TERMINOS DE SOLDADURA

CURSO PARA INSPECTORES DE SOLDADURA

Horacio Navarro Correa Certified Welding Inspector CWI 90120761

Capitulo 7

Pruebas Destructivas

Como se vio en el capitulo 4, existen numerosas pruebas que son utilizadas con el fin de determinar las propiedades mecnicas y qumicas de los metales. Mientras que algunas pruebas proporcionan valores para mas de una propiedad mecnica, la mayora son diseadas para determinar el valor de una propiedad caracterstica, por lo tanto puede ser que se tengan que realizar varias pruebas diferentes con el fin de obtener toda la informacin deseada.

Es importante que el inspector de soldadura entienda cada una de estas pruebas, con el fin de que sepa cuando las pruebas son aplicables, que resultados proporcionan y determinar si los resultados de las estn en concordancia con los requerimientos de la especificacin.

Puede ser de tambin de gran ayuda si el inspector entiende algunos de los mtodos utilizados, aun cuando el no realice las pruebas en si.

A continuacin se enlistan las principales pruebas destructivas:

Prueba de resistencia a la Tensin

Prueba de Dureza

Prueba de Tenacidad

Pruebas de sanidad

Pruebas Qumicas

Pruebas Metalograficas

Prueba de resistencia a la tensin

Una de las mas importantes pruebas para la determinacin de las propiedades mecnicas de los materiales, es la prueba de tensin; en esta prueba el espcimen es fijado entre una base fija y una base movible en una maquina diseada especficamente para este propsito. Una bascula es conectada a las bases, de tal forma que al separarlas (o unirlas en una prueba de compresin), la carga impuesta al espcimen pueda ser medida. Algunas maquinas cuentan con un equipo auxiliar, que toma en cuenta las cargas impuestas y la elongacin resultante del espcimen, para obtener una grfica de un diagrama esfuerzo - deformacin de la prueba.

Especmenes de tensin

Al realizar la prueba de tensin, uno de los puntos ms importantes que se tienen que cuidar, es el de la preparacin de la muestra, si no se tienen ciertos cuidados, la validez de los resultados se vern reducidos.

Por lo regular los especmenes son preparados de una configuracin tal que presente una seccin reducida al centro de la longitud del espcimen. Esta seccin reducida es hecha con la intencin de que el espcimen falle cerca del centro y no cerca de las mordazas, lo cual hara difcil medir propiedades relacionadas con la elongacin del espcimen.

La seccin reducida deber tener las siguientes caractersticas:

La longitud total de la seccin reducida deber ser de un corte transversal uniforme.

Deber ser de una configuracin tal, que pueda ser fcilmente medida y el rea de la seccin sea correctamente calculada.

La superficie deber estar libre de irregularidades superficiales, especialmente si estas se encuentran en forma perpendicular al eje longitudinal del espcimen.

Las dos configuraciones de seccin transversal ms comunes son la rectangular y la circular, las cuales son fcilmente medidas, el inspector de soldadura deber tener la capacidad de calcular el rea de la seccin transversal del espcimen para realizar la prueba de tensin.

Otra operacin importante, la cual debe ser realizada antes de la prueba, es la de marcar en forma precisa la medida de la seccin reducida, esta longitud es marcada utilizando unos punzones de centro, separados a una distancia prescrita, siendo la ms comn la de 50.8 mm. (2) y la de 200 mm. (8)

Diagrama esfuerzo deformacin

Para entender mejor una prueba de tensin es necesario realizar un diagrama entre unidades del esfuerzo de tensin contra unidades de deformacin (elongacin), en la siguiente figura, se muestra un diagrama esfuerzo deformacin de una prueba de tensin de un acero dctil y es representativo solo de este tipo de material, curvas de otros materiales pueden tomar formas diferentes.

La lnea de A a B representa cargas y deformaciones dentro del rango elstico y mientras la carga no exceda el punto B, al retirar esta el material volver a su forma original, B representa el limite elstico de este material y cargas arriba de este punto, causaran una deformacin permanente (conducta plstica) al retirar la carga.

A una cantidad de esfuerzo representada por el punto C, la deformacin plstica esta ocurriendo a una velocidad tal, que los esfuerzos son relevados ms rpido de lo que son formados y la deformacin se incrementa sin aadir o aun con la reduccin de la carga, la unidad o cantidad de esfuerzo en el punto C se le conoce como punto de cedencia.

Al flujo o deformacin plstica que ocurre a temperatura ambiente se le conoce como trabajo en fro, independientemente de que tipo de carga sea aplicada, al ocurrir el flujo plstico, los cristales y tomos del material se reordenan internamente para tomar posiciones ms fuertes y resistir a un cambio de forma. Ahora el material se ha vuelto mas fuerte y ms duro y se dice que ha sido trabajado en fro.

En el punto D la curva de repente gira hacia arriba, indicando que el material se ha vuelto mas fuerte debido al trabajo en fro y que se requerirn cargas mayores para continuar la deformacin, sin embargo el rango de deformacin se incrementa hasta el punto E el cual indica la ultima resistencia.

La ultima resistencia de un material se define como la ms alta resistencia en libras x pulgada2 basada en el rea original de la seccin transversal del espcimen. En el caso de materiales que exhiben una apreciable elongacin y acuellamiento con una considerable reduccin de rea rompern a cargas menores a las ya soportadas antes de la fractura.

La resistencia de ruptura de este material se muestra en el punto F, la cual se encuentra considerablemente abajo de la ultima resistencia.

Esto es tpico de materiales dctiles, pero al volverse el material menos dctil, la diferencia entra la ultima resistencia y la resistencia de ruptura se hace menor, hasta que llega un punto en que ya no existe una diferencia detectable.

Resistencia a la Tensin

Esta propiedad es determinada al dividir la carga mxima por el rea original de la seccin transversal.

Para especmenes rectangulares y especmenes circulares o cilndricos, el rea es obtenida por las siguientes formulas:

Espcimen Rectangular: ancho X espesor

Espcimen Circular o Cilndrico: 3.1416 X r

Punto de Cedencia y Esfuerzo de Cedencia

El punto de cedencia se define como la carga por el rea original de la seccin transversal, que causa un marcado incremento en la deformacin, sin incremento en la carga.

El esfuerzo de cedencia se define como la cantidad de esfuerzo requerida para producir una cantidad predeterminada de deformacin permanente. Muchos materiales no tienen un esfuerzo de cedencia bien definido o reproducible, para esos materiales, un valor artificial similar puede ser calculado.

Comnmente se utiliza una deformacin de 0.002 o del 2% offset, la cual debe de ser especificada en los valores del esfuerzo de cedencia. El esfuerzo de cedencia es el valor de esfuerzo indicado por el punto de interseccin entre la curva esfuerzo deformacin y la lnea offset trazada paralela a la porcin recta de la curva.

Porciento de elongacin y porciento de reduccin de rea

Para determinar el porciento de elongacin, es necesario colocar marcas de medicin sobre el espcimen antes de realizar la prueba de tensin. Despus de que el espcimen ha fallado, las dos piezas son vueltas a unir y se mide nuevamente la distancia actual de las marcas de medicin, conociendo estas dos dimensiones, la original y la final, podemos calcular el porciento de elongacin.

Porciento de elongacin = ( Lf Lo ) x 100

Lo

Ejemplo:

Lo = 50.8 mm.

Lf = 66 mm.

% de elongacin = (66 50.8) / 50.8 x 100

% de elongacin = 30%

Tambin es posible expresar la ductilidad de un metal en trminos de canto acuellamiento se produce durante la prueba de tensin; esto se refiere al porciento de reduccin de rea, donde el rea original y final son medidas y comparadas.

Porciento de reduccin de rea =

(Ao Af) x100

Ao

Ejemplo:

Ao = 180.5 mm

Af = 90.25 mm.

% de reduccin de rea = (180.5 90.25) / 180.5 x100

% de reduccin de rea = 50%

Aunque el porciento de elongacin y porciento de reduccin de rea representan expresiones de la cantidad de ductilidad exhibida por un espcimen de tensin, sus valores casi nunca son iguales, por lo regular el porciento de reduccin de rea es aproximadamente dos veces el valor del porciento de elongacin.

Pruebas de dureza

Las pruebas de dureza son las mas frecuentemente utilizadas para determinar ciertas propiedades de los materiales. Con un suficiente conocimiento de la composicin del material y procesos aplicados previamente, las pruebas de dureza pueden ser utilizadas para medir en forma indirecta propiedades completamente diferentes de la dureza. Esta prueba puede ser utilizada para separar materia prima de diferente composicin, para determinar si un tratamiento trmico aplicado fue satisfactorio o para medir la resistencia y propiedades de resistencia al desgaste de un producto.

La mayora de las pruebas de dureza miden la habilidad de un material de resistir a la penetracin sobre la superficie de este material. La penetracin del material con cualquier tipo de indentador, requiere de una fuerza e involucra deformacin plstica del material a prueba.

Por lo tanto la calidad del trabajo en fro de un material forma parte de la mayora de las mediciones de dureza y explica el porque de la dificultad de convertir de un tipo de dureza a otro, debido a que los diferentes mtodos de medicin de durezas no miden exactamente la misma cosa, sin embargo estn lo suficientemente estandarizados que proporcionan una informacin til y practica.

Existe una gran variedad de mtodos, los cuales pueden ser utilizados para medir la dureza de un metal, solo discutiremos cuatro grupos bsicos de dureza.

Prueba de dureza Mohs

Prueba de dureza Brinell

Prueba de dureza Rockwell

Prueba de Microdureza

Prueba de dureza Mohs

Uno de los primeros sistemas estandarizados para medir la dureza fue el uso de la escala de dureza Mohs, la cual utiliza diez minerales ordenados y numerados de acuerdo al incremento de dureza de cada material, empezando con el numero 1 como el mas suave.

Escala Mohs

1. Talco

2. Yeso

3. Calcita

4. Fluorita

5. Apatita

6. Ortoclasa

7. Cuarzo

8. Topacio

9. Corindn (oxido de aluminio)

10. Diamante

Si un material puede ser rayado notablemente por el mineral topacio (8) pero no puede ser rayado por el cuarzo (7), este material tendra un valor de dureza entre 7 y 8 en la escala Mohs. Esta escala de dureza tiene poco valor para la medicin de dureza de los materiales, pero todava es utilizada ampliamente en el campo de la mineraloga.

Prueba de dureza Brinell

En 1900 un ingeniero suizo llamado Johann August Brinell, introdujo un nuevo sistema universal para la medicin de la dureza, este mtodo involucra la impresin sobre el material a probar, de un baln de acero endurecido por medio de una carga definitiva y calculando un numero de dureza Brinell al medir el tamao o dimetro de la impresin.

Un gran rango de durezas pueden ser probadas variando el tamao del baln y las cargas impuestas, pero el rango mas utilizado, involucra el uso de un baln de 10 mm. de dimetro bajo una carga de 3,000 Kg en un tiempo de 10 seg. para aceros y una carga de 500 Kg. en un tiempo de 30 seg. para materiales no ferrosos.

l numero de dureza Brinell, es obtenido al dividir la carga en Kg. por el rea de la impresin esfrica en milmetros, en la practica el dimetro de la impresin es medido por medio de un microscopio de lectura y se determina el numero de dureza Brinell directamente de una tabla ya establecida.

Ventajas y limitaciones

Este mtodo tiene la ventaja sobre los dems mtodos, de determinar los valores de dureza sobre un rea relativamente grande, reduciendo las inconsistencias causadas por fallas, imperfecciones y la no-homogeneidad en el material a prueba.

En los aceros al carbn y de baja aleacin, la relacin entre la resistencia a la tensin y la dureza Brinell es tan consistente, que la resistencia a la tensin de estos materiales puede ser calculada aproximadamente al multiplicar el numero de dureza Brinell (BHN) por 500.

La principal desventaja de este mtodo es que la maquina que proporciona la carga para la impresin del baln dentro del material es muchas veces incomoda o pesada y no siempre puede producir la impresin donde se desea, el baln no puede ser impreso en materiales muy delgados y por lo tanto no puede ser utilizado para medir la dureza de piezas extremadamente pequeas y la impresin es de tal tamao que puede afectar la apariencia o el uso de superficies con acabados lisos. La teora y practica de este mtodo se puede encontrar en ASTM E 10, Standard Test Method for Brinell Hardness of Metalic MaterialsPrueba de dureza Rockwell

Debido a su conveniencia y al hecho de que al realizar la prueba solo son dejadas pequeas marcas sobre la superficie a prueba, esta es una de las pruebas de dureza mas utilizadas. Esta es tambin una prueba de impresin, pero el numero de dureza es determinado por un diferencial en la profundidad de la medicin, que puede ser ledo directamente de un indicador de cartula en la maquina utilizada para aplicar la carga.

Para obtener una lectura de dureza Rockwell, el equipo utilizado primero aplica una carga menor de 10 Kg sobre el penetrador, esto reduce el efecto que la suciedad, capas de aceite, oxido u otra condicin superficial pudieran provocar sobre la lectura. Posteriormente una carga de 60, 100 o 150 Kg dependiendo de la escala utilizada, es aplicada sobre el penetrador, despus de que el penetrador se ha asentado a su total profundidad en base a un tiempo controlado, la carga mayor es removida y el diferencial permanente entre la carga mayor y menor es leda directamente de la cartula como un numero de dureza Rockwell.

Escalas Rockwell

Casi todas las pruebas de dureza Rockwell son hechas con dos penetradores estndar, el utilizado para materiales mas suaves es un baln de acero endurecido de 1/16 de dimetro, para materiales mas duros se utiliza un penetrador de punta de diamante con un punto cnico de 120 y una punta esfrica de 0.200 mm. de radio, este penetrador de diamante o indentador se le conoce como brale.

El penetrador utilizado y la cantidad de carga aplicada son definidos por una letra, la cual se refiere a las diferentes escalas utilizadas en esta prueba, la siguiente tabla muestra la relacin entre la designacin de la escala, las cargas aplicadas y el tipo de penetrador.

EscalaCarga (Kg)Tipo de penetrador

A60Brale

B100Baln 1/16

C150Brale

D100Brale

F60Baln 1/16

G50Baln 1/16

La letra que designa la escala utilizada es muy importante porque el solo numero podra representar varias condiciones de dureza diferentes, por ejemplo, una lectura de dureza Rockwell B 60 podra representar un material relativamente suave como una aleacin de cobre, por otro lado una lectura de dureza Rockwell C 60 escrita la mayora de las veces como Rc 60, podra representar una dureza para un acero de herramienta endurecido utilizado para el corte de metales.

Prueba de dureza Rockwell superficial

Este tipo de prueba esta diseada para ser usada cuando las condiciones de la superficie solo permiten una impresin ligera sobre el material o cuando la medicin de la dureza de un material se requiere realizar lo mas cerca de la superficie.

Esta prueba utiliza los mismos indentadores, excepto que el penetrador de diamante es de mayor precisin y es llamado brale N y las cargas utilizadas para la indentacion son mas ligeras. La siguiente tabla muestra estas condiciones. Ver ASTM E 18 Standard Test Meted for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of Metalic Materials.

EscalaCarga (Kg)Tipo de penetrador

15N15Brale N

30N30Brale N

45N45Brale N

15T 15Baln 1/16

30T30Baln 1/16

45T45Baln 1/16

Microdureza

El grupo de durezas que veremos a continuacin, recibe el nombre de microdurezas, debido al hecho de que sus impresiones son tan pequeas que para facilitar su medicin es necesario el uso de una alta magnificacin de estas.

Estos tipos de dureza son utilizados en la investigacin metalrgica de los metales debido al hecho de que estas pruebas pueden ser realizadas sobre un grano de un metal para determinar su dureza en esa regin microscpica.

Existen dos tipos principales de pruebas de microdureza, la Vickers y la Knoop, ambas utilizan indentadores de diamante, pero sus configuraciones son diferentes.

Dureza Vickers

Ideada en los aos veinte por los ingenieros de Vickers Ltd. en Inglaterra, conocida como prueba de dureza de diamante piramidal, esta prueba permiti el establecimiento de una escala continua de nmeros comparables que reflejaban en forma precisa el amplio rango de durezas encontradas en los aceros.

El indentador utilizado en esta prueba una pirmide de base cuadrada cuyos lados opuestos se unen en un vrtice en un ngulo de 136. El diamante es presionado hacia la superficie del material a rangos de carga de hasta aproximadamente 120 kg-fuerza y el tamao de la impresin (no mayor de 0.5 mm) es medido con la ayuda de un microscopio calibrado. La dureza Vickers (HV) se deriva de la siguiente formula:

HV = 1.854 (F/D2)

Donde F es la carga aplicada en kg-fuerza y D2 es el rea de la indentacion en mm2. La carga utilizada por lo regular es especificada cuando l numero de dureza es citado (HV10). Esta prueba es confiable para la medicin de durezas de los metales y es tambin utilizada en materiales cermicos. Para mayor informacin ver ASTM E 384 Standard Test Method for Microhardness of Materials.

Dureza Knoop

Esta prueba fue ideada en 1939 por F. Knoop en el Bur Nacional de Normas en USA, esta prueba utiliza menores cargas de indentacion que la prueba Vickers, lo cual permite la medicin de durezas de materiales frgiles tales como el vidrio y materiales cermicos.

El diamante indentador utilizado en esta prueba es en forma de una pirmide de cuatro lados alargada, con un ngulo entre dos de las caras opuestas de aproximadamente 170 y entre las otras dos de 130. Al aplicar la carga sobre el material a prueba, cuyos valores son la mayora de las veces menores de 1 kg-fuerza, el indentador deja una impresin de cuatro lados de un tamao cerca de 0.01 a 0.1 mm.

La longitud de la impresin es aproximadamente 7 veces su ancho y la profundidad es 1/30 de su longitud. Con estas dimensiones, el rea de la impresin puede ser calculada midiendo solo la longitud del lado mas largo con la ayuda de un microscopio calibrado. La dureza Knoop (HK) se deriva de la siguiente formula:

HK = 14.229 (F/ D2),

Donde F es la carga aplicada en kg-fuerza y D2 el rea de la indentacion en mm2. l numero de dureza Knoop, es la mayora de las veces citado en conjunto con los valores de carga especficos.

Es evidente que por tratarse de cargas mucho mas ligeras e impresiones mucho ms pequeas, es mucho mayor la calidad de la superficie donde se realizara la prueba y mucho mayor el cuidado que se debe de tener al realizar estas pruebas.

En la prueba Brinell, las pequeas imperfecciones superficiales no tienen relevancia debido a que la impresin abarcaba un rea relativamente grande, pero en las micro durezas, donde la impresin es de apenas de milsimas de pulgada de longitud, pequeos rayones e imperfecciones superficiales pueden contribuir a grandes errores en la medicin.

Por lo regular estas pruebas son realizadas sobre una superficie con un grado de acabado superficial a espejo y en muchos casos con el fin de obtener reproducibilidad, es necesario atacar la superficie con un cido, con el fin de revelar su estructura y localizar la impresin de una forma precisa.

Pruebas de tenacidad

Vimos en el capitulo IV que la tenacidad es la habilidad de absorber energa, cuando hablamos de la capacidad de absorcin de energa de un metal, debemos entender que el metal absorbe la energa en pasos. Primero existe una cierta cantidad de energa para iniciar una grieta, despus se requerir energa adicional para provocar que la grieta crezca o se propague.

Algunas de las pruebas de tenacidad de muesca pueden medir la energa de propagacin en forma separada de la energa de iniciacin, mientras que otros mtodos proporcionan una medicin combinada de la energa de iniciacin y propagacin.

Aun cuando existe una gran cantidad de tipos de prueba, la mas utilizada es la prueba Charpy V, el espcimen utilizado en esta prueba, consiste de una barra de 55 mm. de largo, 10 mm. de altura y 10 mm. de ancho, uno de los lados largos del espcimen, presenta una muesca o ranura en forma de V de 2 mm. de profundidad maquinada con un alto grado de precisin, en la base de esta muesca se localiza un radio de 0.25 mm., el maquinado de este radio es extremadamente critico, debido a que si existen inconsistencias en este, afectara en una forma drstica los resultados de las pruebas.

Una vez que el espcimen ha sido cuidadosamente maquinado, es enfriado a la temperatura prescrita, esto es realizado al sumergir la pieza en un medio liquido o gaseoso, despus de que se ha alcanzado y se ha estabilizado la temperatura de prueba, el espcimen es rpidamente retirado del bao de enfriamiento y colocado en el yunque de la maquina de impacto.

La maquina consiste esencialmente de un pndulo con un cabezal de golpe, un yunque, una palanca de liberacin, un indicador y una escala. Ya que lo que intentamos medir es la cantidad de energa que es absorbida durante la ruptura del espcimen, proporcionamos una cantidad dada de energa al elevar el pndulo a una altura especificada. Al liberarlo este caer y seguir su viaje hasta que alcance una altura mxima en el lado opuesto.

Si en el viaje no encuentra resistencia alguna, se elevara hasta cierta altura, la cual es designada como cero absorcin de energa. Al colocar el espcimen, se requerir una cierta cantidad de energa para iniciar y propagar la fractura, esto causara que el pndulo se eleve a un nivel por debajo del nivel del cero absorcin de energa.

La mxima altura de esta oscilacin es indicada por la aguja en la escala, si esta se encuentra debidamente calibrada, podremos leer la cantidad de energa requerida para romper el espcimen, este valor es conocido como energa de ruptura y es la principal informacin obtenida de una prueba de impacto, esta energa es expresada en trminos de pies libras (Ft-Lb) de absorcin de energa.

Existen otros medios para describir la tenacidad de muesca de un metal, estos se determinan al medir varias caractersticas del espcimen despus de la falla, estos valores son la contraccin lateral y el porcentaje de desgarre, la contraccin lateral es una medida de la deformacin lateral producida durante la fractura del espcimen, el porcentaje de desgarre es una expresin de la cantidad de superficie fracturada, la cual puede fallar en forma dctil o frgil.

Por lo regular los resultados son obtenidos de una serie de pruebas. Una vez que se han probado un gran numero de especmenes a varias temperaturas, podremos determinar como los valores cambian al variar la temperatura a la que es sometido el espcimen, si graficamos los valores de absorcin contra la temperatura de prueba, obtendremos curvas con mesetas horizontales inferiores y superiores. Para cada categora existe alguna temperatura a la cual los valores caen en una forma bastante abrupta, a esas temperaturas se le llama temperaturas de transicin, lo cual significa que a esa temperatura, la conducta del metal cambia de relativamente dctil a quebradiza.

Pruebas de Sanidad

Este tipo de pruebas son diseadas con el fin de determinar la sanidad de un metal, estas pruebas son utilizadas en forma rutinaria en la calificacin de procedimientos de soldadura y calificacin de soldadores. Despus de que el cupn de prueba ha sido soldado, los especmenes son removidos y sujetos a algunas pruebas de sanidad para determinar si la soldadura contiene alguna imperfeccin o defecto.

Existen tres tipos bsicos de pruebas de sanidad:

Doblez guiado

Mella (nick break)

Ruptura de filete

Pruebas de doblez guiado

Existen varios tipos de pruebas de doblez, dependiendo de la orientacin del eje de la soldadura con respecto a la accin del doblez.

Doblez transversal

Doblez longitudinal

Doblez lateral

Doblez transversal

En este tipo de prueba, la soldadura se encuentra perpendicular al eje longitudinal del espcimen y reciben su nombre dependiendo de que lado de la soldadura es colocado en tensin al momento del doblez; si el lado tensionado es el de la cara de la soldadura se le llama doblez de cara, por el contrario si el lado tensionado es la raz de la soldadura se le llama doblez de raz.

Doblez longitudinal

En este tipo de prueba la soldadura se encuentra paralela al eje longitudinal del espcimen y reciben su nombre dependiendo de que lado de la soldadura es colocado en tensin al momento del doblez; si el lado tensionado es el de la cara de la soldadura se le llama doblez de cara, por el contrario si el lado tensionado es la raz de la soldadura se le llama doblez de raz.

Doblez lateral

En este tipo de prueba, la seccin transversal de la soldadura es tensionada en un doblez lateral, en este tipo de doblez no existe el doblez de cara ni de raz. Esta prueba es recomendada para espesores mayores de 19.05 mm. (3/4)

La maquina estndar de doblez consta de un embolo o ariete y un troquel, el cual transforma el espcimen de doblez en forma de U. Para realizar la prueba, el espcimen es colocado sobre los hombros del troquel con el lado puesto en tensin, en direccin hacia el interior de este y forzando el espcimen hacia el troquel, causando que el espcimen se doble a 180 en forma de U, posteriormente es removido y evaluado de acuerdo al cdigo o norma aplicada.

Los especmenes de doblez se debern ser preparados cuidadosamente con el fin de evitar fallas prematuras del espcimen, las marcas de esmerilado en la zona de inters debern correr en forma transversal a la direccin del doblez para evitar concentradores de esfuerzos; as mismo los cantos del espcimen se debern de esmerilar dndoles un radio de 3 mm. (1/8).

La mayora de los cdigos o normas requieren que el espcimen sea doblado alrededor del ariete o embolo con un dimetro de cuatro veces el espesor del espcimen, esto da como resultado que la superficie exterior del espcimen se elonge un 20%, por lo tanto se debe de tener cuidado de no exponer a doblez materiales con un porciento de elongacin menor al 20%.

En estos casos el dimetro del ariete y las dimensiones del troquel cambian dependiendo del porciento de elongacin del material a prueba.

El criterio de aceptabilidad y rechazo de los especmenes de doblez, son normalmente juzgados en el tamao y/o numero de discontinuidades que aparezcan en la superficie expuesta.

Prueba de mella (nick break)

El siguiente tipo de prueba de sanidad se refiere a la prueba de mella (nick break), esta prueba es exclusiva del cdigo API 1104 soldadura de lneas de tubera e instalaciones relacionadas, esta prueba juzga la sanidad de la soldadura fracturando el espcimen a travs de esta, con el fin de que la superficie fracturada pueda ser analizada para observar la presencia de discontinuidades.

Con el fin de que la fractura se localice en la soldadura, se le realizan cortes a lo largo de dos o tres superficies. Una vez que estos cortes han sido realizados, el espcimen es roto tensionandolo en una maquina universal o golpeando el centro con un martillo, mientras que un extremo es sostenido por un tornillo de banco.

Prueba de ruptura de filete

Como las otras pruebas de sanidad anteriores, esta prueba es utilizada principalmente en la calificacin de soldadores; en esta prueba, al espcimen se le aplica una carga lateral, de tal forma que la raz de la soldadura se tensione, la carga deber ser incrementada en forma uniforme hasta que el espcimen se rompa o se doble completamente, si el espcimen se fractura, no deber mostrar evidencia de grietas o fusin incompleta en la raz.

Pruebas qumicas

Como se vio en el capitulo 4 existen tambin importantes propiedades qumicas de un metal, de hecho la composicin qumica de un metal determina las propiedades mecnicas de los metales, por lo tanto muchas veces tenemos la necesidad de determinar la composicin qumica de los metales.

Aun cuando el inspector de soldadura no realiza estas pruebas, en algunas ocasiones tendr que revisar los resultados de los anlisis con el fin de determinar si un metal cumple con una especificacin en particular.

Los tres mtodos mas comunes son:

Espectografico

Combustin

Anlisis va hmeda

Existe otro grupo de pruebas, las cuales generalmente son clasificadas como pruebas qumicas y se conocen como pruebas de corrosin; estas son pruebas especificas diseadas para determinar la resistencia a la corrosin de un metal o combinacin de metales.

Existen perdidas millonarias debido a la corrosin de los metales, por lo tanto debemos de poner atencin en como un metal se comportara en un medio ambiente corrosivo en particular; las pruebas que son realizadas con el fin de determinar el grado de resistencia a la corrosin, son diseadas para simular lo mas posible las condiciones actuales a las que el metal ser sometido durante el servicio.

Algunas de las consideraciones que se deben de tomar al realizar las pruebas de corrosin son: composicin qumica, medio ambiente corrosivo, temperatura, presencia de humedad, presencia de oxigeno, presencia de otros metales y la cantidad de esfuerzos. Algunas de las pruebas qumicas mas comunes para determinar la resistencia a la corrosin de los metales son: la HIC (agrietamiento por hidrogeno inducido) y la SCC (agrietamiento por esfuerzo y corrosin)

Pruebas Metalograficas

Otra forma en la que podemos aprender de las caractersticas de un metal o soldadura, es a travs del uso de varias pruebas Metalograficas. Estas pruebas bsicamente consisten en remover una seccin del metal o soldadura y pulirlo hasta cierto grado, atacarlo con algn cido y una vez que esto ha sido realizado, el espcimen puede ser entonces evaluado a simple vista o con el uso de magnificacin.

Las pruebas Metalograficas son clasificadas como macroscpicas y microscpicas, estas difieren en la cantidad de magnificacin utilizada, las pruebas macroscpicas son por lo general realizadas utilizando una magnificacin de 10 X o menor, las pruebas microscpicas son realizadas utilizando magnificaciones mayores de 10X.

Diferentes caractersticas pueden ser observadas en un macro espcimen, muchas veces una seccin transversal de una soldadura nos podr proporcionar informacin referente a la profundidad de la fusin, profundidad de la penetracin, garganta efectiva, sanidad de la soldadura, presencia de discontinuidades en la soldadura, numero de cordones aplicados, etc. Una fotografa de un macro espcimen se le conoce como fotomacrografia o macroataque, la siguiente figura muestra una tpica fotomacrografia.

Las pruebas microscpicas o metalografas se utilizan para determinar ciertas caractersticas, tales como: constituyentes microestructurales, presencia de inclusiones, naturaleza de una grieta, etc.

Ambas pruebas Metalograficas son de gran ayuda en anlisis de falla, calificaciones de procedimiento y calificacin de soldadores y para pruebas de control de procesos.

Transicin de energa

Expansin

lateral

desgarre

hendidura

Transicin de ductilidad inicial

Transicin de apariencia de fractura

Maquina para pruebas de impacto

A- Pndulo

B- Palanca de liberacin y freno

C- Indicador y escala

D- Brazo de conduccin el cual empuja

el indicador alrededor de la escala

E- Yunque donde se coloca el espcimen

F- Cabezal de golpe

1/2 longitud

del espcimen

Espcimen Charpy V

Detalle de

la muesca

Secuencia de fractura

la grieta

se expande

la grieta

inicia

ruptura

deformacin permanente

deformacin plstica

muesca

carga

Indentaciones

Vickers

Indentaciones

Knoop

Indentador Piramidal Vickers

Indentador Piramidal Knoop

Penetrador de punta de diamante

Medicin de Dureza Rockwell

PENETRACIN BAJO

CARGA MAYOR

PENETRACIN A

CARGA INICIAL

LECTURA DE

LA PENETRACIN

Medicin de dureza Brinell

Offset especificado

Deformacin

Esfuerzo

Esfuerzo Psi

muesca

Deformacin

Espcimen circular

Espcimen rectangular

Espcimen

Celda de carga

Doblez de Cara

Doblez de Raz

Especmenes de doblez longitudinal

Placa de 3/8

Placa mayor

de 3/8

Doblez

de cara

Doblez

de raz

Radio

Si se utiliza oxicorte exceder

1/8 para el maquinado

Cuando t exceda 1 1/2 corte

a lo largo de esta lnea

Espcimen de doblez lateral

Espesor del espcimen = t

A= 4t

B= 6t + 3 mm.

Corte de la mella con sierra, el espcimen

puede ser maquinado o cortado con oxicorte

las orillas deben ser lisas y paralelas

No remover el refuerzo en

ambos lados de la soldadura

Espesor de pared

Aproximadamente 1/8 (3.17 mm.)

Aproximadamente 1/8 (3.17 mm.)

Aproximadamente 9 (230 mm.)

12.7 mm. min.

Mxima longitud de 3.2 mm.

o la mitad del espesor de pared

Mxima profundidad

de 0.79 mm

Prueba de ruptura de Filete

ZAC

ZAC

M. Base

M. Base

Soldadura

Soldadura

Soldadura

Soldadura

Fotomacrografia o Macroataque

Metalografia

Capitulo 711