Especificaciones para Varillas, Electrodos, Metales de Aporte y demás consumibles de Soldadura

Transcripción

1 Especificaciones para Varillas, Electrodos, Metales de Aporte y demás consumibles de Soldadura 1.PRESENTACIÓN En este material pretendemos darles los elementos para poder acceder a cualquier especificación de consumibles manejando el contenido típico de las mismas. Tomaremos como referencia la Sección II Parte C del Código ASME, donde se especifican todo los consumibles de soldadura aplicables al alcance de las distintas Secciones y Divisiones de dicho código. En particular analizaremos la especificación SFA 5.1/ SFA5.1M. Referencias para la lectura del presente material: Un cuadro rojo con bordes redondeados significa que la diapositiva en cuestión esta fuera de la especificación usada como referencia general para el análisis. Un cuadro rojo con bordes rectos resalta algún concepto relevante.

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3 1.PRESENTACIÓN: Proceso de soldadura sobre los que trabajaremos.

4 1.PRESENTACIÓN: Proceso de soldadura sobre los que trabajaremos.

5 1.PRESENTACIÓN:

6 1.PRESENTACIÓN: Algunas definiciones previas. ORGANIZACIONES: - ASME: American Society of Mechanical Engineers. (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos). - ASME BPVC SECTION II PART C: ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section II Part C. (ASME, Código de la Calderas y Recipientes sometidos a presión, Sección II Parte C). - AWS: American Welding Society (Sociedad Americana de Soldadura). -ASTM: Originalmente llamada American Society for Testing and Materials, cambia en 2001 a ASTM International. CONCEPTOS: -Varilla de soldadura: Metal de aporte depositado separadamente del electrodo que inicia el arco. - Electrodo: es el elemento donde se genera el arco para la soldadura. Este puede o no ser el metal de aporte. - Metal de aporte: material, diferente al metal base que esta siendo soldado, y que es depositado en forma de soldadura. Fundente: material fusible que sirve para estabilizar y proteger el arco - Fundente: material fusible que sirve para estabilizar y proteger el arco. - Flux: Material aplicado a las piezas de trabajo antes o durante la unión o revestimiento para provocar interacciones que eliminan óxidos y otros contaminantes. Mejora la humectación y afectan al perfil superficial final. El fundente de soldadura también puede afectar la composición química del metal de soldadura. d

7 2. BREVE RESEÑA 1919: (Fines de la primera Guerra Mundial) El 3 de enero de 1919, ASME participó con varios otras organizaciones en una reunión para discutir la continuidad de la investigación en lo que respecta a la soldadura en tiempos de guerra. Luego de esa reunión se crea la Sociedad Americana de Soldadura (AWS). Desde entonces ha habido una relación de trabajo estrecha entre ASME y AWS en lo que hace al desarrollo de las técnicas de soldadura. Un miembro de Queen Mary's Army Auxiliary Corps realizando una soldadura con acetileno en un taller de reparación de motores de la Real Fuerza Aérea.

8 2. BREVE RESEÑA 1935: En 1935 se organizó el Comité Conjunto de AWS-ASTM ASTM sobre materiales de aporte para soldadura, con el fin de proporcionar especificaciones para las varillas de soldadura, electrodos, metales de aporte y fundentes para ser usados en la industria de los Estados Unidos. Soldadora portátil HOMER.

9 2. BREVE RESEÑA 1969: En 1969 ASTM y AWS acuerdan la disolución de esta actividad conjunta para permitir que AWS asumiera la responsabilidad exclusiva en lo que hace a las especificaciones para varillas de soldadura, electrodos, metal de aporte y fluxes. Soldadora realizando unión de piso de tanque. 1992: En 1992 la Junta de ASME de Códigos de Tecnología de Presión Y Normas aprobó el uso de materiales producidos por organizaciones reconocidas internacionalmente diferentes a las especificaciones AWS.

10 2. BREVE RESEÑA Es la intención de ASME seguir sus procedimientos y prácticas vigentes para implementar la adopción de especificaciones de material de AWS y otras organizaciones internacionales reconocidas. La Sección II de ASME, Parte C, contiene las especificaciones de materiales para soldadura, los cuales son idénticos a las especificaciones correspondientes publicadas por AWS y otras organizaciones nacionales o internacionales reconocidas. El Comité correspondiente de ASME revisa todas las especificaciones de materiales que se presenten y valora si se considera necesario adoptarlos para los propósitos del código. Si así se considera se hacen las incorporaciones y revisiones correspondientes.

11 3. ANALISIS DE LAS ESPECIFICACIONES Tomaremos una especificación particular como base para desarrollar los conceptos, y en el análisis de la misma se incorporarán elementos particulares de otras especificaciones: i SFA 5.1 / SFA 5.1M Specification for Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding (Especificación para Electrodos de Acero al Carbono para Soldadura por Arco Eléctrico con Electrodo Revestido)

12 3. ANALISIS DE LAS ESPECIFICACIONES Para el proceso SMAW (electrodo revestido) los consumibles empleados, descriptos en ASME Secc.II Part. C, incluyen las siguientes especificaciones AWS: AWS A5.1 para electrodos de acero al carbono. AWS A5.3 para electrodos de aluminio y sus aleaciones. AWS A5.4 para electrodos de acero inoxidable (al Cromo y Cromo-Níquel) AWS A5.5 para electrodos de acero de baja aleación. AWS A5.6 para electrodos de cobre y sus aleaciones. AWS A5.11 para electrodos de Níquel y sus aleaciones. AWS A5.13 para electrodos de revestimientos duros superficiales. AWS A5.15 para electrodos de fundición de hierro.

13 3. ANALISIS DE LAS ESPECIFICACIONES Titulo: Es por donde debemos comenzar a leer una especificación. Este nos da la primera referencia al alcance de la especificación. N.º de la especificación: Se nombra como SFA-5.XX / SFA-5.XXM (Idéntica a AWS A-5.XX / A-5.XXM : año) La especificación AWS original es la aplicable en caso de diferencias con esta redacción!

14 3.1. ALCANCE Es el primer detalle a leer con atención dentro de la especificación: Explicita que consumible/s están cubiertos por la especificación. Si no coincide la descripción del alcance con el consumible que buscamos es el momento de terminar la lectura. Debemos tener en cuenta que prestar atención al alcance es aplicable a cualquier Estándar, Norma, Código o Especificación.

15 3.1. ALCANCE Si estoy buscando electrodos para soldadura con proceso SMAW de aceros de baja aleación, esta especificación ió no aplica (seguramente deba ver la SFA 5.5/SFA 5.5M ). A lo largo de todo la especificación coexisten tablas con datos en Unidades habituales de Estados Unidos y del Sistema Internacional de Medidas, cuya equivalencia no es exacta. Para usar esta especificación se debe elegir uno de los dos sistemas y ser consistente a los largo de todo la especificación.

16 3.2. NORMATIVA DE REFRENCIA PARTE A REQUERIMIENTOS GENERALES Aquí están referenciados una serie de Estándares y Especificaciones que nos servirán iá de consulta, y fueron contemplados en la elaboración de la presente Especificación. Particularmente la Especificación AWS A5.01, la primera que aparece en ASME Secc. II Part. C, es de especial interés y será un complemento de todas las demás especificaciones. SFA 5.1 / SFA 5.1M SFA 5.01

17 3.2. NORMATIVA DE REFRENCIA Observando el alcance de AWS A5.01 podemos ver la relación de esta especificación con todas las demás especificaciones. Este documento, junto con la especificación AWS de metal de aporte en consideración, pretende describir un método uniforme para proporcionar: (1) La clasificación de metal de aporte (seleccionada de la Especificación AWS en consideración). (2) La clasificación del lote, al momento de hacer ensayos sobre los consumibles (seleccionada de la Sección 5 de este documento). (3) El nivel del programa de pruebas (seleccionado de la tabla 1 Sección 6 de este documento).

18 3.3. CLASIFICACIÓN Explica los criterios usados para realizar las clasificación de los consumibles cubiertos por la especificación: La clasificación AWS A5.1/A5.1M se basa en: -Tipo de corriente de soldadura. - Tipo de revestimiento del electrodo. - Posición de soldadura. - Propiedades mecánicas del metal de soldadura.

19 3.3. CLASIFICACIÓN - Designadores Obligatorios y Opcionales Suplementarios. Designa un electrodo (E7018M) destinado a satisfacer la mayoría de los requisitos militares (mayor tenacidad, menor contenido de humedad, en estado recibido y después de expuesto, y esta de acuerdo con los limites mandatorios de hidrógeno difusible.

20 3.3. CLASIFICACIÓN

21 3.3. CLASIFICACIÓN Tipos de Corriente Eléctrica de Soldadura - CA( AC ) - Corriente Alterna (no existen polos permanentes). - CDEP( DCEP ) - Corriente Directa con el electrodo conectado al polo Positivo. - CDEN( DCEN ) - Corriente Directa con el electrodo conectado al polo Negativo. (AC) (DCEP) (DCEN)

22 3.3. CLASIFICACIÓN // Designador para tipo de Corriente y revestimiento //.

23 3.3. CLASIFICACIÓN // Designador para posición de soldadura //. - F, Plana ( Flat ). - V, Vertical. - OH, Sobre Cabeza ( Overhead ). - H, Horizontal.

24 3.3. CLASIFICACIÓN Ejemplo: De acuerdo con tal sistema, la clasificación E H8 R involucra la información siguiente: E H8 R E: Electrodo. R: Denota que el electrodo cumple con los requisitos de humedad absorbida. 70: Indica 70,000 libras/pulg² (PSI) de resistencia mínima a la tracción del metal de soldadura depositado. H8: Significa que el metal depositado con este electrodo contiene como máximo 8ml de H2/100 g de metal aportado. 1: Significa que el electrodo puede usarse en todas las posiciones. -1: Indica que cumple con los requisitos de tenacidad mejorada (27 Joules a -45º c). 8: Revestimiento de bajo hidrogeno con potasio y polvo de hierro; electrodo para ser empleado con corriente directa electrodo al positivo (DCEP) y AC.

25 3.3. CLASIFICACIÓN Especificación SFA5.5/SFA5.5M, electrodo de baja aleación: La clasificación de los electrodos recubiertos de acero de baja aleación ( especificación AWS A5.5) es muy similar a la empleada para los electrodos de acero al carbono, pero adicionalmente contiene un sufijo o designador adicional que indica la composición química del metal de soldadura no diluido producido por el electrodo correspondiente. Designación G : G: Para satisfacer los requisitos de aleación del grupo "G", el metal de soldadura no diluido deberá tener como mínimo al menos uno de los elementos enumerados en la tabla siguiente. Requisitos químicos adicionales pueden ser acordados entre el proveedor y el comprador.

26 3.3. CLASIFICACIÓN Designadores para SFA5.5/SFA5.5M. Designa un electrodo. Este designador puede ser eliminado de la impresión del producto requerida para la identificación del electrodo. Designa la mínima resistencia a la tracción en ksi (para A5.5), o MPa dividida por 10 (para A5.5M), del metal de soldadura. Ejemplo: E8018-C1 es un electrodo con una resistencia a la tracción de psi. Designa la posición de soldadura en la que se utilizan los electrodos, el tipo de revestimiento y el tipo de corriente para la cual son adecuados los electrodos. Ejemplo: En el E8018-C1 el "18" designa un bajo nivel de hidrógeno, se trata de un electrodo de polvo de hierro con revestimiento básico capaz de soldar en todas las posiciones utilizando AC o DCEP. Designa la composición química del metal de soldadura no diluido producido por el electrodo con su correspondiente revestimiento una vez soldado. Ejemplo: En el E8018-C1, el "C1" designa un electrodo capaz de depositar un metal de soldadura que contiene de 2,00 a 2,75% de níquel.

27 3.3. CLASIFICACIÓN Designadores para SFA5.5/SFA5.5M. Designa un electrodo diseñado para cumplir con la mayoría de los requisitos para especificaciones militares (mayor tenacidad, límite de elasticidad y elongación). Designadores Suplementarios Opcionales: Designa que los electrodos cumplen con los requisitos de la prueba de humedad absorbida (una prueba suplementaria opcional para todos los electrodos de bajo hidrógeno). Designa que el electrodo cumple los requisitos de la prueba de hidrógeno difusible (una Prueba suplementaria opcional del metal de soldadura para los electrodos de bajo hidrógeno) para electrodos en estado recibido o acondicionado, con un contenido promedio de hidrógeno difusible que no exceda de "Z" ml / 100 g de metal depositado, donde "Z" es 4, 8, o 16. Ejemplo: E8018-C1H8, en este caso, el electrodo proporcionará un máximo de 8 ml de hidrógeno por 100 g de metal depositado cuando se somete a ensayos de acuerdo con esta especificación.

28 3.3. CLASIFICACIÓN Especificación SFA5.5/SFA5.5M, electrodos de baja aleación Tabla de composición química del metal de soldadura no diluido.

29 3.3. CLASIFICACIÓN Especificación SFA5.5/SFA5.5M, electrodos de baja aleación Nota: Los valores unitarios especificados corresponden a máximos.

30 3.3. CLASIFICACIÓN Especificación SFA5.4/SFA5.4M, electrodos para aceros inoxidables. Los electrodos cubiertos por la especificación A5.4/A5.4M se clasifican utilizando un sistema independiente de las unidades acostumbradas de EEUU o del sistema internacional de medidas, y se clasifican según: A) Los requisitos de composición química para los Metal de soldadura. (Tabla 1). B) El tipo de corriente de soldadura y posiciones de soldadura. (Tabla 2).

31 3.3. CLASIFICACIÓN Esp. SFA5.4/SFA5.4M, electrodos para aceros inoxidables. Nota: Los valores unitarios i especificados corresponden % máximos.

32 3.3. CLASIFICACIÓN Especificación SFA5.4/SFA5.4M, electrodo para aceros inoxidables. NOTA IMPORTANTE: En el alcance de este estándar aparece una nota muy relevante en la práctica: Debido a las posibles diferencias en la composición, el núcleo de alambre de los electrodos recubiertos no debe utilizarse como alambre de relleno desnudo. Este concepto puede ser extendido como nota general para cualquier tipo de electrodo.

33 4. ACEPTACION. En cuanto a la aceptación de los electrodos especificados bajo AWS A5.1/A5.1M estos deberán estar de acuerdo a las previsiones establecidas en la especificación general AWS A5.01. Cuando vamos a realizar una inspección de un consumible o de documentación que acompaña al mismo este punto es muy relevante y seguramente deberemos ingresar en la AWS A CERTIFICACION. Aquí se aclara la responsabilidad del fabricante de consumibles. Al colocar la especificación AWS, la clasificación y designación en el paquete, o la clasificación ió en el producto, el fabricante se hace responsable y certifica el haber cumplido todos los requerimientos de esta especificación. Responsabilidad del Fabricante: El manejo del concepto de responsabilidad esta presente en todo el Código ASME, la idea general es trasladar la responsabilidad al que realizó la fabricación del producto, material base o consumible. En EEUU en muchos estados hablamos de una responsabilidad Legal.

34 5. CERTIFICACION. Logo del Fabricante Fabricante - Seriedad. - Idoneidad Técnica. - Proceso controlados. - Practicas de Fabricación adecuadas. - (Auditorias externas) Producto Confiable de acuerdo a las Especificaciones.

35 7. LISTA DE ENSAYOS. En este punto se detallan los ensayos requeridos por la especificación, para dar cumplimiento a la misma, con el fin de evaluar: - Composición química del metal depositado. - Propiedades mecánicas del metal depositado. - El comportamiento del metal depositado a bajas temperaturas (evaluado por tenacidad al impacto). - Contenido de humedad depositado, para los electrodos de bajo hidrógeno. - Posibilidades practicas y posiciones de soldadura. En todos los casos hablamos de propiedades del Metal Depositado No Diluido

36 9. ENSAYOS REQUERIDOS. Del punto 9 al 18 se detallan los ensayos que pueden ser requeridos de acuerdo a cada clasificación dentro de AWS A5.1/A5.1M. Serán requeridos una o más de las pruebas de soldadura siguientes, de acuerdo a la Tabla 4: (A) La almohadilla de soldadura de la Fig. 1 para el análisis químico. (B) La soldadura de ranura de la Fig. 2 para determinar propiedades mecánicas y la tenacidad (comportamiento a bajas temperaturas). (C) La soldadura de filete de la Fig. 3 para determinar la condición de uso del electrodo. (D) La soldadura d de ranura de la Fig. 4 para tracción transversal y ensayos de flexión longitudinal para soldaduras realizadas con el electrodo E6022 con una pasada. (E) La soldadura de ranura para determinar propiedades mecánicas y la tenacidad del metal de soldadura hecho con el E7018M.

37 9. ENSAYOS REQUERIDOS. Nota: Reproducción parcial de tabla 4 de ensayos requeridos para AWS A5.1/A5.1M. NR = No requerido, F = Plano, H = Horizontal, H-fillet = Horizontal filete, V = Vertical.

38 9. ENSAYOS REQUERIDOS.

39 9. ENSAYOS REQUERIDOS. La dilución baja al crecer las capas depositadas (A) La almohadilla de soldadura de la Fig. 1. Nota: Este esquema de ensayo lo podemos usar en la practica para evaluar propiedades químicas en la superficie del metal depositado por un electrodo o un conjunto de ellos (típicamente enmantecados resistentes a la corrosión).

40 9. ENSAYOS REQUERIDOS. (A) Valores requerido de composición química.

41 9. ENSAYOS REQUERIDOS. (B) Soldadura de ranura para determinar propiedades mecánicas y tenacidad. - Similar a (E).

42 9. ENSAYOS REQUERIDOS. (B) Requerimientos de tenacidad al impacto.

43 9. ENSAYOS REQUERIDOS. (B) Requerimientos de tenacidad mejorada. Se puede ver la condición ió de impacto mejorado, por ejemplo, para el electrodo designado d como E7018-1, el cual tiene los mismos valores promedio de energía absorbida, pero a 15 ºC menos que el E7018 Standard.

44 9. ENSAYOS REQUERIDOS. (B) Requerimientos para ensayo de tracción.

45 9. ENSAYOS REQUERIDOS. (C) Soldadura de filete para determinar la condición de uso del electrodo. - Se examinará visualmente la cara de la soldadura terminada. - Se realizara una macrografía. - Se termina con una fractura del filete.

46 9. ENSAYOS REQUERIDOS. (D) Soldadura de ranura para tracción transversal y ensayos de flexión longitudinal.

47 11. PRUEBA RADIOGRÁFICA. Cuando se requiere según la Tabla 4, la soldadura de ranura será radiografiada para evaluar la sanidad del metal de soldadura depositado.

48 16. TEST DE HUMEDAD. Se realiza cuando sea requerido por la tabla 4. El contenido de humedad no deberá exceder el límite especificado en la tabla 10.

49 17. TEST DE HUMEDAD ABSORBIDA. Para que un electrodo de bajo hidrógeno sea designado como de baja humedad absorbida con el designador opcional "R" o clasificado como E7018M, se deberán exponer suficientes electrodos a un ambiente de 27 C y 80% de humedad relativa (HR) durante un perıodo no inferior a 9 horas. - El contenido de humedad no deberá exceder el límite especificadas en la tabla 10 anterior. 18. TEST DE HIDROGENO DIFUSIBLE. El método especifico se describe en AWS A4.3, y el resultado debe estar de acuerdo con la tabla 11. Nivel de Hidrogeno depositado

50 PARTE C - FABRICACIÓN, IDENTIFICACIÓN Y EMBALAJE. De aquí en adelante se describen métodos de fabricación, tamaños, identificación de los electrodos y los embalajes. Veremos brevemente algunos puntos relevantes para nuestro curso. 21. ALAMBRE DEL NUCLEO Y REVESTIMIENTO. - El alambre del núcleo y el revestimiento estarán libres de defectos que interfieran con la deposición uniforme del electrodo. -El alambre del núcleo y el revestimiento deben ser concéntricos (se dan una serie de valores útiles para el fabricante y para realizar una inspección de aceptación de consumibles). Núcleo descentrado (perdida Revestimiento desprendido de control del arco). (falta de protección, óxido).

51 23. IDENTIFICACIÓN DEL ELECTRODO. Todos los electrodos se identificarán de la siguiente manera: - Al menos una impresión de la designación del electrodo (Clasificación más cualquier designador opcional) debe ser aplicada sobre el recubrimiento. El prefijo letra "E" en la clasificación puede omitirse en la impresión. - Cuando un electrodo está clasificado como A5.1 y A5.1M, se aplicarán las dos denominaciones de los electrodos.

52 24. EMBALAJE. Los electrodos se empaquetarán adecuadamente para protegerlos de daños durante el envío y almacenamiento bajo condiciones normales. Además, los electrodos E7018M [E4918M] se envasarán en recipientes herméticamente sellados. 25. MARCADO DE LOS PAQUETES (B) La siguiente información del producto (como (A) mínimo) deberá estar marcada de forma (C) legible en el exterior de cada paquete unitario. A) Especificación AWS y designaciones de clasificación, junto con los designadores opcionales (el año de emisión pueden ser excluido) B) Nombre del fabricante y denominación comercial del producto. (D) C) Tamaño y peso neto. D) Lote, Nº de control o Nº de colada. (C)

53 ANEXO A. Guía para la especificación AWS para electrodos de acero al carbono para soldadura por arco con electrodos revestidos. Este Anexo no forma parte de AWS A5.1/A5.1M, esta redactado con fines informativos. Podemos encontrar mucha información técnica de utilidad al momento de usar estos consumibles. En particular encontraremos: - Condiciones de almacenamiento típicas.

54 ANEXO A. Guía para la especificación AWS para electrodos de acero al carbono para soldadura por arco con electrodos revestidos. Descripción y uso previsto de los electrodos. Es un punto particularmente interesante, y esta presente en los anexos de la mayoría de las especificaciones. Se trata de una descripción donde encontraremos: Usos típicos. Características del consumible. Características operativas. Posiciones de soldadura. Variables operativas (rangos y tipos de corriente).

55 Comentarios: En el desarrollo del curso ingresaremos a distintas t especificaciones i de consumibles, realizaremos ejercicios de identificación de los consumibles, su cajas y certificados emitidos por los fabricantes. También abordaremos específicamente los cuidados recomendados para la manipulación, mantenimiento y uso en producción de los distintos consumibles de soldadura,. Referencias Bibliográficas: ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section II Part C Ed Imágenes de dominio público extraídas de World Wide Web (www). Redactado por: Tec. Mec. Miguel Eyheralde Julio de 2017