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CORPORACIN MEXICANA DE INVESTIGACIN EN MATERIALES DIVISIN DE ESTUDIOS DE POSGRADO

Elaboracin de la especificacin del procedimiento de soldadura (WPS) y el registro de calificacin del procedimiento (PQR)

conforme al Cdigo: ASME 2010 - Boiler and Pressure Vessel Code

Qualification Standard for Welding and Brazing Procedures, Welders, Brazers, and Welding and Brazing Operators

Presenta: Daniel Gmez Jimnez

Sergio Javier Herrera Hernndez Rolando Hiram Casas

Ramiro Carrillo Carrillo

MATERIA Manejo de cdigo y especificaciones

PROFESOR M.C Fernando Macas Lpez

Saltillo Coahuila a 02 de mayo del 2013

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TABLA DE CONTENIDO

1. DATOS GENERALES....................................................................................... 5

1.1 Titulo .......................................................................................................... 5

2. ANTECEDENTES ............................................................................................. 5

3. OBJETIVO ........................................................................................................ 5

4. ALCANCE ......................................................................................................... 5

5. DESARROLLO ................................................................................................. 6

5.1 Elaboracin del WPS ................................................................................. 6

5.2 Aplicacin de la soldadura por el proceso GMAW ................................... 17

6. RESULTADOS ............................................................................................... 18

6.1 Inspeccin visual de la soldadura ............................................................ 18

6.2 Prueba de tensin .................................................................................... 20

6.3 Prueba de doblez ..................................................................................... 22

7. CONCLUSIONES ........................................................................................... 23

Anexo I. Prueba de tensin ................................................................................. 25

Anexo II. Prueba de doblez Guiada .................................................................. 26

Anexo III. Especificacin del procedimiento de soldadura (WPS) ......................... 29

Anexo IV. Registro de calificacin del procedimiento (PQR) ................................. 32

Anexo V. Graficas de las pruebas de tencin ....................................................... 35

Anexo VI. Registro fotogrfico ............................................................................... 37

Bibliografia............................................................................................................. 42

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LISTADO DE FIGURA

Figura 1. Formato QW-482 para el WPS: Datos Generales del WPS .................... 6

Figura 2. Unin a tope alternativa .......................................................................... 6

Figura 3. Formato QW-482 para el WPS: Diseo de la unin ................................ 7

Figura 4. Formato QW-482 para el WPS: Datos del metal base ............................ 8

Figura 5. Formato QW-482 para el WPS: Datos del metal de aporte (parte A) ...... 8

Figura 6. Formato QW-482 para el WPS: Datos del metal de aporte (parte B) .... 11

Figura 7. Formato QW-482 para el WPS: Datos de las posicin, precalentamiento, tratamiento trmico despus de realizar la soldadura y gas de proteccin. .......... 11

Figura 8. Posicin de prueba para soldaduras de ranura en placa (a) 1G ........... 12

Figura 9. Formato QW-482 para el WPS: Caractersticas elctricas .................... 13

Figura 10. Corrientes de soldaduras tpicas contra velocidad de alimentacin del alambre para electrodo de aceros al carbono ....................................................... 14

Figura 11. Formato QW-482 para el WPS: Caractersticas de proceso ............... 15

Figura 12. Formato QW-482 para el WPS: datos de la tcnica a utilizar ............. 16

Figura 13. Esquema representativo del proceso GMAW ..................................... 17

Figura 14. Representacin de la placa soldada con las discontinuidades de tipo falta de fusin. (Dimensiones en pulgada.) ........................................................... 19

Figura 15. Localizacin de los especmenes de calificacin para el procedimiento .................................................................................... 21

Figura 16. Representacin de las localizaciones de los especmenes de prueba 21

Figura 17. Tensin Seccin reducida Placa ................................................... 25

Figura 18. Dimensiones de prueba de doblez ...................................................... 27

Figura 19. Dimensiones de la prueba JIG ............................................................ 28

Figura 20. Ensayo de tensin en soldadura del espcimen 1 .............................. 35

Figura 21. Ensayo de tensin en soldadura del espcimen 2 .............................. 36

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LISTADO DE TABLA

Tabla 1. Numero-P para materiales ferrosos y no ferrosos .................................... 7

Tabla 2. Lmites de espesores calificados del procedimiento y especmenes de pruebas ................................................................................................................... 9

Tabla 3. Agrupacin de electrodos y varillas de soldaduras para la calificacin .... 9

Tabla 4. Requerimiento de composicin qumica para varillas y electrodos solido .............................................................................................................................. 10

Tabla 5. Numero-A. Clasificacin del anlisis de metales soldados ferrosos para calificacin de procedimiento ................................................................................ 10

Tabla 6. Gas de proteccin para GMAW para trasferencia de corto circuito ........ 12

Tabla 7. Condiciones tpicas para la soldadura de arco metlico protegido con gas en aceros al carbono y baja aleacin para la posicin plana (Transferencia de corto circuito). ........................................................................................................ 13

Tabla 8. Voltajes de arco tpicos para soldadura de arco metlico protegido con gas de varios metales ........................................................................................... 15

Tabla 9. Datos de las discontinuidades detectadas ............................................. 18

Tabla 10. Longitud de las muestra ....................................................................... 20

Tabla 11. Resultados de la prueba de tensin ..................................................... 20

Tabla 12. Longitud de los especmenes de doblez .............................................. 22

Tabla 13. Resultados de las pruebas de dobles guiado ....................................... 23

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1. DATOS GENERALES

1.1 Titulo

Elaboracin de la especificacin del procedimiento de soldadura (WPS) y el

registro de calificacin del procedimiento (PQR) conforme al Cdigo: ASME 2010 -

Procedures, Welders, Brazers, and Welding and Brazing Oper .

2. ANTECEDENTES

Como parte de la materia de manejo de cdigo y especificacin de la

especialidad en Tecnologa de la Soldadura Industrial se realiza la presente

practica de taller con la finalidad de comprender la estructura del WPS y PQR

mediante el cdigo de calderas y recipientes a presin ASME sec. IX.

calificacin para procedimientos de soldadura y soldadura fuerte, soldadores y

operadores de soldadura.

3. OBJETIVO

Realizar un documento escrito del WPS y calificarlo mediante el PQR

detallando la secuencia para el desarrollo de dichos documentos mdiate ASME

sec. IX. A si como la elaboracin de la soldadura en placas por el proceso GMAW

e inspeccin visual como control de calidad con sus respectivas pruebas

mecnicas para la calificacin del procedimiento.

4. ALCANCE

Elaboracin de la especificacin del procedimiento de soldadura (WPS) y

la calificacin del procedimiento (PQR).

Elaborar las ranuras para la unin de las placas y realizar la soldadura en

la placa por el proceso GMAW.

Realizar inspeccin visual en el control de calidad del proceso de

soldadura y la inspeccin visual a la soldadura.

Realizar las diferentes pruebas mecnicas requeridas por ASME Sec. IX y

la elaboracin del reporte final.

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5. DESARROLLO

5.1 Elaboracin del WPS

Para el desarrollo del WPS se utilizara el formato QW-482. Un formato

sugerido por ASME Sec. IX, el cual incluye los datos requeridos para el proceso

GMAW como gua de referencia. A continuacin se muestra en la figura 1 los

datos generales del WPS.

La siguiente seccin de formato es el diseo de la unin el cual en el prrafo

QW-310.3 Soldadura de ranura sin respaldo establece que las dimensiones de la

soldadura de ranura de los cupones de pruebas usados en la elaboracin de las

pruebas de calificacin para soldaduras de ranuras sin respaldo deben ser las

mismas especificadas en el WPS o como se muestra en la figura (QW-469.2) la

cual se muestra en la figura 2 Uniones a Topes alternativas.

Figura 2. Unin a tope alternativa

Siguiendo lo indicado por lo especificado en ASME Sec. IX se realiza el

llenado del formado como se muestra en la figura 3.

Figura 1. Formato QW-482 para el WPS: Datos Generales del WPS

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En el diseo de la unin, se selecciona una junta a tope con ranura en V

sencilla. El espesor de la placa es de 3/8 y la abertura de raz es de 1/8 + 1/16 sin

respaldo, cumpliendo con la distancia mxima de abertura de raz que es T/2 (Ver

figura 2). La cara de la raz es de 3/32 + 1/32, cumpliendo con la altura mxima

que es T/3 pero no mayor que 1/8 (Ver figura 2). Y el Angulo de ranura es de 35 +

2. Los detalles se muestran en la figura 3.

La siguiente seccin del WPS hace referencia a los datos del metal base en

QW 403 (Figura 4) el cual especifica que al metal base se le asigna un numero-P,

y se describe en la tabla (QW/QB-422) ver tabla 1.

La placa que se utiliz en especfico un A-36 para realizar la calificacin del

procedimiento y en base a la tabla 1, se realiza el llenado de la seccin del reporte

de metal base como se muestra en la figura 4.

Figura 3. Formato QW-482 para el WPS: Diseo de la unin

Tabla 1. Numero-P para materiales ferrosos y no ferrosos

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De acuerdo a la tabla 1 para el acero A36 el nmero-P es uno y pertenece

al grupo nmero uno, especificando el tipo y grado o nmero UNS el cual para

este acero es K02600. La composicin qumica es C-Mn-Si y las propiedades

mecnicas de tensin mnima especificada es de 58,000 Psi.

Posteriormente para el llenado del rango de espesor calificado. En ASME

en la seccin QW-403.2 especifica que el mximo espesor calificado es el espesor

del cupn de prueba, y en la seccin QW-403.5 especifica que el espesor del

metal base mnimo calificado es el espesor del cupn de prueba T o 5/8 pulg.

(16mm) cualquiera que sea menor. Sin embargo en QW-403.8 menciona que para

un cambio de espesor del metal base ms all de los rangos calificados hace

referencia a la tabla de los lmites de espesor calificados para el procedimiento en

QW-451, ver tabla 2

La siguiente seccin del WPS hace referencia a los datos del metal de

aporte en QW 404 como se muestra en la figura 5. El cual se tiene que asignar a

un grupo de nmero-F especificado en QW-430 y esta descrito en la tabla (QW-

432) ver tabla 3.

Figura 4. Formato QW-482 para el WPS: Datos del metal base

Figura 5. Formato QW-482 para el WPS: Datos del metal de aporte (parte A)

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Tabla 3. Agrupacin de electrodos y varillas de soldaduras para la calificacin

Tabla 2. Lmites de espesores calificados del procedimiento y especmenes de pruebas

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De acuerdo a la figura 5 en la seccin del WPS del metal de aporte y en

base a la tabla 3, el nmero de especificacin SFA al que corresponde el metal de

aporte es el SFA 5.18 y su nmero-F es 6. Para la clasificacin AWS aplica para

todas los electrodos, en este caso el metal de aporte que se seleccion en base a

la (tabla 1 del AWS 5.18) fue el electrodo ER70S-6 como se muestra en la tabla 4.

El nmero-A es 1 de acuerdo a la tabla (QW-442) como se muestra en la tabla 5.

Tabla 5. Numero-A. Clasificacin del anlisis de metales soldados ferrosos para calificacin de procedimiento

Tabla 4. Requerimiento de composicin qumica para varillas y electrodos solido

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Para la segunda parte del llenado del metal de aporte de la seccin del

WPS como se muestra en la figura 6 el espesor de la ranura como mnimo es de

3/8 y las caractersticas del fundente no aplican para est caso.

La siguiente seccin del WPS es el llenado de la posicin como se muestra

en la figura 7, de acurdo a QW 461.3 la posicin es 1G en plano ver figura 8a, los

datos de precalentamiento como mnimo debe de estar a temperatura ambiente

entre 20 y 25C (293 - 298 Kelvin, 68 - 77 grados Fahrenheit) y el tratamiento

trmico despus de llevar a cabo la soldadura no aplica para este caso.

Figura 6. Formato QW-482 para el WPS: Datos del metal de aporte (parte B)

Figura 7. Formato QW-482 para el WPS: Datos de las posicin, precalentamiento, tratamiento trmico despus de realizar la soldadura y gas de proteccin.

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Figura 8. Posicin de prueba para soldaduras de ranura en placa (a) 1G

Para la eleccin del gas de proteccin se usaron los datos recomendados

por la tabla 4.8 y 4.10 del Handbook Volumen 2 Soldadura de arco metlico

protegido con gas GMAW. Como se muestra en la tabla 6 y 7 respectivamente.

El gas seleccin fue dixido de carbono a un porcentaje de composicin del

100% como se muestra en la tabla 6 y la velocidad de flujo recomendada en base

a la tabla 7 fue de 25 f3/h. Nota: en el gas de proteccin en la tabla 7 hace

referencia al dixido de carbono grado soldadura que puede tambin ser usado.

Tabla 6. Gas de proteccin para GMAW para trasferencia de corto circuito

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A continuacin la seccin del WPS son las caractersticas elctricas como

se muestra en la figura 9.

Figura 9. Formato QW-482 para el WPS: Caractersticas elctricas

Tabla 7. Condiciones tpicas para la soldadura de arco metlico protegido con gas en aceros al carbono y

baja aleacin para la posicin plana (Transferencia de corto circuito).