Métodos de prueba de soldadura: destructivos y no destructivos

Los métodos de prueba de soldadura que se   enumeran a continuación son muy especializados y requieren habilidad y habilidad. Estas pruebas verifican las habilidades del soldador mecánico, así como la calidad del  metal soldado  y la resistencia de la junta soldada para cada variedad de metal utilizado en las industrias.

¿Por qué necesitamos una prueba de soldadura?

Un error en el proceso de soldadura puede dañar significativamente los metales soldados, provocando pérdida de resistencia, durabilidad y fallas estructurales. Estos  métodos de prueba de soldadura  , como la inspección visual y similares, garantizan que los productos sean seguros para el uso previsto.

Se aseguran de cumplir con los estándares establecidos para navegar sin problemas sin muchos errores y posibles gastos adicionales.

Métodos de prueba de soldadura física

Estos  tipos de pruebas de soldadura  se pueden dividir ampliamente en dos tipos.

  •  Pruebas destructivas
  •  Controles no destructivos (NDT) 

Estas pruebas pueden detectar defectos que generalmente no son visibles a simple vista.

Pruebas destructivas

Los ensayos de tracción y flexión son destructivos porque las probetas se cargan hasta que ceden, para obtener la información deseada.

Estas pruebas destructivas se dividen en dos categorías

  • Prueba basada en taller
  • Ensayos de laboratorio como el uso de vidrios químicos, corrosivos, microscópicos y macroscópicos.

Ensayos no destructivos (NDT)

El propósito de estas pruebas es examinar la soldadura sin causar daño. Estos pueden incluir rayos X, pruebas hidrostáticas, etc. y también se conocen como NDE o examen no destructivo y NDI o inspección no destructiva.5

Tipos de pruebas no destructivas (NDT)

Tipos de ensayos destructivos Soldadura física

1. Prueba de grabado ácido

Esta prueba de soldadura física se utiliza para verificar la resistencia de la soldadura. El ácido ataca el borde de los defectos en el metal base o metal fundido e identifica defectos de soldadura. En la condición de falla, el límite entre los metales base y los metales de aportación se vuelve más nítido y puede definir claramente la falla que de otro modo no sería visible a simple vista. Esta prueba se realiza a lo largo de la sección transversal de la junta soldada. 

Las soluciones ácidas utilizadas aquí son ácido clorhídrico, persulfato de amonio, ácido nítrico o yodo y yoduro de potasio para el grabado de aceros al carbono y de baja aleación.

2. Prueba de flexión guiada

Estas pruebas de flexión guiadas se utilizan para determinar la calidad del metal fundido en la raíz y la cara de la junta soldada. También juzgan la masa fundida y el grado de penetración del metal base, así como la eficiencia de la soldadura. Las pruebas de este tipo se pueden realizar en una plantilla. Las probetas necesarias para la prueba se mecanizan a partir de las placas ya soldadas, el espesor de estas probetas debe estar dentro de la capacidad de nuestra plantilla de doblado. La muestra a ensayar se coloca sobre los soportes del troquel que es la parte inferior de la plantilla. El pistón del cilindro hidráulico empujó la muestra hacia adentro y aseguró la forma de la matriz vista.

prueba de flexión y prueba de flexión guiada

El requisito de esta prueba se cumple doblando las muestras 180 grados y ahora se acepta como aceptable. No, cualquier grieta de más de 3,2 mm en cualquier dimensión debe ser visible en la superficie. Las pruebas de flexión frontal se realizan en la plantilla mientras se enfrenta la soldadura de tensión en el exterior de la curva. Ahora la prueba de curvatura de raíz se realiza en la plantilla con la cara de la soldadura en tensión como en el exterior de la curvatura. Las pruebas de flexión guiadas se muestran en la figura.

Observaciones:

  • Espesor de la placa de prueba en T
  • Se puede usar un rodillo endurecido en los hombros si es necesario
  • Dimensión específica para 3/7 de la placa
  • Cada dimensión que se muestra está en pulgadas.

3. Prueba de curvatura libre

Este método de prueba de doblado sin costura física está diseñado para evaluar la ductilidad del metal depositado en una unión soldada. La muestra para esta prueba se obtiene mecanizando a partir de la placa soldada con la soldadura encontrada como se indica en A, figura.

Tiempo requerido para redondear cada esquina de la muestra a lo largo dentro de un radio que no exceda 1/10 del espesor de la muestra. Marcas de herramientas donde corresponda a lo largo de la muestra. Se dibujan dos líneas dibujadas en la cara a 1,6 mm del borde de la soldadura. Ahora mida la distancia entre dos líneas en pulgadas y anótela como la distancia inicial X. Los extremos de las piezas de prueba están doblados en ángulos de aproximadamente 30 grados, estos pliegues son aproximadamente 1/3 de la longitud de cada extremo. El punto de soldadura está ubicado en el centro para garantizar que se produzca toda flexión en la soldadura.

La muestra de prueba doblada, al principio, se coloca en una máquina capaz de ejercer una gran fuerza de compresión y se dobla continuamente hasta una grieta de más de 1/16 de pulgada en cualquier dimensión vista en la cara de la soldadura. Si no hay grietas, se puede continuar doblando hasta que la muestra de 1/4 de pulgada de espesor o menos pueda probarse en un tornillo de banco. La placa pesada se prueba generalmente en plantillas de doblado o en una prensa.

Puede utilizar una prensa de compresión eléctrica o un tornillo de banco durante la prueba de flexión libre, es mejor mecanizar la placa superior así como la placa inferior de los dispositivos de flexión para tener superficies paralelas en los extremos de la muestra que se va a probar. Este ejercicio evitará que la muestra se resbale y rompa el equipo de prueba al doblarse.

Prueba de flexión libre de metal soldado.

Una vez que se completa la prueba de doblado después de doblar la muestra, la distancia entre las líneas dibujadas se mide en pulgadas y se registra como la distancia Y. Para calcular el porcentaje de alargamiento, reste el número X de la distancia Y, divídalo por X o el valor inicial distancia y multiplique por 100. Por lo general, el requisito para pasar esta prueba es un alargamiento mínimo del 15% y no se producen grietas de más de 1/16 de pulgada en cualquier dimensión en la cara de la soldadura.

Esta prueba de curvatura libre se sustituye principalmente por la prueba de curvatura guiada siempre que encontramos el equipo de prueba disponible. Prueba de plegado trasero.

4. Prueba de plegado trasero

Esta es una prueba de soldadura física diseñada para verificar la calidad del metal fundido y el grado de penetración en la raíz Y de la junta a tope después de soldar. La muestra o pieza de prueba utilizada para la prueba es similar a la prueba de flexión libre, excepto que se dobla con la raíz de la soldadura hacia el lado tenso o hacia afuera. Las muestras analizadas deben doblarse 90 grados sin desprenderse. Esta prueba física se reemplaza en gran parte por una prueba de flexión guiada.

5. Prueba de rotura de Nick

Esta  prueba de rotura  ha sido diseñada para detectar en el metal fundido de la junta a tope soldada cualquier defecto interno como inclusiones de escoria, fusión deficiente, bolsas de gas, metal oxidado y metal quemado. Obtenga la muestra de la junta soldada ya sea mecanizándola o cortándola con un soplete de oxiacetileno. Cada borde de la junta está provisto de una ranura mediante un corte de sierra a través del centro. La parte preparada de la muestra se puentea a través de los dos bloques de acero. Ahora pegue la muestra con un martillo pesado hasta que se fracture la sección de la soldadura entre las ranuras.

El metal expuesto debe estar completamente fundido y libre de inclusiones de escoria. Las bolsas de gas, si las hay, nunca deben exceder los 1,6 mm en la dimensión superior. El número de bolsas de gas no debe exceder de 6.

Para juzgar la resistencia de las soldaduras de filete, se utiliza otro método de prueba de rotura, llamado prueba de rotura de soldadura de  esquina. Aquí la fuerza se aplica con la prensa, el golpe de martillo, la presión de la máquina de prueba aplicada a la parte superior de la muestra en forma de V hasta que se desprende la soldadura de filete. Ahora examine la superficie de la fractura para verificar la resistencia de la soldadura.

6. Prueba de resistencia a la tracción

La prueba de resistencia a la tracción está diseñada para probar la resistencia de la junta soldada. Un segmento de la placa soldada que se probará es colocar la soldadura a la mitad de las mordazas de la máquina de prueba. El ancho y el grosor de la muestra de prueba se miden antes de la prueba. Para calcular el área en pulgadas cuadradas, multiplíquelo antes de la prueba y calcule multiplicando estos 2 números como en la fórmula de la figura.

La muestra para la prueba de resistencia física de la soldadura a tracción ahora se monta en una máquina que ejercerá suficiente fuerza de tracción para romper la muestra. La máquina a probar puede ser de tipo portátil o estacionaria. En la figura se muestra una máquina de ensayo portátil que funciona con un principio hidráulico suficiente para tirar y doblar la muestra.

Mientras se realizan las pruebas en esta máquina, la carga en libras es visible en el medidor. La máquina de tipo estacionario muestra la carga aplicada a la viga de equilibrio. En todos los casos, la carga se registra en el punto de falla. Las muestras rotas por la prueba de resistencia a la tracción se muestran en la figura.

La resistencia a la tracción tiene una tensión definida en libras por pulgada cuadrada. Se calcula dividiendo la carga de rotura de la probeta por la sección inicial de la probeta. Los estándares aceptables para la resistencia a la tracción de las soldaduras son que la muestra debe derivar al menos el 90% de la resistencia a la tracción del metal base.

La resistencia al corte de las soldaduras de filete longitudinales y transversales se evalúa mediante un esfuerzo de tracción de las probetas. El ancho de la muestra de prueba se mide en pulgadas. La muestra de prueba se rompe bajo carga de tracción y se indica la carga máxima en libras. La resistencia al corte se determina dividiendo la carga máxima por la longitud de la soldadura de filete que falló. Está marcado en libras por pulgada lineal. La resistencia al cizallamiento en libras / pulgada se puede obtener dividiendo la resistencia al cizallamiento en libras / pulgada lineal por el tamaño medio de la ranura de soldadura en pulgadas. Las muestras son más grandes de lo necesario y están mecanizadas al tamaño requerido.

Pruebas no destructivas

1. Prueba hidrostática

Este tipo de prueba física no destructiva se realiza para verificar la calidad de la soldadura en un recipiente cerrado como tanques y recipientes a presión. La prueba se lleva a cabo llenando el recipiente con agua y ejerciendo una presión mayor que la presión de trabajo del recipiente. Los tanques grandes a veces se llenan de agua, sin ninguna presión para verificar posibles fugas debido a soldaduras defectuosas. A veces podemos realizar pruebas de fugas usando aceite donde el vapor sale del contenedor y se vuelve visible como una filtración de aceite.

2. Prueba de partículas magnéticas

Este método de inspección o método de prueba de soldadura física se utiliza en soldaduras y artículos hechos de aceros de aleación magnética. Esta prueba solo se utiliza para materiales ferromagnéticos donde el material depositado también es ferromagnético. Se crea un fuerte campo magnético en la muestra de prueba por medio de corrientes eléctricas de alto amperaje. 

prueba de partículas magnéticas

El campo donde se siente la fuga está configurado por cualquier brecha que intercepta los campos en la parte de prueba. Los polos se producen localmente por la aparición de campos de fugas. Los polos generados atraen y retienen las partículas magnéticas colocadas en la superficie para el propósito designado. El patrón de defecto o discontinuidad mostrado por estas partículas en la superficie de la pieza de trabajo es un indicador del defecto.

3. Prueba de rayos X

Este método radiográfico de prueba física de soldadura revela la presencia y naturaleza de defectos internos en una muestra de soldadura, como grietas, ventilaciones, escoria y áreas de fusión incorrecta. Mantenemos un tubo de rayos X en un lado de la placa de muestra soldada y una película de rayos X especialmente diseñada para emulsión sensible en el otro lado. En el caso de los defectos desarrollados en la placa de metal, aparece como manchas oscuras, rayas. Estas fallas pueden ser interpretadas por un operador familiarizado con estos métodos de control.

La inspección por rayos X aquí muestra la porosidad y la penetración profunda de las raíces, como se muestra en la figura.

4. Prueba de rayos gamma

Este método de inspección y prueba de soldadura física radiográfica es similar a un método de rayos X, excepto que estos rayos gamma emergen de una cápsula de sulfato de radio en lugar de un tubo en los rayos X.

La característica de longitud de onda corta de los rayos gamma lo encuentra perfecto para penetraciones de secciones más gruesas. El tiempo requerido para la exposición es más largo que el de los rayos X debido a una tasa de producción más lenta de rayos gamma.

Las pruebas de rayos X se utilizan con mayor frecuencia en las inspecciones radiográficas, pero la portabilidad es la característica única de los rayos gamma.

5. Prueba de colorante penetrante fluorescente

Esta prueba de soldadura física de penetración fluorescente no destructiva está diseñada para localizar fugas, grietas, poros y discontinuidades en los materiales. Es una opción de prueba para materiales no magnéticos como magnesio, aluminio y acero austenítico para localizar cualquier fuga en cada tipo de soldadura. El tinte es lavable con agua, altamente fluorescente con cualidades de penetración excepcionales.

El tinte se aplica a la superficie a ensayar mediante cepillado, rociado y remojo. El exceso de material se elimina limpiando, enjuagando, con un paño empapado en agua. El revelador se puede aplicar húmedo o seco a la superficie después de limpiarla bien. El penetrante tratado con el revelador muestra indicadores fluorescentes brillantes bajo luz negra.

Ventajas del método de prueba de tinte

  • Económico con bajo costo
  • Fácil proceso y su interpretación
  • Requiere poca formación
  • Utilizado para metales ferrosos y no ferrosos

Desventajas de este método físico

  • Puede omitir el problema debajo de la superficie.
  • No funciona en superficies porosas.

Tipos de tinte

Tipo A: este tipo de tinte emite luz visible cuando se ve con luz negra.

Tipo B: el tinte de color brillante se puede examinar con luz común y se puede usar fácilmente en el campo.

6. Prueba de dureza

La capacidad de la sustancia para contrarrestar la indentación del desplazamiento localizado se define como dureza. Simplemente podemos decir resistencia al desgaste, abrasión e indentación. Esta prueba no destructiva se usa comúnmente en laboratorios, no generalmente en el campo. La prueba de dureza se utiliza como una forma de verificar las propiedades de los materiales a medida que se logra la dureza particular para esa aplicación en particular.

La prueba se utiliza para determinar la dureza del metal fundido. Examine cuidadosamente la junta de soldadura para ubicar el área dura y decida sobre el efecto del calor de soldadura en las propiedades básicas del metal base estirado.

Equipo de prueba de dureza

Prueba de archivo

La prueba de la lima determina la dureza comparativa en un método muy simple. Pasamos una lima bajo presión manual sobre la muestra a analizar. Podemos registrar información sobre si el metal ensayado es más duro o más blando que la lima y si otros metales han sido delimitados con el mismo tratamiento.

Piezas de equipos de prueba de dureza

Existe una amplia gama de máquinas de ensayo de dureza disponibles y cada máquina está diseñada para esa función en particular en una situación determinada. Además, se pueden diseñar máquinas de más de un tipo para un metal dado y la dureza obtenida se puede correlacionar satisfactoriamente. Dos tipos comunes de máquinas que se utilizan para la dureza del metal son:

  • El durómetro Brinell.
  • El durómetro de Rockwell

Probador de dureza Brinell

En este procedimiento, la muestra permanece golpeada contra el yunque de la máquina y aplica una carga de 6620 libras (3003 kg) contra una bola de acero duro que ha permanecido en contacto con la superficie de la muestra a analizar. La bola de acero tiene 10,2 mm de diámetro y se espera que la carga permanezca en contacto durante 1/2 minuto. Ahora suelte la presión y mida la profundidad de la depresión hecha por la bola en la muestra y observe la profundidad. El diámetro de la depresión es más importante que la depresión en el cálculo de la dureza por dureza Brinell. Se pueden preparar tablas de números de dureza Brinell para una gama de diámetros de varias impresiones.

El índice de dureza Brinell se calcula mediante la siguiente fórmula.

aquí están los detalles 

HB – Índice de dureza Brinell

D – Diámetro de la bola en mm

d – Diámetro de la huella recuperada en mm

P – Carga aplicada en kg

dureza vicker

El principio de prueba aquí es el mismo que el del probador Brinell. La diferencia con el probador Brinell es que aquí se necesita menos carga para imprimir en un diamante en forma de bola / cono más pequeño. La profundidad de la hendidura se puede medir con un dial adjunto a la máquina. La dureza aquí se expresa arbitrariamente en números de Rockwell. Estos números van precedidos de una letra como “B” o “C” para indicar el tamaño de la viñeta utilizada, la carga a imprimir y la escala utilizada en la prueba específica.

Otras pruebas disponibles son la pirámide de diamantes de Vicker y el escleroscopio.

7. Prueba de soldadura física Magnaflux

Se trata de una prueba de soldadura física rápida y no destructiva para localizar el defecto en o cerca de la superficie de acero metálico y aleaciones magnéticas utilizando medios de magnetización correcta con la aplicación de partículas ferromagnéticas.

Principio básico de la prueba Magnaflux

En general, es probable que la inspección de Magnaflux utilice una lupa como método de prueba de soldadura física. Aquí, en lugar de utilizar vidrio, se utilizan el campo magnético y el material ferromagnético. El método se basa en dos principios:

  • Un campo magnético se produce cuando una corriente eléctrica atraviesa un metal.
  • Se forman pequeños polos en la superficie donde los campos magnéticos se rompen o distorsionan.

Cuando estos materiales ferromagnéticos se acercan a la parte magnetizada, intrínsecamente se atraen fuertemente a estos polos y se sujetan firmemente a ellos y forman una indicación visible.

8. Prueba de corrientes de Foucault electromagnéticas

Ensayo de partículas magnéticas para defectos superficiales de metales ferrosos.

Este control electromagnético no destructivo se basa en el principio de que una corriente eléctrica siempre fluye en un conductor sujeto a campos magnéticos cambiantes. Esta prueba es útil para verificar soldaduras en materiales magnéticos y no magnéticos y una herramienta muy útil para probar filetes, barras, tubos y tuberías soldados. La frecuencia puede variar de 50Hz a 1MHz según el tipo, el grosor del material según los métodos actuales. El primero se comprueba cuando la permeabilidad del material es un factor decisivo y el segundo cuando la conductividad eléctrica es el elemento a considerar.

La prueba aquí implica inducir corriente eléctrica como corrientes parásitas o parásitas en la pieza de prueba y registrar cualquier cambio en estas corrientes o cualquier diferencia física en la pieza de prueba de metal. Estas pruebas no solo pueden detectar una discontinuidad en las piezas metálicas de prueba, sino que también pueden medir dimensiones y resistividad. La resistividad es proporcional a las propiedades químicas, el tratamiento térmico, la orientación y la dureza de los cristales, y estos pueden juzgarse indirectamente. Estos métodos de prueba electromagnéticos se clasifican como métodos magnetoinductivos y de corrientes parásitas. 

El método para producir corrientes parásitas en una muestra de prueba es hacer que la muestra de prueba sea el núcleo de una bobina de inducción de CA. Ambas formas pueden medir los cambios que se producen en la amplitud y dispersión de estas corrientes. El primero es medir el componente resistivo de la impedancia de la bobina secundaria y el segundo es medir el componente inductivo de la impedancia de la bobina secundaria. Los tipos de equipos han sido diseñados para medir componentes de impedancia resistiva e inductiva de forma individual o simultánea para ambos.

La corriente de Foucault se puede inducir en la muestra de prueba mediante la acción alterna de un transformador electromagnético. Esta corriente es de naturaleza eléctrica con todas sus propiedades. Para generar corrientes parásitas, la muestra de prueba, que debe ser un conductor eléctrico, se introduce en los campos de una bobina que lleva una corriente alterna. La bobina puede rodear la muestra en forma de sonda y en el caso de forma tubular, enrollada para encajar dentro de la tubería o tubo. Esta corriente en la muestra de metal puede crear sus propios campos magnéticos para oponerse a los campos magnéticos originales. La impedancia de la bobina secundaria acoplada a la primera muy próxima a la muestra de prueba se ve obligada a cambiar por la presencia de las corrientes parásitas.La segunda lechada se usa a menudo como un carrete de conveniencia, sensor o de recogida. La trayectoria de esta corriente parásita puede distorsionarse en caso de una discontinuidad; las corrientes parásitas pueden desviarse o acumularse en caso de una discontinuidad o defectos. El cambio se puede medir y es una indicación de defectos / diferencias en la estructura química, física y metalúrgica.

9. Prueba de emisión acústica 

El método acústico consiste en golpear la soldadura y determinar la calidad por tono.

Esta prueba de soldadura física se suma a otras pruebas no destructivas. Aplicaron estas pruebas durante el transcurso de la prueba, así como también en trabajos de prueba, servicio y fabricación recurrentes. Esta prueba incluye la detección de señales acústicas generadas como resultado de la deformación plástica o cualquier formación de grietas durante la carga. Estas señales son de amplio espectro con ruido ambiental de muchas otras fuentes. El transductor, si se coloca estratégicamente en la estructura, se activa con las señales entrantes. El sonido ambiental se puede reducir en gran medida agregando filtros. La fuente de señales significativas se marca según la hora de llegada a diferentes transductores.

10. Prueba de ferrita

Efectos del contenido de ferrita

Los depósitos de soldadura de acero inoxidable austenítico tienen la naturaleza de desarrollar pequeñas grietas incluso en condiciones de tensión mínima. Estas grietas se observan generalmente transversalmente a la línea de fusión de la soldadura en las pasadas de soldadura durante el recalentamiento hasta las proximidades del punto de fusión. Estas grietas son dañinas y difíciles de tolerar defectos. Los efectos de estas grietas en el rendimiento de la soldadura son menos claros porque estas microgrietas se cubren rápidamente con una matriz austenítica resistente. Estos agrietados sobre el metal fundido se comportaron satisfactoriamente en condiciones muy severas. La tendencia a formar grietas grandes va de la mano con la formación de grietas más grandes.Siempre es deseable evitar los metales de soldadura susceptibles de agrietarse.

Una pequeña fracción de la fase de ferrita magnética delta en la soldadura no magnética se deposita y conduce a la prevención de grietas y grietas en la línea central. Sin embargo, el exceso de ferrita delta puede afectar negativamente a las propiedades del metal fundido. Cuanto más ferrita delta haya, menos ductilidad y tenacidad habrá. Una mayor exposición a temperaturas severas hace que el metal se vuelva quebradizo. y socava la calidad.

Los indicadores de ferrita portátiles están diseñados para uso in situ. El contenido de ferrita en los depósitos de soldadura se indica como un porcentaje de ferrita y se puede enmarcar entre 2 valores. Esto proporcionará suficiente control en aplicaciones donde se especifica el contenido mínimo de ferrita / rango de ferrita.