Ensayos Destructivos y Calificacion

INSPECCION DE SOLDADURAS MODULO 4INSPECCION DE SOLDADURAS MODULO 4ENSAYOS MECANICOS APLICADOS A LA ENSAYOS MECANICOS APLICADOS A LA

SOLDADURASOLDADURA

ING. FRANCO CALDERON AING. FRANCO CALDERON A..

Ensayos DestructivosEnsayos Destructivos

Se realizan una vez que se han realizado Se realizan una vez que se han realizado ensayos destructivos (I.Vensayos destructivos (I.V--R.T)R.T)Los ensayos fundamentales son :Los ensayos fundamentales son :Tracción TransversalTracción TransversalTracción LongitudinalTracción LongitudinalDobladoDobladoImpactoImpactoC.T.O.DC.T.O.DNick Break (Ensayo de sanidad)Nick Break (Ensayo de sanidad)

Control de Calidad de Uniones Control de Calidad de Uniones SoldadasSoldadas

Un sistema para asegurar la calidad de las Un sistema para asegurar la calidad de las uniones soldadas no puede prescindir de uniones soldadas no puede prescindir de ensayos e inspecciones ,muy en particular ensayos e inspecciones ,muy en particular la soldadura en el requerimiento de la la soldadura en el requerimiento de la junta soldada es muy exigente.junta soldada es muy exigente.

Requerimientos en Juntas Soldadas Requerimientos en Juntas Soldadas

Resistencia:Resistencia:Cargas estáticasCargas estáticasFatigaFatigaResistencia a la corrosiónResistencia a la corrosiónEstanqueidadEstanqueidadAparienciaApariencia


Ensayos Mecánicos:Ensayos Mecánicos:Tracción Tracción DobladoDobladoDurezaDurezaImpactoImpactoC.T.O.DC.T.O.DNick BreakNick Break

Ensayos Destructivos No MecánicosEnsayos Destructivos No Mecánicos

MacrografiaMacrografiaMetalografíaMetalografía


Ensayo de tracción:Ensayo de tracción:Una probeta de Una probeta de material forma y material forma y dimensiones dimensiones normalizadas, se normalizadas, se somete a una fuerza somete a una fuerza de tracción que crece de tracción que crece paralelamente hasta paralelamente hasta la rotura de la barra.la rotura de la barra.


Ensayo de Dureza: Ensayo de Dureza: En los metales la durezaEn los metales la durezaes la resistencia quees la resistencia queoponen a ser penetradosoponen a ser penetradossuperficialmente porsuperficialmente porotros cuerpos, todos losotros cuerpos, todos losequipos de durezaequipos de durezaconsta de un indentadorconsta de un indentadornormalizado para cadanormalizado para cadacaso.caso.


Los sistemas masLos sistemas masutilizados para medirutilizados para medirdureza son:dureza son:

Dureza Brinell.Dureza Brinell.-- Utiliza unUtiliza unpenetrador con una billapenetrador con una billade carburo de Tungstenode carburo de Tungstenoy cargas variables.y cargas variables.


Dureza Rockwell: Dureza Rockwell: Dependiendo del Dependiendo del material se utiliza un material se utiliza un indentador e diamante indentador e diamante y/ o una billa de acero y/ o una billa de acero de 1/16”.de 1/16”.


Dureza Vickers.Dureza Vickers.-- Se Se emplea un penetrador emplea un penetrador con una pirámide de con una pirámide de diamante de base diamante de base cuadrada con un cuadrada con un ángulo de 136ángulo de 136oo en sus en sus caras opuestas, y se caras opuestas, y se aplica con una carga aplica con una carga normalmente de 30 normalmente de 30 kg.kg.


También se debe mencionar que la dureza También se debe mencionar que la dureza se puede medir en forma no destructiva se puede medir en forma no destructiva en equipos como medición por ultrasonido en equipos como medición por ultrasonido y Equotip.y Equotip.


Ensayo de Impacto : Ensayo de Impacto : permite conocer la permite conocer la fragilidad de la union fragilidad de la union soldada.soldada.


El ensayo de impacto El ensayo de impacto nos permite conocer nos permite conocer la tenacidad de un la tenacidad de un material a tener un material a tener un comportamiento comportamiento tenaz (se define la tenaz (se define la tenacidad a la tenacidad a la fractura a la fractura a la capacidad de capacidad de absorber energía absorber energía antes de fracturarse)antes de fracturarse)

Ensayos DestructivosEnsayos DestructivosEnsayo de Nick Breack Ensayo de Nick Breack (De la mella) .(De la mella) .-- Conocido Conocido como ensayo de sanidad como ensayo de sanidad es una prueba que esta es una prueba que esta relacionada directamente relacionada directamente con el código API.con el código API.Es un ensayo que se rige Es un ensayo que se rige directamente por una directamente por una evaluación de atributos evaluación de atributos sobre la performance del sobre la performance del material de aporte al material de aporte al soldeo.soldeo.


Ensayo Drop WeightEnsayo Drop Weight--N.D.T(Nil Ductiliy N.D.T(Nil Ductiliy Transitión)Transitión)


Las probetas son pequeñas secciones de Las probetas son pequeñas secciones de material en las que se producen soldaduras material en las que se producen soldaduras defectuosas y fragiles que actúan como defectuosas y fragiles que actúan como propagadores de grietas:propagadores de grietas:

Las probetas se cargan con un peso que cae Las probetas se cargan con un peso que cae y las somete a un doblado, que produce una y las somete a un doblado, que produce una rotura en el deposito de soldadura . Se aplica rotura en el deposito de soldadura . Se aplica a aceros ferriticosa aceros ferriticos..

Ensayo DestructivosEnsayo DestructivosEnsayo macrografico.Ensayo macrografico.--Consiste en seccionar una Consiste en seccionar una probeta en una zona probeta en una zona seleccionada con seleccionada con antelación,se desbasta, antelación,se desbasta, pule y ataca pule y ataca químicamente .químicamente .Realizar una inspección Realizar una inspección visual de la zona soldada visual de la zona soldada y comprobar si existen y comprobar si existen defectos tales como falta defectos tales como falta de fusión, escorias , de fusión, escorias , poros,etc.poros,etc.


Ensayo C.O.D (Crack Opening Ensayo C.O.D (Crack Opening Displacement)Displacement)Esta prueba permite conocer la fragilidad Esta prueba permite conocer la fragilidad del material.del material.La probeta provista de una entalla artificial La probeta provista de una entalla artificial y una fisura a una serie de cargas y una fisura a una serie de cargas controladas hasta causar la propagación controladas hasta causar la propagación espontánea de la grieta.espontánea de la grieta.

Ensayo de TracciónEnsayo de Tracción

Los ensayos de tracción proveen Los ensayos de tracción proveen información de la resistencia ,ductilidad, información de la resistencia ,ductilidad, diseño de la junta soldada bajo esfuerzos diseño de la junta soldada bajo esfuerzos de tracción :de tracción :Resistencia a la tracciónResistencia a la tracciónPunto de fluenciaPunto de fluenciaPorcentaje de alargamientoPorcentaje de alargamientoDiagrama esfuerzo deformación Diagrama esfuerzo deformación Ubicación y modo de fractura.Ubicación y modo de fractura.


Una probeta del material ,de forma y dimensiones Una probeta del material ,de forma y dimensiones normalizadas ,se somete a una fuerza de tracción normalizadas ,se somete a una fuerza de tracción axial que crece paulatinamente hasta la zona de axial que crece paulatinamente hasta la zona de rotura de la barra ,midiendo durante la prueba las rotura de la barra ,midiendo durante la prueba las propiedades del material capaces de proporcionar propiedades del material capaces de proporcionar la información precisa sobre su resistencia y su la información precisa sobre su resistencia y su deformabilidad.deformabilidad.


La aplicación de la fuerza es aplicada La aplicación de la fuerza es aplicada sobre el eje de la probeta .sobre el eje de la probeta .La maquina debe proporcionar una graficaLa maquina debe proporcionar una graficadenominada grafica convencional denominada grafica convencional esfuerzo vs deformación.esfuerzo vs deformación.Nos da información de los parámetros deNos da información de los parámetros deesfuerzo y ductilidad del material. esfuerzo y ductilidad del material.


Curva convencional de tracciónCurva convencional de tracción∂b

%A

∂f


Los parámetros de resistencia:Los parámetros de resistencia:RESISTENCIA MAXIMARESISTENCIA MAXIMA

∂b= Carga Maxima

Área Nominal ∂f= Carga de Fluencia

Área Nominal


Parámetros de ductilidad:Parámetros de ductilidad:

% A= % A= Longitud FinalLongitud Final--Longitud Inicial Longitud Inicial x 100%x 100%Longitud inicialLongitud inicial

% D = % D = Área inicialÁrea inicial-- Área final Área final x 100%x 100%Área inicialÁrea inicial


Los ensayos de tracción se rigen por la Los ensayos de tracción se rigen por la norma ASTM norma ASTM ––E8 Y por la norma ASTM A E8 Y por la norma ASTM A 370370Las normas europeas como UE y DIN Las normas europeas como UE y DIN difieren en forma y tamaño de probeta difieren en forma y tamaño de probeta variando muy poco en los parametros de variando muy poco en los parametros de velocidad y aplicación de la carga. velocidad y aplicación de la carga.

Aplicación del Ensayo de Tracción a Aplicación del Ensayo de Tracción a la Evaluación de Soldadurasla Evaluación de Soldaduras

Los códigos AWS D1.1,ASME,API,AWWA y Los códigos AWS D1.1,ASME,API,AWWA y los códigos y normas europeas hacen los códigos y normas europeas hacen mención constantemente del ensayo de mención constantemente del ensayo de tracción como evaluación para la tracción como evaluación para la conformidad de un procedimiento de conformidad de un procedimiento de soldadura (WPS)soldadura (WPS)Los resultados siempre van registrados en Los resultados siempre van registrados en el registro de calificación (PQR)el registro de calificación (PQR)

Ensayo de Tracción


Ensayos de doblado:Ensayos de doblado:Se realizan sobre Se realizan sobre probetas para probetas para comprobar las grietas comprobar las grietas o fisuras superficiales o fisuras superficiales en las dos caras del en las dos caras del cordón y de las zonas cordón y de las zonas afectadas afectadas térmicamente así térmicamente así como la ductilidad de como la ductilidad de la unión soldada.la unión soldada.

Ensayo de DobladoEnsayo de Doblado

Se realiza sobre probetas soldadas para Se realiza sobre probetas soldadas para comprobar las grietas y/o fisuras comprobar las grietas y/o fisuras superficiales en las dos caras del cordón y superficiales en las dos caras del cordón y de las zonas afectadas térmicamente así de las zonas afectadas térmicamente así como la ductilidad de la unión soldada.como la ductilidad de la unión soldada.


Los ensayos de doblado se pueden dividir Los ensayos de doblado se pueden dividir en dos tipos:en dos tipos:Ensayo de doblado transversal por el lado Ensayo de doblado transversal por el lado de la cara y por el lado de la raíz de las de la cara y por el lado de la raíz de las uniones soldadas a tope por fusión: uniones soldadas a tope por fusión: consiste en someter a deformación consiste en someter a deformación plastica una probeta en sentido plastica una probeta en sentido transversal a una unión la cual se dobla sin transversal a una unión la cual se dobla sin invertir el sentido de la flexión, de modo invertir el sentido de la flexión, de modo que solo una de las superficies de la que solo una de las superficies de la soldadura quede sometida a tracción. soldadura quede sometida a tracción.


Ensayo de doblado lateral en las uniones Ensayo de doblado lateral en las uniones soldadas a tope por fusión. Esta probeta soldadas a tope por fusión. Esta probeta se toma en sentido en sentido transversal se toma en sentido en sentido transversal a la unión soldada, de modo que su a la unión soldada, de modo que su anchura corresponda al espesor de la anchura corresponda al espesor de la unión .unión .


Dependiendo de la norma aplicable puede Dependiendo de la norma aplicable puede exigirse un determinado ángulo de exigirse un determinado ángulo de doblado sin que aparezcan grietas o mas doblado sin que aparezcan grietas o mas frecuenten ,un doblado a 180frecuenten ,un doblado a 180o o (caras (caras paralelas) sin que las grietas superen un paralelas) sin que las grietas superen un determinado tamaño.determinado tamaño.Se trata de una ensayo muy exigente que Se trata de una ensayo muy exigente que permite medir la ductilidad del material en permite medir la ductilidad del material en la zona estirada, permitendo evaluar la zona estirada, permitendo evaluar anomalías en la zona soldada.anomalías en la zona soldada.

ENSAYO

DE

IMPACTO

ENSAYO DE INTEGRIDAD (SANIDAD) DE SOLDADURAS

INSPECCION DE SOLDADURAINSPECCION DE SOLDADURA

Manejo e Interpretación de CódigosManejo e Interpretación de Códigos

IPENIPEN--20062006

APIAPI

Estándar APIEstándar API


API (AMERICAN API (AMERICAN PETROLEUM PETROLEUM INSTITUTE) han INSTITUTE) han generado estándar que generado estándar que se aplican directamente se aplican directamente en la industria de en la industria de hidrocarburoshidrocarburos


Los Los estandar estandar mas empleados de mas empleados de APIsonAPIson: : API Std1104 Soldadura de tuberías e instalaciones API Std1104 Soldadura de tuberías e instalaciones Relacionadas.Relacionadas.API API StdStd 650 Tanques de almacenamiento de 650 Tanques de almacenamiento de Hidrocarburos.Hidrocarburos.API Std620 Tanque de almacenamientos soldados API Std620 Tanque de almacenamientos soldados de baja Presión. de baja Presión.

Estándar API.Estándar API.

API API Std Std 1104 . 1104 . Esta subdividido enEsta subdividido entrece(13) secciones mastrece(13) secciones masdos (2) apéndices.dos (2) apéndices.El propósito de esteEl propósito de esteestándar es presentarestándar es presentarmétodos para lamétodos para laproducción de soldadurasproducción de soldadurasy registros de inspeccióny registros de inspecciónde alta calidad .de alta calidad .


Es completamente Es completamente voluntario y aplica a la voluntario y aplica a la soldadura y fabricación soldadura y fabricación de tuberías usadas en de tuberías usadas en la compresión,bombeo la compresión,bombeo y transmisión de y transmisión de productos de petróleo y productos de petróleo y gases combustiblesgases combustibles


En el estándar donde se hallan realizado En el estándar donde se hallan realizado modificaciones en requerimientos antiguos ,API modificaciones en requerimientos antiguos ,API coloca una línea vertical en el margen adyacente.coloca una línea vertical en el margen adyacente.


El estándar API presenta las siguientes secciones: El estándar API presenta las siguientes secciones: GeneralidadesGeneralidadesPublicaciones de referenciaPublicaciones de referenciaDefinición de términosDefinición de términosEspecificacionesEspecificacionesCalificación de procedimientos de soldadura para Calificación de procedimientos de soldadura para soldaduras conteniendo metal de aporte.soldaduras conteniendo metal de aporte.


Calificación de soldadoresCalificación de soldadoresDiseño y preparación de la junta para soldadura de Diseño y preparación de la junta para soldadura de producción producción inspección y ensayos de soldadura de producción .inspección y ensayos de soldadura de producción .Estándares de aceptación para ensayos No Estándares de aceptación para ensayos No destructivosdestructivosSoldadura automáticaSoldadura automáticaSoldadura automática sin adiciones de metal de Soldadura automática sin adiciones de metal de aporte.aporte.


Apéndice A.Apéndice A.-- estándares alternativos de aceptación estándares alternativos de aceptación para soldaduras circunferenciales.para soldaduras circunferenciales.Apéndice B.Apéndice B.-- Soldadura de servicio Soldadura de servicio


Sección1.Sección1.-- Este estándar cubre las las soldaduras Este estándar cubre las las soldaduras por arco y gas y uniones a tope,filete y por arco y gas y uniones a tope,filete y socket socket de de tuberosa de acero al carbono y de baja aleación tuberosa de acero al carbono y de baja aleación utilizados en la compresión ,bombeo y transporte utilizados en la compresión ,bombeo y transporte de petróleo crudo ,productos de petróleo, gases de petróleo crudo ,productos de petróleo, gases combustibles,combustibles,dioxido dioxido de carbono y de carbono y nitrogeno nitrogeno y,donde sea aplicable , cubre soldaduras en y,donde sea aplicable , cubre soldaduras en sistemas de distribución.sistemas de distribución.


Este estándar cubre también los estándares de Este estándar cubre también los estándares de aceptación para ser aplicados a ensayos de aceptación para ser aplicados a ensayos de soldaduras de producción destructivamente o soldaduras de producción destructivamente o inspeccionadas por los métodos de radiografía inspeccionadas por los métodos de radiografía ,partículas magnéticas ,líquidos penetrantes ,partículas magnéticas ,líquidos penetrantes ,ultrasonido e inspección visual. ,ultrasonido e inspección visual.


Sección II.Sección II.-- Publicaciones de referencia ,en esta Publicaciones de referencia ,en esta seccion seccion se especifica todos los documentos mas se especifica todos los documentos mas utilizados (códigos ,normas ,especificaciones)para utilizados (códigos ,normas ,especificaciones)para referencia y/o aplicación .referencia y/o aplicación .

Ejemplo las publicaciones de ASNT para ensayos no Ejemplo las publicaciones de ASNT para ensayos no destructivos o AWS para definición de términos e destructivos o AWS para definición de términos e soldadura.soldadura.

StandardStandard APIAPI

Sección III.Sección III.-- Definición de términos.Definición de términos.-- Los términos de Los términos de soldadura usados en este estándar son definidos en soldadura usados en este estándar son definidos en ANSI /AWS A3.0 ANSI /AWS A3.0

Términos y definiciones estándares en soldadura. Términos y definiciones estándares en soldadura. Las adiciones y modificaciones son mostradas en Las adiciones y modificaciones son mostradas en 3.23.2


La La subseccionsubseccion 3.2 proporciona una lista de los mas 3.2 proporciona una lista de los mas comunes términos que son empleados a través del comunes términos que son empleados a través del Estándar .Estándar .

Un ejemplo es el termino ingles “Un ejemplo es el termino ingles “shallshall” que indica ” que indica algo mandatario y “algo mandatario y “shouldshould” indica una ” indica una recomendación practica. recomendación practica.


Sección IV.Sección IV.-- EspecificacionesEspecificacionesEsta dividida en Esta dividida en subseccionessubsecciones,ejemplo:,ejemplo:

4.1 Equipamiento .4.1 Equipamiento .--Esta Esta subsección subsección indica los equipos de soldadura de indica los equipos de soldadura de gas o de arco que deben ser capaces de operar gas o de arco que deben ser capaces de operar dentro de los parámetros establecidos en el dentro de los parámetros establecidos en el procedimiento de soldadura.procedimiento de soldadura.


4.2 Materiales.4.2 Materiales.

La La subsección subsección 4.2.1 requiere que las soldaduras de 4.2.1 requiere que las soldaduras de tuberías y conexiones deberán conformar una de las tuberías y conexiones deberán conformar una de las siguientes especificaciones : siguientes especificaciones : API 5L y ASTM aplicables. API 5L y ASTM aplicables.


La La subsección subsección 4.2.2.2.1 4.2.2.2.1 Menciona una lista de especificaciones de metal de Menciona una lista de especificaciones de metal de aporte y también la forma que otros metales de aporte y también la forma que otros metales de aporte que no cumplan las especificaciones pueden aporte que no cumplan las especificaciones pueden ser usadas siempre que los procedimientos de ser usadas siempre que los procedimientos de soldadura que involucren sean calificados. soldadura que involucren sean calificados. La tabla 1 muestra los materiales de aporte en La tabla 1 muestra los materiales de aporte en grupos directamente relacionados a los soldadores grupos directamente relacionados a los soldadores calificados y aplicaciones de procesoscalificados y aplicaciones de procesos


Subsección Subsección 4.2.2.2 4.2.2.2 AlmacenamientoyAlmacenamientoy manipulación de metales de aporte ymanipulación de metales de aporte yfundentes.fundentes.

SubsecciónSubsección 4.2.3 4.2.3 Describe las precauciones de sequedad, pureza,Describe las precauciones de sequedad, pureza,manipulación de gases protectores.manipulación de gases protectores.Calidad de los mismos y las garantías de calidadCalidad de los mismos y las garantías de calidadque deben tener.que deben tener.


Sección V.Sección V.--Calificación de procedimientos de soldadura para Calificación de procedimientos de soldadura para juntas conteniendo material de aporte.juntas conteniendo material de aporte.

5.1 .5.1 .-- Calificación de procedimientoCalificación de procedimientoAntes de empezar a soldar en producción ,se Antes de empezar a soldar en producción ,se debedebeestablecer y calificar un procedimiento de establecer y calificar un procedimiento de soldadura.soldadura.


5.2 Registro .5.2 Registro .Los detalles y resultados de dicha calificación Los detalles y resultados de dicha calificación deben de ser registrados .deben de ser registrados .Un ejemplo de formato de calificación es Un ejemplo de formato de calificación es ´proporcionado por el estándar´proporcionado por el estándar


5.3 Especificación de procedimiento .5.3 Especificación de procedimiento .--SubsecciónSubsección 5.3.2 lista la información a ser incluida 5.3.2 lista la información a ser incluida en la especificación de procedimiento.en la especificación de procedimiento.Por ejemplo 5.3.2.2 “Por ejemplo 5.3.2.2 “Pipe and fittings materialsPipe and fittings materials” ” especifica los materiales de soldadura pueden ser especifica los materiales de soldadura pueden ser agrupados ,previendo que los ensayos de agrupados ,previendo que los ensayos de calificación estén hechos en el de mayor resistencia calificación estén hechos en el de mayor resistencia a la fluencia en el grupo a la fluencia en el grupo

Estandar Estandar APIAPI

5.4 Variables esenciales.5.4 Variables esenciales.-- Esta Esta subsecciónsubsección define las define las variables esenciales que implicarían una variables esenciales que implicarían una recalificación de procedimiento.recalificación de procedimiento.

Los materiales los dividen en tres gruposLos materiales los dividen en tres grupos..


A.A.--Esfuerzo de fluencia mínimo especificado a Esfuerzo de fluencia mínimo especificado a 290 290 MPaMPa(42ksi)(42ksi)

B.B.--Esfuerzo de fluencia mínimo especificado Esfuerzo de fluencia mínimo especificado mayor de 290MPA(42ksi)pero menor a mayor de 290MPA(42ksi)pero menor a 448MPa(65ksi)448MPa(65ksi)

C.C.-- Para materiales con especificaciones de Para materiales con especificaciones de 448MPa (65ksi) 448MPa (65ksi)

Cada grado debe recibir un ensayo de Cada grado debe recibir un ensayo de calificacióncalificación

separadoseparado


Otras variables esenciales son:Otras variables esenciales son:Cambio de la posición de soldadura.Cambio de la posición de soldadura.Cambio en el grupo del material de aporte.Cambio en el grupo del material de aporte.Un cambio en el tipo de gas de protecciónUn cambio en el tipo de gas de protección


5.5 Soldado de las probetas de ensayo 5.5 Soldado de las probetas de ensayo --Soldaduras a Soldaduras a tope.tope.Las juntas de ensayo deben ser hechas usando Las juntas de ensayo deben ser hechas usando niples niples de tubo y los parámetros del procedimiento de tubo y los parámetros del procedimiento de soldadura.de soldadura.


5.6 Ensayos de junta soldadas.5.6 Ensayos de junta soldadas.-- Este párrafo trata Este párrafo trata de los ensayos mecánicos para el proceso de de los ensayos mecánicos para el proceso de calificación como :calificación como :TracciónTracciónDoblado Doblado Impacto Impacto Nick BreackNick BreackCTODCTOD

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