Ensayo de Tracción de Soldaduras

5/22/2018 Ensayo de Tracci n de Soldaduras

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Pontificia Universidad Catlica del Per Unidad Ingeniera de Soldadura

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ENSAYO DE TRACCIN DE SOLDADURAS

(Tensile Test)

1 Propsito1.1 Los ensayos de traccin son usados para determinar la resistencia a la traccin de

las juntas soldadas de canal a temperatura ambiente.

1.2 Cuando se especifique este ensayo para la calificacin de una estructura soldadadebe acompaar la siguiente informacin:

1) El tipo especfico y nmero de probetas requeridas.

2) Indentificacin / especificacin del metal base.

3) Identificacin / especificacin del metal de aporte.

4) Los valores de las propiedades anticipadamente y si son requerimientos mximos omnimos.

5) Ubicacin y orientacin de las probetas.

6) Formato de reporte cuando sean requeridos.

7) Tratamiento trmico o mecnico post soldadura, cuando sea requerido.

1.3 Este ensayo (estandarizado) se puede aplicar, cuando sea especificado a:

1) Calificacin de materiales y procedimientos de soldadura donde propiedades mecnicasespecificadas son requeridas.

2) Como Informacin, base para aceptacin y control de calidad de fabricacin cuando sonsolicitadas determinadas propiedades mecnicas.

3) Investigacin y desarrollo.

2 Comentarios Importantes

2.1 DatosLos ensayos de traccin proveen informacin de la resistencia, ductilidad, diseo de junta de lasjuntas soldadas bajo esfuerzos de traccin axiales. Los datos obtenidos pueden incluir:

(1) Resistencia a la traccin.

(2) Resistencia a la fluencia

(3) Punto de fluencia (si ocurre)

(4) Porcentaje de alargamiento

(5) Porcentaje de reduccin de rea

(6) Diagrama Esfuerzo deformacin.

(7) Ubicacin y modo de la fractura.

2.2 Los datos cuantitativosLos datos cuantitativos obtenidos pueden ser analizados para ser usados en el diseo y anlisis

de estructuras soldadas. La superficie de fractura puede proveer informacin de la presencia yefecto de discontinuidades como fusin incompleta, penetracin incompleta, porosidad,inclusiones y fisuras.


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2.3 Maquinas de Ensayo.Los ensayos sern realizados en una maquina de ensayo en conformidad con los requerimientosde la norma ASTM E 8. La maquina debeestar calibrada de acuerdo con ASTM E 4.

2.4 ProbetasLas probetas deben ser especificadas por el cdigo de aplicacin, especificacin o documento decontrato. Se recomienda que las probetas tengan la seccin transversal ms grande dentro de la

capacidad del equipo de ensayo.

2.5 ProcedimientoEl procedimiento de ensayo de las probetas soldadas debe ser como se especifica en la normaASTM E8 y especficamente la ASTM A 370 para probetas y soldaduras de acero.

.(Extracto de la ASTM A 370). Sobre la velocidad de ensayo:

7.4.1Puede usarse cualquier velocidad conveniente hasta la mitad del valor del punto de fluenciao resistencia a la fluencia especificada. Cuando se alcanza este punto, la separacin de libremovimiento de los cabezales ser ajustado para que no exceda 1/16 por minuto por

pulgada de la seccin reducida la distancia entre mordazas de probetas que no tenganseccin reducida. Esta velocidad ser mantenida a travs del punto de fluencia o resistencia a lafluencia. En la determinacin de la resistencia a la traccin, la velocidad no exceder la 1/2por minuto por pulgada de distancia calibrada, o las distancias entre mordazas para probetasque no tengan seccin reducida.En cualquier eventualidad la velocidad de ensayo no ser, menor al 1/10 de la velocidad mximaespecificada para determinar el punto de fluencia o la resistencia a la fluencia.

2.6 Clculos:Para el caso de probetas de seccin circular, el menor dimetro debe ser usado para todos losclculos

3 PRINCIPALES CODIGOS / NORMAS

3.1 CODIGO API 1104 SOLDADURA DE TUBERAS E INSTALACIONES RELACIONADAS- AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE

CAPITULO 5 - Calificacin de Procedimientos de soldadura para juntas conteniendoMaterial de Aporte.

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5.6 Ensayo de Juntas Soldadas - Soldaduras a Tope...

5.6.2 Ensayo de Traccin

5.6.2.1 PreparacinLos especimenes para el ensayo de traccin (ver Figura 4) deben ser de aproximadamente 9

(230 mm) de longitud y aproximadamente 1 (25 mm) de ancho. Ellos pueden ser maquinados ocortados con oxgeno y no es necesaria otra preparacin a menos que los lados estn muescadoso no sean paralelos. En ese caso, necesariamente, los especimenes deben ser maquinadoshasta que los lados estn lisos y paralelos.

5.6.2.2 MtodoLos especimenes de ensayo de traccin deben romperse bajo carga de traccin usando un

equipo capaz de medir la carga a la cual ocurra la falla. El esfuerzo de traccin debe ser calculadodividiendo la mxima carga de falla entre la menor seccin transversal del espcimen medida

antes de aplicar la carga.


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5.6.2.3 RequerimientosLa resistencia a la traccin de la soldadura, incluyendo la zona de fusin de cada espcimen,debe ser mayor o igual a la mnima resistencia a la traccin especificada del material de la tuberapero no necesita ser mayor o igual a la resistencia a la traccin real del material. Si el espcimenrompe fuera de la soldadura y de la zona de fusin (es decir en el material base de la tubera) yconsigue el mnimo requerimiento de resistencia a la traccin de la especificacin, la soldaduradebe ser aceptada cumpliendo los requerimientos.

Si el espcimen rompe en la soldadura o zona de fusin y la resistencia observada es mayor oigual al valor mnimo de resistencia a la traccin especificado del material de la tubera y consiguelos requerimientos de sanidad de 5.6.3.3 la soldadura debe ser aceptada cumpliendo losrequerimientos.

Si el espcimen rompe debajo del valor mnimo de resistencia a la traccin especificado delmaterial de la tubera, la soldadura debe ser rechazada y un nuevo cupn debe ser hecho.

3.2 SECCION IX del CODIGO ASME PARA CALDEROS Y RECIPIENTES A PRESION(BOILER & PRESSURE VESSEL ASME CODE)

Articulo I

()QW-140 TIPOS Y PROPOSITO DE LOS ENSAYOS Y EXAMENES.

QW-141 Ensayos MecnicosLos ensayos mecnicos usados en la calificacin de procedimientos o de desempeo son lossiguientes.

QW-141.1 Ensayos de Traccin. Los ensayos de traccin como se describen en QW-150 sonusados para determinar la resistencia a la traccin de las juntas soldadas de canal (groove).

QW-150 ENSAYOS DE TRACCION

QW-151 Probetas

Las probetas para el ensayo de traccin debern coincidir con una de los tipos ilustrados en QW-462.1 y debern cumplir los requisitos de QW-153.


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QW-151.1 Probetas de plancha - Seccin Reducida. Las probetas de seccin reducida deacuerdo a los requerimientos dados en QW-462.1(a) pueden ser usadas para ensayos detraccin para todos los espesores de plancha.(a) Para espesores de hasta e incluyendo 1 pulgada, ser usar una probeta con el espesor

completo por cada ensayo de traccin requerido.(b) Para planchas de espesores mayores que 1 pulgada pueden ser usadas probetas de espesor

completo o mltiples probetas, previendo que sean cumplidas QW-151.1(c) y QW-151.1(d).

(c) Cuando se usan mltiples probetas en vez del espesor completo, cada juego representar unensayo de traccin simple del espesor completo de la plancha. Colectivamente, todas lasprobetas requeridas para representar el espesor total de la soldadura en una posicinconformarn un juego (set).

(d) Cuando son necesario mltiples probetas, el espesor entero ser cortado mecnicamente enun mnimo nmero de tiras aproximadamente iguales a un tamao que pueda ser ensayado enel equipo disponible. Cada probeta del juego ser ensayada y cumplir los requisitos de QW-153.

QW-151.2 Seccin Reducida- Tubo (Producto Tubular).Las probetas de seccin reducida deacuerdo a los requerimientos dados en QW-462.1(b) pueden ser usadas para ensayos detraccin de todos los espesores de tubo teniendo un dimetro externo mas grande que 3pulgadas.

(a) Para espesores de hasta e incluyendo 1 pulgada, ser usada una probeta de espesorcompleto para cada ensayo de traccin requerido.

(b) Para espesores de tubo mayores que 1 pulgada pueden ser usadas probetas de espesorcompleto o mltiples probetas, previendo que sea cumplido QW-151.2(c) y QW-151.2(d).

(c) Cuando sean usadas mltiples probetas en vez del espesor completo, cada juego deberrepresentar un ensayo de traccin simple del espesor completo del tubo. Colectivamente,todas las probetas requeridas para representar el espesor total de la soldadura en unaposicin conformarn un juego.

(d) Cuando sean necesarias mltiples probetas, el espesor entero ser cortado mecnicamente enun mnimo nmero de tiras aproximadamente iguales, a un tamao que pueda ser ensayado enel equipo disponible. Cada probeta del juego ser ensayada y cumplir los requisitos de QW-

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Para tubos que tienen un dimetro externo de 3 pulgadas o menos, pueden usarse las probetas deseccin reducida conforme a los requerimientos dados en QW-462.1(c) para ensayos de traccin.

QW-151.3 Probetas Torneadas. Las probetas torneadas conforme a los requerimientos dadas enQW-462(d) pueden ser usadas para ensayos de traccin.

(a) Para espesores de hasta e incluyendo 1 pulgada, una sola probeta torneada puede ser usada

por cada ensayo de traccin requerido, la cual ser la probeta del dimetro D ms grandeposible de QW-462.1(d) para el espesor del cupn de ensayo[ver Nota (a) de QW-462.1(d)].

(b) Para espesores por encima de 1 pulgada sern cortadas mltiples probetas a travs de todo elespesor de la soldadura con sus centros paralelos a la superficie del metal base y no 1pulgada aparte. Los centros de las probetas adyacentes a la superficie del metal no excedernlos 5/8 de pulgada de la superficie.

(c) Cuando se usan mltiples probetas, cada juego representar un solo ensayo de traccin de losrequeridos. Colectivamente, todas las probetas requeridas para representar el espesor total dela soldadura en una posicin conformarn un juego.

(d) Cada probeta del juego ser ensayada y cumplir los requisitos de QW-153.

QW-151.4 Probetas de Tubos de Seccin completa. Probetas de traccin que estn conforme alas dimensiones dadas en QW-462.1(e) pueden ser usadas para el ensayo de tubos con undimetro externo de 3 pulgadas o menos.


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QW-152 Procedimiento del ensayo de Traccin.

La probeta del ensayo de traccin ser rota bajo carga de traccin. La resistencia a la traccin sercalculada dividiendo la carga mxima entre la menor rea transversal de la probeta calculada delas medidas reales hechas antes de que sea aplicada la carga.

QW-153 Criterio de Aceptacin Ensayos de traccin.

QW-153.1 Resistencia a la traccin. En orden a aprobar el ensayo de traccin, las probetasdebern tener una resistencia a la traccin que no sea menor que:

(a) La resistencia a la traccin mnima especificada del metal base; o


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(b) la resistencia a la traccin mnima del ms dbil de los dos, si es que son usados materialesbases de diferentes resistencias mnimas ; o

(c) La resistencia a la traccin mnima del metal de soldadura cuando la Seccin aplicabledisponga el uso de un metal de soldadura que tenga menor resistencia a temperaturaambiente que el metal base;

(d) si la probeta rompe en el metal base fuera de la soldadura o lnea de fusin, la prueba ser

aceptada segn cumpla los requerimientos, previendo que la resistencia no es mas que el 55debajo de la mnima resistencia especificada del metal base.

3.3 CODIGO DE SOLDADURA ESTRUCTURAL DE ACERO D1.1 (Structural Welding Code-Steel) American Welding Society-AWS.

1. Calificacin

Parte BEspecificacin del Procedimiento de Soldadura (WPS)

(...)4.4 Tipo de Ensayos de calificacinEl tipo y numero de ensayos de calificacin requeridos para calificar un WPS para un espesordado, dimetro o ambos, deber estar con forme a la Tabla 4.2 (CJP), Tabla 4.3 (PJP) o la Tabla4.4 (filete). Detalles sobre el END individuales y ensayos mecnicos requerimientos se encuentranen las subsecciones siguientes:

(1) Inspeccin visual (ver 4.8.1)

(2) Ensayos No Destructivos (ver 4.8.2)

(3) Doblado de cara, raz y de lado (ver 4.8.3.1)

(4) Seccin Reducida (ver 4.8.3.4)

(5) Traccin de Metal de soldadura (ver 4.8.3.6)

(6) Macroataque (ver 4.8.4)

4.8 Mtodos de Ensayo y Criterio de Aceptacin para la calificacin del WPS

Los cupones de ensayo de soldadura estarna conforme a 4.8.2 debe tener la probeta preparadapor corte de la plancha, tubo o tubera de ensayo, como se muestra en las figuras 4.7 la que seaaplicable La probetas debe estar preparadas par el ensayo conforme con las figuras 4.12, 4.13,4,14 y 4,18 segn sea aplicable.(...)

4.8.3 Ensayos mecnicos. Los ensayos mecnicos deben ser como sigue:

(...)4.8.3.4 Probetas de Traccin de Seccin reducida.(ver la figura 4.14) Antes del ensayo, lamenor medida del ancho y su espesor correspondiente de la seccin reducida debe ser medida.La probeta debe ser rota bajo carga de traccin, y deber ser determinada la carga mxima. Laseccin transversal debe ser obtenida por la multiplicacin del ancho por el espesor. Laresistencia a la traccin debe ser obtenida por la divisin de la carga mxima entre el reatransversal.

4.8.3.5 Criterio de Aceptacin para el ensayo de Traccin de seccin reducida.La resistenciaa la traccin no debe ser menor de el mnimo de la resistencia a la traccin especificada del metalbase usado.

4.8.3.6 Probetas de Traccin de Metal de Soldadura (ver la figura 4.18) Las probetas debenser ensayadas de acuerdo con ASTM A 370, Ensayos Mecnicos de Productos de Acero.


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Dimensiones en pulgadas (mm)Ensayo de planchas Ensayo de tubos

Tp < 1(25 mm)

1 (25 mm)< Tp 1 (38 mm)

Dimetro2 (50 mm)3 (75 mm)

6 9150mm)8#(200mm)Dimetro o tamaoms grande del tubo

A-longitud de las seccinreducida

Cara ms ancha de la soldadura + (12mm)

2 (60 mm) mnimo

Cara mas ancha de la soldadura + (12 mm)

2 (60 mm) mnimo

L- longitud total, mnimo (Nota2)

Segn requerida por el equipo Segn requerida por el equipo

W-ancho de la seccinreducida

(Notas 3 y 4)

(20mm)mnimo

(20mm)mnimo

(20mm)mnimo

=-0,01 (12+-0,0025)

(20mm) mnimo

C-ancho de la seccin de lasmordazas)Notas 4,5)

W + (12mm) min

W + (12mm) min

W + (12mm)

min

W + (12mm)min

W + (12mm) min

T espesor de la probeta( Notas 6,7)

Tp Tp Tp/n(Nota7)

Mximo posible con caras planosparalelos dentro de la longitud A.

r- Radio del filete, mnimo (12mm) (12mm) (12mm) 1 (25 mm) 1 (25 mm)

Notas:1. Tp = Espesor Nominal de la plancha2. Es deseable, si es posible, hacer la longitud de la seccin de las mordazas lo suficiente largo que

permita a la probeta extenderse mas all a una distancia igual a dos tercios o ms del largo de lasmordazas.

3. Los extremos de la seccin reducida no deben diferir en ancho por mas de 0,004 (0,102mm).Tambin, puede haber un gradual disminucin en el ancho desde los extremos hacia el centro.Pero el ancho de cualquier extremo no debe ser mas de 0,015(0.381mm) ms grande que el

ancho en el centro.4. Anchos ms grandes de W y C pueden ser usados cuando sean necesarios. En tales casos, elancho de la seccin reducida debera ser ms grande como el ancho del material a ser ensayadolo permita. Si el ancho de los materiales es menor que W, los lados pueden ser paralelos a travsde todo la longitud de la probeta.

5. Para probetas planas estndares, los extremos de las probetas deben ser simtricas con la lneacentral de la seccin reducida dentro de (6mm)

6. La dimensin t es el espesor de la probeta como se suministra en la especificacin del materialaplicable. El espesor nominal mnimo de probetas de ancho de 1-1/2 (38mm) debe ser 3/16(5mm)excepto que se permita en la especificacin del producto.

7. Para planchas por encima de 1-1/2 (38mm) de espesor, las probetas pueden ser cortadas en tirasaproximadamente iguales. Cada tira debe ser de al menos (20mm) de espesor. Los resultadosde cada tira deben cumplir los mnimos requerimientos.

8. Debido a la capacidad limite de algunas maquinas de traccin, las dimensiones de las probetaspara aceros del Anexo M pueden estar de acuerdo con el Ingeniero y el fabricante.

Figura 4.14 Probetas de Traccin de Seccin Reducida (ver 4.8.3.4)

Maquinar la mnima cantidadnecesaria para obtener caras

aralelas en la seccin reducida

Maquine el refuerzo de lasoldadura a ras del metal base

Estos extremos puedenser cortadostrmicamente

Costado del ancho msgrande de la soldadura


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3.4 Dimensiones en pulgadas

Probeta estndarProbetas de tamao pequeoproporcionales a la estndar

Dimetro Nominal Circular de 0,500 Circular 0,350 Circular 0,250

G Longitud calibrada 2,000 +- 0,005 1,400 +-0,005 1,000 +- 0,005

D Dimetro (nota 1) 0,500 +- 0,010 0,350 +- 0,007 0,250 +- 0,005

R Radio de filete,min.

3/8 1/4 3/16

A Longitud de laseccin reducida(Nota 2) mnimo

2 1/4 1 3/4 1 1/4

Dimensiones (versin mtrica por ASTM E8M)

Probeta estndarProbetas de tamao pequeo proporcional

a la estndar

Dimetro Nominal Circular de 12,5 mm Circular 9 mm Circular 6 mm

G Longitud calibrada 62,5 +- 0,1 45,0 +- 0,1 30,0 +- 0,1

D Dimetro (Nota1)mm

12,5 +- 0,2 9,0 +- 0,1 6,0 +- 0,1

R Radio de filete,min.

10 8 6

A Longitud de laseccin reducida, mm(Nota 2) mnimo

75 54 36

Notas:1. La seccin reducida puede tener una gradual reduccin desde los extremos hacia el

centro, con los extremos de 1% ms grande que el centro (dimensin controlada)2. Es deseable, que la longitud de la seccin reducida pueda ser incrementada para

acomodarse al extensometro de cualquier longitud calibrada conveniente. Las marcas dereferencia para la medicin del alargamiento deberan estar espaciadas a la longitudcalibrada indicada.

3. La longitud calibrada y los filetes deben ser como se muestran, pero los extremos puedenser de cualquier forma para llenar

Figura 4.18 Probetas de Traccin de Metal de Soldadura

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