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Curso Terico de Soldadura de acuerdo a la Seccin IX del Cdigo A.S.M.E.
Contenido
1. Qu es el Cdigo ASME? 1.1 Breve Historia. 1.2 Constitucin. 2. Estndares y Cdigos Referidos a la Seccin IX. 3. Distribucin de la Seccin IX. 3.1 Propsito 4. Concepto de Soldadura. 4.1. Procesos de Soldadura. 4.1.1. OFW Oxifuel Gas Welding. (Soldadura por Combustin de Gas) 4.1.2. SMAW Shield Metal Arc Welding (Soldadura por Arco Elctrico Recubierto) 4.1.3. SAW Submerged Arc Welding (Soldadura por Arco Sumergido) 4.1.4. GMAW Gas Metal Arc Welding (Soldadura M.I.G.) 4.1.5. GTAW Gas Tungsten Arc Welding (Soldadura T.I.G.) 4.1.6. FCAW Flux Cored Arc Welding (Soldadura Inner Shield) 4.1.7. PAW Plasma Arc Welding (Soldadura al Plasma) 4.1.8. ESW Electro Slag Welding (Soldadura por Electro Escoria) 4.1.9. EGW Electro Gas Welding (Soldadura por Electro Gas) 4.1.10 EBW Electro Beam Welding (Soldadura por Haz de Electrones) 4.1.11 ERW Electro Resistance Welding (Soldadura por Electro Resistencia) 4.1.12 LBW Lser Beam Welding (Soldadura por Haz Lser) 4.1.13 Stud Welding (Soldadura de Pernos) 4.1.14 DFW Drive Friction Welding (Soldadura por Friccin) 5. Factores de Seleccin de Procedimientos 5.1 Rata de Deposicin por procesos 5.2 Costo por procesos 6. Concepto de defecto 6.1 Concepto de Discontinuidad 6.2 Imperfeccin 6.3 Causas de los defectos 6.4 Defectos ms comunes en soldaduras 6.4.1 Poros o Porosidades 6.4.2 Grietas 6.4.3 Falta de Fusin
6.4.5 Socavacin 6.4.6 Inclusiones de escoria 6.4.7 Falta de Penetracin 6.4.8 Descolgamiento 7. Diseo de Juntas. 8. Definicin de Variables. 8.1 Variables Esenciales 8.2 Variables No Esenciales 8.3 Variables Suplementarias 9. Elaboracin de P .Q .R . (Procedure Qualification Record) 10. Elaboracin de W .P .S (Welding Procedure Specification) 11. Calificacin de Procedimientos de Soldadura. 12. Calificacin de Soldadores. 12.1 Variables de Calificacin 13. Brazing. (Soldadura Fuerte) 13.1 Torch Brazing (TB) (Brazing por fuego) 13.2 Furnace Brazing (FB) (Brazing en Hornos) 13.3 Induction Brazing (IB) (Brazing por induccin) 13.4 Resistance Brazing (RB) (Brazing por Resistencia Elctrica) 13.5 Dip Brazing (DB) (Brazing por inmersin o bao) 13.5.1 Salt or flux Bath (Bao en sales o fundentes) 13.5.1.2 Molten Metal Bath (Bao en metal derretido)
Resea Histrica
Qu es el Cdigo ASME?
En 1911, y debido a los mltiples accidentes ocurridos antes y durante la revolucin
Industrial en los Estados Unidos de Norte Amrica, La Sociedad Americana de
Ingenieros Mecnicos (ASME), Constituy un Comit para la Formulacin y desarrollo
de Reglas para la Construccin de Calderas de Vapor y otros Recipientes sometidos a
Presin. Este Comit es ahora conocido como el Comit de Calderas y Recipientes a
Presin.
El objetivo de estas las normas "Es el de aportar las Normas de fabricacin de
Calderas y Recipientes a Presin que aseguren una razonable proteccin a las vidas
de las personas bienes y equipos, adems que el margen de deterioro durante el
servicio garantice un largo periodo de operacin confiable y segura".
Las Funciones de este Comit son las de establecer las Reglas de Diseo,
Fabricacin e Inspeccin de Calderas y Recipientes a Presin durante su Construccin
y de interpretar estas Reglas cuando surjan dudas sobre las mismas.
Antes de 1940. Las Reglas de Soldadura por Fusin estaban compiladas en Documentos Especficos Cdigo ASME que cubran los requerimientos de Fabricacin
y Mantenimiento de Calderas y de Recipientes a Presin no sometidos a las llamas.
La Revisin de 1940 de la Edicin de 1937 del Cdigo ASME para Recipientes a Presin No sometidos a las llamas, estableca los estndares de calificacin de
Procedimientos y Operadores de Soldadura.
Estos estndares fueron emitidos como un documento separado del Cdigo en Diciembre de 1941. Estos Combinaban las variables de Calificacin de Procedimientos
y Soldadores. Existan 16 variables para la Calificacin de Procedimientos y cuatro
para la Calificacin de Soldadores.
La Edicin de 1953 de la Seccin IX incluyo la Seccin de Brazing como una Seccin independiente para la Calificacin de Procedimientos y Soldadores.
La Revisin de Verano de la edicin del Cdigo de 1968 de la Seccin IX, cambi la Calificacin de Procedimientos y Soldadores para incluir la Tubera por debajo de las 2
Pulgadas de Dimetro como una Calificacin Separada. Este Cambio fue Hecho
conjuntamente con el Documento D1-9 de la AWS en los estndares para la
Calificacin de Procedimientos y Soldadores para Tuberas.
La Edicin de 1974 de la Seccin IX fue re-escrita en el Formato usado actualmente. Se manejan 106 Variables para las Soldaduras y 15 para el Brazing, las cuales estn
descritas en Tablas Individuales. El Cambio ms controversial fue la eliminacin de la
variable de Posicin de la Calificacin del procedimiento excepto aquellos en los
cuales se requieran Ensayos de Tenacidad.
Este Documento est bajo la Jurisdiccin del Sub Comit IX, el cual est compuesto por:
Fabricantes
Grupos de Inters General
Usuarios
Arquitectos I Usuarios
Como esta estructurado:
Seccin I Reglas para la Fabricacin de Calderas de Poder (Power Boilers)
Seccin II A Materiales Ferrosos
Seccin II B Materiales No Ferrosos
Seccin II C Materiales de Soldadura (Electrodos, Varillas, Materiales de Aporte y Consumibles)
Seccin II D Propiedades de los Materiales
Seccin III Div. 1 Construccin de Componentes y partes para Plantas Nucleares
Seccin III Div. 2 Construccin de Componentes y partes para Plantas Nucleares (Reglas Alternas)
Seccin IV Calderas y Calentadores
Seccin V Ensayos No Destructivos
Seccin VI Reglas y Recomendaciones para el mantenimiento y Operacin de Calderas y Calentadores
Seccin VII Reglas y Recomendaciones para el mantenimiento y Operacin de Calderas y Calentadores de Poder
Seccin VIII Div. 1 Reglas para la Construccin de Recipientes a Presin
Seccin VIII Div. 2 Reglas para la Construccin de Recipientes a Presin (Reglas Alternas)
Seccin VIII Div. 3 Reglas para la Construccin de Recipientes de Alta Presin
Seccin IX Calificacin de Soldadura y Brazing
Seccin X Recipientes a Presin Plsticos con Refuerzos de Fibra de Vidrio
Seccin XI Reglas para la Inspeccin en Servicio de Componentes de Plantas Nucleares
Estndares y Cdigos que utilizan la seccin IX
como Norma de Soldadura
ASME
SECCION I
SECCION III
SECCION IV
SECCION VIII
ANSI
B31.1 Tuberas para Alta Presin B31.2 Tuberas para gas Combustible
B31.3 Tuberas de Plantas Qumicas y Refineras B31.4 Tuberas para Petrleo Liquido
B31.5 Refrigeracin B31.7 Plantas Nucleares
B31.8 Transmisin de Gas
API
620 TANQUES SOLDADOS DE BAJA PRESION 650 TANQUES DE ACERO SOLDADOS PARA
ALMACENAMIENTO DE CRUDO 660 INTERCAMBIADORES DE CALOR
661 ENFRIADORES POR AIRE 12F
2B PILOTES ,
ORGANIZACION Y ESTRUCTURA DE LA SECCION IX DEL CODIGO ASME
ARTICULO I Requisitos Generales de Soldadura ARTICULO II Calificacin del Procedimiento de Soldadura ARTICULO III Calificacin de la Ejecucin de Soldadura ARTICULO IV Data de Soldadura (Variables ) ARTICULO V Especificaciones de Procedimientos Estandarizados de Soldadura ARTICULO XI Requisitos Generales de Brazing ARTICULO XII Calificacin del Procedimiento de Soldadura ARTICULO XIII Calificacin de la Ejecucin de Soldadura ARTICULO XIV Data de Brazing (Variables)
PROPOSITO La seccin IX establece las reglas Bsicas que deben seguirse para la
Calificacin de Soldadores, Operadores de Maquinas de Soldar, Brazers y
Operadores de Maquinas de Brazing. Adems, las especificaciones que
deben emplearse en la Soldadura y Brazing de equipos Fabricados de
acuerdo al cdigo ASME de Recipientes a Presin.
CONCEPTO DE SOLDADURA
Proceso mediante el cual se unen elementos, partes o piezas metlicas, usando bien sea el Calor o la Presin ambos, con o sin la aplicacin de materiales de aporte.
CONCEPTO DE BRAZING Unin producida por el calentamiento de dos elementos, partes o piezas a una temperatura adecuada, con el uso de materiales de aporte que tengan puntos de fusin sobre los 840F (450C} y por debajo de la del material base. El Material de aporte deber ser absorbido entre el espacio de unin de las piezas por la accin de la capilaridad.
TIPOS DE SOLDADURA
OXIFUEL GAS WEDING. (Gas Combustible Soldadura con Soplete):
Es un proceso de soldadura en el cual la unin de los materiales ocurre por el
calentamiento a temperaturas de metal Lquido por medio de las Llamas producidas
por la Combustin de Oxgeno, con o sin la aplicacin de presin o el uso de Material
de aporte. Comercialmente existen dos tipos de Combustibles a quemar: Gas Natural (Butano,
Etano) y Acetileno. Las varillas o material de aporte pueden ser con o sin cubierta.
SHIELED METAL ARC WELDING_(Soldadura de Arco Elctrico con Metal
Recubierto).
Este proceso llamado comnmente de Varilla o Manual es el ms comn de los
procesos de soldadura actualmente empleados.
Se caracteriza por su Versatilidad, Flexibilidad y Relativa Simplicidad en cuanto al
equipo a emplear. Es el proceso usado por las Pequeas, medianas y Grandes
empresas debido a sus amplas aplicaciones en la fabricacin Industrial, Construccin
estructural y manufactura Metlica en General.
El Arco Elctrico pasa entre la pieza a soldar la cual est conectada a Tierra y una
varilla recubierta de 9 a 18 pulgadas de Longitud.
El electrodo esta colocado en una pinza de mango aislado elctricamente la cual a su
vez, esta conectada a una fuente de poder. Cuando el Soldador manipula la punta del
electrodo sobre la junta a soldar, se cierra el circuito. El calor generado por el Arco
derrite el Metal base en el rea inmediata, el ncleo del electrodo y las partculas
metlicas que estn en la cubierta. Tambin funde, vaporiza, o rompe las sustancias
no-metlicas incorporadas en la cubierta del electrodo.
La mezcla del material base derretido y el material de aporte del electrodo provee la
coalescencia necesaria para la unin de la junta.
Al tiempo que la Soldadura avanza, el electrodo se hace ms pequeo y debe ser
removido. Esta es la mayor desventaja de este proceso en relacin con los de
electrodo continuo, por el tiempo que pierde el soldador en reponer e reiniciar
nuevamente el proceso. Otra desventaja, es la limitacin a usar amperajes altos
debido muchas veces a la gran distancia entre la fuente de poder y el punto de la
soldadura.
Las funciones de los materiales de recubrimiento de los electrodos son las siguientes:
Proveer una densa e impenetrable cortina de gases alrededor del arco, evitando as la formacin de xidos.
Proveer de Desoxidantes y limpiadores que refinan el material depositado. Proveer de una capa de escoria sobre los Glbulos de material derretido durante
su transferencia a travs del Arco Elctrico. La escoria cobija este glbulo hasta
que cae y luego flota sobre la superficie del material derretido.
Proveer la Ionizacin necesaria para la soldadura con corriente alterna. Los componentes de estas cubiertas son de diversa ndole, siendo los ms
comunes los siguientes: Silicatos, Carbonatos, Fluoruros, xidos, Materiales
Orgnicos, Metales, Ferro-aleaciones, Componentes de Carbn y Titanatos.
Sistema de Clasificacin de Electrodos para Soldadura de Arco Elctrico con
Metal Recubierto (S.M.A.W.) para Aceros al Carbono y de Bajo Nivel de Aleacin
Formato General: EXXXX-XXX
Donde: E = Significa Electrodo o Material de Aporte que se derrite y se convierte en metal de soldadura bajo el calor producido por el arco elctrico que se produce entre l y la junta a soldar. Las dos Primeras "XX"= Indican el Esfuerzo Nominal a la Tensin del Metal de
Soldadura, tal y como se indica a Continuacin:
E60XX Indica que el Esfuerzo a la Tensin del Material es de 60.000 PSI E70XX Indica que el Esfuerzo a la Tensin del Material es de 70.000 PSI E80XX Indica que el Esfuerzo a la Tensin del Material es de 80.000 PSI E90XX Indica que el Esfuerzo a la Tensin del Material es de 90.000 PSI E100XX Indica que el Esfuerzo a la Tensin del Material es de 100.000 PSI E110XX Indica que el Esfuerzo a la Tensin del Material es de 110.000 PSI E120XX Indica que el Esfuerzo a la Tensin del Material es de 120.000 PSI La Tercera "X"= Indica las Posiciones en las Cuales ha sido diseado el
Electrodo:
EXX1X = Indica que el Electrodo ha sido diseado para soldar en todas las posiciones. EXX2X = Indica que el Electrodo est diseado para soldar juntas planas y soldaduras de filete. La Cuarta "X" =Indica el Tipo Genrico del Recubrimiento del Electrodo:
Clasificacin Tipo de Recubrimiento Corriente Poder del Arco Penetracin
EXXXO Celulosa-Sodio DCRP Perforador Profunda
EXXX1 Celulosa-Potasio AC, DCRP Perforador Profunda
EXXX2 Rutilo-Sodio AC, DCSP Medio Media
EXXX3 Rutilo-Potasio Todas Bajo Baja
EXXX4 Rutilo-Polvo de Hierro Todas Bajo Baja
EXXX5 Bajo Hidrgeno-Sodio DCEP Medio Media
EXXX6 Bajo Hidrgeno-Potasio AC, DCRP Medio Media
EXXX8 Bajo Hidrgeno-Hierro AC, DCRP Medio Media
en Polvo
El sufijo EXXXX-XXX indica el Anlisis Qumico nominal del material depositado:
A1 = Indica % de Molibdeno
B1 = Indica % de Cromo, % de Molibdeno
B2 = Indica 1 % de Cromo, % de Molibdeno
B3 = Indica 2 % de Cromo, 1% de Molibdeno
B4 = Indica 2% de Cromo, % de Molibdeno
C1 = Indica 2 % de Nquel
C2 = Indica 1 % de Nquel
C3 = Indica 1% de Nquel
D1 = Indica 1 % Manganeso, 3/8 % de Molibdeno
D2 = Indica 1 % Manganeso, 3/8 % de Molibdeno.
SUBMERGED ARC WELDING_ (Soldadura con Arco Sumergido) La Soldadura con Arco Sumergido, es un Proceso en el cual la unin de los metales
se produce por el calentamiento generado por un arco elctrico de un material slido y
la pieza a soldar. El arco y el material derretido son cubiertos por una capa de material
granular que se funde sobre la soldadura. No se requiere presin y el material de
aporte proviene del electrodo y algunas veces de una fuente suplementaria.
Este proceso puede ser semiautomtico o automtico, con la alimentacin del
electrodo en forma mecnica. En la soldadura semiautomtica el soldador mueve la
pistola, usualmente equipada con un sistema de alimentacin del fndente a lo largo
de la junta. En el proceso automtico un cabezal de soldadura sustituye la pistola y el
operador regula la velocidad de avance, ngulo del cabezal, distancia de contacto con
la pieza a soldar y la cantidad de fndente a dosificar.
Definicin de Fndente o Flux:
Material de apariencia arenosa granulada, fundible que se disuelve en el material
derretido por el arco elctrico y acta como un estabilizador del mismo a la vez que
sella toda el rea de soldadura de la atmsfera. Puede o no de acuerdo a su
composicin, emanar gases de proteccin adicionales al momento de fundirse. Se
clasifican en Activos y Neutrales.
Los fundentes Activos son aquellos que modifican las propiedades del material de
aporte al momento de derretirse, reaccionando con los metales disueltos en la junta.
Los fundentes Neutros son aquellos cuya composicin qumica no reacciona con los
materiales disueltos en el proceso de soldadura.
CLASIFICACIN DE ELECTRODOS AL CARBONO Y FUNDENTES PARA LA
SOLDADURA CON ARCO SUMERGIDO.
Formato General: FXXX-ECXXX F = Indica el Fndente (Flux) La 1ra "X" = Indica el Esfuerzo a la Tensin Mnimo (En incrementos de 10.000 psi) del material Soldado con la incorporacin del fndente y alguna clasificacin especifica del electrodo depositado de acuerdo a las Condiciones de soldadura especificadas.
La 2da "X" = Indica la condicin de Tratamiento Trmico en el cual fueron Conducidas las pruebas. La A" designa la condicin como Soldado
y P" para la Condicin de Tratamiento Trmico Post Soldadura. La
Temperatura y el tiempo del Tratamiento trmico Post Soldadura
Tambin se especifican con esta letra.
La 3ra "X" = Indica la Menor Temperatura a la cual se cumple la fuerza de absorcin al impacto de 20 ft-Ib (27 J), con excepcin de la letra Z" que denota
que no se requiere de Prueba de Impacto.
La "E" = Indica Electrodo. La C" = Indica que es un Electrodo Compuesto. La omisin de esta indica
que es un Electrodo Slido
La 1ra "X" Despus de la E"= Indica la composicin qumica del electrodo de
acuerdo a la siguiente Tabla:
L = Indica Bajo Manganeso (0,60% Max.)
M = Indica Medio Manganeso (1,25% Max.)
K = Indica Acero al Carbono calmado al Silicio.
La 2da y 3ra"X" Despus de la E" = Indica el % de Carbono presente en el Electrodo. GAS METAL ARC WELDING (M.I.G.) Este mtodo de Soldadura comnmente conocido por las siglas MIG, utiliza un
electrodo continuo alambre como material de aporte y un gas o mezcla de gases
suplidos externamente como proteccin. Estos gases son: Helio, Argn, Dixido de
Carbono o mezclas de estos y protegen al material derretido de manera que no
reaccione con los componentes de la atmsfera (Oxidacin). No obstante, usualmente
en la composicin del electrodo se agregan Desoxidantes .
La Soldadura MIG, puede utilizarse en todos los aceros comerciales, adems, es el
proceso preferido para la fabricacin en Aluminio, Magnesio, Cobre y muchas de las
aleaciones de estos metales.
Puede ser semiautomtica Automtica. En el primer caso se utiliza una Pistola
manual en la cual el Operador tiene el control de la alimentacin del electrodo. En el
segundo caso, el sistema es completamente automtico teniendo el operador de la
mquina de soldar solo el accionar de la misma.
Tipos de transferencia del material de Aporte en la Soldadura MIG
La transferencia del material de aporte en el proceso de soldadura MIG, puede ser
mediante los siguientes mtodos: Rociado (Spray Arc), Corto Circuito (Short Arc)
Rociado (Spray Arc):
Fsicamente este mtodo logra la transferencia del material de aporte (electrodo)por gotas que se desprenden a cada pulso elctrico, logrando as un
rociado al transferirse estas a travs del arco elctrico.
Mtodo altamente recomendado cuando se busca buena penetracin y apariencia de la soldadura MIG. Preferiblemente se utiliza en espesores mayores
a 1/8.
La transferencia por rociado produce mayor calor, mayor arco voltaico y da ratas de depsito de material mayores a las del mtodo de corto Circuito.
El Arco esta encendido permanentemente.
Cuando se utiliza Argn como gas de proteccin, las gotas son muy finas y nunca hacen corto Circuito.
Cuando se usa CO2, una mezcla de Argn con CQ2, hay una tendencia a formar gotas en el extremo del electrodo Estas gotas crecen hasta que su
dimetro es mayor que el dimetro del electrodo y caen cerrando el corto circuito.
Est mtodo es conocido como transferencia globular.
Tiene limitaciones en cuanto a las posiciones en las cuales puede ser usada. (Plana).
Generalmente utiliza valores de voltaje mayores a los 24 Voltios Corto Circuito (Short Arc)
Fsicamente, la transferencia de material de aporte sucede con cada corto circuito entre el material derretido y la pieza a soldar.
Utiliza voltajes inferiores a los usados en el mtodo de Spray (Entre 16 y 21 Voltios).
El Arco se enciende y se apaga por ciclos, Puede usarse en cualquier posicin Usa electrodos de dimetros pequeos La gota de material derretido cae a un promedio de aproximadamente 100 veces en un segundo.
GAS TUNGSTEN WELDING.(T.I.G)
Proceso de Soldadura de arco, en el cual la unin de los metales ocurre por el
calentamiento mediante un arco elctrico producido por un electrodo de Tungsteno
(No Consumible en el Proceso) y la zona a soldar.
La proteccin se obtiene mediante el uso de un gas o mezcla de gases. Las piezas a
unir pueden o no estar sometidas a presin y el material de aporte puede o no ser
utilizado. Es uno de los Mtodos preferidos para la Soldadura de piezas de poco
espesor en Aceros Inoxidables y como pase de penetracin en soldaduras de acero al
carbono donde sea improbable soldar en ambos lados de la junta. El Gas de
Proteccin generalmente usado es el Argn. Exige especial habilidad y destreza por
parte del Soldador y/o Operador de Soldadura.
FLUX CORED ARC WELDING (Arco Fndente Interno, Inner Shield)
Este proceso de Soldadura es una mejora del proceso SMAW. El resultado de estas
mejoras fue el desarrollo de procesos Semiautomticos y Automticos para soldar
utilizando Bobinas continuas de electrodos con fndentes en su ncleo. Estos
fndentes contienen ingredientes para fundir, des oxidar el material derretido, generar
gases y vapores de proteccin y producir cubiertas de escoria.
En esencia, el Proceso FCAW es una soldadura manual con electrodos que en vez de
soldar pocos centmetros y cambiar de electrodo, se pueden soldar varios metros.
El soldador u Operador, presiona la pistola y se completa el circuito y activa el sistema
de alimentacin.
La mayor diferencia de este proceso con el manual es el hecho que el material de
depsito rodea los compuestos de proteccin y fndentes en vez de estar rodeados
por ellos.
Tambin se conoce comercialmente con el nombre de Inner Shield.
Ventajas:
Comparado con los electrodos revestidos manuales (SMAW), la cantidad de material
depositado es cuatro veces mayor, bajando los costos en un 50 a 75%.
Elimina la necesidad de manejo de fndentes y de equipos de recuperacin del mismo
como en el caso de la soldadura con arco sumergido (SAW).
Tiene Tolerancias de elementos en acero que normalmente causan grietas en las
soldaduras con electrodos revestidos.
Bajo condiciones normales, elimina el problema con la humedad y almacenaje los
electrodos de bajo hidrgeno.
Elimina el tiempo perdido en el cambio continuo de electrodos de varilla
Permite su adaptacin a una gran variedad de productos, permite la operacin
continua sin importar la forma ni el tipo de juntas a soldar.
PLASMA ARC WELDING (SOLDADURA POR PLASMA)
Este proceso de soldadura es uno de los nuevos procesos usados industrialmente. Es
el sustituto del proceso GTAW (TIG) En algunas aplicaciones ofrece grandes
velocidades de soldadura, mejor calidad, y menos sensibilidad a las variables de
proceso que los mtodos convencionales que sustituye.
Con la soldadura al plasma se generan temperaturas de 60.000F (33315 C) y
tericamente es posible alcanzar temperaturas de hasta 200.000F (111100 C).
El calor de soldadura al Plasma se genera en un Arco, pero este no se distribuye
como en los arcos comunes de soldadura. El arco esta limitado a un agujero
relativamente pequeo. El orificio puede ser suplido con una fuente auxiliar de gas de
proteccin.
El orificio del gas, est referido al gas que est directamente en la llama y que rodea al
electrodo, este, comienza a ionizarse en el arco para formar el plasma y emerge del
orificio en forma de plasma jet (Plasma Rociado a Presin).
Tiene dos sistemas de aplicacin:
Arco Transferido
Arco No Transferido
En el sistema de arco transferido, la parte a soldar parte del circuito, como en los otros
procesos de soldadura. El Arco se transfiere desde el electrodo a travs del orificio a la
pieza.
En el Sistema de Arco No Transferido el orificio de Constriccin alrededor del
electrodo acta como un terminal elctrico y el arco se mueve entre este y la punta del
electrodo, el gas plasma lleva el calor a la pieza.
Ventajas:
Mayor concentracin de Energa Mejor Acabado Mayor estabilidad del Arco Mayores Velocidades de Soldadura ELECTRO SLAG WELDING (Electro Escoria)
Es una adaptacin del Proceso de Arco Sumergido para ser usado en espesores que
van desde 1 a 10 pulgadas.
Al comienzo del proceso de soldadura, una capa de fundente es depositada en el
fondo de la junta a soldar y se produce un arco elctrico entre el electrodo y la junta
El arco derrite la escoria formando una capa de material liquido con escoria la cual
actuar como medio electroltico de calentamiento. El Arco es entonces apagado o
desconectado por esta capa conductiva. El calor para derretir el electrodo y el material
base resulta de la resistencia elctrica dentro de la capa de escoria derretida.
Al tiempo que el electrodo es consumido, las zapatas y el cabezal de soldadura van
subiendo. En la prctica el material depositado Contiene generalmente, 1/3 de material
base derretido y 2/3 de metal del electrodo, lo cual significa que el material base
contribuye a la composicin qumica del metal del deposito.
El consumo de fndente es bajo, ya que l agregado al inicio del proceso y el de
alimentacin, suben en la medida que avanza el proceso de soldadura.
La calidad de la soldadura es excelente debido a la gruesa proteccin de la capa de
escoria.
Algunas veces la zapata est provista de orificios por los cuales se inyecta Argn
Dixido de Carbono sobre la capa de escoria, dando as una proteccin adicional
contra la oxidacin.
Ventajas:
No se necesita hacer Biseles. Literalmente libre de problemas de porosidad . Excelente acabado y bajo consumo de fndente. Desventajas:
Poco conocido Necesita de equipos especiales Sofisticados y Costosos Limitado a Soldaduras de Taller de gran espesor de pared.
En caso de interrumpirse el proceso de soldadura, reiniciar la misma implica largos periodos de preparacin para lograr el solape adecuado.
ELECTRO GAS WELDING
Es muy similar a la soldadura con Electro Slag. Los equipos son similares y la
soldadura se lleva a cabo en posicin vertical.
Como su nombre lo indica, la proteccin contra los agentes oxidantes se lleva a cabo
mediante el uso de gases Inertes tales como: CO2, Argn, etc.)
Una desventaja de este proceso, es el hecho de tener que contar permanentemente
con una fuente externa de suministro de gas.
Una ventaja, es el de poder reiniciar el proceso de soldadura una vez detenido, con
mayor facilidad que en el Proceso Electro Slag.
La fuente de poder suministra corriente directa y suministra una corriente constante de
750 Amperios. Al igual que el Electro Slag es. un proceso poco conocido, poco verstil
y sumamente costoso.
ELECTRON BEAM WELDING(Soldadura por Haz de Electrones}
Proceso de soldadura relativamente nuevo en el cual la coalescencia de los meta les
ocurre por la concentracin de calor obtenida por los impactos de un haz concentrado
de electrones a altsima velocidad. Puede o no utilizar Gas de Proteccin a la
oxidacin de la soldadura, as! como tambin el uso o no de materiales de aporte.
ELECTRO RESISTANCE WELDING_ (Soldadura por Resistencia Elctrica)
Un grupo de procesos de soldadura donde la unin de los metales ocurre por el solape
de juntas de materiales, usando el calor obtenido por la resistencia de la pieza al flujo
de la corriente en el circuito del cual forman parte y de la aplicacin de presin.
En estos procesos no existe material de aporte ya que el mismo es sustituido por el
material en exceso del solape. Es un proceso muy rpido y utilizado ampliamente en la
fabricacin de Tuberas, Vigas y Perfiles Electrosoldados. Requiere el uso de equipos
sofisticados de soldadura que generalmente estn integrados al proceso de
fabricacin y/o Conformado.
LASER BEAM RESISTANCE (Soldadura por Haz Lser)
Proceso de soldadura muy similar en sus efectos al Electro Beam Welding, en donde
la unin de los metales ocurre por el calor producido por la incidencia de un Haz
concentrado y coherente de Luz (LASER) sobre las piezas a soldar. Puede o no
utilizar gas de proteccin y tambin puede o no requerir el uso de materiales de
aporte.
STUD ARC WELDING (Soldaduras de Pernos)
Es una Variacin del Shield Metal Arc Welding y es ampliamente usado para soldar,
Tornillos, Tachuelas, Pins y similares a piezas ms grandes. El clavo mismo
usualmente mas un casquillo de cermica es el electrodo durante un corto perodo de
tiempo necesario para soldar.
En la operacin el clavo es sostenido en una herramienta, pareada a una pistola, el
cual es colocado sobre la pieza donde se soldar el clavo. Al activar la pistola la
corriente fluye a travs del clavo y es levantada ligeramente, creando as un arco
elctrico. Despus de un breve perodo de tiempo el operador presiona el perno contra
la pieza y se produce la unin. La pistola y el casquillo cermico son entonces
retirados. La duracin de la soldadura es controlada automticamente por el equipo de
Soldadura y el tiempo real de soldadura es menor a un segundo.
Inertia and Continuous Drive Friction Welding. (Soldadura por Friccin Inercial o
Continua)
Los Procesos y Tipos de soldadura a Friccin, son procesos de soldadura slida, en
los cuales la unin de los metales ocurre por el calor generado entre dos piezas por la
accin de deslizar mecnicamente una sobre la otra utilizando grandes presiones.
El Mtodo Inercial, utiliza la energa Cintica almacenada en un Sistema de volante en
revolucin.
El Mtodo Continuo, utiliza la energa suministrada por una fuente continua de rotacin
tales como Motores elctricos e Hidrulicos.
0 5 10 15 20 25 30 Rata de Deposicion (Libras por Hora)
S.M.A.W.(6010)
S.M.A.W.(7018)
S.M.A.W.(7024)
G.T.A.W.(T.l.G )
G.T.A.W.CORTO CIRCUITO
G.T.A.W.SPRAY
F.C.A.W. Inner Shield
S..A.W. Arco Sumergido
500 50 25 15 10 7 5 Costo por Libra de Material de Soldadura Depositada
S.M.A.W.(6010)
S.M.A.W.(7018)
S.M.A.W.(7024)
G.T.A.W.(T.l.G )
G.T.A.W.CORTO CIRCUITO
G.T.A.W.SPRAY
F.C.A.W. Inner Shield
S..A.W. Arco Sumergido
Defectos de Soldadura.
Concepto de Defecto: Es una discontinuidad o discontinuidades que por efecto propio o acumulativo, afecta una pieza o parte de manera que no cumpla con los requisitos mnimos de los
estndares de aceptacin o especificacin. Este termino implica rechazo Concepto de Discontinuidad: Es la interrupcin de la estructura tpica del material, tales como la falta de
homogeneidad en las caractersticas mecnicas, metalrgicas o fsicas. Una
discontinuidad no es necesariamente un defecto. Imperfeccin:
Es una discontinuidad no deseada.
Causas: * Materiales defectuosos o mal manejo de los mismos.
* Equipos de soldadura no calibrados o en mal estado.
* Contaminacin del material a soldar o de los consumibles.
* Factores ambientales adversos. (Viento, humedad, salinidad, polvo. etc.)
* Incumplimiento de los parmetros establecidos en los procedimientos de
soldadura o de las recomendaciones del fabricante
* Soldadores u operadores de mquinas de soldar no calificados para la
realizacin de la soldadura.
* Mal diseo de juntas.
Defectos mas comunes en soldaduras: Poros o porosidad: Discontinuidades redondeadas tipo cavidad formadas por gases atrapados durante la
solidificacin.
Grietas:
Discontinuidad alargada tipo fractura caracterizada por extremos afilados con
una longitud y ancho en el eje de desplazamiento de avance de la realizacin de la
soldadura
Falta de fusin:
Discontinuidad producida por la falta de coalescencia entre el material de aporte
y el material base o del material base solamente. Socavacin:
Canal que aparece en el material base, en las adyacencias del pliegue o raz de
la soldadura y que queda sin ser cubierto por material de soldadura Inclusin de Escoria:
Discontinuidad que aparece cuando en el proceso de solidificacin queda
residuos de escoria atrapada en el material fundido Falta de Penetracin:
Discontinuidad que ocurre cuando por mal diseo de juntas, electrodos
inadecuados a bajo amperaje, el material de fusin no alcanza la totalidad del espesor
del material a soldar. Existen juntas diseadas para una penetracin parcial Descolgamiento:
Defecto que ocurre cuando por un mal diseo de la junta a soldar se escurre el
material fundido por la separacin de la misma
Diseo y Tipos de Biseles Soldadura de Filete (Fillet Weld) Es una Soldadura de Seccin Transversal Triangular que une dos superficies en
ngulos rectos tal como Solapes, Soldadura en "T" o Soldaduras de esquina. Soldadura de Garganta (Groove Weld). Es una Soldadura hecha en una ranura, entre una o dos piezas que deben ser unidas. Los Tipos estndar de soldadura de ranura son los siguientes: Soldadura de Ranura Cuadrada (Square Groove Weld) Soldadura de Ranura en Bisel Sencilla (Single Bevel Grave Weld) Soldadura de Ranura en "V" Sencilla (Single Vee Groove Weld) Soldadura de Ranura en " J" Sencilla (Single J Groove Weld) Soldadura de Ranura en "U" Sencilla (Single U Groove Weld) Soldadura de Ranura en Bisel Doble (Double Bevel Groove Weld) Soldadura de Ranura en "V" Doble (Double Vee Groove Weld) Soldadura de Ranura en J Doble (Double J Groove Welding) Posiciones de Soldadura Plana 0 a 15 (Soldadura en la cual la pieza esta en el
Plano Horizontal y el material de soldadura es
depositado desde arriba.)
Horizontal 0 a 15 (La pieza esta colocada en el Plano vertical con el eje de la Soldadura Horizontal.)
Sobre Cabeza 0 a 80(La pieza se encuentra en el plano Horizontal y el material de soldadura es depositado desde
abajo)
Vertical 15 a 90(La Pieza se encuentra en el Plano Vertical con el eje de la Soldadura en Vertical.)
Deje suficiente separacin para permitir
el acceso a la raz
3/16 (5 mm)
El uso de la lainas de respaldo (Backing), garantiza una completa penetracin con poco riesgo de socavaciones. El uso del respaldo esta limitado a las condiciones de trabajo de la junta y debe estar aprobada por el cliente final.
Angulo de Bisel
Angulo de la Junta
Abertura de Raz
Cara de Raz
A menor ngulo de junta, menor cantidad de soldadura, pero menos posibilidad de garantizar la adecuada penetracin, lo que da lugar a penetraciones incompletas
Un amplio angulo de junta, da mayor posibilidad de acceso a la buena penetracin, pero se necesita mayor cantidad de soldadura Angulo de la Junta: suma de los angulos de los biseles. Este debe estar entre 60 y 90
Abertura de raiz muy estrecha Penetracin incompleta
ABERTURA DE RAIZ GRUESA ABERTURA DE RAIZ GRUESA
Abertura de raiz muy estrecha Penetracin incompleta
Abertura excesiva Posibilidad de socavacin
Buena sep de raz
0 1/16 2/32 Abertura de raiz
1/8
3/32
1/15
Espesor de la Separacion (escalon)
Diseo de Biseles Muesca: incrementa el esfuerzo de 3 a 20 veces Grieta: Acelera la corrosion
4
2 3
1
3 4
Donde sea posible, prefiera siempre soldar por ambos lados de la junta ya que gastara menos soldadura y es mas fcil conseguir la alineacin y el ajuste
Posiciones de Prueba de Soldaduras Soldaduras de Garganta en Planchas 1G Plana 2G Horizontal 3G Vertical 4G Sobre Cabeza Soldaduras de Garganta en Tubos 1G Plana con Rotacin de la Unin (La Tubera se encuentra alineada al
eje Horizontal y es Rodada durante la Soldadura de manera que el
material de Soldadura sea siempre depositado desde arriba. 2G Horizontal (La Tubera esta colocada con su eje en Vertical y el eje de
la soldadura en el plano Horizontal. La tubera no debe ser rodada
durante la Soldadura.) 5G Plana Vertical sin Rotacin de la Unin (La Tubera Colocada con su
eje Horizontal y con la Garganta de soldadura en el plano Horizontal.
La soldadura desde ser realizada sin rodar la Tubera.)
6G Inclinada 45 sin Rotacin de la Unin (La Tubera esta colocada con
su eje a 45 con el eje Horizontal. La soldadura debe ser realizada sin
rodar la Tubera.)
Soldadura de Filete en Planchas 1F Plana (Las Planchas estn Colocadas de manera que la soldadura sea
depositada en el eje horizontal y la garganta en Vertical.
2F Horizontal (Las Planchas estn colocadas de manera que la soldadura con su eje horizontal colocado en el lado superior de la superficie Horizontal y
sobre la superficie vertical.) 3F Vertical (Las Planchas estn colocadas de manera que la Soldadura sea
depositada con su eje en vertical.)
4F Sobre Cabeza (Las Planchas estn colocadas de manera que la soldadura sea depositada con su eje horizontal debajo de la Superficie horizontal y
contra la superficie vertical.) Soldadura de Filete en Tuberas 1F A 45 con Rotacin de la Unin 2F Horizontal 2FR Horizontal con Rotacin de la Unin 4F Sobre Cabeza 5F Horizontal Sin Rotacin de la Pieza.
Registro de Calificacin del Procedimiento de Soldadura_(Procedure Qualification Record P.Q.R.)
Especificaciones Del Procedimiento de Soldadura
(Welding Procedure Specification W .P .S.)
El Propsito del Registro de Calificacin del Procedimiento de Soldadura y Las
Especificaciones del Procedimiento de Soldadura, es de determinar si la soldadura
propuesta para la construccin es capaz de proveer las propiedades requeridas para
su aplicacin. Se supone que el Soldador u Operador de Soldadura a ser usado en la
calificacin del procedimiento, es lo suficientemente hbil para realizar la soldadura.
Es decir el WPS establece las propiedades de la soldadura, no la habilidad del
soldador. Adems de estos requisitos Generales, deben tomarse consideraciones
especiales cuando el procedimiento requiera de ensayos de tenacidad regidos por
otras secciones de este Cdigo.
En resumen el WPS lista las variables esenciales y no esenciales y los rangos
aceptables de las mismas cuando se usa este procedimiento. La intencin del WPS la
de guiar al Soldador u Operador de maquinas de soldadura. El PQR, lista lo que fue
usado en la calificacin del Procedimiento de Soldadura (WPS) y los resultados de las
pruebas.
Descripcin de Variables Variables Esenciales: Son aquellas cuyo cambio o modificacin afectan las Propiedades Mecnicas
(Distintas a los ensayos de Tenacidad) de la Soldadura. (Por Ejemplo: Un cambio del
N P, Procesos de Soldadura, Material de aporte, electrodo, Precalentamiento o
Tratamiento Post Soldadura).
Variables Esenciales Suplementarias: Son aquellas cuyo cambio o modificacin afectan las Propiedades de los ensayos de
Tenacidad de una Soldadura.(Por Ejemplo: Cambio del proceso de Soldadura,
Soldadura en progresin ascendente y/o descendente, Calor introducido
Precalentamiento o Tratamiento Trmico Post Soldadura, etc)
Variables No Esenciales: Son aquellas cuyo cambio no afectan las propiedades mecnicas de la soldadura (Por
ejemplo: Diseo de Juntas, Mtodo de descarnado del pase de Raz o Limpieza
nterpases de soldadura etc).
Materiales Base Nmeros "P"
N-P Descripcin del Material 1 Acero al Carbono 3 Acero Aleado con Hasta de Mo y/o Cr. 4 Acero Aleado con 1 a 2% Cr y Hasta 1% de Mo 5 Acero Aleado con 2 a 10% Cr y Hasta 1% de Mo 6 Acero Inoxidable Martenstico 7 Acero Inoxidable Ferrtico 8 Acero Aleado con Austentico 9 Acero Aleado con 2 a 5% de Nquel 10 Acero Aleado de Alto contenido de Cr, Mn-V, Cr-V y 9% Ni 11 Acero de Baja Aleacin Templado y Revenido hasta obtener
una Resistencia a la Tensin de 95.000 psi como mnimo. 21 Aluminio con 1.2% de Mn o Mg 22 Aluminio con 1.2% Mn, 2.5% de Mg y 0.25% de Cu 23 Aluminio con 1.3% Mg, 7% Si, y 0.25% Cr 25 Aluminio con 1.5% Mg O.8% Mn y O.15% Cr 31 Cobre 32 Admiralty, Naval, Latn Aluminio 33 Aleaciones de Cu-Si
34 Aleaciones Cu-Ni 35 Aleaciones de Bronce Aluminio
41 Niquel
42 Aleaciones de Cu-Ni
43 NiCrFe (77Ni)
44 NiMo, NiMoCr
45 NiCrFe (33Ni), NiFeCrMoCu
46 NiCrSi (35Ni)
51 Titanio"'
52 Titanio con O.3% Mo 08% Ni
61 Zirconio
62 2.5% Nb Zirconio
Nmeros "F"
Es un Nmero que identifica y agrupa a Tipos de electrodos y Alambres de soldadura
Basado esencialmente en sus caractersticas de uso, las cuales determinan
fundamentalmente la habilidad de los soldadores en realizar soldaduras,
satisfactoriamente con un material de aporte determinado. Fue creado con el objetivo
de reducir el nmero de Procedimientos y Calificacin de Soldadores.
N "F" Especificacin ASME Clasificacin A.W.S 1 S.F.A 5.1 & 5.5 EXX20, 22, 24, 27, 28 1 S.F.A 5.4 EXX25, 26 2 S.F.A.5.1 & 5.5 EXX12, 13, 14, 19 3 S.F.A. 5.1& 5.5 EXX10, 11 4 S.F.A. 5.1& 5.5 EXX15, 16, 18, 48 4 S.F.A. 5.4 No Austenitico ni Duplex EXX15, 16, 17, 25, 26 6 S.F.A.5.2 RX 6 S.F.A 5.17 FXX-EXX
6 S.F.A 5.9 ERXX 6 S.F.A 5.18 ERXXS-X, EXXC-X, EXXC-XX 6 S.F.A 5.20 EXXT-X 6 S.F.A 5.22 EXXXT -X 6 S.F.A 5.23 FXX-EXXX-X, FXX-ECXXX-X, FXX-EXXX-XN, FXX-ECXXX-XN 6 S.F.A 5.25 FESXX-EXXXXX-EW 6 S.F.A 5.26 EGXXS-X & EGXXT -X 6 S.F.A 5.28 ERXXS-X & EXXC-X 6 S.F.A 5.29 EXXTX-X 6 S.F .A 5.30 IN XXXX
Aluminio y Aleaciones en Base a Aluminio
21 S.F.A 5.10 ER1100
22 S.F.A 5.10 ER5554, ER5356, ER5183
ER-5654
23 S.F.A 5.10 ER4009, ER4010,
ER4043, ER4047,
ER4145, R4009, R4010
24 S.F.A 5.10 R A356.0
Cobre y Aleaciones en base a cobre
31 S.F.A 5.6 ECu
31 S.F.A 5.7 ER Cu
31 S.F.A 5.27 ER Cu
32 S.F.A 5.6 ECuSi
32 S.F.A.5.7 ER CuSi-A
32 S.F.A 5.27 ER CuSi-A
33 S.F.A 5.6 EcuSn-A, EcuSn-C
33 S.F.A 5.27 ER CuSn-A
34 S.F.A 5.6 ECuNi
34 S.F.A 5.7 ER CuNi
34 S.F.A 5.30 IN 67
35 S.F.A 5.27 RB CuZn-A
35 RB CuZn-B 35 RB CuZn-C 35 Re CuZn-D 36 S.F.A 5.6 ECuAI-A2 36 EcuAl-B 36 S.F.A 5.7 ERCuAI-A 1 36 ERCuAI-A2 36 ERCuAI-A3
MATERIALES DE APORTE
NUMERO "A" Es un nmero que identifica y agrupa la composicin qumica del material depositado
de acuerdo a lo requerido en el PQR y WPS
TRATAMIENTOS TERMICOS COMUNES PARA PLANCHAS DE ACERO Y BARRAS LAMINADAS EN CALIENTE RECOCIDO:
Consiste en calentar una barra o plancha sobre la Temperatura crtica
superior (A3) o a un punto cercano a la temperatura de temperatura
critica, luego se enfra en el horno manteniendo la temperatura
controlada durante el rango de temperatura crtico. El principal propsito
es el ablandar el acero, hacindolo mas maquinable para ser forjado y/o
trabajado en mquinas herramientas.
RECOCIDO ESFEROIDAL
Consiste en un calentamiento largo a una temperatura cercana a la
Temperatura Critica Inferior (A1), seguido por un enfriamiento lento para
producir una microestructura que contenga carburos globulares. El
Principal propsito es el de producir una estructura molecular adecuada
para el maquinado, laminado o estampado en fri.
NORMALIZADO:
Consiste en el calentamiento en 100F (55C) por encima de la
temperatura Crtica superior (A3), Mantenindola el tiempo suficiente
para garantizar una temperatura uniforme y luego dejar enfriar en un
ambiente cerrado sin corrientes de aire. El principal Propsito es el
refinar la estructura interna no uniforme de los aceros laminados en
caliente producida por las diferencias de temperatura durante el forjado
y/o laminado. La estructura normalizada generalmente muestra
propiedades mecnicas ms uniformes, mejor ductilidad y mayor
resistencia a las cargas de impacto (ensayos de tenacidad).
TEMPLADO Y REVENIDO:
Consiste en el Calentamiento sobre la Temperatura crtica superior (A3)
hasta que la estructura se transforme en austenita; reviniendo el acero a
una temperatura controlada en aceite o agua para producir una
estructura martenstica. Recalentando a una temperatura por debajo de
la temperatura crtica inferior (A1) para producir la adecuada combinacin
de esfuerzo y ductilidad (Templado) y luego enfriando al aire en un
ambiente sin corrientes de aire. El principal propsito es el aumentar y
optimizar las propiedades mecnicas. Templando a una temperatura
relativamente baja aumenta la dureza y resistencia al uso. Templando a
temperatura altas aumenta la tenacidad y la ductilidad.
ALIVIO TERMICO DE TENSIONES:
Consiste en el calentamiento por debajo de la temperatura crtica inferior
(A1), Mantenindola por un tiempo predeterminado y luego enfriando
lentamente en un ambiente controlado. El objetivo es el de reducir los
esfuerzos residuales que se producen por efecto de las operaciones de
fabricacin tales como: Trabajo en fro, Maquinado, y Soldadura. El
tratamiento restaura las propiedades mecnicas (particularmente la
ductilidad) y ayuda a prevenir las distorsiones.