1 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE Facultad De Ingenieria Laboratorio De Ensayos No Destructivos DEFECTOLOGIA ING. RICARDO ECHEVARRIA AÑO 2002 2 Indice DEFECTOLOGIA .................................................................................................................5 Capítulo I: DEFECTO – DISCONTINUIDAD.......................................................................5 Definición-....................................................................................................................5 Tipos de discontinuidades .............................................................................................5 Indicaciones relevantes :...........................................................................................5 Indicaciones no relevantes: .......................................................................................5 Indicaciones falsas: ..................................................................................................6 Capitulo II: Discontinuidades inherentes .............................................................................7 Discontinuidades inherentes a la colada original:............................................................7 Inclusiones no metálicas: ..........................................................................................8 Discontinuidades internas: ............................................................................................9 Inclusiones no metálicas. ..........................................................................................9 Marcas de Arena......................................................................................................9 Inclusiones de arena. .............................................................................................. 10 Fantasma: .............................................................................................................. 11 Rugosidad superficial (Pelicula doble)...................................................................... 11 Fisuras de Segregación: ......................................................................................... 12 Mezcla de metales extraños. ................................................................................... 12 Inclusiones gaseosas porosidad: ............................................................................. 13 Sopladura. ............................................................................................................. 13 Contracciones internas (rechupes): ......................................................................... 14 Rechupes Secundarios: .......................................................................................... 14 Pérdida de estructura, cavidad. ............................................................................... 14 Segregaciones: ...................................................................................................... 15 Fisuras:...................................................................................................................... 15 Fisura por enfriamiento rápido. ................................................................................ 15 Fisuras longitudinales en el lingote. ......................................................................... 16 Fisuras transversales en el lingote. .......................................................................... 16 Fisura de “hanger”.................................................................................................. 16 Discontinuidades inherentes de una fundición: ............................................................. 17 Cerrado o solapado en frio: ......................................................................................... 17 Gotas frias: ............................................................................................................ 17 Desgarramiento en caliente (fisuras de contracción): ................................................ 18 Segregación: .......................................................................................................... 18 -Cavidades:................................................................................................................ 18 --Cavidades de contracción ..................................................................................... 18 Rechupes: ............................................................................................................. 18 ---- Microrrechupes: ................................................................................................ 19 Cavidades de gas:...................................................................................................... 19 Huecos: ................................................................................................................. 19 Sopladuras:............................................................................................................ 19 Poros:.................................................................................................................... 19 Microporos: ............................................................................................................ 20 Inclusiones:................................................................................................................ 20 Hojuelas: ............................................................................................................... 20 Mordeduras (colas de rata): .................................................................................... 20 Capitulo III: Discontinuidades de proceso............................................................................. 21 Rolado o laminado: ..................................................................................................... 21 Cordones o cintas:.................................................................................................. 21 Laminaciones:........................................................................................................ 22 Costuras: ............................................................................................................... 22 Forjado: ..................................................................................................................... 23 Pliegues de forja (solapado): ................................................................................... 23 Solapado: .............................................................................................................. 23 Superficie ondulada ................................................................................................ 24 Laminaciones:........................................................................................................ 24 Estallido o reventones de forja: ................................................................................ 24 3 Fisura de forja (a). .................................................................................................. 25 Fisura de forja (b). .................................................................................................. 25 Fisura por calentamiento rápido............................................................................... 26 Fisuras por cortado por llama. ................................................................................. 27 Sobrecalentamiento y quemado .............................................................................. 28 Descarburización. ................................................................................................... 28 Manchas: ............................................................................................................... 29 Arrollamiento.......................................................................................................... 29 Combado: .............................................................................................................. 30 Picado de escamas ................................................................................................ 30 Escarpado ............................................................................................................. 31 -Maquinado: ............................................................................................................... 32 Desgarramiento de maquinado: ............................................................................... 32 Imperfecciones Superficiales ................................................................................... 32 Herrumbre ................................................................................................................. 32 Amolado: ................................................................................................................... 33 Grietas de amolado: ............................................................................................... 33 Fisuras de amolado. ............................................................................................... 33 -Tratamiento térmico: .................................................................................................. 34 Grietas por tratamiento térmico: .............................................................................. 34 Fisura de templado. ................................................................................................ 35 Rotura diferida........................................................................................................ 35 Fisura por arena. .................................................................................................... 36 Hojuelas (Flakes) ................................................................................................... 36 Soldadura ...................................................................................................................... 37 Superficiales: ............................................................................................................. 37 Exceso de penetración:........................................................................................... 37 Falta de penetración: .............................................................................................. 38 Concavidades ........................................................................................................ 38 Concavidad externa o Falta de relleno: .................................................................... 38 Es una soldadura que tiene una disminución de refuerzo externo, por poco depósito de material de aporte en el relleno del cordón. .................................................................. 38 Concavidad interna: ................................................................................................ 39 Socavaduras o mordeduras de bordes:.................................................................... 39 Quemado: .............................................................................................................. 40 Salpicaduras: ......................................................................................................... 40 Falta de continuidad del cordón: .............................................................................. 41 Erosiones y huellas:................................................................................................ 41 Exceso de rebajado: ............................................................................................... 41 Huellas de amolado o burilado: ............................................................................... 41 Huellas de mecanizado: .......................................................................................... 41 Martillazos, golpes en general: ................................................................................ 41 Restos de electrodos: ............................................................................................. 41 Internas: .................................................................................................................... 42 Fisuras:...................................................................................................................... 42 Fisuras longitudinales: ............................................................................................ 42 Fisuras trans versales :............................................................................................ 42 Fisuras en caliente ................................................................................................. 42 Fisuras en frío: ....................................................................................................... 43 Fisura de interrupción o arranque (o de cráter): ........................................................ 43 Fisuras alrededor del cordón (en ZAC )- .................................................................. 43 Fisuración en frío: ................................................................................................... 43 Desgarro laminar: ................................................................................................... 44 Falta de penetración: .............................................................................................. 45 Falta de fusión:....................................................................................................... 45 Falta de fusión en el bisel :...................................................................................... 46 Falta de fusión de un bisel en la raíz (talón): ............................................................ 46 Falta de fusión entre pasadas:................................................................................. 47 Inclusiones:................................................................................................................ 47 Inclusiones gaseosas:............................................................................................. 47 4 Porosidad es férica aislada: ..................................................................................... 47 Porosidad agrupada (Nido de poros): ...................................................................... 48 Porosidad alineada: ................................................................................................ 48 Porosidad alargada o vermicular: ............................................................................ 49 Inclusiones no metálicas: ............................................................................................ 49 Inclusiones de escorias aisladas:............................................................................. 49 Escorias alineadas: ................................................................................................ 50 Línea de escorias (huella de carro): ......................................................................... 50 Escorias en el interior de perforaciones:................................................................... 51 Inclusiones metálicas:............................................................................................. 51 Inclusiones aisladas:............................................................................................... 51 Desalineado (high-low) ........................................................................................... 52 Capítulo IV: Discontinuidades de servicio: ............................................................................ 53 Tensión excesiva: ....................................................................................................... 53 Fatiga: ....................................................................................................................... 53 Corrosión: .................................................................................................................. 53 Corrosión intergranular (o intercristalina): ................................................................. 53 Corrosión Galvanica (o por contacto) : ..................................................................... 54 Corrosión puntiforme (pitting): ................................................................................. 54 Manejo de las piezas: ................................................................................................. 54 Marcas de cable: .................................................................................................... 54 Capítulo I Defecto – Discontinuidad 5 DEFECTOLOGIA Capítulo I: DEFECTO – DISCONTINUIDAD DefiniciónEn Ensayos No Destructivos escucharemos hablar de "defectos" y/o discontinuidades".Qué diferencia hay entre uno y otro?. Se acuerda que cualquier indicación encontrada es llamada "discontinuidad " hasta que se pueda identificar y evaluar el efecto que puede tener sobre la pieza en servicio. Si, de acuerdo a esto, la " discontinuidad" es inaceptable con arreglo a un criterio de especificaciones, será un "defecto", ahora, si esa discontinuidad no afecta el rendimiento de la pieza en el servicio al que se destina, se deberá llamar simplemente "discontinuidad". De esto se deduce que un defecto siempre es una discontinuidad pero no siempre una discontinuidad es un defecto. Un ejemplo de discontinuidad se podría encontrar en la indicación, por medio de ultrasonido, que da un chavetero o el mismo eco de fondo de la pieza si lo hay. Tipos de discontinuidades Una discontinuidad puede producirse en cualquier momento de la vida de una pieza metálica. Si la misma se crea durante la producción inicial desde el estado de fusión, se denomina discontinuidad inherente. Si se produce durante procesos posteriores de fabricación o terminado, entonces se denomina discontinuidad de proceso. Finalmente, pueden producirse también discontinuidades durante el uso del producto debido bien a circunstancias ambientales o de carga, o ambas, en cuyo caso se denominan discontinuidades por servicio. Inherentes Lingote Fundición Inclusiones no Solapado en frió metálicas Salpicaduras Inclusiones Desgarro en gaseosas caliente (Porosidad, Segregaciones sopladuras) Rechupes Contracciones Porosidad Segregaciones inclusiones Tipos de discontinuidades De proceso Primarios Forjados Laminados Pliegues Laminaciones Estallido fisuras Cordones Laminaciones Costuras De servicio Secundarios Maquinado Amolado Tratamientos térmicos Soldadura Desgarramientos Fisuras Tensiones Fatiga Corrosión Fisuras El conocimiento previo de qué tipo de falla puede estar presente en la pieza en ensayo, da una gran ayuda en la interpretación. Para ello es necesario conocer la historia previa de la pieza, cómo fue hecha, cual fue el proceso de fabricación, etc. Las discontinuidades se pueden clasificar también en superficiales o internas. Por último debemos distinguir entre indicaciones relevantes, indicaciones no relevantes e indicaciones falsas. Indicaciones relevantes : Son aquellas indicaciones provenientes de fallas suficientemente serias como para afectar la aptitud para el servicio de la pieza. Indicaciones no relevantes: Son aquellas indicaciones que provienen de discontinuidades que no afectarían la aptitud para el servicio de la pieza. Estas discontinuidades pueden ser la misma geometría de la pieza como por ejemplo chaveteros, orificios, tratamientos térmicos localizados, en ultrasonido transformaciones de ondas debidas a la geometría, etc. (indicaciones espurias),o pequeñas fallas como por ejemplo poros, fisuras y otras que no presenten peligro para el buen funcionamiento de la pieza y su aptitud para el servicio. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo I Defecto – Discontinuidad 6 Indicaciones falsas: Son aquellas indicaciones causadas por interferencias eléctricas y electrónicas, superficies muy rugosas, etc. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 7 Capitulo II: Discontinuidades inherentes Si el uso final del metal fundido no va a ser el de formar una pieza, la práctica habitual es verterlo en un molde para lingotes. Generalmente el lingote es cilíndrico u oblongo y es de forma y tamaño conveniente para su fácil manejo. Se destina a un proceso posterior. Los defectos asociados con condiciones de colada son un tanto similares a los que se describen en la fabricación de piezas fundidas. Discontinuidades inherentes a la colada original: La mayoría de los problemas de colada se producen durante las fases críticas de vertido y solidificación. Refiriéndonos al procedimiento clásico de productos siderúrgicos, algunos de estos defectos tienen su origen en el alto horno y en el convertidor. En el alto horno se introducen óxido de hierro , coque metalúrgico y fundente (dolomita). Al arder el coque da el calor necesario para fundir al hierro el que se deposita en el fondo del alto horno, denominándose fundición de primera fusión ( arrabio). El fundente con impurezas forma la escoria que desciende y se deposita en el fondo del altohorno flotando en el metal fundido. Esta se descarga (ver Fig. 1), aunque algo puede quedar en el metal y dar origen a discontinuidades en el producto. FIG 1: Altohorno El arrabio, rico en carbono aire y muy frágil para la mayor parte de los usos, puede ser vertido en lingotes o enviado directamente al convertidor para ser utilizado en la obtención de la fundición de segunda fusión y en donde se le adiciona chatarra, carbonatos, aleaciones de hierro, etc. para disminuir el % de carbono, eliminar impurezas como azufre y fósforo y agregar elementos aleantes. Tanto en el alto horno como en el convertidor el acero líquido está recubierto de escoria. En el convertidor es colado en la cuchara y de ella se efectúa el colado en la lingotera. En este paso se logra eliminar casi toda la escoria, pero algo puede quedar en el acero. Ya en la lingotera, la escoria tiende a elevarse a la superficie por ser más liviana, pero el metal solidifica antes por lo que el lingote contendrá inclusiones no metálicas de formas irregulares. Además de esto, el gas disuelto en el metal fundido tenderá a salir a la superficie pudiendo quedar también atrapado provocando inclusiones gaseosas o porosidad siendo de formas más o menos esféricas (o vermiculares). Durante el enfriamiento, el metal va solidificando desde las paredes y el fondo de la lingotera hacia adentro, tomando material de la zona aún líquida para compensar la contracción. La última parte en solidificar será la parte más alta del lingote que absorbe casi toda la contracción del metal ( en especial en los aceros calmados). Ver Fig.2 . Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 8 Frente de solidificación en un lingote Fig.2 Cono de contracción en el lingote La parte superior de la lingotera se llama mazarota y está diseñada de tal forma que absorba, de la mejor manera posible, la cavidad de contracción o cono de contracción. Esta zona de la lingotera no es utilizable. A pesar de esto no es suficiente para eliminar completamente la cavidad por contracción dentro del lingote (cavidad de contracción secundaria) Fig. 3. En cambio en los aceros efervescentes la mazarota no tiene sentido puesto que se forman cavidades en toda la masa del lingote por desprendimiento de oxido de carbono, compensando las variaciones de volumen en el pasaje de líquido a sólido. Ver Fig. 4 . Fig. 3 Fig.4 : Sección transversal de un lingote de acero efervescente El acero así obtenido es de menor calidad que el calmado, pero se prefiere cuando se desea obtener láminas de buen aspecto superficial (carrocerías de automóviles). Hasta aquí hemos visto las causas de la formación de algunos defectos que no son los únicos que pueden aparecer en un lingote, por lo que a continuación se darán más detalles: Inclusiones no metálicas: Tales como escoria, óxidos y sulfuros que están presentes en el lingote original y que quedan incluidas en el metal sin unirse íntimamente a éste. Su efecto, que depende de su número, tamaño y dispersión se debe a que algunos tipos pueden poseer un punto de fusión más bajo que el del metal y son relativamente frágiles. Un punto de fusión bajo puede ser nocivo durante Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 9 los procesos de trabajo en caliente y de soldadura. Su fragilidad puede hacer que actúen como elevadores de tensión, fomentando la formación de grietas cuando se someten a tensión. En la mayoría de los casos estos defectos ocurren cerca de la superficie y presentan un "efecto pelicular", en otros sin embargo, las inclusiones pueden producirse en el centro de la pieza, según sea el flujo del metal. Tienen tendencia a ser de forma irregular, no esférica u ovalada. Los siguientes ejemplos ilustran sobre discontinuidades, encontradas en piezas forjadas, originadas en el lingote original. Discontinuidades internas: Inclusiones no metálicas. Descripción: ∼ Las inclusiones no metálicas son inclusiones microscópicas (< 300µ) compuestos principalmente de productos de desoxidación y desulfurización y posiblemente se producen cerca de la capa superficial del fondo, en la zona de sedimentación del lingote, y en la superficie superior del lingote. Causas: 1. Inclusiones residuales no metálicas tales como óxido, sulfuros, etc. Formados en el momento de la refinación y vertido en el lingote . 2. Mezcla de refractarios fundidos . 3. Nota: La existencia de inclusiones no metálicas es inevitable para el acero. Las inclusiones no metálicas microscópicas no son generalmente consideradas como defectos. Fig. 5 Foto Nº 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Tipo de inclusión Sulfuro Silicato Alúmina Silicato- Alúmina Sufuro- Alúmina Descripción de la foto El Sulfuro 1.1. y el Silicato 1.2. son capaces de ser alargados por deformación plástica, pero la alúmina 1.3. no lo es . Las inclusiones están frecuentemente compuestas por el ejemplo 1.4. y 1.5. Marcas de Arena Descripción: Inclusión no metálica macroscópica. Causas: Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 10 1. Restos de inclusiones no metálicas enriquecidas y alargadas tales como óxidos, sulfuros, etc. Formados en el momento de la refinación y el vertido con cuchara del metal fundido en el lingote. 2. Mezcla de refractarios fundidos. Nota: las inclusiones no metálicas alargadas son consideradas como defectos. Sin embargo, sus efectos sobre las fuerzas son pequeñas comparadas con el de las fisuras. Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Fig. 6 Shaft 30 toneladas Acero Ni- CrMo Centro y fondo Después del tratamiento térmico US, LP, microestructur a (defecto) Las marcas de arena se producen en el fondo del lingote. Los silicatos están mezclados con alúmina. Inclusiones de arena. Descripción: Inclusiones muy grandes, mayores que las marcas de arena, que se producen en la capa superficial y el fondo del lingote. Causas: 1. Mezcla mecánica de material refractario o escoria. 2. Caída y mezcla de refractarios . 3. Notas: las inclusiones de arena son externas y macroestructurales, por lo que pueden ser distinguidas de las marcas de arena. Nombre del producto: Fig. 7 Shaft rotor de (defecto) Este defecto fue encontrado baja presión por U.S. sobre la capa superficial Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: 11 35 toneladas después del mecanizado final y Acero Ni- Cr- corresponde a restos de refractarios mezclados mecánicamente. Mo Capa superficial Después del proceso de terminación US y micro estructura Fantasma: Descripción: Lustre anormal debido a la aparición de segregación de componentes sobre la superficie maquinada. Causas: 1. Insuficiente desulfurización y desfosforización 2. Forma del molde inadecuada. 1. Métodos y forjado manual inadecuados. 2. Notas: el fantasma puede ser mejorado considerablemente con mayor desulfurización debido a la refinación con cuchara, pero es inevitable en grandes lingotes, no debe ser considerado como defecto. Cuando la segregación es muy marcada, se debería tener cuidado dado que el fantasma puede estar acompañado por defectos secundarios. Fig. 8 Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Rotor. 30 toneladas Acero Cr-Mo Superficie maquinada final Después del maquinado final. Inspección visual Cuando el material de rotor fue maquinado desde la línea punteada a la línea llena, el fantasma en la zona de segregación a fue expuesta. Rugosidad superficial (Pelicula doble) Descripción: Rugosidad superficial y doble película sobre la superficie del lingote de acero. Causas: 1.) Superficie interior del molde deteriorada y mal reparada. 2.) Ondulado sobre la superficie del lingote debido al movimiento del acero fundido durante el vertido. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 12 3.) Salpicaduras de acero fundido adheridas en el interior del molde antes del vertido. Notas: Cuando las superficies rugosas o con doble película son forjadas sin reparación anterior, pueden causar ondulaciones o solapes. Fisuras de Segregación: Descripción: Fisuras semejantes a cabellos detectados en la zona de segregación del acero forjado . Causas: 1. Excesiva cantidad de P, S, e H. 2. Inadecuado tratamiento térmico después del forjado. 3. Inadecuado tratamiento de deshidrogenación. 4. Notas: La fisura de segregación suelen ocurrir en aceros forjados de gran tamaño y pueden comenzar de inclusiones no metálicas . Fig. 9 Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Árbol 80 toneladas S-F 55 A Centro y parte superior del lingote Después del maquinado basto. US, LP, microestructur a (defecto) Un defecto del tipo fisura apareció en la zona de segregación cerca del eje central de un gran árbol forjado. Variaciones estructurales se encontraron cerca del defecto. Mezcla de metales extraños. Descripción: Un brillo anormal se encontró después del maquinado e inclusiones no metálicas discontinuas en los límites del cuerpo Causa: Mezcla de metales extraños causados por descuido durante el llenado Notas: Las mezclas pueden ser juzgadas por ataque o medición de dureza. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 13 Fig. 10 Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Árbol de piñón 6 toneladas SNCM 420 Extremo del árbol Después del maquinado final. IV, macro estructura y micro estructura (Defecto) Se encontró y se inspeccionó la capa con brillo anormal de uno de los varios productos forjados de un lingote de acero. Inclusiones gaseosas porosidad: Está formada por gas el que es insoluble en el metal líquido y es atrapado cuando solidifica. Sopladura. Descripción: Hueco esférico y cilíndrico sobre la superficie o en el interior del lingote. Causas: 1.) Desgasificación o desoxidación inadecuada. 2.) Reducción de herrumbre dentro del molde. 3.) Generación de gas CO por la reacción entre el acero fundido y las salpicaduras oxidadas adheridas al molde antes del vertido. Notas: Generalmente las sopladuras aparecen localmente sobre la superficie del lingote y son removidas por desbaste después que es desmoldado y llevado a forja. La sopladura interior tiene normalmente una superficie bastante lisa. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 14 Contracciones internas (rechupes): Es una discontinuidad en el centro del lingote causada por la contracción del material al solidificarse. La punta caliente del lingote, comúnmente llamada mazarota, es la zona donde debería quedar confinado el llamado "rechupe principal" que por un mal diseño, puede quedar dentro del lingote. La mazarota se corta y con ello se eliminan la mayoría de las discontinuidades, antes que el lingote sea procesado. Rechupes Secundarios: Descripción. Aparición de cavidades en el centro y en la parte superior del lingote. Causas: 1. Pobre efecto de la mazarota (Falta del efecto de hundimiento) 2. Rechupes secundarios debido a forma inadecuada del molde ( relación altura – diámetro, etc. ) Notas: La contracción secundaria es generalmente propensa a aparecer localmente en el centro del lingote. A diferencia de un soplado, en la contracción secundaria se encuentra una estructura dendrítica en su interior. Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Fig. 11 Árbol de hélice 85 toneladas SF 45 A Extremo del árbol del lado del cilindro Durante el maquinado basto. IV (defecto) Un defecto del tipo fisura apareció en la zona de segregación cerca del eje central de un gran árbol forjado. Variaciones estructurales se encontraron cerca del defecto. Pérdida de estructura, cavidad. Descripción: Cavidad o perdida de la estructura a lo largo de la línea central del lingote que no tiene una completa consolidación y es acompañada frecuentemente con inclusiones no metálicas. Causas: 1.) Forma inadecuada del lingote (pobre zona de hundimiento, relación altura – diámetro y mazarota 2.) Inadecuada aislación del calor en la mazarota. 3.) Temperatura de vertido muy alta, y excesiva cantidad de gas e impurezas. 4.) Insuficiente forjado. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 15 Notas: La pérdida de la estructura o cavidades son generalmente propensas a aparecer en lingotes de acero largos, pero pueden ser consolidados por un efectivo forjado con un yunque mas ancho. Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Fig. 12 Árbol 58 toneladas S-F 45 A Extremo del árbol Después del maquinado basto. IV, LP y US (Defecto) después del maquinado basto, se encontraron visualmente en el extremo del árbol cavidades punteadas. Luego se aplico LP y US. De los resultados se encontró que las cavidades existían internamente en el centro del lingote del lado superior. Segregaciones: Ocurre cuando la distribución de uno o varios elementos presentes en la aleación no se han difundido convenientemente y en forma uniforme a través del lingote, concentrándose en áreas determinadas. Debido a que las aleaciones solidifican en una gama de temperaturas, el primer material que se hará 1sólido ( con alta temperatura) será de composición diferente a la de aquel que solidifica a una temperatura más baja. Esto podría producir una distribución no uniforme de los elementos de la aleación y acarrear consecuencias serias influyendo por su efecto sobre las propiedades mecánicas de la aleación. Es frecuente en los bronces y latones. Fisuras: Se originan debido a las elevadas tensiones internas debido por ejemplo a temperatura o velocidad de colada demasiado elevadas, contracciones de enfriamiento obstaculizadas por rebabas o defectos de la lingotera, un enfriamiento demasiado rápido después de la extracción de la lingotera, etc. Si las fisuras son superficiales y poco profundas pueden eliminarse por trabajado mecánico, si son muy grandes puede que se descarte el lingote y en el caso de que sean internas no se pueden , por supuesto, relevar con un examen visual. Fisura por enfriamiento rápido. Descripción: Fisura producida después del forjado o recocido. Causas: 1.) Enfriamiento inadecuado del material, masa o geometría. 2.) Incremento de tensiones térmicas debidas al rápido enfriamiento. Notas: Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 16 Estas fisuras se pueden producir por un enfriamiento desigual, siendo relativamente rectas. Se encuentran fácilmente. Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Fig. 13 Árbol 10 toneladas Acero con alto cromo. Superficial. Durante el enfriamiento después del forjado. IV Foto del defecto La fisura se produjo después del forjado y cuando la pieza estaba esperando para ser colocada en el horno de tratamiento térmico. Fisuras longitudinales en el lingote. Descripción: Fisura en la dirección longitudinal del lingote. Causas: 1.) geometría del lingote inadecuada. 2.) Superficie del molde pobre. 3.) Velocidad de vertido alta. 4.) Método de enfriamiento durante la solidificación inadecuado Notas: Estas fisuras se encuentran fácilmente cuando se extrae el lingote del molde o en la etapa inicial del forjado. Fisuras transversales en el lingote. Descripción: Fisura transversal a la dirección del lingote. Causas: 1.) Superficie del molde pobre. 2.) Vertido discontinuo. Notas: Estas fisuras se encuentran fácilmente cuando se extrae el lingote del molde o en la etapa inicial del forjado. Fisura de “hanger” Descripción: Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 17 Fisura transversal entre la mazarota y el cuerpo. Causas: 1.) despegue del lingote al molde. 2.) Instalación inadecuada de la mazarota refractaria. Notas: Raramente es un defecto verdadero dado que puede ser totalmente removida antes o durante el forjado. Discontinuidades inherentes de una fundición: La fundición de metales, semejante a lo visto anteriormente, comprende el vertido o inyección del metal líquido en una cavidad de forma específica, donde se deja solidificar. La cavidad o molde puede ser de forma compleja de suerte que, cuando el metal solidificado se retira de su molde se produce una pieza que, con o sin preparación posterior, puede ser ya utilizada para el fin deseado. Las discontinuidades más comunes en este tipo de proceso son las siguientes: Cerrado o solapado en frio: Es el primer defecto que uno puede encontrar en una fundición. En el proceso de colada es conveniente que el molde se llene uniformemente para que también se enfríe de modo uniforme. Una de las técnicas a emplearse es la de llenar el molde empleando dos o más canales todos conducentes a la misma cavidad. Si cuando los flujos procedentes de dos de tales canales se unen, y uno de ellos está excesivamente frío o está cubierto de un grueso filme de óxido, no se producirá la fusión. Esta separación se denomina solapado en frío o corte frío. Fig. 14. Se produce una condición similar cuando el metal derretido de un canal no se une debidamente con el metal sólido ya existente. Este defecto es muy común en fundiciones de magnesio debido al rápido enfriamiento del metal fundido. Puede frecuentemente detectarse por inspección visual y ser semejantes a una grieta con un contorno curvo y liso. Si esta es solamente una condición superficial frecuentemente se denomina "pliegue frío". Fig.14:Origen de un solapado en frío de colada. Gotas frias: Si el metal se vierte con excesiva rapidez durante la colada, se puede producir un flujo turbulento con la posible salpicadura del metal en el molde, anticipada al flujo de relleno. Estas salpicaduras pueden solidificarse y no se unirán debidamente a la pieza. Radiográficamente son difíciles de observar pero se pueden ver como curvas cerradas nítidas, con poco contraste. Fig. 15. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 18 Fig. 15: Salpicaduras y solapado en frío Desgarramiento en caliente (fisuras de contracción): Ocurren cuando se produce una contracción desigual entre secciones delgadas y gruesas de la pieza, haciendo que la tensión interna resultante desgarre el metal. La rotura se produce a alta temperatura (cerca de 1200º para acero), cuando la resistencia mecánica del metal es relativamente baja. Fig. 16. Este defecto es generalmente inaceptable. Fig.16:Desgarramiento en caliente Segregación: Ya analizada en indicaciones inherentes. Si la fase segregada es un metal suficientemente absorbente de la radiación se puede observar radiográficamente como una banda clara de límites difusos y sinuosos. Las fundiciones que presentan este defecto generalmente se rechaza, salvo que se presente en un área muy reducida. -Cavidades: Son discontinuidades de tamaños variables que presentan un desarrollo tridimensional acentuado. Se pueden dividir en: --Cavidades de contracción Rechupes: Suelen originarse al quedar confinada una masa de metal fundido en el interior de la pieza ya superficialmente solidificada. Por falta de material líquido para llenar el espacio generado por la contracción del material al enfriarse, se produce en su seno la cavidad de contracción o rechupe (secundario),similar a lo que ocurre en el lingote. Por su etiología, los rechupes o cavidades de contracción tienen una estructura dendrítica ramificada. Ver fig.17.; fig. 18 ; fig 19. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 19 Fig.17:Arreglo de alimentación para evitar el rechupe. ---- Microrrechupes: Aparecen como pequeños orificios subsuperficiales en las gargantas de las fundiciones o en los cambios de espesor. Pueden ocurrir también cuando el material líquido debe fluir desde una sección delgada a una sección de mayor espesor de la pieza. El metal queda como esponjoso y son muy frecuentes en aleaciones de magnesio. Cavidades de gas: Huecos: Son de gran tamaño, producidos por un mal diseño de los moldes que no permiten la evacuación de los gases, quedando estos encerrados en bolsas sin salida. Suelen presentarse en partes salientes de la pieza. Sopladuras: De menor tamaño que los anteriores, producidos por el entrampamiento de gases procedentes del metal fundido, agua que tiene la arena de moldeo, etc. Las sopladuras se suelen agrupar en colonias de extensión variable, siendo su morfología, preferentemente, vermicular. Figs. 20 y 21. Fig. 18 Fig. 19 Fig 20 Poros: De menor tamaño que las sopladuras y de origen diverso. Suelen afectar, con una distribución más bien uniforme, a grandes zonas de la pieza, o incluso, a su totalidad (porosidad uniforme). Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo II Discontinuidades Inherentes 20 Fig. 21 Microporos: A medida que el metal se enfría y solidifica , pequeños cristales que en un principio tuvieron su origen en la pared del molde crecen en cualquier dirección o hacia el metal más caliente. Esto produce una estructura de columnas que apunta hacia el centro de la pieza. Las ramas pueden crecer perpendicularmente a estas columnas y el resultado es la forma estructural de pino conocida como dendrita. A medida que se interconectan las ramas de las dendritas, pequeñas lagunas de metal derretido se aíslan de la corriente principal y, al enfriarse por separado, se contraen dejando vacíos minúsculos denominados microporos. Inclusiones: Son heterogeneidades que, sin llegar a unirse con el metal, quedan incluidas en él. Dentro de esta clasificación, podríamos considerar a las ya vistas Gotas frías o las Segregaciones como inclusiones. Las inclusiones pueden también estar formadas por algún cuerpo extraño como pueden ser arena, escoria o los llamados "clavos o "enfriaderos" que se utilizan en fundición para evitar rechupes y que no han alcanzado a fundirse por falta de temperatura. Radiográficamente las inclusiones de arena generalmente presentan un contorno más anguloso y una imagen menos contrastada que una cavidad. Las escorias tienen contornos más redondeados y no son tan oscuras como las cavidades. Los clavos presentan una geometría inconfundible. Hojuelas: Láminas metálicas destacadas de la superficie y superpuestas a esta. Se llama hojuela franca cuando está unida a la masa por un istmo y hojuela volante cuando se ha desprendido de la pieza soldándose en otro lugar. Radiográficamente se ve como un pequeño sobre espesor. Mordeduras (colas de rata): Suaves entallas en la superficie de la pieza. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 21 CAPITULO III: DISCONTINUIDADES DE PROCESO Los procesos pueden producir, en los materiales, discontinuidades adicionales u ocultar fallas inherentes a los mismos. Estos procesos pueden ser el rolado y laminado, forjado, maquinado, amolado , tratamiento térmico y soldadura. Fig. 22. Fig. 22 La siguiente es una descripción de algunas de las discontinuidades más comunes que pueden resultar de operaciones secundarias de fabricación: Rolado o laminado: Fig. 23: Diez diferentes tipos de defectos que pueden encontrarse en barras roladas Cordones o cintas: Cuando una palanquilla es rolada en una barra, las inclusiones no metálicas son comprimidas en discontinuidades largas y delgadas cordones llamadas cordones o cintas. Fig. 24. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 22 cordones inclusiones Fig. 24:Formación de cordones o cintas Laminaciones: Cuando un lingote es aplanado y extendido (laminado), las discontinuidades cambian de forma y tamaño llamándose laminaciones o foliaduras, por esto, las inclusiones no metálicas los rechupes y la porosidad pueden causar laminaciones. Fig. 25. Fig. 25: Formación de laminaciones. Costuras: Las irregularidades superficiales, tales como grietas, en el planchón o palanquilla se estiran, alargan y deforman durante el proceso de laminado y se denominan costuras. Estas pueden ser también ocasionadas por pliegues en el metal debidos a un laminado incorrecto. Las costuras son discontinuidades superficiales y en barras terminadas se presentan como líneas rectas continuas o de puntos. En las barras redondas aparecerán como líneas rectas. o ligeramente espiraladas, continuas o interrumpidas. Fig. 26 Fig. 26. Deformación del defecto Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 23 Forjado: Las discontinuidades de forja se producen cuando el material es procesado o presionado dentro de una matriz, generalmente con el material muy caliente, en estado semipastoso. Pliegues de forja (solapado): Son discontinuidades causadas por el pliegue del metal en una fina plancha sobre la superficie del material forjado. Son de contorno irregular. Fig. 27. Fig. 27:Origen de pliegues de forja (P.F.). Solapado: Descripción: Excesivo solapado metálico producido en la superficie final del forjado. Causa. 1.) Tipo de yunque de forja inadecuado. 2.) Excesiva penetración de una sola vez. 3.) Tipo de materia prima inadecuada 4.) Trabajado de forja inadecuado Notas: El solapado es probable que se produzca en bordes del árbol en donde hay una gran diferencia de diámetros y se encuentran fácilmente durante o después del forjado. Fig. 28 Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: 24 Árbol de rueda de vuelo 42 toneladas SF 55 A Debajo de las alas Después del forjado. IV. (Defecto) después del forjado, se encontró un solapado de alrededor de un tercio de la circunferencia del ala pero fue removido el exceso de metal. Superficie ondulada Descripción: Ondulado debido a el forjado sobre la superficie final. Causa: 1.) Penetración excesiva, mala relación entre el ancho de la superficie de contacto entre el yunque y la materia prima. 2.) Redondez inadecuada de las esquinas del yunque. Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Fig. 29 Árbol de rotor de baja presión 80 toneladas Acero con Ni, Cr, Mo V Superficie forjada Después del recocido IV (Defecto) La superficie ondulada causada por forja fue detectada sobre la superficie en el momento de la inspección luego del forjado. Laminaciones: También aquí las discontinuidades aplanadas se conocen como laminaciones. Estallido o reventones de forja: Es una ruptura causada por el proceso de forja a una temperatura inapropiada. Estos estallidos o reventones pueden ser internos o abiertos a la superficie. Fig.30. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 25 Fig. 30:Fisuras de forja. a) Reventón de forja interno b) Fisuración o reventón de forja externo Fisura de forja (a). Descripción: Las fisuras por fatiga en las extremos o en esquinas se producen cuando la deformación es demasiado grande, para el material, temperatura de trabajo, etc. Causas: 1.) Baja temperatura de trabajo 2.) Deformación de trabajo excesiva. Notas: Las fisuras de forja pueden producirse en los extremos o esquinas en los cuales la temperatura de la materia prima disminuye durante el forjado. Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Fig. 31 Tambor 25 toneladas SF 55A Extremos del forjado. Durante la forja IV (Defecto) La fisura se produce durante el forjado en el extremo de la materia prima. Fisura de forja (b). Descripción: La fisura se produce en el centro de la materia prima cuando se aplica una excesiva penetración en un estado de baja temperatura y baja plasticidad. Causas: Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 26 1.) Baja temperatura de forjado. 2.) Excesiva deformación. 3.) Grandes tensiones de tracción en el centro causadas por una presión excéntrica, etc. Notas: Las fisuras de forja pueden ocurrir cuando un árbol de pequeño diámetro es forjado a baja temperatura o cuando en un forjado rotatorio se produce una carga excéntrica. Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Fig. 32 Árbol 2 toneladas SF 55A Extremo del árbol. Durante el forjado IV y macro estructura Foto del defecto La fisura se encontrón en el extremo del árbol el que fue cortado para su estudio. Fisura por calentamiento rápido. Descripción: Las fisuras por calentamiento rápido es una fisura macroscópica producida por un rápido calentamiento durante el calentamiento de forja o tratamiento térmico pudiendo alcanzar la superficie del producto. Causas: 1.) Calentamiento inadecuado del material, masa o geometría. 2.) Tensiones residuales debidas a un inadecuado calentamiento rápido. Notas: Las fisuras por calentamiento rápido pueden producirse por calentamiento localizado o un muy rápido calentamiento del material frío. La fisura interna puede ser fácilmente detectada por US. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: 27 Fig. 33 Árbol 10 toneladas SF 55 A En el cambio de geometría. después del recocido US Foto del defecto La anormalidad se encontró en la zona de cambio de diámetro del árbol por ultrasonido después del forjado y recocido. El árbol fue cortado para estudiar del defecto. Fisuras por cortado por llama. Descripción: Fisura causada por el cortado por llama después del forjado y que puede producirse atravesando a la línea de cortado de la llama. Causa: 1.) Manejo del calor inadecuado. 2.) Material no homogéneo. Notas: La fisura se puede producir a partir de un defecto latente que es expuesto a la superficie por el corte por llama. El rápido calentamiento y enfriamiento debido al corte y la formación de una entalla en la superficie de corte pueden acelerar la aparición de la fisura. Esta puede ser detectada no sólo por IV sino también por PM y LP. Fig. 34 Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: 28 Árbol 11 toneladas S45C Superficie de corte por llama. después del forjado y corte. IV Foto del defecto El árbol fue enfriado a temperatura ambiente después del forjado y luego cortada por llama de gas a temperatura ambiente. Así se encontraron dos fisuras en el extremo del árbol. Sobrecalentamiento y quemado Descripción: Fisuras intergranulares con oxidación causadas por sobrecalentamiento y quemado. Causas: 1.) Temperaturas de calentamiento muy altas o grandes tiempos de calentamiento. 2.) Sobrecalentamiento y quemados debidas a llamas directas. Notas: Demasiado sobrecalentamiento y quemado puede producir fisuras las que harán que el forjado sea imposible. Tales fenómenos son llamados “sobrecalentamiento” o “quemado” de acuerdo a su grado Fig. 35 Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Engranaje de llanta 16 toneladas Acero SCM440 Bordes de la superficie. Durante el forjado IV y micro estructuras. Foto del defecto La extensión del defecto aumenta el hueco e impide el trabajo de forjado. El fenómeno de oxidación intergranular y descarbonización se puede encontrar por observación microscópica. Descarburización. Descripción: Reducción del contenido de carbón de la capa superficial debido al calentamiento de forjado. Causa: Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 29 1.) Atmósfera de calentamiento inadecuada. 2.) Tiempo de calentamiento demasiado largo. Notas: No hay problemas debido a que la capa superficial se remueve mecánicamente, sin embargo, en el caso de resortes usados a escala industrial requieren una observación microscópica por la disminución del límite de fatiga. Fig. 36 Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Barra redonda 2 toneladas Acero de carbono medio Capa superficial. después de la finalización del forjado. Microestructura. Foto del defecto Capa descarburizada de 0.65 a 0.7 mm de profundidad que pudo ser encontrada por micro observación. Manchas: Descripción: Estructura o dureza desigual que se produce sobre la capa superficial después del tratamiento térmico. Causas: 1- Calentamiento parcialmente desigual. 2- Permanencia de capas descarburizadas. 3- Enfriamiento desigual en el momento del templado. Notas: Un lustre anormal localizado se genera por el maquinado así las manchas pueden ser encontradas fácilmente chequeando la dureza y pueden desaparecer con un nuevo tratamiento térmico o la eliminación de la capa superficial. Arrollamiento Descripción: La capa superficial del extremo del árbol es estirada durante el forjado y arrollado hacia el centro, causando así un defecto semejante a un rechupe. Causa: 1) Calentamiento desigual. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 30 2) Relación menor entre el ancho de contacto del material (yunque) al diámetro de la materia prima. Notas: Este defecto suele producirse por el fenómeno de arrollamiento en el extremo del árbol causado por el trabajado y puede encontrarse fácilmente durante el forjado. Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Fig. 37 Árbol 12 toneladas Acero Cr-Mo V Apretón en la pieza forjada. después del recocido IV, LP y US (Defecto) Inmediatamente después del forjado se produjo el ablandamiento, pero el arrollamiento se encontró en la inspección del forjado. Se realizo un corte con llama y amolado. Combado: Descripción: 1- Combado debido al trabajo de forja. 2- Combado y cambio de forma debido al tratamiento térmico. Causas: 1.) Calentamiento desigual para el forjado. 2.) Corrección inadecuada del tiempo de forjado 3.) Calentamiento y enfriamiento desigual. 4.) Tensiones residuales excesivas. 5.) Cambio de volumen debido a transformación. Notas: El combado generalmente ocurre en piezas muy esbeltas. Picado de escamas Descripción: Restos de muchas escamas sobre la superficie final forjada o picaduras debido a sus depresiones. Causa: Desescamado inadecuado durante el trabajo de forjado. Notas: El picado por escamas puede ocurrir en los casos de que se produzca un escamado muy duro tales como aceros de Ni-Cr, etc. O de depresiones por escamado tales como en anillos forjados, etc. . Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 31 Fig. 38 Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Aro 8 toneladas Acero SNCM Superficie. después del recocido IV Foto del defecto Picado debido a escamas encontradas sobre la superficie de la materia prima en el momento del maquinado para desescamado. Escarpado Descripción: Escarpado superficial y fisura producido sobre la superficie por forjado. Causas: 1.) Alto contenido de impurezas como cobre, estaño, arsénico, sulfuros, etc. 2.) Temperatura de forjado inadecuada. Notas: Las impurezas no sujetas a oxidación enriquecen la capa superficial durante el calentamiento, quedando en los bordes de grano y causando este defecto. Estos defectos pueden removerse por un maquinado de 1 a 3 mm de profundidad. Fig. 39 Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: 32 Árbol 15 toneladas SF55A Superficie. después del forjado IV Foto del defecto Superficie mala en la inspección como forjada. -Maquinado: Desgarramiento de maquinado: Este desgarramiento es causado por instrumentos cortantes poco afilados. Imperfecciones Superficiales Descripción: Rugosidad microscópica anormal sobre la superficie final. Causas: 1- Maquinado inadecuado, falta de rigidez de la herramienta, condiciones de corte inadecuados, falta de aceite refrigerante, etc. Herrumbre Descripción. Herrumbre sobre la superficie después del maquinado. Causas: 1.) Limpieza y tratamiento anticorrosivo inadecuado. 2.) Aceite de corte inadecuado. Fig. 40 Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: 33 Barra 9 toneladas SUJ2 Superficial Apertura del empaque después de un largo período de almacenamiento. IV y microestructural Foto del defecto La pieza fue pintada después del amolado y almacenada durante cuatro meses. Luego se sacó la pintura y se encontró la herrumbre Se tomaron microfotografías antes de que el defecto fuera eliminado por reamolado (0.2mm) y confirmada su desaparición por microestructura. Amolado: Grietas de amolado: El amolar o esmerilar la superficie de una pieza hará que ésta se caliente. Si no se emplea un refrigerante, el calentamiento excesivo y el enfriamiento de la superficie podrán producir grietas finas bien definidas que se producen en ángulos rectos a la dirección del proceso. Fig. 41. Fig.41: Fisuras de amolado Fisuras de amolado. Descripción: Craqueo sobre la superficie causado por amolado Causas: Amolado inadecuado Tratamiento térmico inadecuado después del amolado. Notas: Las fisuras de amolado son generalmente poco profundas ( 0,5 a 2 mm) y algunas difícil de detectarlas a ojo desnudo. Se detectan fácilmente por PM y LP. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: 34 Fig. 42 Cigüeñal 2 toneladas S48C Perno después amolado IV, PM y estructura Foto del defecto Se encontró visualmente una superficie anormal durante el amolado después del del endurecimiento por inducción. La fisura fue detectada por PM y Micro se encontró una fisura por observación microscópica. -Tratamiento térmico: Grietas por tratamiento térmico: Son probablemente debidas a una inmersión excesivamente rápida de las piezas de sección transversal no uniforme. Las grandes secciones transversales se enfriarán más lentamente que las más delgadas por lo que las tensiones internas desarrolladas, pueden causar grietas. Estas fisuras no tienen una orientación específica y generalmente comienzan en esquinas agudas las que actúan como puntos de concentración de tensiones .Fig. 43: Fig. 43: Grietas de temple en un piñón. Indicaciones por partículas magnetizables. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 35 Fisura de templado. Descripción: Fisura recta producida durante o inmediatamente después del templado. Causas: Geometría inadecuada para el templado. Velocidad de enfriamiento excesiva y sobreenfriamiento del material o masa. Notas: Se deberá tener cuidado en el templado para no causar concentración de tensiones localizadas o diferencias de temperaturas en diferentes lugares. Estos problemas pueden prevenirse por revenido inmediatamente después del templado. . Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Fig. 44 Árbol de piñón 9 toneladas Acero Ni-Cr-Mo v Porción en el que el perfil cambia después del maquinado basto y revenido. IV Foto del defecto La fisura se encontró después del revenido en el filo del reborde y en la porción de cambio del perfil, sin que se encontrara el punto de origen de la fisura. Rotura diferida Descripción: Fisura que se produce en un tiempo prolongado después del forjado o tratamiento térmico. Causas: tensiones residuales muy altas después del tratamiento térmico. Cambio de austenita retenida a martensita. Notas: La fisura con retardo puede ocurrir debido a un cambio brusco de la temperatura atmosférica y generalmente produce un gran ruido. Las fisuras internas se detectan por US y las superficiales con LP o PM. Fig. 45 Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: 36 Fig 22-1 Rollo 30 ton. Acero CRMo V Barril Durante la finalización del maquinado IV Fig 22Foto del defecto Rollo Fig. 22-1: La fisura se produjo en la parte media 5 ton. barril durante el Acero Cr-Mo del maquinado después del tratamiento térmico. Barril Después del Fig. 22-2:La quebradura se tratamiento produjo por tensiones térmico residuales después del tratamiento térmico. Iv Fisura por arena. Es una fisura que une o eslabona arenas y puede producirse en la banda de segregación con mayor cantidad de arena. Causas: Es la acción de tensiones térmicas excesivas o una presión de hidrógeno supersaturado en una porción frágil donde existe mayor cantidad de arenas. Notas: Las fisuras por arena se producen frecuentemente a partir de arenas con base de alúmina que tienen formas agudas en el procesado plástico. Es difícil distinguir estas fisuras de aquellas que se producen por segregación. Fig. 46 Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Árbol 32 toneladas SF45A Extremo del árbol después del maquinado basto US y LP Foto del defecto Las fisuras unen las arenas. Hojuelas (Flakes) El “flake” es una fisura que atraviesa una partícula en la zona de segregación de un acero forjado. Cuando la fisura se abre, muestra una fractura circular color plateado brillante o ceniza, o una fractura particular. Causas: Presión excesiva de hidrógeno supersaturado Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 37 Manejo térmico inadecuado después del forjado. Tratamiento térmico de deshidrogenación inadecuado. Notas: El “flake” puede producirse en aceros especiales que contengan Ni, Cr, Mo, etc. Y se puede prevenir por desgasificación en la fundición y por tratamiento térmico de deshidrogenación. también puede desaparecer por reforjado efectuado con un adecuado radio de forja. Fig. 47 Nombre del producto: Peso del lingote(como forjado): Material: Posición del defecto: Proceso de detección: Método de inspección aplicado: Engranaje 5 toneladas SCM440 Superficie cortada del engranaje después del corte. US y LP Foto del defecto Se encontró por LP un defecto tipo fisura en la capa media del espesor. Además por ensayo de tracción se vio que la fractura presentaba un color plateado brillante. Soldadura Las discontinuidades y defectos en soldadura se pueden clasificar en superficiales e internas: Superficiales: Exceso de penetración: Se producen por efecto de un movimiento que causa la penetración del electrodo dentro de los biseles, los cuales son distribuidos en esas áreas. Este exceso de penetración produce una chorreadura interna de material la que puede retener o no escoria en su interior. Este defecto suele producir, por ejemplo en soldaduras de gasoductos, desgaste por erosión. La imagen radiográfica da una densidad más clara en el centro del ancho de la imagen, ya sea extendida a lo largo de la soldadura o en gotas circulares aisladas, pudiendo presentar en su interior una mancha deforme negra. Fig. 48 Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 38 Fig. 48: Exceso de penetración. Falta de penetración: Como en las uniones en U o en V la raíz es visible por la cara posterior, esta imperfección puede considerarse superficial. A menudo la raíz de la soldadura no quedará adecuadamente rellena con metal dejando un vacío que aparecerá radiográficamente como una línea oscura firmemente marcada, gruesa y negra, continua o intermitente reemplazando el cordón de la primer pasada. Esta penetración incompleta puede ser debida a una separación excesivamente pequeña de la raíz, a un electrodo demasiado grueso, a una corriente de soldadura insuficiente, a excesiva velocidad de pasada, penetración incorrecta en la ranura, etc. . Este defecto por lo general no es aceptable y requiere la eliminación del cordón de soldadura anterior y repetición del proceso. Fig. 49 Fig. 49: Falta de penetración. Concavidades Concavidad externa o Falta de relleno: Es una soldadura que tiene una disminución de refuerzo externo, por poco depósito de material de aporte en el relleno del cordón. La imagen radiográfica muestra una densidad de la soldadura más oscura que la densidad de las piezas a soldarse, la cual se extiende a través del ancho completo de la imagen. Fig.50. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 39 Fig. 50: Concavidad externa. Concavidad interna: Es insuficiente refuerzo interno de la soldadura en su cordón de primera pasada, el cual al enfriarse disminuye su espesor pasando a ser menor que el del material base. Fig. 51. Fig. 51: Concavidad interna. Socavaduras o mordeduras de bordes: La socavadura es una ranura fundida en el metal base, adyacente a la raíz de una soldadura o a la sobremonta, que no ha sido llenado por el metal de soldadura. Son debidas a un arco incorrecto ( por la corriente utilizada o por la longitud del mismo), se producen extracciones de materiales en la superficie del elemento a soldar la cual puede ser anterior (del lado de la sobremonta) o posterior (lado de la raíz o primera pasada) Ver Fig. 52 a) y b) respectivamente. Un electrodo húmedo puede provocar socavado. Otra causa de socavado en los laterales del cordón es una alta velocidad de traslación del arco a causa de una rápida solidificación del metal de soldadura. La imagen radiográfica muestra una línea gruesa que bordea el cordón soldado, de densidad homogénea (lado exterior) o una imagen circundante al cordón de primera pasada no muy negra (lado interior). Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 40 a) b) Fig. 52: Socavaduras o mordeduras de bordes. Quemado: Es una zona de la pasada de raíz donde la penetración excesiva ha causado que el aporte de la soldadura penetre dentro de la misma soplándose. Resulta de factores que producen un calor excesivo en un área determinada tales como excesiva corriente, velocidad lenta del electrodo, manejo incorrecto del electrodo, etc. Hay destrucción completa de biseles. La imagen radiográfica muestra una densidad localizada más oscura con bordes borrosos en el centro del ancho de la imagen. Puede ser más ancha que la imagen del cordón de raíz. Fig. 53. Fig. 53: Quemado. Salpicaduras: Son imperfecciones consistentes, como su nombre lo indica, en esférulas de metal fundido depositadas aleatoriamente sobre el cordón y su vecindad. Pueden ser provocadas por humedad en el revestimiento del electrodo. Generalmente, no tienen importancia respecto a la calidad de la soldadura. En la imagen radiográfica, aparecen como manchitas blancas, redondeadas, aisladas o en colonias. En algunas técnicas de soldadura que emplean electrodos de tungsteno (volframio), las salpicaduras de este metal se dibujan como circulitos muy claros y nítidos. Entonces, conviene asegurarse de que se trata , efectivamente, de salpicaduras y no de inclusiones. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 41 Falta de continuidad del cordón: Se originan al interrumpir el soldador el cordón y no empalmar bien la reanudación del trabajo. Su severidad es muy variable ya que, en los casos más severos, pueden considerarse auténticas faltas de fusión transversales, en tanto que en otras ocasiones, son simples surcos normales al eje del cordón. Su aspecto radiográfico es el de una línea oscura u oblicua, relativamente nítida. Fig. 54. Fig. 54: Falta de continuidad Erosiones y huellas: Son un grupo de defectos que tienen un origen mecánico de abrasión, deformación o arranque de material. Pueden dividirse en : Exceso de rebajado: Producido durante el mecanizado o amolado excesivo del cordón, en consecuencia, éste queda ligeramente cóncavo. La apariencia radiográfica se muestra como áreas ligeramente más oscuras que el campo adyacente, con contornos difusos, difíciles de percibir y que siguen la trayectoria del cordón. Huellas de amolado o burilado: Surcos en la superficie del metal base o del cordón, marcados por la muela o buril manejados inhábilmente. Radiográficamente aparecen como sombras ligeramente oscuras, rectilíneas y paralelas. Huellas de mecanizado: Erosiones producidas por herramientas que preparan la soldadura o por un imperfecto mecanizado de la misma. La radiografía las muestra como líneas ligeramente oscuras, dibujadas nítidamente y paralelas. Martillazos, golpes en general: Son deformaciones locales producidas por choques de objetos contra el metal base o contra el cordón. Radiográficamente los martillazos se señalan como arcos ligeramente oscuros, con un borde bien marcado, más denso, a partir del cual se disfuma la mancha; los granetazos como puntos, a manera de poros, oscuros, etc. . Restos de electrodos: Cuando se suelda con equipos automáticos en atmósfera inerte y electrodo continuo, pueden quedar, al efectuar el cordón de penetración, restos del alambre-electrodo que sobresalen, a veces, varios centímetros de la base de la unión soldada. En la radiografía, aparecen como unos palitos claros que parten del eje del cordón. También pueden aparecer restos de electrodos cuando éstos han sido abandonados, por ejemplo, en el interior de una tubería. En este caso solo es un material superpuesto, fácilmente eliminable por no ser solidario con la unión. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 42 Internas: Fisuras: Pueden ser clasificadas en: Fisuras longitudinales: Se pueden producir en el centro del cordón (generalmente por movimientos durante o posteriores a la soldadura) o en la interfase del material base con el de aporte (por causa de un enfriamiento brusco o falta de correcto precalentamiento en grandes espesores). Fig. 55 Cuando este defecto aparece en el metal de la soldadura se lo llama "fisura de solidificación" mientras que si se produce en la ZAC se llama " fisura de licuación" (intergranular). Estos dos tipos comprenden la llamada fisuración en caliente y se producen por la combinación de una composición química desfavorable( elementos que forman precipitados de bajo punto de fusión, por ejemplo azufre que forma SFe -solidificación de bordes de grano) y tensiones de solidificación, restricción o deformación. En este caso el precalentamiento no tiene casi influencia sobre estos defectos. La única precaución posible es la de soldar con bajo aporte térmico. Son bastantes raras y típicas de ciertos aceros inoxidables estabilizados como el AISI 321 y especialmente el 37 y ciertos aceros bonificados como el HY 80. La fisuración en frío (de hidrogeno) longitudinal es menos frecuente que las transversales. La imagen radiográfica es una línea ondulante muy negra y fina en el centro del cordón o en la base del mismo (similar al espesor de un cabello). Fig. 55: Fisuras longitudinales. Fisuras transversales : Producidas principalmente en aceros duros, por combinación de elementos que al enfriarse a la temperatura normal producen la fisura que puede o no prolongarse al metal base. Pueden ser Fisuras en caliente Denominándose así porque se producen durante la solidificación de la junta. Las causas principales de este defecto en aceros al carbono no aleados o de baja aleación son: § medio y alto tenor de carbono en el material base. § alto tenor de impurezas (S y P) en el material base. § elevadas tensiones de contracción (depende de la mayor o menor plasticidad del material de la junta). Las fisuras en caliente se pueden manifestar en todos los materiales metálicos, ferrosos y no ferrosos. Son intergranulares y pueden tener orientaciones diversas. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 43 Fisuras en frío: Se llaman así porque se forman cuando la temperatura se acerca o alcanza la temperatura ambiente. La causa principal es el elevado tenor de hidrógeno en la zona fundida, una elevada velocidad de enfriamiento y las tensiones producidas sobre el cordón por el enfriamiento. En soldadura de aceros dulces y aquellos con baja aleación de manganeso y microaleados las fisuras son muy pequeñas ( llamadas microfisuras de hidrógeno) y frecuentemente se reagrupan en un cierto número en la misma zona fundida de la junta ; en aceros de elevada resistencia como los bonificados, las fisuras son generalmente más grandes pudiendo atravesar todo el cordón en dirección transversal. Se observa radiográficamente como una línea fina muy negra y recortada, de poca ondulación y transversal al cordón soldado. Fig. 56. Fig. 56: Fisuras transversales. Fisura de interrupción o arranque (o de cráter): En el arranque de la soldadura por cambio de electrodo suelen producirse fisuras en forma de estrellas por efecto del brusco enfriamiento y recalentamiento del material ( son fisuras en caliente). Cuando se interrumpe el arco, se formará un cráter de contracción si la cavidad del arco no se rellena con una cantidad de material fundido adecuado. Los cráteres de arco son frecuentemente los puntos defectuosos en las soldaduras en razón a que el último material que se solidifica lo hace a tensiones muy elevadas, pudiéndose producir segregación. Generalmente, se observa en radiografía, como tres líneas finas confluyentes y la del sentido del cordón soldado mucho más larga. Fig. 57. Fig. 57: Fisuras de interrupción o arranque Fisuras alrededor del cordón (en ZAC )Fisuración en frío: Se produce debido a la falta de precalentamiento (crítica para ciertos tipos de aceros) en aceros duros ( estructuras martensíticas en la ZAC como resultado del ciclo térmico de soldadura) o de mucho espesor. Estas fisuras se presentan invariablemente en los granos más Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 44 gruesos de la zona afectada por el calor (ZAC) del acero. Esto se atribuye al efecto del hidrógeno disuelto liberado por el electrodo (por ejemplo húmedo) o por el metal que se solidifica, por lo que puede evitarse por precalentamiento y manteniendo el material soldado alrededor de unos 200 C un tiempo determinado o por el uso de electrodos básicos. También afectan las tensiones alcanzadas como resultado de la contracción de la junta o geometrías con entallas. Tienen generalmente una dirección longitudinal, aunque algunas veces pueden también ser transversales; pueden ser internas (estar bajo el cordón de soldadura) o aflorar al lado del cordón. La imagen radiográfica es de líneas negras de poca ondulación un poco más gruesas que un cabello, en la zona adyacente al cordón soldado. Fig. 58. Fig. 58:Fisuras alrededor del cordón (vista con Partículas magnetizables). Desgarro laminar: Son fisuras que pueden aparecer en aceros dulces y de baja aleación, generalmente asociadas con soldaduras muy tensionadas, cuya geometría produce tensiones perpendiculares al plano de laminación sobre el metal base. Aparecen frecuentemente debajo de la ZAC (material base no afectado) y son típicas de juntas en T o en L . Los factores que producen este defecto son sustancialmente: - tensiones de enfriamiento más o menos intensas, en función de la rigidez de la estructura. - geometría de la junta tal que la solicitación actúe desfavorablemente sobre el material base. Figs. 59 , 60 y 61 35 ( las flechas en las figuras indican los arreglos más adecuados) . - material base laminado de medio y alto espesor ( 9~ 20 mm), susceptible a desgarrarse. Fig.:59 Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 45 Fig. 60 Fig.61: Falta de penetración: Se da en la zona de la raíz cuando no ha penetrado el metal fundido. Si la unión es en X o en K, la raíz queda en el corazón mismo del cordón, siendo la falta del metal de aporte en dicha zona rigurosamente interna (Fig.62). Puede originarse por falta de temperatura, por exceso de velocidad de soldado, o por falta de habilidad del soldador. Puede ser que haya falta de penetración parcial (asociada a una falta de fusión) llamada así cuando uno de los talones no ha alcanzado a fundirse, o falta de penetración total cuando la abertura de la raíz ha quedado sin rellenar. Fig.62: Falta de penetración total cuando la 1 en raíz ; 2 entre pasadas Radiográficamente, aparece como una línea oscura continua o intermitente con bordes rectos o irregulares. Conviene advertir que, algunos tipos de uniones (por Ej. unión soldada en ángulo sin preparación de bordes) están concebidos de forma que siempre queda una falta de penetración en determinadas partes de la unión. Falta de fusión: Generalmente ocasionada por la falta de temperatura suficiente para fundir el metal base o el cordón anterior ya sólido. Según su localización puede ser: Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 46 Fig. 63. Falta de fusión : 1 en la raíz; 2 en el bisel; 3 entre pasadas Falta de fusión en el bisel : Fig. 64 Falta de fusión de un bisel en la raíz (talón): Se produce cuando falta la abertura de la raíz y la temperatura no es lo bastante elevada; por una incorrecta alineación de los elementos a soldar; por fallas en la preparación; por diferencias de espesor o diámetro, o por deficiente penetración por parte del soldador al realizar la primer pasada. Radiográficamente se ve como una línea oscura y fina, continua o intermitente con los bordes bien definidos. La línea puede tender a ser ondulada y difusa (Ver Fig. 65). En las uniones en X o en K , queda en el mismo centro de los cordones y es frecuente que vaya asociada a faltas de penetración. Fig. 65: Falta de fusión de un bisel en la raíz. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 47 Falta de fusión entre pasadas: Se produce en las interfases de la soldadura, donde las capas adyacentes del metal, o el metal base y el metal de soldadura no se fusionan debidamente debido, principalmente, a una capa muy fina de óxido que se forma en las superficies. Por lo general, esta capa de óxido se debe a una falta de calentamiento del metal base o al depósito previo de metal de soldadura en volumen suficientemente alto que impide que cualquier capa de óxido, escoria, impurezas, etc. migre a la superficie. Otras causas pueden ser la falta de corriente suficiente o la mala ubicación del arco eléctrico dentro de los biseles, el cual al producirse más sobre uno, deja al otro sin fundir. Radiográficamente se observa una franja negra con densidad en disminución desde el borde al centro. El lateral es recto. A veces, cuando la falta de fusión es entre el metal base y el metal de aporte, es difícil de interpretar, conviene radiografiar el cordón según direcciones comprendidas en la prolongación del plano formado por los bordes del bisel (frecuentemente a 45º ). Fig. 66 y Fig.63. Fig. 66: Falta de fusión entre pasadas. Inclusiones: Se consideran inclusiones, las impurezas producidas por gases atrapados en la masa del metal durante el proceso de fusión, o materiales extraños sólidos (metálicos y no metálicos) . Se dividen en: Inclusiones gaseosas: Por razones diversas, en el metal de soldadura fundido se pueden formar gases que pueden quedar atrapados si no hay tiempo suficiente para que escapen antes de la solidificación de la soldadura. El gas así atrapado, por lo general, tiene la forma de agujeros redondos denominados porosidades esféricas, o de forma alargada llamados porosidad tubular o vermicular. La formación de gas puede ser causada por reacciones químicas durante la soldadura con alto contenido de sulfuro en la plancha y/o en el electrodo; humedad excesiva en el electrodo o en los bordes de la plancha de base; arco excesivamente corto; corriente incorrecta o polaridad inversa; corrientes de aire; o limpieza prematura de la escoria al terminar una pasada, pues, no hay que olvidar que la escoria evita el enfriamiento demasiado rápido del metal fundido. La porosidad gaseosa puede producirse en forma aislada (porosidad esférica aislada) o agrupada (nido de poros), en forma alineada, etc. Se verán estos casos a continuación: Porosidad esférica aislada: Son bolsas de gas esféricas producidas por una alteración en el arco, una oxidación en el revestimiento del electrodo, o electrodo húmedo y/u oxidado, o una variación en la relación Voltaje-Amperaje-Velocidad en la soldadura automática. La imagen radiográfica da puntos negros en cualquier ubicación. Fig.67. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 48 Porosidad agrupada (Nido de poros): Producida generalmente por un agente oxidante o excesiva humedad del revestimiento. Pueden también encontrarse capas de óxido sobre los biseles, las que al fundirse desprenden gas. El tamaño de estos poros es aproximadamente igual en toda la zona. La imagen radiográfica da puntos redondeados o ligeramente alargados de una densidad más oscura, agrupados pero irregularmente espaciados. Fig.68. Fig. 67: Porosidad esférica aislada. Fig. 68: Porosidad agrupada Porosidad alineada: Generalmente surge en la pasada de base del cordón soldado, por efecto de la dificultad de penetrar con el electrodo, por mala regulación eléctrica en correspondencia con el fundente utilizado para máquinas automáticas y por acumulación de algunos de los elementos del mismo. Radiográficamente se observan círculos alineados, negros, que pueden ir decreciendo o permanecer de igual diámetro. también pueden aparecer poros alargados de 1ra. pasada "Cordón hueco": surgidos por la imposibilidad del hidrógeno producido en electrodos de alta velocidad de escapar, generalmente por insuficiente separación de los biseles. La imagen radiográfica da formas grises inclinadas, semejante al espinazo de un pez, confluyendo al centro, pudiendo llegar a crear un nervio central. Fig. 69. Fig. 69:Porosidad alineada. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 49 Porosidad alargada o vermicular: Producida al enfriarse el material, a medida que una burbuja de gas está tratando de escapar. Su morfología es alargada, a manera de tubitos curvados , como bastones o sinuosos, y suele tener tendencia a crear un recorrido vertical pudiendo llegar a dejar perforada toda una pasada de soldadura. Aunque ocasionalmente pueden aparecer aislados, lo corriente es que formen colonias. Este caso es común en aceros con contenidos especiales, principalmente Inox. En general son más peligrosos que los esféricos debido al efecto de entalla que producen. La imagen radiográfica es de marcas alargadas, de color gris y generalmente terminando en círculo. Fig.70. Fig.70:Porosidad vermicular. Inclusiones no metálicas: Inclusiones de escorias aisladas: La mayoría de las soldaduras contienen escorias que han sido atrapadas en el metal depositado durante la solidificación. Son depósitos de carbón u óxido metálicos y silicatos principalmente . La escoria puede provenir del revestimiento del electrodo o fundente empleado. El flujo tiene como finalidad eliminar las impurezas del metal. Si este no permanece derretido durante un período suficientemente largo para permitir que la escoria se eleve a la superficie, parte de esa escoria pudiera quedar atrapada dentro del metal. Esta puede a su vez quedar atrapada en el metal en pasadas posteriores. Las superficies sucias e irregulares, las ondulaciones o cortes insuficientes contribuirán al atrapado de escoria. Las inclusiones de escoria se asocian frecuentemente con falta de penetración, fusión deficiente, talón de raíz excesivamente grande, soldadura en V muy estrecha y manipulación defectuosa del electrodo La imagen radiográfica da manchas negras irregulares sobre el cordón de soldadura. Fig..71 Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 50 Fig.71 :Inclusiones de escorias aisladas. Escorias alineadas: Producidas por inadecuados movimientos del electrodo por parte del soldador, quedan alineadas sobre el costado del cordón soldado. En el caso de la soldadura automática, el fundente suele quedar atrapado por una regulación de la máquina, o por falta de limpieza, pero en este caso estará en el centro del cordón. Este tipo de defecto es muy agresivo. La imagen radiográfica muestra sobre uno de los laterales del cordón base una línea ancha con un borde casi recto y el otro desparejo, color negro, pero densidad homogénea. Para el caso de soldadura automática, se observará en el centro del cordón un triángulo alargado en el sentido de giro, de color negro. Fig. 72. Fig. 72:Escorias alineadas Línea de escorias (huella de carro): Ubicadas entre el cordón de 1ra. y 2da. pasada. Por efecto de la mala limpieza en la zona de mordeduras que se forman sobre el bisel al efectuar la 1ra. pasada, se depositan escorias a ambos lados de este cordón. La imagen radiográfica muestra líneas paralelas interrumpidas de ancho variable, pero bastante parejas. Fig. 73. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 51 Fig. .73: Línea de escorias Escorias en el interior de perforaciones: Dentro del metal soldado por efecto de una perforación, se suele producir un rechupe del material, incorporándose materiales extraños, provenientes por lo general del revestimiento del electrodo. La imagen radiográfica muestra una mancha irregular negra, en el centro de la indicación clara de una perforación, semejando un anillo luminoso. Inclusiones metálicas: A veces , en la masa del metal fundido quedan englobadas partículas de otros metales que pueden ser detectados radiográficamente. Fig. 74 Inclusiones de tungsteno Inclusiones aisladas: Por efecto o combinación química de los elementos intervinientes en la soldadura, se suelen no fundir partículas de tungsteno que quedan aisladas en distintas áreas del cordón soldado (TIG), generalmente en aceros inoxidables. La imagen radiográfica muestra puntos de forma muy irregular y de una densidad más baja (muy claros), distribuidos aleatoriamente en la imagen de la soldadura. Fig. 74. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo III Discontinuidades de Proceso 52 Desalineado (high-low) de las piezas a ser soldadas: En la radiografía se observa un cambio abrupto en la densidad del film a través del ancho de la soldadura. Fig. 75 Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo IV Discontinuidades de Servicio 53 CAPÍTULO IV: DISCONTINUIDADES DE SERVICIO: Son discontinuidades que en general resultan de solicitaciones anormales (pueden ser momentáneas) como sobrecargas y vibraciones sobre la pieza o componente y/o acciones corrosivas del medio en el cual trabaja la pieza solicitada. Tensión excesiva: Puede suceder que accidentalmente una pieza se exponga a una carga muy superior a aquella para la que fue diseñada. Cuando esto sucede, la pieza o componente deberá comprobarse para verificar su deformación o fractura, ya que ambas pudieran haberse producido al liberar la alta tensión a la que se ha sometido la pieza. Fatiga: Las tensiones repetidas o variables, inferiores a la resistencia del material a la tracción puede dar lugar a grietas causadas por fatiga. Tales grietas tienden a formar fisuras microscópicas que crecen progresivamente. Las actuales prácticas de mantenimiento consisten en emplear inspecciones no destructivas suficientemente frecuentes para detectar el inicio de fisuras por fatiga, permitiendo así que la pieza o componente se retire del servicio antes de que se produzca una falla generalizada. La velocidad de propagación de la grieta es el factor que determina la frecuencia de la inspección. Corrosión: Un metal puede reaccionar químicamente con el ambiente produciendo su deterioro. Este deterioro puede ser uniforme o localizado. La corrosión puede reducir la sección resistente de una pieza y puede ocasionar también la creación de picaduras que actúan como concentradores de tensiones. Corrosión bajo tensiones: Otro problema grave se presenta en situaciones en las que un componente está sometido a la acción simultánea de tensiones mecánicas en un medio hostil o corrosivo. Ambos factores contribuyen a la rápida formación de grietas perpendiculares a la tensión mecánica. La tensión puede ser interna, provocada por ejemplo por una deformación en frío o por un rápido enfriamiento desde una temperatura elevada, o puede ser aplicada externamente. Un clásico ambiente que puede provocar corrosión bajo tensiones en aceros inoxidables austeníticos son las soluciones de cloruros o las soluciones fuertemente alcalinas. Por ejemplo una zona de posible fisuración por este tipo de fenómeno se puede encontrar en la boca de tubos mandrilados, y en general la corrosión comienza en zonas donde los líquidos están quietos. La fisuras originadas de la corrosión bajo tensiones pueden ser transgranular o (menos frecuentes) intergranular. Siempre que se suelde y cuando haya productos cáusticos o amoniacales se debe hacer tratamientos térmicos debido a que estos productos atacan fácilmente las zonas tensionadas. Corrosión intergranular (o intercristalina): Esta corrosión se produce generalmente en los límites de grano , sin que la matriz del grano sea atacada .Esto se da en algunos aceros austeníticos después de un calentamiento entre 450 y 850 ºC como por ejemplo en una operación de soldadura ( a una cierta distancia del cordón). Cuando un acero austenítico ha sufrido tal calentamiento se dice que está "sensibilizado". Esta forma de corrosión es debida al hecho que, luego del calentamiento, se produce una precipitación de carburos de cromo en los bordes de grano con el consiguiente empobrecimiento local del porcentaje de Cr y la reducción de la resistencia a la corrosión. El % de carbono tiene una importancia fundamental en la corrosión intergranular. Si se reduce este porcentaje a niveles muy bajos ( ≤ 0,03% - acero auto estabilizado), o por la combinación con elementos (Ti o Nb - acero estabilizado) formando carburos particularmente estables, se evita o reduce el riesgo de corrosión intercristalina. También elimina la tendencia a la corrosión Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo IV Discontinuidades de Servicio 54 intergranular una solubilización (cuando sea posible) a temperatura ≥1050ºC mandando de nuevo a la solución a los carburos, Este tipo de defecto puede ser relevado a través de réplicas metalográficas, especialmente en las uniones de equipos con las boquillas de entrada y salida de fluidos, que son las que están unidas a la línea, por lo que son zonas tensionadas. Corrosión Galvanica (o por contacto) : En general se puede decir que la corrosión galvánica se da cuando dos metales diferentes están en contacto en presencia de un electrolito. Los defectos en forma de cráter son característicos de este tipo de corrosión. Corrosión puntiforme (pitting): Este tipo de corrosión localizada consiste en la formación, bajo la acción de un agente corrosivo del ataque localizado del material originando una pequeña picadura caracterizada por una alta velocidad de penetración. Manejo de las piezas: Marcas de cable: Descripción: Rasguños o dentados debido al contacto entre el producto y el cable (para su manejo o transporte) Causas: Colgado con los cables directamente. Cambio en la carga debido al trabajo inestable del gancho Notas: Se deben usar materiales protectores para evitar el contacto directo entre la pieza y los cables de manejo. Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue Capítulo IV Discontinuidades de Servicio 55 n Bibliografía: 1.- "Introducción a los Métodos de Ensayos No Destructivos"Instituto Nacional de Técnica Aero espacial.(Madrid). 2.- "Defectos detectados por métodos radiográficos".Sergio Auditore. 3.- "Principali problemi di saldatura e controlo de costruzioni metalliche".Istituto Italiano della Saldatura. 4- Normas ASTM. 5.- Acciai InossidabiliSocietá Italiana Acciai Speciali p.a.- Milán. 6.- "Introducción a los Métodos de Ensayos No Destructivos"Instituto Nacional de Técnica Aero espacial.(Madrid). 7.- "Ultrasonic Testing".Dr.-Ing.Volker Deutsch and Manfred Vogt. 8.- "Ultrasonic Testing of MaterialsKrautkramer. 9.- Normas IRAM-CNEA 10- Código ASME Sec. V Ing. R. Echevarria – Lab. E.N.D. – F.I. – Univ. Nac. Comahue
