Métodos de prueba de calidad de soldadura y soldaduras de alta calidad

¿Cuáles son las características de la soldadura de alta calidad?

La calidad de soldadura adecuada se determina antes del proceso de soldadura y, en la industria, generalmente se selecciona mediante el plano o plano de fabricación de soldadura.

Este documento proporciona tamaños de soldadura y otros requisitos dimensionales de soldadura, como la longitud y la ubicación. Sin embargo, algunas características comunes identifican las soldaduras perfectas: distribución uniforme del metal, ausencia de escoria, ausencia de discontinuidades en la soldadura, soldadura hermética y a prueba de fugas con alta resistencia a la tracción.

En primer lugar, una soldadura de alta calidad debe presentar una distribución uniforme del metal. La falta de control de calidad puede dar lugar a socavaduras o soldaduras demasiado pequeñas.

Soldadura agradable a la vista y de calidad realizada en un tanque de aceite, acabado multifase con electrodo revestido 7018

A continuación, una escoria en una buena soldadura debe eliminarse fácilmente, sin desperdicio. Las discontinuidades de la superficie, como la porosidad, son el resultado de una limpieza deficiente o una distribución inadecuada del gas de protección.

Además de los métodos de inspección visual, las pruebas de calidad de la soldadura también deben proporcionar buenas características físicas. Por lo tanto, la soldadura debe ser firme, hermética y estrictamente a prueba de fugas al unir recipientes a presión o recipientes marinos.

Defectos comunes de soldadura

Antes de hablar sobre las pruebas de calidad de soldadura en los procesos de fabricación, primero expliquemos los defectos de soldadura más comunes y por qué ocurren. Es más probable que los soldadores se enfrenten a la penetración incompleta, la falta de fusión, el socavado, las inclusiones de escoria y la porosidad.

  • La penetración incompleta ocurre una vez que el metal base y el de relleno no logran fusionarse en la raíz de la junta. Este defecto se produce cuando el diseño de la junta no es adecuado para el proceso de soldadura o por las condiciones de construcción.
  • La socavación ocurre debido a la quema del metal base en la punta de la soldadura. La socavación generalmente ocurre una vez que la corriente es demasiado alta, la brecha del arco es larga o el cráter no está lleno de metal de soldadura.
  • La falta de fusión ocurre una vez que las capas de metal de soldadura o el metal de soldadura y el metal base no se fusionan y el metal rueda sobre la superficie de la placa. Este defecto también se conoce como superposición y ocurre si el calor es demasiado bajo debido a una mala aplicación del fundente y una limpieza inadecuada.
  • Las inclusiones de escoria producen porosidad en el metal soldado y generalmente están formadas por materiales de revestimiento de electrodos o fundentes. Por lo general, ocurren debido a una mala preparación de ranuras y soldaduras y un enfoque de varias pasadas cuando no se limpia la escoria.
  • La porosidad se muestra como pequeños agujeros llenos de gas, ya que no contienen ningún metal sólido. Este defecto se puede evitar reduciendo el calor y proporcionando una protección adecuada.

Métodos de prueba de soldadura

Como mencionamos al comienzo de este texto, todos los métodos de inspección de soldadura se pueden dividir en pruebas destructivas y no destructivas.

Las pruebas de soldadura destructivas implican la destrucción física de los componentes soldados por fricción.

Mientras tanto, las pruebas de soldadura no destructivas evalúan la calidad estructural de los componentes sin dañarlos.

En comparación con los métodos de prueba no destructivos, los destructivos son generalmente más fáciles de realizar.

Además, los métodos de prueba destructivos proporcionan más información que interpreta los resultados. Por otro lado, las pruebas no destructivas ahorran tiempo y dinero en la evaluación e investigación de productos.

Métodos de prueba destructivos

Las pruebas destructivas miden las propiedades físicas de los metales básicos y los componentes para comprender el rendimiento de los materiales bajo ciertas condiciones. Más comúnmente, las pruebas destructivas incluyen pruebas mecánicas, como pruebas de dureza y pruebas de impacto.

Las pruebas destructivas generalmente se realizan para:

Mediante el uso de varios métodos, las pruebas pueden identificar problemas de integridad, como profundidad de penetración, falta de fusión, penetración inadecuada de raíces, grietas, inclusiones o porosidad de la estructura interna.

Dependiendo de las características que requieran inspección, los métodos más comunes son Pruebas de flexión: flexión libre, flexión guiada, flexión longitudinal, flexión transversal, Prueba de grabado, Pruebas de dureza: Dureza Brinell, Dureza Rockwell, Prueba de impacto, Prueba de rotura de muescas, Prueba de tracción, Prueba de par.

Echemos un vistazo a los métodos de prueba destructivos ampliamente utilizados en soldadura.

Pruebas de macrograbado

Este método de prueba generalmente implica la extracción de pequeñas muestras de la unión soldada. Estas muestras se pulen en toda su sección transversal y luego se graban usando un tipo de mezcla de ácido suave.

El grabado ácido proporciona una apariencia visual clara de la estructura interna de la soldadura. A menudo se muestra un interés particular en la línea de fusión.

Como resultado, la profundidad de penetración, la falta de fusión, la penetración inadecuada de la raíz, la porosidad interna, el agrietamiento y las inclusiones pueden detectarse en la muestra grabada.

prueba de grabado macro

Cuando se usa para análisis de fallas, este tipo de prueba se usa a menudo para identificar problemas de soldadura, como el inicio de grietas.

Prueba de soldadura con rotura de filete

Esta prueba consiste en romper una soldadura de filete de muestra en un solo lado. Luego, se aplica una carga a la muestra en su lado no soldado, generalmente en una prensa. Se aumenta la carga hasta que falla la soldadura.

Esta inspección de soldadura puede detectar defectos como falta de fusión, porosidad interna e inclusiones de escoria.

La prueba de soldadura con rotura de filete se usa comúnmente en combinación con la prueba de macrograbado. Estas pruebas proporcionan información sobre características similares en diferentes detalles y formas cuando se combinan.

prueba de soldadura de rotura de filete

Prueba de tensión transversal

Las propiedades de tracción de la unión soldada son una de las propiedades esenciales del metal base, el metal de soldadura y la unión entre ellos.

Por lo tanto, la resistencia a la tracción se calcula dividiendo la carga máxima por el área de la sección transversal durante la prueba.

Los resultados de las pruebas se muestran en unidades de tensión por área de sección transversal. Esta prueba es casi siempre una parte de la prueba mecánica en las especificaciones del procedimiento de soldadura para soldaduras de ranura.

Prueba de flexión guiada

Se utilizan varias pruebas de flexión para evaluar la ductilidad y la solidez de las uniones soldadas. Sin embargo, la prueba de doblado guiado se usa más comúnmente en procedimientos de soldadura y pruebas de rendimiento de soldadores.

Este método es bueno para determinar los defectos de fusión del revestimiento, que a menudo aparecen en la superficie de la placa durante el procedimiento de prueba.

Diagrama de una prueba de flexión guiada

Pruebas no destructivas

Las pruebas no destructivas más comunes para verificar soldaduras son la inspección visual, penetrante, inspección de partículas magnéticas, corriente de Foucault, prueba ultrasónica, emisión acústica y prueba radiográfica.

Sin embargo, tenga en cuenta que la certeza de cumplimiento de los métodos NDT específicos depende completamente de la capacidad del inspector. Por lo tanto, los resultados de alta calidad solo se obtienen de personas capacitadas, competentes y experimentadas.

Pruebas de inspección visual

Este método utiliza un observador calificado y capacitado que supervisa la soldadura mientras el soldador está trabajando. La inspección visual ocurre en tres fases: antes de la soldadura, durante la soldadura y la inspección visual posterior a la soldadura.

La inspección previa a la soldadura puede incluir la evaluación y verificación de la documentación, la certificación del material y la certificación de la aleación de relleno. Además, muestra las calificaciones de desempeño del soldador y las calificaciones del procedimiento de soldadura.

Inspección visual del pase de raíz desde el interior de la tubería

Durante la soldadura, los observadores inspeccionan los métodos de limpieza entre pasadas, el control de temperatura entre pasadas, la configuración de la corriente de soldadura, la velocidad de avance de la soldadura, el tipo de gas de protección, el caudal de gas, etc. Además, pueden controlar factores ambientales como la lluvia, el viento y las temperaturas extremas.

Al final, los inspectores verifican la integridad de la soldadura completa. Para monitorear a fondo las discontinuidades de soldadura y los defectos de soldadura en la soldadura por arco, otros servicios de prueba de soldadura y métodos de prueba no destructivos siguen la prueba visual.

Pruebas de partículas magnéticas

La inspección de partículas magnéticas utiliza cambios en un campo magnético para detectar defectos superficiales y justo debajo de la superficie. El campo se distorsiona alrededor del defecto una vez que se interrumpe un campo magnético. Aunque este método puede mostrar diferentes discontinuidades, solo se puede utilizar para metales ferromagnéticos (magnéticos a base de hierro).

Inspección de líquidos penetrantes

Este método puede detectar grietas superficiales y discontinuidades en la superficie mediante el uso de líquidos penetrantes. Una vez que la superficie está lo suficientemente limpia, los penetrantes se rocían sobre la soldadura. Finalmente, el revelador se rocía sobre una superficie limpia con penetrante inyectado para garantizar la calidad.

El revelador finalmente extraerá el tinte penetrante de las grietas, lo que provocará cambios de color.

Imagen de una situación en la que se utilizan líquidos penetrantes para probar la soldadura

Si está interesado en una explicación detallada de cómo funcionan los penetrantes, consulte nuestro artículo completo.

Pruebas de radiografía industrial

La inspección radiográfica se basa en la absorción de radiación por materiales de diferentes densidades. Este es un método costoso ya que se utilizan rayos X o rayos gamma. Sin embargo, los rayos penetran en casi todos los materiales a grandes profundidades, lo que facilita la detección de cualquier irregularidad.

Para comprender cómo funcionan las pruebas de radiografía, debe saber que las discontinuidades de soldadura actúan como reductores de densidad que permiten que pase más radiación a través de ellas. Por lo tanto, el alto nivel de radiación aparece como un color más oscuro en la película.

Pruebas de radiografía (rayos X) que muestran porosidad, grietas, inclusión de escoria e inclusión de tungsteno

Inspección ultrasónica

Este método utiliza ondas ultrasónicas de alta frecuencia que se envían al metal mediante una sonda emisora. Si las ondas encuentran una discontinuidad, rebotan y regresan a la sonda. Los resultados se muestran en un monitor y el operador puede determinar el tamaño y la ubicación.

Monitoreo de emisiones acústicas

Debido a su velocidad y bajo costo, el monitoreo de emisiones acústicas a menudo se usa en grandes estructuras existentes, como tanques y recipientes a presión. Al tener en cuenta la velocidad del sonido del metal, el punto de emisión se puede ubicar por triangulación, pero tenga en cuenta que el ruido de fondo puede afectar los resultados.

Conclusión

Algunas de estas soldaduras se colocan en lugares que experimentarán presiones y fuerzas extremas sobre ellas y es crucial que se prueben correctamente muchas veces, incluso las soldaduras que a primera vista parecen sin importancia podrían ser potencialmente peligrosas para la salud si no se sueldan correctamente, y algunos de los defectos de soldadura, como grietas, no se pueden remediar y el trabajo se debe realizar de nuevo, por lo que es necesario realizar las pruebas adecuadas.

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