PROCEDIMIENTO DE PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA DEL SOLDADURA DEL

ACERO NAVAL A131 ACERO NAVAL A131 GRADO AGRADO A

En el presente trabajo se analiza En el presente trabajo se analiza el procedimiento de soldeo del acero el procedimiento de soldeo del acero naval ASTM A131 Grado A con el naval ASTM A131 Grado A con el electrodo AWS A5.1 E6011. Se hace electrodo AWS A5.1 E6011. Se hace referencia al código AWS D1.1 – referencia al código AWS D1.1 – 2004 dado que el diseño de este 2004 dado que el diseño de este procedimiento se encuentra entre procedimiento se encuentra entre los procedimientos precalificados, los procedimientos precalificados, también se realizaron los ensayos también se realizaron los ensayos correspondientes para comprobar la correspondientes para comprobar la validez de nuestro trabajo.validez de nuestro trabajo.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

El acero naval A131 Grado A es un El acero naval A131 Grado A es un acero al carbono con 0.21 % C. Este acero al carbono con 0.21 % C. Este acero es muy utilizado en acero es muy utilizado en construcciones navales. En la construcciones navales. En la actualidad, el SIMA suelda este material actualidad, el SIMA suelda este material usando el proceso SMAW, empleando el usando el proceso SMAW, empleando el electrodo AWS A5.1 E6011.electrodo AWS A5.1 E6011.

Nuestro objetivo principal es verificar si Nuestro objetivo principal es verificar si el proceso utilizado es el adecuado el proceso utilizado es el adecuado técnicamente.técnicamente.

MATERIAL BASEMATERIAL BASE

Composición del Composición del Acero ASTM A131 Acero ASTM A131 Grado A :Grado A :Denominación ASTM A131-A Características Eléctricas

Composición Química%C %Mn %Si %P %S0.21 0.52 0.50 0.035 0.035

Propiedades Mecánicas

Límite Elástico [MPa]

400 - 520 >235 > 24

Elongación en 2" [%]

Resistencia a la Tracción [MPa]

ASTM A131 GRADO A

SOLDABILIDADSOLDABILIDAD

Calculamos el CE según el Anexo XI Calculamos el CE según el Anexo XI del AWS D1.1del AWS D1.1

Con este valor y el %C de 0.21 Con este valor y el %C de 0.21 ubicamos en el diagrama Graville al ubicamos en el diagrama Graville al acero en estudio.acero en estudio.

VMoCrCuNiSiMnCCE %%%5

1%%

15

1%%

6

1%

38.0CE

El acero A131 cae en la zona II del Diagrama de El acero A131 cae en la zona II del Diagrama de Graville, lo cual indica que se deben tomar Graville, lo cual indica que se deben tomar precauciones para evitar la formación de precauciones para evitar la formación de estructuras frágiles.estructuras frágiles.

A131-A

ZONA I

ZONA II

ZONA IIIA131-A

ZONA I

ZONA II

ZONA III

PROCEDIMIENTO DE SOLDEOPROCEDIMIENTO DE SOLDEO

Se utilizo un procedimiento Se utilizo un procedimiento precalificado basado en el precalificado basado en el estándar americano de fabricación estándar americano de fabricación estructural, el AWS D1.1 estructural, el AWS D1.1 “Structural Welding Code Steel” - “Structural Welding Code Steel” - 2004.2004.

Proceso de Soldadura y Material de Proceso de Soldadura y Material de AporteAporte

Según la tabla 3.1 del código AWS D1.1, el Según la tabla 3.1 del código AWS D1.1, el proceso de soldadura a utilizarse es el SMAW proceso de soldadura a utilizarse es el SMAW y los electrodos permitidos son los E60XX y y los electrodos permitidos son los E60XX y E70XX, el electrodo seleccionado es el AWS E70XX, el electrodo seleccionado es el AWS A5.1 E6011 (en el Cuadro 3.1 se muestran sus A5.1 E6011 (en el Cuadro 3.1 se muestran sus principales características).principales características).

Denominación Cellocord APNorma AWS A5.1 - 91Electrodo E6011Composición Química

%C %Mn %Si %P %S

0.08-0.15 0.40-0.60 0.18-0.25 0.01 0.01Propiedades Mecánicas 400 - 520

Resist. Tracción [MPa]

Límite Elástico [MPa]

Ch V -20ºC

450-550 > 360 > 70 J 22-30

Elongación en 2" [%]

Temperatura de Temperatura de Precalentamiento e Precalentamiento e

interpaseinterpase Según la tabla 3.2 del código AWS D1.1, no se Según la tabla 3.2 del código AWS D1.1, no se

necesita temperatura de precalentamiento para necesita temperatura de precalentamiento para el acero A1 131 cuando es soldado con electrodos el acero A1 131 cuando es soldado con electrodos de bajo tenor de hidrógeno, para electrodos sin de bajo tenor de hidrógeno, para electrodos sin control de hidrógeno se utiliza el anexo XI del control de hidrógeno se utiliza el anexo XI del código (según referencia 3.5).código (según referencia 3.5).

Según el Anexo XI se puede utilizar el método Según el Anexo XI se puede utilizar el método de control de Hidrógeno para calcular de de control de Hidrógeno para calcular de temperatura de precalentamiento. Hallamos el temperatura de precalentamiento. Hallamos el parámetro de composición de acuerdo a la parámetro de composición de acuerdo a la siguiente fórmula:siguiente fórmula: B

VMoCrNiCuMnSiCPCM 5

15152060202030

253.0PCM

Teniendo en cuenta que el electrodo Teniendo en cuenta que el electrodo utilizado (AWS A5.1 E6011) no tiene un utilizado (AWS A5.1 E6011) no tiene un control de hidrógeno (correspondiente control de hidrógeno (correspondiente al nivel H3) y haciendo uso de las al nivel H3) y haciendo uso de las tablas XI-1 y XI-2 (para un nivel de tablas XI-1 y XI-2 (para un nivel de restricciones bajo y espesor de plancha restricciones bajo y espesor de plancha de 12mm) obtenemos que la de 12mm) obtenemos que la temperatura de precalentamiento y temperatura de precalentamiento y temperatura interpase es de 100°C.temperatura interpase es de 100°C.

Temperatura de Temperatura de Precalentamiento e interpasePrecalentamiento e interpase

Requerimientos Generales del Requerimientos Generales del Procedimiento PrecalificadoProcedimiento Precalificado

Según tabla 3.7 (código) obtenemos los Según tabla 3.7 (código) obtenemos los requerimientos generales del Proc. Precalificado requerimientos generales del Proc. Precalificado para nuestras condiciones. Las características para nuestras condiciones. Las características eléctricas serán según fabricante del electrodo, eléctricas serán según fabricante del electrodo, el diámetro máximo del electrodo será ¼”, el el diámetro máximo del electrodo será ¼”, el pase de raíz no excedera de 3/8” y los pases de pase de raíz no excedera de 3/8” y los pases de relleno no excederán de 3/16”. En el Cuadro 3.2 relleno no excederán de 3/16”. En el Cuadro 3.2 vemos las características a usarse. Además, el vemos las características a usarse. Además, el lapso entre pases será de 3 minutos como lapso entre pases será de 3 minutos como máximo.máximo. Características Eléctricas

Pase de Raíz

Electrodo Diámetro Amperaje PolaridadE6011 1/4" 80-110 DCEP

Pase de RellenoElectrodo Diámetro Amperaje Polaridad

E6011 1/4" 80-110 DCEP

Diseño de JuntaDiseño de Junta

El diseño de junta es el dispuesto por el código El diseño de junta es el dispuesto por el código en la figura 3.4 para CJP. La junta es en “V”, sus en la figura 3.4 para CJP. La junta es en “V”, sus dimensiones en mm se muestran en la figura. El dimensiones en mm se muestran en la figura. El proceso de corte se realizará con oxicorte, proceso de corte se realizará con oxicorte, además la limpieza durante el soldeo se además la limpieza durante el soldeo se realizará con disco de corte para el pase de raíz realizará con disco de corte para el pase de raíz y para los pases restantes con escobilla y para los pases restantes con escobilla circular.circular.

PREPARACION DE LA JUNTAPREPARACION DE LA JUNTA

ENSAYOSENSAYOS

A pesar de la comprobada validez histórica que A pesar de la comprobada validez histórica que brinda un procedimiento precalificado, se brinda un procedimiento precalificado, se realizaron las pruebas que manda el código realizaron las pruebas que manda el código AWS D1.1 para calificar el procedimiento de AWS D1.1 para calificar el procedimiento de soldadura (Capítulo 4) para certificar la sanidad soldadura (Capítulo 4) para certificar la sanidad de la junta. Los ensayos requeridos por el de la junta. Los ensayos requeridos por el

código son:código son: Ensayo de Tracción (sección reducida): 2 Ensayo de Tracción (sección reducida): 2

especimenes.especimenes. Ensayo de doblez de lado (side bend): 4 Ensayo de doblez de lado (side bend): 4

especimenes.especimenes.

RESULTADOSRESULTADOS

Los resultados obtenidos de esta Los resultados obtenidos de esta prueba arrojan un esfuerzo de tracción prueba arrojan un esfuerzo de tracción promedio de 60757 psi, valor dentro promedio de 60757 psi, valor dentro del rango especificado en la del rango especificado en la fabricación de dicho material. La fabricación de dicho material. La rotura se produjo lejos de la junta rotura se produjo lejos de la junta soldada.soldada.

Con el esfuerzo obtenido cumplimos Con el esfuerzo obtenido cumplimos con el criterio de aceptación para esta con el criterio de aceptación para esta prueba según el código AWS D1.1prueba según el código AWS D1.1

Del Ensayo de tracciónDel Ensayo de tracción

Cordón de SoldaduraCordón de Soldadura

RESULTADOSRESULTADOS

Los resultados arrojaron cordones sanos Los resultados arrojaron cordones sanos en tres de los cuatro especimenes; en el en tres de los cuatro especimenes; en el cuarto espécimen se presentó una cuarto espécimen se presentó una discontinuidad que está dentro de lo discontinuidad que está dentro de lo aceptado por el código AWS D1.1.aceptado por el código AWS D1.1.

Del Ensayo de Doblez de LadoDel Ensayo de Doblez de Lado

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Se comprobó la validez del procedimiento Se comprobó la validez del procedimiento precalificado, soldando con electrodo precalificado, soldando con electrodo AWS A5.1 E6011.AWS A5.1 E6011.

El SIMA viene soldando con este electrodo El SIMA viene soldando con este electrodo pero no precalienta el acero, lo cual está pero no precalienta el acero, lo cual está fuera del procedimiento precalificado.fuera del procedimiento precalificado.

Al emplear el electrodo AWS A5.1 E6011 Al emplear el electrodo AWS A5.1 E6011 en las construcciones navales se reduce en las construcciones navales se reduce el costo de fabricación, con respecto a el costo de fabricación, con respecto a otras opciones como lo es el electrodo otras opciones como lo es el electrodo AWS A5.1 E7018.AWS A5.1 E7018.

AGRADECIMIENTOSAGRADECIMIENTOS

Agradecemos la colaboración en la Agradecemos la colaboración en la fabricación de los cupones de soldadura a fabricación de los cupones de soldadura a la Empresa EXSA y a todo su cuerpo la Empresa EXSA y a todo su cuerpo técnico y administrativo; al laboratorio N° técnico y administrativo; al laboratorio N° 04 de la Facultad de Ingeniería Mecánica 04 de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la UNI, así como a todo su cuerpo de la UNI, así como a todo su cuerpo técnico.técnico.

Asimismo queremos agradecer al Asimismo queremos agradecer al ingeniero Oswaldo Berrocal Curiel por todo ingeniero Oswaldo Berrocal Curiel por todo el apoyo brindado.el apoyo brindado.

GRACIAS POR SU ATENCIONGRACIAS POR SU ATENCION