extremadamente altas.

turbinas de vapor en plantas termoelctricas

motores de avin a reaccin hornos de fundicin

69/70

El ensayo de termofluencia para determinar el comportamiento de un material se hace aplicando una carga axial constante, normalmente en forma de tensin a una barra o muestra cilndrica del material.

Se mide la deformacin por termofluencia con el tiempo y se registra el tiempo para la ruptura o fractura si esta ocurre durante el ensayo.

70/70

Los ensayos sobre un material dado se llevan a cabo a diversas temperaturas y esfuerzos, y la duracin de los ensayos puede ir desde

menos de un minuto hasta mas de un ao, o varios aos.

ControlDeCalidadEnSoldadura.pdf

Documents

Transcript of ControlDeCalidadEnSoldadura.pdf