Prueba de soldadura destructiva

Prueba de soldadura destructiva soldadura son una herramienta fundamental para el control de calidad y la evaluación de procesos de soldadura.
Prueba de soldadura destructiva soldadura se refieren a una serie de métodos experimentales que implican la aplicación de cargas a las uniones soldadas mediante métodos físicos o mecánicos hasta que fallan, y posteriormente la inspección y prueba de su rendimiento para evaluar la calidad de la soldadura, la racionalidad del proceso y la idoneidad del material.

一. Prueba de soldadura destructiva：Propósito e Importancia Principal

El propósito principal de las pruebas destructivas no es inspeccionar todos los productos, sino:

① Calificación del Proceso: Antes de comenzar la producción en masa, verificar si el método de soldadura, los materiales y los parámetros seleccionados pueden producir uniones que cumplan con los requisitos de diseño (como resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosión).

② Certificación de Calificación de Soldadores: Evaluar el nivel técnico de los soldadores u operadores de soldadura para garantizar que sean capaces de producir soldaduras aceptables.

③ Monitoreo de Calidad e Inspección Aleatoria: Durante la producción en masa, se toman muestras regularmente de la línea de producción para realizar pruebas destructivas y así monitorear la consistencia de la calidad de la soldadura.

④ Análisis de Fallas: Cuando una estructura soldada falla, se realizan pruebas destructivas para analizar la superficie de la fractura e identificar la causa raíz de la falla (como penetración incompleta, grietas, inclusiones de escoria, etc.).

⑤ I+D de Nuevos Materiales/Procesos: Al desarrollar nuevos materiales o procesos de soldadura, se evalúan sus límites de rendimiento.

二. Métodos Comunes de Pruebas Destructivas de Soldadura

Existen muchos tipos de pruebas destructivas, que se pueden clasificar de la siguiente manera según las propiedades que se evalúan:

① Pruebas de Propiedades Mecánicas

Estas pruebas evalúan principalmente la capacidad de carga y la capacidad de deformación de las uniones soldadas.

● Prueba de Tracción:
▶ Objetivo: Determina la resistencia a la tracción, el límite elástico, el alargamiento tras la fractura y la reducción del área de las uniones soldadas.

▶ Método: Se rompe una probeta estándar en una máquina de pruebas de tracción. La muestra puede cortarse del metal de soldadura o de una muestra de tracción completa que incluya la soldadura, la zona afectada por el calor y el metal base.

▶ Problemas detectados: Resistencia de la soldadura insuficiente y baja ductilidad.

● Prueba de flexión:
▶ Objetivo: Evalúa la ductilidad y la calidad superficial de las uniones soldadas. Inspecciona la soldadura para detectar defectos como grietas y falta de fusión.

▶ Método: Doblar la muestra en una curva de un diámetro determinado hasta un ángulo especificado (p. ej., 180°) y observar si se forman grietas en las superficies de tracción (curvatura frontal, curvatura posterior y curvatura lateral).

▶ Problemas que pueden detectarse: Baja plasticidad de la soldadura, defectos internos o superficiales.

● Prueba de Impacto (Prueba de Impacto Charpy con Entalla en V):
▶ Objetivo: Determinar la tenacidad de una unión soldada (generalmente el centro de la soldadura y la zona afectada por el calor) bajo carga de impacto, es decir, su resistencia a la fractura frágil.

▶ Método: Colocar una probeta estándar con entalla en una máquina de impacto, fracturarla con un péndulo y medir la energía de impacto absorbida.

▶ Problemas que se pueden detectar: ​​Tenacidad insuficiente de la unión soldada (especialmente en la zona afectada por el calor) y propensión a la fractura frágil.

● Prueba de Dureza:
▶ Objetivo: Medir la distribución de la dureza en diferentes regiones de una unión soldada (material base, zona afectada por el calor, soldadura) para evaluar la tendencia al endurecimiento del material y los cambios microestructurales.

▶ Método: Utilizar un durómetro Vickers, Brinell o Rockwell para medir puntos a intervalos regulares a lo largo de la sección transversal de la unión.

▶Problemas que se pueden detectar: ​​Dureza excesiva en la zona afectada por el calor (que puede provocar grietas en frío) y dureza desigual.

② Exámenes macro y micrometalográficos

Este tipo de prueba evalúa la calidad de la unión mediante la observación de su estructura interna.

●Examen macrometalográfico:
▶Objetivo: Inspeccionar la profundidad de penetración de la soldadura, el ancho de la misma, la forma del cordón de soldadura y la presencia de defectos macroscópicos como porosidad, inclusiones de escoria, penetración incompleta y grietas.

▶Método: Cortar, esmerilar y pulir la sección transversal de la soldadura; luego, grabarla con un reactivo de grabado específico y observarla a simple vista o con una lupa de baja potencia.

▶Problemas que se pueden detectar: ​​Formación deficiente de la soldadura y diversos defectos macroscópicos de soldadura.

●Examen micrometalográfico:
▶Objetivo: Observar la microestructura (como austenita, ferrita, martensita, etc.) de diversas áreas de la unión soldada al microscopio para analizar la relación entre estructura y rendimiento.

▶Método: Observar la muestra macrometalográfica con un microscopio óptico o electrónico de gran aumento.

▶Problemas que se pueden detectar: ​​Defectos microscópicos como precipitación de fases nocivas, granos gruesos y microfisuras.

③ Ensayo de tenacidad a la fractura

En estructuras grandes y críticas (como centrales nucleares, barcos y recipientes a presión), es necesario evaluar su capacidad para resistir la propagación de grietas.

● Ensayo CTOD: Mide el desplazamiento de la abertura de la punta de la grieta.

● Ensayo J-Integral: Mide la intensidad del campo de tensión-deformación en la punta de la grieta en materiales elastoplásticos.

▶Objetivo: Proporciona datos clave para el diseño de prevención de fracturas y la evaluación de la seguridad de estructuras críticas.

④ Análisis químico

▶ Objetivo: Analizar la composición química del metal de soldadura para garantizar que cumpla con los requisitos, en particular para los elementos que afectan significativamente la resistencia a la corrosión (como Cr, Ni y C).

▶ Método: Se suele utilizar el análisis espectroscópico.

三. Prueba de soldadura destructiva：Resumen del procedimiento experimental

① Muestreo: Cortar las muestras de la placa de prueba de soldadura o del producto en la ubicación y orientación especificadas.

② Preparación de la muestra: Procesar las muestras hasta obtener el tamaño y la forma especificados por la norma.

③ Pruebas: Realizar las pruebas utilizando el equipo de prueba adecuado.

④ Pruebas y registro: Registrar los datos de las pruebas (como carga, desplazamiento, energía de impacto, etc.) y la morfología de la falla de la muestra.

⑤ Análisis e informes: Comparar los resultados de las pruebas con las normas o los requisitos técnicos y emitir un informe de evaluación.

四. Pruebas Destructivas vs. Pruebas No Destructivas

Estos son dos enfoques complementarios para el control de calidad: