IMPERFECCIONES EN SOLDADURA TIPOS DE DISCONTINUIDADES


 

 

IMPERFECCIONES EN SOLDADURA TIPOS DE DISCONTINUIDADES

INTRODUCCIÓN

En END (ensayos no destructivos) escuchamos hablar  de “defectos” y/o “discontinuidades”. ¿Qué diferencia hay entre uno y otro?  Recordemos 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” (cuando por magnitud o localización provocan el fallo de la pieza  o unión), ahora, si esa discontinuidad no afecta el rendimiento de la pieza  en el servicio  al que se destina, se deberá llamar simplemente “discontinuidad”.

No existe  soldadura “perfecta”, toda  soldadura tiene “discontinuidades” Discontinuidad es la pérdida de la homogeneidad del material.

Un “defecto” es una discontinuidad inaceptable, que debe ser  reparada.

1.– TIPO DE DISCONTINUIDADES

Como generalidad diremos que una discontinuidad puede producirse en cualquier momento de la vida de una pieza  metálica.

Discontinuidad inherente: Se crea  durante la producción inicial desde el estado de fusión.

Discontinuidad de proceso: Se produce durante procesos posteriores de fabricación o terminado.

Discontinuidades de servicio: Se producen durante el uso  del producto debido a circunstancias ambientales, o de carga, o ambas.

Las discontinuidades se pueden también clasificar en:

Superficiales: Se ven a simple vista, no importa su profundidad.

Internas: Se encuentran en el interior del material  y no alcanzan la superficie.

Por último debemos distinguir entre:

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.

Indicaciones falsas: Son aquellas indicaciones causadas por interferencias eléctricas y electrónicas, superficies muy rugosas etc.

2.– LAS DISCONTINUIDADES EN SOLDADURA

Una forma simple de clasificar las discontinuidades y defectos en soldadura es en superficiales e internas

2.1.– DISCONTINUIDADES SUPERFICIALES

Exceso de penetración: Se produce por efecto de un movimiento  que causa la penetración del electrodo dentro  de los biseles, los cuales son  distribuidos en esas áreas. Causa que el material  chorree al interior y puede retener escoria o no en su interior. Este  defecto puede producir en soldadura 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. Figura 1.

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Falta  de penetración: Como en las uniones en U o en V son  visibles 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 en la radiografía como  una línea negra oscura firmemente marcada, gruesa y negra, continua o intermitente reemplazando el cordón  de la primera  pasada. Puede ser  debida a una separación excesivamente pequeña de la raíz, a un electrodo demasiado grueso, a una corriente de soldadura insuficiente, a una velocidad excesiva de pasada, penetración incorrecta en la ranura. Este  defecto por lo general no es aceptable y requiere la eliminación  del cordón  de soldadura anterior  y repetición del proceso. Figura 2

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CONCAVIDADES

Concavidad externa o falta  de relleno: presenta 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. Figura 3.

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Concavidad interna: 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. Figura 4

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Socavaduras o mordeduras de borde: 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 llenada por el metal de soldadura. Figura 5.

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Causas y corrección

1.Exceso de calor – Corrija el amperaje de su máquina

2.Electrodo inadecuado – Cambie el electrodo

3.Manipulación incorrecta – Mejore el movimiento  manual

4.Arco muy intenso – Corrija el arco

5.Velocidad inadecuada  – Mejore la velocidad y corrija el movimiento  del electrodo

La imagen radiográfica muestra una línea gruesa que rodea el cordón soldado, de densidad homogénea (lado exterior) o una imagen circulante al cordón de primera pasada no muy negra (lado interior). Según ASME y API, si el socavado de la raíz de la soldadura, en el interior de la pared del tubo excede de 2” de la longitud o 1/6 de la longitud de la soldadura, deberá ser rechazada.

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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. Figura 6. Resulta de factores que producen excesivo calor en un área determinada, tales  como: excesiva corriente, velocidad lenta del electrodo, manejo incorrecto del electrodo. Hay destrucción completa de los biseles.

La imagen radiográfica muestra una densidad localizada más  oscura con los bordes borrosos en el centro  del ancho de la imagen. Puede ser  más  ancha que la imagen del cordón  de raíz.

 

Salpicaduras

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Falta de continuidad del cordón

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Otros defectos:

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 esmerilado excesivo del cordón, quedándose éste 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 esmerilado o burilado: Surcos en la superficie del metal  base o del cordón, marcados por la muela o el buril manejados de forma incorrecta. Radiográficamente aparecen como sombras ligeramente oscuras, rectilíneas y paralelas.

Huellas de mecanizado: Erosiones producidas por herramientas que preparan la soldadura o por imperfecto mecanizado de la misma.  La radiografía las muestras como  líneas ligeramente oscuras, dibujadas nítidamente y paralelas.

Martillazos o 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.

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.

2.2.- DISCONTINUIDADES INTERNAS

FISURAS

Pueden clasificarse en:

Fisuras longitudinales: Pueden producirse 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 un correcto precalentamiento en grandes espesores) Figura 9.

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Cuando este defecto aparece en el material  de la soldadura se le denomina “fisura de solidificación”, mientras que si se produce en la ZAC se llama “fisura de licuación” (intergranular).

Estos dos tipos comprenden la 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 el azufre  que forma sulfuro de fierro SFe solidificación de bordes de grano) y tensiones de solidificación, restricción o deformación. En este caso el precalentamiento no tiene influencia sobre los defectos.

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La única precaución posible es soldar  con bajo aporte térmico.

Son típicas  de los aceros inoxidables estabilizados como  el AISI 321, y algunos bonificados como el HY 80.

La fisuración en frío de hidrógeno (longitudinal) es menos frecuente que la transversal. La imagen radiográfica es una línea ondulante muy negra y fina en el centro del cordón en la base del mismo (similar al espesor de un cabello).

Fisuras transversales: Producidas generalmente en aceros duros,  por combinación de elementos que al enfriarse a la temperatura normal produce la fisura que puede o no prolongarse al metal base.

Pueden ser:

Fisuras en caliente: Se producen durante la solidificación de la junta. Las causas principales de este defecto en acero al carbono no aleados o de baja aleación son:

  • Medio o alto tenor  de carbono en el metal  base.
  • Alto porcentaje de impurezas P y S en el metal  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.

Fisuras en frío: Se forman cuando el material  se acerca o alcanza la temperatura ambiente. Figura 10.

Causa:

  • Principalmente, el elevado contenido de hidrógeno en la zona  fundida.
  • Elevada velocidad de enfriamiento.
  • Tensiones producidas sobre el cordón  por el enfriamiento.
  • En soldaduras de aceros dulces y aquellos de baja aleación con manganeso y micro aleados.

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Las fisuras son muy pequeñas (llamadas fisuras 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.

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Fisuras alrededor del cordón (ZAC)29disct

Falta de fusión de un bisel en la raíz  (talón u hombros)

3.- DISCONTINUIDADES COMO INCLUSIONES Y POROS

Se consideran inclusiones las impurezas producidas por gases atrapados en la masa del metal durante el proceso de fusión, o materiales extraños sólidos  (metálicos o no metálicos). Se pueden dividir en:

Inclusiones gaseosas: Por diversa razones, en el metal  de soldadura fundido se forman 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.

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La formación del gas puede ser formado por reacciones químicas durante la soldadura con alto contenido de azufre en la plancha y/o en el electrodo, humedad excesiva en el electrodo en los bordes de la plancha base, el arco excesivamente corto, corriente incorrecta o polaridad inversa, corrientes de aire, 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.

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Porosidad esférica aislada: Su característica, bolsa  de gas  de forma esférica 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. Figura 20

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Escorias alineadas

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Sobreespesor de soldadura

El sobreespesor de soldadura es similar a la convexidad, excepto que describe una condición que solamente puede estar presente en una soldadura con bisel. El sobreespesor de soldadura es descrito como un metal de soldadura en exceso de la cantidad requerida para llenar una junta.

Los otros dos términos, Sobreespesor de raíz y sobreespesor, son términos específicos que describen la presencia de este refuerzo en un lugar particular de la junta soldada. El sobreespesor ocurre sobre el lado de la junta del cual la soldadura fue realizada, y el sobreespesor de raíz ocurre del lado opuesto de la junta.

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Como la convexidad, el problema asociado con un sobreespesor excesivo es la generación de entallas filosas que son creadas en cada pie de soldadura por el hecho de que hay presente más metal de soldadura que el necesario. Cuánto más grande sea el sobreespesor de soldadura, más severa la entalla. El gráfico mostrado en la figura siguiente, ilustra el efecto del valor del sobreespesor sobre la resistencia a la fatiga de una junta soldada.

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Mirando a este gráfico, es obvio que el ángulo del sobreespesor de soldadura decrece (causado por una disminución del valor del sobreespesor de soldadura) hay una disminución significativa de la  resistencia a la fatiga de la junta soldada. La mayoría de los códigos prescriben límites  máximos para el valor permitido de sobreespesor de soldadura. De todos modos, reduciendo el valor del sobreespesor de soldadura no mejora realmente la situación, como es mostrado en la figura siguiente.

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Articulo corregido y mejorado.

Extraído parcialmente del:

Ing. Samuel Rosario Francia y Ing. Adalberto Ruiz LL.

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2 comentarios

  1. lus vazquez · · Responder

    Exelente.

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  2. ELI AMADO RAFAEL PADILLA · · Responder

    MUY BUENO,GRACIAS POR EL APORTE

    Me gusta

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