“Calificación de Procedimientos de Soldadura, Operadores …

1 calificaci n de Procedimientos de soldadura , Operadores y Soldadores en procesos SMAW y GMAW, de acuerdo al C digo AWS para Aceros Estructurales Ma. Ang lica Chan Pozo1, Ing. Omar Serrano Valarezo2 1 Ingeniera Mec nica, Escuela Superior Polit cnica del Litoral, 2005 2 Director de Tesis, Ingeniero Mec nico, Escuela Superior Polit cnica del Litoral, 1973, M ster en Ingenier a Metal rgica EEUU, Colorado School of Mines, 1980, M ster en Ingenier a de soldadura EEUU, Ohio State University, 1990, Profesor de ESPOL desde 1973. RESUMEN Inicialmente, se explicar el procedimiento de calificaci n de soldaduras de ranura y se expondr n los tipos de ensayos de calificaci n establecidos por el c digo citado y sus respectivos criterios de aceptaci n. A continuaci n, se calificar una soldadura de ranura en V realizada mediante el proceso de soldadura de Arco con Electrodo Revestido, SMAW.

2 Si dicha soldadura fuera aprobada se elaborar el respectivo Certificado de calificaci n del Procedimiento y el Registro de calificaci n de Soldadores y Operadores . ABSTRACT Initially, the procedure of qualification of groove welds will be explained and the types of qualification tests established by the mentioned code and its acceptance criteria. Next, a groove weld made by means of the process Shielded Metal Arc Welding, SMAW, will be qualified. If this weld is approved will be elaborate the respective Procedure Qualification Record and the Welder or Welding Operator Qualification Test. INTRODUCCI N La calificaci n de Soldaduras es un proceso que va tomando mayor importancia y demanda en nuestro medio, pues se requiere que las soldaduras ejecutadas en una amplia variedad de aplicaciones de Ingenier a Mec nica- cumplan con los requisitos del C digo de calificaci n aplicado; para de esta forma, alcanzar en cada caso los est ndares de calidad convenientes; debi ndose tener en cuenta que, dicho c digo debe elegirse de acuerdo al tipo de servicio que prestar la soldadura y a las caracter sticas del material a soldar.

3 En nuestro entorno, esta es una materia de limitada propagaci n informativa; por ello, el objetivo de este documento es apoyar la difusi n del Sistema de calificaci n de soldaduras basado en los principios del C digo AWS para Aceros Estructurales, aplicado a dos procesos de amplia utilizaci n. CONTENIDO 1. PROCEDIMIENTO DE calificaci N El objetivo de la calificaci n de una soldadura es determinar si re ne todos los requisitos visuales, radiogr ficos o de ultrasonido, y mec nicos para asegurar su calidad. Plantear el WPS Primeramente, se construyen las Especificaciones del Procedimiento de soldadura , WPS; tomando en consideraci n el tipo de proceso de soldadura , el dise o de la uni n, el metal base, el metal de aporte, la protecci n contra la acci n atmosf rica, la posici n de la soldadura , las caracter sticas el ctricas con las cuales se suelde y la t cnica para realizar el cord n; adem s, de acuerdo al espesor del metal base se determinar si es necesario precalentamiento; para ello se han de consultar las Tablas , y del c digo y los manuales t cnicos correspondientes.

4 El postcalentamiento no se aplica en calificaci n de soldaduras pero si en la producci n con el fin de realizar un relevado de esfuerzos. El Formato 1 presenta el WPS de una soldadura de ranura en plancha aplicada en la construcci n de cascos de embarcaciones marinas. Ensayos de calificaci n Inspecci n Visual Este deber ser el primer ensayo aplicado luego de ejecutar la soldadura . Las soldaduras deber n reunir los siguientes requisitos visuales: 1) La soldadura deber estar libre de grietas. 2) Todas las grietas deben rellenarse a trav s de toda la secci n de la soldadura . 3) La cara de la soldadura deber estar al ras con la superficie del metal base, y el cord n deber fusionarse suavemente con el metal base. El socavamiento no deber exceder 1mm (1/32 ). El reforzamiento de la soldadura no deber exceder de 3mm (1/8 ). 4) La ra z de la soldadura ser inspeccionada y no deber haber evidencia de grietas, fusi n incompleta, o penetraci n inadecuada en la uni n.

5 Una ra z de superficie c ncava es permitida dentro de los l mites presentados en la Tabla del c digo, de manera que el espesor total de la soldadura sea igual o mayor al del metal base. Ensayo No Destructivo Ser aplicado a la soldadura si sta aprueba la Inspecci n Visual, el cual puede ser de Radiograf a o de Ultrasonido. En este trabajo se ha utilizado el primero. En el ensayo de Radiograf a las discontinuidades redondeadas o alargadas que pudieran encontrarse se someter n a uno de los siguientes tipos de Criterios de Aceptaci n, los cuales podr n ser consultados en el c digo : 1. Criterios de Aceptaci n para Conexiones No Tubulares Cargadas Est ticamente 2. Criterios de Aceptaci n para Conexiones No Tubulares con Carga C clica de Tensi n o Compresi n, o con discontinuidades cuya dimensi n mayor sea menor a mm (1/16 ). 3. Criterios de Aceptaci n para Conexiones Tubulares Ensayos Mec nicos El tipo de ensayo destructivo por aplicarse, as como el n mero de probetas requeridas, se determinar n de acuerdo al espesor del metal base consultando la Tabla del c digo.

6 Estos ensayos se clasifican en: 1. Ensayo de Tensi n con Secci n Reducida. 2. Ensayo de Doblado: de Cara, Ra z y Lado El Criterio de Aceptaci n para el ensayo de Tensi n con Secci n Reducida es que el esfuerzo de fluencia de las probetas ensayadas sea mayor o igual al del metal base. El Criterio de Aceptaci n del Ensayo de Doblado es que la superficie convexa de los especimenes doblados deber analizarse buscando discontinuidades que no podr n exceder las siguientes dimensiones: - Ninguna discontinuidad deber exceder de 3mm (1/8 ) medidos en cualquier direcci n de la superficie. - La suma de las dimensiones m s grandes de todas las discontinuidades que excedan de 1mm (1/32 ) y sean menores a 3mm (1/8 ), no deber ser mayor a 10mm (3/8 ). -La longitud m xima de una grieta de borde debe ser de 6mm (1/4 ); excepto cuando es una grieta de borde debida a una inclusi n de escoria visible u otro tipo de discontinuidad de fusi n, en cuyo caso debe considerarse un tama o m ximo de 3mm (1/8 ).

7 - Los especimenes que contengan grietas de borde que excedan los 6mm (1/4 ) de largo y no tengan evidencia de inclusiones de escoria o cualquier otro tipo de discontinuidad de fusi n deber n ser ignoradas, y tendr n que reemplazarse por probetas del mismo tipo, obtenidas de la soldadura original. La extracci n de los especimenes de prueba de una plancha o tubo soldado se realizar de acuerdo a las Figuras , o del c digo. Esta operaci n podr efectuarse por corte t rmico o en el caso de las planchas por medio de Cizalla. Los bordes de las probetas cortadas podr n ajustarse mediante maquinado, hasta obtener las dimensiones requeridas en las probetas para cada tipo de ensayo. Las dimensiones de las probetas para el ensayo de Doblado y para el de Tensi n con Secci n Reducida se encuentran respectivamente en las Figuras y del c digo.

8 Los especimenes deber n ser maquinados a ambos lados hasta obtener caras paralelas. En las probetas de tubos se debe reducir la m nima cantidad de material para tal efecto. 2. PROTOTIPO DE calificaci N DE SOLDADURAS Especificaciones del Procedimiento de soldadura a Calificar WPS 1: soldadura de ranura en plancha de acero realizada mediante el proceso SMAW Se elige este WPS para demostrar el procedimiento de calificaci n. El acero empleado en el WPS 1 es un ASTM A131, aplicado en la fabricaci n de cascos de embarcaciones. La combinaci n de electrodos E6011 y E7018 le dar a la soldadura buena penetraci n y gran resistencia respectivamente; adem s el electrodo E6011 tiene m s resistencia a la corrosi n que un E6010. Se elige la posici n de calificaci n 3G, ya que su aprobaci n sirve para aprobar tambi n las posiciones 1G y 2G.

9 Se consulta la Tabla del c digo para definir si se necesitar precalentamiento. El WPS 1 se encuentra detallado previamente. An lisis de los resultados obtenidos en los ensayos En el caso de las planchas de acero ASTM A131 soldadas con SMAW (WPS 1), la Inspecci n Visual fue aprobada, pues el cord n de soldadura ten a buenas caracter sticas. El ensayo de radiograf a demostr cero defectos o inclusiones; el mismo que fue realizado en el Laboratorio de Rayos X de la FIMCP, con los siguientes par metros: - Distancia fuente-placa: 36 pulg. - 160 Kvolts - 3 mAmp x 5 min - Tramos AB y BC En el Ensayo de Tensi n con Secci n Reducida la ruptura de las probetas se realiz fuera del cord n de soldadura ( ) y el esfuerzo de fluencia alcanzado en cada probeta ( y ksi respectivamente) fue mayor al del metal base ASTM A131 ( Ey =34 ksi ).

10 El Ensayo de Doblado Guiado fue aprobado, ya que no hubieron grietas en las probetas de Doblado de Cara ( ); y en las de doblado de ra z solo hubieron dos, una de 3mm y otra de 2mm, nicamente en una de ellas. Por consiguiente, no exceden el m ximo tama o permitido individual de 3mm, ni la suma de ellas es mayor a 10 mm. Los ensayos mec nicos fueron realizados en el Laboratorio de S lidos de la FIMCP. PROBETAS DE TENSI N CON SECCI N REDUCIDA PROBETA DE DOBLADO GUIADO DEL WPS 1 Debido a que este WPS aprob todos los ensayos de calificaci n se expidi su respectivo Certificado de calificaci n del Procedimiento (PQR) y el Registro de calificaci n de Soldadores y Operadores (WPQ) para el soldador que efectu dicho procedimiento; los cuales se adjuntan a continuaci n.