Los defectos de soldadura se pueden definir como imperfecciones inaceptables durante el proceso de soldadura. Cualquier desviación inaceptable con respecto a los requisitos técnicos y de diseño establecidos en el proceso de soldadura se denomina defecto de soldadura. Varios parámetros podrían causar la desviación del proceso de soldadura ideal según lo definido por los códigos y estándares. La soldadura incorrecta, el comportamiento humano, el electrodo incorrecto, las malas condiciones del proceso, la preparación inadecuada del trabajo, el soldador no calificado, los parámetros de soldadura incorrectos, etc., podrían ser algunas de esas razones. Los defectos en la soldadura pueden ocurrir en cualquier etapa del proceso de soldadura y pueden detectarse fácilmente en formas de imperfecciones geométricas. Dichos defectos de soldadura pueden afectar tanto al interior como al exterior de la estructura metálica.
Varios códigos y estándares como BS EN ISO 6520-1, BS EN ISO 5817, BS EN ISO 10042 proporcionan los límites aceptables para las irregularidades de soldadura. Cuando cualquier discontinuidad excede los límites de código aceptables, se consideran defectos de soldadura. Es importante que un defecto de soldadura se identifique correctamente para que se pueda establecer la causa y se tomen medidas para evitar que vuelva a ocurrir.
Tipos de defectos de soldadura / Tipos de defectos de soldadura
Según la ubicación de los defectos de Soldadura, se clasifican en dos grupos:
- Defectos de soldadura externa y
- Defectos de soldadura internos.
Los defectos de soldadura externos se encuentran en la superficie misma y, a veces, pueden reconocerse a simple vista. Las grietas superficiales, socavados, porosidad, superposiciones, cráteres, relleno insuficiente, salpicaduras, penetración excesiva, golpe de arco, etc. son ejemplos de defectos de soldadura externos.
Existen defectos internos de soldadura en el material a cierta profundidad y están ocultos a simple vista. La penetración incompleta, la inclusión de escoria, la porosidad interna, la grieta interna, la fusión incompleta, los orificios internos, etc., son ejemplos de defectos de soldadura internos.
En el proceso de soldadura, los defectos de soldadura tanto internos como externos son bastante comunes. En los siguientes párrafos, exploraremos este tipo de defectos de soldadura en detalle.
Grietas por defectos de soldadura
Defectos de soldadura La fisura es una imperfección producida por una ruptura local del estado sólido por efecto de enfriamientos o esfuerzos. Las grietas de soldadura son más significativas que otros tipos de defectos de soldadura, ya que su geometría produce una concentración de tensión muy grande en la punta de la grieta, lo que las hace propensas a causar fracturas.
Las grietas de soldadura normalmente se encuentran en el metal de soldadura, el metal base o el afectado por el calor. Las grietas por defectos de soldadura pueden ser de varios tipos, como:
- Longitudinal.
- Transverso.
- Radiante.
- Cráter (encontrado solo en el metal de soldadura)
- Derivación.
Las grietas por defectos de soldadura pueden tener varias formas y tamaños y pueden aparecer en la superficie o en cualquier profundidad o incluso en la raíz. La razón principal de la fisuración es que la tensión localizada supera la UTS de ese material.
Según su naturaleza, estas grietas de soldadura pueden ser:
- grietas calientes
- Grietas frías
- Desgarro lamelar.
Grietas calientes:
Las grietas en caliente normalmente ocurren durante la etapa de solidificación; significa poco después de la soldadura. Dependiendo de su ubicación y modo de ocurrencia, las grietas en caliente pueden ser de dos tipos:
- Grietas de solidificación: Ocurren en el metal de soldadura durante el proceso de solidificación.
- Grietas de licuación: ocurren en la ZAT de grano grueso, como resultado del calentamiento a temperatura elevada del material que provoca la licuación de los constituyentes de bajo punto de fusión en los límites de grano.
El agrietamiento por solidificación (Fig. 1) normalmente ocurre cuando:
- El metal de soldadura posee un alto contenido de carbono o impurezas.
- El cordón de soldadura en solidificación tiene una mayor relación profundidad-ancho (profundo y angosto).
- Se produce una interrupción del flujo de calor.
Las grietas pueden ser anchas y abiertas y posiblemente estrechas. El agrietamiento por solidificación se produce en composiciones que tienen un amplio intervalo de temperatura de congelación. Para los aceros, las grietas de solidificación ocurren debido a la presencia de un alto contenido de carbono y elementos de impureza como el azufre y el fósforo. Durante la solidificación, estos elementos se segregan de tal manera que quedan películas líquidas intergranulares una vez que se ha solidificado la mayor parte de la soldadura. La contracción térmica del cordón de soldadura que se está enfriando puede hacer que estos se rompan y formen una fisura.
Grietas frías:
Las grietas en frío ocurren después de la solidificación del metal de soldadura en la región de grano grueso de la ZAT. También se conocen como agrietamiento retardado, ya que normalmente pueden desarrollarse después de varios días de soldadura. Se encuentra paralelo al límite de fusión y su camino suele ser una combinación de grietas intergranulares y transgranulares.
La dirección de la tensión de tracción residual principal puede dar como resultado grietas de punta que hacen que la trayectoria de la grieta crezca progresivamente alejándose del límite de fusión hacia una región de menor sensibilidad al agrietamiento por hidrógeno. Cuando esto sucede, la tasa de crecimiento de grietas disminuye y eventualmente se detiene.
Las principales causas de las grietas en frío (Fig. 2) son la falta de precalentamiento, la baja temperatura, las altas tensiones, la estructura del material susceptible, el alto contenido de hidrógeno, etc.
Desgarro lamelar:
El desgarro lamelar ocurre normalmente en placas de acero laminadas. Se distinguen por la característica de agrietamiento que tiene una apariencia de terrazas. El agrietamiento lamelar ocurre en juntas donde:
- Puede ocurrir una deformación por contracción térmica en la dirección del espesor de la placa de acero.
- La posibilidad de inclusiones no metálicas como plaquetas muy delgadas con sus planos principales paralelos a la superficie de la placa es alta.
Defectos de soldadura Socavado
Las socavaduras son defectos de soldadura que se presentan como ranuras angostas e irregulares en el metal principal. Se caracterizan por su profundidad, longitud y nitidez. La socavación corre paralela al metal de soldadura y actúa como un elevador de tensión durante la carga de fatiga debido a la sección debilitada. Defectos de soldadura Undercut es de tres tipos; Rebaje continuo, rebaje intermedio y rebaje entre pasadas.
Causas de socavaduras
Las causas probables de los defectos de soldadura por socavado son
- Derretimiento del borde superior debido a la alta velocidad de soldadura o alto voltaje.
- Alto voltaje de arco.
- Electrodo demasiado grande; Ángulo de electrodo incorrecto.
- Uso de metal de aporte incorrecto.
- Selección incorrecta del gas de protección.
- tejido excesivo
Remedios/Prevención de socavado de soldadura
Se deben seguir los siguientes pasos para evitar la posibilidad de defectos de soldadura por socavado.
- Disminuya la velocidad de desplazamiento, reduzca la entrada de energía.
- Utilice el tamaño de electrodo correcto con la posición correcta; entre 30 a 45 grados de ángulo.
- Reduzca la longitud del arco y baje el voltaje.
- Soldadura en posiciones planas.
- Utilice la corriente adecuada prestando atención a las áreas y los bordes más delgados.
- Utilice la mezcla de gas correcta según el tipo y el grosor del material.
La entrada de calor debe controlarse durante las reparaciones de soldadura de los defectos de soldadura socavados.
Defectos de soldadura Porosidad
Defecto de soldadura La porosidad es causada por burbujas de gas o aire atrapadas en el metal de soldadura. Estos gases atrapados colapsan con el tiempo y debilitan la sección de soldadura. Pueden estar localizados o distribuidos uniformemente. Dependiendo de la porosidad las formaciones son de varios tipos como:
- Porosidad de gases
- Agujeros de gusano
- Porosidad superficial
Porosidad de gases:
La porosidad del gas es una pequeña cavidad de forma esférica generada en el metal de soldadura debido a los gases atrapados. Los hay de varias formas como Aislados; Porosidad uniformemente distribuida, Porosidad superficial, Porosidad agrupada localizada; Cavidad alargada o porosidad lineal.
Agujeros de gusano:
En ocasiones, durante la solidificación del gas atrapado se pueden formar cavidades tubulares o alargadas que se conocen como agujeros de gusano. Pueden aparecer solos o en grupos sobre la superficie de soldadura. El atrapamiento progresivo de gas entre los cristales de metal en solidificación provoca agujeros de gusano.
Porosidad superficial:
Las porosidades que rompen la superficie se conocen como porosidades superficiales. Son similares a las porosidades uniformes.
Causas de la porosidad
Las principales causas de la porosidad de los defectos de soldadura son:
- El electrodo no está bien revestido/Electrodo corroído
- Presencia de aceite, grasa, hidrocarburo, agua u óxido en la superficie de soldadura.
- Uso de gas de protección incorrecto o protección inadecuada o atrapamiento de aire.
- Flujo de gas demasiado alto/voltaje de arco demasiado alto
- Desprendimiento de gas debido a un tratamiento superficial inadecuado.
Prevención o Remedios de la Porosidad:
Para reducir la formación de porosidad de defectos de soldadura, se pueden tomar las siguientes acciones correctivas:
- Limpie la superficie de soldadura y los materiales; Asegúrese de que la superficie preparada esté libre de aceite, óxido u otros contaminantes.
- Uso de electrodos secos y de buena calidad.
- Optimice el proceso de soldadura para permitir que escapen los gases.
- Medidor de flujo de gas que debe configurarse con los ajustes de flujo correctos.
Superposición de defectos de soldadura
La superposición de defectos de soldadura ocurre cuando el baño de soldadura se desborda en la superficie de soldadura del metal principal. En tal escenario, el metal fundido no se fusiona con el metal base.
Causas de las superposiciones:
- Gran deposición de soldadura en una sola pasada.
- Mala manipulación de electrodos; Recubrimiento de electrodo incorrecto.
- Usar el electrodo en el ángulo incorrecto.
- Alta corriente/entrada de calor.
- Posicionamiento incorrecto de la soldadura.
- Arco más largo.
Remedios de superposición:
- Use la técnica de soldadura correcta para evitar una longitud de arco incorrecta.
- Coloque el electrodo en el ángulo apropiado.
- Cambiar a posición plana.
- Use la deposición correcta durante cada corrida; Recubrimiento correcto del electrodo
- Utilice corriente de soldadura baja; Bajo aporte de calor.
Defectos de soldadura Inclusiones sólidas
Se pueden incluir varias partículas sólidas durante el proceso de soldadura. Estos defectos de soldadura se conocen como inclusiones sólidas. Pueden ser de varios tipos como se indica a continuación:
- inclusión de escoria
- inclusión de óxido
- inclusión de flujo
- inclusión metálica
- Tungsteno
- Cobre
- Otros metales
Defecto de soldadura Falta de fusión
El defecto de soldadura por falta de fusión surge debido a una fusión incompleta entre el metal de soldadura con el metal base. La falta de fusión también se conoce como lapeado en frío o cierre en frío. La falta de fusión es un defecto de soldadura interno, pero también puede ocurrir en la superficie externa. La falta de fusión se puede clasificar en tres grupos:
- Falta de fusión de la pared lateral
- Falta de fusión entre ejecuciones y
- Falta de fusión radicular.
Causas de defecto de soldadura Incompleta o Falta de fusión:
Los siguientes parámetros pueden contribuir a la ausencia de defectos de soldadura por fusión:
- Entrada de calor baja/corriente de arco baja
- Diámetro del electrodo incorrecto con respecto al espesor del material.
- Alta velocidad de viaje.
- Piscina de soldadura grande.
- Colocación incorrecta de las cuentas.
- Óxido o Escala en preparación de soldadura.
- Cara de raíz grande/Espacio de raíz pequeño/Desalineación de raíz excesiva
Remedios/Prevención de la Falta de Fusión:;
Para prevenir o reducir la posibilidad de fusión incompleta se pueden seguir los siguientes pasos:
- Reducir la velocidad de viaje.
- Colocación adecuada de las perlas.
- Mantenimiento de las brechas correctas de la raíz.
- Aumente la corriente o la entrada de calor.
- Mejore la preparación de los bordes.
Defecto de soldadura Falta de penetración
Cuando el metal de soldadura no penetra completamente en la unión, crea el defecto de soldadura conocido como falta de penetración o penetración incompleta. Como la profundidad de la soldadura no es suficiente, esta zona estará muy solicitada y puede fallar fácilmente. Son de dos tipos; Penetración incompleta y Penetración radicular incompleta.
Causas detrás de los defectos de soldadura por falta de penetración:
- Cara de la raíz excesivamente gruesa.
- Hueco de raíz demasiado pequeño
- Velocidad de viaje rápida
- Uso de soldadura vertical hacia abajo
- Entrada de calor baja
- Electrodo demasiado grande
Prevención de defectos de soldadura Penetración incompleta:
- Reducir el tamaño del electrodo
- Preparación adecuada de la junta, es decir, proporcionando un espacio radicular adecuado.
- Entrada de calor adecuada
- Velocidad de viaje correcta
- Procedimiento de subida vertical
Defectos de soldadura Salpicaduras
Las salpicaduras como defectos de soldadura son pequeñas gotas globulares de metal de soldadura expulsadas durante el proceso de soldadura y adheridas a la superficie del metal base.
Razones para las salpicaduras:
- Una corriente de soldadura alta puede causar este defecto.
- Electrodos húmedos.
- Cuanto más largo sea el arco, más posibilidades de contraer este defecto.
- Golpe de arco magnético.
- Polaridad incorrecta.
- Los protectores de gas inadecuados también pueden causar este defecto.
Remedios para las salpicaduras:
- Reducir la longitud del arco y la corriente de soldadura.
- Utilice electrodos secos.
- Utilizando la polaridad adecuada y según las condiciones de la soldadura.
- Uso de corriente alterna.
- Aumentar el ángulo de la placa y usar el gas de protección adecuado.
Sin embargo, las salpicaduras no afectan la integridad de la soldadura y pueden eliminarse fácilmente con cepillos.
Distorsión por defectos de soldadura
El calor excesivo durante el proceso de soldadura crea distorsión. Este defecto de soldadura generalmente se encuentra en placas de soldadura más delgadas donde el área superficial no es suficiente para disipar el calor. Debido al exceso de calor, la forma cambia y de ahí el nombre de distorsión.
Causas de la distorsión:
Las causas comunes de distorsión son:
- Gradiente de temperatura variable.
- Placa de soldadura delgada
- Velocidad de desplazamiento del arco lento
- Gran número de pasadas de soldadura
¿Cómo prevenir la distorsión de la soldadura?
- Usando un tipo de metal soldable.
- Optimización del número de pasadas de soldadura.
- Método de soldadura adecuado según el metal.
Golpe de arco por defecto de soldadura
Arc Strike generalmente es causado por mano de obra inadecuada. Cuando un soldador golpea accidentalmente el electrodo o el portaelectrodos contra el trabajo, se generan arcos no deseados junto a la soldadura. Estos puntos se conocen como “golpes de arco” que pueden iniciar fallas durante la flexión o la carga cíclica.
Remedios: Se debe tener cuidado durante la soldadura. La reparación se puede hacer por astillado.
Defecto de soldadura Quemado
Quemar a través crea agujeros en el metal base.
Causas:
- Separación de raíz excesiva
- Corriente de soldadura excesiva
- Cara de raíz insuficiente
Remedios:
- Mantener la separación adecuada de raíces.
- Control de la corriente de soldadura.
- Se puede reparar quitando el orificio y volviendo a soldar y luego PWHT
Defecto de soldadura Soldadura convexa y cóncava
Este tipo de defectos de soldadura se caracteriza por soldaduras deformadas; generalmente de forma convexa o cóncava. La razón principal que causa defectos de soldadura convexa y cóncava es soldar usando una velocidad y corriente de electrodo incorrectas. utilizando una corriente de soldadura óptima y un tamaño de electrodo adecuado, se puede evitar que ocurra este tipo de defectos de soldadura.
Defectos de soldadura Penetración excesiva
La penetración excesiva es un tipo de defecto de soldadura generado por la alta penetración a través de las juntas. Crea muescas en la superficie de la soldadura donde tiene lugar una alta concentración de tensión.
Defectos de soldadura Orificios de soplado
Cuando el gas generado durante la soldadura no puede escapar antes de la solidificación del metal fundido, se forman este tipo de defectos de soldadura. Se caracterizan por cavidades esféricas en el interior del cordón. Este es un defecto superficial.
Cavidad de contracción por defecto de soldadura
Esta es la cavidad formada por la contracción del metal de soldadura durante la solidificación.
Otros defectos de soldadura
Hay algunos otros defectos de soldadura como se menciona a continuación:
- Alabeo
- Exceso de metal de soldadura
- Desalineación lineal
- Ancho Irregular
- Concavidad de la raíz
- Arco perdido
- superficie rasgada
- perfil incorrecto
- marca de molienda
- Bajo lavado
- Marca de astillado, etc.
La Fig. 11 muestra algunos de esos defectos de soldadura.
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Criterios de aceptación de soldadura para soldaduras completadas
Para comprender los criterios de aceptación de las soldaduras completadas, se debe consultar el código y las normas de soldadura vigentes. Por ejemplo, la Tabla 341.3.2 de ASME B31.3 (Fig. 12) proporciona los Criterios de aceptación para soldaduras para tuberías de proceso. Para recipientes a presión, los criterios de aceptación para soldadura se proporcionan en ASME BPVC, Sección VIII, Div. 1.
Sin embargo, en general, se deben tener en cuenta los siguientes puntos para los criterios de aceptación de las soldaduras de tuberías:
- No se permite el crack.
- Se permiten superficies de soldadura libres de superposiciones, crestas abruptas y valles.
- El espesor del refuerzo no debe exceder 3/16 de pulgada.
- Las socavaduras no deben exceder 1/32 pulg. o 12,5 % del espesor de la pared, lo que sea menor.
- En el caso de juntas soldadas sencillas, la concavidad de la superficie de la raíz de la soldadura no debe reducir el espesor total de la junta (incluyendo el refuerzo) a menos del espesor nominal del componente más delgado que se está uniendo.
- Para uniones soldadas sencillas, el exceso de penetración de la raíz debe exceder 1/8 de pulgada o 5 % del diámetro interior de la tubería, lo que sea menor.
- La penetración incompleta de la raíz es aceptable si no excede 1/32 de pulgada o el 20 % del espesor requerido, lo que sea menor, y su extensión no supera las 1 ½ pulgadas en cualquier longitud de soldadura de 6 pulgadas.
- La longitud de las áreas de cordón o capa sin fusionar no debe exceder el 20 % de la circunferencia de la tubería, o de la longitud total de la soldadura, y no más de 1½ pulgadas en cualquier longitud de soldadura de 6 pulgadas.
Cursos de soldadura en línea
Para mejorar su conocimiento sobre la soldadura, se pueden realizar los siguientes cursos de video:
- Introducción a la Ingeniería de Soldadura
- Fundamentos de la soldadura por arco
- Ingeniería Teórica de Soldadura
- Soldadura MIG
- Fundamentos de la soldadura TIG
- Requisitos del inspector de soldadura certificado “CWI”
- Preguntas y respuestas de los exámenes CSWIP 3.1 para inspectores de soldadura
