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Qu es una Unin Soldada deCalidad?
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Calidad... CALIDAD : CONFORMIDAD MEDIBLE CONUNA ESPECIFICACIN
SLO EXISTE UN CAMINO PARADETERMINARLA:
Es de calidad!
No es de calidad
ESPECIFICACINMEDICIN
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Tres elementos fundamentales...
1. Personal calificado
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Tres elementos fundamentales...
2. Herramientas de medicin
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Tres elementos fundamentales...
Especificaciones
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Qu factores influencian lacalidad de una unin soldada?
El diseo de la unin soldada Los materiales de construccin
El procedimiento de soldadura La manera de aplicacin de la soldadura
El programa de inspeccin
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Muy importante...
Estos factores pueden manifestarse en cualquieretapa de la construccin: antes, durante y despusde la ejecucin misma del cordn de soldadura
Estos factores deben de manifestarse de tal formaque sean medibles
La inspeccin visual es un mtodo utilizado paracontrolar de forma efectiva estas variables a lolargo de todas las etapas de la construccin
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Quin es responsable de qu enuna construccin soldada?
CAOS !
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Los protagonistas....
El dueo ( owner)Es el dueo de la estructura aconstruirse o la personadesignada por l pararepresentarlo. Es la persona ocompaa que ejerce
propiedad legal del productoo estructura a construirse
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Los protagonistas.... El ingeniero
( Engineer )
Es una persona designadapor el dueo quien tienela completaresponsabilidad por eldiseo y la integridad de
la estructura. Es elrepresentante oficial deldueo.
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Los protagonistas.... El contratista( contractor, fabricator, erector,
manufacturer)
Es la persona o compaadesignada por el dueo quetiene la completaresponsabilidad de laconstruccin de la estructura.Debe realizar su trabajo deacuerdo a lo requerido por los
documentos de contrato
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Los protagonistas.... Inspector del contratista
(Contractors inspector )Es la personada capacitada,
que acta por o enrepresentacin del contratista,en todo lo referente a la
inspeccin y calidad dentrodel alcance de losdocumentos de contrato
( QC Inspector: Quality controlinspector)
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Los protagonistas... El inspector de verificacin
( Verification inspector)Es la personada capacitada,que representa al dueo o al
ingeniero, en todo lo referentea la inspeccin y calidaddentro del alcance de los
documentos de contrato( QA Inspector: Qualityassurance inspector)
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La forma correcta...
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Para el API 1104... 3.2 Definiciones:
3.2.2 Compaa ( Company): La compaaduea o la agencia de ingenieria a cargo de
la construccin. La compaa puede actuar atravs de un inspector u otro representanteautorizado
3.2.3 Contratista ( Contrsctor): Incluye alcontratista primario y cualquiersubcontratista involucrado en el trabajo
cubierto por este estndar
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La labor de un inspector es ...
Comparar a travs de la medicin, las dimensiones reales delproducto con las dimensiones establecidas en la especificacin.
El propsito de la inspeccin de soldaduras es determinar si la
unin soldada cumple con los criterios de aceptacin establecidosen las especificaciones.
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Las funciones de un inspector
Las funciones especificas de un inspectorson definidas por el empleador y sonestablecidas en las especificaciones
( ANSI / AWS QC1-96 : Standard for AWSCertification of Welding Inspectors)
Sin embargo, debe tener las habilidadespara realizar las siguientes labores:
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Labores... Interpretar adecuadamente planos y otros documentos Verificar que los materiales base y materiales de aporte
estn de acuerdo a las especificaciones Verificar que el equipo de soldadura sea adecuado para el
trabajo
Verificar que los procedimientos de soldadura seanespecificados y calificados y que la soldadura es realizadaconforme el procedimiento aplicable
Presenciar la ejecucin y los ensayos involucrados en lacalificacin del procedimiento de soldadura o supervisarestas actividades cuando sea realizada por una entidadexterior
Verificar la documentacin con los resultados de lacalificacin de los procedimientos
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Labores... Realizar las examinaciones visuales requeridas
Verificar que los dems ensayos no destructivos seanrealizados por personal calificado de la maneraespecificada
Realizar otros ensayos no destructivos siempre que secuente con la calificacin especificada
Preparar reportes claros y concisos y verificar que losreportes de calificaciones de procedimiento y soldadores,control de materiales y resultados de examinaciones seanmantenidos
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Calificacin de un Inspector...
Calificacin : Conocimiento, habilidad,entrenamiento y experiencia demostradas,requeridas para realizar las labores de una
actividad especfica La especificacin determina el nivel de
calificacin del inspector
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Por ejemplo...
API STANDARD 1104, WELDING OF PIPELINESAND RELATED FACILITIES:
( 8.3) El personal de inspeccin debe ser calificado por
experiencia y entrenamiento para la labor deinspeccin que realizar. Su calificacin debe seraceptable por la compaa.Documentacin que sustenteestas calificaciones deben ser retenidas por la compaay deben incluir pero no limitarse a:
Educacin y experiencia Entrenamiento
Resultado de una examinacin de calificacin
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Test de agudeza visual
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Certificacin
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Para quin trabaja uninspector ?
Un inspector trabaja para salvaguardar lasalud y el bien pblico
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Soldadura de tubos
Partes de una junta de bisel Raz de la junta ( Joint Root ) : Parte de unajunta a ser sodada donde los componentes se
aproximen ms entre s Superficie del bisel ( Groove Face): Superficiede la junta includa en el bisel
Superficie de la raz ( Root Face): Porcin de laSuperficie del bisel dentro de la Raz de lajunta.
Borde de la raz ( Root Edge): Superficie deraz de ancho cero.
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Soldadura de tubos
Partes de una junta de bisel Abertura de raz ( Root Opening): Laseparacin en la Raz de la junta de las piezas a
unirse Chafln (Bevel): Preparacin con un bordeangular
ngulo de chafln ( Bevel Angle): nguloentre el chafln de un miembro de la junta y unplano perpendicular a la superficie del miembro
ngulo de bisel ( Groove Angle): ngulo totalincludo en el bisel entre las dos piezas
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Soldadura de tubos
Raz de la
junta
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Soldadura de tubos
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Soldadura de tubos Partes de una junta de bisel terminada
Superficie de la soldadura ( Weld Face):Superficie expuesta de la soldadura en el ladodesde donde la soldadura fue hecha
Pie de la soldadura ( Weld Toe): Unin entre laSuperficie de la Soldadura y el Metal Base
Raz de la soldadura (Weld Root): los puntos,mostrados en seccin transversal, en los cuales laSuperficie de la Raz intersecta las caras de lassuperficies del metal
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Soldadura de tubos Partes de una junta de bisel terminada
Superficie de la Raz ( Root surface): Caraexpuesta de la soldadura opuesta al lado desdedonde la soldadura fue hecha
Sobreespesor ( Weld Reinforcement): Metal desoldadura en exceso a la cantidad requerida parallenar una junta
Sobreespesor de raz ( Root Reinforcement):Sobreespesor opuesto al lado desde el cual lasoldadura fue hecha
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Partes de una junta de bisel
terminada
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Otra divisin...
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Metales Base
Aceros para Tuberas: Existen diversosmateriales base utilizados en lasconstrucciones con tendido de tuberas:
ASTM : A53 , A106 , A135, A333, A 524,A587, ETC API SPECIFICATION 5L Specification for
Line Pipe : Gardos A25, A, B, X42, X46, X52,X56, X60, X65, X70 y X80. Existen dosniveles de especificacin de producto ( PSL1 y
PSL2) con diferentes requerimientos
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Materiales de Aporte
Electrodos de caractersticas especiales: Arco concentrado y estable para el pase de raz Producen poca escoria
Generalmente celulsicos ( EXX10); paragrados mayores a X65 se usan tambinelectrodos de bajo hidrgeno
Especialmen diseados para progresin verticaldescendente
Se encuentran especificados por AWS A5.1 y
AWS 5.5
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Materiales de Aporte
Criterio bsico de seleccin en tuberas deacero: RUNION SOLDADA >= RMETAL BASE
R: Resistencia a la Traccin
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Soldadura de Tubos
Limpieza Ambos miembros a unirse deben estar limpiosinterior y exteriormente
Se debe sacar pintura, xido, grasas, tierra enuna distancia mnima de 1 pulgada desde elfinal del chafln
Limpieza previa al alineamiento
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Soldadura de Tubos
Alineamiento y apuntalado Grapas externas con barras que cruzan el biselno permitiran desarrollar una pase de raz
continuo
apuntalado Las uniones de apuntalamiento deben tenertamao suficiente para mantener a los
elementos juntos Deben tener forma y tamao adecuados para serincludas en el pase de raz
Deben poder mantener el alineamiento y laseparacin de raz
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Soldadura de Tubos Alineamiento y apuntalado
Caractersticas de una buenas uniones deapuntalamiento
Entradas: Esmeriladas , delgadas al inicio y con unapendiente hasta el espesor final
Salidas: Ojo de cerradura de tamao pequeo. Para
ello usar tcnica adecuada: Cuando se este llegandoal final de la aplicacin del cordn deapuntalamiento ,incrementar la presin en elelectrodo y al mismo tiempo tirar el electrodo
fuera de la junta manteniendo el arrastre
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Soldadura de Tubos
Tamao del ojo de cerradura y su relacin con la calidad
del pase de raz
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Soldadura de Tubos
Efecto del ngulo de avance del electrodo en la penetracin
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Soldadura de Tubos
Ubicaciones en una tubera
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Soldadura de Tubos
Fisuras
Fusin
incompleta
Socavacininterna
ngulode bisel
Desalinea-miento
Superficiede la Raz
Separacinde Raz
CorrientePara eliminar:
Gua de correccin de defectos en la raz
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Soldadura de Tubos
Limpieza : Se debe mejorar el contorno atravs de esmerilado
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Soldadura de Tubos Pase en caliente ( Hot pass):
Debe hacerse con suficiente calor para hacerflotar en la superficie cualquier escoria
remanente del pase de raz Es conveniente una rpida oscilacin o golpeteopara remover la escoria
Requiere ms corriente pues debe fundir el pasede raz, las caras del bisel y adems debereflotar la escoria
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Soldadura de Tubos
Pases de relleno ( Fill passes), Costillas( Stripper Passes) y acabado ( Cap Passes) Hechas con tcnica de ondulacin
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Simbologa de Uniones Soldadas
ANSI / AWS A 2.4Standard Symbolsfor Welding,
Brazing andNondestructive
Examination
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Simbologa VS Smbolo de
Uniones Soldadas
Smbolo
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Simbologa de Soldadura
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Simbologa de Soldadura
Smbolos suplementarios
Posicin de los smbolos de soldadura
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Simbologa de Soldadura(Uniones de Bisel)
Simbologa de Soldadura
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Simbologa de Soldadura
(Uniones de Bisel)
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Ensayos mecnicos de unionessoldadas
Ensayo de doblez ( Bend Tests) Objetivo:
Medir la ductilidad de la unin soldada Detectar la presencia de discontinuidades en la cara sometida a
traccin Tipos:
Doblez de lado transversal ( Transverse Side Bend ) Doblez de cara transversal ( Transverse Face Bend )
Doblez de raz transversal ( Transverse Root Bend ) Doblez de cara longitudinal ( Longitudinal Face Bend) Doblez de raz longitudinal ( Longitudinal Root Bend )
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Especmenes de doblez
Especmenes de doblez
transversal
Especmenes de doblezlongitudinal
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Ensayos mecnicos de unionessoldadas
Procedimiento: El doblez se ejecuta a temperatura ambiente Se coloca el especimen centrado en el equipo de
acuerdo del tipo de ensayo de doblez a realizarse ,con la
superficie a ser sometida a traccin mirando hacia abajo( Guided Bend Testing)
La deformacin no puede ocurrir en un perodo menor a
15 segundos ni mayor a 2 minutos Se debe verificar que el metal de soldadura y la ZACestn dentro de zona doblada; se examina la superficiede traccin en busca de discontinuidades.
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Ensayos mecnicos de unionessoldadas
Ensayo de doblez ( Bend Tests)
Se pueden usar dos tipos de aparatos ( fixtures)
Doblez guiado( Guided Bend Fixture)
Doblez enrollado ( WraparoundGuided Bend Fixture)
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Ensayos mecnicos de unionessoldadas
Ensayo de traccin ( Tension Tests) Objetivo: medir: Resistencia a a traccin
Lmite de fluencia Porcentaje de enlongacin
Porcentaje de reduccin de rea
Diagrama esfuerzo-.deformacin
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Ensayos mecnicos de unionessoldadas
Ensayo de traccin ( Tension Tests)
Especmes Su tipo es establecido en las especificaciones
aplicables
Especmenes redondeados Especmenes rectangulares
Procedimiento : Establecido en ASTM E8
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Ensayos mecnicos de unionessoldadas
Ensayo de Nick Break ( Nick-Break test) Evaluar la tcnica y losparmetros desoldadura necesarios para obtener uniones
sanas La magnitud de la carga utilizada para romper
el especmen no tiene significado alguno
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Ensayos mecnicos de unionessoldadas
Ensayo de Nick Break ( Nick-Break test) Procedimiento
El especimen es roto soportando los extremos y
golpenado al centro o soportando un extremo ygolpeando en el otro o jalando ambos extremos en unamquina de traccin
Despus de la rotura, las caras fracturadas son observadasvisualmente para detectar discontinuidades ( usualmenteinclusiones de escoria, faltas de fusin y porosidad). Sialguna discontinuidad excede el mximo permitido por la
especificaciones , el test falla.
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El Procedimiento de Soldadura Es un documento que especifica las
variables con las cuales se ejecutardeterminada unin soldada
La combinacin de variables debe ser talque se obtenga una solucin econmica ytcnicamente ptima para la construccin
Es una herramienta de comunicacin entrelas partes involucradas
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Variables... Esenciales: Aquellas que tienen una
influencia directa en las propiedadesmecnicas de la unin soldada
No-esenciales: Aquellas que no tienen unainfluencia directa en las propiedades
mecnicas de la unin soldada
Calificacin de un Procedimeinto
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Calificacin de un Procedimeinto
de Soldadura Proceso por el cual se comprueba la capacidad deun Procedimiento de Soldadura de producir
uniones soldadas de calidad La probeta soldada siguiendo lo establecido en el
Procedimiento de Soldadura Propuesto, se
someter a ensayos destructivos y/o nodestructivos Todos los detalles de este proceso ( valores
exactos de las variables, tipo y nmero deensayos, resultados obtenidos en los ensayos, etc)son guardados en un documento llamado
Registro de la Calificacin del Procedimiento deSoldadura ( PQR)
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Calificacin de un Procedimientode Soldadura
Los valores de las variables utilizados en elProcedimiento de Soldadura en produccin,estan relacionados con los valores de esas
variables en el PQR Esta relacin est establecida en el
especificacin aplicable
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Calificacin de Soldadores Proceso mediante el cual el soldador
demuestra su capacidad de producir unionessoldadas de calidad siguiendo lo
especificado en un Procedimiento deSoldadura calificado
La probeta soldada se somete a ensayosdestructivos y/o no destructivos de acuerdoa lo establecido en las especificaciones
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Calificacin de Soldadores Lo que un soldador pueda hacer en
operacin esta limitado a las condiciones ycaractersticas de la pruba de calificacin
ejecutada Esta relacin viene establecida en las
especificaciones aplicables
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Discontinuidades y Defectos Discontinuidades (API 1104: Imperfecciones) :
Interrupcin de la estructura tpica de un material,tal como una falta de homogeniedad en suscaractersticas mecnicas, metalrgicas o fsicas.
Defecto: Discontinuidad que por su naturaleza oefecto acumulado hacen a una parte o productoincapaz de cumplir los mnimos estndares o
especificaciones aplicables. Es una imperfeccinde suficiente tamao tal que grantice rechazo
basado en las estipulaciones del estndar de
construccinTODO DEFECTO ES UNA DISCONTINUIDAD PERONO TODA DISCONTINUIDAD ES UN DEFECTO
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Defecto y discontinuidad
Esta sobremontaes una
discontinuidad( imperfeccin )
Efecto la medicin
Reviso especificacin
Es defecto Reportede no conformidad ala compaa
No es defectoConformidad
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Discontinuidades ms y menospeligrosas...
Los factores determinantes de laimplicancia de una discontinuidad en laintegridad de la unin soldada son:
Linealidad ( ratio entre la dimensin ms largay la ms corta de la discontinuidad)
Condicin de los bordes Una discontinuidad lineal tiene una longitudsuperior a 3 veces su ancho
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El ranking... Fisuras
Fusin incompleta
Penetracin incompleta
Inclusiones slidas
Inclusiones gaseosas
Discontinuidades deforma
Ms severa
Menos severa
Severidad variable
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Las fisuras ( Cracks)
Definicin: Discontinuidad de tipo fracturacaracterizada por tener extremos afilado y
un alto ratio de longitud y ancho Causa: Carga aplicada en un rea dada
excede la resistencia local del metal
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Las fisuras ( Cracks ) Tipos:
Fisuracin en caliente ( Hot cracking ) Fisuras de garganta ( Throat crack)
Fisuras de raz ( Root crack) Fisuras de crater ( Crater crack)
Fisuracin en fro ( Cold cracking)
Fisura retrasada ( Delayed crack) Fisura bajo el cordn ( Underbead crack) Fisura en el pie ( Toe crack)
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Las fisuras ( Cracks )
Fisura bajo el cordn
Fisura Longitudinal
Fisura en el pie
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Formas de deteccin... Fisuras en caliente: Ya que normalmente emergen
hasta la superficie se pueden detectar porInspeccin Visual (VT), Partculas Magnticas(MT) y Lquidos Penetrantes (PT)
Fisuras en fro: Existe la posibilidad de queemergan a la superficie. Pero tambin pueden
establecerse debajo de la superficie haciendonecesario el uso de Radiografa (RT) Ultrasonido (UT)
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Las fisuras ( Cracks )
Fisura Longitudinal
Fisura transversal
F i i l
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Fusin incompleta
( Incomplete Fusion) Definicin: Discontinuidad en la que no
ocurri fusin entre el metal de soldadura ylas caras de fusin o cordones adyacentes.Ocurre cuando el metal de soldadura fluye
sobre metales base o cordones adyacentes nofundidos.
Causas: Manipulacin incorrecta del electrodo: causaprimaria ( problema relacionado al soldador u
operador) Velocidad de avance incorrecta
F i i l ( I l
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Fusin incompleta ( Incomplete
Fusion) Tipos ( de acuerdo a su ubicacin)
Fusin incompleta de la raz ( Incomplete root
fusion) Fusin incompleta entre pases ( Incompleteinter-run fusion)
Fusin incompleta de los lados ( Incompletesidewall fusion) Solapado ( Overlap )
F i i l t
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Fusin incompleta
( Incomplete Fusion)
F i i l t
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Fusin incompleta
( Incomplete Fusion)
Solapado
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Formas de deteccin... Dependiendo de la ubicacin se puede
detectar a travs de inspeccin visual tcnicas sub-superficiales como Radiografa
(RT) o Ultrasonido ( UT)
P t i i l t d j t
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Penetracin incompleta de junta
( Incomplete joint penetration) Definicin: Condicin de la raz de la junta,
en una unin de bisel ( groove weld) en lacual el metal de soldadura no se extiende a
travs de todo el espesor de la junta. Causa: Resulta de utilizar un inadecuado
procedimiento de soldadura
P t i i l t d j t
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Penetracin incompleta de junta
( Incomplete joint penetration)
P t i i l t d j t
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Penetracin incompleta de junta
( Incomplete joint penetration)
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Formas de deteccin... Dependiendo de la geometra de la pieza a
soldarse se puede detectar a travs deInspeccin Visual ( VT) tcnicas sub-
superficiales como Radiografa (RT) oUltrasonido ( UT)
I l i lid
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Inclusiones slidas
( Solid Inclusions) Definicin : Material slido atrapado en el
charco de soldadura y que permanece endentro del metal de soldadura solidificado
en el momento de la examinacin Causas:
Tcnica inadecuada de aplicacin: escoriadelante del electrodo ondulacin excesiva.
Tcnica inadecuada de limpieza
I l i lid
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Inclusiones slidas
( Solid Inclusions) Tipos:
Inclusin de xidos
Inclusiones metlicas
Inclusin de escoria ( Slag) : Producto nometlico que resulta de la disolucin mutua defundente e impurezas no metlicas. Tipo comn: Wagon Tracks
Incl siones slidas
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Inclusiones slidas
( Solid Inclusions)
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Formas de deteccin... Dependiendo de la ubicacin se puede
detectar a travs de inspeccin visual tcnicas sub-superficiales como Radiografa
(RT) o Ultrasonido ( UT)
Inclusiones slidas
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( Solid Inclusions)
Inclusiones de tungsteno
Wagon Tracks
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Inclusiones gaseosas ( Porosity) Definicin: Discontinuidades de tipo
cavidad formdada por atrapamiento de gasdurante la solifificacin
Causas: Inadecuada manipulacin del electrodo
Rpida solificacin del metal de soldadura Presencia de contaminantes o humedad en la
zona de soldadura
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Inclusiones gaseosas ( Porosity) Tipos ( de acuerdo a la posicin relativa o
forma especfica del poro): Poros aislados
Poros alargados ( worm holes) Nido de poros ( cluster)
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Inclusiones gaseosas ( Porosity)
Poro alargado
Poros aislados
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Formas de deteccin... Dependiendo de la ubicacin se puede
detectar a travs de inspeccin visual tcnicas sub-superficiales como Radiografa
(RT) o Ultrasonido ( UT)
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Inclusiones gaseosas ( Porosidad)
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Discontinuidades de forma Sobreespesor ( Weld Reinforcement ) Definicin : Metal de soldadura en exceso a la cantidad
requerida para llenar la junta Socavacin de Cordn o Falta de Llenado
( Underfill ) Definicin: Condicin en la cual la Superficie de la
Soldadura o la Superficie de la Raz se encuentra pordebajo de la superficie adyacente del metal base
Socavacin ( Undercut) Definicin: Un surco fundido en el metal base
adyacente al pie de la soldadura a la raz de la
soldadura y que es dejado sin llenar por el metal desoldadura
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Discontinuidades de forma Solapado ( Overlap) :
Definicin: Tipo de Fusin incompleta
Convexidad excesiva ( Convexity )
Definicin: Distancia mxima entre la cara dela soldadura en un cordn de filete convexo
perpendicular a la lnea que une los pies delcordn. Esta limitada por las especificaciones.
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Discontinuidades de forma Causas:
Inadecuada manipulacin del electrodo
Descontrol de la relacin: material aportado (
corriente) velocidad de avance
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Discontinuidades de forma
Sobrespesor
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Discontinuidades de forma
Tcnica de reparacin de exceso de sobreespesor
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Discontinuidades de forma
Socavacin
Socavacin de cordn o Falta de llenado
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Formas de deteccin... Dependiendo de la geometra de la pieza a
soldarse se puede detectar a travs deInspeccin Visual ( VT) tcnicas sub-
superficiales como Radiografa (RT) oUltrasonido ( UT)
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Discontinuidades miscelneas... Salpicadura ( Spatter) Definicin: Partculas de metal que son expelidas
durante la soldadura de fusin , que no forman parte delmetal de soldadura
Golpe de arco ( Arc Strike)
Definicin: Discontinuidad producida por un arco queconsiste en cualquier metal refundido localizado, metalafectado trmicamente, o un cambio en la forma de lasuperficie de cualquier metal
Burn Through Definicin: Trmino no estndar usado para un
excesivo sobreespesor de la raz producido en unasoldada hecha desde un solo lado o a un agujero atravs del cordn de raz
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Discontinuidades miscelneas... Laminaciones
Definicin: Tipo de discontinuidad con separacin odebilidad generalmente paralelamente alineada con lasuperficie del metal. Las delaminaciones ocurren
cuando hay separacin de material en una laminacin Desgarramiento laminar (Lamellar Tear) Definicin: Fisura en forma de escalera debajo de la
superficie del metal causada por esfuerzosperpendiculares al espesor en materiales debilitados porla presencia de inclusiones no metlicas de forma planaparalelas a la superficie
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Discontinuidades miscelneas...
Fisuras generadas por salpicaduras y golpes de arco
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Discontinuidades miscelneas...
Fisura generada por
una laminacin
DesgarreLaminar
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Gages de medicin