OBJETIVOS: Identificar entre los distintos de fallo en los aceros, identificando las causas que originan unos u otros.

Conocer las principales de prevencin y remedios ante la posibilidad de producirse tales fenmenos.

Conocer la fisonoma de cada tipo de agrietamiento y serCapaz en una inspeccin visual de diferenciar entre uno y los otros.

COMPLEJIDAD DE UNA UNION SOLDADAUnin compleja porq las microestructuras de los metales a soldar se modifican con la T originada por el aporte trmico para realizar la soldadura. figuraEn una unin soldada por fusin hay al menos 3 zonas con propiedades diferentes, ya que sus microestructuras son diferentes.Las zonas son las siguientes:

_ - Las inalteradas del metal o metales que se sueldan._ - Las zonas afectadas trmicamente (ZAT) de dichos metales base. _ - La zona fundida y solidificada de la unin.figura

FALTA DE CONTINUIDAD EN LA UNION SOLDADAGeneralmente se pretende dar continuidad a una estructura, desde punto de vista resistente. La transmisin de carga en una unin soldada debe realizarse sin q se generen esfuerzos locales q puedan provocar el fallo.figuraTales esfuerzos pueden ser provocados por :- Formas geomtricas inadecuadas y entallas. - Imperfecciones y defectos de la soldadura.- Fisuras o grietas.- Inclusiones y porosidad.- Falta de fusin y de penetracin. - Sobreespesores, descolgaduras, desalineaciones, etc. - Mordeduras.

DEFECTOS GRAVES EN LA SOLDADURA La continuidad en la estructura atmica se rompe por la presencia de grietas, q formaran por la existencia de tensiones q rompen los enlaces atmicos. figuraLas grietas pueden crecer o propagarse con facilidad, debido a la intensificacin de las tensiones en ella.

Los defectos graves de la soldadura q pueden propagarse y que se consideran planos:- Las Fisuras o Grietas.- Las Faltas de Fusin o de Penetracin.y en ocasiones:- Las Mordeduras.- Las Inclusiones o Porosidades Alineadas.

Los defectos en una unin soldada se detectan normalmente mediante mtodos de END. Es necesario identificar el tipo d defecto a partir d la seal q se observa.

Los defectos se evalan de acuerdo con los criterios y estndar de aceptacin y rechazo establecidos en los cdigos, normas o especificaciones. La no superacin d los requisitos puede suponer el rechazo d la estructura o la reparacin del defecto.

Se puede evaluar la gravedad de un defecto plano en funcin del servicio q ha de prestar el componente.

CAUSAS DE FISURACIONPara que se produzca una fisura es necesario:Un estado tensional q surge a consecuencia de deformaciones impuestas por dilataciones, contracciones, cambios de estado, etc; en el ciclo trmico severo del proceso de soldeo; A el se superpone el debido a las tensiones de servicio.

Un material sin capacidad de deformacin en algunas zonas o con resistencia inadecuada en otras zonas en que haya habido segregacin de elementos durante la solidificacin.

y esto es debido a que las diferentes microestructuras originan zonas con diferentes propiedades

FISURAS ORIGINADAS DURANTE EL PROCESO DE SOLDEO Fisuras importantes durante el proceso de soIdeo pueden producirse por:La Solidificacin. La Fusin de Eutecticas (Desgarre en Caliente) EI Desgarre Laminar. (en la ZAT)El Agrietamiento en Fro y la Fragilidad por H2 (Fisuras en la ZAT)El T T de Postsoldadura, fisuras en la zona fundida y en la ZAT)

FISURAS DESARROLLADAS DURANTE EL SERVICIOLas grietas desarrolladas durante el servicio de un componente son Ias debidas a:

Concentracin de tensiones en entallas geomtricas o metalrgicas (discontinuidad en la microestructura debida a una fase diferente a la matriz ) y las fisuras propagadas bajo cargas estticas o dinmicas.

Las condiciones de fatiga mecnica o trmica.

La corrosin, la corrosin bajo tensin o la corrosin / fatiga.

AGRIETAMIENTO EN CALIENTE FACTORES DE INFLUENCIASe produce a T, entre 200-300 C por debajo del punto de fusin del acero.A esas T unas zonas d las microestructura del acero ya han solidificado y transmiten cargas y otras zonas aun estn muy reblandecidas, no son resistentes y generan fisuras o microfisuras.figuraLos factores que influyen en el agrietamiento en caliente son:

Microestructura basta de solidificacin. Segregacin de constituyentes. Geometra de la unin.Tensiones, generalmente debidas a la contraccinLos aceros inoxidables son ms sensibles que los aceros al carbono.

AGRIETAMIENTO EN CALIENTE TIPOS puede producirse en los siguientes casos:

Durante solidificacin de la zona fundida y subsiguiente enfriamiento. Se denomina Agrietamiento por contraccin de solidificacin.

Durante calentamiento, debido al ciclo trmico del soldeo, del material que era slido; bien de pasadas anteriores, bien de la ZAT. Denominado Agrietamiento por fusin de Eutecticas, quemado o desgarro en caliente.

AGRIETAMIENTO EN CALIENTE POR CONTRACCION DE SOLIDIFICACION El calor de la zona fundida se disipa por conduccin en el metal slido, inicindose en la interfase liquido-slido la solidificacin, que progresa hacia el interior del lquido con una estructura dendrtica Y los granos sern columnares.La segregacin se produce por reparto de elementos de aleacin del acero entre el slido y el liquido durante la solidificacin y no puede ser evitada.Los que mas tienden a segregarse en los aceros son: S O B P C Ti N H MICROESTRUCTURAS DE SOLIDIFICACIN

La segregacin de elementos puede originar constituyentes de punto de fusin, distribuidos a lo largo de los Lmites de Grano, que disminuyen la cohesin y aumentan, por lo tanto, el riesgo de fisuracin en caliente.

Si existen tensiones, los LG del acero de la zona de fusin de la soldadura pueden ser candidatos a generar fisuras en caliente, tanto durante la solidificacin, como en un eventual calentamiento posterior (por Ej. en una pasada cuando se realiza la siguiente)

INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS SOBRE LA TENDENCIA AL AGRIETAMIENTO

AGRIETAMIENTO EN CALIENTE POR CONTRACCION DE TENSIONESTras un proceso de soldeo quedan tensiones residuales en Ia soldadura. Las tensiones residuales, provienen de la contraccin de solidificacin y de enfriamiento y son autocompensadas en una seccin q se considere. Quiere decir, que en esa seccin habr tantos esfuerzos de traccin, como de compresin. figuraEn la zona en que los esfuerzos sean de traccin pueden aparecer fisuras, si el material no puede soportar esos esfuerzos.Las tensiones de traccin longitudinales son intensas y alcanzan el valor del lmite elstico en las proximidades del eje del cordn, tomando valores ligeros de compresin en zonas mas alejadas del eje.

Las tensiones longitudinales pueden producir grietas transversales.

Las tensiones transversales de traccin tienen un valor inferior al lmite elstico. Estas tensiones pueden producir grietas longitudinales.

Las fisuras + probables por Agriet. caliente x contraccin de solidif. se localizan en la lnea central de la soldadura, ya q es lo ultimo en solidificar y su plano es perpendicular a la direccin de las tensiones de traccin.

Tambin pueden aparecer entre los granos columnares, por una falta de penetracin.

AGRIETAMIENTO EN CALIENTE POR CONTRACCION DE SOLIDIFICACIN EN ACEROS INOXIDABLESLos AI Austenitico son ms sensibles q los aceros al C a la fisuracin en caliente. La austenita q es compacta solubiliza menos que la ferrta, por lo que se segregan ms.figuraLa contraccin de solidificacin es , las tensiones tambin y se dan las condiciones para q exista fisuracin sobre las zonas segregadas, q estn ms blandas.

Los AI- pueden tener estructura 100% austenitica o pueden tener un % de ferrita delta () en su microestructura.

Los % de austenita, ferrita delta y/o en su caso martensita, pueden deducirse del diagrama de Schaffler, valido para estructuras solidificadas de soldadura. Figura

La existencia en la zona de fusin d un % mnimo del 2 a 3% de ferrita previene la fisuracin en caliente. figura

Se puede conseguir la formacin de Fe- seleccionando el metal de aporte adecuado con la ayuda del D. de Schaffler

% muy altos de Fe- (18 - 20%) pueden hacer que esta desemboque en fase , que es una fase frgil e indeseable.

AGRIETAMIENTO EN CALIENTE POR FUSION DE EUTECTICAS: Generacin de fisuras intergranulares por la segregacin de impurezas durante la solidificacin, debido a que dichas zonas segregadas quedan reblandecidas o fundidas y por ello tienen resistencia muy baja o nula.

La permanencia a T y % y tipo de impureza en el MB influyen en este agrietamiento, que se localiza preferentemente en la zona de la lnea de fusin y en la ZAC.

DESGARRE LAMINAR (DL) CONDICIONES NECESARIASEs un agrietamiento, con aspecto de desgarre, que aparece en la ZAC d una chapa laminada q ha sido soldada por fusin sobre una de sus superficies. figuraPara que se produzca :

- Esfuerzos de traccin en el sentido del espesor de la chapa .

- Que el material sea sensible a la descohesin en el sentido de sus fibras, cuando es sometido a un ciclo trmico a T.

ASPECTOS Y CAUSAS : El tamao esta limitado por el de la ZAC. La profundidad de las fisuras suele alcanzar la correspondiente a la de la soldadura. Un material es sensible cuando sus microinclusiones pierden coherencia con la matriz durante el ciclo trmico. figura

El Diseo inadecuado de una unin soldada suele estar detrs de un fallo por desgarre laminar.

Si el Diseo de la unin no permite evitar las solicitaciones de carga sobre la chapa en la direccin z (direccin espesor), se deben seleccionar materiales adecuados a dicha utilizacin.

Deben seleccionarse aceros calmados y desoxidados para reducir el nmero de impurezas.

La susceptibilidad de un acero al desgarre laminar no es detectable previamente por END.

Deben realizarse ensayos de soldadura y traccin en direccin z con un N suficiente de probetas.

FISURACIN EN FRIO FACTORES DE INFLUENCIAEs inducida principalmente por hidrogeno ;Se sita en: la ZAT- como grietas bajo cordn-en la raz- en zona de mordeduras en el sobre espesor del cordn- en el metal de soldadura.

Influye:- Una Microestructura Susceptible.- Elevadas Tensiones Residuales o Impuestas.La presencia de Hidrogeno.

Los aceros al carbono y aleados son susceptibles

EFECTO DE LA MICROESTRUCTURA

La zona preferente de localizacin de la fisuracin en fro es la zona de grano grueso de la ZAT. Esto se debe a que:

- Tiene menor superficie de borde de grano, que una de grano fino y por lo tanto menor capacidad de deformacin (mayor fragilidad).- En la zona prxima a la lnea de fusin el grano Austenitico tambin fue mayor y ese material por tanto mas templable (formacin de estructuras duras de tipo martensitico).- Hay zonas de cambio de dureza. figuraLas grietas pueden ser transcristalinas o intercristalinas

INFLUENCIA DEL HIDROGENO

El H+ fragiliza la estructura porque bloquea movimiento de las dislocaciones, impidiendo deformacin del material que sometido a tensiones elevadas rompe.

Asimismo, el H+ difundido como tomo se recombina en lugares favorables a H2 molecular, que es un gas que ocupa un volumen y crea tensiones que pueden producir microgrietas puntuales.

El efecto negativo del H es mayor en aceros de mayor resistencia, que ya de por si estn mas impedidos en la deformacin.

MATERIALES BASE - COMPOSICION QUIMICA:La fisuracin en fro se ve afectada por la templabilidad, la dureza y la Soldabilidad del material base, y estos a su vez influenciadas por la C.Q.; por Ej.: una alta templabilidad, q es funcin de los elementos aleantes, se traduce en obtener estructuras de temple (Estructuras duras).- ESPESOR :Cuanto > sea su espesor en relacin al tamao del cordn depositado, > ser la velocidad de enfriamiento y > el Riesgo de fisuracin en fro. el espesor aumenta la rigidez de la unin, que se ve dificultada para seguir las dilataciones y contracciones del proceso de soldeo, modificando el estado tensional.

MB - COMPORTAMIENTO FRAGILFormulas del Ceq. Puede modificarse para contemplar presencia de H y el espesor y reflejar as una tendencia a la fisuracin.Parmetro de Fisuracin:

e = espesor material (mm),H = Hidrogeno difusible en cc/100g metal depositado. Puede relacionarse Pc con la T de precalentamiento:

ndice de Fisuracin:

K = intensidad de embridamiento (Kg. /mm-mm)Pc = C + Si + Mn + Cu + Ni + Cr + Mo + V + 5B + e + H 30 20 20 60 20 15 10 600 60T (c)= 1.440Pc-392Pw = C + Si + Mn + Cu + Ni + Cr + Mo + V + 5B + H + K__ 30 20 20 60 20 15 10 60 40.000

CARACTERISTICAS DE LA UNION DISEO

El diseo afecta :- Al Estado Tensional.- A la Velocidad de Enfriamiento.

El diseo influye en el embridamiento de la unin y, en el estado tensional producido por la contraccin de la soldadura.

Las tensiones en una unin embridada pueden alcanzar el valor del lmite elstico, incluso de un material endurecido y producir la rotura.

El diseo influye en la velocidad de enfriamiento por las vas existentes de disipacin de calor, lo que puede entenderse como severidad trmica figura

INTRODUCCION DEL HIDROGENO en el PROCESO DE SOLDEOEl H se introduce en el bao de fusin, bien procedente de revestimientos de electrodos que lo contengan (celulsicos), bien de humedad en los revestimientos o agua condensada sobre la superficie a soldar.Puede emigrar desde el bao de fusin al MB y ah asentarse, en intersticios de la red o en posiciones favorables de borde triple grano o junto a inclusiones existentes.El H es soluble en la austenita de alta T y en menor grado en la ferrita o martensita, descendiendo su solubilidad con la T. En funcin de los momentos en que ocurren las transformaciones microestructurales se va forzando al H a desplazarse hacia el MB.

ENERGIA APORTADA en PROCESO DE SOLDEOLa energa aportada en el proceso de soldeo, desde el punto de vista de la fisuracin en fro, influye en la velocidad de enfriamiento. A > energa aportada < velocidad de enfriamiento y < riesgo de estructuras duras y de fisuracin. Tambin disminuye la contraccin de solidificacin.El puntear con baja energa aportada puede producir fisuracin.

PROCESO DE SOLDEO CONSUMIBLE Materiales de aportacin pueden introducir H en el bao de fusin. El % en H de los revestimientos de los electrodos es variable.Electrodos bsicos de H, utilizados en soldaduras responsables, pueden tomar humedad del ambiente e introducir H en el bao.Por ello son estrictos el secado y mantenimiento de estos electrodos, mayores cuanto de mayor resistencia sean, ya q se utilizan en MB de mayor resistencia en los q los riesgos de fragilizacin son mayores.Asimismo los fundentes y los gases de proteccin deben estar secos.

La velocidad de enfriamiento en el proceso de soldeo Influye en obtencin de estructuras duras y en la difusin del H.

PRECALENTAMIENTOtiene por objeto: - Garantizar la no presencia de humedad sobre el material a soldar.- Conseguir velocidades de enfriamiento + lentas, ya que el gradiente trmico entre el metal fundido y la T final.POSTCALENTAMIENTOEl H migrado al MB podra difundir, bien hacia zonas menos solicitadas y afectadas, bien hacia en exterior, el riesgo de fisuracin, si la T fuese superior a la ambiente.Postcalentamiento deber aplicarse tras la soldadura, sin haber eliminado el precalentamiento que pudiera haber. Favorece migracin de H, su concentracin en tiempos razonables

RELACION: TEMPERATURA - TENSION - HIDROGENO Evolucin comparada de la T, tensiones y el H en la soldadura sin precalentamiento (trazo lleno, ndice 0) y con precalentamiento (trazo discontinuo, ndice P) en la figura

FISUR. FRO PREVENCIN: La prevencin de la fisuracin en fro pasa por evitar en lo posible las causas que la provoca.Pertenecen a la buena prctica de soldadura el utilizar electrodos, fundentes y gases secos, as como metales a soldar secos y sin grasas. No soldar por debajo el punto de roco.Especificar y realizar el precalentamiento adecuado a los materiales a soldar y si se considera preciso un postcalentamiento. Se debe soldar asimismo con los aportes trmicos adecuadosa las exigencias de la unin.Considerar las tensiones q puede originarse por contraccin, embridamiento y posicionamiento, as como las tensiones existentes remotas o peso propio.

FISURACIN POR TRATAMIENTOS TERMICOS DE DISTENSIONADOEsta fisuracin se produce en calentamiento de los aceros en el rango de aproximadamente 500- 650 C y afecta ms a la zona de grano grueso de la ZAT, que al metal depositado.

Aparte de posibles zonas duras, el grano grueso no permite el deslizamiento entre granos, provocando su fractura durante el TT de distensionado.

Deformaciones a T del orden del 1 % permiten la nucleacin de fisuras.

Las fisuras pueden ser discontinuas, aunque tambin pueden ser continuas. Los aceros microaleados son ms sensibles que los aceros al carbono.

Modificacin de la microestructura del metal a soldar por efecto de calor en la soldaduraregresar

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Microestructura con ferrita deltaregresar

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