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Tema 7 Ensayos destructivos 7 Ensayos destructivos.

Las propiedades mecánicas tanto de metales base como de uniones soldadas deben verificadas con el objeto de asegurar la calidad del conjunto respecto a su diseño. Los ensay efectuar dependerán de cada caso en particular. Los ensayos a revisar son los siguientes: 1.       Ensayo de resistencia a la tensión 2.       Ensayo de resistencia al doblez 3.       Ensayo de Nick-Break 4.       Ensayo de resistencia al impacto 5.       Ensayo de dureza 7.1 Ensayo de resistencia a la tensión.

Este ensayo consiste en estirar una probeta hasta su rompimiento, en una maquina especial y resultados obtenidos nos proporcionan una cantidad de información importante, dicha informa es la siguiente: ·         Resistencia a la tensión máxima ·         Esfuerzo de cedencia ·         % de elongación ·         % de reducción en área

Algunos de estos valores pueden ser determinados de la probeta mediante un calibrador, mien que otros pueden ser  cuantificados solamente mediante el análisis del diagrama de esfue deformación el cual es obtenido durante el ensayo.

En cuanto al equipo de ensayo, este deberá estar debidamente calibrado, de lo contr obviamente, los resultados obtenidos no tienen ninguna validez. Verificación del metal base.

Este ensayo es especialmente importante en la evaluación de materiales, ya que se determin resistencia a la tensión. El ensayo se efectúa en probetas preparadas de acuerd especificaciones (ASTM). Esta probeta o entalle tiene una sección reducida.

La sección reducida se efectúa con la intensión de provocar la fractura de la probeta en esta z de otra forma la fractura podría tender a presentarse, principalmente en la zona cercan

dispositivo de sujeción, lo cual dificultaría la medición del porcentaje de elongación.

Dicha sección deberá cumplir con las siguientes tres características con el objeto de obten resultados validos:   Ø  La longitud total de la sección deberá ser una sección transversal uniforme.

  Ø  La sección transversal deberá ser una configuración la cual puede ser fácilm dimensionada, de tal manera que sea posible calcular su área.

  Ø  La superficie de la sección reducida deberá estar libre de irregularidades superficia especialmente si estas son perpendiculares al eje longitudinal de  la probeta. Las unidades en la que se expresan los valores obtenidos en este ensayo son los siguientes.

Evaluación de la soldadura.

Mediante este ensayo se efectúa la calificación de procedimientos de soldadura. En la calificac de procedimientos de soldadura el objetivo de este ensayo es el de verificar el comportamiento la unión soldadura con respecto al metal base, debiendo se este comportamiento igual o mejor el metal base. Los códigos más usuales bajo los cuales se realiza y evalúa el ensayo son: AWSD1.1 “STRUCTURAL WELDING CODE STEEL” ASME SECC IX “BOILER PRESSURE VESSEL CODE AND BRAZING QUALIFICATIONS” API 1104 “STANDARD FOR WELDING PIPELINES AND RELATED FACILITIES” 7.2 Ensayo de sanidad de soldaduras.

Este grupo de ensayo tiene como objetivo determinado la sanidad de la soldadura, esto es, que esté libre de discontinuidades. Estos ensayos se utilizan generalmente en la calificación de procedimientos de soldadura y en la calificación de soldadores. Los ensayos que sirven para este propósito son los siguientes: ·         Ensayo de resistencia al doblez ·         Ensayo de Nick-Break ·         Ensayo de ruptura de filete Ensayo de resistencia al dobles

Existen diferentes tipos de ensayos de doblez, dependiendo de su orientación, de la soldadura respecto al doblez. Existen tres tipos de probetas para doblez transversal que son:   Ø  Doblez de cara   Ø  Doblez de raíz   Ø  Dobles lateral

En estos, la soldadura se encuentra perpendicular a la dirección longitudinal de la probeta, y su nombre se refiere al lado de la soldadura el cual es puesto en tensión durante el ensayo; esto e la cara de la soldadura es estirada en el dobles de cara, la raíz es estirada en el dobles de la ra el lado de la sección transversal de la soldadura estirada en el doblez lateral. El ensayo de doblez se realiza generalmente utilizando algún tipo de dispositivo.  Existen tres tipos básicos:   Ø  Dobles guiado estándar   Ø  Dobles guiado equipado con rodillo   Ø  Doblez guiado mediante enrollado El dispositivo de doblez guiado estándar consiste en un punzón y un lado en forma de “u” para realizar el ensayo de doblez.

El espécimen se coloca sobre los hombros del dado con el lado que se va a  ponerse en tensió hacia la parte interior del dado. El punzón se coloca sobre el área de interés y se aplica la fuerz para doblar el espécimen hasta 180o y que tiene la forma de “u”. Posteriormente el espécimen removido y evaluado.

El dispositivo de doblez guiado equipado con rodillo es muy similar al dispositivo de dobles guia estándar, excepto que este se encuentra equipo con rodillo en lugar de un lado. Esto permite

disminuir la fricción durante el doblez del espécimen reduciendo la carga aplicada.

El último tipo es el dispositivo de doblez guiado mediante enrollado el cual toma su nombre deb a que el espécimen es doblado por un rodillo alrededor de otro fijo.

Este tipo de dispositivo es muy útil para doblar especímenes que tangan diferente resistencia e metal base y en la soldadura.

En cualquiera de los ensayos de doblez mencionados, los especímenes deben prepararse con cuidado para evitar imprecisiones. Cualquier marca o ralladura sobre la superficie a tensionar, puede ser concentrado de esfuerzos que podría ocasionar que el espécimen ensayado falle. Ensayo de Nick-Break

Este ensayo es usado exclusivamente por el código API 1104que se utiliza principalmente en la industria petrolera, para la calificación de los procedimientos y soldadura de tuberías de conducción. Este método evalúa la sanidad de la soldadura, mediante la posible presencia de discontinuidades en la superficie de fractura del espécimen ensayado. La fractura se localiza e soldadura mediante 2 o 3 ranuras a lo largo de la superficie. Ensayo de ruptura de filete

Como los demás tipos de ensayo mencionados, este ensayo de sanidad se utiliza principalmen en la clasificación de soldadura. Este es el único ensayo requerido para la clasificación de “soldador punteador” de acuerdo con el código AWS D1.1

Mediante este ensayo el supervisor verifica que la soldadura muestre una apariencia superficia satisfactoria además inspecciona la superficie fracturada para asegurarse que la soldadura presenta evidencia de fusión en la raíz y no muestra áreas des de fusión incompleta de la soldadura con el metal base o porosidades en la soldadura. 7.3 Ensayo de resistencia al impacto.

Una propiedad importante de los metales es la tenacidad que se define como la habilidad de un metal para absorber energía. De acuerdo con el ensayo de tensión, la tenacidad de un metal puede describirse como el área bajo la curva. Esfuerzo-Deformación, este es un valor para la cantidad de energía que puede ser absorbida por un metal cuando se aplica una carga gradualmente.

Cuando se habla de la capacidad de un metal para absorber energía, se debe entender que el metal absorbe la energía por etapas: primero hay una cierta cantidad de energía requerida para iniciar la fractura. Después, es necesaria energía adicional para que la fractura se propague.

Aunque existen numerosos tipos de pruebas de impacto, el más comúnmente utilizado es la prueba Charpy “V”, es espécimen estándar usado, es una barra cuadrada de 55mm de longitud por 10mmX10mm.

Una de las caras longitudinales del espécimen muestra una ranura en “V” de 2mm de profundid

en la base de la ranura presenta un radio de 0.25 mm. El maquinado de este radio es extremadamente crítico, porque cualquier inconsistencia resultaría en drásticas variaciones de resultados obtenidos. La máquina de impacto Charpy consiste principalmente en las siguientes partes:       a)      Péndulo       b)      Palanca de liberación       c)       Escala       d)      Aguja indicadora       e)      Yunque       f)       Martillo 7.4 Ensayo de dureza.

Dureza es la habilidad que presentan los metales para resistir a ser penetrados. Consecuentemente el ensayo de dureza utilizando un tipo de penetrador el cual es forzado a penetrar la superficie del objeto a ensayar. Dependiendo del tipo de ensayo de dureza utilizado pude medir, ya sea el diámetro o profundidad de la identación realizada. Existen tres grupos básicos de ensayos de dureza:       1.       Dureza Brinell       2.       Dureza Rockwell       3.       Micro dureza Dureza Brinell El ensayo de dureza Brinell se realiza forzando el penetrador sobre la superficie de objeto a ensayar a una carga establecida. Posteriormente se elimina la carga y se mide el diámetro de identacion producida, utilizando un dispositivo magnificador. Basado en el tamaño, tipo de identador, carga aplicada y el diámetro de la huella resultante. Se puede determinar el número dureza Brinell (BHN).

El BHN puede calcularse para cualquier combinación de los parámetros empleados utilizando l siguiente fórmula:

Donde: P= carga en Kg D= diámetro del identador en mm d= diámetro de de la impresión en mm

Dureza Rockwell

Este grupo encierra numerosas diferentes variaciones del mismo principio básico. Al igual qu dureza Brinell se puede modificar el ensayo básico utilizado, usando diferentes identadores y diferentes cargas. La dureza Rockwell produce identaciones más pequeñas que la dureza Bri Esto permite realizar el ensayo en áreas muy pequeñas del metal a ensayar.

Sin importar cual escala Rockwell sea utilizada, las etapas básicas del ensayo son esencialmen las mismas, las cuales son:        1.       Preparación de la superficie a ensayar        2.       Colocar la pieza a ensayar en la base del durómetro        3.       Aplicación de la carga menor usando el tornillo elevador

       4.       Aplicar la carga mayor        5.       Liberar la carga mayor        6.       Tomar la lectura de la caratula        7.       Liberar la carga menor y liberar la pieza Micro dureza

El ensayo de micro dureza toma el nombre debido a que durante su aplicación la impresión que deja en la pieza a analizar son tan pequeñas que es necesario el uso de altas magnificaciones un microscopio para poder realizar la medición de la impresión. Existen principalmente 2 tipos de ensayos de la micro dureza:        1)      Micro dureza Vickers        2)      Micro dureza Knoop

Ambos tipos de ensayos utilizan identadores de diamantes pero su configuración es ligerament diferente. Las etapas que se llevan a cabo en el ensayo de Micro dureza son las siguientes:         1)      Prepara la superficie a ensayar         2)      Colocar el espécimen en la base del equipo y fijarlo         3)      Localizar el área de interés utilizando el microscopio