Procesos de Soldadura y Unin (IV)

PROCESOS INDUSTRIALES I (2013-2014)

Procesos de Soldadura y Unin (IV)

Soldadura: acabado y tratamientos

1Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Contenido

PROCESOS INDUSTRIALES I (2013-2014)

Defectos

Balance de energa

Metalurgia cordn y ZAT

Tratamientos trmicos (pre y post)

Inspeccin

Otros

2Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Otros

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Defectologa de la soldadura

Fisuras: discontinuidad por rotura local, provocada por tensiones

Microfisuras, longitudinales, transversales , de crter, ramificadas,..

Sopladuras o poros: cavidad formada por inclusiones gaseosas

Uniformemente repartida, dispersa, concentrada, alineada,

Rechupe: cavidad debida a la contraccin de solidificacin

Inclusiones: materia slida extraa aprisionada en el metal fundido

Escoria, fundente, xido, metlica,

3Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Escoria, fundente, xido, metlica,

Falta de fusin: falta de unin entre metal de aporte y base

lateral, entre pasadas, raz

Falta de penetracin: fusin parcial de bordes con discontinuidades

Exceso de penetracin o descolgadura

Mordedura: falta local de metal en los bordes del cordn

Defecto sobreespesor

Exceso, Desbordamiento, Hundimiento

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Defectologa de la soldadura

4Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

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Defectologa de la soldadura

Grietas en el metal base

Grietas de solidificacin en el cordn

5Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Porosidad

Falta de fusin

Inclusiones

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Imgenes radiogrficas de defectos de soldadura

Defectologa de la soldadura

6Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Porosidad

agrupada

Porosidad

alineada en la

raz del cordn

Inclusiones de

escoria

Inclusiones de

escoria

Inclusiones de

tungsteno

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Imgenes radiogrficas de defectos de soldadura

Defectologa de la soldadura

7Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Grieta

longitudinal

Penetracin

incompleta

Grieta

transversal

Mordedura

exteriorMordedura

interior

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Balance Trmico

EBA = Energa bruta aportada

Origen qumico, elctrico, mecnico,..

Acetileno: 55kJ/l

Elctrica:UIt

Velocidad de soldadura kJ/cm (bacos)

Energa empleada en fusin:

rendimiento trmico de la fusin = 2 ENAresto de ENA perdido en conduccin en materialbase = f(e, diseo, k, To)

Aporte energtico segn proceso:

Alta capacidad energtica SMAW, SAW, ESW

Bajo aporte y alta concentracin EBW, LBW

8Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Velocidad de soldadura kJ/cm (bacos)

ENA = energa neta aportada = EBA = rendimiento del proceso de soldadura

SAW 0,9 1,0

SMAW 0,7 0,8

GMAW 0,65 0,8

GTAW 0,65 0,8

LBW 0,9 1,0

Bajo aporte y alta concentracin EBW, LBW

Prdidas trmicas por

conveccin, conduccin y

radiacin

Prdidas trmicas por

conduccin

Calor empleado en fundir el metal

PROCESOS INDUSTRIALES I (2013-2014)

Balance Trmico

9Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Aportes trmicos (en kJ/cm) de los procesos de soldadura

PROCESOS INDUSTRIALES I (2013-2014)

Metalurgia de la soldadura

Soldabilidad (ISO 581/80): Un acero se considera Un acero se considera soldablesoldable en un grado prefijadoen un grado prefijado, por , por un un

procedimiento determinado y para una aplicacin especfica, cuando mediante una procedimiento determinado y para una aplicacin especfica, cuando mediante una

tcnica adecuada se pueda conseguir la continuidad metlica de la unin, de tal manera tcnica adecuada se pueda conseguir la continuidad metlica de la unin, de tal manera

que sta cumpla con las exigencias prescritas con respecto a sus que sta cumpla con las exigencias prescritas con respecto a sus propiedades propiedades locales y a locales y a

su influencia en la construccin de la que forma parte integrante su influencia en la construccin de la que forma parte integrante

Dilucin (D): proporcin (%) de material base fundido e incorporado al cordn de

soldadura

10Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

soldadura

Composicin del cordn C = Ca + D Cb/100

Tcnicas sin aporte D = 100% (EBW, LBW, ERW)

TIG = 20-40%

SMAW = 10-40%

MIG = 15-50%

a) D= 20%, b) D= 80%

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Microestructura de la unin soldada

Microestructura de zona fundida:

Granos columnares

Afinado de microestructura

(mltiples pasadas)

11Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

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Metalurgia de la soldadura

ZAT = zona en la que el material base ha permanecido suficiente tiempo a temperaturas susceptibles de producir transformaciones estructurales

Efectos metalrgicos en ZAT:

Precipitacin de fases (intermetlicos, carburos, nitruros,)

Alteracin del grano (recristalizacin, crecimiento,)

Transformaciones de fase

12Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Transformaciones de fase

Crecimiento de granos

Desarrollo de tensiones internas

Variacin de propiedades mecnicas:

resistencia, tenacidad

Detalle de la microestructura de la zona soldada

a) Macrografa del corte transversal

b) Metal base

c) Zona fundida

d) Zona trmicamente afectada

PROCESOS INDUSTRIALES I (2013-2014)

Metalurgia de la soldadura

Parmetros que afectan a la extensin de ZAT:

ENA

Propiedades material base: conductividad,

composicin qumica, estado metalrgico

Condiciones de entorno: velocidad de

enfriamiento

Condiciones operatorias: tcnica, proteccin,

13Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Condiciones operatorias: tcnica, proteccin,

precalentamiento, diseo.

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Variacin extensin ZAT

14Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Niveles de temperatura en direccin longitudinal

para distintos materiales (izda) y distintas velocidades de soldadura (dcha)

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Variacin microestructura en ZAT

Desarrollo de una zona afectada por el calor en una

soldadura

a) Temperatura mxima en cada punto

b) Estructura a la temperatura mxima

15Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

b) Estructura a la temperatura mxima

c) Estructura despus del enfriamiento en un acero

de baja templabilidad

d) Estructura despus del enfriamiento en un acero

de alta templabilidad

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Envejecimiento en ZAT

16Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Cambios microestructurales en las aleaciones endurecidas por envejecimiento durante la soldadura por fusin:

a) Temperatura mxima en cada punto durante la soldadura

b) Microestructura a la temperatura mxima

c) Estructura despus del enfriamiento lento a temperatura ambiente

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Variacin propiedades en ZAT

17Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

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Ms sobre soldadura

Tratamientos trmicos

Precalentamiento

Postsoldadura

Alivio tensiones

Regeneracin estructura (carburos, fase precipitadas, sobreenvejecimiento,

revenido, normalizado)

18Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Homologacin y documentacin proceso

Welding Procedure Specification (WPS)

Welder Qualification Test (WQT)

BS EN 15614 para WPS, EN 287 para WQT y ASME IX, AWS D1.1, API 1104 para ambos

Recargues y recubrimientos

PROCESOS INDUSTRIALES I (2013-2014)

Inspeccin de la soldadura

19Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

PROCESOS INDUSTRIALES I (2013-2014)

Posiciones de soldadura

20Soldadura y Unin (IV). Soldadura-acabado y tratamientos.

Posiciones en soldadura

Designacin segn ANSI/AWS A 3.0-85