procesos y discontinuidades
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excelente herramienta para inspectores de ensayos no destructivosTRANSCRIPT
Discontinuidades en los Discontinuidades en los materialesmateriales
Algunos productos o materiales son de uso decorativo, por lo tanto su resistencia a los esfuerzos es, simplemente, inexistente, aunque necesiten cierta inspección.
Existe otro tipo de productos y materiales que si requieren pruebas y evaluación, son aquellos que estarán sujetos a esfuerzos, donde una falla o discontinuidad puede ser la causa de una costosa reparación, peligro para otros productos, estructuras e inclusive vidas humanas.
Si la discontinuidad presente trata de ser detectada por Ensayos No Destructivos, estos deben ser seleccionados, aplicados e interpretados con cuidado y sobre la base de un conocimiento válido de los mecanismos de falla y sus causas.
Discontinuidades en los Discontinuidades en los materialesmateriales
Es más que evidente que el conocimiento de los materiales, sus propiedades y discontinuidades típicas, de acuerdo con su proceso de fabricación o condiciones de operación, ayudará notablemente a los técnicos al realizar una prueba, y tomando en cuenta que la mayoría de las técnicas de inspección son recomendadas para un tipo de discontinuidad específica, el conocimiento de estas discontinuidades típicas ayudará a seleccionar el método más adecuado.
Discontinuidades en los Discontinuidades en los materialesmateriales
Las discontinuidades se clasifican por su origen en::
InherentesInherentesAquellas relacionadas con la
solidificación de metal fundido y vaciado. Se subdividen en:
a)a) De fundición primaria o en materia De fundición primaria o en materia primaprima
Relacionadas con la fusión y solidificación del lingote original.
b)b) De fundición secundariaDe fundición secundariaRelacionadas con la fundición, vaciado
y solidificación de un artículo fundido; causadas por las variables propias de fabricación, tales como: humedad,
alimentación, temperatura inadecuada, etc.
Discontinuidades en los Discontinuidades en los materialesmateriales
ProcesoProcesoLas relacionadas y originadas en los
diferentes procesos de manufactura, tales como: Forjado, maquinado, rolado, soldado, extruido,tratamientos térmicos, etc.
ServicioServicioLas relacionadas y ocasionadas por
condiciones de servicio de los materiales, como esfuerzos,corrosión, fatiga. Algunas ocasiones este tipo de
discontinuidades son producidas por otras presentes en el material, también pueden originarse por un mal diseño de la pieza.
Discontinuidades en los Discontinuidades en los materialesmateriales
a) InclusionesInclusiones. Partículas de material como escoria, óxido y sulfuros, de forma irregular.
CabezaCaliente
Porosidad
Contracción Inclusión
Lingote
Algunas discontinuidades típicas en el lingote son:
Inherentes de Fundición PrimariaInherentes de Fundición Primaria
b) PorosidadPorosidad. Causada por gas insoluble atrapado en la solidificación.
c) Contracción (Rechupe)Contracción (Rechupe). Causada por contracción durante la solidificación.
d) SegregacionesSegregaciones. Distribución no uniforme de los elementos.
a) Traslape en frío
b) Desgarre en caliente (Grietas por contracción)
c) Cavidades por contracción
d) Microcontracciones
e) Sopladuras
f) Porosidad
g) Contracción
Discontinuidades típicas en piezas fundidas:
Inherentes de Fundición Inherentes de Fundición SecundariaSecundaria
Molde
a)a)Traslape en fríoTraslape en frío
Producido por cualquier causa que origine la solidificación de una superficie antes que otro metal fluya sobre ella
Inherentes de Fundición Inherentes de Fundición SecundariaSecundaria
Traslape en Frío
a)
Inherentes de Fundición Inherentes de Fundición SecundariaSecundaria
Molde
b)b) Desgarre en Caliente Desgarre en Caliente (Grietas por Contracción)(Grietas por Contracción)
Se produce por la diferencia en velocidades de solidificación y enfriamiento, que ocasiona diferentes contracciones en secciones delgadas y gruesas en piezas de geometría complicada.
Desgarre en Caliente
El metal Fundidollena el molde
Cavidad porContracción
El metal Fundidoha solidificado
Entrada demetal Fundido
c)c)Cavidades por ContracciónCavidades por ContracciónHuecos causados por la falta de metal, el suficiente para compensar la contracción volumétrica que ocurre durante la solidificación.
Inherentes de Fundición Inherentes de Fundición SecundariaSecundaria
Entrada demetal Fundido
Inherentes de Fundición Inherentes de Fundición SecundariaSecundaria
d)d) MicrocontracciónMicrocontracciónHuecos superficiales y pequeños que aparecen en la entrada del metal o boca de alimentación. También ocurren cuando el metal fluye de una sección delgada a una sección gruesa
Las discontinuidades producidas en procesos de rolado y forjado son:
ConformadoConformado
Rolado:Rolado:
a) Laminaciones b) Costuras
c) Inclusiones
Forja:Forja:
a) Traslapesb) Grietas (Reventadas o reventón)c) Copos (grietas por hidrógeno)
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Laminaciones
Placa
RoladoRoladoa)a)LaminacionesLaminaciones
Producidas en los procesos de conformado, producto de discontinuidades inherentes en el lingote. Son aplanadas, delgadas, paralelas a la superficie del material y en la dirección del conformado.
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
RoladoRoladob)b)CosturasCosturas
Discontinuidades superficiales en forma de líneas continuas o intermitentes, poco profundas y muy cerradas (finas), paralelas al grano. Originadas por discontinuidades presentes en el billet o lingote.
Costuras
Inclusiones noMetálicas
Rodillos
ForjadoForjadoc)c) TraslapeTraslape
Son líneas no muy apretadas o adheridas a la superficie y generalmente penetran con un ángulo pequeño. Es causado porque parte del metal se desliza o dobla sobre la misma superficie de la pieza.
Dado
Traslape de Forja
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Reventadas ExternasReventada Interna
ForjadoForjadod)d)ReventadaReventada
Ruptura causada por temperaturas inapropiadas de forja, trabajo excesivo o movimiento del metal durante el forjado.
Pueden ser internas o abiertas a la superficie
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
ForjadoForjadoe)e)CoposCopos
Fisuras internas extremadamente delgadas y alineadas con el grano.
Las causas que originan estas discontinuidades son: tensiones localizadas, producidas por la transformación; disminución de la solubilidad del hidrógeno durante el enfriamiento
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Tratamiento TérmicoTratamiento Térmicoa)a) GrietasGrietas
Son causadas por la concentración de esfuerzos durante el calentamiento y enfriamiento desigual entre secciones delgadas y gruesas.
No tienen dirección especifica y empiezan normalmente en esquinas agudas las cuales actúan como puntos de concentración de esfuerzos
Maquinado o Maquinado o EsmeriladoEsmerilado
a)a) Grietas.Grietas.
Causadas por esfuerzos producidos por calentamiento excesivo local entre la herramienta y la superficie del metal. Son superficiales, poco profundas, ocurren en grupos y generalmente en superficies endurecidas, con recubrimiento.
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
SoldaduraSoldaduraLa mayoría de procesos de soldadura consisten en unir dos piezas de metal para satisfacer una especificación, dibujo o cualquier otro requisito. Están disponibles sobre cuarenta procesos de soldadura diferentes: la soldadura con arco, con gas, de resistencia, etc. Sin importar el proceso, existen tres variables comunes:
Una fuente de calor
Una fuente de protección
Una fuente de elementos químicos
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
SoldaduraSoldaduraEl control de las variables es esencial y cuando alguna de ellas se vuelve inestable se puede esperar que se presente una variedad de discontinuidades.
Las discontinuidades que se producen y que el técnico debe poner en evidencia, pueden ser de índole diversa. Algunas son inherentes al procedimiento empleado, otras son comunes a casi todos los procedimientos.
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
SoldaduraSoldaduraEn ocasiones, son provocadas por la inexperiencia o negligencia del soldador (posición incorrecta del electrodo, eliminación insuficiente de escoria). También, se deben a que no se han ajustado en forma conveniente los parámetros del proceso (intensidad inadecuada, velocidad de desplazamiento del arco demasiado elevada). Por último, existen discontinuidades debidas a una unión deficiente (tipo de preparación inadecuada para el espesor de la placa, electrodo mal indicado para el tipo de material a soldar).
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
SoldaduraSoldaduraLas discontinuidades en soldadura Las discontinuidades en soldadura pueden agruparse como sigue:pueden agruparse como sigue:
1)1) En el paso de raízEn el paso de raíz
2)2) En el paso finalEn el paso final
3)3) InternasInternas
4)4) PorosidadPorosidad
5)5) GrietasGrietas
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Falta de Penetración con Falta de Penetración con DesalineamientoDesalineamiento
Es la falta de fusión de una de las caras de raíz, debido a que las caras de raíz no se encuentran alineadas.
Penetración InadecuadaPenetración Inadecuada
Están presentes las aristas de la cara de raíz. Ocurre cuando no se alcanza la temperatura de fusión del metal base, debido a diferentes razones.
En el Paso de En el Paso de Raíz:Raíz:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
QuemadaQuemada
Es una depresión severa en la raíz, cuando por penetración excesiva la raíz ha perdido parte del metal. Generalmente no es alargada.
Concavidad en la RaízConcavidad en la Raíz
El paso de raíz funde ambas caras, pero al centro del cordón de raíz se presenta una depresión o cavidad debida a la contracción del metal
En el Paso de En el Paso de Raíz:Raíz:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Fusión IncompletaFusión Incompletaen el Paso de Raízen el Paso de Raíz
Es la falta de fusión entre una de las caras de raíz y el material de aporte en el paso de raíz.
SocavadoSocavado
Es una ranura en el metal base a lo largo del borde del cordón de raíz.
En el Paso de En el Paso de Raíz:Raíz:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Penetración ExcesivaPenetración Excesiva
Exceso de metal de soldadura de aporte en el cordón de raíz. Se puede extender a lo largo del cordón de raíz o en zonas aisladas
DesalineamientoDesalineamiento
Cuando los elementos soldados no se encuentran alineados.
En el Paso de En el Paso de Raíz:Raíz:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Falta de Fusión en el Paso Falta de Fusión en el Paso FinalFinal
Es la falta de fusión entre una de las caras de ranura y el material de soldadura, en el paso final.
Llenado IncompletoLlenado Incompleto
Falta de metal de soldadura en el paso final.
En el Paso Final:En el Paso Final:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Refuerzo InadecuadoRefuerzo Inadecuado
Una depresión en el paso final o corona de la soldadura, resultando un espesor en la soldadura menor que en el metal base.
Socavado ExternoSocavado Externo
Una ranura en el metal base a lo largo del borde del paso final.
En el Paso Final:En el Paso Final:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Refuerzo excesivoRefuerzo excesivo
Exceso de metal de soldadura en el paso final.
En el Paso Final:En el Paso Final:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Inclusiones Alargadas ( Líneas )Inclusiones Alargadas ( Líneas )
Material no metálico, atrapado entre los cordones de la soldadura. Orientadas en dirección paralela al eje de la soldadura. Se presentan en líneas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas.
Internas:Internas:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Inclusiones Aisladas (Inclusiones)Inclusiones Aisladas (Inclusiones)
Material no metálico, atrapado entre los cordones de la soldadura. Son de forma irregular ligeramente alargadas, agrupadas o aisladas, y distribuidas al azar.
Internas:Internas:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Falta de fusión o fusión incompleta (entre metal Falta de fusión o fusión incompleta (entre metal base y de aporte) base y de aporte)
Cuando no existe fusión entre el metal de base (la cara de la ranura o bisel) y el metal de soldadura. Orientadas en dirección del eje de la soldadura. Pueden presentarse en líneas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas.
Internas:Internas:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Falta de fusión o fusión incompleta (entre cordones Falta de fusión o fusión incompleta (entre cordones de relleno)de relleno)
Cuando no existe fusión entre los cordones de la soldadura de aporte en los pasos de relleno. Orientadas en dirección del eje de la soldadura. Pueden presentarse en líneas alargadas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas.
Internas:Internas:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Inclusiones de TungstenoInclusiones de Tungsteno
Pedazos de tungsteno atrapados entre los cordones de la soldadura. Producidas cuando el electrodo de tungsteno se funde y deposita entre la soldadura. Son de forma irregular, agrupadas o aisladas, y distribuidas al azar.
Internas:Internas:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Huecos redondeados o ligeramente alargados producidos por gas atrapado durante la solidificación del metal de aporte. Se clasifican en:
Individual, aislada o al azarIndividual, aislada o al azar
Porosidad:Porosidad:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
AgrupadAgrupadaa
Porosidad:Porosidad:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Túnel o agujero de Túnel o agujero de gusanogusano
Porosidad:Porosidad:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
En el cordón de raízEn el cordón de raíz
Fracturas o roturas del metal, puede ser del metal de base o del metal de aporte. Se producen cuando se excede la resistencia del metal. Pueden ocurrir durante la aplicación del metal de aporte, durante el enfriamiento o en materiales duros o frágiles.
Se clasifican en:
LongitudinalesLongitudinales
Grietas:Grietas:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
TransversalesTransversales
Grietas:Grietas:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
Cráter o estrellaCráter o estrella
En metal En metal basebase
Grietas:Grietas:
D e P r o c e s oD e P r o c e s o
La falla mecánica es siempre el resultado de un esfuerzo por arriba de un valor crítico, para cada material, que provoque deformación o fractura.
Tales esfuerzos excesivos pueden ser establecidos por:
Discontinuidades del material;
Cargas excesivas;
Tipos de cargas inadecuadas, o
Errores de diseño.
D e S e r v i c i oD e S e r v i c i o
Las discontinuidades de servicio son consideradas como las más importantes y críticas. Los materiales que pueden presentar defectos debido a las condiciones de operación son extremadamente críticos y demandan atención estrecha.
Son consideradas discontinuidades de servicio:
a)a) Grietas por fatigaGrietas por fatiga
c)c) CorrosiónCorrosión
d)d) Grietas por corrosiónGrietas por corrosión
e)e) ErosiónErosión
D e S e r v i c i oD e S e r v i c i o
Grietas por Fatiga:Grietas por Fatiga:
Inician en puntos de alta concentración de esfuerzos, que puede ser la propia forma del material o discontinuidades existentes en la pieza. Normalmente son abiertas a la superficie.
Se estima que un equipo que tiene partes en movimiento o que se encuentra sujeto a vibración, aproximadamente el 90% de las fallas presentes incluye a la fatiga de alguna forma.
D e S e r v i c i oD e S e r v i c i o
Corrosión:Corrosión:
Es el deterioro de metales debido a la acción química del medio circundante o contrayente. En algún grado la corrosión puede producirse en todos los metales, pero su efecto varia dependiendo de la combinación del metal y el agente corrosivo. La corrosión ataca metales por acción química directa, por electrólisis (acción electroquímica) o por la combinación de ambas. Existen tres tipos de corrosión.
Corrosión GeneralCorrosión General
PicadurasPicaduras
Grietas por CorrosiónGrietas por Corrosión
Grietas por Corrosión:Grietas por Corrosión:
Se presentan cuando el ataque de la corrosión es contra los bordes de grano.
Siguen los bordes de grano desde la superficie del material.
Pueden causar la falla de materiales sometidos a cargas estáticas debido a la reducción de la resistencia a la carga de la sección transversal.
En el caso de cargas dinámicas, son fuentes de inicio de grietas y de falla por fatiga.