Pruebas de Calidad de Soldadura: 10 Defectos Comunes y Consejos de Detección

Pruebas de Calidad de Soldadura

Para asegurar el desempeño satisfactorio de una estructura soldada, la calidad de las soldaduras debe determinarse mediante procedimientos de prueba adecuados. Por tanto, se prueban bajo condiciones iguales o más severas que las encontradas por las estructuras soldadas en el campo.

Esta página contiene consejos de inspección visual. Las siguientes páginas contienen métodos de inspección para GMAW y pruebas físicas de soldadura.

Estas pruebas revelan secciones débiles o defectuosas que pueden corregirse antes de que el material sea liberado para uso en campo. Las pruebas también determinan el diseño de soldadura adecuado para equipo de artillería y previenen lesiones e inconvenientes al personal.

END (Ensayos No Destructivos) se refiere a pruebas no destructivas. Es un enfoque de prueba que involucra evaluar la soldadura sin causar daño. Ahorra tiempo y dinero incluyendo el uso de inspección visual remota (RVI), rayos X, pruebas ultrasónicas y pruebas de penetración líquida.

En la mayoría de soldaduras, la calidad se prueba basada en la función para la que está destinada. Si estás reparando una parte en una máquina, si la máquina funciona correctamente, la soldadura a menudo se considera correcta. Hay algunas formas de saber si una soldadura es correcta:

• Distribución: El material de soldadura se distribuye equitativamente entre los dos materiales unidos
• Desperdicio: La soldadura está libre de materiales de desperdicio como escoria. La escoria después del enfriamiento debe desprenderse del proyecto. Debe removerse fácilmente. En soldadura MIG, cualquier residuo del gas protector también debe removerse con poco problema. TIG, siendo el proceso más limpio, también debe estar libre de desperdicio. En TIG, si ves desperdicio, usualmente significa que el material no se limpió a fondo
• Porosidad: La superficie de soldadura no debe tener irregularidades ni poros (llamados porosidad). Los huecos contribuyen a debilidad. Si ves huecos, usualmente indica que el metal base estaba sucio o tenía recubrimiento de óxido. Si usas MIG o TIG, la porosidad indica que se necesita más gas protector al soldar. La porosidad en soldaduras de aluminio es indicador clave de no usar suficiente gas
• Hermeticidad: Si la unión no está ajustada, esto indica un problema de soldadura. En soldadura oxiacetilénica, si se usa soldadura autógena (sin material de aporte), la soldadura debe ser hermética. Lo mismo para TIG autógena. La brecha no es tan crítica en otros tipos ya que cualquier hueco se rellena con material de aporte. Dicho esto, las brechas en general indican un problema potencial de calidad
• A Prueba de Fugas: Si reparas un artículo que contiene líquido, una fuga es forma segura (y obvia) de ver que hay problema. Lo mismo para algo que contendrá gas. Un método de prueba es usar burbujas de jabón para verificar problemas (fácil de aplicar con botella rociadora)
• Resistencia: La mayoría de soldaduras necesitan demostrar la resistencia requerida. Una forma de asegurar resistencia adecuada es empezar con metal de aporte y electrodo con calificación superior a tu requisito de resistencia

Otras verificaciones usando métodos visuales incluyen chequeos antes (cara de raíz, brecha, ángulo de bisel, ajuste de unión), durante (tasa de consumo de electrodo, flujo de metal, sonido de arco y luz), y después de soldar (mordedura, problema de fusión de raíz, poros, salpicaduras excesivas, dimensiones de soldadura).

Inspección Visual (VT)

La inspección visual es un proceso de prueba no destructiva (END) de calidad de soldadura donde una soldadura se examina a simple vista para determinar discontinuidades superficiales. Es el método más común de prueba de calidad de soldadura.

Ventajas de las pruebas no destructivas de calidad de soldadura:

• Barata (generalmente solo gasto de mano de obra)
• Equipo de bajo costo
• Sin requisito de energía
• Identificación rápida de defectos y costos de reparación posteriores debido a problemas no detectados temprano

Desventajas:

• Entrenamiento de inspector necesario
• Buena vista requerida o corregida a 20/40
• Puede perder defectos internos
• Informe debe ser registrado por inspector
• Abierto a error humano

Pasos de Inspección Visual de Calidad de Soldadura

Practica y desarrolla procedimientos para aplicación consistente del enfoque

1. Inspecciona materiales antes de soldar
2. Prueba de calidad durante la soldadura
3. Inspección cuando la soldadura está completa
4. Marca problemas y repara la soldadura

Inspección Visual Durante la Soldadura

• Verifica electrodos por tamaño, tipo y almacenamiento (electrodos de bajo hidrógeno se mantienen en horno estabilizador)
• Observa pase de raíz por susceptibilidad a agrietamiento
• Inspecciona cada pase de soldadura. Busca mordedura y contorno requerido. Asegura que la soldadura se limpie correctamente entre cada pase
• Verifica cráteres que necesiten rellenarse
• Verifica secuencia y tamaño de soldadura. Calibres se usan para verificar tamaño

Inspección Después de Soldar

• Verifica soldadura contra códigos y estándares
• Verifica tamaño con calibres y planos
• Verifica acabado y contorno
• Verifica grietas contra estándares
• Busca solapamiento (overlap)
• Verifica mordedura (undercut)
• Determina si salpicaduras están en niveles aceptables

10 Defectos Comunes de Soldadura que Debes Conocer

¿Qué son los Defectos de Soldadura?

Los defectos de soldadura se definen como irregularidades formadas en el metal de soldadura dado debido a proceso de soldadura incorrecto o patrones de soldadura incorrectos, etc. El defecto puede diferir de la forma, tamaño y calidad pretendida del cordón de soldadura.

Los defectos pueden ocurrir fuera o dentro del metal de soldadura. Algunos defectos pueden permitirse si están bajo límites permisibles pero otros como grietas nunca son aceptados.

La ingeniería siempre ha reconocido la existencia de imperfecciones y trabaja con tolerancias. La tolerancia es el término que define el grado de aceptación antes de imperfección. Así, cualquier tolerancia solo debe definirse para cierta aplicación, proceso y material usado.

Las imperfecciones se conocen como cualquier diferencia respecto al proyecto de la estructura. Son inevitables en ingeniería, pero no todas deben tratarse como inaceptables.

¿Qué son las discontinuidades de soldadura?

La discontinuidad es una interrupción en la estructura física típica de un material que cambia bruscamente sus propiedades. Así, la simple variación de propiedades no caracteriza una discontinuidad. Sin embargo, solo discontinuidades que exceden el límite de tolerancia deben considerarse defectos de soldadura.

Así, una soldadura con una grieta particular puede considerarse aprobada o desaprobada para diferentes aplicaciones.

Tipos de Defectos de Soldadura

Ahora que sabes cómo revelar defectos de soldadura, vamos a aprender a identificar qué tipo de defecto tratamos. Cada uno tiene sus características y necesita un enfoque diferente para reparar.

• Falta de Fusión o Fusión Incompleta
• Mordedura (Undercut)
• Inclusiones de Escoria
• Salpicaduras (Spatter)
• Grietas (Cracks)
• Porosidad
• Solape (Overlap)
• Deformación (Warpage)
• Quemado (Burn Through)

1. Falta de Penetración o Penetración Incompleta

La penetración incompleta ocurre cuando la raíz del cordón de soldadura no alcanza la raíz de la unión para soldar la superficie opuesta en la pieza. Para corregir esta discontinuidad, puedes aumentar la corriente, disminuir la velocidad de soldadura, o cambiar la geometría de la unión.

Causas:

• Había demasiado espacio entre los metales que sueldas
• Mueves el cordón demasiado rápido, no permitiendo suficiente metal depositado en la unión
• Usas amperaje demasiado bajo, resultando en corriente no lo bastante fuerte para fundir el metal
• Diámetro de electrodo grande
• Desalineación
• Unión inadecuada

Remedios:

• Usa geometría de unión adecuada
• Usa electrodo de tamaño apropiado
• Reduce velocidad de avance del arco
• Elige corriente de soldadura adecuada
• Verifica alineación correcta

2. Falta de Fusión o Fusión Incompleta

La fusión incompleta ocurre con falta localizada de fusión, ya sea en el borde de la unión o en la cara del cordón depositado previamente. Para corregir, puedes aumentar la corriente, disminuir la velocidad, cambiar la geometría de la unión o usar artificio para evitar soplado magnético.

Causas:

• Baja entrada de calor
• Contaminación superficial
• Ángulo de electrodo incorrecto
• Diámetro de electrodo incorrecto para el espesor del material
• Velocidad de avance demasiado rápida
• El charco de soldadura es demasiado grande y se adelanta al arco

Remedios:

• Usa corriente de soldadura suficientemente alta con voltaje de arco apropiado
• Antes de soldar, limpia el metal
• Evita que el charco fundido inunde el arco
• Usa diámetro y ángulo de electrodo correctos
• Reduce tasas de deposición

3. Mordedura (Undercut)

Ocurre con depresión, como una muesca, en el pie del cordón. Para corregir, puedes reducir la corriente o reducir la velocidad de soldadura.

Esta imperfección es la formación de surco en el pie de soldadura, reduciendo el espesor transversal del metal base. El resultado es soldadura y pieza debilitadas.

Causas:

• Corriente de soldadura demasiado alta
• Velocidad de soldadura demasiado rápida
• Uso de ángulo incorrecto, dirigiendo más calor a bordes libres
• El electrodo es demasiado grande
• Uso incorrecto de gas protector
• Metal de aporte incorrecto
• Mala técnica de soldadura

Remedios:

• Usa ángulo de electrodo adecuado
• Reduce longitud de arco
• Reduce velocidad de avance del electrodo, pero tampoco debe ser demasiado lenta
• Elige gas protector con composición correcta para el tipo de material
• Usa ángulo de electrodo adecuado, con más calor dirigido a componentes más gruesos
• Usa corriente adecuada, reduciéndola al acercarse a áreas delgadas y bordes libres
• Elige técnica correcta que no involucre oscilación excesiva
• Usa técnica de múltiples pasadas

4. Inclusión de Escoria

Ocurre con retención de materiales sólidos, metálicos o no, dentro del metal de soldadura. Causas son limpieza inadecuada de superficie de soldadura entre pasadas. También puede ocurrir en soldaduras de una pasada cuando la escoria queda atrapada en raíz y pies de la soldadura.

La inclusión de escoria es uno de los defectos que usualmente son fácilmente visibles en la soldadura. La escoria es material vítreo que ocurre como subproducto de soldadura con electrodo revestido, arco con núcleo de fundente y arco sumergido. Puede ocurrir cuando el fundente, material de protección sólido usado al soldar, se funde en la soldadura o en la superficie de la zona de soldadura.

Causas:

• Limpieza inadecuada
• Velocidad de soldadura demasiado rápida
• No limpiar el pase de soldadura antes de iniciar uno nuevo
• Ángulo de soldadura incorrecto
• El charco de soldadura se enfría demasiado rápido
• Corriente de soldadura demasiado baja

Remedios:

• Aumenta densidad de corriente
• Reduce enfriamiento rápido
• Ajusta ángulo de electrodo
• Remueve cualquier escoria del cordón anterior
• Ajusta velocidad de soldadura

5. Salpicaduras (Spatter)

Las salpicaduras ocurren con proyección de partículas fundidas desde el cordón de soldadura. Para corregir, se puede reducir la corriente y controlar la inestabilidad en la transferencia de metal.

Las salpicaduras ocurren cuando pequeñas partículas de la soldadura se adhieren a la superficie circundante. Es ocurrencia especialmente común en soldadura por arco con gas metal. No importa cuánto intentes, no puede eliminarse completamente. Sin embargo, hay formas de mantenerla al mínimo.

Causas:

• Amperaje de trabajo demasiado alto
• Configuración de voltaje demasiado baja
• Ángulo de trabajo del electrodo demasiado empinado
• Superficie contaminada
• Arco demasiado largo
• Polaridad incorrecta
• Alimentación de alambre errática

Remedios:

• Limpia superficies antes de soldar
• Reduce longitud de arco
• Ajusta corriente de soldadura
• Aumenta ángulo de electrodo
• Usa polaridad adecuada
• Asegúrate que no tienes problemas de alimentación

6. Grieta de Soldadura

Entre las discontinuidades de origen metalúrgico, se mencionan grietas, que pueden aparecer en la zona afectada por la soldadura (Zona Fundida o Zona Afectada por Calor) debido a varios factores, como contracción del metal solidificando y crecimiento de granos, y pueden clasificarse como grietas en frío, grietas de solidificación y grietas de recalentamiento.

El tipo más serio de defecto de soldadura es una grieta de soldadura y no es aceptada casi por todos los estándares de la industria. Puede aparecer en la superficie, en el metal de soldadura, o en el área afectada por calor intenso.

Hay diferentes tipos de grietas, según la temperatura en que ocurren:

• Grietas en caliente: Pueden ocurrir durante el proceso de soldadura o durante la cristalización de la unión. La temperatura puede superar 10,000 °C
• Grietas en frío: Aparecen después que la soldadura se completa y la temperatura del metal baja. Pueden formarse horas o días después. Ocurre mayormente al soldar acero. La causa suele ser deformidades en la estructura del acero
• Grietas de cráter: Ocurren al final del proceso antes que el operador termine un pase en la unión. Suelen formarse cerca del final de la soldadura. Cuando el charco se enfría y solidifica, necesita suficiente volumen para superar contracción del metal de soldadura. Si no, formará grieta de cráter

Causas:

• Uso de hidrógeno al soldar metales ferrosos
• Tensión residual por contracción de solidificación
• Contaminación de metal base
• Alta velocidad de soldadura pero corriente baja
• Sin precalentamiento antes de soldar
• Diseño de unión deficiente
• Alto contenido de azufre y carbono en el metal

Remedios:

• Precalienta el metal según requerido
• Proporciona enfriamiento adecuado del área de soldadura
• Usa diseño de unión adecuado
• Remueve impurezas
• Usa metal apropiado
• Asegura soldar área transversal suficiente
• Usa velocidad y amperaje de soldadura adecuados
• Para prevenir grietas de cráter, asegura que el cráter se llene correctamente

7. Porosidad

Ocurre con formación de burbujas de gas retenidas dentro de la zona de fusión. Puede ocurrir internamente y también aflorando en la superficie. Para corregir, es posible corregir el flujo del gas protector y usar gases de mejor calidad (con mayor pureza).

La porosidad ocurre como resultado de contaminación del metal de soldadura. Los gases atrapados crean una soldadura llena de burbujas que se vuelve débil y puede colapsar con el tiempo.

Causas:

• Desoxidante de electrodo inadecuado
• Usar arco más largo
• Presencia de humedad
• Protección de gas inadecuada
• Tratamiento superficial incorrecto
• Uso de flujo de gas demasiado alto
• Superficie contaminada
• Presencia de óxido, pintura, grasa o aceite

Remedios:

• Limpia materiales antes de soldar
• Usa electrodos y materiales secos
• Usa distancia de arco correcta
• Verifica medidor de flujo de gas y asegura que esté optimizado con presión y flujo adecuados
• Reduce velocidad de avance del arco, permitiendo que gases escapen
• Usa electrodos correctos
• Usa técnica de soldadura adecuada

8. Solape (Overlap)

El solape ocurre cuando la cara de la soldadura se extiende mucho sobre el pie de la soldadura. Causado mayormente por usar electrodos demasiado grandes o mala técnica de soldadura.

Causas:

• Técnica de soldadura inadecuada
• Usar electrodos grandes puede causar este defecto
• Corriente de soldadura alta

Remedios:

• Usa técnica adecuada para soldar
• Usa electrodo pequeño
• Menor corriente de soldadura

9. Deformación (Warpage)

La deformación es un cambio no deseado en la forma y posición de las piezas metálicas. Ocurre cuando el uso de calor es incorrecto y es causada por la contracción/expansión de las partes soldadas.

Causa:

• Ángulo de antorcha incorrecto
• Uso de electrodo grande
• Técnica de soldadura inadecuada

Remedios:

• Usar ángulo de antorcha adecuado puede reducir estrés en el metal
• Usar electrodo pequeño también puede disminuir el cráter
• Usa técnica adecuada

10. Quemado (Burn Through)

Si el metal de soldadura penetra las piezas base, hablamos de quemado. Es discontinuidad común al soldar piezas delgadas. Ocurre cuando la abertura de raíz es demasiado grande o se usa demasiado voltaje.

Cómo Saber si es una Discontinuidad de Soldadura o un Defecto de Soldadura

Una discontinuidad de soldadura es fácil de reconocer porque parece una interrupción del flujo normal. También se conoce como imperfección de soldadura, y puede encontrarse en el metal de soldadura o metal base. Una discontinuidad ocurre en el metal de soldadura debido a patrón o técnica de soldadura incorrecta. Puede diferir de la forma y espesor del cordón y, en última instancia, la calidad.

En general, una discontinuidad debe evitarse y tratarse, pero son marginalmente menos serias que un defecto de soldadura. Sin embargo, si encuentras una discontinuidad, necesitas arreglarla.

Dicho esto, un grupo de discontinuidades puede convertirse en defecto, si exceden los límites establecidos en tu proyecto. Esto va de acuerdo con tu país, el material y el tipo de ambiente en el que estás.

En última instancia, la forma más efectiva de inspeccionar un trabajo de soldadura, especialmente en espacios reducidos, es usando una cámara de soldadura. Aquí hay algunos ejemplos de video de cómo funciona.

Identificando Defectos de Soldadura Antes de que Sea Tarde

Es imposible sobreestimar la importancia de detectar defectos de soldadura a tiempo. Incluso el más leve defecto puede ser catastrófico. Desde cuidar la técnica de soldadura, hasta la corriente y supervisión, la soldadura es un oficio complejo que requiere máxima atención.

Invertir en las herramientas correctas hará fácil y seguro hacer el trabajo. Es crucial para empresas en petróleo, gas e industrias mineras entender cómo identificar los defectos más comunes, para poder actuar.