Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la soldadura ha adquirido mayor importancia en la producción industrial. Del análisis de una gran cantidad de accidentes estructurales se desprende claramente que muchos de ellos son causados por una mala calidad de la soldadura, y el sentido de responsabilidad y la capacidad operativa de los soldadores afectan directamente la calidad de la soldadura.
Para mejorar la calidad de los soldadores y garantizar la seguridad y confiabilidad de las estructuras soldadas, es necesario brindar capacitación y evaluación a los soldadores.
Sección 1: Defectos de soldadura
Defectos de soldadura: Defectos en las uniones de soldadura que no cumplen con los requisitos de los documentos de diseño o proceso.
1. Clasificación de los defectos de soldadura:
Según la ubicación de los defectos de soldadura en la soldadura, se pueden dividir en dos categorías: defectos externos y defectos internos. Los defectos externos se localizan en la superficie exterior de la soldadura y pueden observarse a simple vista o con una lupa de bajo aumento.
Los ejemplos incluyen tamaño de soldadura inadecuado, socavado, cordón de soldadura, picadura de arco, quemado, hundimiento, porosidad de la superficie, grietas en la superficie, etc. Los defectos internos se encuentran dentro de la soldadura y requieren pruebas destructivas o métodos de prueba no destructivos para detectarlos. Los ejemplos incluyen penetración incompleta, falta de fusión, inclusión de escoria, porosidad interna, grietas internas, etc.
2. Defectos comunes de la soldadura eléctrica:
(1) Tamaño de soldadura inadecuado:
Se refiere a ancho y alto irregulares, tamaño de soldadura inadecuado o excesivo. Un tamaño de soldadura demasiado pequeño reducirá la resistencia de la unión soldada, mientras que un tamaño demasiado grande aumentará la tensión y la deformación en la estructura, lo que provocará una concentración de tensión y una mayor carga de trabajo de soldadura.
Un ángulo de preparación de soldadura inadecuado o un espacio de montaje desigual, una corriente de soldadura excesiva o insuficiente, una velocidad o ángulo de desplazamiento incorrectos pueden provocar una no conformidad en el tamaño de la soldadura.
(2) Rebajado:
Se refiere a la ranura o depresión formada a lo largo de la punta de soldadura debido a parámetros de soldadura inadecuados o procedimientos operativos incorrectos.
El socavado reduce el área de la sección transversal efectiva del metal base, debilita la resistencia de la unión soldada y puede causar concentración de tensiones y formación de grietas en el socavado, lo que incluso conduce a una falla estructural. El corte que exceda el valor permitido debe repararse mediante soldadura adicional.
(3) Cordón de soldadura:
Se refiere al cordón de metal formado en el metal base no fundido fuera de la soldadura durante el proceso de soldadura. El cordón de soldadura no sólo afecta la apariencia de la soldadura, sino que a menudo también oculta defectos de fusión incompletos debajo, lo que lleva a la concentración de tensiones.
En el caso de uniones de tuberías, las costuras de soldadura en el interior de la tubería pueden reducir el área efectiva e incluso provocar obstrucciones.
En la soldadura plana y en la soldadura horizontal se producen con frecuencia cordones de soldadura. La separación excesiva entre soldaduras, el ángulo y método de desplazamiento del electrodo incorrectos, la mala calidad del electrodo, la corriente de soldadura excesiva o la velocidad de soldadura demasiado lenta pueden causar la formación de cordones de soldadura.
(4) Quemar:
Se refiere al defecto por el cual el metal fundido fluye por la parte posterior de la ranura durante el proceso de soldadura, formando un agujero. Las quemaduras generalmente ocurren durante la soldadura de pasada de raíz. La quema dificulta la continuación del proceso de soldadura y es un defecto de soldadura inaceptable.
Las principales causas del quemado son una corriente de soldadura excesiva o una velocidad de soldadura demasiado baja, ranuras y espacios excesivos o una preparación inadecuada de los bordes.
Para evitar quemaduras, es necesario diseñar adecuadamente las dimensiones de la ranura, garantizar la calidad del montaje y seleccionar los parámetros adecuados del proceso de soldadura. Para la soldadura unilateral, se pueden emplear métodos como el uso de placas de soporte de cobre o fundente para evitar quemaduras. Cuando se suelda por arco manual placas delgadas, se pueden utilizar técnicas de soldadura por salto o soldadura por arco intermitente.
(5) Penetración incompleta:
Se refiere al fenómeno en el que la raíz de la junta no se funde completamente durante la soldadura. La penetración incompleta generalmente ocurre en la raíz de la soldadura de un lado y en el medio de la soldadura de dos lados.
La penetración incompleta no sólo reduce las propiedades mecánicas de la unión soldada, sino que también crea puntos de concentración de tensiones en la penetración incompleta, lo que lleva a la formación de grietas.
Las causas de la penetración incompleta incluyen corriente de soldadura insuficiente, velocidad de soldadura excesiva, ángulo inadecuado del electrodo, soplado de arco, ángulo o espacio de ranura insuficiente, disipación rápida del calor de la pieza de trabajo, oxidación y escoria obstaculizadas, etc.
Cualquier factor que impida una fusión suficiente entre el metal del electrodo y el metal base puede provocar una penetración incompleta.
Las medidas para prevenir una penetración incompleta incluyen:
- Selección adecuada de la forma de la ranura y la holgura de montaje y eliminación de suciedad y escoria entre los lados de la ranura y las capas de soldadura.
- Selección de corriente y velocidad de soldadura adecuadas.
- Durante el viaje, se debe prestar atención constante al ajuste del ángulo del electrodo, especialmente cuando se produce un golpe de arco o excentricidad del electrodo, para garantizar una fusión suficiente entre el metal de soldadura y el metal base.
- Para piezas de trabajo con alta conductividad térmica y gran área de disipación de calor, se debe aplicar precalentamiento antes de soldar o calentar durante el proceso de soldadura.
(6) Falta de fusión:
La falta de fusión se refiere a la parte donde el metal de soldadura y el metal base o entre los metales de soldadura no están completamente fusionados y derretidos durante la soldadura. La falta de fusión presenta riesgos similares a los de una penetración incompleta. Las causas de la falta de fusión incluyen un bajo aporte de calor de soldadura, soplado de arco, óxido y suciedad en las paredes laterales del canal, eliminación incompleta de escoria entre las capas de soldadura, etc.
(7) Cráteres, hundimientos y falta de metal de soldadura:
Los cráteres se refieren a depresiones locales formadas en la superficie o detrás de la soldadura, debajo de la superficie del metal base. El hundimiento ocurre cuando el exceso de metal fundido penetra la parte posterior de la soldadura, lo que hace que la parte frontal de la soldadura se hunda y la parte posterior sobresalga. La falta de metal de soldadura se refiere al surco continuo o intermitente que se forma en la superficie de soldadura debido a una cantidad insuficiente de metal de aportación.
Estos defectos debilitan el área de la sección transversal efectiva de la soldadura, lo que provoca una concentración de tensiones y una reducción grave de la resistencia de la soldadura. El hundimiento ocurre a menudo en soldaduras planas y horizontales, especialmente en soldaduras de tuberías, donde es probable que se produzcan tales defectos debido al hundimiento del metal fundido. En la soldadura por arco de argón, se debe prestar atención a que el electrodo permanezca en el baño de soldadura por un corto tiempo durante la terminación del arco o utilizar un desplazamiento circular para evitar cráteres en la terminación del arco.
(8) Inclusión de tungsteno:
Causas:
- Una operación de soldadura incorrecta hace que el electrodo de tungsteno entre en contacto con la pieza de trabajo y se funda con el metal de soldadura.
- Utilizando un electrodo de tungsteno de pequeño diámetro con alta corriente de soldadura.
- El alambre de relleno toca la punta del electrodo de tungsteno.
- Quemazón excesiva y sobrecalentamiento del electrodo de tungsteno.
- Mala protección contra el gas u oxidación severa del electrodo de tungsteno.
Medidas preventivas:
- Utilice encendido por arco de alta frecuencia y alto voltaje para evitar la ignición del arco por contacto.
- Seleccione el diámetro del electrodo de tungsteno adecuado según la corriente de soldadura requerida. ⑶ Fortalecer el entrenamiento de habilidades operativas y evitar el contacto entre el alambre de llenado y el electrodo de tungsteno.
- Lije y reemplace inmediatamente el electrodo de tungsteno si se agrieta o se quema gravemente.
- Asegure la longitud de protuberancia adecuada del electrodo de tungsteno, aumente el caudal de gas y aumente el tiempo de posflujo para evitar la oxidación del tungsteno.
(9) Porosidad:
- Formación de porosidad y peligros:
Durante la soldadura, las burbujas en el baño de soldadura que no pueden escapar durante la solidificación y permanecen detrás forman vacíos llamados porosidad. La porosidad se puede clasificar en porosidad densa y porosidad estenopeica. El principal gas que forma porosidad en la soldadura es el hidrógeno. El hidrógeno en el área de soldadura puede provenir de varias fuentes, incluida la humedad en la atmósfera de la columna de arco, la humedad adsorbida en el material de soldadura y la película de óxido en la superficie del metal base.
Estas fuentes de humedad forman burbujas en el baño de soldadura bajo la alta temperatura del arco, pero no pueden elevarse y formar porosidad. La porosidad tiene un impacto significativo en el rendimiento de la soldadura. No sólo reduce la sección transversal de trabajo efectiva de la soldadura y debilita sus propiedades mecánicas, sino que también compromete la densidad de la soldadura, haciéndola propensa a fugas. Los bordes porosos pueden causar concentración de tensiones, reduciendo la plasticidad de la soldadura.
Por lo tanto, un control estricto de la porosidad es esencial para la soldadura crítica.
- Causas de la porosidad:
- Baja pureza del gas argón, impurezas excesivas o humedad en la tubería de argón y fuga de gas en la tubería.
- Limpieza inadecuada del alambre de soldadura o del metal base cerca de la ranura antes de soldar, o recontaminación con suciedad y humedad después de la limpieza.
- Mala protección del gas argón durante la soldadura por arco de argón, arco inestable, longitud de arco excesivamente larga, protrusión excesiva del electrodo de tungsteno.
- Selección inadecuada de los parámetros de soldadura, velocidad de soldadura demasiado rápida o demasiado lenta.
- Alta humedad en el entorno circundante y alta velocidad del viento.
Medidas preventivas:
- Asegúrese de la pureza del gas protector.
- Limpie adecuadamente el alambre de soldadura y el metal base cerca de la ranura.
- Elija los parámetros de soldadura correctos.
- Precalentar antes de soldar si es necesario.
- Evite trabajar en ambientes húmedos e implemente medidas de protección contra el viento.
(10) Grietas:
Las grietas son espacios formados por la destrucción de la fuerza de enlace atómico en áreas localizadas del metal en la unión soldada bajo tensiones de soldadura y otros factores de fragilidad. Las grietas en uniones soldadas, especialmente las grietas térmicas al soldar aluminio y aleaciones de aluminio, son los defectos de soldadura más peligrosos.
Tienen un impacto severo en el desempeño, usabilidad y seguridad de las estructuras soldadas y son la causa principal de muchas fallas de soldadura estructural.
Causas de las grietas:
- Selección inadecuada del alambre de soldadura: cuando el contenido de Mg en la soldadura es inferior al 3% o cuando el contenido de impurezas de Fe y Si excede el límite especificado, aumenta la tendencia al agrietamiento. Cuando la temperatura de soldadura es demasiado alta, se producen grietas por asentamiento en la zona afectada por el calor.
- Selección inadecuada de la secuencia de soldadura.
- Si la fuente de calor se elimina demasiado rápido durante la terminación o interrupción de la soldadura, o si el cráter no se llena adecuadamente, es probable que se formen grietas en el cráter.
- La concentración de soldaduras o el calor excesivo en la zona afectada por el calor da como resultado una tensión de deformación excesiva.
- Impurezas excesivas en disolventes y gas protector de alambres de soldadura.
- Diseño estructural irracional con concentración excesiva de soldaduras, lo que provoca tensiones de restricción excesivas en la unión soldada.
Medidas preventivas:
- Selección adecuada del alambre de soldadura para garantizar una buena coincidencia entre la composición de la soldadura y la composición del metal base.
- Seleccione una secuencia de soldadura razonable.
- Cuando finalice o detenga la soldadura, reduzca la corriente del arco, extienda ligeramente el tiempo de terminación del arco y llene el área de terminación del arco con alambre de relleno o instale un dispositivo de llenado de cráteres al final de la soldadura para terminar el arco.
- Controlar la temperatura y la deformación en la zona afectada por el calor e implementar medidas de precalentamiento si es necesario.
- Reducir la rigidez de la estructura de soldadura y evitar al máximo la concentración de tensiones en la soldadura.
Sección 2: Inspección de defectos de soldadura
La importancia de la inspección de soldadura:
La inspección de soldadura es una medida importante para garantizar una excelente calidad del producto y evitar que la chatarra salga de fábrica. Durante el proceso de producción de prueba, la inspección puede identificar problemas de calidad, identificar causas y eliminar defectos. Esto asegura la aplicación de nuevos productos o procesos y garantiza la calidad.
1. Ensayos no destructivos
Las pruebas no destructivas se refieren al método de detectar defectos sin dañar el material probado o el rendimiento e integridad del producto terminado. Incluye inspección visual, inspección de estanqueidad y pruebas no destructivas.
1.1 Inspección visual
La inspección visual de uniones soldadas es un método sencillo y ampliamente utilizado. Generalmente se realiza a simple vista o con una lupa de 5 a 10 aumentos. El objetivo principal es comprobar defectos como grietas, porosidad, socavaduras, cordones de soldadura, quemaduras y cráteres en la superficie de soldadura.
También examina la calidad de la formación de la soldadura, si la altura del refuerzo cumple con los requisitos estándar y la transición suave de la soldadura al metal base.
7. Abultamiento en la costura de soldadura circunferencial ≤ 1 mm.
8. Requisitos de apariencia e inspección para soldaduras en ángulo:
- 8.1 Dimensión del filete de soldadura: Debe ejecutarse según el dibujo o requisitos del proceso, con una tolerancia de (0~+1).
- 8.2 Después de la soldadura automática GMAW de soldaduras de filete, se requiere reflujo GTAW automático.
- 8.3 Si no se especifica en el dibujo, siga los requisitos que se especifican a continuación:
(a) Para espesor de pared del cilindro t: 6 ~ 10,5 mm; Altura de las soldaduras en ángulo dentro y fuera del cilindro: GMAW: 8+1mm, GTAW: 10+1mm.
(b) Para espesor de pared del cilindro t: 12 mm; Altura de las soldaduras en ángulo dentro y fuera del cilindro: GMAW: 10+1mm, GTAW: 12+1mm.
(c) Para espesor de pared del cilindro t: 15~16 mm; Altura de las soldaduras en ángulo dentro y fuera del cilindro: GMAW: 12+1mm, GTAW: 14+1mm.
(d) El cordón de soldadura interior es un cordón de soldadura plano, que debe tener una transición suave con el material base y no debe estar más bajo que la superficie del material base.
(e) La costura de soldadura exterior es una costura de soldadura plana, cuyo ancho cumple los requisitos de las secciones 5.1 y 5.2, y el exceso de altura de la costura de soldadura es de 0,5 ~ 2 mm.
9. La diferencia de altura entre las dimensiones del filete de soldadura (ab) ≤ 2 mm (ver Figura 1); excluyendo la influencia de las soldaduras en el montaje de tornillos según se especifica en el plano o proceso.
10. Depresión de la costura de soldadura 0-1 mm. (ver Figura 2)
dos . Inspección de defectos de soldadura y medidas correctoras.
1. Rebaje de la costura de soldadura:
La profundidad del corte de la costura de soldadura no debe exceder los 0,3 mm, y la longitud total del corte en ambos lados de la costura de soldadura no debe exceder el 10% de la longitud de la costura de soldadura.
1.1 Si la profundidad del corte socavado de la costura de soldadura es superior a 0,3 mm pero no superior a 0,5 mm, el corte socavado en el material base en la costura de soldadura debe rectificarse utilizando una muela abrasiva eléctrica o neumática para obtener una transición suave entre los cordón de soldadura y el material base, sin dejar depresiones después del pulido.
1.2 Si la profundidad del corte de la costura de soldadura es superior a 0,5 mm, se debe realizar una soldadura TIG manual para rellenar el defecto del corte. Después de soldar, el área debe pulirse con un disco abrasivo eléctrico o neumático para obtener una transición suave sin dejar depresiones en la costura de soldadura después del pulido.
2. Porosidad:
No se permite ninguna porosidad en la superficie de la costura de soldadura.
2.1 Para porosidades inferiores a Φ0,5 mm, el defecto debe golpearse con un martillo pequeño y luego rectificarse con un disco abrasivo eléctrico o neumático.
2.2 Para porosidad mayor a Φ0,5 mm o porosidad agrupada, luego de eliminar el defecto de porosidad se debe realizar soldadura TIG manual, seguido de esmerilado con disco abrasivo eléctrico o neumático para obtener un acabado liso.
3. Salpicaduras de soldadura:
No se permiten salpicaduras de soldadura en la superficie de la costura de soldadura.
3.1 Las salpicaduras de soldadura deben repararse mediante soldadura TIG manual o rectificarse con una amoladora angular para obtener un acabado suave.
4. Grietas:
No se permiten grietas en la costura de soldadura.
4.1 Si se encuentran grietas, el defecto de grieta se debe eliminar por completo, seguido de soldadura TIG manual.
5. No se permiten quemaduras, fusión incompleta, penetración incompleta ni depresiones.
5.1 Si se encuentran fusiones incompletas, penetraciones o depresiones incompletas, estas deberán repararse mediante soldadura TIG manual.
6. Las superficies internas y externas de la carcasa deben estar libres de salpicaduras de soldadura, cordones de soldadura, óxidos, etc.
6.1 Si en la costura de soldadura se encuentran salpicaduras de soldadura, cordones de soldadura u óxidos, deben eliminarse por completo con un cepillo de acero inoxidable o una muela abrasiva.
7. Superposición de cordones de soldadura:
Al soldar costuras rectas y circunferenciales de la carcasa, la parte superpuesta de la costura de soldadura no debe tener una diferencia de altura superior a 0,5 mm. En la unión del cordón de soldadura, el cordón de soldadura no debe tener una diferencia de altura superior a 0,5 mm.
8. Cada costura de soldadura no debe repararse en más de un lugar y, después de la reparación, no debe haber cortes, porosidades, grietas o depresiones como defectos de soldadura.
9. Si la apariencia de la junta soldada externa es desagradable, se debe pulir con una amoladora angular, con una longitud de pulido de no más de 30 mm. (No se permite moler en otras áreas).
10. Si el ancho de la costura de soldadura en el área de reparación excede el ancho original de la costura de soldadura, se debe rectificar para que quede nivelado y consistente con el ancho original de la costura de soldadura, con una transición suave. (Ver Figura 3)
11. Diagrama de inspección de la costura de soldadura.
Diagrama de inspección de costura de soldadura
| ÉL. | Diagrama de tipos de defectos | Requisitos y medidas de la costura de soldadura. |
| 1 | Justicia |
Desviación máxima permitida de f > 2 mm dentro de cualquier 300 m |
| dos | diferencia de desigualdad |
Diferencia máxima permitida de (hmax – hmin) > 1 mm dentro de cualquier 300 mm |
| 3 | Desalineación |
Diferencia máxima permitida de (wmax – wmin) > 1 mm dentro de cualquier 30 mm |
| 5 | Longitud de onda de las ondas |
Longitud de onda de ondulación: L = 2~3 mm |
| 6 | Vender a menor precio que |
Realice la inspección de la profundidad del hueco (h) de acuerdo con el punto 1 de la inspección de defectos del cordón de soldadura. |
| 7 | Porosidad | Los defectos o reparaciones no se pueden eliminar ni soldar. |
| 8 | Grietas | No se permite que existan defectos y reparaciones, ni que se eliminen o suelden. |
| 9 | Abultamiento de la costura de soldadura |
No se permiten reparaciones mediante esmerilado o soldadura. |
| 10 | Llenado incompleto o depresiones |
No se permiten reparaciones por soldadura. |
| 11 | Penetración incompleta |
No se permiten reparaciones por soldadura. |
| 12 | Salpicaduras de soldadura y óxidos. |
No se permite la limpieza. |
3. Herramientas de inspección de cordones de soldadura:
Fuente de luz brillante, lupa con aumento de hasta 5x, regla de inspección de cordones de soldadura.
