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INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 1 y 2 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez CAPITULO 1 IMPORTANCIA DEL CONOCIMIENTO DE LA TECNOLOGIA DE SOLDADURA 1. Describa que entiende por soldadura. Soldadura es un proceso utilizado para lograr la unión de los metales, la unión de las piezas se logra fundiendo los metales a unir y agregando un material de relleno fundido que sería el material de aporte, aparentemente no produce cambios en las propiedades mecánicas y químicas de la estructura. 2. Describa que metal no es soldable. Todos los metales comerciales son soldables, por ello existen diversos procesos de soldadura y diversos tipos de material de aporte. 3. Describa cual es el metal mayoritariamente soldado. El acero al carbono es el metal de mayor uso en la soldadura, gracias a su composición química y su alto índice de soldabilidad. 4. Describa que ventajas son apreciables de la soldadura. Es el método más económico de unión permanente. Provee estructuras de menor peso. Une todos los metales de uso comercial. Puede ser usado en cualquier lugar. Provee de una gran flexibilidad para el diseño. 5. Describa que desventajas notables presenta la soldadura. La soldadura manual depende del factor humano. La inspección interna de la soldadura es sumamente necesaria. 6. Describa porque entiende a la soldadura como un recurso tecnológico importante. Es un recurso importante porque intervienen todas las actividades industriales de un país, no existe instalación industrial que no utilice este proceso como medio de unión y construcción de elementos contenedores, construcción de estructuras de soporte, transporte, etc. 7. Describa como entiende a la soldadura en la participación de una manera u otra en la producción industrial de un país. La soldadura de una manera u otra interviene en todos los procesos de manufactura industrial de un país, una mejora en los procesos de soldadura tendrá un fuerte impacto en el desarrollo económico de un país, logrando así en los países de mayor desarrollo económico una participación de aproximadamente el 50% de su producto bruto nacional. 8. Describa que tipos de soldadura conoce. 1. Soldadura con Electrodo Revestido (SMAW) 2. Soldadura por Arco sumergido (sumerged Arc Welding) (SAW) 3. Soldadura TIG (GTAW) 4. Soldadura MIG-MAG (GMAW; FCAW). 9. Describa que entiende como fuente de calor en la soldadura Fuente de calor es el arco generado por los diversos procesos de soldadura que se utiliza para fundir el material de aporte y las paredes adyacentes de los metales a unir, provocando así la fusión de los metales.

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 1 y 2 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez CAPITULO 2 PROCESOS DE SOLDADURA Y VARIABLES 1. Cuáles son las variables de soldadura que afectan a la forma del cordón. El diámetro del electrodo. La longitud de arco. Intensidad de la soldadura. La velocidad de desplazamiento. El revestimiento. La polaridad. Orientación del electrodo. 2. De qué manera afecta a la forma de la soldadura la corriente Afecta en la penetración deseada y de los posibles defectos que se desean evitar. La corriente deberá ser constante porque la diferencia de corriente provoca un cordón de soldadura sin uniformidad, a mayor corriente mayor penetración y tamaño de cordón. 3. De qué manera afecta a la forma de la soldadura la tensión de arco Aumenta el ancho del cordón, contorno, forma, la dilución, la altura de la sobre monta y el consumo del fundente. 4. Porque se usa electrodo celulósico en la pasada de raíz. Porque son fáciles de operar en las cuatro posiciones básicas mientras que los básicos y rutílicos son de difícil operatividad en posición vertical y sobre cabeza. 5. Qué ventajas tiene el uso de electrodo de bajo hidrógeno en las pasadas de relleno. Evitan la fisuración por hidrogeno. 6. Para qué sirven los elementos que componen el revestimiento. • Promover el encendido del arco. • Facilitar la conducción del arco y su estabilidad. • Proveer de una atmósfera gaseosa para proteger el arco y el metal derretido del oxigeno y nitrógeno del aire. • Aportar los elementos que equilibran los procesos fisicoquímicos del arco. • Constituir una aislación eléctrica del alambre de tal manera de poder dirigir el arco. • Proveer escoria para complementar la protección del metal de soldadura. • Mejorar las condiciones de viscosidad y tensión superficial del metal en estado líquido. • Aportar los elementos constituyentes de la escoria. • Aumentar la velocidad de fusión. • Actuar como medio de transferencia de aleantes, desoxidantes y polvo de hierro. • Aportar elementos de aleación al baño de fusión. 7. Donde busca la información sobre el electrodo que necesita para soldar un acero determinado. En los catálogos de los productos los cuales están normados por AWS. 8. Que rangos de corriente permite usar el Arco Sumergido. Altas corrientes, desde 200 A hasta 1000 A.

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 1 y 2 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez 9. Qué ventaja tiene el proceso de arco sumergido. • • • • • •

Hace innecesaria la protección de la vista del soldador. No produce salpicado ni contaminación atmosférica. Posee una alta eficiencia térmica, alta penetración y alta velocidad de deposición. Suelda en posición bajo mano, horizontal y vertical en filetes. El consumo de fundente es proporcional al del electrodo. Produce escoria líquida que protege y conforma la pileta dando soldauras de excelente terminación superficial.

10. Como se regula el aporte de aleantes en la soldadura de arco sumergido. Por medio de un fundente granulado que se alimenta a través de una tolva que cubre totalmente el arco. 11. Como se previene la fisuración por Hidrógeno en la soldadura por arco sumergido. Con adecuado secado de fundente, en particular cuando es aglomerado. Con un control de la limpieza del alambre. Con el control del calor aportado y de la temperatura de precalentamiento. 12. Que funciones cumple el gas de protección. Cumple la función de proteger la pileta, el electrodo, y producir atmosfera para mantenimiento del arco. El gas protege adecuadamente la superficie superior del metal base pero no da protección a la cara inferior.

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 3 y 4 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez CAPITULO 3 METALURGIA DE LA SOLDADURA 1. Cuáles son las zonas que caracterizan a una soldadura. • La zona de metal fundido de granos columna res. • La zona de metal transformado, o zona térmicamente afectada, adyacente a la soldadura, de re cristalización del metal, con granos equiaxiados. • La zona de metal base que no fue calentada suficientemente para producir cambios estructurales en ella, que mantiene la estructura producto de la deformación en frio, de granos alargados. 2. Cómo afecta a la soldadura la velocidad de pasada, (ligarlo al tamaño de grano) A mayor velocidad de pasada habrá menor aporte de calor a la soldadura y viceversa, por lo tanto la velocidad de pasada mientras sea más lenta habrá mayor calor aportado y se incrementará la extensión de la ZAT, disminuyendo la velocidad de solidificación y enfriamiento que influyen directamente en el crecimiento de grano. 3. Porque se utiliza el precalentamiento y como afecta a la soldabilidad del acero. La temperatura de pre calentamiento evita la formación de fases frágiles, porque reduce la velocidad de enfriamiento y solidificación. Un inadecuado pre calentamiento, no alcanza a evitar el temple. 4. Porque la soldabilidad de un material dado disminuye con el contenido de carbono. Porque es una propiedad que da el contenido de carbono, a mayor cantidad de carbono disminuye su soldabilidad. Aumenta la resistencia mecánica y la respuesta a tratamientos térmicos. 5.

Cuál es la fase del acero que se encuentra estable cuando la temperatura del mismo es superior a los 740 grados centígrados. La Austenita.

6. Porque debe protegerse el arco eléctrico de la contaminación atmosférica. Porque la atmosfera contiene una serie de gases como el hidrógeno, el oxigeno y el nitrógeno que se disuelven sobre el hierro fundido y de no eliminarlos generalmente lo fragilizan. 7. Porque puede endurecerse la zona afectada por el calor. Debido al enfriamiento que recibe la zona afectada por el calor, durante el ciclo térmico de la soldadura, mientras más rápida sea la velocidad de enfriamiento esto logrará que el material adquiera dureza y fragilidad a la vez. 8. Que parte de la zona afectada por el calor se endurece. La zona adyacente a la soldadura. 9. Que sucede con los granos del cristal cuando se mantiene al material un excesivo tiempo a altas temperaturas Esto aumenta el tamaño de grano, modificando de esta manera las propiedades mecánicas del material.

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 3 y 4 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez 10. Cuando puede debilitarse la zona afectada por el calor. Cuando el enfriamiento hasta temperaturas cercanas al ambiente es tan rápido que el carbono no puede difundir (como sucede en los tratamientos térmicos de temple) la fase resultante será la martensita, que tiene una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura es meta estable, muy dura y muy frágil. 11. Que es la velocidad de enfriamiento de la soldadura y cuál es su importancia. Es la velocidad con la que cambia de temperatura de la ZAT hasta la temperatura ambiente. La velocidad de enfriamiento influye en aspectos tales como el crecimiento de grano y en las transformaciones de fase, especialmente cuando se trata de aceros tratables térmicamente. 12. Que es un diagrama de equilibrio. Es un diagrama hierro – carbono en el que se indican las transformaciones de equilibrio termodinámico, o enfriamiento lento, que sufren los aceros, de acuerdo a las temperaturas y porcentajes de carbono. En este diagrama también están indicados aspectos tales como solubilidad del carbono en cada forma alotrópica del hierro. 13. Que es la micro estructura de un metal. Nombre algunas micro estructuras. Es un conjunto de cristales denominados granos, que tienen diferentes formas y tamaños según los elementos químicos que lo componen, la forma de fabricación del material y tratamientos térmicos. Algunas micro estructuras son cubica centrada en el cuerpo (Ferrita), cubica centrada en las caras (austenita), tetragonal centrada en el cuerpo (Martensita). 14. Como afectan los aleantes del acero su templabilidad. El carbono facilita la capacidad de endurecimiento por temple. El cromo en aceros de media aleación, hasta un 9%, aumenta la templabilidad. El molibdeno generalmente en contenidos no mayores al 1%. Aumenta su templabilidad. El Níquel en aceros de baja aleación disminuya la templabilidad. 15. En que afecta a la soldadura el contenido de silicio y manganeso. El silicio se emplea como desoxidante en aceros de bajo carbono por la formación de dióxido de silicio. Se disuelve en el hierro y aumenta la resistencia mecánica y la tenacidad. El manganeso mejora las propiedades mecánicas, disminuye los efectos del azufre debido a la formación preferencial de sus compuestos (sulfuro de manganeso).

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 3 y 4 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez CAPITULO 4 PROPIEDADES MECÁNICAS Y QUÍMICAS

1. Describa que entiende por rotura frágil y que por rotura dúctil. La fractura dúctil muestra una fractura plástica y distorsionada que contrasta con la fractura limpia y quebradiza de las roturas frágiles. La fractura frágil es fácil de reconocer. El aspecto de la fractura es semejante al de la fractura de una colada frágil: lisa, limpia y brillante, con evidentes muestras de haber roto sin apenas alargamiento. 2. Describa que entiende por concentrador de tensiones (entalla). El efecto de todas las entallas es concentrar las tensiones para facilitar la iniciación de la rotura. 3. Describa que entiende por temperatura de transición dúctil - frágil. La temperatura de transición dúctil – frágil, es la temperatura a la cual se produce un cambio del tipo de rotura de dúctil a frágil. 4. En un ensayo de tracción, que entiende por tensión (esfuerzo) y que por deformación. La tracción en el material produce una tensión o fuerza en las fibras del mismo, y el material sufrirá un alargamiento. Este aumento de longitud es lo que se conoce como deformación. 5. Describa como afecta el calor del arco en la deformación de las piezas soldadas y porque aparecen tensiones. Básicamente, una deformación es la causa de una tensión. Durante el proceso de soldadura, el metal se expande a causa de la dilatación producida por el calor del arco eléctrico. Esta expansión es obviamente una deformación, ya que supone un cambio de dimensiones, pero no es una expansión libre ya que los extremos de la soldadura estorban su movimiento. La combinación de las expansiones térmicas y las contracciones que las compensan originan unas tensiones en la soldadura durante los procesos de fabricación que, si no son controladas, pueden originar el agrietamiento o dejar al material fragilizado, a veces con un elevado grado de peligrosidad. 6. Describa que significa la rotura por fatiga. La rotura por fatiga se produce debido a una carga cíclica aplicada al material, el valor de carga necesario para producir la rotura del material disminuye cuando aumenta el número de ciclos de la carga.

ASME - INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA EJERCITACIÓN DE LOS CAPÍTULOS 5 y 6

NOMBRE: Miguel Rivera Andrade PARTE 5.- SELECCIÓN DE MATERIALES DE APORTE 1. Como clasifica la norma AWS a los electrodos. Los clasifica de acuerdo a:  Tipo de corriente.  Tipo de recubrimiento.  Posición de soldadura.  Composición química del depósito.  Propiedades mecánicas del depósito. 2. En base a que variables se selecciona un electrodo. La selección se realiza de acuerdo a:  Las características de soldabilidad del material.  La calidad requerida en la estructura o componente a ser soldado.  Posición de soldadura.  Tipo de junta.  Restricción.  Propiedades requeridas de las soldaduras: resistencia, ductilidad, tenacidad, propiedades fractomecanicas, etc.  Costos.  Equipamiento disponible.  Mano de obra disponible. 3. Como deben ser las propiedades mecánicas del aporte. Las propiedades mecánicas de la soldadura deben igualar o exceder las del metal base y poseer aproximadamente la misma composición química. 4. Liste las mayores funciones del revestimiento de un electrodo.  Regular las propiedades mecánicas y las composiciones químicas de la soldadura.  Establecer las posiciones de aplicación de la soldadura en las cuales el electrodo debe operar correctamente.  Indican las características operativas, tipo de corriente, tipo de escoria, penetración, arco y polvo de hierro. 5. Que se entiende como un aporte de bajo hidrogeno. Es un electrodo que debido a la composición de su revestimiento se considera básico y es totalmente mineral, lo que permite el calcinado entre los rangos de 400 a 500 °C, asegurando el bajo contenido de humedad.

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6. Porque es importante que el aporte sea de bajo hidrogeno. Porque tienen bajo contenido de humedad y celulosa evitando la baja ductilidad y el agrietamiento. 7. Cuando es relevante que el aporte sea de bajo hidrogeno.  Cuando se necesite soldar aceros de mediana y alta resistencia.  Para soldar aceros con alto contenido de carbono, azufre y de grandes espesores.  Cuando se desean obtener buenas propiedades mecánicas y buen impacto a bajas temperaturas.  Al soldar en zonas muy restringidas debido a su revestimiento se evita la baja ductilidad y el agrietamiento del relleno por lo cual se logran soldaduras de buena calidad al reducir la porosidad y el agrietamiento. 8. Cuáles son las razones para el recubrimiento de cobre del alambre de soldadura. Sirve para protección y contacto eléctrico con la boquilla.

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PARTE 6.- DISEÑO DE JUNTAS 1. Describa como el diseño de junta altera la dilusión del metal base, en función del ángulo del bisel. Si la cara de la raíz es muy alta o el ángulo de apertura es muy pequeño, resultara imposible acceder con el electrodo para depositar el material de soldadura en la raíz, en soldaduras de penetración completa es absolutamente necesario que el soldador posea suficiente espacio y accesibilidad para depositar el cordón de raíz. 2. Describa como el diseño de junta afectan las propiedades mecánicas de una soldadura. Las juntas de soldadura son diseñadas de manera que la sección transversal resulte lo mínimo posible y de la manera más económica, el diseño de una junta depende del tipo de carga y servicio a la cual estará sometida, es por esto que las propiedades mecánicas dependen de las dimensiones de la soldadura y de la resistencia del metal de soldadura. 3. Describa como altera el diseño de junta a la cantidad de metal depositado. Si la apertura de raíz, el ángulo del bisel o el refuerzo se encuentran excedidos, se requerirá agregar una cantidad extra de metal de soldadura, haciendo más costosa a la soldadura. 4. Describa como se deforma un cuerpo soldado cuando se incrementa el ángulo del bisel. Al aumentar el ángulo del bisel se requiere agregar más cantidad de metal de soldadura, el alto calor generado en pasadas de mucho aporte, pueden producir menor resistencia y tenacidad en la soldadura, durante este proceso el metal se expande a causa de la dilatación producida por el calor del arco eléctrico esta expansión (deformación) genera un cambio de dimensiones pero no es una expansión libre debido a que los extremos de la soldadura restringen su movimiento, las expansiones y las contracciones originan deformaciones en la soldadura, las cuales si no son controladas pueden originar el agrietamiento o dejar el material fragilizado. 5. Describa mediante dibujos, como son las juntas de filete: sobrepuestas, en T, en ángulo y a tope.

Junta de filete sobrepuesta

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Junta de filete en “T”

Junta de filete en “T”

Junta de filete en ángulo

Junta de filete a tope

Junta de filete a tope 4

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6. Describa mediante dibujos, cual es el pie del filete, cual es la garganta y cual la cara.

7. Describa mediante dibujos como se incrementa la sección transversal de la junta de filete, cuando se incrementa la dimensión de la garganta.

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3

7.

10

7.

1

20

2

4

1 10 20

En el dibujo mostrado se tiene una soldadura de filete en “T”, donde se puede observar que la garganta de la soldadura de color azul se tiene una longitud de 7.1 mm para una piernas de 10 mm, al incrementar al doble la garganta de la soldadura (soldadura de color rojo) se incrementan al doble el tamaño de las piernas (20 mm), como consecuencia de esto la sección transversal de la soldadura y el peso del depósito se incrementa cuatro veces.

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8. Describa mediante dibujos los siguientes seis tipos básicos de juntas de bisel: de bisel recto, de bisel en V, de bisel simple, de bisel en J, de bisel en U y bisel de canto redondeado.

Bisel Recto

Bisel J Sencilla

Bisel V Sencilla

Bisel U Sencilla

Bisel Simple

Bisel de canto redondeado

9. Describa mediante dibujos, las dimensiones más comunes de las juntas de bisel en V y en doble V o X. 74°

10 mm

1/16 ± 1/32

2° /2° ± 37 1

Bisel V Sencilla

1/2 °

±2 °

10 mm

37

1/16 ± 1/32

74°

Bisel doble V o X

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10. Describa que rol juega el diseño de junta en la habilidad del soldador. Al tener una junta con un ángulo y apertura de la raíz muy pequeño al soldador le resultara imposible acceder con el electrodo para depositar el material de soldadura en la raíz, así que si el mal diseño de una junta puede ser un problema y afectar la habilidad del soldador. 11. Describa mediante dibujos la relación entre el ángulo del bisel y la accesibilidad para depositar metal en la raíz.

Àngulo reducido

Àngulo aceptable

En el primer dibujo se puede observar una junta en “V” sencilla, en la cual se aplicara la pasada de raíz mediante el proceso GTAW pero esta junta tiene un ángulo de abertura muy reducido por lo cual al soldador le resultaría imposible acceder con el material de aporte para depositar soldadura en la raíz, esto se resuelve como se muestra en el segundo dibujo aumentando el ángulo de apertura o aumentando la separación de los biseles. 12. Describa porque es necesario que la raíz de la junta posea un talón de dimensión no menor de cierto valor ni mayor de otro cierto valor. Se necesita que tenga un talón de

±

esto es para que no haya descolgaduras (cuando el

talón es menor) y falta de penetración en la raíz del cordón de soldadura (cuando el talón es mayor).

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INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 5 y 6 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez CAPITULO 5 SELECCIÓN DE MATERIALES DE APORTE 1. Como clasifica la norma AWS a los electrodos la normativa de AWS los clasifica de acuerdo a: • • • • •

Tipo de corriente Tipo de recubrimiento Posición de soldadura Composición química del deposito Propiedades mecánicas del depósito

2. En base a que variables se selecciona un electrodo La selección se realiza de acuerdo a: La composición del metal base, considerando la actividad del fundente. Penetración requerida. Acabado de la soldadura. Al diseño de junta. A la posición de la soldadura. 3. Como deben ser las propiedades mecánicas del aporte Las propiedades mecánicas del metal de soldadura deben igualar o exceder las del metal base y poseer aproximadamente la misma composición química. 4. Liste las mayores funciones del revestimiento de un electrodo. Determina las propiedades mecánicas de la soldadura. Proveen protección gaseosa. Determinan la penetración de la soldadura. Determinan la apariencia superficial del cordón. Dan estabilidad al arco. 5. Que se entiende como un aporte de bajo hidrogeno Electrodos básicos. Ausencia de hidrógeno en la pileta líquida. Depósitos con contenidos menores a 5 ml/100 gr. 6. Porque es importante que el aporte sea de bajo hidrogeno Es importante porque se evita la fisuracion por hidrógeno. 7. Cuando es relevante que el aporte sea de bajo hidrogeno Cuando se sueldan aceros de mediana y alta resistencia. 8. Cuáles son las razones para el recubrimiento de cobre del alambre de soldadura Para protección y contacto eléctrico con la boquilla.

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 5 y 6 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez CAPITULO 6 DISEÑO DE JUNTAS 1. Describa como el diseño de junta altera la dilución del metal base, en función del ángulo del bisel. En soldaduras de penetración completa es absolutamente necesario que el soldador posea suficiente espacio y accesibilidad para depositar el cordón de raíz. Si la cara de la raíz es muy alta o el ángulo pequeño, resultara imposible acceder con el electrodo para depositar el material de soldadura en la raíz. El acceso a la raíz puede resolverse mediante el ángulo de apertura, pero la mejor solución resulta en el aumento de la apertura o separación de las partes. Los diseños están basados en obtener soldaduras de penetración completa. 2. Describa como el diseño de junta afectan las propiedades mecánicas de una soldadura. El diseño de una junta depende del tipo de carga y el servicio a la cual estará sometida la soldadura. El desempeño de una junta está basado en el porcentaje de metal de soldadura en el total de la junta. Las juntas soldadas que se encuentran sujetas a cargas estáticas necesitan metal de soldadura en la cantidad suficiente para solamente transferir la carga estática. Cuando las juntas soldadas se encuentran sujetas a cargas dinámicas, cargas reversibles, cargas de impacto o servicios a bajas temperaturas, las juntas soldadas deberán ser de mayor eficiencia. 3. Describa como altera el diseño de junta a la cantidad de metal depositado Si la parte se encuentra desacomodada y la apertura de la raíz desaparece o se reduce significativamente, la habilidad del soldador para obtener una soldadura de penetración completa se verá reducida. Será necesario entonces recortar el excedente de manera de llevar las dimensiones reales a las dimensiones del diseño. Si por el contrario, la apertura de la raíz se encuentra excedida, se requerirá agregar una cantidad extra de metal de soldadura, haciendo más costoso la soldadura. 4. Describa como se deforma un cuerpo soldado cuando se incrementa el ángulo del bisel Cuando se incrementa el ángulo de bisel, necesariamente debemos rellenar la junta con mayor cantidad de soldadura generando de esta manera excesivo calor en cada pasada, esto genera la dilatación del material y luego al enfriarse la contracción originando de esta manera deformaciones en el material base. 5. Describa mediante dibujos, como son las juntas de filete: sobrepuestas, en T, en ángulo y a tope

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 5 y 6 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez 6. Describa mediante dibujos, cual es el pie del filete, cual es la garganta y cual la cara.

7. Describa mediante dibujos como se incrementa la sección transversal de la junta de filete, cuando se incrementa la dimensión de la garganta.

8. Describa mediante dibujos los siguientes seis tipos básicos de juntas de bisel: de bisel recto, de bisel en V, de bisel simple, de bisel en J, de bisel en U y bisel de canto redondeado.

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 5 y 6 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez

9. Describa mediante dibujos, las dimensiones mas comunes de las juntas de bisel en V, y en doble V o X.

10. Describa que rol juega el diseño de junta en la habilidad del soldador. Si el diseño de junta presenta un ángulo reducido, la apertura de la raíz desaparece o se reduce significativamente, por este motivo la habilidad del soldador para obtener una soldadura de penetración completa se verá reducida. 11. Describa mediante dibujos la relación entre el ángulo del bisel y la accesibilidad para depositar metal en la raíz.

12. Describa porque es necesario que la raiz de la junta posea un talón de dimensión no menor de cierto valor ni mayor de otro cierto valor. Si no resultara imposible acceder con el electrodo para depositar el material de la soldadura en la raíz. Es importante la dimensión del talón ya que este es la cara de raíz que ayuda a mantener un correcto control dimensional de la soldadura, pero si es muy elevado impide acceder correctamente con el electrodo para depositar metal de soldadura en la raíz.

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 7 y 8 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez CAPITULO 7 SOLDABILIDAD 1. Describa porque las propiedades de la soldadura deben ser similares a la del metal base. La junta de soldadura deberá proveer uniformemente de resistencia, ductilidad, tenacidad a la entalla, resistencia a la fatiga y resistencia a la corrosión en toda la zona de la soldadura y el material adyacente. En materiales de baja resistencia mecánica generalmente el material de aporte tiene mejores propiedades mecánicas y por ende mayor resistencia que el material base, en cambio con aceros de alta resistencia las propiedades mecánicas de la soldadura puede ser igual o incluso un poco menor a sus propiedades mecánicas. 2. Describa de qué manera se logra que las propiedades de la soldadura resulten similares a la del metal base. Para lograr que las propiedades sean similares al del metal base debemos conocer: Todo respecto el metal a soldar, de esta manera podremos hacer una correcta selección del metal de aporte. El diseño de la junta y la soldadura. Las condiciones del servicio, incluyendo las cargas tensionales. El medio ambiente al cual estará expuesto. 3. Describa los factores que influyen para producirse fisuración en frío en la zona afectada por el calor. La fisuración inducida por hidrogeno o fisuración en frío, ocurre en la zona afectada por el calor, luego de haber sido realizada la soldadura, entre 4 a 8 horas después. La configuración del cordón de soldadura, el proceso de soldadura, el tipo de material de aporte, la presencia de hidrógeno y el procedimiento de soldadura, contribuyen todos a la posibilidad de ocurrencia de fisuración en la ZAC. 4. Describa cuales son los factores más importantes para la soldabilidad Los dos factores más importantes para la soldabilidad son la dureza y la susceptibilidad de la estructura inducida a fisurar. Ambas se incrementan por el uso de un mayor contenido de carbono o mayor contenido de elementos aleantes en el metal base. Ciertos elementos aleantes incrementan el endurecimiento sin un significante incremento de la susceptibilidad de fisuración. 5. Describa de que manera influyen los elementos aleantes en la soldabilidad El mayor contenido de elementos aleantes pueden aumentar la dureza y la susceptibilidad de la estructura endurecida a la fisuración. 6. Describa que entiende que es la fórmula del carbono equivalente. La fórmula del carbono equivalente nos dará a conocer el grado de soldabilidad de un material, mientras más bajo es el carbono equivalente más facilidad de soldar tendrá el material, luego se deberán utilizar técnicas como el pre calentamiento para evitar que el material se fisure 7. Describa porque debe utilizarse precalentamiento cuando el carbono equivalente excede de 0,6%. Porque de esta manera evitamos al endurecimiento y la susceptibilidad a la fisuracion que se produce fácilmente con el aumento del carbono equivalente y porque reducimos la velocidad de enfriamiento de la soldadura. 8. Además del precalentamiento, describa que otra precaución adicional deberá tomarse en cuenta para la soldadura de aceros de carbono equivalente elevado. Utilizar procesos de bajo hidrogeno, reducir la velocidad de pasada. 9. Describa como se incrementa el calor aportado de la soldadura. El calor aportado es función de la corriente de soldadura, de la tensión de arco y la velocidad de pasada. Para incrementar el calor aportado, se incrementara la corriente o reducirá la velocidad de pasada. 10. Describa porque los aceros con un contenido de Carbono Equivalente menor a 0,40% son considerados de fácil soldabilidad. Porque la cantidad de carbono y de ciertos elementos aleantes en menor cantidad hará que el acero sea menos susceptible a la fisuracion y al endurecimiento.

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 7 y 8 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez 11. Describa como afecta a la soldabilidad el espesor del material. Mientras más grande es el espesor del material la velocidad de enfriamiento aumentara y esto hará que su dureza aumente llegando a provocar fisuracion, por ello es necesario el pre calentamiento para reducir su velocidad de enfriamiento y evitar la fisuracion. 12. Describa como afecta a la soldabilidad la restricción al movimiento que pueda tener la junta de soldadura. Esto producirá fisuración en caliente debido a la dilatación producida al momento de realizar la soldadura. 13. Describa que tipos de restricciones al movimiento pueden encontrarse en la junta de soldadura. La restricción más conocida es la que se produce por un mal armado de la junta a soldar, todas las uniones soldadas tienen un bisel determinado y si este no guarda las distancias indicadas provocaran una restricción al movimiento que provocara tensiones en la soldadura.

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 7 y 8 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez CAPITULO 8 INTRODUCCION A LOS CONCEPTOS DE LA ESPECIFICACION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA

1. Describa qué entiende por procedimiento de soldadura. El procedimiento de soldadura es un conjunto de acciones y operaciones que deben realizarse siempre de la misma forma para obtener el mismo resultado (un cordón sin discontinuidades ni defectos).

2. Describa qué entiende por especificación de procedimiento de soldadura Una especificación de procedimiento de soldadura comprende al listado de las variables de soldadura y demás datos que corresponden a una descripción detallada de cómo debe ser realizada la soldadura de características específicas. Se utilizarán para la ejecución de toda soldadura que coincida con esas características específicas.

3. Describa qué describe una especificación de procedimiento de soldadura -

metal base y especificaciones aplicables proceso de soldadura tipo, clasificación y composición del metal de aporte y demás consumibles (gases, fundentes, insertos consumibles, etc.) tipo y rango de valores de la tensión y de la corriente eléctrica a utilizar (CC, CA,) diámetro y polaridad del electrodo (electrodo positivo ó negativo) velocidad de la pasada de soldadura requerimientos de calificación del soldador diseño de junta y tolerancias preparación de la junta y condiciones de limpieza de sus superficies detalle de la unión (croquis) posición, sentido de progreso y técnica de la soldadura temperaturas de precalentamiento, de entre pasadas y velocidad de enfriamiento tratamiento de la raíz (amolado, air-carbón, etc.) tratamiento térmico posterior requisitos de inspección y ensayos procedimiento de reparación de la soldadura marcado o acuñado registro de soldadura

4. Describa qué se tiene en cuenta en el diseño del bisel de soldadura -

Proceso de soldadura. Angulo de bisel. Separación de raíz. La altura de talón.

5. Describa qué entiende por variable esencial. Se entiende como variable esencial a aquella que obliga a una recalificación de procedimiento, porque se dan cambios en las propiedades mecánicas (distintas a las de tenacidad a la entalla) de la soldadura.

6. Describa qué entiende por variable esencial suplementaria Una variable esencial suplementaria corresponde cuando hay requerimientos de impacto y el cambio de una variable puede afectar las propiedades de tenacidad a la entalla.

7. Describa qué entiende por variable no esencial Una variable no esencial es aquel cambio en la condición de soldadura que no afecta las propiedades mecánicas.

8. Describa para que se realiza la calificación del procedimiento de soldadura? WPS. Se realiza con la finalidad de comprobar que dicho WPS será el adecuado para el tipo de material base a soldar y las condiciones de trabajo a las que estará sujeta dicha soldadura, los ensayos garantizaran que la soldadura será la

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA Ejercitación Capítulos 7 y 8 Nombre: Claudio Miguel Liendo Pérez adecuada.

9. Describa los ensayos que se realizan para la calificación del procedimiento de soldadura WPS. - Ensayos mecánicos: ensayo de tracción, ensayo de plegado guiado, ensayo de soldadura a filete, ensayo de tenacidad a entalla, - Ensayos no destructivos: visual, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, ultrasonidos, radiografiado

10. Describa porque se especifica en los WPS las condiciones de limpieza. Se describe con la finalidad de lograr soldaduras sin impurezas y lograr la eliminación de restos orgánicos, pinturas, grasas, escorias, óxidos, etc. Se obtiene por medio de cepillado y uso de solventes.

11. Describa porque se especifica en los WPS la temperatura de entre pasada. Se especifica para evitar fisuras debido al temple del material. La temperatura de entre pasadas se controla para evitar las transformaciones metalúrgicas nocivas.

12. Describa porque se especifica en los WPS el ensayo visual. En juntas de mayor exigencia de calidad, determinar los requisitos de inspección y ensayo, tales como visual, tintas penetrantes, partículas magnéticas, ultrasonido o radiografía, permite tener claro qué se deberá hacer a posteriori de soldar.

13. Describa porque se especifica en los WPS el tratamiento de la raíz. La ausencia de defectos en la raíz, tales como falta de fusión, penetración incompleta, oxidación, socavaduras, etc. Son evitadas con un amolado posterior y resoldado. El procedimiento debe indicar la necesidad de estas prácticas, en especial cuando la junta es de exigencias.

Ejercitacion Capitulos 1 y 2 1 1.

Describa que entiende por soldadura.

La soldadura es el proceso por el cual dos superficie metálicas pueden ser unidas dando lugar a una estructura sin cambios aparentes de la propiedades mecánicas y químicas .

2. Describa que metal no es saldable. Todos los metales comerciales son soldables ,salvo que se requiera de una soldadura especial se analizara el tipo de material y se verifica si es posible hacer el proceso de soldeo .

3. Describa cual es el metal mayoritariamente soldado Los metales acero al carbono , metales Acero Inoxidable . 4. Describa que ventajas son apreciables de la soldadura.    

La soldadura es el mas económico método de unión permanente. Provee estructuras de menor peso mediante una mejor utilización de los materiales.. Une todos los metales de uso comercial. Puede ser usado en cualquier lugar



Provee de una gran flexibilidad para el diseño

5. Describa que desventajas notables presenta la soldadura.  

La soldadura manual depende del factor humano. La inspección interna de la soldadura es sumamente necesaria.

6. Describa porque entiende a la soldadura como un recurso tecnológico importante. Porque ahora en la actualidad se a hecho de una necesidad importante en las industrias petroleras ,gas, metalúrgicas ,mineras y de consumo de alimentos que la soldadura va de la mano con la tecnología que se a hecho más complejo y que requiere de un amplio conocimiento para poder determinar la más adecuada manera de realizar una soldadura satisfactoria .

7. Describa como entiende a la soldadura en la participación de una manera u otra en la producción industrial de un país. Se tiene estimado que el proceso de soldadura interviene de una manera u otra en todo la etapa de la manufactura industrial en una porción que en los países de mayor desarrollo económico ronda el 50% de su producto bruto nacional . 8. Describa que tipos de soldadura conoce Soldadura de eletrodos envolvente o manual SMAW Soldadura TIG O GTAW Soldadura MIG-MAG

9. Describa que entiende como fuente de calor en la soldadura Es el equipo que se usa para calentar a la tubería antes de ser soldado para darle la temperatura debida y pueda ser soldado.

2 1.

Cuáles

son

las

variables

de

soldadura

que

afectan

a

la

forma

del

cordón.

Las variables de soldadura que afectan al cordón son : - intensidad de corriente del arco - tensión del arco - velocidad de avance del arco - densidad de la corriente de soldadura - tipo de corriente - tipo de polaridad

2. De qué manera afecta a la forma de la soldadura la corriente A mayor corriente ,mayor penetración y mayor tamaño de cordón .

3. De qué manera afecta a la forma de la soldadura la tensión de arco Variando la tensión nos permite modificar el ancho y el sobre espesor (corona ) del cordón ,mientras que la variación de la penetración es una consecuencia de la variación de la longitud del arco .

4. Porque se usa electrodo celulósico en la pasada de raíz. Estos electrodos celulósicos se adecuan en toda posición y suelen emplearse en tubería de posición vertical descendente por que : -

Producen muy poca escoria Se maneja con facilidad Consiguen una buena penetración en el cordón de raíz en esta posición

5. Qué ventajas tiene el uso de electrodo de bajo hidrógeno en las pasadas de relleno. Que se utiliza en toda posición y son electrodos de baja aleación y alta resistencia .ejem:E- 7018,E-7018-1,E7018-A1. Es muy utilizado para relleno rápido en obras de gran magnitud .

6. Para qué sirven los elementos que componen el revestimiento Para realizar una soldadura adecuada y establecer un arco voltaico entre la pieza y el extremo de un electrodo .

7. Donde busca la información sobre el electrodo que necesita para soldar un acero determinado Primero identifico los materiales de las tuberías a soldar ,identifico el procedimiento a realizar y se que electrodos y aporte utilizare .

8. Que rangos de corriente permite usar el Arco Sumergido Entre 200 – 1000 amp

9. Qué ventaja tiene el proceso de arco sumergido -

-

Alta tasa de deposición Alta penetración Alto factor de operación Soldadura de bajo

10. Como se regula el aporte de aleantes en la soldadura de arco sumergido Se adiciona a la aleación un alambre aleado y un fundente neutral esto produce mejor resultado.

11. Como se previene la fisuración por Hidrógeno en la soldadura por arco sumergido. La fisuración por H se previene con adecuado secado del fundente en particular cuando es aglomerado con un control de la limpieza del alambre , con el control del calor aportado y de la temperatura de precalentamiento .

13. Que funciones cumple el gas de protección. El más usado es el argón cumple la función de proteger la pileta ,el electrodo y producir atmosfera para el mantenimiento del arco

Ejercitaciòn partes 3 y 4. Parte 3 1.   

Cuáles son las zonas que caracterizan a una soldadura. La zona de metal fundido de granos columnares, La zona de metal transformado, o zona térmicamente afectada, adyacente a la soldadura, de recristalización del metal, con granos equiaxiados, La zona de metal base que no fue calentada suficientemente para producir cambios estructurales en ella, que mantiene la estructura producto de la deformación en frío, de granos alargados.

2. Cómo afecta a la soldadura la velocidad de pasada, (ligarlo al tamaño de grano) Mientras más rápida sea la velocidad de pasada menor aporte y mientras más lenta la velocidad de pasada mayor aporte

3. Porque se utiliza el precalentamiento y como afecta a la soldabilidad del acero. Se utiliza el precalentamiento a partir de los diámetros de 10” hacia delante por que generan aleaciones alotrópicas y aporte o electrodo desarrollarse en la soldadura .

ayudan al

4. Porque la soldabilidad de un material dado disminuye con el contenido de carbono. Porque facilita el endurecimiento por temple y disminuye la soldabilidad

5. Cuál es la fase del acero que se encuentra estable cuando la temperatura del mismo es superior a los 740 grados centígrados. Presenta una red cristalina cubica centrada en el cuerpo llamada hierro alfa o ferrita y es magnética .

6. Porque debe protegerse el arco eléctrico de la contaminación atmosférica. Debe protegerse por las impurezas que puede generar el medio ambiente y dañar la soldadura

7. Porque puede endurecerse la zona afectada por el calor 8. Que parte de la zona afectada por el calor se endurece. 9. Que sucede con los granos del cristal cuando se mantiene al material un excesivo tiempo a altas temperaturas Se formaría el hierro delta ,arriba de los 1400 °c – 1536 °c . 10. Cuando puede debilitarse la zona afectada por el calor. 11. Que es la velocidad de enfriamiento de la soldadura y cuál es su importancia La velocidad de enfriamiento influye en el crecimiento de granos y en las transformaciones de fase . 12. Que es un diagrama de equilibrio Son los que representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono .

13. Que es la micro estructura de un metal. Nombre algunas micro estructuras. Es el resultado de su proceso de fabricación en la acería y de su conformado posterior .

14. Como afectan los aleantes del acero su templabilidad. El efecto total de los elementos de aleación influye en el comportamiento de los aceros al ser soldados.

15. En que afecta a la soldadura el contenido de silicio y manganeso • •

Silicio: Se emplea como desoxidante en aceros de bajo carbono. Se disuelve en hierro y aumenta resistencia mecánica y tenacidad. Manganeso: Elemento soluble en hierro, mejora las propiedades mecánicas, disminuye los efectos del azufre debido a la formación preferencial de sus compuestos: En contenidos mayores a 1 % reduce la soldabilidad

Parte 4 1.

Describa que entiende por rotura frágil y que por rotura dúctil. Rotura frágil : es cuando el acero se a fragilado Rotura dúctil : cuando la temperatura disminuye ,se observa que hay un intercambio de temperatura en la cual la tenacidad o la entalla o resilencia disminuye drásticamente .

2.

Describa que entiende por concentrador de tensiones (entalla). El efecto de las entallas es la concentración de las tensiones para iniciar las rupturas .

3.

Describa que entiende por temperatura de transición dúctil - frágil. Es el cambio de temperatura de la cual se produce de ruptura dúctil a frágil . El valor de la energía necesaria para producir la rotura por choque, considerando el mínimo permisible para muchas aplicaciones, es de 2 kgm (15 pies-libras), La temperatura de transición de cualquier chapa o varilla de acero aumenta cuando lo hace el contenido de carbono.

4.

En un ensayo de tracción, que entiende por tensión(esfuerzo) y que por deformación.

Tensión : es la tracción en el material que produce una tensión o fuerza en las fibras del mismo . Deformación : es el cambio de forma que acompaña siempre una soldadura por fusión es una deformación Que indica la existencia de tensiones después de la soldadura . Hay pues, dos zonas claramente diferenciadas en el ensayo de tracción, separadas por el punto correspondiente, que recibe el nombre de limite elástico. Cuando la carga aplicada a una probeta es inferior al límite elástico, el material apenas aumenta la longitud, siendo la deformación proporcional a la tensión, y al serle retirada la carga, recobra sus dimensiones primitivas, es decir, la deformación no es permanente. Por ello, a la zona inferior al límite elástico se la denomina zona elástica. mientras la zona superior al limite elástico se la denomina zona plástica.

5.

Describa como afecta el calor del arco en la deformación de las piezas soldadas y porque aparecen tensiones.

Durante el proceso de soldadura, el metal se expande a causa de la dilatación producida por el calor del arco eléctrico. Esta expansión es obviamente una deformación, ya que supone un cambio de dimensiones, pero no es una expansión libre ya que los extremos de la soldadura estorban su movimiento. La combinación de las expansiones térmicas y las contracciones que las compensan originan unas tensiones en la soldadura durante los procesos de fabricación que, si no son controladas, pueden originar el agrietamiento o dejar al material fragilizado, a veces con un elevado grado de peligrosidad.

6. Describa que significa la rotura por fatiga. La carga de rotura por fatiga disminuye gradualmente, hasta estabilizarse en un valor que corresponde aproximadamente a l carga de rotura después de unos 10 millones de ciclos. Este valor constante recibe el nombre de limite de fatiga y es del orden del 40% de la carga de rotura. El tipo de soldadura que presenta más resistencia a la rotura por fatiga es la soldadura a tope.

Ejercitaciòn partes 5 y 6. Parte 5

1. Como clasifica la norma AWS a los electrodos

Según el : -tipo de corriente -tipo de recubrimiento -posición de soldadura -composición química del deposito -propiedad. mecánicas del depósito

2. En base a que variables se selecciona un electrodo



  

   

Se debe buscar un electrodo que coincida con las propiedades de composición y resistencia del metal el cual será la base. Por ejemplo, si se desea soldar acero bajo en carbono (este es el que se suele soldar comúnmente), se utilizara el electrodo de tipo E60 ó E70. Seguidamente se buscara el tipo de electrodo adecuado a la superficie que se soldará, para ello se fijaran en el tercer numero del electrodo: E601. El electrodo se puede usar con AC o DC. Analiza el diseño de la unión y el ensamble que requiere y selecciona el electrodo que brinde las mejores características de penetración. Por ejemplo, si se trabaja en una unión en el cual un lado no este biselado, el E6013 ó 11, proporcionara una buena penetración. Para materiales delgados es recomendable usar un E6013 para lograr un arco ligero y suave. Para soldar materiales gruesos y pesados o con diseños complicados de uniones, debes usar un electrodo de ductilidad máxima. Si el ambiente tiene baja o alta temperatura, ondas de choque, lo mejor para usar es un electrodo de bajo hidrógeno como el E7018, que también son conocidos como electrodos básicos. Un factor más para considerar es la producción. Si se trabaja en posiciones planas, se debe usar un electrodo E7014 o E7024, tales que contienen polvo de hierro y brindan velocidades altas de deposición.

3. Como deben ser las propiedades mecánicas del aporte

Las propiedades mecánicas del metal de soldadura deben ser igual o exceder las del metal base y poseer aproximadamente la misma composición química .

4. Liste las mayores funciones del revestimiento de un electrodo.

a) Electrodos celulósicos El plasma que forman es muy fuerte lo que resulta en una penetración profunda. La escoria resultante es fina y fácil de remover. Presenta muchas salpicaduras. Puede ser usado en toda posición. b) Electrodos rutílicos La escoria es densa y viscosa, su funcionamiento es suave y parejo y de penetración media. El rutilo le da buena estabilidad al arco y bajo voltaje de operación, pudiendo ser utilizado ya sea con corriente continua o con alterna. Dan excelente apariencia superficial del cordón. Las propiedades mecánicas del material depositado no son tan buenas como en los celulósicos. c) Electrodos básicos En los electrodos básicos los minerales con agua de combinación son excluidos del recubrimiento o mantenidos en mínima cantidad para asegurar bajo H en el deposito de soldadura. Una eficiencia de recuperación de hasta un 150 % puede ser obtenida. En general el metal depositado cumple con los requerimientos de calidad y provee buenas propiedades mecánicas, y en ciertos casos puede requerir tratamiento térmico pos-soldadura.

5. Que se entiende como un aporte de bajo hidrogeno

Es cuando se van a soldar tuberías ,calderias ,construcciones navales ,tanques son desarrollados para soldar aceros de alta resistencia o alto carbono donde los electrodos rutílicos y celulósicos producen grietas de bajo del cordón ,son aptos para soldar acero de alto azufre. 6. Porque es importante que el aporte sea de bajo hidrogeno

Estos electrodos están diseñados para producir soldaduras de alta calidad en aplicaciones en las cuales el metal base tiene tendencia al agrietamiento, los espesores a soldar son relativamente grandes (mayores a 19 mm.) O cuando el metal base tiene un contenido de aleantes ligeramente mayor al de los aceros dulces. Los electrodos de bajo hidrógeno están disponibles ya sea con las características de llenado rápido o solidificación rápida. Electrodos pertenecientes a esta clasificación: E-7018 y E-7028.

7. Cuando es relevante que el aporte sea de bajo hidrogeno.

Es cuando se van a soldar en cañerías y tuberías ,calderias ,construcciones navales ,tanques y recipientes a presión . Cuando se va soldar en bajas temperaturas ,tienes bajo nivel de impurezas en el metal depositado . 8. Cuáles son las razones para el recubrimiento de cobre del alambre de soldadura.

Presentan la superficie cubierta de cobre (no en aplicaciones nucleares) para protección y contacto eléctrico con la boquilla Los de diámetros de 5 a 8mm o más cubren un amplio rango de corriente. Los menores diámetros producen mayor penetración. La selección se realiza de acuerdo a la composición del metal base y considerando la actividad del fundente. Un fundente activo en Mn debe combinarse con un electrodo de bajo Mn y viceversa. El agregado de Mo por ej 0,5% agrega resistencia y tenacidad, y el agregado de 1% Ni (también el B) mejora el impacto a bajas temperatura.

Parte 6 1. Describa como el diseño de junta altera la dilusión del metal base, en función del ángulo del bisel.

Finalmente, en juntas de bisel, en ángulo y en T, el filete es utilizado para refuerzo y para evitar los cambios bruscos de sección en la dirección de la concentración de las tensiones. 2. Describa como el diseño de junta afectan las propiedades mecánicas de una soldadura.

El desempeño de una junta esta basada en el porcentaje de metal de soldadura en el total de la junta. Las juntas soldadas que se encuentran sujetas a cargas estáticas necesitan metal de soldadura en la cantidad suficiente para solamente transferir la carga estática. 3. Describa como altera el diseño de junta a la cantidad de metal depositado

Cuando se usa aceros de media y baja aleación, la resistencia de la soldadura es normalmente superior a la del metal a ser unido. Por ejemplo, la tensión de fluencia de un acero estructural tiene un mínimo de 36.000 psi (248 Mpa), siendo la tensión de fluencia del deposito de un electrodo normal tipo E60XX por encima de 50.000 psi (345 Mpa); entonces vemos que el metal de soldadura es mas resistente que el metal base. Cuando esta junta es sometida a tensión, esta siempre romperá por fuera de la soldadura, dado que el metal base deformara primero, dado que la resistencia del metal de soldadura sobrepasa la tensión de fluencia del metal base. Los refuerzos, (o sobre monta) de la soldadura deberán ser mínimos, dado que no son requeridos, son desperdicios, y actúan como concentradores de tensiones.

4. Describa como se deforma un cuerpo soldado cuando se incrementa el ángulo del bisel Si el ángulo es agudo, este es un concentrador de tensiones, y puede contribuir a la falla por fatiga. Se debe obtener un ángulo grande, o una suave superficie donde el metal de soldadura se encuentra y mezcla con el metal base. Si por el contrario, la apertura de la raíz se encuentra excedida, se requerirá agregar una cantidad extra de metal de soldadura, haciendo más costoso la soldadura.

5. Describa mediante dibujos, como son las juntas de filete: sobrepuestas, en T, en ángulo y a tope Junta de filete sobrepuesta

Junta de filete en T

Junta de filete al tope

6. Describa mediante dibujos, cual es el pie del filete, cual es la garganta y cual la cara.

7. Describa mediante dibujos como se incrementa la sección transversal de la junta de filete, cuando se incrementa la dimensión de la garganta.

8. Describa mediante dibujos los siguientes seis tipos básicos de juntas de bisel: de bisel recto, de bisel en V, de bisel simple, de bisel en J, de bisel en U y bisel de canto redondeado.

9. Describa mediante dibujos, las dimensiones más comunes de las juntas de bisel en V, y en doble V o X.

10. Describa que rol juega el diseño de junta en la habilidad del soldador. El diseñador y el soldador deben confiar uno en el otro. Ninguno debe incrementar el tamaño de una soldadura para compensar las deficiencias asumidas por el otro.

11. Describa mediante dibujos la relación entre el ángulo del bisel y la accesibilidad para depositar metal en la raíz.

12. Describa porque es necesario que la raíz de la junta posea un talón de dimensión no menor de cierto valor ni mayor de otro cierto valor.

Ejercitaciòn partes 7 y 8. Parte 7.

1. Describa porque las propiedades de la soldadura deben ser similares a la del metal base.

Para poder evitar las uniformidades de la resistencia, ductibilidad, tenacidad o entalla, resistencia a la fatiga y resistencia a corrosión en toda la zona de la soldadura y el material adyacente. 2. Describa de qué manera se logra que las propiedades de la soldadura resulten similares a la del metal base.

Se logra de acuerdo a las propiedades mecánicas que están condicionadas a los aleantes y estructuras finales que se obtienen También saber el procedentitos que se va emplear dependiendo las características del material de la tubería a soldar. 3. Describa los factores que influyen para producirse fisuración en frío en la zona afectada por el calor.

La fisuración inducida por hidrogeno o fisuración en frío, ocurre en la zona afectada por el calor, luego de haber sido realizada la soldadura, entre 4 a 8 horas después.. La configuración del cordón de soldadura, el proceso de soldadura, el tipo de material de aporte, y el procedimiento de soldadura, contribuyen todos a la posibilidad de ocurrencia de fisuración en la ZAC.

4. Describa cuales son los factores mas importantes para la soldabilidad

Los dos factores mas importantes para la soldabilidad son la dureza y la susceptibilidad de la estructura endurecida a fisura. Ambas se incrementan por el uso de un mayor contenido de carbono o mayor contenido de elementos aleantes en el metal base. 5. Describa de que manera influyen los elementos aleantes en la soldabilidad

En algunos elementos aleantes incrementan el endurecimiento sin un significante incremento de la susceptibilidad de fisuración. 6. Describa que entiende que es la fórmula del carbono equivalente.

Con esta fórmula podemos identificar la equivalencia de carbono que tiene el material a ser utilizado para la soldabilidad.

C.E.  C % 

Mn% Ni% Cr %  Mo% Cu %    6 20 10 40

8. Describa porque debe utilizarse precalentamiento cuando el carbono equivalente excede de 0,6%.

Cuanto mayor sea el % C mayor será la dureza posible a obtener y cuanto mayor sea la cantidad de aleantes menor será la Velocidad de Enfriamiento necesaria para obtenerla. Esto significa que ambos, %C y % de Aleantes disminuyen la Soldabilidad de un acero pues aumentan su Templabilidad. 8. Además del precalentamiento, describa que otra precaución adicional deberá tomarse en cuenta para la soldadura de aceros de carbono equivalente elevado.

9. Describa como se incrementa el calor aportado de la soldadura.

El precalentamiento es la principal defensa contra la Fisuración Inducida por Hidrogeno (HIC) permitiendo a este difundir fuera del metal de soldadura. 10. Describa porque los aceros con un contenido de Carbono Equivalente menor a 0,40% son considerados de fácil soldabilidad.

por que poseen menor resistencia a la tracción y menor dureza son utilizados mayormente En la fabricación de ejes, engranajes, chavetas, piñones, etc. 11. Describa como afecta a la soldabilidad el espesor del material.

Se usaran procesos de soldadura y materiales de aporte de bajo aporte de hidrogeno y precalentamiento cuando se sueldan espesores gruesos.

12. Describa como afecta a la soldabilidad la restricción al movimiento que pueda tener la junta de soldadura.

Se refiere a restricción al movimiento, que puede producir por ejemplo la expansion o contracción de una tuberia u otro componentes. (Ejemplo cambio de dimensiones de los comonentes por cambio de temperaturas en servicio). Si el componente se dilata y la soldadura o algun soporte cercano lo limita, aumentan los esfuerzos y puede ser causa de

fisuracion

13. Describa que tipos de restricciones al movimiento pueden encontrarse en la junta de soldadura

Ziczac y cordón .

Parte 8 1- Describa qué entiende por procedimiento de soldadura.

El procedimiento de soldadura es aquel informe donde se detalla que tipo de equipo y electrodos que se tiene que usar para desarrollar la soldadura. 2. Describa qué entiende por especificación de procedimiento de soldadura

La especificación de procedimiento de soldadura es el tipo de material a utilizar descripción de todos los materiales que intervienen en tiempo de uso del componente a utilizar en la soldadura. 3. Describa qué describe una especificación de procedimiento de soldadura

Describe lo siguiente:  alcance  metal base y especificaciones aplicables  proceso de soldadura  tipo, clasificación y composición del metal de aporte y demás consumibles (gases, fundentes, insertos consumibles, etc.)  tipo y rango de valores de la tensión y de la corriente eléctrica a utilizar (CC, CA,)  diámetro y polaridad del electrodo (electrodo positivo ó negativo)  velocidad de la pasada de soldadura  requerimientos de calificación del soldador  diseño de junta y tolerancias  preparación de la junta y condiciones de limpieza de sus superficies  detalle de la unión (croquis)  posición, sentido de progreso y técnica de la soldadura  temperaturas de precalentamiento, de entre pasadas y velocidad de enfriamiento  tratamiento de la raíz (amolado, air-carbon, etc.)

    

tratamiento térmico posterior requisitos de inspección y ensayos procedimiento de reparación de la soldadura marcado o acuñado registro de soldadura

4. Describa qué se tiene en cuenta en el diseño del bisel de soldadura

Se tiene en cuenta el Angulo, ancho, tipo de electrodo a utilizar, que tipo de procedimiento van a utilizar. 5. Describa qué entiende por variable esencial.

Es aquella que obliga a una recalificación de procedimiento, porque se dan cambios en las propiedades mecánicas (distintas a las de tenacidad a la entalla) de la soldadura. 6. Describa qué entiende por variable esencial suplementaria

Corresponde cuando hay requerimientos de impacto y el cambio de una variable puede afectar las propiedades de tenacidad a la entalla. 7. Describa qué entiende por variable no esencial

Es aquel cambio en la condición de soldadura que no afecta las propiedades mecánicas.

8. Describa para que se realiza la calificación del procedimiento de soldadura? WPS.

Comprende al listado de las variables de soldadura y demás datos que corresponden a una descripción detallada de cómo debe ser realizada la soldadura de características específicas. Se utilizarán para la ejecución de toda soldadura que coincida con esas características específicas.

9. Describa los ensayos que se realizan para la calificación del procedimiento de soldadura? WPS.

La calificación consiste en realizar en una muestra del material, una prueba de la soldadura aplicando las variables preestablecidas y luego realizarle ensayos no destructivos, ensayos mecánicos, exámenes metalúrgicos y ensayos químicos (cuando correspondiere) para verificar que las variables utilizadas dan como resultado propiedades mecánicas, metalúrgicas y químicas compatibles con los requerimientos del Diseño.

10. Describa porque se especifica en los WPS las condiciones de limpieza.

Para poder evitar los resanes de las soldaduras.

11. Describa porque se especifica en los WPS la temperatura de entre pasada.

A fin de evitar la ocurrencia de fisuras, se controla el temple de la soldadura, mediante el precalentamiento que regula la velocidad de enfriamiento. La temperatura de entre pasadas se controla para evitar las transformaciones metalúrgicas nocivas.

12. Describa porque se especifica en los WPS el ensayo visual.

El ensayo visual es para identificar visualmente la soldadura si esta correcta y visualizar el método de dureza que se le realiza a la soldadura. 13. Describa porque se especifica en los WPS el tratamiento de la raíz.

La ausencia de defectos en la raíz, tales como falta de fusión, penetración incompleta, oxidación, socavaduras, etc. Son evitadas con un amolado posterior y resoldado. El procedimiento debe indicar la necesidad de estas prácticas, en especial cuando la junta es de exigencias.

Introducción a Códigos y normas para el mantenimiento de componentes a presión: Ejercicios

Ejercicios Parte 2

1) Prueba de presión: Indicar con que frecuencia indica el NBIC que debe realizarse la prueba de presión de recipientes a presión en operación como parte de las inspecciones requeridas

2) Vida remanente o residual: Determinar para el siguiente recipiente que fue sometido a la primera inspección desde que fue puesto en servicio con los siguientes resultados:

Espesor original:15.8 mm Espesor mínimo requerido: 12,7mm Espesor actual: 14,3mm Tiempo en servicio: 46 meses Determinar: a) Vida remanente:

b) Plazo para la próxima inspección.

3) Analizar lo requerido para el siguiente recipiente en operación: ƒ

Recipiente de proceso diseñado de acuerdo a ASME VIII División. 1

ƒ

Diámetro interno: 102 pulgadas.

ƒ

Espesor original de cuerpo y cabezales semielipticos (sin costura): 1.25 pulgadas

ƒ

Sobreespesor de corrosión original: 0.125 pulgadas

ƒ

Liquido SG=1.6

ƒ

Material: SA 516 Gr 70

ƒ

MAWP= 300 psi.

ƒ

Temperatura de diseño: 100ºF

ƒ

Tension admisible: S= 17500 psi (Edición anterior a 1999)

1

[email protected]

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ƒ

Todas las soldaduras fueron radiografiadas "Spot" E= 0,85

3

Como resultado de la inspección realizada a los 8,5 años de operación se detectaron dos áreas con corrosión: Area 3: Area corroída en la parte inferior del cuerpo. (Ver medicion en tabla A) Area 2: Area en el cabezal inferior con corrosión localizada. Espesor promedio medido = 1.1 in.

2

[email protected]

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Area 1: Area corroída en la parte inferior del cuerpo. (ver mediciones a continuación)

Distancia entre mediciones: 6.8in Hay 6 picaduras (pits). La distancia entre las picaduras 1, 2 y 3 es > a 10in. La distancia entre las picaduras 4-5, 5-6 y 4-6 es aproximadamente 6.5in. Los demas datos de las picaduras , son.

DETERMINAR: Si el recipiente puede continuar en servicio con las condiciones de diseño indicadas. (Este ejercicio también es válido para API 510) Para esto y debido a que no se disponen de los datos de diseño, se requiere como primer paso calcular los espesores mínimos requeridos aplicando las fórmulas del

3

[email protected]

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ASME VIII división 1 para el cuerpo cilíndrico y la parte del “knucle” del cabezal inferior, y las fórmulas de la misma sección pero modificadas de acuerdo al NBIC para la zona del “dome” del cabezal inferior. 1) Espesor requerido en la zona del cuerpo, utilizando las formulas de cálculo de ASME VIII División 1 (Agregando la columna estática de líquido a la presión de diseño) 2) Espesor requerido en el cabezal inferior: Utilizando las formulas de cálculo de ASME VIII División (Agregando la columna estática de líquido a la presión de diseño) a) Espesor requerido en la zona de radio de acuerdo. b) En la zona central.

3) Determinar si la zona de pits debe ser considerada o puede ser descartada., de acuerdo al criterio de pitting disperso (Profundidad y área ocupada) 4) Comparar los espesores promedio de las zonas 1 y 2 y determinar si el equipo puede continuar en operación. 5) Determinar la vida remanente para cada una de las tres zonas corroídas en las que se determinó espesor. (Cuerpo, Cabezal zona de radio de acuerdo y cabezal zona central 6) Determinar el próximo período de inspección considerando la vida remanente

menor.

1) Espesor requerido en la zona del cuerpo, utilizando las formulas de cálculo de ASME VIII División (Agregando la columna estática de líquido a la presión de diseño)

P = Pdiseño + Pcolumna estática

4

[email protected]

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2) Espesor requerido en el cabezal inferior: Utilizando las formulas de cálculo de ASME VIII División (Agregando la columna estática de líquido a la presión de diseño) c) Espesor requerido en la zona de radio de acuerdo. d) En la zona central. R=K1*D

Minimo espesor para la parte del Radio de transición (esfera-cilindro)

5

[email protected]

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Minimo espesor para la parte central:

7) Determinar si la zona de pits debe ser considerada o puede ser descartada., de acuerdo al criterio de pitting disperso (Profundidad y área ocupada) PUEDE DESCARTARSE 8) Comparar los espesores promedio de las zonas 1 y 2 y determinar si el equipo puede continuar en operación. PUEDE CONTINUAR EN OPERACIÓN: tactual > t requerido Cuerpo: tactual > t requerido 1,158in > 1,104in Cabezal ext: tactual > t requerido 1,1in > 0,934in Cabezal ext: tactual > t requerido 1,1in > 0,84in

6

[email protected]

Introducción a Códigos y normas para el mantenimiento de componentes a presión: Ejercicios

9) Determinar la vida remanente para cada una de las tres zonas corroídas en las que se determinó espesor. (Cuerpo, Cabezal zona de radio de acuerdo y cabezal zona central VIDA REMANENTE = (tactual – trequerido)/velocidad de corrosion (Cuerpo) Velocidad de corrosion area 1: =(1,25in – 1,158in)/8,5años = 0,0108 in/año Vida remanente cuerpo =(1,158in – 1,104in)/0,0108= 5años Velocidad de corrosion area 2 = (1,25in – 1,1in)/8,5 años =0,0176in/año Vida remanente cabezal zona exterior =(1,1-0,934)/0,0176 =9,4años Vida remanente cabezal zona central=(1,1-0,841)/0,0176 =14,7años 10) Determinar el próximo período de inspección considerando la vida remanente

menor. PROXIMA INSPECCION =Vida remanente/2; max 10 años CUERPO = 5años/2= 2,5 años CABEZAL = 9,4/2 = 4,7 años API 510

Vida remanente (Años) = t (actual) – t (requerido) Velocidad de corrosión t ( previo) − t (actual ) Velocidaddecorrosión( ST ) = tiempo _ entre _ mediciones _ de _ tprevio _ y _ tactual

Velocidaddecorrosión( LT ) =

API 570

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t (inicial ) − t (actual ) tiempo _ entre _ tinicial _ y _ tactual

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Parte: API 510 Calculo de Velocidades de corrosión, Plazos entre inspecciones y MAWP. (Datos a dar en clase)

Parte , API 579: PERDIDA GENERAL DE MATERIAL.

Resolver ejemplo 1, página 4-34 a 4-37. (Método de evaluación nivel 1) Determinar cual es nueva MAWP para el siguiente recipiente, aplicando nivel de evaluación 1: Condiciones de diseño: 300psi a 350°F Material: SA 516 grado 70 (S 17500) Diámetro interior: 48” Espesor nominal: 0.75” Pérdida generalizada de espesor: 0.0” FCA: 0.10” E:0.85 tmin=PR/(SE-0,6P) Datos de inspección: Distancia entre puntos de medición 1,5”

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Evaluación Nivel 1 Evaluación consiste en lo siguiente: Determinar la región afectada y establecer planos de medición. Paso 1: Determinar el mínimo espesor de pared requerido: tmin (Ver apéndice A de API 579)

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Paso 2: Ubicar la zona afectada y determinar los puntos a medir. Medir y registrar los espesores reales. DATO Si el espesor mínimo medido es mayor que el mínimo requerido mas la futura corrosión, no es necesario adoptar ninguna medida adicional. 0.36 que treq para cicunferencial

–Si "s" no excede "L" utilizar el procedimiento dado en la sección 5 para pérdida de material localizada. Si “s” excede “L”,

8,71”>3” Aplicar uno de los métodos previstos. Ejemplo:

–Determinar el mínimo espesor medido, tmm, considerando todos los puntos. tmm=0.36”

–Calcular el espesor promedio medido. promediando los espesores a lo largo de "L". El punto central sobre "L" debería coincidir con el tmm

–El espesor promedio medido debe satisfacer el siguiente criterio. (El promedio puede ser longitudinal o circunferencial dependiendo del componente y de los esfuerzos que predominan en el diseño) Paso 6: El recipiente es aceptable para continuar en servicio, si:

• 12

El espesor medido promedio cumple:

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tam – FCA > tmin El recipiente es apto para continuar en servicio si tam – FCA > tmin (0.463 – 0.1) < 0.492 NO CUMPLE

•

El espesor mínimo cumple,

tmm – FCA > el máximo de 0.5tmin y 0.1 in. (Recipientes y tuberías a presión) tmm – FCA es mayor que el maximo de 0.5tmin y 0.1” 0.36 – 0.1 = 0.26” es mayor que 0.5*0.492 CUMPLE

•

Una vez que se ha determinado que el recipiente puede continuar en servicio, debe calcularse la vida remanente:

•

La vida remanente puede calcularse por: Rlife = (tam – Ktmin) / Crate K = 1.0, para evaluación nivel 1. Crate = Velocidad de corrosión futura estimada.

La vida remanente también puede calcularse por un procedimiento basado en la MAWP. Ver parágrafo 4.5.2.2.

•

Si la vida remanente es calculada es inaceptable debe aplicarse alguna acción correctiva.

•

Acciones correctivas para corrosión y pitting incluyen cambios físicos al proceso (como cambio en temperatura o presión, velocidad de flujo, instalación de filtros para eliminar contaminantes), aplicación de revestimientos, pinturas, refractarios, agregado de inhibidores químicos, etc.

•

Si las acciones correctivas no son factibles puede ser necesario monitorear la velocidad de corrosión real.

•

Si se determina que el recipiente no puede continuar en servicio debe realizar un re-rate, reparación, alteración, reemplazo o realizar evaluación nivel 2 ó 3.

•

Medidas de acción correctivas pueden ser reparación por soldadura, aplicación de pinturas o revestimientos metálicos o no metálicos, agregado

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de inhibidores de corrosión, cambios en las condiciones de operación, monitoreo en servicio, etc.

RESUMEN 1) Calcular tmin (requerido) (0.492) 2) Perfil de espesores (dado en la tabla arriba) 3) Determinar la longitud en que se promedian los espesores 3.1) Determinar el espesor minimo medido (0.36”) y la relacion de espeso remanente

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Introducción a Códigos y normas para el mantenimiento de componentes a presión: Ejercicios Rt= (0.36-0.10)/0.492= =.528

3.2 Determinar la longitud para promediar espesores De tabla 4.4 con Rt=0.528 y RSFa=0.9 ; Q=0.62

L= 3”

4) Determinar el perfil critico de espesores (CTP) longitudinal y circunferencial (peores valores – FCA)

Determinar s y c (c no es necesario porque tmin es > que treq para cicunferencial)

Si L>s aplicar metodo para perdida localizada Si s>L Determinar tmm (0.36) Calcular espesor promedio medido (tam) con tmm en el centro de L tam = (0.55+0.36+0.48)/3= 0.463

El recipiente es apto para continuar en servicio si tam – FCA > tmin (0.463 – 0.1) < 0.492 NO CUMPLE

tmm – FCA es mayor que el maximo de 0.5tmin y 0.1” 0.36 – 0.1 = 0.26” es mayor que 0.5*0.492 CUMPLE

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ASME PCC 2 Indicar que procedimientos de reparación son aptos para los siguientes defectos: (A indicar en clase) Perdida de material exterior:

Perdida de material interior

Pitting Abolladuras Fisuras circunferenciales

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