Tipos de fisuras en la soldadura y prevención de fisuras

¿Qué es una grieta de soldadura?

La grieta es una separación de material que no abarca toda la sección transversal de una junta, componente o material de soldadura, sin que aún se deshaga. En la mayoría de los casos, las grietas son puntos de partida de una fractura.

Las grietas de soldadura son imperfecciones lineales de tipo fractura que tienen una punta afilada con una longitud mayor y un ancho muy pequeño. Las grietas de soldadura pueden aparecer en los depósitos de soldadura, la zona afectada por el calor (ZAT) y el material base. Ocurren una vez que las tensiones localizadas superan la resistencia máxima a la tracción del metal base. El agrietamiento inicial generalmente comienza en concentraciones de tensión debido a otros defectos o muescas afiladas (las muescas funcionan como concentración de tensión) en el área cercana. Estas tensiones pueden ser tensiones residuales causadas por la soldadura o tensiones aplicadas debido al servicio u otra carga externa. En la soldadura, las tensiones residuales son causadas por la solidificación de la soldadura y las propiedades de expansión térmica del metal. En las grietas de soldadura, hay poca deformación plástica ya que la mayoría de las grietas ocurren debido a una alta dureza o tensione

Clasificación de grietas:

  1. Agrietamiento metalúrgico causado: Grieta caliente, Grieta por contracción
  2. Agrietamiento causado por la tecnología: agrietamiento debido a un tratamiento térmico incorrecto
  3. Agrietamiento causado por carga: agrietamiento por corrosión bajo tensión, agrietamiento por hidrógeno

Tipos de grietas según el tamaño.

Las grietas en función de su tamaño se clasifican en:

  1. Grietas macro: visibles a simple vista o con lupa
  2. Microgrietas: Visibles bajo microscopio metalográfico

La clasificación adicional puede basarse en cómo se propagan las grietas, como:

  1. Grieta intercristalina: Grietas que se propagan a lo largo de los granos.
  2. Grieta transcristalina: Grietas que se propagan a través de áreas completas de microestructura.

Tipos de fisuras en la soldadura.

En las aplicaciones de soldadura se encuentran varios tipos de agrietamiento. Los tipos de grietas, su apariencia y ubicaciones afectan significativamente la vida útil de los componentes, especialmente cuando se encuentran bajo aplicaciones de carga cíclica. Como sabemos, la carga cíclica puede crear fácilmente fallas en la pieza si hay muescas o grietas presentes. Cada tipo de agrietamiento que se encuentra en la soldadura se debe a razones particulares, ya sea individualmente o en combinaciones. Por ejemplo, el agrietamiento retardado se debe a la presencia de hidrógeno, tensiones y microestructura dura. Entonces, son las condiciones las que afectan la apariencia de las grietas en la soldadura.

Grietas frías frente a grietas calientes

En general, las fisuras se clasifican en:

  1. Grietas en frío, por ejemplo, grietas retardadas, grietas por fatiga
  2. Grieta caliente, por ejemplo, agrietamiento por solidificación

Aparece un agrietamiento en caliente en la etapa de solidificación de la soldadura. La principal razón de las grietas calientes es la falta de ductilidad a la temperatura elevada. El agrietamiento en caliente se encuentra principalmente en el centro de la soldadura, ya que durante la solidificación, esta es el área que se solidifica al final. Estas grietas se propagan entre los granos del depósito de soldadura o en la interfaz de la soldadura.

Por otro lado, las fisuras en frío no aparecen en la etapa de solidificación sino que se encuentran después de que se completa la etapa de solidificación después de la soldadura o simplemente una vez que se completa la soldadura. El agrietamiento en frío también se conoce como agrietamiento por hidrógeno o agrietamiento retardado, ya que estas grietas se generan debido a la presencia de hidrógeno y pueden aparecer después de varias horas de la soldadura o incluso días después de que se realiza la soldadura. El agrietamiento en frío se encuentra en HAZ, metal de soldadura y en el metal base. El agrietamiento retardado se propaga a través de los granos y entre los granos.

¿Qué es el Hot Crack y sus tipos?

Aparecen grietas calientes en la soldadura debido a varios fenómenos asociados. La grieta en caliente es el tipo de apariencia de la grieta que resulta en la presencia de fases fundidas o quebradizas en los límites del grano a alta temperatura. Tienen los siguientes tipos:

  1. Agrietamiento por solidificación
  2. Agrietamiento de la licuación
  3. Grieta por reducción de deformabilidad
  4. Agrietamiento de la línea central

Las grietas calientes que se forman en el metal de soldadura se denominan grietas de solidificación. Se generan durante la cristalización del material a partir de la fase líquida y con frecuencia llegan hasta la superficie del metal de soldadura formando grietas en el centro o en los extremos. Las grietas se pueden encontrar mediante pruebas visuales o realizando pruebas de penetración de líquidos o pruebas de partículas magnéticas.

Grietas longitudinales vs transversales

Cuando una grieta es paralela al eje de la soldadura, se denomina grieta longitudinal independientemente de si se trata de una grieta en la línea central en el metal de soldadura o una grieta en el dedo del pie en la zona afectada por el calor del metal base. Las grietas longitudinales se muestran en la imagen de abajo. Cuando se sueldan soldaduras por puntos de longitud pequeña o soldaduras pequeñas entre miembros pesados ​​a delgados, aparecen grietas longitudinales debido a la alta velocidad de enfriamiento y la alta restricción. en ZAT, las grietas longitudinales se deben al hidrógeno disuelto en el metal de soldadura durante la solidificación. Las grietas transversales que se encuentran en las soldaduras de arco sumergido se deben a la alta velocidad de desplazamiento de la soldadura y podrían estar asociadas con la porosidad.

Los tipos de fisuras de soldadura que aparecen perpendiculares al eje de la soldadura se denominan fisuras transversales. Las grietas transversales son de tamaño pequeño en comparación con las grietas longitudinales y, en su mayoría, están dentro del ancho del cordón de soldadura, como se muestra en la imagen de abajo. Las grietas transversales también pueden propagarse hacia la ZAT y el metal base. En materiales de alta resistencia, las grietas transversales pueden desarrollarse fácilmente si no se controla el precalentamiento y el nivel de hidrógeno y pueden aparecer solo en la zona afectada por el calor. La mayoría de estas grietas son causadas por las tensiones de contracción longitudinal que trabajan sobre metal de soldadura de baja dúctil, como ocurre en la mayoría de los materiales de alta resistencia. El agrietamiento por hidrógeno o el agrietamiento en frío también pueden mostrar un patrón similar de agrietamiento transversal.

Grieta del cráter

Al realizar procesos de soldadura por fusión como soldadura con electrodo revestido o MIG o TIG y si el extremo de la soldadura no se termina correctamente, puede resultar en la formación de grietas de red en forma de estrella como se muestra en la imagen de abajo. La grieta que aparece en el cráter final en la soldadura se llama Crater Crater o estrella llamada como se llama a veces. Las grietas de cráter son un tipo de grietas en caliente que se producen durante la etapa de solidificación. Los materiales que exhiben un alto coeficiente térmico, como el acero inoxidable austenítico o el aluminio, son más propensos a las grietas en los cráteres, ya que el calor se disipará muy rápido y habrá grandes tensiones en el cráter con relleno insuficiente. La prevención de grietas en cráteres o grietas en cráteres se puede prevenir mediante:

  1. Llenar el cráter final adecuado.
  2. Utilizando la técnica del paso hacia atrás durante el final de la soldadura.
  3. Asegure una forma ligeramente convexa en el extremo de la soldadura soldando.
  4. Usando arco corto.

Grietas en los dedos del pie

Las grietas de los dedos de los pies suelen ser grietas frías, como se muestra en la imagen de abajo que aparece en los dedos de los pies soldados. Se inician y se propagan desde la punta de la soldadura donde se concentran las tensiones de contracción. Este tipo de grietas comienzan aproximadamente en la zona del metal base. Las grietas se producen debido al efecto de las tensiones térmicas de soldadura que actúan sobre la ZAT. Pocas grietas Tor se inician debido a la falta de ductilidad del metal base.

Grietas en la zona afectada por el calor y la parte inferior

Las grietas por debajo del cordón y las zonas afectadas por el calor generalmente se usan indistintamente. Las grietas de la zona afectada por el calor y la parte inferior son generalmente grietas frías que se forman en la zona del metal base afectada por el calor. Las grietas típicas debajo del talón se ilustran en la siguiente Figura. Las grietas debajo del cordón pueden ocurrir cuando tres elementos están presentes simultáneamente:
(1) Hidrógeno
(2) Una microestructura de ductilidad relativamente baja
(3) Alta tensión residual

Pueden aparecer grietas subnestadas y HAZ en direcciones longitudinales y transversales. Se encuentran en la zona afectada por el calor y no siempre son detectables mediante un examen visual. Las grietas debajo del cordón se encuentran principalmente en las soldaduras de filete, pero también pueden ocurrir en las soldaduras de ranura.

Grietas de raíz

Las grietas de la raíz son grietas longitudinales en la raíz de la soldadura o en la superficie de la raíz. Pueden ser grietas frías o calientes. Las grietas de la raíz se ilustran en la Figura anterior.