inspeccion de soldaduras con radiografias

8/3/2019 Inspeccion de Soldaduras Con Radiografias

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FUNDAMENTOS DE CIENCIA DE MATERIALES ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS:PRCTICA 3 INSPECCIN DE SOLDADURAS CON RADIOGRAFA

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ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: INSPECCIN DE SOLDADURAS

CON RADIOGRAFA

1.- INTRODUCCIN

La inspeccin de soldaduras con radiografas es un tipo de ensayo no destructivo

(END) que proporciona informacin sobre la calidad de la soldadura y los defectos que

presenta. As pues, es una tcnica esencial para certificar la validez de las soldaduras.

Los objetivos de la prctica son:

Conocer el fundamento por el cual las radiografas aportan informacinsobre el estado de una soldadura

Distinguir los distintos defectos detectables mediante radiografas desoldaduras, aprendiendo a identificarlos en las mismas

Tener los criterios fundamentales para valorar la calidad de la soldadura apartir de la radiografa y calificarla.

Para ello se mostrarn radiografas patrn con los diferentes defectos detectables.

Una vez identificados, se pasar a estudiar cinco radiografas problema en las que habrque indicar los posibles defectos presentes.

2.- FUNDAMENTO TERICO

Por soldadura se entiende el proceso por el cual dos piezas metlicas, o dos

partes de una misma pieza, se unen slidamente. Esta unin se produce con el

calentamiento de las superficies a soldar, puestas en contacto con o sin aportacin de

una sustancia igual o semejante a las piezas a unir. La fuente de calor puede ser una

llama, un plasma, un arco elctrico, un haz de electrones o un haz lser.

El proceso de calentamiento de las superficies a soldar puede implicar:

- Que se fundan las zonas por donde debe realizarse la unin, o una de ellas.

- Que no se fundan ninguna de las partes, sino que se unan mediante presin y

elevando la temperatura, o nicamente con presin.


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La soldadura se utiliza en la actualidad tambin como mtodo de conformacin de piezas

de formas complicadas.

Los procedimientos de soldadura de metales se pueden clasificar en :

1.- Soldadura HETEROGNEA.- Para materiales de distinta naturaleza, con o sin metal

de aportacin, o cuando los metales son iguales pero el metal de aportacin es distinto

BLANDA(Sn-Pb)HETEROGNEA... AMARILLA (Cu)

FUERTE..............

A LA PLATA

2.- Soldadura HOMOGNEA.- Cuando tanto los materiales como el metal de aportacin

son de la misma naturaleza. Cuando la soldadura se hace sin metal de aportacin se

denomina AUTGENA.

POR FORJA

ALUMINOTRMICA Fusin, Presin, Fusin-PresinULTRASNICAPOR FROTAMIENTO

HOMOGNEA Atm. normalPOR ARCO........... Atm. inerte

Con H atmicoELCTRICA.................

Por puntosPOR RESISTENCIA. Por costura

A tope

2. 1. -SOLDABILIDAD

Es difcil de definir este trmino con precisin. Se emplea ampliamente para

referirse a la facilidad con que se puede soldar una aleacin dada, lo cual incluye:

- La compatibilidad metalrgica de un metal o aleacin con un proceso especfico de

soldadura. Esto implica que el metal base y el de aportacin puedan ser combinados


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con el grado de dilucin necesario (solubilidad qumica) sin la produccin de

constituyentes o fases indeseables.

- La aptitud de un metal para ser soldado mediante un procedimiento de soldadura

dado con cierta seguridad mecnica, cumpliendo con los requerimientos y normas de

ingeniera.

- La capacidad en servicio de las juntas soldadas concierne adems a la facultad de

cumplir requerimientos estructurales especiales como resistencia a impacto a bajas

temperaturas, estabilidad a altas temperaturas, ...

As la soldabilidad depende de las condiciones de preparacin de la superficie, de las

caractersticas qumicas de los metales a soldar y de las propiedades mecnicas de launin soldada.

Influencia de la composicin qumica en la soldabilidad de los aceros:

Los aceros al carbono (no aleados) sueldan bien en general, sobre todo aquellos de baja

aleacin (menos del 5% en total), y tanto mejor cuanto menos carbono contienen.

Especialmente buenos para soldar son los aceros al Mo, Cr-Mo, Cr-Ni, Cr-V, Cr-Mn...

siempre que contengan bajos contenidos en carbono (C) y azufre (S).

En el caso de los aceros aleados, de alta aleacin, la soldabilidad es especialmente buena

en el caso de los aceros austenticos, pero no en el caso de los aceros ferrticos y

martensticos.

2.2. -FENMENOS METALOGRFICOS. ACEROS

Junto a la zona soldada, queda una zona de metal base AFECTADA TRMICAMENTEque no llega a fundirse pero que s se calienta a temperaturas muy elevadas a causa de la

operacin de soldadura, enfrindose rpidamente despus. Esta zona es bastante

estrecha aunque en ella la temperatura aumenta desde la temperatura ambiente hasta la

de soldadura (que en el caso de aceros puede llegar a 1500C).

Se pueden distinguir diferentes zonas desde la soldadura hasta la estructura del metal

original:- zona de grano grueso, de AUSTENIZACIN Y CRECIMIENTO DEL GRANO


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- zona de grano fino, de AUSTENIZACIN COMPLETA Y RECRISTALIZACIN

- zona de transicin, parcialmente transformada, de AUSTENIZACION

INCOMPLETA

- zona afectada trmicamente o zona de influencia donde se produce

recristalizacin, crecimiento del grano..., justo en la frontera con el metal de base

sin afectar.

Estas zonas no estn muy bien delimitadas, sino que se forman a causa de un gradiente

continuo de temperatura y por ello su estructura es progresivamente ms similar a la

original a medida que se separa del punto de soldadura.

Se genera as una ESTRUCTURA HETEROGNEA en las zonas contiguas a la uninsoldada, empeorando sus propiedades mecnicas respecto del metal base. Cuanto ms

reducida sea la zona afectada trmicamente por la soldadura (12 mm con arco elctrico

y 30 mm con soplete), mejor ser la calidad de sta. Para eliminar las tensiones

inducidas por la soldadura se procede a un tratamiento localizado de la misma.


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3.- INSPECCIN POR RADIOGRAFAS

3.1.- RAYOS X

Los rayos X son radiaciones electromagnticas que se propagan a la velocidad de

la luz (300.000 km s-1), aunque tienen menor longitud de onda, mayor energa y ms

penetracin. Estos rayos no sufren desviacin alguna por efecto de campos magnticos o

elctricos (no son partculas cargadas, ni sus espines estn orientados); se propagan por

tanto en lnea recta, excitan la fosforescencia e impresionan placas fotogrficas.

La principal caracterstica de los rayos X es que atraviesan los cuerpos opacos

sin reflejarse ni refractarse, siendo absorbidos en mayor o menor grado segn el

espesor y la densidad del material, y la longitud de onda de la radiacin. Alcanzan as aimpresionar una pelcula o placa fotogrfica, situada en el lado opuesto del material.

Los defectos de los materiales como grietas, bolsas, inclusiones, etc. de distintas

densidades, absorben las radiaciones en distinta proporcin que el material base, de

forma que estas diferencias generan detalles de contraste claro-oscuro en la placa

fotogrfica colocada detrs de la pieza. Esto es lo que permite identificar defectos en

la inspeccin de una soldadura por radiografa.

Para facilitar la labor se usan colecciones de radiografas patrn, en las cuales

los defectos estn claramente identificados para unas condiciones dadas de tipo de

material y tipo de soldadura

3.2.- ESQUEMA DEL APARATO RADIOGRFICO


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ESPESORES MXIMOS QUE PUEDEN PENETRARSE CON RAYOS X

PENETRACIN (mm)TENSINFILAMENTO

TIEMPO DEEXPOSICIN ACERO COBRE/LATON BRONCE

150 KV 1 hora 50 30 20300 KV 100 65 401 000 KV 200 150 1502 000 KV 300 250 250

.

DEFECTOS DETECTABLES

La norma UNE 14011 describe los defectos detectables con los rayos X sobre las

uniones soldadas. Los defectos ms fcilmente detectables son aquellos cuya mxima

dimensin est orientada en la direccin de propagacin de los rayos X. Son difcilmentedetectables los defectos de poco espesor, aunque sean muy extensos, dispuestos

perpendicularmente a la direccin de las radiaciones. Por este motivo el objeto debe

ser examinado en distintas direcciones.

Los defectos detectables en las soldaduras son los siguientes:

Cavidades y porosidades (sopladuras)Inclusiones slidas (escorias)

Fisuras o microgrietasFalta de penetracinFalta de fusin (despego)MordedurasExceso de penetracin (descuelgue)

A continuacin se describe cada uno y se muestra un ejemplo de cmo se observan en las

radiografas.


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EJEMPLO DE RADIOGRAFA PATRN


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1.- Las CAVIDADES Y POROSIDADES (o SOPLADURAS), por tener menor densidad

que el metal, se dejan atravesar ms fcilmente por la radiacin, formando unas

impresiones oscuras redondeadas. A veces se unen varios poros formando rosarios.

CAUSAS:

METAL BASE: Elevado contenido en C, S, P presencia de xidos por falta de limpieza

en la junta.

ELECTRODO: Excesiva intensidad de corriente que provoca un calentamiento excesivo

del electrodo y el despegue del revestimiento.

OPERACION DE SOLDADURA: Excesiva longitud el arco.

EJEMPLO:


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2.- Las INCLUSIONES SLIDAS (DE ESCORIAS), debido a su baja permeabilidad,

debilitan enrgicamente los rayos X, dando unas impresiones inciertas, irregulares y

desdibujadas. En algunos casos aparecen alineadas. La importancia del defecto depende

del tamao de la inclusin y la distancia que existe entre ellas, ya que si estn prximas,

la resistencia del material se reduce mucho. Dado que las escorias provienen del

revestimiento, no tienen las propiedades mecnicas del metal base.

CAUSAS:

Falta de limpieza de los cordones en soldaduras en varias pasadas.

Cordones mal distribuidos.

Inclinacin incorrecta del electrodo.

Baja intensidad de corriente en el electrodo.

EJEMPLO:


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3.- Las FISURAS o MICROGRIETAS (LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES),

aparecen en la placa como lneas oscuras, onduladas, de grueso variable y ramificadas.

Las grietas mas peligrosas son las superficiales y orientadas en la direccin

perpendicular a la de mxima solicitacin del material. Este defecto inhabilita la

soldadura.

CAUSAS:

METAL BASE: Excesiva rigidez de la pieza. Se da en aceros con excesivo contenido enC, Mn, S, P.

ELECTRODO: Material de aportacin inapropiado para el metal base que se est

soldando.

OPERACION DE SOLDADURA: Por enfriamiento demasiado rpido del metal

depositado, por insuficiente precalentamiento de la pieza, o por causas externas al

proceso de soldadura.

EJEMPLO:


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4.- La FALTA DE PENETRACIN forma impresiones longitudinales en el centro y a lo

largo de la soldadura. El espacio interno no ocupado por el metal de aportacin, es origen

de fuertes tensiones, adems de resultar un lugar idneo para que se inicien procesos

de corrosin localizada.

CAUSAS:

Separacin de bordes incorrecto.

Dimetro del electrodo demasiado grueso.

Excesiva velocidad de avance del electrodo.

Baja intensidad de corriente de soldadura.

EJ

EM

PLO:


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5.- La FALTA DE FUSIN o DESPEGO, resulta parecida a las inclusiones de escorias

pero alineadas que aparecen como imgenes oscuras de trazo rectilneo y forma

uniforme. La causa fsica de este tipo de defectos es que no se alcanza la temperatura

adecuada para la fusin del metal de aporte con el metal base y por tanto no se consigue

el proceso metalrgico de soldar, quedando afectada la unin. Puede ser causa iniciadora

de fisuras que terminen en rotura.

CAUSAS:

METAL BASE: Defectuosa preparacin de los bordes.

OPERACIN DE SOLDADURA: Excesiva velocidad de avance del electrodo, o arco

demasiado largo o intensidad muy dbil.

EJEMPLO:


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6.- Las MORDEDURAS forman sobre la placa sombras oscuras a los lados de la costura

de trazo rectilneo y ancho uniforme. Este defecto produce una entalla fsica que puede

dar origen a roturas.

CAUSAS:

Electrodo demasiado grueso.

Inclinacin inadecuada del electrodo.

Excesiva intensidad de corriente al soldar.

EJEMPLO:

7.- El EXCESO DE PENETRACIN (DESCUELGUE) forma sobre la placa sombras mas

blancas longitudinalmente y centradas en la costura. Es el defecto contrario a la falta

de penetracin y puede ser muy grave cuando circula un lquido por el interior de un

tubo y puede chocar con el exceso de metal del descuelgue.

CAUSAS:

Separacin del borde excesiva.Intensidad demasiado elevada al depositar el

cordn de raz.

Velocidad muy pequea de avance del electrodo.

Mal diseo de la junta.


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4.- REALIZACIN DE LA PRCTICA.

Consiste en reconocer los defectos presentes en varias radiografas de la

coleccin.

5. - REALIZACIN DEL INFORME.

Se realizar durante la propia sesin y en l se identificarn los defectos

detectados en cada radiografa, justificando las razones que llevan a esa identificacin.

Procurar dar, as mismo, una valoracin global da la soldadura.

6.- BIBLIOGRAFA.Coleccin de referencia de radiografas de soldaduras (IIS IIW)

inspeccion de soldaduras con radiografias

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