Soldadura con soplete

Introducción general a los procesos de soldadura
La soldadura es fundamental para la expansión y productividad de nuestras
industrias. Actualmente es una de loa principales medios de fabricación y
reparación de productos metálicos. La industria ha encontrado en la soldadura un
procedimiento eficiente, seguro y económico para la unión de metales en
prácticamente todos las operaciones de fabricación y en la mayoría de las
construcciones.
Aplicaciones
La mayoría de edificios, puentes y embarcaciones se construyen por
soldadura. Cuando los ruidos de construcción deben reducirse al mínimo, como es
en el caso de construcciones en hospitales, la importancia de la soldadura como
principal medio de unión es particularmente significativa. Como medio de
fabricación, la soldadura aporta rapidez, seguridad y gran flexibilidad. Además,
disminuye los costos de fabricación, porque permite diseños más simples y
elimina costosos modelos, así como numerosas operaciones de mecanizado. La
soldadura también se emplea ampliamente en la fabricación y reparación de
maquinaria.
Procedimientos de soldadura
Entre los numerosos procedimientos de soldeo que se aplican en la
actualidad, la soldadura con soplete, la soldadura de arco ya sea el caso de arco
eléctrico como por protección gaseosa (TIG y MIG) y la soldadura por resistencia
son los más utilizados. Las diferencias de estos procedimientos radica en las
funciones que debe desempeñar el soldador para la aplicación de cada una de
ellas.
La principal misión del soldador que utilice el procedimiento de soldeo con
soplete, es la de controlar y dirigir el calor sobre los bordes de las piezas a
enlazar, mientras aplica al baño de fusión, una varilla de metal adecuado. El
intenso calor necesario para fundir bordes y varillas se obtiene por la combustión
de un gas. Puesto que comúnmente se aplica una mezcla de acetileno y oxígeno,
el procedimiento recibe el nombre de soldadura oxiacetilénica.
En el caso de arco eléctrico el soldador debe establecer un arco eléctrico
en un extremo de la junta a realizar y mantenerlo para conseguir la fusión de los
bordes de las piezas y de los electrodos. El metal fundido procedente del extremo
del electrodo se deposita entre las piezas y junto con el que resulta de la fusión de
los bordes forma el baño de fusión. En el campo de la soldadura por arco los
procedimientos
que utilizan una protección gaseosa tienen un prestigio
reconocido, considerándose incluso superiores al método clásico con electrodos
revestidos. Estos procedimientos se conocen como soldadura de TIG y soldadura
de MIG, y se pueden aplicar manual o automáticamente.
Los soldadores por resistencia son responsables del control de las
máquinas que realizan estas soldaduras. Éstas trabajan por aplicación de calor y
presión. Si se sitúan dos piezas metálicas entre dos electrodos y a través de estos
se establece una corriente de gran intensidad bajo un pequeño voltaje, los
materiales debido a su propia resistencia se calentaran hasta alcanzar el estado
plástico. Una vez interrumpida la corriente, se completa la soldadura por
aplicación de una presión a las piezas.
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Estudio especial de procedimientos de soldeo por arco
(método utilizado en el puente)
Soldadura por arco con protección gaseosa
El objetivo fundamental en cualquier operación de soldadura es el de
conseguir una junta con las mismas características que el metal base. Este
resultado puede alterarse solo si el baño de fusión está completamente aislado
durante toda la operación de soldadura. De no cumplirse esta condición, tanto el
oxígeno como el nitrógeno del aire serán absorbidos por el metal en estado de
fusión y la soldadura quedará porosa y frágil. En la soldadura por arco con
protección gaseosa, se utiliza como medio de protección un chorro de gas que
rodea el área y el baño de fusión, impidiendo la contaminación de la soldadura.
Ventajas:
Las uniones obtenidas son más resistentes, más dúctiles y menos sensibles
a la corrosión. Además, las soldaduras que se obtienen son más limpias y
uniformes, debido a la escasez de humos y proyecciones. Dicha limpieza en la
superficie del cordón hace que puedan suprimirse o reducirse sensiblemente las
operaciones de acabado, lo que incide favorablemente en los costos de
producción. Otra ventaja importante es que la soldadura puede usarse en todas
las posiciones con un mínimo de proyecciones.
Variantes del procedimiento:
Se distinguen fundamentalmente dos tipos de procedimientos:
1) Soldadura por arco con electrodo infusible y protección gaseosa. Proceso
TIG (Tungsten Insert Gas).
2) Soldadura por arco con electrodo metálico fusible y protección gaseosa.
Proceso MIG (Metal Invert Gas).
Cada uno de estos procedimientos presentan sus ventajas características,
pero ambas coinciden en que producen soldaduras bien penetradas y
relativamente libres de contaminaciones atmosféricas.
Proceso TIG
En este procedimiento el arco de soldadura salta desde un electrodo de
tungsteno que no se consume durante la operación de soldeo. Un chorro de gas
inerte, suministrado con una cierta presión a través de una boquilla que rodea el
electrodo, expulsa el aire de las inmediaciones de la zona del soldeo, evitando la
oxidación del electrodo, del baño de fusión y de la zona térmicamente afectada.
En el procedimiento TIG el electrodo sólo se utiliza para establecer el arco.
Como no se consume no sirve de material de aportación. En esto difiere de la
soldadura clásica por arco con electrodo revestido, en la que el alma del electrodo
aporta material a la junta. Para uniones que precisen material de aporte se utiliza
una varilla metálica, que se introduce en el baño de fusión siguiendo un método
operatorio similar al que se emplea en la soldadura oxiacetilénica.
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Proceso MIG
En este procedimiento el arco de soldadura salta desde un electrodo fusible
y con protección gaseosa, y utiliza como material de aportación un hilo electrodo
continuo y fusible, que se alimenta a través de una pistola de soldadura, a una
velocidad regulable. El baño de fusión está totalmente cubierto por un chorro de
gas protector, que también se suministra a través de la pistola. El procedimiento
puede ser automático o semi-automático. Cuando la instalación es totalmente
automática, la alimentación de alambre, la corriente de soldadura, el caudal de
gas y la velocidad de desplazamiento a lo largo de la junta se regulan previamente
a los valores adecuados y luego todo funciona de forma automática. En la
soldadura semi-automática, la alimentación de alambre, la corriente de soldadura
y la circulación de gas, se regulan a los valores convenientes y funcionan
automáticamente, pero la pistola hay que
sostenerla y desplazarla manualmente. El
soldador dirige la pistola a lo largo del cordón de
soldadura, manteniendo la posición, longitud de
arco y velocidad de avance adecuados.
Comparación entre TIG y MIG
Existen limitaciones para la densidad de
corriente en la soldadura TIG. El campo de
aplicación del TIG comprende generalmente la
soldadura de calidad de materiales finos, de 3,2
mm de espesor o menores, aunque esto no
quiere decir que el método esté limitado a esta
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gama de espesores. El método MIG no tiene las restricciones de densidad de
corriente del TIG, pero, por otra parte, no es adecuado para el soldeo de
espesores muy finos.
Soldadura por arco eléctrico
Funcionamiento:
La soldadura por arco se efectúa formando un arco eléctrico entre dos
electrodos; uno es la pieza de trabajo (metal de base) y otro, una varilla
(denominada electrodo), que deposita un material de composición química similar
al metal base o que cumple con determinada propiedad mecánica exigida al
mismo. Este arco calienta y funde, simultáneamente el electrodo y parte de la
pieza, estableciendo una mezcla entre metal base fundido y metal de aporte
(electrodo) que, al solidificar forman el cordón de soldadura. Si se abre un circuito
eléctrico, en un extremo se coloca la pieza a soldar y en el otro el electrodo y se
acercan luego uno al otro, dejando un espacio de aire
entre ellos, el paso de electrones es obstruido por el
mismo (el aire no es conductor, por lo tanto no circula
corriente). Sin embargo, ionizando dicho espacio de
aire, se establece el flujo de electrones y el circuito se
cierra. El paso de corriente a través de ese aire o gas
ionizado es lo que se denomina arco eléctrico. O sea,
que un arco eléctrico es una corriente eléctrica que
fluye entre dos electrodos a través de una columna de
gas ionizado, denominado plasma, y que tiene la
característica de ser muy luminoso y generar gran
cantidad de calor.
Descripción del arco:
1) En el extremo de electrodo E, conectado al polo negativo (o al positivo
según sea directa o inversa la corriente), se forma una punta muy luminosa
que es el punto de partida el arco (mancha catódica).
2) Sobre la pieza a soldar P, polo
positivo (o negativo) existe una zona
luminosa en forma de cubeta que
constituye el cráter del arco, donde
el metal permanece en fusión.
3) Un haz luminoso de pequeña
sección que forma el arco entre el
electrodo y el cráter constituye el
núcleo del arco.
4) Alrededor del núcleo del arco existe
una aureola o llama de forma irregular en estado de agitación continua, que se
desplaza gracias al campo magnético causado por la corriente. Esta llama es
coloreada por los óxidos de los metales fundidos (verde para el cobre).
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Cómo se genera y cómo se mantiene el arco:
Para iniciar el arco se debe conseguir que los electrones libres del
conductor metálico circulen a través del aire, cerrando el circuito. Esto se
obtiene al tocar la pieza con la punta del electrodo, provocando el paso de la
corriente a través de pequeñas zonas de contacto (cebado del arco), de esta
forma se eleva la temperatura de estas zonas hasta la incandescencia. Estas
partes incandescentes desprenden cierta cantidad de electrones, es el paso de
éstos a través del aire es el que provoca la ionización del mismo. Una vez
ionizado el aire, éste permite el paso de corriente eléctrica a través de él, aún
cuando se separe levemente la punta del electrodo de la pieza. Iniciada la
ionización del aire los electrones, desprendidos del polo negativo (en corriente
continua) y atraídos por el polo positivo, son proyectados a altas velocidades;
mientras que los iones positivos van hacia el polo negativo a velocidades
mucho menores. Debido a que la energía cinética de los primeros es mucho
menor que la de los últimos, el calor
desarrollado en el polo positivo, por
bombardeo de electrones, es mayor que el
del polo negativo. Debido a esto es que la
diferencia de temperaturas entre polos es
muy elevada (70-30%). Este es un factor a
tener en cuenta, ya que el calentamiento
excesivo de la pieza aumenta las
alteraciones metalúrgicas de la misma,
razón por la cual la mayoría de los
electrodos se unen al polo positivo.
Para iniciar y mantener el arco es necesaria cierta diferencia de
potencial entre los bornes. En corriente continua, la diferencia de potencial
mínima para iniciar el arco (voltaje en vacío) es de 40 voltios; mientras que,
para corriente alterna es de 60 voltios. Una vez ionizado el gas, el voltaje
necesario para el mantenimiento del arco es menor, trabajándose, para
electrodos revestidos, con 22 a 24 voltios, lo que varía levemente con la
longitud del arco y el tipo de electrodo.
El aire, que permite el encendido del arco, hace difícil su mantenimiento
por su difícil ionización; por esto se agregan elementos de fácil ionización en el
revestimiento del electrodo, los que serán los encargados del mantenimiento
del arco.
Polaridad:
Cuando se suelda con corriente alterna, el sentido de la circulación de la
corriente está cambiando continuamente, por lo que no tiene sentido hablar de
polaridad. Por el contrario cuando se utiliza un generador de corriente continua,
con el que la corriente circula en un solo sentido, la polaridad es muy
importante porque puede ser necesario que la corriente circule en un sentido
determinado. Si la pinza para electrodos está conectada al polo negativo del
generador y la pieza a soldar al polo positivo, se dice que se trabaja con
polaridad negativa o directa. Si el electrodo está conectado al polo positivo del
generador y la masa al negativo, la polaridad es positiva o inversa.
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Como de la polaridad depende la cantidad de calor liberado en el
electrodo y en el metal base, cambiando la polaridad se puede, por ejemplo,
aportar mayor cantidad de calor a la pieza, si el área a soldar es grande, o si se
necesita más calor para fundir el metal base que para fundir el electrodo; en
estos casos será conveniente trabajar con polaridad directa. En otros casos,
por ejemplo, cuando la pieza corre el riesgo de sufrir alteraciones metalúrgicas
por el exceso de calor, será necesario trabajar con polaridad inversa, con la
que el calor es mayor en el electrodo que en la pieza a soldar.
Transferencia del material de aporte:
El flujo de electrones y de iones no tiene relación con la transferencia
metálica, ya que ésta tiene siempre el mismo sentido de circulación, ni con la
posición de soldadura. El transporte del metal desde el electrodo hasta la pieza
a soldar se da por medio de glóbulos del metal en fusión, que se forman en el
extremo del electrodo, éstos cortocircuitan el arco y se ponen en contacto con
el metal en fusión del cráter; en este instante interviene la tensión superficial
del metal fundido en el cráter para provocar el paso de la gota hacia la pieza a
soldar.
El número de gotas desprendidas depende del tipo de electrodo y de la
longitud del arco, y oscila entre 10 y 40 gotas por segundo.
En general, al aumentar la longitud del arco disminuye el número de
gotas y aumenta el tamaño.
Maquinaria:
Los equipos de soldadura por arco son aparatos eléctricos con las siguientes
funciones:
1) Rebajan la tensión de la red de alimentación a un valor de tensión de
cebado necesaria (40 a 80 V).
2) Permiten efectuar una regulación de la intensidad de la corriente de
soldadura.
3) Generalmente, permiten efectuar una regulación de la tensión de cebado.
4) Aseguran automáticamente, y también lo más rápidamente posible, el paso
de ésta tensión de cebado a la tensión de arco, en el momento en que éste
se cebe.
5) Realizan las condiciones de alimentación que permiten el mantenimiento del
arco estable.
Comparación entre máquinas de soldar de C.C y C.A.:
La corriente continua es de utilización más generalizada que la corriente
alterna. Una máquina de C.C. permite usar todos los electrodos existentes en
el mercado, mientras que, una de C.A. sólo puede ser usada con electrodos
especialmente diseñados para ella.
La C.C. permite elegir la polaridad más adecuada para cada aplicación,
variando en el sentido deseado la distribución de calor entre pieza y electrodo,
y por lo tanto, la penetración, la forma del cordón y la velocidad de fusión.
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En C.C. el encendido del arco es fácil y el arco es más suave y estable,
por ello es la mejor opción cuando deben efectuarse trabajos de alta calidad.
Ventajas de la C.C.:
(a) Encendido del arco más fácil y seguro.
(b) Menor consumo de electrodos por menor chisporroteo.
(c) Velocidad de fusión hasta un 16% mayor, y por lo tanto mayor rendimiento
de la mano de obra.
La operación de soldadura con electrodo revestido:
La base fundamental de un buen cordón de soldadura es encender
correctamente el arco y mantenerlo, en forma continuada y estable, todo el
tiempo que sea necesario, sin variar a lo largo del cordón, la longitud de dicho
arco, o sea, la distancia entre la punta del electrodo y la pieza a soldar.
La longitud del arco debe mantenerse entre 1,5 mm y 3 mm, según el
tipo de electrodo con que esté trabajando.
Existen dos métodos para encender el arco:
- rozando el electrodo sobre la pieza
- golpeando ligeramente el electrodo sobre la pieza.
El primer método consiste en raspar la pieza con el electrodo, como si
fuera un fósforo; en cuanto se enciende el arco, se lo retira 5 u 8 mm, formando
un arco largo durante unos segundos; luego, se lo acerca nuevamente hasta la
longitud de arco con que se va a trabajar. Al mantener un arco excesivamente
largo al inicio, se impide que las primeras gotas desprendidas del electrodo
hagan cortocircuito, pegándolo a la pieza; también, se cava el cráter sobre el
que se depositará el material; además, permite un empalme uniforme con el
cordón depositado previamente.
El segundo método consiste en acercar el electrodo a la pieza, hasta
tocarla, alejando luego rápidamente hasta formar un arco de 5 a 8 mm de
longitud, volviendo luego de la longitud de arco normal. Es muy importante que
este golpe se realice muy suavemente, para evitar desprendimientos de
revestimiento.
Asimismo, es importante, en ambos métodos que el contacto entre pieza
y electrodo sea muy breve; de lo contrario, la corriente eléctrica, al fundir la
punta del electrodo, lo pega al metal base frío, formando un cortocircuito. La
gran intensidad de corriente que causa este cortocircuito, recalentará
rápidamente el electrodo, quemando el revestimiento si no se quiebra el
contacto.
Para quebrar este contacto, se deberá dar un tirón rápido al electrodo,
en sentido contrario al de avance. Si esto no es suficiente, se hará necesario
abrir el circuito, separando el electrodo de la pinza porta electrodo.
Cordón de soldadura
Un cordón de soldadura es un depósito continuo de metal, sobre un
metal base proveniente de la fusión de un electrodo y de parte de ese metal
base. Es decir que, un cordón de soldadura resulta de la mezcla homogénea
de metal base y metal de aporte fundido.
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En soldadura eléctrica, siempre se funde una cierta cantidad de metal
base, que se mezcla con el metal de aporte, para formar el cordón, que tiene
una composición química intermedia entre la de dichos materiales. En
soldadura normal, el porcentaje de material base que forma parte de la
soldadura es del 20 al 30 % dependiendo de la forma en que se opere el
electrodo y de los parámetros utilizados.
Soldadura en posición plana:
Se efectúa sobre un plano horizontal. Es la posición que resulta más fácil
y económica soldar, y siempre que se pueda, es conveniente colocar la pieza
en forma tal que se pueda soldar en dicha posición.
Para soldar en posición plana, el electrodo se debe mantener
perpendicular al plano de la pieza, inclinando entre 20 y 30ª en la dirección de
avance, debiendo mantener siempre una velocidad de avance uniforme y una
misma longitud de arco (1,5 a 3 mm).
Si la velocidad de avance del electrodo es correcta, por cada centímetro
consumido, se depositará medio centímetro de cordón, aproximadamente. Es
importante destacar que, el electrodo debe consumirse hasta que quede un
cabo de unos 5 cm. Un cabo muy largo originará un gasto excesivo de
electrodo, mientras que uno muy corto, puede dañar la pinza porta electrodo.
Una vez consumido el electrodo, para reanudar el cordón, es necesario que el
enganche con el ya depositado, se realice sin hoyos ni abultamientos,
permitiendo que el cordón sea uniforme y parejo, no importa cuántos
enganches intermedios se realicen.
Al cortar el arco, queda formado un cráter que es necesario rellenar
correctamente al reanudarlo. Si al hacerlo, se mantiene el arco encendido
mucho tiempo sobre el carácter o se lo dirige muy atrás sobre el cordón de
soldadura ya depositado, se producirá un abultamiento. Contrariamente, si no
se le mantiene el tiempo suficiente en el cráter, se producirá un hoyo. Es
imprescindible rellenar los cráteres, debido a que ellos causan zonas de
grandes tensiones, siendo los lugares más débiles de la soldadura. Cuando se
deba reanudar el cordón, la técnica exige que se encienda el arco
aproximadamente un cm delante del cráter del cordón ya depositado; luego, se
retrocede hasta él, se lo rellena moviendo el arco dentro de él, y se sigue
adelante, depositando más material.
El electrodo, durante la soldadura, está sometido a tres movimientos:
1) avance,
2) descenso y
3) oscilación.
El avance debe ser regular y uniforme, para que el cordón no presente
irregularidades en su ancho y altura.
El descenso debe ser regular, para que la longitud del arco sea constante y
no varíe el aspecto del cordón.
La oscilación determina el ancho del cordón. Debe ser regular, para que el
ancho sea el mismo a lo largo de todo el cordón. El movimiento de oscilación
del electrodo, se utiliza para permitir que la escoria suba a la superficie,
depositar un cordón ancho, conseguir buena penetración en los bordes del
cordón, permitir que escapen los gases y evitar porosidades.
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Tipos de cordones:
Hay distintos tipos de
cordones: común (recto)
y
otros
tipos
que
permiten un cordón más
ancho y con mayor
aporte, como en forma
de medialuna, ochos,
etc.
Longitud
correcta:
de
arco
Como regla general, la
longitud de arco debe
tomarse
aproximadamente igual
al diámetro del electrodo.
A. corriente, voltaje y velocidades normales.
B. corriente muy baja.
C. corriente muy alta.
D. voltaje muy bajo.
E. voltaje muy alto.
F. velocidad de avance muy pequeña.
G. velocidad de avance excesiva.
Si el arco es demasiado grande, el metal de aportación pasa del
electrodo a la pieza en forma de grandes glóbulos que se depositan en forma
irregular. Esto produce un cordón de mal aspecto, muy ancho, con excesivas
proyecciones y sin suficiente ligación entre el material base y el metal aportado.
Si por el contrario, el arco es demasiado corto, no genera suficiente calor para
fundir adecuadamente el metal base. Además, el electrodo se pega con
frecuencia y el cordón queda abultado y desigual.
Intensidad de corriente adecuada:
Si la corriente es demasiado alta,
el electrodo funde muy deprisa y el baño
de fusión es muy grande e irregular. Al
aumentar la intensidad de corriente,
aumenta la velocidad de aportación y no
todos los electrodos están preparados
para dar una gran velocidad de
aportación con cordones en buenas
condiciones.
Si por el contrario, la corriente es
muy baja, no hay suficiente cola para
fundir el metal base y el baño de fusión
es muy pequeño. Además, el cordón queda de forma irregular.
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Electrodos
Un electrodo es una varilla metálica, de composición aproximada a la del
metal a soldar y recubierta con una sustancia que recibe el nombre de
revestimiento. No solo se fabrican electrodos para soldeo de distintos
materiales, sino que además, se encuentran electrodos para soldar con
corriente continua y para soldar con corriente alterna. Algunos electrodos
funcionan igualmente bien con los dos tipos de corriente. Además se fabrican
electrodos para soldar en diferentes posiciones. Para el soldeo de aceros
ordinarios se encuentran dos grandes familias de electrodos: los desnudos y
los revestidos.
Los electrodos desnudos
Los electrodos desnudos, utilizados en casos especiales, están
formados por un hilo metálico de sección circular y composición definida. Este
tipo de electrodos presentan grandes inconvenientes tanto desde el punto de
vista de funcionamiento del arco como el de las cualidades físicas del metal
aportado.
Defectos más importantes de los electrodos desnudos:
a) Dificultad de cebado y de estabilidad del arco.
Este tipo de electrodos sólo se puede usar en corriente continua, y en el
polo positivo tiene mejor estabilidad. Para mejorar la estabilidad se puede
agregar carbono en los hilos. En el polo negativo el arco es muy inestable pero
se pueden añadir productos no metálicos (como silicatos), recubriendo el hilo o
en la línea de soldadura. En corriente alterna la estabilidad no es posible ni
siquiera usando sustancias estabilizadoras.
b) La fusión del electrodo desnudo favorece la absorción de una gran cantidad
de gas, oxígeno y nitrógeno, que conducen no solo a la aparición de
soldaduras (defecto de densidad), sino también a la formación de
compuestos tales como óxido de hierro y nitruro de hierro, que disminuyen
la capacidad de formación de la soldadura.
c) La fusión del hilo desnudo conduce a una
pérdida por oxidación de los elementos del
acero y por tanto una notable disminución de
las propiedades mecánicas del metal fundido
(independientemente del efecto de la pérdida
de densidad).
Los electrodos revestidos
Un electrodo revestido está formado por
un alma metálica, generalmente de forma
cilíndrica, y de un revestimiento de composición
química muy variable, según las características
exigidas.
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La composición de los revestimientos es muy compleja, son mezclas de
materias orgánicas y minerales, de modo que cada sustancia juega un papel
determinado, durante la fusión o durante la solidificación.
Actúan como: estabilizadores del arco, componentes de la escoria,
depuradores del metal, portadores de elementos útiles al metal fundido, etc.
En conclusión, el revestimiento realiza un gran número de funciones que se
pueden separar en:
- función eléctrica
- función física
- función metalúrgica
Función eléctrica del revestimiento:
La existencia de un arco depende del estado de ionización de los gases
existentes del ánodo y el cátodo. Los arcos metálicos son inestables y los
factores que actúan sobre su estabilidad son:
- La tensión del cebado en vacío (en C.A se necesitan tensiones mayores)
- El potencial de ionización de los metales.
- El poder termoiónico.
- La conductividad térmica.
Para el arco en corriente alterna es indispensable un medio fuertemente
ionizado, de aquí la necesidad de introducir en el revestimiento sales con baja
tensión de ionización y elevado poder termoiónico, tales como: sales de yodo,
potasio y de vario.
Existen otros productos favorables al cebado y al mantenimiento del arco,
como silicatos, carbonatos, óxidos de hierro, etc., y existen también productos
desfavorables como los fluoruros.
El estudio del revestimiento desde el punto de vista eléctrico, es
particularmente importante para los electrodos que deban funcionar en
corriente alterna, porque en estos casos el arco se apaga en cada período, y
en ese instante es necesario facilitar su reencendido empleando sales
susceptible de desprender vapores ionizantes.
Por el contrario, el estudio del revestimiento tiene mucha menor importancia
para electrodos que funcionan en corriente continua, ya que en estos casos, la
alta temperatura del cátodo conserva la ionización del medio en la cual salta el
arco y este permanece estable.
Funciones físicas del revestimiento
El revestimiento debe facilitar las soldaduras en distintas posiciones:
vertical, horizontal y en techo.
En esta función intervienen dos elementos:
- La naturaleza del revestimiento, que determina la viscosidad de la escoria.
- El espesor del revestimiento.
La ejecución de las soldaduras no puede realizarse a no ser que las gotas
fundidas sea arrastrada por los gases producidos por el revestimiento o por el
vapor de agua. Los electrodos volátiles o semi-volátiles son susceptibles de
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realizar buena soldadura a causa del desprendimiento de hidrógeno o de vapor
de agua.
Los electrodos básicos también son capaces de depositar metal en todas
las posiciones gracias a la formación de gas carbónico por descomposición
térmica de los carbonatos.
Además de la acción mecánica de los gases desprendidos por el
revestimiento, para el transporte de la gota fundida, la escoria fundida debe
mantener la gota en su sitio de donde se deduce la función de la tensión capilar
de la escoria líquida.
La influencia de la viscosidad de las escorias en soldadura es importante,
no solo para la fácil obtención del material aportada en distintas posiciones,
sino también, para la protección total de metal fundido.
Por otro lado, la velocidad de las reacciones y los cambios entre la escoria y
el material se facilitan con una escoria fundida.
Por todas estas razones es necesario buscar escorias poco viscosas.
Los revestimientos ácidos basados en sílice tienen una viscosidad elevada
cerca de su temperatura de fusión, pero que disminuye cuando la temperatura
aumenta.
Las escorias ácidas basadas en feldespatos tienen también una gran
viscosidad a bajas temperaturas (1200ºC), pero la caída de la viscosidad es
muy rápida para una pequeña variación en la temperatura y alcanza la de los
revestimientos básicos.
Para las escorias basadas en rutilo se tiene que: para los electrodos
destinados a soldadura horizontal la viscosidad desciende enormemente a
1400ºC, por el contrario, para los destinados a techo la viscosidad es baja y
permanece constante para amplias variaciones de temperatura.
Función metalúrgica del revestimiento
Los revestimientos no sólo contienen elementos estabilizadores y
elementos formadores de escorias, sino que también tienen elementos
reductores y elementos útiles que se fijan en el metal fundido con el fin de
aumentar las cualidades mecánicas del material depositado.
Elaboración de las escorias
La naturaleza de las escorias obtenidas después de la soldadura depende
esencialmente de los productos que entran en el revestimiento. Es importante
entonces, definir la naturaleza de los revestimientos:
a) Electrodos volátiles:
Están constituidos principalmente por celulosa que se
descompone en una mezcla de gases reductores, sobre todo hidrógeno. La
función protectora y reductora de este revestimiento está plenamente
asegurada por el desprendimiento de hidrógeno, quedando muy poca escoria
salida por encima del metal.
Estos electrodos permiten la soldadura en todas las posiciones, dando una
cierta penetración gracias a la reacción exotérmica del hidrógeno recambiado.
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b) Electrodos ácidos:
Están constituidos por óxidos de hierro, de sílice y de manganeso. La
protección del metal fundido se obtiene mediante una escoria espesa semiviscosa, que recubre el baño fundido.
Este es el revestimiento que llevan los electrodos corrientes, dando lugar a
un arco muy estable, funcionando tanto en corriente alterna como en
continua, pero a baja tensión de cebado; la tensión de funcionamiento de
los electrodos ácidos es del orden de los 25 V y la tensión de cebado de 30
a 40 V.
La protección del metal fundido es tanto mayor cuanto más voluminosa sea
la escoria, es decir, el revestimiento más espeso.
c) Electrodos a base de óxido de titanio:
Son aquellos que contienen ilmenita o rutilo. El óxido de titanio interviene
primordialmente como elemento de elaboración de la escoria y también
como elemento estabilizador del arco. Por tanto, el arco es muy estable
tanto en corriente continua como alterna; en este último caso la tensión de
cebado es de 40 a 50 V.
Estos electrodos son utilizados en todas las posiciones y dan un cordón
plano o ligeramente abombado en soldadura vertical.
Las características mecánicas de estas soldaduras son netamente
superiores que la de los electrodos ácidos; constituyen los buenos
electrodos del comercio.
d) Electrodos básicos:
Sus revestimientos están constituidos principalmente por carbonatos:
carbonato de calcio y de magnesio, encerrando además reductores como
manganeso, el silicio y el titanio.
Estos electrodos dan soldadura de alta calidad con alargamiento y
resistencia muy elevados.
En el momento de la fusión se produce una verdadera micro metalurgia con
fijación de los elementos metálicos en el metal fundido, se pueden obtener
así soldaduras de alta resistencia. De esta forma, se obtiene una gama de
electrodos de 50, 60,70 y hasta 100 Kg. / mm2 de resistencia.
Los electrodos básicos son más difíciles de emplear, presentando el cordón
un aspecto más abombado que en el caso de electrodos ácidos. El empleo
de corriente continua exige la inversión de la polaridad, es decir, el polo
positivo en el electrodo; en corriente alterna la tensión de cebado debe ser
superior a 65 V.
Son utilizados en cualquier posición.
Elección del electrodo adecuado:
El electrodo ideal es aquel que suministra una buena estabilidad de arco,
un cordón de soldadura liso y bien presentado, una buena velocidad de
depósito, escasez de proyecciones, máxima resistencia y fácil eliminación de
escoria.
Para alcanzar estas características hay que considerar diversos factores
a la hora de seleccionar el electrodo:
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Características del metal base:
Una soldadura de buena calidad debe tener tanta resistencia como la del
metal base. Debe utilizarse un electrodo que deposite un potencial con las
mismas características mecánicas que el metal base.
Diámetro del electrodo:
Como regla general, no debe utilizarse nunca electrodos de diámetro superior
al espesor de las piezas a soldar.
Significado de la numeración de los electrodos para acero dulce y baja
aleación según AGA.
Prefijos:
El prefijo E significa electrodo y se refiere a la soldadura por arco.
Resistencia a la tracción:
Para los electrodos de acero dulce y de baja aleación: las dos primeras cifras
de un número de cuatro cifras, o las tres primeras cifras de un número de cinco
designan resistencia a la tracción:
E-60xx significa una resistencia a la tracción de 60000 libras por pulgada
cuadrada (42.2 Kg/mm2).
E-70xx significa una resistencia a la tracción de 70000 libras por pulgada
cuadrada (49.2 Kg/mm2).
E-100xx significa una resistencia a la tracción de 100000 libras por pulgada
cuadrada (70.3 Kg/mm2)
Posiciones para soldar:
La penúltima cifra significa la posición para soldar.
Exx1x significa para todas las posiciones.
Exx2x significa posición horizontal o plana.
Exx3x significa solo posición plana.
Revestimientos:
Para los diferentes tipos de revestimientos nótese que los electrodos tipo:
E-6010 y E-6011 tienen un revestimiento con alto contenido de materia
orgánica (celulosa).
E-6012 y E-6013 tienen un revestimiento con alto contenido de óxido de rutilo
(titanio).
E-6015 y E-6016 tienen un revestimiento con bajo contenido de hidrógeno (cal
y carbonato de sodio o bien cal con óxido de rutilo).
15
E-6020 y E-6030 tienen un revestimiento con alto contenido de mineral (óxido
de hierro óxido de manganeso).
E-6014, E-6024 y E-6027 tienen un revestimiento consistente de hierro en
polvo.
En cuanto a los electrodos de acero inoxidable quince de ellos tienen un
revestimiento de cal y quince tienen revestimiento de óxido de rutilo.
Interpretación del último dígito:
Último Dígito
0
1
Corriente y polaridad
CC+
CA CC+ CA CC-
CA CC-
CA CC-
CC+
CA CC+ CA CC
CA CC+
Escoria
Orgánica Orgánica Rutílica
Rutílica
Rutílica
Básica
Básica
Mineral
Básica
Arco
Enérgico Enérgico Medio
Suave
Suave
Medio
Medio
Suave
Medio
Penetración
Mucha
Poca
Poca
Mediana Mediana Mediana Mediana
Mucha
2
Mediana
3
4
5
6
7
8
Tipos de juntas:
Estos tratamientos hechos a las distintas piezas a soldar son aplicables para
cualquier procedimiento de soldadura.
a) Soldadura a tope: puede ser abierta o cerrada, según sea el grosor de
las chapas a soldar y el método de soldadura empleado. La unión a tope
cerrado se utiliza para soldar chapas de tres milímetros de espesor, y las
dos piezas se unen a tope. Cuando el proceso de soldadura es manual y
se sueldan chapas con un espesor superior a cuatro milímetros, se suele
dejar una separación entre las chapas con el fin de facilitar la
penetración del cordón de soldadura en la unión y la unión se dice que
es a tope abierto.
16
b) Soldadura en ángulo: se efectúa en las esquinas de las uniones en T.
Una buena soldadura en ángulo es más difícil de realizar que una
soldadura a tope.
c) Soldadura de tapón: es un método de unir a tope dos chapas, haciendo
un agujero en una de ellas y rellenándolo con soldadura.
d) Soldadura a solape: es una variante de la soldadura en ángulo. Se
procura que el canalón de soldadura tenga su pie igual al grosor de las
chapas. Una soldadura de solape doble indica que las chapas soldadas
están soldadas en ambos extremos del solape.
e) Soldadura de borde: es un cordón de soldadura depositado sobre los
bordes colocado al ras de dos chapas adosadas. Solo se unen chapas
finas con soldadura de borde.
f) Soldadura por puntos: es una soldadura de pequeña extensión que une
dos o más chapas y es efectuada con un equipo de soldadura por
puntos.
g) Soldadura de costura: es una sucesión de soldaduras a punto a solape.
h) Recargue: es aumentar el grosor de una pieza mediante el depósito de
material de aportación.
Preparación de bordes:
Para la soldadura a tope de chapas gruesas de metal, es necesario
preparar los bordes a fin de que pueda penetrar el material soldado hasta el
mismo centro de la sección. Hay varios métodos de preparación. Cuando se
elige un método adecuado de preparación de bordes, éste deberá permitir
obtener una penetración total y, al mismo tiempo, depositar la cantidad mínima
de soldadura al hacer la unión. Es simplemente un problema de economía.
17
Posiciones de soldeo
El soldeo puede ser realizado en cuatro posiciones: plana, horizontal,
vertical, y sobrecabeza. La soldadura plana es la más fácil y barata; las otras
posiciones se usan cuando lo aseen necesario las circunstancias, como, por
ejemplo la soldadura
de tuberías. Aunque muchos procedimientos de
soldadura sólo se pueden hacer en posición horizontal, la soldadura con
soplete puede realizarse en las cuatro posiciones mencionadas.
Igualmente, los electrodos utilizados en la soldadura manual pueden
emplearse también en las cuatro posiciones. Los electrodos que se utilizan
para soldeo vertical y sobrecabeza deben ser necesariamente de solidificación
rápida para que el metal depositado permanezca en la ranura donde se
deposita el cordón.
Una vez que el metal soldado ha sido depositado, por ejemplo en la
posición vertical, la fuerza de gravedad tiende a hacer que el metal fundido
salga del cordón. Este efecto solo puede ser contrarrestado por la tensión
superficial y la viscosidad del metal fundido. Por ello, se debe procurar que la
corriente del arco no sea excesiva y que el material de aportación no
sobrepase mucho la temperatura de fusión. Por lo que se suelen usar arcos
cortos, con el fin de que el calor quede reducido a una zona tan pequeña como
sea posible.
El soldeo vertical puede ser ascendente y descendente. El segundo sólo
se puede usar para soldaduras en las que el cordón de soldadura es muy
pequeño, tales como las soldaduras de chapas finas. Hay que tener cuidado de
que la escoria formada no quede incrustada en el cordón de soldadura, cosa
fácil de suceder cuando se suelda en vertical descendente. Cuando se suelda
en vertical ascendente se puede depositar un cordón mucho más grueso
debido a que el material de aportación, una vez que va solidificando, sirve de
contención al metal fundido hasta que solidifica. La escoria formada tiende a
situarse por el borde y por la superficie del cordón de soldadura, por lo que
puede ser eliminada.
18
Defectos de soldadura
Pueden existir dos tipos de defectos, los que se descubren con el
examen visual y los que escapan de dicho examen. A los primeros les
llamaremos defectos aparentes y a los segundos defectos internos.
Dentro de los defectos aparentes encontramos:
Falta de penetración. La fusión no
alcanza a todo el espesor de la chapa
quedando en el reverso de la unión, una entalla
que constituye una iniciación de rotura.
Este defecto puede atribuirse a fusión
insuficiente en todo el espesor o una mala
preparación de los bordes a unir.
Este es un defecto grave y bastante frecuente, sobre todo en soldaduras
oxiacetilénicas de grandes espesores.
La entalla por pequeña que sea, constituye una iniciación de rotura cuando se
trabaja a flexión, así mismo, disminuye la resistencia de la unión por reducción
de la sección.
Falta de espesor. Defecto que proviene de una insuficiencia de metal de
aportación. Aparece en la superficie y no constituye realmente un defecto muy
grave. Es fácil de remediar procediendo a la aportación de metal suplementario
sea con soplete o sea con arco, evitando en este último caso la inclusión de
escoria.
Mordeduras. Las mordeduras se forman en los bordes de las soldaduras
por una fusión muy prolongada de los costados. Es un defecto de menor
gravedad y fácil de remediar, completando la diferencia de espesor.
Bordes desnivelados. Los bordes unidos no se encuentran en el mismo
plano.
Este defecto se debe, a una mala preparación de los bordes o una
deformación exagerada en el curso de la soldadura
Este defecto es muy grave porque frecuentemente va acompañado de otros
defectos y, en particular, la presencia de pegaduras o inclusiones de escoria en
la parte inferior del chaflán.
Poros superficiales. Estos se presentan en el reverso de las soldaduras.
Después de la solidificación, bajo la forma de cráteres.
Grietas. Las fisuras, que pueden tener su iniciación en el seno del metal
fundido bajo el efecto de las tensiones o de un trabajo mecánico ulterior,
pueden aparecer en la superficie bajo forma de grietas. Son defectos debidos a
la mala calidad del metal de aportación o del electrodo y también a una mala
concepción de la construcción dando nacimiento a tensiones internas
exageradas.
Falta de penetración con inclusión de escoria. Si la entalla en la raíz del
defecto es ancha, la escoria puede introducirse entre sus bordes
enmascarando el defecto al control visual.
19
Por otra parte los defectos internos son:
Falta de conexión en la sección. Se asemeja al de falta de penetración y
se presenta en dos casos diferentes, como ser mala penetración sobre bordes
rectos o sobre una soldadura en “X” a cada lado del chaflán.
Pegadura. Es la falta de íntima ligazón entre el metal fundido y el de
base. Es un defecto muy grave pues, no se descubre por los métodos de
control conocidos, salvo el destructivo, que hablaremos luego.
Sopladuras. Los gases ocluidos pueden provenir del metal de aportación
o del alma del electrodo, con demasiado carbono. Pueden aparecer por mala
utilización del soplete o por un desprendimiento gaseoso del revestimiento del
electrodo.
Interposición de escoria. Es característico del procedimiento por arco
debido a una mala eliminación de la escoria entre las pasadas.
Este defecto puede ser consecuencia de una mala limpieza de la escoria por
parte del soldador que no picó y cepilló lo suficiente antes de ejecutar la
pasada siguiente, pero puede también ser debido a una mala disposición de las
pasadas estrechas en las chapas gruesas.
Fisuras internas. Bajo el efecto de las tensiones, estas fisuras, pueden
aumentar su tamaño e incluso convertirse en verdaderas grietas o lo que es
aún peor, manifestarse por una rotura. Estos defectos escapan fácilmente de
todo control y por ello son muchos más peligrosos que los otros.
Copos. La formación de copos puede tener su origen por humedad del
revestimiento o sea por el agua de cristalización de los productos del mismo.
Estos no son visibles micrográficamente y son descubiertos después de rotura
o deformación.
20
Norma AWS para calificación de procedimientos de soldadura
Parte A)
Requerimientos generales
Procedimientos aprobados: los procedimientos de soldadura que
conforman en todos los aspectos las estipulaciones dadas en las secciones
anteriores, deben ser considerados como precalificadas. Deben estar exentos
de pruebas o calificaciones, excepto las soldaduras de groove (biselada) y
filete, con una tensión de fluencia del material mayor a 620 Mpa para las
secciones 8 y 9, y 515 Mpa para la 10.
Limitación de variables: todos los procedimientos de precalificación,
deben ser preparados por el constructor; y deben ser escritos en un formato
conveniente como “procedimientos de precalificación de soldadura”. Cualquier
cambio en éstos parámetros escritos, deben ser considerados como cambios
esenciales, y requerirá revisar o hacer una nueva escritura con el
procedimiento de precalificación.
Soldadores: los soldadores deben ser calificados como dice la norma .
Responsabilidad de la calificación: cada constructor debe conducir los
ensayos requeridos en la norma; y deberá ser responsable de la calificación de
los soldadores.
Parte B)
Calificación de procedimientos
Limitación de variables
5.5.1.1 La calificación de un proceso de soldadura establecida con un metal
base incluido en el grupo I de la tabla 4.1, calificará para el proceso de
soldadura de cualquier otro metal base, o combinaciones de los mismos,
siempre que se encuentren en éste grupo.
5.5.1.2 En el caso que califique el proceso con un metal base del grupo II,
calificará para cualquier metal base del grupo II o del I, o combinaciones de los
mismos.
5.5.1.3 Para los grupos III, IV o V el proceso calificará para metales base de las
mismas características y especificaciones, como tensión de fluencia, salvo que
haya reducción en fluencia, acompañado de un incremento de material. Por
ejemplo un proceso que califica con una pulgada y 690 Mpa, también califica
para tres pulgadas y 620 Mpa.
5.5.1.4 Si obtengo la calificación de un proceso establecida con una
combinación de metales base de los grupos III, IV o V, calificará el proceso
para materiales base con mínima fluencia, mayor o igual al mas bajo de la
prueba.
21
5.5.1.5 Se sugiere una forma para presentar los datos, que aparece en el
apéndice E del código.
Los procesos que se detallan a continuación (Electrodo revestido y
Alambre tubular) son los usados en el puente.
5.5.2 Los cambios que siguen deben ser considerados como cambios
esenciales en el proceso de soldadura, y deberá recalificarse el mismo.
5.5.21 Electrodo revestido
1. Un cambio incrementando el nivel de dureza del metal de relleno; por
ejemplo de E70XX a E80XX-X pero no viceversa.
2. Un cambio de electrodo de bajo hidrógeno a uno de no-bajo hidrógeno, pero
no viceversa.
3. Un incremento mayor a 1/32 de pulgada en el diámetro del electrodo.
4. Un cambio en el voltaje o amperaje que no esté dentro de los rangos
recomendados por el fabricante.
5. Para una soldadura groove determinada, un cambio en el número de
pasadas mayor a +- 25%. Si el área del bisel es cambiada, está permitido
cambiar el número de pasadas en proporción al cambio realizado.
6. Un cambio de posición (ver sección 5.8)
7. Un cambio en el tipo de bisel (por ejemplo de V a U), excepto para
soldaduras de penetración completa especificadas en la norma (2.9, 2.10).
8. Si la temperatura decrece mas de 13.9 ºC en la mínima especificada para el
precalentamiento.
9. En la soldadura vertical un cambio en la dirección.
Alambre tubular
1. Un cambio en el electrodo o en el método de revestimiento, no previsto en
la norma ANSI/AWS A5.20 o A5.29.
2. Un cambio incrementando el nivel de dureza del metal de relleno; por
ejemplo de E70T a E80T pero no viceversa.
3. Un incremento en el diámetro del electrodo.
4. Un cambio en el número de electrodos usados
5. Un cambio en el gas, de uno a otro, o a una mezcla de gases; o un cambio
en el porcentaje de cada gas en una mezcla.
6. Un cambio de +- 10% en el amperaje. Si se mide la velocidad de
alimentación del alambre embes de medir el amperaje, un cambio de +- 10%
en ésta velocidad.
7. Un cambio de +- 7% en el voltaje
8. Un incremento de mas del 25% o un descenso del 10% en el flujo del gas.
9. Para una soldadura groove determinada, un cambio en el número de
pasadas mayor a +- 25%. Si el área del bisel es cambiada, está permitido
cambiar el número de pasadas en proporción al cambio realizado.
10. Un cambio de posición (ver sección 5.8).
11. Un cambio en el tipo de bisel (por ejemplo de V a U), excepto para
soldaduras de penetración completa especificadas en la norma (2.9, 2.10).
22
12. Un cambio excediendo las tolerancias especificadas en 2.9, 2.10 o10.13; y
3.34 o 10.14.3.
13. Si la temperatura decrece mas de 13.9 ºC en la mínima especificada para el
precalentamiento.
14. En la soldadura vertical un cambio en la dirección.
15. Un cambio de CA a CC o viceversa, o en la polaridad.
16. Un incremento de mas del 10% en la entrada de calor (combinación de
velocidad, voltaje, etc.)
Tipos de ensayos y sus propósitos
Los siguientes tipos de ensayos se hacen para determinar las
propiedades mecánicas y la tenacidad de las juntas soldadas, hechas bajo un
proceso de soldadura especificado.
5.6.1 Para soldadura de groove:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Resistencia y reducción de área en tracción
Plegado de raíz (para tenacidad)
Plegado de cara (para tenacidad)
Plegado lateral (para tenacidad)
Cara longitudinal, plegado de raíz (para tenacidad)
Impacto (para tenacidad)
Macrografía (para tenacidad) y tamaño de soldadura para penetración
parcial
8. Radiografía o Ultrasonido (para tenacidad)
5.6.2 Para soldadura de filete
1. Macrografía (para tenacidad) y fusión
2. Plegado lateral (para tenacidad)
3. All weld metal (para propiedades mecánicas)
Posiciones de la soldadura para el ensayo
Todas las soldaduras de la construcción deben ser clasificadas en:
Plana, horizontal, vertical, sobrecabeza.
Ver figura 5.1 y 5.2.
Las limitaciones para las posiciones a soldar aparecen en la tabla 5.4.
23
24
5.8.1 Ensayos de láminas para soldaduras Groove
Para hacer los ensayos para calificar la soldadura groove, el plano del test debe ser
soldado en las posiciones siguientes:
1. Posición 1G (Plana) - el plano
del test debe ser horizontal con
la ranura hacia arriba. (A).
2. Posición 2G (Horizontal) - el
plano del test debe estar vertical
con la ranura horizontal. (B).
3. Posición 3G (Vertical) - el plano del test
debe estar vertical con la ranura vertical.
(C).
25
4. Posición 4G (Sobrecabeza) el plano del test debe estar
horizontal y la ranura hacia
abajo. (D).
5.8.2 Ensayo de soldadura groove para tuberías.
Para hacer los test para calificar la soldadura groove, en el caso de tuberías, las
posiciones deben ser las siguientes:
1. Posición 1G (tubería horizontal rotada) – la tubería debe estar con el
eje horizontal, y la ranura
vertical. La tubería es
rotada
durante
la
soldadura, por lo tanto el
metal es depositado en la
parte superior. (A).
2. Posición 2G (tubería vertical) – la
tubería debe estar con el eje vertical,
y la ranura horizontal. La tubería no
es rotada durante la soldadura. (B).
3. Posición 5G (tubería horizontal
fijada) – la tubería debe estar con el
eje horizontal, y la ranura vertical. La
tubería no es rotada durante la
soldadura. (C).
4. Posición 6G (tubería inclinada fijada)
– la tubería debe estar inclinada 45º
con respecto a la horizontal. La
tubería no es rotada durante la
soldadura. (D).
26
5. Posición 6GR (Test para juntas
de penetración completa en
tuberías - conexiones T, Y, y K)
– la tubería debe estar inclinada
45º con respecto a la horizontal. La
tubería no es rotada durante la
soldadura. (E).
5.8.3 Ensayo de láminas para soldaduras de filete
Para hacer los test para calificar la soldadura de filete, en el caso plano, las
posiciones deben ser las siguientes:
1. Posición 1F (Plana) - el plano del test
debe estar posicionado, de tal manera
que cada filete quede con su eje
horizontal y su cuello vertical. (A).
2. Posición 2F (Horizontal) - el plano del
test debe estar posicionado, de tal
manera que cada filete quede
depositado en la parte superior de la
superficie horizontal y contra la
superficie vertical. (B).
3. Posición 3F (Vertical) - el plano del
test debe estar posicionado en forma
vertical y cada filete en la superficie
vertical. (C).
4.
Posición 4F (Sobrecabeza) - el
plano del test debe estar posicionado, de
tal manera que cada filete quede
depositado en la parte inferior de la
superficie horizontal y contra la
superficie vertical. (D).
27
5.8.4 Ensayos de soldadura de filete para tuberías.
Para hacer los test para calificar la soldadura de filete, en el caso de tuberías, las
posiciones deben ser las siguientes:
1.
Posición 1F (plana) – la tubería debe estar inclinada 45º
con respecto a la horizontal. La tubería es rotada durante la
soldadura. El metal es depositado por encima, para que en el punto
donde deposito el material, el eje de soldadura este horizontal y el
cuello vertical. (A).
2.
Posición 2F horizontal y 2F rotada:
a) El eje de la soldadura debe estar horizontal y la tubería no es
rotada durante la soldadura. La tubería debe estar con su eje
vertical para que la soldadura sea depositada sobre la parte
superior de la superficie horizontal y contra la superficie vertical.
(B).
b) El eje de la soldadura debe estar horizontal y el eje donde
deposito el metal en un plano vertical. La tubería es rotada
durante la soldadura. (C).
3.
Posición 4F (Sobrecabeza) – la
tubería debe estar con el eje vertical,
de
tal manera que la soldadura quede
depositada debajo de la superficie
horizontal, y contra la superficie vertical. El
eje de la soldadura debe estar horizontal y
la tubería no es rotada durante la
soldadura. (D).
4.
Posición 5F (múltiple) - El eje de
la soldadura debe estar horizontal y el eje
donde deposito el metal en un plano
vertical. La tubería no es rotada durante la
soldadura.(E).
28
Soldaduras: Número, tipo y preparación
5.10.1 Soldadura groove de penetración completa
5.10.1.1 El tipo y número de soldadura a testear, para calificar un proceso de
soldadura aparecen en la tabla 5.1, junto con el rango de espesor que es
calificado para el uso en la construcción.
5.10.1.2 Las soldaduras groove en esquinas o las juntas T, deben estar
empalmadas igual a como se van a utilizar en la construcción, teniendo igual
ranura, excepto que la profundidad de la misma sea menor a una pulgada.
5.10.1.3 Antes de hacer ensayos mecánicos, se deben hacer los ensayos no destructivos.
Radiografía, o ultrasonido deben ser usados, y deben estar conformes con los
requerimientos explicados en 5.12.2.
5.10.1.4 Las muestras para los ensayos mecánicos deben ser cortadas como muestran las
figuras 5.7 a la 5.11. Las muestras deben ser preparadas para el ensayo como muestran
las figuras 5.12 a 5.15.
5.10.1.5 Cuando las combinaciones de los materiales difieren mucho en
plegado, el ensayo longitudinal se debe cambiar por el transversal. Las
muestras se deben cortar como explican las figuras 5.10 o 5.11. Las muestras
para el plegado longitudinal deben ser preparadas como se ve en la figura 5.15.
29
30
31
32
33
34
35
5.10.2 Soldadura groove de penetración parcial
El tipo y número de muestra para el test, para hacer la calificación del proceso
de soldadura aparecen en la tabla 5.2.
5.10.2.1 Para las juntas, deben prepararse tres muestras para hacer la
macrografía del cordón de soldadura, para demostrar que el tamaño de
soldadura es satisfactorio.
5.10.3 Soldadura de filete
El tipo y número de muestra para el test, para hacer la calificación del proceso
de soldadura aparecen en la tabla 5.3.
5.10.3.1 Una soldadura de filete para una junta en T, como se ve en la figura
5.16 para las láminas y en la 5.17 para las tuberías, debe hacerse para cada
procedimiento y posición que luego se usarán en la construcción. Un test debe
hacerse al filete máximo y otro al mínimo usado en la construcción. La
soldadura debe ser cortada perpendicularmente a la dirección de la soldadura
como se muestra en las figuras 5.16 y 5.17.
36
Métodos para ensayar las muestras
5.11.1 Ensayo de tracción: antes de hacer el ensayo debe medirse el espesor
de la muestra, donde se va a producir la reducción en tensión. Luego de que
rompa bajo la tracción debe determinarse la carga máxima. Para hallar el área
de la sección transversal, debo multiplicar el ancho por el espesor. La máxima
tensión se obtiene dividiendo la carga máxima entre el área de la sección
transversal.
37
Para que sea aceptable la tensión máxima debe ser mayor que la menor
especificada para el metal base.
5.11.2 Macrografía: la muestra debe tener una superficie con una terminación
buena para realizar la macrografía. Una solución acorde debe ser usada para
obtener una imagen más clara.
5.11.3 Plegado: cada muestra debe ser plegada de forma que se satisfagan los
requerimientos que aparecen en las figuras 5.31, 5.32, 5.33 de la norma.
La superficie que quedó convexa, debe ser examinada visualmente para
ver si tiene algún tipo de discontinuidad. Para que sea aceptable ninguna
discontinuidad debe exceder las siguientes dimensiones:
•
•
•
1/8 de pulgada, medida en cualquier dirección de la superficie.
3/8 de pulgada, la suma de las medidas que estén entre 1/32 y 1/8 de
pulgada.
1/4 de pulgada, la máxima rotura en una esquina, excepto cuando provenga
de una inclusión o por mala fusión: en estos casos usamos la de 1/8 de
pulgada.
5.11.4 Ensayos no destructivos: radiografía y ultrasonido, deben ser ensayados
como especifica la sección 6, para láminas y la 10 para tuberías.
38