El tipo de ensayo destructivo por aplicarse, así como el número de probetas requeridas, se determinarán de acuerdo al espesor del metal base consultando la Tabla 4.2 del código. Estos ensayos se clasifican en: 1. Ensayo de Tensión con Sección Reducida. 2. Ensayo de Doblado: de Cara, Raíz Raíz y Lado El Criterio de Aceptación para el ensayo de Tensión con Sección Reducida es que el esfuerzo de fluencia de las probetas ensayadas sea mayor o igual al del metal base. El Criterio de Aceptación del del Ensayo de Doblado Doblado es que la superficie convexa de los especimenes doblados deberá analizarse buscando discontinuidades que no podrán exceder las siguientes dimensiones: - Ninguna discontinuidad deberá exceder de 3mm (1/8´) medidos en cualquier dirección de la superficie. - La suma de las dimensiones más grandes de todas las discontinuidades que excedan de 1mm (1/32´) y sean menores a 3mm (1/8´), no deberá ser mayor a 10mm (3/8´). -La longitud máxima de una grieta de borde debe ser de 6mm (1/4´); excepto cuando es una grieta de bord e debida a una una inclusión de escoria visible visi ble u otro tipo de discontinuidad de fusión, en cuyo caso debe considerarse un tamaño máximo de 3mm (1/8´). - Los especimenes que contengan grietas de borde que excedan los 6mm (1/4´) de largo y no tengan evidencia de inclusiones de escoria o cualquier otro tipo de de discontinuidad de fusión deberán ser ignoradas, y tendrán que reemplazarse por probetas del mismo tipo, obtenidas de la soldadura original. La extracción de de los especimenes de prueba prueba de una plancha plancha o tubo soldado soldado se realizará de acuerdo a las Figuras 4.7, 4.10 o 4.11 del código. Esta operación podrá efectuarse por corte térmico o en el caso de las planchas por medio de Cizalla. Los bordes de las probetas cortadas podrán podrán ajustarse ajustarse mediante maquinado, hasta obtener las dimensiones requeridas en las probetas para cada tipo de ensayo. Las dimensiones de las probetas para el ensayo de Doblado y para el de Tensión con Sección Reducida se encuentran respectivamente en las Figuras 4.12 y 4.14 del código. Los especimenes deberán ser maquinados a ambos lados hasta obtener caras paralelas. En las probetas de tubos se debe reducir la mínima cantidad de material para tal efecto.
PROTOTIPO DE CALIFICACIÓN DE SOLDADURAS Especificaciones del Procedimiento de Soldadura a Calificar WPS 1: Soldadura de ranura en plancha de acero realizada mediante el proceso SMAW Se elige este WPS para demostrar el procedimiento de calificación. El acero empleado en el WPS 1 es un ASTM A131, A1 31, aplicado aplicado en la fabricación de cascos de embarcaciones. embarcaciones. La combinación de electrodos E6011 y E7018 le dará a la soldadura buena penetración y gran resistencia respectivamente; además el electrodo E6011 tiene más resistencia a la corrosión que un E6010. Se elige la posición de calificación 3G, ya que su aprobación sirve para aprobar también las posiciones 1G y 2G. Se consulta la Tabla 3.2 del código para definir si se necesitará precalentamiento. El WPS 1 se encuentra detallado previamente.
Análisis de los resultados obtenidos en los ensayos
En el caso de las planchas de acero ASTM A131 soldadas con SMAW (WPS 1), la Inspección Visual fue aprobada, pues el cordón de soldadura tenía buenas características. El ensayo de radiogra radiografía fía demostró cero defectos o inclusiones; el mismo que fue realizado en el Laboratorio de Rayos X de la FIMCP, con los siguientes parámetros: - Distancia fuente-placa: 36 pulg. - 160 Kvolts - 3 mAmp x 5 min - Tramos AB y BC En el Ensayo de Tensión con Sección Reducida Reducida la ruptu ra de las probetas se realizó realizó fuera del cordón de soldadura (Fig.1) y el esfuerzo de fluencia alcanzado en cada probeta ( 44.1 y 38.1 ksi respectivamente) fue mayor al del metal base ASTM A131 ( Ey =34 ksi ). El Ensayo de Doblado Guiado Guiado fue aprobado, aprobado, ya q ue no hubieron hubieron grietas en las probetas de Doblado de Cara (Fig.2); y en las de doblado de raíz solo hubieron dos, una de 3mm y otra de 2mm, únicamente en una de ellas. Por consiguiente, no exceden el máximo tamaño tamaño permitido permitido individual individual de 3mm, ni la suma de ellas es mayor a 10 mm. Los ensayos mecánicos fueron realizados en el Laboratorio de Sólidos de la FIMCP.
PROBETAS DE TENSIÓN CON SECCIÓN REDUCIDA FIG.2 PROBETA DE DOBLADO GUIADO DEL WPS 1 Debido a que que este WPS aprobó aprobó todos todos los ensayos de calificaci ón se expidió su respectivo Certificado de Calificación del Procedimiento (PQR) y el Registro de Calificación de Soldadores y Operadores (WPQ) para el soldador que efectuó dicho procedimiento; los cuales se adjuntan a continuación.
La uniformidad y ductilidad de una soldadura pueden determinarse rompiendo una probeta adecuada y examinando las superficies de rotura. Las probetas suelen romperse mediante plegado sobre piezas entalladas, plegado libre o plegado guiado.
Ensayo de rotura sobre sobre piezas con entallas entallas
Se emplea una probeta que se pone sobre unos soportes, y se somete a una carga creciente hasta romperla. El examen de la superficie de rotura permite detectar defectos tales como sopladuras, inclusiones de escoria, faltas de fusión, faltas de penetración o aumentos en el tamaño del grano. . Puede realizarse un examen métalográfico de las superficies de rotura, previendo ataque con un reactivo adecuado
EL ENSAYO DE PLEGADO GUIADO Para este proyecto se requieren dos probetas una recibe el nombre de probeta de cara y se utiliza para comprobar la calidad de la fusión; es decir para ver si la soldadura esta libre de defectos tales como porosidades, inclusiones, falta de fusión etc. La segunda segunda llamada probeta probeta de raíz raíz se emplea para comprobar comprobar la calida d de la penetración. Para realizar el plegado de cara se sitúa la probeta correspondiente sobre el útil de doblar, de forma que la parte ancha del cordón quede hacia abajo, y se aplica presión hasta la probeta tome la forma de una ³U´.
ENSAYOS DE TRACCION Se prepara una placa de prueba especialmente si es para calificar un proceso, es posible que se someta a un ensayo de resistencia a la tracción, lo cual implica que la muestra de la placa soldada se preparara como se indica, nótese que la parte central de la pieza se ha hecho mas estrecha, lo que provoca que la rotura en alguna parte de esa sección. Las mediciones se hacen de una manera muy cuidadosa, si quiere calcular con presión las fibras entre pulgada cuadrada para estirar la pieza metálica. La muestra preparada se coloca en las mordazas de la maquina de ensayo de tracción dichas mordazas aplican la fuerza que se necesita para estirar la muestra; generalmente mediante potencia hidráulica. La fuerza aumenta hasta alcanzar el punto de cedencia Del metal. Los cálculos están relacionados con el equipo que se utilizo y la medida transversal de la muestra
ALARGAMIENTO O ENLOGACION La elogacion es otro de los factores que se pueden determinar con la ayuda de una maquina de tracción. La elogacion es el aumento en longitud que experimenta experimenta la muestra medido como porcentaje, se le estira hasta que se romperse mide en tres dos puntos marcados sobre una muestra, las marcas se colocan con una separación de por lo menos una una pulgada. pulgada. Una vez que el metal se ha roto, la s piezas se vuelven a juntar mide la distancia entre las dos marcas. El incremento de la distancia se utiliza para calcular la elongación o alargamiento
Porcentaje de elogacion ( Incrementó de la longitud Longitud inicial) Ejemplos: si las marcas estaban una o dos pulgadas antes de estirar la muestra y después de romperla es de un cuarto de pulgada mas separada.
La dureza es la resistencia que presenta el metal al ser penetrado. La muestra se presiona presiona con una fuerza preestablecida preestablecida y con ayuda de un instrum ento penetrador penetrador de diamante o de un metal duro. Las dos maquinas que se utilizan común mente son los probadores de dureza o durometro de brinal y de rockwell, el equipo que se usa en los dos durometros es distinto resultan son parecidos el probador de rock well emplea como indentador una esfera de acero endurecido de un cuarto de pulgada de diámetro para los mas blandos, y un diámetro cónico para los metales mas duros. El probador de dureza de brinell brinell emplea emplea una esfera de acero acero endurecido endurecido de 1/8 de pulgada pulgada d e diámetro para todos los metales.
VALORES DE IMPACTO El ensayo de charpy y el procedimiento de izod se aplican para determinar la resistencia al impacto que tiene un metal. En ambas pruebas se hace una ranura en la muestra su forma y posición varían. El método de charpy se sostienen los dos extremos de la muestra mientras que el método de izod se sostiene solo uno de ellos, en las pruebas se usa la energía potencial de un péndulo este se eleva a cierta distancia y posteriormente posteriormente se suelta para para que choquen choquen contra la muestra. muestra.
Acero inoxidable 304 <0,07 h =" d;" h =" 3"> en caliente de un material se puede realizar con el mismo dispositivo también una prueba de rotura al rojo. De modo análogo se realiza el ensayo de plegado plegado en costuras a tope tope soldadas por fusión.
El ensayo de doblez
El primer ensayo al que el soldador debe enfrentarse es de doblez Libre o de doblez guiado. Este tipo de ensayos consiste en doblar una muestra debidamente preparada. La muestra se puede corta con Soplete o sierra a lo larg o de la soldadura. El doblez doblez se efectúa bajo condiciones controladas. Estas condiciones se controlan según el código que rige el servicio de soldadura.
En estos ensayos se utilizan tres tipos de dobleces: el de cara, el de raíz y el lateral. La cara de la soldadura ya terminada se ubica en el exterior y se dobla lo más posible para deformarla al máximo. El doblez de raíz imprime el mayor esfuerzo en la pasada de raíz y es, probablemente la más importante de todas las pruebas. El doblez lateral imprime el mayor esfuerzo a uno u otro lado de la soldadura. se efectúa principalmente para poner a prueba placas de placas gran espesor ( 1 pulgada o mas ); sin embargo la prueba de doblez lateral también se puede aplicar a planchas delgadas. Normalmente, el ensayo de doblez determina si el soldador es capaz de realizar soldaduras integras. A esto se debe que sea uno de los primeros ensayos a los que se enfrenta el soldador. La soldadura será aceptable cuando: 1. las grietas en las superficie estirada estirada miden menos de un octavo de pulgada pulgada de largo o 2. ningún grupo de grietas que tengan una longitud combinada de un octavo de pulgada. Esta prueba inflexible, pero si el soldador realiza el trabajo con cuidado y la muestra adecuadamente, tendrá resultados positivos.
Además de esmerilar el refuerzo y fresar el refuerzo de soldadura en la superficie de la placa, es necesario redondean las cuatro orillas a lo largo de la muestra cortada. Si no se redondea, se puede formar grietas en alguno de los bordes angulosos con lo que al soldador fallaría.
Ensayo de Doblado Doblado (IRAM -IAS U500-103 e IRAM-IAS U500-528) U500-528) Ensayos de flexión al choque en pieza entallada El ensayo de flexión al choque en pieza entallada se verifica la tenacidad del acero y la fundición fundición de acero. La probeta probeta entallada entallada se coloca con sus dos extremos apoyados en dos soportes resistentes de un aparato de percusión de péndulo. El ensayo el martillado pendular golpea sobre la pieza, o se rompe, o bien se introduce entre los soportes. El martillo martillo es frenado frenado tanto mas en su m ovimiento cuanto cuanto más tenaz sea el material de la probeta. Los materiales en martillo oscila el martillo después de el golpe mas ampliamente que con los tenaces. El dispositivo de medición puede leerse el trabajo de percusión realizado y de aquí calcularse la tenacidad al choque en pieza entallada. Los aparatos de percusión de péndulo esta dispuestos generalmente de tal forma que puede realizar con ellos diversas clases de ensayos. Con ellos se pueden ensayar en materiales materiales sintéticos en cuanto a su comportam comportam iento frente ala solicitación solicitación a tracción por impacto o en los aceros respecto a rotura por choque o percusión.
Ensayos de doblado de uno a otro lado
Este ensayo se comprueba la deformabilidad por plegado de chapas, bandas o tiras. la pieza a ensayar se sujeta en su montaje o dispositivos adecuado de aristas redondeadas. Se dobla repetidamente en 90° a cada lado respecto a la vertical. El número de dobladuras hasta la formación de grietas es el índice, que nos permite juzgar sobre la deformabilidad Del material. Del mimo modo se pueden ensayar alambres desde 0,3 hasta 9,0 mm de diámetro. La pieza de la palanca de doblado posee para ello un taladro por el que se guía el alambre.
Ensayos de fatiga Las piezas de maquina maquina que están de un modo permanen permanente te expu estas a cargas alternativas, presentan, después de un prolongado uso, muestras de fatiga. Esto puede conducir a roturas por fatiga sin que se haya sobrepasada la tensión admisible basada en los cálculos de resistencia. en el ensayo de fatiga se reproducen las cargas alternativas que se presentan en la pieza en servicio. Un material es resistente a la fatiga cuando soporta un determinado número de esas variaciones de carga. Los ensayos de fatiga se realizan frecuentemente a la temperatura a que están es expuestas las piezas durante el servicio. Los ensayos pueden extenderse a lo largo de un dilatado espacio de tiempo.
Ensayo de dureza En la técnica se llama dureza de un material a la resistencia que este opone para la penetración penetración de un cuerpo de ensayo. Exis ten diversos procedimientos procedimientos para medir estas resistencias. Se mide BRINELL, VICKERS, ROCKWELL o según el procedimiento de rebote.
Resistencia al impacto de las probetas soldadas vs resistencia al impacto del metal base. Al analizar los valores de energí a absorbida durante durante el impacto de las probetas probetas soldadas ensayadas, a 22 ° C de la tabla 3, 3 , se puede notar que la influencia del proceso de soldadura sobre el material base no produce una fragilización significativa del material bajo ninguna de las veinte combinaciones de parámetros sometidas al ensayo, aunque si genera caídas en los valores de energía para las pruebas a ambas temperaturas. La mayor variación mostrada en cuanto a la disminución de la tenacidad al impacto lo muestra la probeta A, siendo esta de un 22 % con respecto al promedio del metal base.
Valores de energía absorbida en el en sayo de impacto de probetas de acero SAF 2205 soldado mediante GMAW.
De igual manera ocurre al comparar los valores del metal base con los de las probetas soldadas ensayados a ±40 ° C. A pesar de encontrarse mayores variaciones, hasta de un 49% para la probeta O, la energía no cae a valores lo suficientemente pequeños para indicar un cambio dúctil ± frágil generado por la soldadura en el acero inoxidable dúplex. Sin embargo, es bien sabido que el sobrecalentamiento en los aceros menoscaba su tenacidad tal como se observa en los resultados de la tabla 3.
Temperatura de transición Dúctil - Frágil. Al realizar los ensayos para el el material base, se obse rva que no existe una transición en el modo de fractura dentro del rango de de temperatura escogido entre 22 22 ° C y ±40 °
C para el acero inoxidable dúplex SAF 2205. Los aceros con bajo contenido de carbono tienen tienen un rango rango de transición a temperaturas temperaturas más baja s, y a su vez más estrecho que los aceros con alto contenido de carbono, dado que el acero en estudio tiene un bajo contenido de carbono (0.02 %), podemos suponer que la temperatura de transición se encuentra en valores mucho menores que los empleados. Al analizar y comparar los valores de energía de impacto de las probetas soldadas bajo iguales iguales condiciones condiciones y ensayadas a 22 ° C y ±40 ° C, se s e nota como este acero tiende a perder tenacidad a menor temperatura, hasta un 43% menos para la probeta F. No obstante, la disminución de energía absorbida mostrada por las probetas a ±40 ° C no es lo suficientemente representativa para manifestar una transición en el modo de fractura del material. Dentro del del análisis de los ensayos de impacto impacto se intentó relacionar relacionar los los pa rámetros rámetros de soldadura con los valores de energía registrados. Con este fin se graficó cada uno de ellos frente a los resultados del ensayo, en busca de alguna posible tendencia, lo cual no arrojó ningún ningún resultado significativo o del cual se pudiera realiza realiza r algún tipo de conclusión. Igualmente se realizó un análisis utilizando un programa estadístico, intentando detectar alguna relación entre los valores de los parámetros de soldadura y los de energía. energía. Si bien los resultados resultados de las curvas potenciales potenciales arroja ron cierta cierta tendencia, presentaron un nivel de error muy alto. Lo expuesto anteriormente nos lleva a concluir que el análisis de los resultados de los ensayos de impacto no muestran ninguna relación relación que se pueda considerar entre entre los parámetros de soldadura soldadura y los valores y variaciones de la energía.