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Trabajos de soldadura
Se describen aquí las operaciones a efectuarse en las Uniones Soldadas, así como sus controles y el de sus materiales.
Se incluye todo tipo de uniones soldadas realizadas por los procedimientos autorizados para efectuar uniones de fuerza en estructuras, ellas son:
- Soldeo eléctrico manual, por arco descubierto, con electrodo fusible revestido.
- Soldeo eléctrico semiautomático o automático, por arco en atmósfera gaseosa con alambre-electrodo fusible.
- Soldeo eléctrico automático, por arco sumergido, con alambre-electrodo fusible desnudo.
- Soldeo eléctrico por resistencia.
Tareas Previas
Antes de efectuar un trabajo de soldadura cualquiera sea, ésta deberá estar avalada mediante un escrito donde se indique el procedimiento que previamente deberá contar con su homologación correspondiente.
La homologación del procedimiento debe ser responsabilidad del fabricante.
Del mismo modo, todos los soldadores que intervengan en la ejecución de soldaduras deben estar previamente cualificados.
La cualificación del soldador obtendrá el correspondiente registro de cualificación.
Es responsabilidad del fabricante la cualificación de los soldadores y mantener un archivo de sus registros de cualificación que debe estar en obra a disposición de cualquier inspección.
Cuando un soldador no haya soldado con el proceso de soldadura para el que está cualificado durante un período de tres meses o más, la cualificación se considera caducada; excepto si ha estado soldando con otros procesos de soldadura, en cuyo caso dicho período se ampliará a seis semanas.
En cualquier caso, si un soldador no realiza trabajos de soldadura en ningún proceso de soldadura, durante un periodo de tres meses, todas sus cualificaciones se considerarán caducadas.
Si durante la ejecución de los trabajos de soldadura se detectan defectos que afecten la calidad de las soldaduras y que pongan en duda la habilidad del soldador, la Inspección puede anular su cualificación y solicitar su entrenamiento y recualificación.
Si recualificado el soldador sigue realizando tareas defectuosas en las soldaduras realizadas, el inspector de obra tiene derecho de revocar su cualificación en forma definitiva.
Replanteo
Las soldaduras pueden realizarse de los siguientes modos:
a. Soldadura a tope: en prolongación, en T o en L.
b. Soldadura en ángulo: en rincón, en solape, en esquina o en ranura.
c. Soldadura por puntos.
Las dimensiones fundamentales que condicionan la resistencia de una soldadura son: garganta y longitud eficaz.
- Garganta : se define como garganta a la altura del máximo triángulo isósceles, cuyos lados iguales están contenidos en las caras de las dos piezas que se van a unir.
- Longitud Eficaz : la longitud eficaz es la longitud real de la soldadura, menos la longitud de los cráteres externos.
En los planos de taller se definen las soldaduras indicando lo siguiente:
Números que dimensionan la preparación de los bordes.
Símbolo de la disposición de la soldadura y preparación.
Dimensiones: garganta (a), longitud eficaz (l) y separación (s) entre ejes de soldadura.
De acuerdo a la normativa correspondiente (NBE-EA-95), y conforme las tablas 5.2.5 A, B, C y D, se indican las notaciones para los diferentes casos.
Proceso Constructivo
Para realizar uniones soldadas, se debe seguir la siguiente metodología:
- Preparación de Bordes
- Precalentamiento
- Soldadura
- Deformación y Tensiones Residuales
Preparación de Bordes
La preparación de bordes se realiza por mecanizado, oxicorte o amolado.
En el caso de efectuarlo por oxicorte se deben amolar las superficies hasta dejarlas libres de cascarilla, escoria u otras imperfecciones.
En todos los casos, antes del soldeo se deben limpiar los bordes de la unión, quitando cuidadosamente toda la suciedad, en especial los residuos de pintura y grasa.
Además, las partes que se soldarán deben estar totalmente secas.
La preparación de bordes se indica en la normativa correspondiente.
Precalentamiento
Las juntas o uniones a soldar se precalientan cuando:
- Cuando la temperatura del material base se encuentra debajo de los 16º C.
- Cuando en el procedimiento de soldadura se especifica una temperatura de precalentamiento determinada.
Como mínimo se deberá prever precalentamiento en soldaduras de acero al carbono en espesores e ³25 mm., en aceros de alto límite elástico en espesores e >20 mm., en aceros de 0,5% Mo y aceros de baja aleación al Cr-Mo en cualquier espesor, durante los procesos de soldadura.
El precalentamiento afecta a todo el espesor de la junta de manera uniforme, y se extiende hasta 100 mm. de los bordes a soldar.
La temperatura de precalentamiento se controla con termómetros de contacto, tizas termocolor o pirómetros.
Los pirómetros o termómetros de contacto se encontrarán en su periodo útil de calibración.
No está permitido el uso de sopletes oxiacetilénicos para precalentamiento.
Soldaduras
Para efectuar una soldadura, la superficie donde se realice debe ser regular y lo más lisa posible.
Se recomienda que el cebado del arco se haga sobre las juntas. Si fuese necesario, la soldadura puede recargarse o esmerilarse, según el caso, para que tenga el espesor debido, y para que no presente discontinuidades o rebarbas.
En las soldaduras a tope, accesibles de ambas caras, debe efectuarse siempre la toma de raíz que consiste en su saneado y el depósito del cordón de cierre, o del primer cordón dorsal.
El saneado consiste en levantar la parte de raíz hasta poner al descubierto el metal sano de la soldadura, por cualquiera de los procedimientos permitidos por la práctica: burilado, esmeril, soplete, arco-aire, etc.
No se deben enfriar excesivamente rápido las soldaduras, siendo preceptivo tomar las precauciones precisas para ello.
Después de ejecutar cada cordón, y antes de despositar el siguiente, se limpia la superficie con piqueta y cepillo de alambre, eliminando todo rastro de escoria. También se limpian los cordones finales.
Para facilitar la limpieza y el depósito de los cordones siguientes, tratar que la superficie de todo cordón sea lo más regular posible. Procurar que no aparezcan proyecciones de gotas de la soldadura.
El depósito de los cordones se debe efectuar siempre que sea posible, en posición horizontal.
Siempre debe considerarse en reducir al mínimo la cantidad de soldaduras realizadas en obra.
El frío, el viento y la lluvia son enemigos de una buena soldadura, por ello deben tomarse las precauciones necesarias para proteger los trabajos de soldeo.
Cuando la temperatura ambiente baja a los 0ºC, es conveniente suspender las tareas.
En las uniones de fuerza, según la disposición de la soldadura, se seguirán las prescripciones siguientes:
- Soldadura a Tope
La soldadura será contínua en toda la longitud de la unión y de penetración completa.
Antes de depositar el cordón de cierre o primer cordón de la cara posterior, se debe sanear la raíz.
- Soldadura de Ángulo
Los valores límites de las gargantas se indican en la NBE-EA-95 (tablas 5.2.3.A y 5.2.3.B)
La longitud eficaz l de una soldadura lateral en la unión de una barra de ancho b que transmite un esfuerzo axial estará comprendida entre los valores siguientes:
- Valor mínimo: l mayor o igual a 15a
- l mayor o igual b
- Valor mínimo: l mayor o igual a 15a
- Valor máximo: l menor o igual a 60a
- l menor o igual 12b
- Valor máximo: l menor o igual a 60a
Se recomienda unir toda soldadura frontal con las soldaduras laterales, si éstas existen, y si no existieran, se prolonga en las partes laterales en una longitud igual a cuatro veces la garganta.
Unión Longitudinal
La unión longitudinal de dos piezas puede ser discontinua, correspondiente o alternada, excepto en los siguientes casos:
- Estructuras situadas a la intemperie, en ambientes agresivos o sometidas a temperaturas inferiores a 0º C.
- Estructuras sometidas a cargas dinámicas; ó
- Uniones que requieren ser estancas.
El valor mínimo de la longitud eficaz l de cada soldadura de una unión discontinua será:
l mayor o igual 5 a ; l mayor o igual 40 mm.
La separación s entre soldaduras de una unión discontinua, siendo e el mínimo espesor de los perfiles unidos, tendrá el valor máximo siguiente:
- s menor o igual 15 e en barras a compresión
- s menor o igual 25 e en barras a tracción
- s menor o igual 300 mm., en todo caso.
Las uniones de fuerza con soldaduras de ranura deben realizarse solo cuando no sea posible realizarlas mediante soldaduras a tope o de ángulo, y nunca se realizarán en estructuras sometidas a cargas dinámicas.
Deformaciones y Tensiones Residuales
Toda soldadura experimenta durante su enfriamiento contracciones longitudinales y transversales.
Al producirse una deformación lineal d inducida por la contracción longitudinal de la soldadura en dos piezas soldadas a tope, ésta suele estar comprendida entre el 1 y el 6 por 1.000 de la longitud de la soldadura.
Si se produce una deformación lineal t, provocada por la contracción transversal, ésta suele estar comprendida entre 1 y 4 mm.
En soldaduras de ángulo y en toda soldadura asimétrica en general, se generan deformaciones angulares por la diferente contracción transversal de las capas de metal aportado, modificándose así los ángulos con que se han colocado las piezas.
Cuando los giros están coartados, suelen aparecer abarquillamientos o alabeos en las piezas unidas.
Aspectos a Tener en Cuenta
Para reducir al máximo las tensiones residuales y lograr mínimas coacciones por efecto de las soldaduras, es importante tener en cuenta los siguientes Principios Fundamentales:
Principio de Simetría
El volumen de metal depositado tendrá en todo momento la máxima simetría posible.
Principio de Libertad
Las piezas que se soldarán, deben disponerse de tal modo que puedan seguir los movimientos producidos en el soldeo con la máxima libertad posible.
Principio de Accesibilidad
El soldador debe tener fácil acceso en todo momento y posición óptima de trabajo a fin de asegurar el depósito limpio y perfecto del material de aportación.
Principio de Enfriamiento
Deberá cuidarse la disposición de las piezas y el orden de los cordones para reducir al mínimo la acumulación de calor en zonas locales.
Las deformaciones angulares pueden evitarse o disminuirse considerablemente mediante la presentación falseada de las piezas, de manera que luego de ejecutada la soldadura éstas queden en su posición correcta.
Los alabeos o abarquillamientos pueden evitarse mediante la previa deformación de las piezas que se van a unir.
Aunque se tomen las previsiones correctas, puede que las deformaciones resulten mayores que las tolerancias correspondientes.
Estas deformaciones se pueden corregir en frío, con prensa o máquina de rodillos, sometiendo después las piezas a un examen exhaustivo, para comprobar que no hayan aparecido fisuras en el metal de aportación o en la zona de transición del metal base.
Criterios de Medición
Se mide por Kg de estructura montada.
Control de Calidad
Deberá verificarse:
- Bordes
Los bordes se prepararán antes de soldar comprobando que se encuentren limpios y secos.
- Precalentamiento
El precalentamiento sólo se efectuará cuando esté expresamente especificado.
- Soldadura
Antes de soldar, comprobar que las superficies sean regulares y lisas, exentas de defectos externos (mordeduras, rayaduras, desbordamientos, picaduras, etc.); exentas de defectos internos, verificado mediante ensayo (falta penetración, grietas, inclusiones y poros).
- Deformaciones
Se tratará la atenuación de las deformaciones; correcciones en frío sin que aparezcan grietas.
- Electrodos:
Todo material de aportación deberá estar debidamente clasificado y designado con la simbología UNE 14.003.
Los electrodos de recubrimientos básicos para su utilización deben estar perfectamente secos. Por lo tanto deben ser secados en hornos antes de sus empleo, a una temperatura controlada entre 200ºC y 250ºC durante un tiempo mínimo de 4 horas. No utilizar ningún otro método de secado.
Pueden aplicarse otras temperaturas si están indicadas por el fabricante de electrodos.
Después de extraidos los electrodos, del horno de almacenamiento, los soldadores los conservarán hasta su utilización, en estufas portátiles a una temperatura superior a 60ºC.
Los materiales de aportación deben estar libres de grasas, aceites, pinturas, óxido y humedad.
Se emplean electrodos en calidad estructural apropiada a las condiciones de la unión y soldadura.
Deberán considerar las características mínimas expresadas a continuación:
- Resistencia a Tracción ( de metal depositado)
- Alargamiento de Rotura
- >22 por 100 para aceros de cualquier tipo.
- Resiliencia
Se adaptará a la calidad del acero empleado y al tipo de estructura, nunca podrá ser menor a 5 kg/cm2
Medios Necesarios
Materiales
Los materiales que se aportan para soldeo son los electrodos.
Deben poseer la calidad estructural apropiada para cumplir las condiciones de unión y del soldeo.
En el uso de los electrodos siempre deben seguirse las instrucciones indicadas por el suministrador.
La simbología y descripción de las cualidades de los electrodos, serán las que figuran en la norma UNE 14003.
Esta consta de tres partes:
1º) Indica el campo de aplicación.
- E: Símbolo general de electrodos recubiertos destinados a soldadura por arco.
- P: Símbolo especial de electrodos de gran penetración.
- G: Símbolo especial de electrodo de gran rendimiento gravimétrico.
2º) Indica las características del metal depositado. Comprende tres números que simbolizan:
- Resistencia a la tracción.
- Alargamiento.
- Resiliencia.
3º) Indica las características operatorias.
Comprende tres símbolos (una letra y dos números) que indican:
- Tipo de Revestimiento
- A = Ácido
- B = Básico
- C = Celulósico
- O = Oxidante
- R = Rutilo
- T = Titanio
- V = Otros tipos
- Posiciones de Soldaduras
- Corriente de Soldadura
Mano de Obra
- Soldadores Homologados.
Maquinaria
Se especificará de acuerdo al tipo de estructura y obra a realizar.
Normativa y Bibliografía
UNE 14.003, 14.011, 14.604, 14.610, 14.612, 14.613
