5 causas de fallas de soldadura y cómo prevenirlas

Las fallas en la aplicación de la soldadura pueden resultar en defectos de soldadura, como grietas o inclusiones, pero hay una serie de otros factores en el proceso de soldadura, que también pueden contribuir al problema. Cualquiera sea la causa, existe la posibilidad de que estas fallas sean catastróficas en caso de que ocurran en una aplicación de carga. El objetivo, por supuesto, es identificar y prevenir el potencial de falla antes de que una soldadura entre en servicio para evitar daños a la propiedad o lesiones personales.

Si bien la seguridad es la razón principal para prevenir fallas en las soldaduras, es importante considerar la pérdida de productividad y el aumento de los costos asociados con los reprocesos de soldaduras de mala calidad. Puede llevar una cantidad considerable de tiempo completar esta tarea, particularmente para soldaduras más largas o soldaduras de múltiples pasadas en secciones más gruesas.

Comprender las razones comunes de las fallas de soldadura y cómo prevenirlas puede ayudar a los supervisores y operadores del proceso de soldadura a mantener altos niveles de calidad y eficiencia.

Razón 1: Diseño Deficiente de la Pieza o de la Soldadura

Un tamaño de soldadura insuficiente, debido a errores de diseño o una interpretación incorrecta del diseño de la pieza, puede provocar fallas en la soldadura. Esto se debe a la incapacidad de una soldadura de tamaño insuficiente para soportar la carga prevista en una estructura estática. Una soldadura demasiado pequeña o corta para la aplicación puede fallar debido a cargas de tensión, compresión, flexión o torsión. Si se hace una soldadura para una aplicación donde se aplicará una carga cíclica, será beneficioso considerar una opción de metal de aportación con mayor tenacidad y ductilidad al impacto.

En una junta muy restringida, cumplir con los tamaños de soldadura requeridos es fundamental, de lo contrario, se pueden producir grietas. Cuando es inevitable una junta muy restringida, las soldaduras que tienen una proporción adecuada de profundidad vs ancho pueden ayudar a reducir las posibilidades de que la soldadura se agriete. Los parámetros de soldadura adecuados pueden ayudar a garantizar que se produzca un perfil de soldadura adecuado y reducir el riesgo de agrietamiento de la soldadura en una unión restringida.

El factor de seguridad (FoS) es una variable importante que considerar durante la fase de diseño, ya que se establece la tensión máxima prevista y permitida para la junta y el factor de seguridad garantiza que el componente que se está produciendo pueda soportar cargas superiores a las previstas. Si las soldaduras fallan, es posible que la carga máxima prevista no se definió correctamente o que el factor de seguridad del diseño sea demasiado bajo; el ingeniero debe considerar el mal uso previsible de los productos.

Por lo general, se desea realizar una soldadura con la misma resistencia del metal de aportación, pero eso puede cambiar según la aplicación y el material base que se suelda. Para ciertas aplicaciones críticas, puede ser importante diseñar la soldadura con un metal de aporte de mayor resistencia. Otras aplicaciones se sirven mejor con una resistencia inferior a la normal para mejorar la vida útil a la fatiga o la soldabilidad. Junto con la resistencia, la química es un aspecto valioso para considerar durante el diseño de la soldadura para obtener una fusión adecuada y obtener las propiedades de soldadura deseadas.

Razón 2: Procedimiento de Soldadura Inadecuado

No seguir el procedimiento de soldadura adecuado o escribir un procedimiento inadecuado es otro factor que contribuye a la falla de la soldadura. Recuerde utilizar correctamente el precalentamiento y controlar la temperatura entre pasadas. Los procedimientos escritos correctamente con una temperatura adecuada de precalentamiento y entre pasada disminuyen la velocidad de enfriamiento en el material base y en el depósito de soldadura. En última instancia, esto ayuda a reducir el riesgo de agrietamiento por hidrógeno al soldar aceros al carbono y de baja aleación o materiales similares.

Al crear un procedimiento de soldadura, comience por consultar la hoja de datos del metal de aporte para obtener recomendaciones sobre los parámetros de soldadura. Cada metal de aporte tiene características ligeramente diferentes y los parámetros no son iguales para todos. Los rangos de parámetros adecuados en el procedimiento de soldadura ayudan a proporcionar soldaduras consistentemente sólidas. También puede ser valioso realizar algunas pruebas adicionales, como macrografías, dobleces, tracción o rotura para garantizar una buena calidad de soldadura. El código de soldadura que se utiliza proporcionará un estándar para validar la calidad de soldadura adecuada.

Asegúrese siempre de que se utilice la polaridad de soldadura correcta de acuerdo con el procedimiento de soldadura y las especificaciones del metal de aporte. El gas protector es otro factor importante que afecta directamente la calidad de la soldadura y las características generales de un depósito de soldadura. Un contenido más alto de argón en una mezcla de gas protector aumenta la resistencia, pero reduce la ductilidad, mientras que las cantidades más altas de dióxido de carbono reducen la resistencia y aumentan la ductilidad. Siempre verifique que el gas protector que se está usando esté dentro del rango recomendado por el fabricante del metal de aporte.

Razón 3: Concentradores de Tensión

Los concentradores de tensión son causados ​​por un diseño de soldadura deficiente y procedimientos o técnicas de soldadura inadecuados. También aparecen en forma de defectos de soldadura o discontinuidades que provocan tensiones en la soldadura y pueden conducir a fallas por rotura, desgarro o agrietamiento.

Hay varios tipos de factores que generan la concentración de tensión y opciones para prevenirlos.

1. La porosidad ocurre cuando el gas queda atrapado en la soldadura durante la solidificación. Por lo general, la porosidad se debe al medio ambiente / atmósfera o protección inadecuada al soldar acero. El gas protector también puede quedar atrapado y causar porosidad. Evite este problema con la preparación adecuada de las piezas y la eliminación de la humedad del área de soldadura. También asegure una protección óptima de gas protector (por ejemplo, caudal, ángulos, copa de gas y un sistema sin fugas) y un precalentamiento adecuado.

2. El agrietamiento en caliente suele aparecer en la dirección longitudinal de la soldadura a altas temperaturas (generalmente más de 535°C) y casi inmediatamente después del enfriamiento. Puede tomar la forma de agrietamiento por segregación, que es causado por elementos con puntos de fusión bajos que son rechazados al centro de la soldadura cuando solidifica. Para evitar el agrietamiento en caliente, haga coincidir cuidadosamente las propiedades del metal de aportación y del material base, asegúrese de que el diseño de la junta sea adecuado para la aplicación y siga todos los procedimientos de soldadura. El control de temperatura de precalentamiento y entre pasadas también es importante.

3. El agrietamiento en frío ocurre comúnmente a temperaturas inferiores a 315°C y puede que no se note hasta horas o días después de que la soldadura se solidifique. A menudo se lo conoce como agrietamiento inducido por hidrógeno o zona afectada por el calor (HAZ). El uso de metales de aportación con bajo contenido de hidrógeno y el precalentamiento del material base son buenas defensas contra este defecto.

4. La socavación suele deberse a un voltaje excesivo y un ángulo de desplazamiento incorrecto. El llenado insuficiente generalmente es causado por velocidades de desplazamiento que son demasiado rápidas para una tasa de depósito determinada. Reducir la velocidad de desplazamiento para permitir un llenado adecuado, reducir el voltaje y utilizar ángulos de desplazamiento adecuados puede solucionar el problema. El aumento del diámetro del alambre también puede ayudar a lograr las velocidades de desplazamiento deseadas, al tiempo que permite velocidades de llenado y deposición adecuadas.

5. Las inclusiones son causadas por materiales extraños en la soldadura. Las rebabas en el material base o la escoria de un electrodo revestido (SMAW) o un alambre con núcleo fundente (FCAW) pueden contribuir a la inclusión. Evítelos limpiando adecuadamente el material base y usando una técnica de arrastre para mantener la escoria fuera del baño de soldadura.

Razón 4: Técnica de Soldadura Deficiente

La mala técnica de soldadura se puede atribuir a la falta de capacitación, a los operadores de soldadura más nuevos con habilidades más bajas o a los soldadores más experimentados que pueden haber adquirido malos hábitos. Cualquiera sea el caso, las técnicas incorrectas pueden afectar la calidad de la soldadura y provocar fallas.

Usar los ángulos de trabajo y desplazamiento adecuados es un factor importante para evitar problemas como discontinuidades o una soldadura de tamaño incorrecto. Estos ángulos diferirán según el metal de aporte que se utilice. El ángulo de trabajo se refiere a cómo se coloca la pistola de soldadura o el electrodo en relación con el eje vertical de la junta de soldadura. El ángulo de desplazamiento describe cómo se coloca el metal de aportación en relación con el charco de soldadura y la dirección de desplazamiento. Como se mencionó anteriormente, use una técnica de arrastre cuando suelde con electrodo SMAW o alambre FCAW debido al sistema de escoria. Para alambres sólidos o alambres con núcleo de metal que no producen escoria, generalmente se recomienda una técnica de empuje.

La distancia entre la punta de contacto y el metal base (CTWD) es otro factor que los operadores de soldadura deben tener en cuenta para evitar la mala calidad de la soldadura y posibles fallas. Esta longitud (CTWD) aumenta o disminuye el amperaje en un proceso de voltaje constante (CV) y cambia el voltaje en un proceso de corriente constante (CC). Una longitud (CTWD) demasiada larga puede provocar una caída de amperaje, falta de penetración y / o pérdida de gas protector. Cuando la longitud (CTWD) es demasiado corta, se pueden presentar porosidad o huellas de gusano cuando se usan alambres con núcleo fundente (FCAW). La longitud (CTWD) varía según el metal de aporte que se utilice. Por ejemplo, las soldaduras FCAW con protección de gas E70T-1 / E71T-1 generalmente tienen una longitud (CTWD) entre 12.7mm (1/2”) y 25.4mm (1”), dependiendo del diámetro del alambre (cuanto mayor es el diámetro, mayor es la longitud (CTWD)). Un alambre FCAW autoprotegido E71T-8 puede requerir una longitud (CTWD) de hasta de 38 mm (1-1 / 2”)

La velocidad de desplazamiento correcta también es importante, ya que puede cambiar drásticamente el tamaño de la soldadura y la apariencia del cordón. Viajar demasiado rápido crea una soldadura delgada, de tamaño insuficiente y flexible que puede carecer de resistencia; viajar demasiado lento puede provocar una falta de penetración y una soldadura más grande y plana.

Razón 5: Inspección o Prueba Incorrecta

No todas las aplicaciones de soldadura requieren pruebas de soldadura según el código; sin embargo, cuando estos son necesarios, los códigos de soldadura proporcionan un sistema confiable y probado para calificar los procedimientos de soldadura y guiar a los soldadores para producir una calidad de soldadura aceptable.

Utilice siempre estándares de prueba aprobados por el código para el desarrollo de nuevos procedimientos, centrándose en el número y tipo correctos de pruebas para las propiedades mecánicas y químicas y / o pruebas no destructivas. El material que se está soldando y cuán estricta o crítica es la aplicación son factores que determinan cuán estrictas deben ser las pruebas. El código especificará los criterios de aceptación para las soldaduras fabricadas en producción utilizando pruebas de tintes penetrantes (PT), pruebas de partículas magnéticas (MP), pruebas radiográficas (RT) y / o pruebas ultrasónicas (UT).

Siga los criterios de inspección aprobados por el código para garantizar que las soldaduras cumplan con el tamaño y la forma adecuados y no excedan los requisitos del límite de discontinuidad permitido. Los códigos dictan un rango permisible de discontinuidades en una soldadura, como la porosidad, antes de que se considere un defecto que debe repararse.

La inspección de soldadura, visualmente, como mínimo, debe realizarse con regularidad en todas las aplicaciones, incluso si no aplica algún código de soldadura. Sea coherente y crítico con la calidad de la soldadura y haga del proceso de inspección una prioridad para evitar fallas en la soldadura.

Poniéndolo todo junto

Establecer y hacer cumplir un sistema de calidad para las operaciones de soldadura, así como implementar la capacitación, es clave para prevenir fallas de soldadura, tanto para los operadores de soldadura nuevos como para los más experimentados. Nunca está de más seguir cursos de actualización sobre los conceptos básicos de la soldadura o practicar técnicas para ayudar a establecer buenos hábitos y obtener resultados positivos. Hacerlo puede beneficiar a toda la operación de soldadura, en términos de mejora de la calidad, productividad y ahorro de costos.

Traducción del link: https://www.hobartbrothers.com/news/305/523/5-Causes-of-Weld-Failures-and-How-to-Prevent-Them.html

Creado por: Hobart Brothers