jueves, 12 de junio de 2008
Soldadura de tuberías progresión ascendente (NORMA)
Indice
1. Proceso operacional
2. Tareas a realizar
3. Criterios de ejecucion
4. Inspeccion durante el proceso
5. Definiciones
1. Proceso operacional
NOTA: Todas las personas que ingresen al campo de trabajo con el fin de realizar tareas relacionadas con la soldadura de tuberías, deben: Conocer y cumplir estrictamente las normas de seguridad industrial, de salud ocupacional y velar por que los pasos descritos a continuacion sean cumplidos estrictamente, con el animo de mantener el indice de accidentalidad en los niveles minimos aceptables con un maximo de productividad de todos los participantes, para esto asigne a cada persona o equipo de trabajo las tareas más apropiadas en función de sus capacidades, en cada una de las fases de ejecución de los procesos operativos a desarrollar.
Comience realizando el análisis de trabajo seguro (ATS) y solicite el respectivo permiso para ejecutar trabajos en frio o en caliente.
En el area de trabajo omita el uso de elementos como: relojes, cadenas, anillos, pulseras, manillas, pearsis.
El personal de apoyo como: ayudantes de soldadura, esmeriladores, tuberos, carpinteros metalicos o paileros deben usar elementos de seguridad; casco, botas de seguridad con puntera de acero, guantes, gafas de seguridad, tapones auditivos, caretas o viseras para esmerilar y ropa adecuada resistente al fuego.
Los soldadores ademas de los elementos anteriormente descritos deben deben usar: careta para soldar con el filtro apropiado, respirador contra: (polvo, gases y humos), mangas de cuero, delantal de cuero, capuchón cubre cabeza,
El supervisor de soldadura debe verificar que el soldador tenga su calificación vigente.
Aliste y posicione correctamente las mamparas y biombos durante todo el proceso de preparación, corte termico o mecanico, biselado, punteado, y realización de la soldadura con el objeto de dar protección a las personas, equipos, materiales y medio ambiente que están en el área de influencia del arco eléctrico, y para proteger el charco de fusión de las corrientes de aire y agentes nocivos que afectan la calidad de la soldadura y la junta soldada.
El personal vigia de seguridad y de contra incendio deben estar presentes con el equipo necesario, cuando se suelde en áreas con riesgo de incendio o explosión, cumpliendo las recomendaciones registradas en el (ATS).
Es responsabilidad de todo el personal mantener el sitio de trabajo en condiciones adecuadas de: higiene, orden, aseo, ventilación y seguridad, controlar permanentemente los factores de riesgo fisicos, químicos, eléctricos, mecánicos, ambientales y ergonomicos, manteniendo normas de conducta acordes a los valores de convivencia ciudadana, informando al ente encargado la no conformidad.
2. Tareas a realizar
1. Corte:
Es responsabilidad del soldador, el tubero o el pailero identificar, seleccionar, limpiar, medir, trazar, realizar el corte termico o
mecanico, con la ayuda de la biseladora o en forma manual de los materiales base como tuberias de aceros al carbono, siguiendo las recomendaciones del procedimiento calificado.
2. Biselado:
- El bisel, el hombro de los tubos a soldar son preparados por el tubero o el pailero con la ayuda del esmeril angular con disco de ¼", con la lima mediacaña, verificando la limpieza interna, externa, la geometría de los bordes con la ayuda del calibrador o la galga de acuerdo al procedimiento calificado,
- El biselado de tuberías con el mismo diámetro pero con diferente espesor se debe preparar realizando la transición adecuada o la reconstrucción con soldadura de acuerdo al codigo: ASME seccion VIII, division I.
-El angulo del bisel esta permitido entre 30º y 45º para nuestro caso debe ser de 37,5º
-El angulo del chaflan esta permitido entre 60º y 90º para nuestro caso debe ser de 75º
-El hombro o talon debe ser igual al intersticio o separacion entre los miembro y depende del diametro del electrodo a usar en el pase de raiz en nuestro caso debe estar entre 3/32" y 1/8" y el electrodo a usar debe ser de 1/8" (FIGURA No 1)
3. Punteado:
NOTA: La actividad de puntear consiste en fijar conjuntos mediante puntos de soldadura resistentes y situados de forma que impidan la deformación de los mismos en su posterior soldeo.
Es responsabilidad del soldador alistar, poner en marcha y ajustar los parámetros del equipo para soldar al arco para la realización de un correcto punteado.
El proceso de punteado lo debe realizar un equipo de trabajo conformado por: el tubero o pailero, el soldador y el auxiliar de soldadura con la respectiva supervision.
En la operacion de punteado se debe verificar la alineación de los ejes de los tubos, la uniformidad del intersticio, la separacion entre los miembros a soldar de acuerdo al diámetro del electrodo a usar.
El punteado se puede realizar: a) con la ayuda de espaciadores soldados sobre la cara del bisel, b) con la ayuda de grapa externa o interna, c) directamente sobre el hombro o talon.
En el proceso de punteado o durante la realizacion de la junta no se permite aplicar soldadura fuera del angulo de chaflan.
El equipo para soldar o la fuente de poder usado en el punteado debe ser de corriente continua con polaridad positiva (cc/dp) con amperaje de 70 a 110amp.
El electrodo usado para el punteado debe ser E-6010 de 1/8".
4. Pase De Penetración:
NOTA: Antes de la ejecucion del pase de raiz aplique las técnicas de limpieza de bordes a soldar, óxidos y grasas hasta eliminarlos, para impedir posibles defectos de soldadura.
El pase de penetración, raiz o primer pase, se puede realizar en posición: 2g, 5g o 6g, (FIGURA No 2)
La soldadura en las posiciones 5g y 6g se deben iniciar en la posición de sobrecabeza o denominada las 6 horas, y se debe terminar en la posición plana tambien denominada de las 12 horas, (FIGURA No 3)
Es responsabilidad del soldador solicitar la adecuacion correcta del sitio de trabajo, alejando los materiales combustibles del area, los obstaculos y elementos adversos como la presencia de agua, corrientes de aire o elementos contaminantes.
El soldador debe ajustar correctamente los parámetros del equipo para soldar al arco, seleccionar los electrodos en condiciones adecuadas y aplicar el pase de penetración iniciando el pase en la posición de sobrecabeza o en la posición de las 6 horas (mas o menos 15 grados). (FIGURA No 4)
Los empalmes del cordon de penetracion se deben realizar esmerilando la terminacion del cordon con disco de pulidora de 1/8", termine este pase en la posición plana o de las 12 horas (mas o menos 15 grados), (FIGURA No 3)
Durante la aplicacion del cordon de raiz se debe controlar: altura, ancho y uniformidad de la penetración de raíz de acuerdo al codigo ASME seccion VIII division I.
El equipo para soldar o la fuente de poder usado en la realizacion del pase de raiz debe ser de corriente continua con polaridad positiva (cc/dp) con amperaje de 70 a 110amp.
El electrodo usado para el pase de penetracion debe ser E-6010 de 1/8".
La oscilacion del electrodo debe ser en latigazo, circular continua, v invertida o combinada.
Una vez terminado el pase de raiz en su totalidad, se procede a la respectiva limpieza y esmerilado de la cara exterior con la ayuda de la pulidora usando disco de 1/8"
La carrilera de escoria del pase de raiz debe ser removida en su totalidad, si hay duda puede usar las tintas penetrantes no olvide: de una buena limpieza depende una buena soldadura,
Al ejecutar la tarea de limpieza de la cara del pase de raiz con la ayuda de la pulidora no permita tocar los bordes del bisel pues son la referencia para los pases de relleno y presentacion,
El alto y ancho del pase de raiz, debe ser aproximadamente igual en toda su extension,
La ranura del bisel para la aplicacion del pase de relleno debe quedar completamente limpia y uniforme en toda su longitud.
5. Pase de relleno:
Es responsabilidad del soldador y del equipo de trabajo que la adecuacion del sitio de soldadura se mantenga en condiciones optimas.
Revise detenidamente la ranura del bisel antes de proceder a realizar el pase de relleno, en caso de dudas limpie la superficie con la ayuda de un trapo adecuado, no deje enfriar completamente el sitio de la soldadura y de ser necesario precaliente por encima de 50 grados centigrados.
El soldador debe ajustar correctamente los parámetros del equipo para soldar al arco, seleccionar los electrodos en condiciones adecuadas y aplicar el pase de relleno en la misma posicion en la cual se aplico el pase de raiz.
El pase de relleno en posiciones 5g y 6g se deben iniciar en la posición de sobrecabeza denominada las 6 horas (mas o menos 15 grados), y se debe terminar en la posición plana tambien denominada de las 12 horas (mas o menos 15 grados),
Controle que los empalmes del pase de relleno no se realicen en el mismo sitio donde se realizaron los empalmes del pase de raiz, pues la mayoria de los defectos de soldadura con el proceso SMAW, quedan ubicados en los empalmes.
Los empalmes del cordon de relleno se deben realizar lo mas rapido posible no es permitido el uso de la pulidora con disco solo la grata para limpiar la escoria.
Durante la aplicacion del cordon de relleno se debe controlar: altura, ancho y uniformidad,
El equipo para soldar o la fuente de poder usado en la realizacion del pase de relleno puede ser de corriente alterna o corriente continua con polaridad positiva (cc/dp) con amperaje de 90 a 130amp.
El electrodo usado para el pase de relleno debe ser E-7018 de 1/8".
La oscilacion del electrodo puede ser en: media luna positiva o negativa, zigzag, circular continua, v invertida o combinada.
Una vez terminado el pase de relleno en su totalidad, se procede a la respectiva limpieza con la grata retirando toda la escoria presente,
En caso de la presencia de algun defecto a la vista este debe ser retirado con la ayuda del esmeril y verificar con la ayuda de las tintas penetrantes la correcta reparacion y aceptacion del mismo
Al ejecutar el pase de relleno no permita tocar con el arco los bordes del bisel pues son la referencia para el pase de presentacion, la altura del cordon de relleno puede quedar al mismo nivel exterior de los tubos a soldar,
El alto y ancho del pase de relleno, debe ser aproximadamente igual en toda su extension,
6. Pase de presentacion:
Es responsabilidad del soldador y del equipo de trabajo que la adecuacion del sitio de soldadura se mantenga en condiciones optimas.
Antes de aplicar el pase de presentacion retire toda la escoria y revise detenidamente el contorno del pase de pase de relleno, no deje enfriar completamente el sitio de la soldadura y de ser necesario precaliente por encima de 50 grados centigrados.
El soldador debe ajustar correctamente los parámetros del equipo para soldar al arco, seleccionar los electrodos en condiciones adecuadas y aplique el pase de presentacion en la misma posicion en la cual se aplicaron las anteriores pasadas,
El pase de presentacion en posiciones 5g y 6g se deben iniciar en la posición de sobrecabeza denominada las 6 horas (mas o menos 15 grados), y se debe terminar en la posición plana tambien denominada de las 12 horas (mas o menos 15 grados),
Aplique el pase de presentacion fundiendo el area comprendida entre los biseles, apunte con el eje del electrodo al borde del bisel y de esta forma controle el ancho del pase de presentacion,
Controle que los empalmes del pase de presentacion no se realicen en el mismo sitio donde se realizaron los empalmes del pase de relleno, pues la mayoria de los defectos de soldadura con el proceso SMAW, quedan ubicados en los empalmes.
Los empalmes del cordon de presentacion se deben realizar lo mas rapido posible no es permitido el uso de la pulidora con disco solo la grata para limpiar la escoria.
Durante la aplicacion del cordon de presentacion se debe controlar: altura, ancho y uniformidad,
El equipo para soldar o la fuente de poder usado en la realizacion del pase de presentacion puede ser de corriente alterna o corriente continua con polaridad positiva (cc/dp) con amperaje de 90 a 130amp.
El electrodo usado para el pase de presentacion debe ser E-7018 de 1/8".
La oscilacion del electrodo puede ser en: media luna positiva o negativa, zigzag, circular continua, v invertida o combinada.
Una vez terminado totalmente el pase de presentacion controle los cambios bruscos de temperatura y permita que la temperatura descienda por debajo de los 50 grados centigrados para proceder a la respectiva limpieza con la grata retirando toda la escoria presente,
A continuacion viene la inspeccion visual rigurosa,
En caso de la presencia de algun defecto a la vista este debe ser retirado con la ayuda del esmeril y verificar con la ayuda de las tintas penetrantes la correcta reparacion y aceptacion del mismo.
El alto del pase de presentacion o refuerzo de soldadura se acepta entre (0 y 3mm)
y ancho del pase de presentacion no debe sobrepasar 1,5mm a lado y lado del borde del bisel.
El supervisor verifica que la cara del cordon de presentacion sea plana o ligeramente convexa, uniforme en ancho, alto, color y apariencia y emite concepto de aceptacion o rechazo.
Una vez terminada la junta el soldador debe poner su estampa con el fin de asignar responsabilidades en los posibles defectos en el control de calidad posterior,
En una linea de produccion una junta puede ser realizada por uno o varios soldadores, esto implica que cada uno de los participantes estampe e identique de que parte de la junta es responsable cada uno.
El supervisor identifica la junta soldada de acuerdo a los planos de fabricacion, controlando la produccion.
El control de calidad normalmente se realiza por medio de radiografia industrial la cual debe ser evaluada por el inspector de apoyo tecnico de la produccion,
Si se presenta alguna no conformidad es necesario realizar la reparación de la junta soldada, de acuerdo al instructivo aplicable y al codigo ASME seccion XI.
El inspector o su delegado verifica, que se realice un nuevo control radigrafico cuando la junta soldada ha sido reparada, cumpliendo las normas de seguridad para tomas de radiografía industrial, y registrando los resultados de este.
El control de calidad por radiografia industrial o particulas magneticas lo realiza el profesional inspector de apoyo tecnico de la produccion.
El inspector de Apoyo Técnico a la Producción acepta o rechaza la junta.
3. Criterios de ejecucion
Corresponde al tubero preparar la Junta a soldar ajustando correctamente la geometría de la misma con relacion a: angulo de bisel, separación entre elementos, hombro o talon, y punteado, de acuerdo a los parámetros del procedimiento de soldadura para tuberías de aceros al carbono con el proceso SMAW.
El trabajo con pulidora manual lo debe realizar personal experto en este tipo de tarea, como el pailero o el tubero, no olvide que los esmeriles y pulidoras son las maquinas y equipos que mas accidentes han ocasionado en la industria.
Corresponde al soldador y al supervisor conocer correctamente el funcionamiento y el mantenimiento primario del equipo para soldar al arco con el proceso SMAW, por norma no es permitido que personal inexperto o sin la capacitacion adecuada, manipule, opere, o trabaje con equipos que no conozca.
Corresponde al tubero y al supervisor conocer correctamente el funcionamiento y el mantenimiento primario de la biseladora, y del equipo para oxicorte, con el animo de realizar el trabajo en forma segura.
Corresponde al pailero, andamiero o carpintero metalico y al supervisor conocer correctamente el funcionamiento y el mantenimiento primario de las herramientas y equipos para posicionar, nivelar, subir o bajar: como estructuras, soporteria, bancos, burros, gruas manuales, diferenciales, micos, señoritas, garruchas, para izar y posicionar los elementos a soldar, por norma no es permitido que a estas areas tenga acceso personal inexperto o sin la capacitacion adecuada.
La responsabilidad de la calidad de la junta soldada recae en el soldador calificado por lo tanto asegurese de utilizar herramientas, accesorios, consumibles y equipos en buen estado.
El soldaor, el tubero, el pailero y los respectivos supervisores deben estar en capacidad de: identificar, armar, poner en marcha, desarmar, y ubicar todas y cada una de las partes de los equipos para corte termico como: equipo de corte por plasma y oxicorte guardando las normas de seguridad correspondientes.
El supervisor de soldadura y el soldador deben verificar que los metales de base y de aporte correspondan a la denominación de los usados en la calificación del procedimiento, almacenarlos correctamente y verificar que se encuentran en buen estado, desechar el uso de segueta, cincel o lima para delimitar el pie del pase de presentación, esto produce socavadura y no conformidades en el pie del cordón.
En la realización de la junta el soldador y el supervisor deben cuidar de cumplir con el tiempo promedio establecido entre pases, no realizar empalmes en frio, y en ningun caso se debe suspender la realización de la misma solo con el pase de raiz, en las juntas en tubería de diámetros superiores se permite suspender el trabajo solo cuando se haya realizado los dos pases el de raiz y el de relleno completamente.
En la realización de la junta el soldador y el supervisor deben seguir estrictamente lo establecido en el (PQR) o en el registro de la calificación del procedimiento.
En la realización de la junta el supervisor debe controlar que en el pase de raiz, el hombro sea fundido totalmente, la altura de penetración debe estar minimo a raz y máximo de 1/8" dependiedo del espesor de pared el tubo, que en la realizacion del pase de relleno no se perfore el pase de raiz y en la ejecucion del pase de presentación no se encienda el arco fuera de la zona de la soldadura, y que la altura de presentación no se realice por encima de 1/8" dependiendo del espesor de pared de los tubos soldados.
Es responsabilidad del supervisor y del soldador controlar que el horno para conservar los electrodos de bajo hidrógeno se mantengan en el sitio de trabajo a una temperatura superior a 50º por encima de la temperatura ambiente, que permanezca cerrado, que solo se lleven al sitio de trabajo los electrodos que se vayan a utilizar en la jornada de trabajo, para evitar que absorban humedad, es recomendable mantener los electrodos en su empaque original, hasta que se requieran para su utilización, si hay duda de la calidad de los electrodos es mejor no usarlos si por fuerza mayor son usados la soldadura realizada debe someterse a prueba de radiografia 100%
4. Inspeccion durante el proceso
Si se presenta algún defecto o se detectan discontinuidades no aceptadas, cuando se esta realizando la junta, se debe suspender el proceso y realizar la respectiva corrección.
En caso de que la preparación de la junta no sea la correcta no se debe iniciar el soldeo hasta tanto no sea corregida.
Si se presentan corrientes de aire que afecten el charco de fusión, se debe aislar el área de soldeo
Si la presentacion del cordón con la tecnica de cordoneo, causa dificultades para la interpretación de la RT, se debe esmerilar la cara del cordón hasta que quede uniforme. (Especialmente en soldaduras en posición 2G y 6G).
Si se presentan situaciones que no garanticen la seguridad de las personas, equipos e instalaciones se debe suspender el proceso hasta que el inspector de seguridad verifique y autorice la ejecución del trabajo.
Si se presentan dudas relacionadas con la calidad y clase de materiales de aporte y base, se debe solicitar el concepto al funcionario asignado de apoyo tecnico a la produccion,
Cuando el supervisor considere que el soldador, aun estando calificado, no se encuentra con las condiciones de entrenamiento adecuado para realizar esta tarea, se debe programar la ejecución de una junta soldada de ensayo para realizar inspección visual.
Si se tiene dudas sobre la vigencia de la calificación de un soldador, se debe consultar la base de datos diseñada para este fin.
Cuando se requiera realizar juntas soldadas entre material usado con usado, usado con nuevo o con materiales nuevos en los cuales no se tenga certeza de la calidad de los bordes a unir, se debe realizar prueba de líquidos penetrantes en los bordes de dicho material,
Si se requiere preparar la junta a soldar con oxicorte, se debe cortar dejando una tolerancia de 1/8" mínimo para luego esmerilar y darle las dimensiones requeridas.
Si se requiere preparar la junta a soldar con corte con plasma, se debe cortar dejando una tolerancia de 3/32" mínimo para luego esmerilar y darle las dimensiones requeridas,
El corte con sierra mecanica o torno no requiere tolerancia.
5. Definiciones
NIVEL UNO EN SOLDADURA: Corresponde a las normas elaboradas para los ayudantes o los auxiliares y personal de apoyo en el area de la soldadura
NIVEL DOS EN SOLDADURA: Corresponde a las normas elaboradas para los soldadores: 1ª, 1, 2, 3, de platinas, tanques, tubería, lineas de produccion en serie o de mantenimiento.
NIVEL TRES EN SOLDADURA: Corresponde a las normas elaboradas para los: inspectores, interventores, supervisores, gerentes, diseñadores y demas personal directivo.
VARIABLE FUNDAMENTAL O ESCENCIAL: hace referencia a los aspectos que no se deben cambiar durante la ejecución de la junta, pues al variarlos se afecta el resultado definido en el procedimiento calificado, ejemplo cambiar el tipo de electrodo.
VARIABLE NO ESCENCIAL: son los aspectos que se pueden variar durante la soldadura y que no afectan el resultado final definido en el procedimiento calificado, ejemplo el angulo de inclinación del electrodo.
SMAW: Proceso de soldadura manual por arco eléctrico con electrodo revestido, o soldadura electrica.
CONTROL DE CALIDAD: son todas las tareas y operaciones encaminadas a la obtención de una soldadura sana libre de defectos, hay control antes, durante y posterior al proceso de soldadura.
PROCESO DE SOLDADURA: Es una entre varias técnicas y formas de realizar metódicamente y paso a paso la union de dos o mas metales, existen muchos procesos de soldadura, los procesos basico de soldadura son: SMAW, GMAW, GTAW, OFW, SAW, PAW, FCAW.
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA: Es el proceso operacional detallado a seguir en la ejecución de una soldadura especificando los metales de base, de aporte, equipos, y personal capacitado con el fin de obtener una soldadura de excelente calidad.
ASME: Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos ( American Society of Mechanical Engineers).
POSICIÓN 1G: Union de dos tubos a tope, en la cual el eje del tubo esta en posición horizontal, el tubo gira durante la aplicación de la soldadura y esta se aplica en posición plana, de derecha a izquierda o viceversa.
POSICIÓN 2G: Union de dos tubos a tope, en la cual el eje del tubo esta en posición Vertical, el tubo permanece fijo durante la aplicación de la soldadura y el eje del cordón esta en posición horizontal.
POSICIÓN 5G (U) Union de dos tubos a tope, en la cual el eje del tubo esta en posición horizontal, el tubo permanece fijo durante la aplicación de la soldadura y esta se aplica con progresion vertical ascendente.
POSICIÓN 6G(U) Posición de prueba a tope, en la cual el eje del tubo esta a 45° con relación al plano horizontal, el tubo permanece fijo durante la aplicación de la soldadura y esta se aplica en progresión vertical ascendente.
GALGA: Instrumento de medicion que sirve para dimensionar la geometría de la junta a soldar y soldada, como angulo de bisel, intesticio, hombro, ancho y alto de penetración o presentación, cedula del tubo.
SOCAVADURA: Discontinuidad en forma de muesca que se presenta en la raíz de la junta soldada, en los empalmes en frio, entre cordones y en el pie de la soldadura no es aceptada por el codigo.
BIOMBO, CORTINA O MAMPARA: Son usados como elementos aislantes o protección para las personas, equipos y zona de soldadura, pueden ser de lona o materiales resistentes al fuego, especialmente usados en la soldadura a camp abierto con fuertes corrientes de aire o condiciones climáticas adversas.
ALTURA DEL REFUERZO: Sección del pase de presentación y del pase de raíz que sobresale del material base.( Refuerzo de la cara del cordón y refuerzo de la raíz de la junta soldada).
TRANSICIÓN: Mecanizado o reconstrucción con soldadura que se realiza al material base con el fin de dejar a la misma altura la zona de soldadura de la junta, de acuerdo al codigo ASME seccion VIII.
ESTAMPA: Código en numeros o letras que identifica a cada soldador de una compañía.
ESTAMPAR: Identificar la junta soldada con el numero o letra asignado al soldador o soldadores que aplicaron la soldadura con el fin de controlar y asignar la responsabilidad en la ejecución de las soldaduras que presenten no conformidad.
ATP: Apoyo tecnico a la produccion,
ATS: Analisis de trabajo seguro,
R.T: Ensayo por radiografía industrial,
P: porosidad,
L.P: falta de penetración,
N.F: falta de fusion,
I.U: socavaciones,
P.D: defecto de tubería,
W.P.S-EPS: WELDING PROCEDURE SPECIFICATIONS (Especificaciones del procedimiento de soldadura),
P.Q.R-RPC: PROCEDURE QUALIFICATION RECORDS (Registros de calificación del procedimiento de soldadura),
W.P.Q: WELDING PERFOMANCE QUALIFICATIONS (Calificación de la habilidad del soldador),
Pase: Capa completa de soldadura formada por uno o varios cordones ejemplo: pase de raiz, pase caliente, pase de relleno, y pase de presentación o adorno, otros lo denominan de cierre o peinado,
Cordón: hilera continua de puntos de soldadura depositada apagando o no el arco.
TRATAMIENTO TERMICO: Obtención de las propiedades y las condiciones deseadas de un metal con la ayuda del calor controlándolo adecuadamente.
ENSAYO DE DUREZA: Prueba no destructiva, que se realiza con el objeto de medir la resistencia de un metal a ser penetrado o rayado por otro material, en la soldadura de los aceros aleados al cromo, molibdeno es muy comun esta prueba con el fin de controlar la uniformidad de grano en la zona afectada por el calor (ZAC),
FUENTE DE PODER: Equipo para soldar al arco de corriente continua o alterna, diseñada para realizar soldaduras con los procesos: SMAW, GTAW, GMAW, FCAW,
ALIVIO DE ESFUERZOS: Tratamiento térmico que se realiza a las juntas soldadas y a los metales con el objeto de eliminar tensiones producida durante los trabajos relacionados con la soldadura, este alivio es acompañado con la prueba de dureza.
Herramientas y equipos:
Fuente de poder de corriente alterna o corriente continua.
Horno Portátil para soldadura
Pulidora eléctrica ( con discos apropiados )
Equipo de Oxicorte y de calentar ( con todos sus componentes).
Elementos de Seguridad y protección personal; gafas de seguridad, botas de seguridad, mangas y delantal de cuero para el soldador, tapones auditivos, careta para soldar con filtro adecuado, caretas para esmerilar, cubre cabeza para el soldador, casco de seguridad, ropa apropiada, guantes para soldador.
Herramientas: martillo, cincel, cepillo, escuadra, flexo metro, nivel, grapas para alinear tubería, soportes para instalar tubería, correa para marcar tubería, tiza para marcar metales, tiza térmica, linterna, gratas de acero, marcador de pintura, soportes para tubería, espaciadores para posicionar la junta a soldar.
Electrodos consumibles, de acuerdo al WPS
Horno estacionario.
Biombos y o facilidades para proteger el charco de fusión.
Equipo de corte por plasma (opcional)
Maquina biseladora / cortadora de tubería ( opcional).
Segueta manual o mecanica (opcional)
Torno mecanico (opcional)
Materiales:
Electrodos E-6010 de 1/8",
Electrodos E-7018 de 1/8",
Tuberia de acero al carbono A 106 grado B,
Disco de pulidora de ¼ " y de 1/8" para aceros al carbono,
Cepillo de alambre de acero,
Grata circular entorchada de 1/8" para acero al carbono,
Tiza industrial,
Tiza termica,
Objetivo general:
El usuario que logre interpretar correctamente esta norma estara en capacidad de: supervisar, orientar, realizar, estandarizar, normalizar o ejecutar correctamente soldaduras en tuberías de: Acero al carbono en diámetros de 3" y superiores, en espesores desde 1/16" hasta 5/8", con el proceso SMAW, aplicando la soldadura con progresión vertical ascendente, pase de raiz, con electrodo E-6010 de 1/8", pases de relleno y presentación con E-7018 de 1/8", en el taller o en el campo de trabajo, de acuerdo al codigo ASME seccion IX.
NOTA: Esta norma es aplicable a todas las operaciones y tareas relacionadas con: la identificación del metal de base y de aporte, transporte, preparación, posicionamiento, corte termico o mecanico, biselado, punteado, realización del pase de raiz, relleno y presentación, control metodico de la calidad, prueba destructiva, semidestructiva o no destructiva de la misma de acuerdo al codigo ASME seccion IX, o instructivo de la empresa si lo hay.
Categoría: Industrial
Descripción: Es una norma para la realizacion de soldaduras de tuberias de aceros al carbono con el proceso SMAW, tecnica vertical ascendente de acuerdo al codigo ASME seccion IX.
AEMST201:
Armar, elementos, metalicos, soldados, en tubería, nivel dos, norma numero uno.
Norma Para Realizar Soldaduras En Tuberias De Aceros Al Carbono Con El Proceso Smaw, Tecnica Vertical Ascendente De
Acuerdo Al Codigo Asme Seccion IX.
Trabajo enviaado por:
Agobardo Carvajal Estupiñan
agobardo1[arroba]hotmail.com
Instructor de soldaduras SENA Barrancabermeja Colombia.MONOGRAFIAS.COM TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS
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1. Proceso operacional
2. Tareas a realizar
3. Criterios de ejecucion
4. Inspeccion durante el proceso
5. Definiciones
1. Proceso operacional
NOTA: Todas las personas que ingresen al campo de trabajo con el fin de realizar tareas relacionadas con la soldadura de tuberías, deben: Conocer y cumplir estrictamente las normas de seguridad industrial, de salud ocupacional y velar por que los pasos descritos a continuacion sean cumplidos estrictamente, con el animo de mantener el indice de accidentalidad en los niveles minimos aceptables con un maximo de productividad de todos los participantes, para esto asigne a cada persona o equipo de trabajo las tareas más apropiadas en función de sus capacidades, en cada una de las fases de ejecución de los procesos operativos a desarrollar.
Comience realizando el análisis de trabajo seguro (ATS) y solicite el respectivo permiso para ejecutar trabajos en frio o en caliente.
En el area de trabajo omita el uso de elementos como: relojes, cadenas, anillos, pulseras, manillas, pearsis.
El personal de apoyo como: ayudantes de soldadura, esmeriladores, tuberos, carpinteros metalicos o paileros deben usar elementos de seguridad; casco, botas de seguridad con puntera de acero, guantes, gafas de seguridad, tapones auditivos, caretas o viseras para esmerilar y ropa adecuada resistente al fuego.
Los soldadores ademas de los elementos anteriormente descritos deben deben usar: careta para soldar con el filtro apropiado, respirador contra: (polvo, gases y humos), mangas de cuero, delantal de cuero, capuchón cubre cabeza,
El supervisor de soldadura debe verificar que el soldador tenga su calificación vigente.
Aliste y posicione correctamente las mamparas y biombos durante todo el proceso de preparación, corte termico o mecanico, biselado, punteado, y realización de la soldadura con el objeto de dar protección a las personas, equipos, materiales y medio ambiente que están en el área de influencia del arco eléctrico, y para proteger el charco de fusión de las corrientes de aire y agentes nocivos que afectan la calidad de la soldadura y la junta soldada.
El personal vigia de seguridad y de contra incendio deben estar presentes con el equipo necesario, cuando se suelde en áreas con riesgo de incendio o explosión, cumpliendo las recomendaciones registradas en el (ATS).
Es responsabilidad de todo el personal mantener el sitio de trabajo en condiciones adecuadas de: higiene, orden, aseo, ventilación y seguridad, controlar permanentemente los factores de riesgo fisicos, químicos, eléctricos, mecánicos, ambientales y ergonomicos, manteniendo normas de conducta acordes a los valores de convivencia ciudadana, informando al ente encargado la no conformidad.
2. Tareas a realizar
1. Corte:
Es responsabilidad del soldador, el tubero o el pailero identificar, seleccionar, limpiar, medir, trazar, realizar el corte termico o
mecanico, con la ayuda de la biseladora o en forma manual de los materiales base como tuberias de aceros al carbono, siguiendo las recomendaciones del procedimiento calificado.
2. Biselado:
- El bisel, el hombro de los tubos a soldar son preparados por el tubero o el pailero con la ayuda del esmeril angular con disco de ¼", con la lima mediacaña, verificando la limpieza interna, externa, la geometría de los bordes con la ayuda del calibrador o la galga de acuerdo al procedimiento calificado,
- El biselado de tuberías con el mismo diámetro pero con diferente espesor se debe preparar realizando la transición adecuada o la reconstrucción con soldadura de acuerdo al codigo: ASME seccion VIII, division I.
-El angulo del bisel esta permitido entre 30º y 45º para nuestro caso debe ser de 37,5º
-El angulo del chaflan esta permitido entre 60º y 90º para nuestro caso debe ser de 75º
-El hombro o talon debe ser igual al intersticio o separacion entre los miembro y depende del diametro del electrodo a usar en el pase de raiz en nuestro caso debe estar entre 3/32" y 1/8" y el electrodo a usar debe ser de 1/8" (FIGURA No 1)
3. Punteado:
NOTA: La actividad de puntear consiste en fijar conjuntos mediante puntos de soldadura resistentes y situados de forma que impidan la deformación de los mismos en su posterior soldeo.
Es responsabilidad del soldador alistar, poner en marcha y ajustar los parámetros del equipo para soldar al arco para la realización de un correcto punteado.
El proceso de punteado lo debe realizar un equipo de trabajo conformado por: el tubero o pailero, el soldador y el auxiliar de soldadura con la respectiva supervision.
En la operacion de punteado se debe verificar la alineación de los ejes de los tubos, la uniformidad del intersticio, la separacion entre los miembros a soldar de acuerdo al diámetro del electrodo a usar.
El punteado se puede realizar: a) con la ayuda de espaciadores soldados sobre la cara del bisel, b) con la ayuda de grapa externa o interna, c) directamente sobre el hombro o talon.
En el proceso de punteado o durante la realizacion de la junta no se permite aplicar soldadura fuera del angulo de chaflan.
El equipo para soldar o la fuente de poder usado en el punteado debe ser de corriente continua con polaridad positiva (cc/dp) con amperaje de 70 a 110amp.
El electrodo usado para el punteado debe ser E-6010 de 1/8".
4. Pase De Penetración:
NOTA: Antes de la ejecucion del pase de raiz aplique las técnicas de limpieza de bordes a soldar, óxidos y grasas hasta eliminarlos, para impedir posibles defectos de soldadura.
El pase de penetración, raiz o primer pase, se puede realizar en posición: 2g, 5g o 6g, (FIGURA No 2)
La soldadura en las posiciones 5g y 6g se deben iniciar en la posición de sobrecabeza o denominada las 6 horas, y se debe terminar en la posición plana tambien denominada de las 12 horas, (FIGURA No 3)
Es responsabilidad del soldador solicitar la adecuacion correcta del sitio de trabajo, alejando los materiales combustibles del area, los obstaculos y elementos adversos como la presencia de agua, corrientes de aire o elementos contaminantes.
El soldador debe ajustar correctamente los parámetros del equipo para soldar al arco, seleccionar los electrodos en condiciones adecuadas y aplicar el pase de penetración iniciando el pase en la posición de sobrecabeza o en la posición de las 6 horas (mas o menos 15 grados). (FIGURA No 4)
Los empalmes del cordon de penetracion se deben realizar esmerilando la terminacion del cordon con disco de pulidora de 1/8", termine este pase en la posición plana o de las 12 horas (mas o menos 15 grados), (FIGURA No 3)
Durante la aplicacion del cordon de raiz se debe controlar: altura, ancho y uniformidad de la penetración de raíz de acuerdo al codigo ASME seccion VIII division I.
El equipo para soldar o la fuente de poder usado en la realizacion del pase de raiz debe ser de corriente continua con polaridad positiva (cc/dp) con amperaje de 70 a 110amp.
El electrodo usado para el pase de penetracion debe ser E-6010 de 1/8".
La oscilacion del electrodo debe ser en latigazo, circular continua, v invertida o combinada.
Una vez terminado el pase de raiz en su totalidad, se procede a la respectiva limpieza y esmerilado de la cara exterior con la ayuda de la pulidora usando disco de 1/8"
La carrilera de escoria del pase de raiz debe ser removida en su totalidad, si hay duda puede usar las tintas penetrantes no olvide: de una buena limpieza depende una buena soldadura,
Al ejecutar la tarea de limpieza de la cara del pase de raiz con la ayuda de la pulidora no permita tocar los bordes del bisel pues son la referencia para los pases de relleno y presentacion,
El alto y ancho del pase de raiz, debe ser aproximadamente igual en toda su extension,
La ranura del bisel para la aplicacion del pase de relleno debe quedar completamente limpia y uniforme en toda su longitud.
5. Pase de relleno:
Es responsabilidad del soldador y del equipo de trabajo que la adecuacion del sitio de soldadura se mantenga en condiciones optimas.
Revise detenidamente la ranura del bisel antes de proceder a realizar el pase de relleno, en caso de dudas limpie la superficie con la ayuda de un trapo adecuado, no deje enfriar completamente el sitio de la soldadura y de ser necesario precaliente por encima de 50 grados centigrados.
El soldador debe ajustar correctamente los parámetros del equipo para soldar al arco, seleccionar los electrodos en condiciones adecuadas y aplicar el pase de relleno en la misma posicion en la cual se aplico el pase de raiz.
El pase de relleno en posiciones 5g y 6g se deben iniciar en la posición de sobrecabeza denominada las 6 horas (mas o menos 15 grados), y se debe terminar en la posición plana tambien denominada de las 12 horas (mas o menos 15 grados),
Controle que los empalmes del pase de relleno no se realicen en el mismo sitio donde se realizaron los empalmes del pase de raiz, pues la mayoria de los defectos de soldadura con el proceso SMAW, quedan ubicados en los empalmes.
Los empalmes del cordon de relleno se deben realizar lo mas rapido posible no es permitido el uso de la pulidora con disco solo la grata para limpiar la escoria.
Durante la aplicacion del cordon de relleno se debe controlar: altura, ancho y uniformidad,
El equipo para soldar o la fuente de poder usado en la realizacion del pase de relleno puede ser de corriente alterna o corriente continua con polaridad positiva (cc/dp) con amperaje de 90 a 130amp.
El electrodo usado para el pase de relleno debe ser E-7018 de 1/8".
La oscilacion del electrodo puede ser en: media luna positiva o negativa, zigzag, circular continua, v invertida o combinada.
Una vez terminado el pase de relleno en su totalidad, se procede a la respectiva limpieza con la grata retirando toda la escoria presente,
En caso de la presencia de algun defecto a la vista este debe ser retirado con la ayuda del esmeril y verificar con la ayuda de las tintas penetrantes la correcta reparacion y aceptacion del mismo
Al ejecutar el pase de relleno no permita tocar con el arco los bordes del bisel pues son la referencia para el pase de presentacion, la altura del cordon de relleno puede quedar al mismo nivel exterior de los tubos a soldar,
El alto y ancho del pase de relleno, debe ser aproximadamente igual en toda su extension,
6. Pase de presentacion:
Es responsabilidad del soldador y del equipo de trabajo que la adecuacion del sitio de soldadura se mantenga en condiciones optimas.
Antes de aplicar el pase de presentacion retire toda la escoria y revise detenidamente el contorno del pase de pase de relleno, no deje enfriar completamente el sitio de la soldadura y de ser necesario precaliente por encima de 50 grados centigrados.
El soldador debe ajustar correctamente los parámetros del equipo para soldar al arco, seleccionar los electrodos en condiciones adecuadas y aplique el pase de presentacion en la misma posicion en la cual se aplicaron las anteriores pasadas,
El pase de presentacion en posiciones 5g y 6g se deben iniciar en la posición de sobrecabeza denominada las 6 horas (mas o menos 15 grados), y se debe terminar en la posición plana tambien denominada de las 12 horas (mas o menos 15 grados),
Aplique el pase de presentacion fundiendo el area comprendida entre los biseles, apunte con el eje del electrodo al borde del bisel y de esta forma controle el ancho del pase de presentacion,
Controle que los empalmes del pase de presentacion no se realicen en el mismo sitio donde se realizaron los empalmes del pase de relleno, pues la mayoria de los defectos de soldadura con el proceso SMAW, quedan ubicados en los empalmes.
Los empalmes del cordon de presentacion se deben realizar lo mas rapido posible no es permitido el uso de la pulidora con disco solo la grata para limpiar la escoria.
Durante la aplicacion del cordon de presentacion se debe controlar: altura, ancho y uniformidad,
El equipo para soldar o la fuente de poder usado en la realizacion del pase de presentacion puede ser de corriente alterna o corriente continua con polaridad positiva (cc/dp) con amperaje de 90 a 130amp.
El electrodo usado para el pase de presentacion debe ser E-7018 de 1/8".
La oscilacion del electrodo puede ser en: media luna positiva o negativa, zigzag, circular continua, v invertida o combinada.
Una vez terminado totalmente el pase de presentacion controle los cambios bruscos de temperatura y permita que la temperatura descienda por debajo de los 50 grados centigrados para proceder a la respectiva limpieza con la grata retirando toda la escoria presente,
A continuacion viene la inspeccion visual rigurosa,
En caso de la presencia de algun defecto a la vista este debe ser retirado con la ayuda del esmeril y verificar con la ayuda de las tintas penetrantes la correcta reparacion y aceptacion del mismo.
El alto del pase de presentacion o refuerzo de soldadura se acepta entre (0 y 3mm)
y ancho del pase de presentacion no debe sobrepasar 1,5mm a lado y lado del borde del bisel.
El supervisor verifica que la cara del cordon de presentacion sea plana o ligeramente convexa, uniforme en ancho, alto, color y apariencia y emite concepto de aceptacion o rechazo.
Una vez terminada la junta el soldador debe poner su estampa con el fin de asignar responsabilidades en los posibles defectos en el control de calidad posterior,
En una linea de produccion una junta puede ser realizada por uno o varios soldadores, esto implica que cada uno de los participantes estampe e identique de que parte de la junta es responsable cada uno.
El supervisor identifica la junta soldada de acuerdo a los planos de fabricacion, controlando la produccion.
El control de calidad normalmente se realiza por medio de radiografia industrial la cual debe ser evaluada por el inspector de apoyo tecnico de la produccion,
Si se presenta alguna no conformidad es necesario realizar la reparación de la junta soldada, de acuerdo al instructivo aplicable y al codigo ASME seccion XI.
El inspector o su delegado verifica, que se realice un nuevo control radigrafico cuando la junta soldada ha sido reparada, cumpliendo las normas de seguridad para tomas de radiografía industrial, y registrando los resultados de este.
El control de calidad por radiografia industrial o particulas magneticas lo realiza el profesional inspector de apoyo tecnico de la produccion.
El inspector de Apoyo Técnico a la Producción acepta o rechaza la junta.
3. Criterios de ejecucion
Corresponde al tubero preparar la Junta a soldar ajustando correctamente la geometría de la misma con relacion a: angulo de bisel, separación entre elementos, hombro o talon, y punteado, de acuerdo a los parámetros del procedimiento de soldadura para tuberías de aceros al carbono con el proceso SMAW.
El trabajo con pulidora manual lo debe realizar personal experto en este tipo de tarea, como el pailero o el tubero, no olvide que los esmeriles y pulidoras son las maquinas y equipos que mas accidentes han ocasionado en la industria.
Corresponde al soldador y al supervisor conocer correctamente el funcionamiento y el mantenimiento primario del equipo para soldar al arco con el proceso SMAW, por norma no es permitido que personal inexperto o sin la capacitacion adecuada, manipule, opere, o trabaje con equipos que no conozca.
Corresponde al tubero y al supervisor conocer correctamente el funcionamiento y el mantenimiento primario de la biseladora, y del equipo para oxicorte, con el animo de realizar el trabajo en forma segura.
Corresponde al pailero, andamiero o carpintero metalico y al supervisor conocer correctamente el funcionamiento y el mantenimiento primario de las herramientas y equipos para posicionar, nivelar, subir o bajar: como estructuras, soporteria, bancos, burros, gruas manuales, diferenciales, micos, señoritas, garruchas, para izar y posicionar los elementos a soldar, por norma no es permitido que a estas areas tenga acceso personal inexperto o sin la capacitacion adecuada.
La responsabilidad de la calidad de la junta soldada recae en el soldador calificado por lo tanto asegurese de utilizar herramientas, accesorios, consumibles y equipos en buen estado.
El soldaor, el tubero, el pailero y los respectivos supervisores deben estar en capacidad de: identificar, armar, poner en marcha, desarmar, y ubicar todas y cada una de las partes de los equipos para corte termico como: equipo de corte por plasma y oxicorte guardando las normas de seguridad correspondientes.
El supervisor de soldadura y el soldador deben verificar que los metales de base y de aporte correspondan a la denominación de los usados en la calificación del procedimiento, almacenarlos correctamente y verificar que se encuentran en buen estado, desechar el uso de segueta, cincel o lima para delimitar el pie del pase de presentación, esto produce socavadura y no conformidades en el pie del cordón.
En la realización de la junta el soldador y el supervisor deben cuidar de cumplir con el tiempo promedio establecido entre pases, no realizar empalmes en frio, y en ningun caso se debe suspender la realización de la misma solo con el pase de raiz, en las juntas en tubería de diámetros superiores se permite suspender el trabajo solo cuando se haya realizado los dos pases el de raiz y el de relleno completamente.
En la realización de la junta el soldador y el supervisor deben seguir estrictamente lo establecido en el (PQR) o en el registro de la calificación del procedimiento.
En la realización de la junta el supervisor debe controlar que en el pase de raiz, el hombro sea fundido totalmente, la altura de penetración debe estar minimo a raz y máximo de 1/8" dependiedo del espesor de pared el tubo, que en la realizacion del pase de relleno no se perfore el pase de raiz y en la ejecucion del pase de presentación no se encienda el arco fuera de la zona de la soldadura, y que la altura de presentación no se realice por encima de 1/8" dependiendo del espesor de pared de los tubos soldados.
Es responsabilidad del supervisor y del soldador controlar que el horno para conservar los electrodos de bajo hidrógeno se mantengan en el sitio de trabajo a una temperatura superior a 50º por encima de la temperatura ambiente, que permanezca cerrado, que solo se lleven al sitio de trabajo los electrodos que se vayan a utilizar en la jornada de trabajo, para evitar que absorban humedad, es recomendable mantener los electrodos en su empaque original, hasta que se requieran para su utilización, si hay duda de la calidad de los electrodos es mejor no usarlos si por fuerza mayor son usados la soldadura realizada debe someterse a prueba de radiografia 100%
4. Inspeccion durante el proceso
Si se presenta algún defecto o se detectan discontinuidades no aceptadas, cuando se esta realizando la junta, se debe suspender el proceso y realizar la respectiva corrección.
En caso de que la preparación de la junta no sea la correcta no se debe iniciar el soldeo hasta tanto no sea corregida.
Si se presentan corrientes de aire que afecten el charco de fusión, se debe aislar el área de soldeo
Si la presentacion del cordón con la tecnica de cordoneo, causa dificultades para la interpretación de la RT, se debe esmerilar la cara del cordón hasta que quede uniforme. (Especialmente en soldaduras en posición 2G y 6G).
Si se presentan situaciones que no garanticen la seguridad de las personas, equipos e instalaciones se debe suspender el proceso hasta que el inspector de seguridad verifique y autorice la ejecución del trabajo.
Si se presentan dudas relacionadas con la calidad y clase de materiales de aporte y base, se debe solicitar el concepto al funcionario asignado de apoyo tecnico a la produccion,
Cuando el supervisor considere que el soldador, aun estando calificado, no se encuentra con las condiciones de entrenamiento adecuado para realizar esta tarea, se debe programar la ejecución de una junta soldada de ensayo para realizar inspección visual.
Si se tiene dudas sobre la vigencia de la calificación de un soldador, se debe consultar la base de datos diseñada para este fin.
Cuando se requiera realizar juntas soldadas entre material usado con usado, usado con nuevo o con materiales nuevos en los cuales no se tenga certeza de la calidad de los bordes a unir, se debe realizar prueba de líquidos penetrantes en los bordes de dicho material,
Si se requiere preparar la junta a soldar con oxicorte, se debe cortar dejando una tolerancia de 1/8" mínimo para luego esmerilar y darle las dimensiones requeridas.
Si se requiere preparar la junta a soldar con corte con plasma, se debe cortar dejando una tolerancia de 3/32" mínimo para luego esmerilar y darle las dimensiones requeridas,
El corte con sierra mecanica o torno no requiere tolerancia.
5. Definiciones
NIVEL UNO EN SOLDADURA: Corresponde a las normas elaboradas para los ayudantes o los auxiliares y personal de apoyo en el area de la soldadura
NIVEL DOS EN SOLDADURA: Corresponde a las normas elaboradas para los soldadores: 1ª, 1, 2, 3, de platinas, tanques, tubería, lineas de produccion en serie o de mantenimiento.
NIVEL TRES EN SOLDADURA: Corresponde a las normas elaboradas para los: inspectores, interventores, supervisores, gerentes, diseñadores y demas personal directivo.
VARIABLE FUNDAMENTAL O ESCENCIAL: hace referencia a los aspectos que no se deben cambiar durante la ejecución de la junta, pues al variarlos se afecta el resultado definido en el procedimiento calificado, ejemplo cambiar el tipo de electrodo.
VARIABLE NO ESCENCIAL: son los aspectos que se pueden variar durante la soldadura y que no afectan el resultado final definido en el procedimiento calificado, ejemplo el angulo de inclinación del electrodo.
SMAW: Proceso de soldadura manual por arco eléctrico con electrodo revestido, o soldadura electrica.
CONTROL DE CALIDAD: son todas las tareas y operaciones encaminadas a la obtención de una soldadura sana libre de defectos, hay control antes, durante y posterior al proceso de soldadura.
PROCESO DE SOLDADURA: Es una entre varias técnicas y formas de realizar metódicamente y paso a paso la union de dos o mas metales, existen muchos procesos de soldadura, los procesos basico de soldadura son: SMAW, GMAW, GTAW, OFW, SAW, PAW, FCAW.
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA: Es el proceso operacional detallado a seguir en la ejecución de una soldadura especificando los metales de base, de aporte, equipos, y personal capacitado con el fin de obtener una soldadura de excelente calidad.
ASME: Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos ( American Society of Mechanical Engineers).
POSICIÓN 1G: Union de dos tubos a tope, en la cual el eje del tubo esta en posición horizontal, el tubo gira durante la aplicación de la soldadura y esta se aplica en posición plana, de derecha a izquierda o viceversa.
POSICIÓN 2G: Union de dos tubos a tope, en la cual el eje del tubo esta en posición Vertical, el tubo permanece fijo durante la aplicación de la soldadura y el eje del cordón esta en posición horizontal.
POSICIÓN 5G (U) Union de dos tubos a tope, en la cual el eje del tubo esta en posición horizontal, el tubo permanece fijo durante la aplicación de la soldadura y esta se aplica con progresion vertical ascendente.
POSICIÓN 6G(U) Posición de prueba a tope, en la cual el eje del tubo esta a 45° con relación al plano horizontal, el tubo permanece fijo durante la aplicación de la soldadura y esta se aplica en progresión vertical ascendente.
GALGA: Instrumento de medicion que sirve para dimensionar la geometría de la junta a soldar y soldada, como angulo de bisel, intesticio, hombro, ancho y alto de penetración o presentación, cedula del tubo.
SOCAVADURA: Discontinuidad en forma de muesca que se presenta en la raíz de la junta soldada, en los empalmes en frio, entre cordones y en el pie de la soldadura no es aceptada por el codigo.
BIOMBO, CORTINA O MAMPARA: Son usados como elementos aislantes o protección para las personas, equipos y zona de soldadura, pueden ser de lona o materiales resistentes al fuego, especialmente usados en la soldadura a camp abierto con fuertes corrientes de aire o condiciones climáticas adversas.
ALTURA DEL REFUERZO: Sección del pase de presentación y del pase de raíz que sobresale del material base.( Refuerzo de la cara del cordón y refuerzo de la raíz de la junta soldada).
TRANSICIÓN: Mecanizado o reconstrucción con soldadura que se realiza al material base con el fin de dejar a la misma altura la zona de soldadura de la junta, de acuerdo al codigo ASME seccion VIII.
ESTAMPA: Código en numeros o letras que identifica a cada soldador de una compañía.
ESTAMPAR: Identificar la junta soldada con el numero o letra asignado al soldador o soldadores que aplicaron la soldadura con el fin de controlar y asignar la responsabilidad en la ejecución de las soldaduras que presenten no conformidad.
ATP: Apoyo tecnico a la produccion,
ATS: Analisis de trabajo seguro,
R.T: Ensayo por radiografía industrial,
P: porosidad,
L.P: falta de penetración,
N.F: falta de fusion,
I.U: socavaciones,
P.D: defecto de tubería,
W.P.S-EPS: WELDING PROCEDURE SPECIFICATIONS (Especificaciones del procedimiento de soldadura),
P.Q.R-RPC: PROCEDURE QUALIFICATION RECORDS (Registros de calificación del procedimiento de soldadura),
W.P.Q: WELDING PERFOMANCE QUALIFICATIONS (Calificación de la habilidad del soldador),
Pase: Capa completa de soldadura formada por uno o varios cordones ejemplo: pase de raiz, pase caliente, pase de relleno, y pase de presentación o adorno, otros lo denominan de cierre o peinado,
Cordón: hilera continua de puntos de soldadura depositada apagando o no el arco.
TRATAMIENTO TERMICO: Obtención de las propiedades y las condiciones deseadas de un metal con la ayuda del calor controlándolo adecuadamente.
ENSAYO DE DUREZA: Prueba no destructiva, que se realiza con el objeto de medir la resistencia de un metal a ser penetrado o rayado por otro material, en la soldadura de los aceros aleados al cromo, molibdeno es muy comun esta prueba con el fin de controlar la uniformidad de grano en la zona afectada por el calor (ZAC),
FUENTE DE PODER: Equipo para soldar al arco de corriente continua o alterna, diseñada para realizar soldaduras con los procesos: SMAW, GTAW, GMAW, FCAW,
ALIVIO DE ESFUERZOS: Tratamiento térmico que se realiza a las juntas soldadas y a los metales con el objeto de eliminar tensiones producida durante los trabajos relacionados con la soldadura, este alivio es acompañado con la prueba de dureza.
Herramientas y equipos:
Fuente de poder de corriente alterna o corriente continua.
Horno Portátil para soldadura
Pulidora eléctrica ( con discos apropiados )
Equipo de Oxicorte y de calentar ( con todos sus componentes).
Elementos de Seguridad y protección personal; gafas de seguridad, botas de seguridad, mangas y delantal de cuero para el soldador, tapones auditivos, careta para soldar con filtro adecuado, caretas para esmerilar, cubre cabeza para el soldador, casco de seguridad, ropa apropiada, guantes para soldador.
Herramientas: martillo, cincel, cepillo, escuadra, flexo metro, nivel, grapas para alinear tubería, soportes para instalar tubería, correa para marcar tubería, tiza para marcar metales, tiza térmica, linterna, gratas de acero, marcador de pintura, soportes para tubería, espaciadores para posicionar la junta a soldar.
Electrodos consumibles, de acuerdo al WPS
Horno estacionario.
Biombos y o facilidades para proteger el charco de fusión.
Equipo de corte por plasma (opcional)
Maquina biseladora / cortadora de tubería ( opcional).
Segueta manual o mecanica (opcional)
Torno mecanico (opcional)
Materiales:
Electrodos E-6010 de 1/8",
Electrodos E-7018 de 1/8",
Tuberia de acero al carbono A 106 grado B,
Disco de pulidora de ¼ " y de 1/8" para aceros al carbono,
Cepillo de alambre de acero,
Grata circular entorchada de 1/8" para acero al carbono,
Tiza industrial,
Tiza termica,
Objetivo general:
El usuario que logre interpretar correctamente esta norma estara en capacidad de: supervisar, orientar, realizar, estandarizar, normalizar o ejecutar correctamente soldaduras en tuberías de: Acero al carbono en diámetros de 3" y superiores, en espesores desde 1/16" hasta 5/8", con el proceso SMAW, aplicando la soldadura con progresión vertical ascendente, pase de raiz, con electrodo E-6010 de 1/8", pases de relleno y presentación con E-7018 de 1/8", en el taller o en el campo de trabajo, de acuerdo al codigo ASME seccion IX.
NOTA: Esta norma es aplicable a todas las operaciones y tareas relacionadas con: la identificación del metal de base y de aporte, transporte, preparación, posicionamiento, corte termico o mecanico, biselado, punteado, realización del pase de raiz, relleno y presentación, control metodico de la calidad, prueba destructiva, semidestructiva o no destructiva de la misma de acuerdo al codigo ASME seccion IX, o instructivo de la empresa si lo hay.
Categoría: Industrial
Descripción: Es una norma para la realizacion de soldaduras de tuberias de aceros al carbono con el proceso SMAW, tecnica vertical ascendente de acuerdo al codigo ASME seccion IX.
AEMST201:
Armar, elementos, metalicos, soldados, en tubería, nivel dos, norma numero uno.
Norma Para Realizar Soldaduras En Tuberias De Aceros Al Carbono Con El Proceso Smaw, Tecnica Vertical Ascendente De
Acuerdo Al Codigo Asme Seccion IX.
Trabajo enviaado por:
Agobardo Carvajal Estupiñan
agobardo1[arroba]hotmail.com
Instructor de soldaduras SENA Barrancabermeja Colombia.MONOGRAFIAS.COM TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS
martes, 29 de abril de 2008
SOLDADURA
1-¿ Qué es Soldadura ?
2-Flux
3-Soldadura por ola
4-Soldaduras
5-Parámetros del proceso
6-Contaminación y Controles
7-Perfiles térmicos
8-Bibliografia
2-Flux
3-Soldadura por ola
4-Soldaduras
5-Parámetros del proceso
6-Contaminación y Controles
7-Perfiles térmicos
8-Bibliografia
1-¿ Que es Soldadura ?
La Soldadura es un metal fundido que une dos piezas de metal, de la misma manera que realiza la operación de derretir una aleación para unir dos metales, pero diferente de cuando se soldan dos piezas de metal para que se unan entre si formando una unión soldada.
En la industria de la electrónica, la aleación de estaño y plomo es la más utilizada, aunque existen otras aleaciones, esta combinación da los mejores resultados. La mezcla de estos dos elementos crea un suceso poco comun. Cada elemento tiene un punto elevado de fundición, pero al mezclarse producen una aleación con un punto menor de fundición que cualquiera de los elementos para esto debemos de conocer las bases para soldar. Sin este conocimiento es difícil visualizar que ocurre al hacer una unión de soldadura y los efectos de las diferentes partes del proceso.
El estaño tiene un punto de fundición de 450º F; el plomo se funde a los 620º F. Ver grafica, en este diagrama de proporción de Estaño/Plomo consiste de dos parametros, uno de ellos es la temperatura en el eje vertical y la otra es la concentración en el eje horizontal. La concentración de estaño es la concentración del plomo menos 100. En el lado izquierdo del diagrama puede ver 100% de estaño, en el lado derecho del diagrama puede ver 100% de plomo. Las curvas dividen la fase líquida de la fase pastosa. La fase pastosa de la izquierda de la linea divide el estado líquido del estado sólido. Usted puede ver que estas lineas se unen en un punto correspondiente a una temperatura de 183º C o 361º F, a este punto se le llama punto eutectico. La aleación 63% estaño y 37% plomo tienen la misma temperatura sólida y líquida. Pastoso o en pasta significa que existen ambos estados, sólido y líquido. Entre mas alto sea el contenido de plomo, mayor sera el campo pastoso. Entre mas alto sea el estaño menor sera el campo pastoso. La soldadura preferida en la electrónica es la aleación eutectica debido a su inmediata solidificación.
Diagrama de Fase
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Teoria de Soldadura
Antes de hacer una union, es necesario que la soldadura "moje" los metales básicos o metales base que formaran la unión. Este es el factor mas importante al soldar. Al soldar se forma una unión intermolecular entre la soldadura y el metal. Las moleculas de soldadura penetran la estructura del metal base para formar una extructura sólida, totalmemte metálica.
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Si la soldadura se limpia mientras esta aun derretida, sera imposible retirarla completamente. Se ha vuelto una parte integral de la base. Si unmetal graso se sumerge en agua no se "mojara" no importa que tan degado sea el aceite, se formarán bolitas de agua que se pueden sacudir de la superficie. Si el metal se lava en agua caliente utilizando detergente y se seca con cuidado, sumergiendolo de Nuevo en agua, el liquido se extendera completamente sobre la superficie y formara una pequeña capa. Esta capa de agua no se puede quitar a menos que se seque. El material esta entonces "mojado". Cuando el agua moje el metal entonces esta perfectamente limpio, de tal forma la soldadura mojara el metal cuando las superficies de la soldadura y del metal estan completamente limpias. El nivel de limpieza que se requiere es mucho mayor que con el agua sobre el metal. Para tener una Buena unión de soldadura, no debe de existir nada entre los dos metáles. Casí todos los metáles se oxidan con la exposición al aire y hasta la capa mas delgada impedira que la soldadura moje el metal.
La Soldadura es un metal fundido que une dos piezas de metal, de la misma manera que realiza la operación de derretir una aleación para unir dos metales, pero diferente de cuando se soldan dos piezas de metal para que se unan entre si formando una unión soldada.
En la industria de la electrónica, la aleación de estaño y plomo es la más utilizada, aunque existen otras aleaciones, esta combinación da los mejores resultados. La mezcla de estos dos elementos crea un suceso poco comun. Cada elemento tiene un punto elevado de fundición, pero al mezclarse producen una aleación con un punto menor de fundición que cualquiera de los elementos para esto debemos de conocer las bases para soldar. Sin este conocimiento es difícil visualizar que ocurre al hacer una unión de soldadura y los efectos de las diferentes partes del proceso.
El estaño tiene un punto de fundición de 450º F; el plomo se funde a los 620º F. Ver grafica, en este diagrama de proporción de Estaño/Plomo consiste de dos parametros, uno de ellos es la temperatura en el eje vertical y la otra es la concentración en el eje horizontal. La concentración de estaño es la concentración del plomo menos 100. En el lado izquierdo del diagrama puede ver 100% de estaño, en el lado derecho del diagrama puede ver 100% de plomo. Las curvas dividen la fase líquida de la fase pastosa. La fase pastosa de la izquierda de la linea divide el estado líquido del estado sólido. Usted puede ver que estas lineas se unen en un punto correspondiente a una temperatura de 183º C o 361º F, a este punto se le llama punto eutectico. La aleación 63% estaño y 37% plomo tienen la misma temperatura sólida y líquida. Pastoso o en pasta significa que existen ambos estados, sólido y líquido. Entre mas alto sea el contenido de plomo, mayor sera el campo pastoso. Entre mas alto sea el estaño menor sera el campo pastoso. La soldadura preferida en la electrónica es la aleación eutectica debido a su inmediata solidificación.
Diagrama de Fase
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Teoria de Soldadura
Antes de hacer una union, es necesario que la soldadura "moje" los metales básicos o metales base que formaran la unión. Este es el factor mas importante al soldar. Al soldar se forma una unión intermolecular entre la soldadura y el metal. Las moleculas de soldadura penetran la estructura del metal base para formar una extructura sólida, totalmemte metálica.
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Si la soldadura se limpia mientras esta aun derretida, sera imposible retirarla completamente. Se ha vuelto una parte integral de la base. Si unmetal graso se sumerge en agua no se "mojara" no importa que tan degado sea el aceite, se formarán bolitas de agua que se pueden sacudir de la superficie. Si el metal se lava en agua caliente utilizando detergente y se seca con cuidado, sumergiendolo de Nuevo en agua, el liquido se extendera completamente sobre la superficie y formara una pequeña capa. Esta capa de agua no se puede quitar a menos que se seque. El material esta entonces "mojado". Cuando el agua moje el metal entonces esta perfectamente limpio, de tal forma la soldadura mojara el metal cuando las superficies de la soldadura y del metal estan completamente limpias. El nivel de limpieza que se requiere es mucho mayor que con el agua sobre el metal. Para tener una Buena unión de soldadura, no debe de existir nada entre los dos metáles. Casí todos los metáles se oxidan con la exposición al aire y hasta la capa mas delgada impedira que la soldadura moje el metal.
El flux o desoxidante sobrepasa la mayor parte de este problema, como se vera mas aldelante.
Cuando se unen dos superficies limpias de metal y se sumergen en soldadura fundida, la soldadura mojara el metal y subira hasta llenar los espacios entre las superficies contiguas. A esto se le conoce como la acción capilar. Si las superficies no estan limpias, no ocurrira la operación de mojado y la soldadura no llenara la unión. Cuando las tablillas con orificios cromados por una ola de soldadura, es esta fuerza la que llena los orificios y produce un llenado en la superficie superior. La presión de la ola no es lo que produce, esto si no la acción capilar de la soldadura.
Todos hemos visto insectos que caminan sobre la superficie de un estanque sin mojarse las patas. Ellos se apoyan sobre una capa o fuerza invisible llamada tension de la superficie. Esta es la misma que hace que el agua se conserve en bolitas sobre el metal aceitoso. La tensión de la supercie es la capa delgada que se ve sobre la superficie de la soldadura derretida. Los contaminantes de la soldadura pueden incrementar la tensión de la superficie y la mayoria pueden controlarse cuidadosamente. La temperatura de la soldadura tambien afectara la tensión de la superficie, reduciendola al incrementar su temperatura. Este efecto es pequeño comparado al de la oxidación.
Cuando se unen dos superficies limpias de metal y se sumergen en soldadura fundida, la soldadura mojara el metal y subira hasta llenar los espacios entre las superficies contiguas. A esto se le conoce como la acción capilar. Si las superficies no estan limpias, no ocurrira la operación de mojado y la soldadura no llenara la unión. Cuando las tablillas con orificios cromados por una ola de soldadura, es esta fuerza la que llena los orificios y produce un llenado en la superficie superior. La presión de la ola no es lo que produce, esto si no la acción capilar de la soldadura.
Todos hemos visto insectos que caminan sobre la superficie de un estanque sin mojarse las patas. Ellos se apoyan sobre una capa o fuerza invisible llamada tension de la superficie. Esta es la misma que hace que el agua se conserve en bolitas sobre el metal aceitoso. La tensión de la supercie es la capa delgada que se ve sobre la superficie de la soldadura derretida. Los contaminantes de la soldadura pueden incrementar la tensión de la superficie y la mayoria pueden controlarse cuidadosamente. La temperatura de la soldadura tambien afectara la tensión de la superficie, reduciendola al incrementar su temperatura. Este efecto es pequeño comparado al de la oxidación.
2-Flux
El proposito del flux
Reduce óxidos en todas las superficies involucrados en la unión de soldadura.
Reduce la tensión superficial de la soldadura fundida.
Ayuda aprevenir la reoxidación de la superficie durante la soldadura.
Ayuda a transferir calor a las superficies a soldar.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Tipos de Flux
R – Resina, fue el primer flux utilizado en la electrónica y aun es empleado. Esta hecho de savia que emana de algunos arboles (no haluros/no ácidos organicos). Adecuado para limpieza con solvente/saponificador. Este flux debe de ser lavado.
RMA – Resina Media Activada (haluros limitados, ácidos orgánicos debiles limiados)Adecuado para limpieza con solvente/saponificador
RA – Resina Activada (haluros/ácidos orgánicos débiles). Usado por algunos como no-clean, usualmente con solvente/saponificador.
RSA – Resina Super Activada (alto nivel de haluros y ácidos orgánicos). Limpiado con solvente/saponificador.
OA – Organico Activado (alto nivel de haluros, alto nivel de ácidos orgánicos fuertes). Debe de ser lavado con agua o saponificador
NO-CLEAN – Los residuos no se lavan, no degradan la Resistencia al Aislamiento de Superficie (SIR).
NO-CLEAN
RESINA NATURAL Y SINTETICA – Acidos Orgánicos débiles y haluros.
RESINA NATURAL Y SINTETICA – Acidos orgánicos débiles solamente (sin haluros).
VOC-FREE – Acidos orgánicos débiles usualmente libres de resinas. El alcohol es reemplazado por agua.
Soldadura por Ola
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FLUX
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--- Control de Contenido de Sólidos
Gravedad Específica
fluxes de altos sólidos (> 10%).
Titulación
Fluxes bajos a medios en sólidos (<>sistemas sellados no pierden solvente y por lo tanto no requieren de este control.
--- Métodos de Aplicación
Espuma
Ola
Utilizados para fluxes tipo OA, RMA y RA
Requieren control estricto del contenido de sólidos.
Spray
Utilizado para fluxes No-Clean.
SOLDADURAS
Aleación Estándard: 63% de Estaño y 37% de Plomo
La aleación eutectica 63% de Sn y 37% de Pb es una aleación especial donde la fusion ocurre a una sola temperatura que es de 183º C (361º F).
Impurezas Metálicas: Pueden:
Causar defectos severos de cortos (particularmebte cuando el hierro excede 0.005% y el Zinc excede 0.003%).
Debilitar la resistencia de la union de la soldadura.
Incrementar la razón de formación de escoria.
Causar uniones opacas o granulosas.
Reducir la capacidad de mojado (particularmente el azufre).
Impurezas No Metálicas: (Oxidos Incluidos).
Las impurezas no metálicas u óxidos inluidos se mojan muy bién en la soldadura fundida y no se separan de la soldadura de la escoria.
Los óxidos incluidos incrementan la viscosidad de la soldadura fundida, causando cortos y picos (icicles).
Los óxicos incluidos pueden ser medidos mediante la Prueba de Inclusión de Escoria (Dross Inclusion Test).
PRECALENTADORES Y OLAS
Función del Percalentamiento
Evapora los solventes del flux (IPA, Agua)
Previene choque térmico de los PCB y de los componentes.
Activa el Flux.
Permite que la soldadura fluya atraves del PCB.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar"
Tipos de Precalentadores
Radiante
Habilidad pobre para evaporar el agua de los fluxes (VOC Free), pudiéndose generar bolas de soldadura.
Transparencia de calor selectiva.
Convección Forzada
Alta eficiencia en transparencia de calor.
Volatiza el agua de los fluxes (VOC Free).
Minimiza el incremento de temperatura entre las areas del PCB.
Tipos de Ola
Simple (Laminar)
Ola laminar usada en PCB de Throuh – Hole.
Doble (Laminar/Turbulenta).
Ola turbulenta seguida de ola laminar usada en PCB con componentes de SMT en el lado de la soldadura. La ola turbulenta previene el efecto de sombra en los componentes.
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SISTEMAS INERTES (Nitrógeno)
Beneficios
Previene oxidación.
Facilita el uso de fluxes No-Clean.
No decolaración en los PCB.
Reduce la formación de escorias
Menos mantenimiento requerido.
Menos soldadura utilizada.
Menos escoria que disponer.
Tipos de Sistemas Inertes (con Nitrógeno).
Sistema de Túnel Inerte
Ambiente inerte en precalentadores y ola.
Consumo de nitrógeno: 1400 – 2400 CFH.
Sistema Inerte Limitado.
Ambiente inerte solo en la ola
Consumo de nirógeno: 300 CFH.
PARAMETROS DEL PROCESO
Orientación de la Tarjeta.
Los conectores e IC’s deben viajar perpendicularmente a la ola. Los chips deben de viajar paralelamente a la ola.
Flux.
Verifique que el flux séa aplicado uniformemente en el PCB.
Seleccione un flux adecuado al proceso. Si se requiere el uso de la ola turbulenta el flux debe sobrevivir mayor tiempo en contacto con la ola de soldadura.
Velocidad del Coveyor.
El tiempo de contacto con la ola es función de la velocidad del conveyor y el area de contacto con la ola.
Ajustar la velocidad del conveyor de acuerdo al tiempo de contacto especificado (Típico: 1.5 – 3.5 seg.)
El tiempo de contacto es el acumulado entre las olas turbulentas y
laminar.
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Precalentamiento.
Precalentar tan rápido como séa posible pero sin exceder 2ºC/Segundo, medido en el lado superior de la tarjeta. Exceder 2ºC/Segundo (3.5ºF/Segundo) puede causar daño a los componentes debido a choque térmico.
Fluxes VOC Free.
Es optimo llevar la mayoria de los fluxes VOC Free hasta los 105-120º C (220º- 250º F).
Temperaturas inferiores pueden resultar salpicaduras.
Temperaturas superiores pueden volatilizar prematuramente los activadores causando defectos de cortos de soldadura.
Temperatura del Crisol.
El rango recomendado es de 460 – 500º F (235 – 260º C).
El uso de dos olas limita la actividad del flux. Use la ola turbulenta solo si tiene componentes de SMT en el lado de abajo del PCB.
Contaminación y Controles
La pureza de la soldadura tiene una gran efecto en la parte terminada y el numero de rechazos. Por consiguiente entender los efectos de la contaminación de la soldadura obviamente nos puede llevar a mejorar la calidad de las partes producidas a un costo reducido. Se recomienda no ignorar los efectos perjudiciales de las impurezas de la soldadura en la calidad y el indice de producción del equipo de soldadura por inmersión o de onda. Algunos de los problemas que prevalecen a causa de soldadura contaminada son uniones opacas o asperas, puentes y no poderse "mojar". Cambiar la soldadura no es necesariamente la solución. Las soldaduras se pueden dividir en tres grupos básicos:
1).- Soldadura Reciclada
2).- Virgen.
3).- Alto Grado de Pureza.
Soldadura reciclada es desperdicio de Estaño y Plomo que se puede comprar y refinar por medio de procedimientos metalurgicos regulares. Los altos niveles de impureza pueden provocar problemas en las lineas de producción en masa. Soldadura Virgen este termino se refiere a la soldadura que estan compuestas de Estaño y Plomo estraidos del mineral. El nivel de pureza del Estaño y Plomo de esta materias primas es alto y excede, en muchos aspectos de la magnitud y las normas (ASTM & QQS-571). Soldadura de alto grado de pureza se selecciona Estaño y Plomo con bajo nivel de impurezas y se produce soldadura con bajo nivel de impurezas.
Antes de discutir problemas y soluciones considere la fuente de la contaminación metálica en un crisol u onda durante la manufactura. Obviamente en una parte del equipo bien fabricada, las paredes del recipiente para el metal fundido, al igual que la bomba y todas las demás superficies que llegan a estar en contacto con la soldadura estan hechas con un metal como el acero inoxidable. La contaminación del baño, por consiguiente, puede resultar unicamente por el contacto con el trabajo mismo.
Esto significa que un numero limitado de elementos se adquieren, dependiendo de la linea de producción. En el crisol de inmersión, esto significa que se podra encontrar cobre y zinc, al soldar con ola ensambles electrónicos y tablillas de circuitos impresos, significa que se podra encontrar cobre y oro. En otras palabras, un baño de soldadura solo se puede contaminar con aquellos metales con los que esta en contacto y los cuales son solubles en la soldadura.
Al ir subiendo el nivel de contaminación, la calidad de la soldadura se deteriora. Sin embargo, no existe una regal clara en cuanto al nivel de contaminación metálica donde la soldadura ya no se puede emplear.
No podemos prevenir que los materiales de los PCB toquen el baño e inevitablemente contaminaran la soldadura hasta cierto grado. No existen valores absolutos para todas las condiciones. El limite depende de los requisitos de especificación, diseño del PCB, solderabilidad, espaciado de los circuitos, tamaño de los conectores y otros parametros. Establezca sius propios niveles de contaminación.
Los Efectos de Contaminantes Comunes
Cobre
Uniones con apariencia arenosa, la capacidad de mojarse se ve reducida.
Aluminio
Uniones arenosas, aumenta la escoria en el crisol.
Cadmio
Reduce la capcidad de mojado de la soldadura, causa que la unión se vea muy opaca.
Zinc
Provoca que el indice de escoria aumente, las uniones se ven escarchadas.
Antimonio
En cantidades arriba de 0.5% puede reducir la capacidad de mojarse de la soldadura. En pequeñas cantidades mejora la capacidad de baja temperatura de la unión de la soldadura.
Hierro
Produce niveles excesivos de escoria.
Plata
Puede provocar uniones opacas, en concentraciones muy altas hara que la soldadura sea menos movil. No es un contaminante malo. Se añade a algunas aleaciones en forma deliberada.
Nickel
En pequeñas concentraciones, provoca pequeñas burbujas o ampollas en la superficie de la unión.
Nota: La union de la soldadura tiene apariencia opaca. El antimonio elimina este efecto.
OTROS CONTAMINANTES
Fosforo, Bismuto, Indio, Sulfuro, arsenico, etc. Algunos de estos pueden considerarse contaminantes, sin embargo, unos de ellos se añaden a la soldadura en forma deliberada para fines especiales. Para soldar las tablillas a máquinas, se consideran materiales que pueden provocar contaminación de las uniones.
La escoria es el óxido que se forma en la superficie de la soldadura. El indice de la generación de escoria depende de la temperatura y la agitación. Mucho de lo que aparenta ser escoria es, en realidad, pequeños globules de soldadura contenidos en una pequeña pelicula de óxido. Entre mas turbulenta sea la superficie de la soldadura, mas escoria se produce. Los contaminantes tambien juegan un papel importante en la formación de escoria. Los elementos que oxidan contribuyen a esta formación. Aunque se cree que la escoria es perjudicial en los procesos de soldadura de ola, el óxido de la superficie protéje contra oxidación futura. No es necesario quitarla escoria con frecuencia, unicamente si interfiere con la acción de la ola o si la ola consiste en escoria.
Quitar la escoria una vez al día es, por lo general suficiente. Las areas donde se puede controlar la escoria son la temperatura y la agitación. Se ha encontrado que lo que se considera escoria es una mezcla de compuestos intermetalicos y escoria. Es importante quitar la acumulación superficial del crisol con herramientas que permitan que el metal se vuelva al crisol y solamente se quite la escoria. Se han empleado muchas cosas para reducir la escoria, pero mientras haya exposición al oxigeno, se generara escoria.
PERFILES TERMICOS
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Este asegura que el proceso por soldadura de ola este en control. El analizador térmico es una herramienta de medición (Temperatura VS Tiempo) y detecta los cambios que presenta en proceso de soldadura en la máquina.
PERFIL
Esta definido como el traza un gradiente térmico por unidad de tiempo.
Los perfiles térmicos analizan:
Cuantifican los Parametros de los Precalentadores
La Temperatura de la Ola.
El Paralelismo.
Tiempo de Contacto (Tiempo de Contacto como la Velocidad del Conveyor).
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Tabla de Diagnóstico
Cortos
Flux insuficiente.
Precalentamiento fuera de especificación.
Orientación de PCB Incorrecta.
Soldadura contaminada.
Temperatura del crisol baja.
Altura de la ola incorrecta.
Escoria de la ola.
Ola desnivelada.
Insuficiencias
Relación alta de hoyo a terminal.
Altura de ola incorrecta.
Ola desnivelada.
Soldabilidad PCB/Componentes.
Bolas de Soldadura
Precalentamiento fuera de especificación.
Tipo de mascarilla.
Flux insuficiente.
Tiempo de contacto excesivo.
Uso de ola turbulenta.
Pobre calidad de PTH (Fractura en Pared).
Bibliografia
Manual de Alpha-Fry Technology
A cook Electronic Company.
U.S.A. 2002
Manual de Soldadura de Omega.
Soldaduras Omega S. A. de C.V.
México 2000
Circuits Assembly
El proposito del flux
Reduce óxidos en todas las superficies involucrados en la unión de soldadura.
Reduce la tensión superficial de la soldadura fundida.
Ayuda aprevenir la reoxidación de la superficie durante la soldadura.
Ayuda a transferir calor a las superficies a soldar.
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Tipos de Flux
R – Resina, fue el primer flux utilizado en la electrónica y aun es empleado. Esta hecho de savia que emana de algunos arboles (no haluros/no ácidos organicos). Adecuado para limpieza con solvente/saponificador. Este flux debe de ser lavado.
RMA – Resina Media Activada (haluros limitados, ácidos orgánicos debiles limiados)Adecuado para limpieza con solvente/saponificador
RA – Resina Activada (haluros/ácidos orgánicos débiles). Usado por algunos como no-clean, usualmente con solvente/saponificador.
RSA – Resina Super Activada (alto nivel de haluros y ácidos orgánicos). Limpiado con solvente/saponificador.
OA – Organico Activado (alto nivel de haluros, alto nivel de ácidos orgánicos fuertes). Debe de ser lavado con agua o saponificador
NO-CLEAN – Los residuos no se lavan, no degradan la Resistencia al Aislamiento de Superficie (SIR).
NO-CLEAN
RESINA NATURAL Y SINTETICA – Acidos Orgánicos débiles y haluros.
RESINA NATURAL Y SINTETICA – Acidos orgánicos débiles solamente (sin haluros).
VOC-FREE – Acidos orgánicos débiles usualmente libres de resinas. El alcohol es reemplazado por agua.
Soldadura por Ola
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FLUX
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--- Control de Contenido de Sólidos
Gravedad Específica
fluxes de altos sólidos (> 10%).
Titulación
Fluxes bajos a medios en sólidos (<>sistemas sellados no pierden solvente y por lo tanto no requieren de este control.
--- Métodos de Aplicación
Espuma
Ola
Utilizados para fluxes tipo OA, RMA y RA
Requieren control estricto del contenido de sólidos.
Spray
Utilizado para fluxes No-Clean.
SOLDADURAS
Aleación Estándard: 63% de Estaño y 37% de Plomo
La aleación eutectica 63% de Sn y 37% de Pb es una aleación especial donde la fusion ocurre a una sola temperatura que es de 183º C (361º F).
Impurezas Metálicas: Pueden:
Causar defectos severos de cortos (particularmebte cuando el hierro excede 0.005% y el Zinc excede 0.003%).
Debilitar la resistencia de la union de la soldadura.
Incrementar la razón de formación de escoria.
Causar uniones opacas o granulosas.
Reducir la capacidad de mojado (particularmente el azufre).
Impurezas No Metálicas: (Oxidos Incluidos).
Las impurezas no metálicas u óxidos inluidos se mojan muy bién en la soldadura fundida y no se separan de la soldadura de la escoria.
Los óxidos incluidos incrementan la viscosidad de la soldadura fundida, causando cortos y picos (icicles).
Los óxicos incluidos pueden ser medidos mediante la Prueba de Inclusión de Escoria (Dross Inclusion Test).
PRECALENTADORES Y OLAS
Función del Percalentamiento
Evapora los solventes del flux (IPA, Agua)
Previene choque térmico de los PCB y de los componentes.
Activa el Flux.
Permite que la soldadura fluya atraves del PCB.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar"
Tipos de Precalentadores
Radiante
Habilidad pobre para evaporar el agua de los fluxes (VOC Free), pudiéndose generar bolas de soldadura.
Transparencia de calor selectiva.
Convección Forzada
Alta eficiencia en transparencia de calor.
Volatiza el agua de los fluxes (VOC Free).
Minimiza el incremento de temperatura entre las areas del PCB.
Tipos de Ola
Simple (Laminar)
Ola laminar usada en PCB de Throuh – Hole.
Doble (Laminar/Turbulenta).
Ola turbulenta seguida de ola laminar usada en PCB con componentes de SMT en el lado de la soldadura. La ola turbulenta previene el efecto de sombra en los componentes.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
SISTEMAS INERTES (Nitrógeno)
Beneficios
Previene oxidación.
Facilita el uso de fluxes No-Clean.
No decolaración en los PCB.
Reduce la formación de escorias
Menos mantenimiento requerido.
Menos soldadura utilizada.
Menos escoria que disponer.
Tipos de Sistemas Inertes (con Nitrógeno).
Sistema de Túnel Inerte
Ambiente inerte en precalentadores y ola.
Consumo de nitrógeno: 1400 – 2400 CFH.
Sistema Inerte Limitado.
Ambiente inerte solo en la ola
Consumo de nirógeno: 300 CFH.
PARAMETROS DEL PROCESO
Orientación de la Tarjeta.
Los conectores e IC’s deben viajar perpendicularmente a la ola. Los chips deben de viajar paralelamente a la ola.
Flux.
Verifique que el flux séa aplicado uniformemente en el PCB.
Seleccione un flux adecuado al proceso. Si se requiere el uso de la ola turbulenta el flux debe sobrevivir mayor tiempo en contacto con la ola de soldadura.
Velocidad del Coveyor.
El tiempo de contacto con la ola es función de la velocidad del conveyor y el area de contacto con la ola.
Ajustar la velocidad del conveyor de acuerdo al tiempo de contacto especificado (Típico: 1.5 – 3.5 seg.)
El tiempo de contacto es el acumulado entre las olas turbulentas y
laminar.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Precalentamiento.
Precalentar tan rápido como séa posible pero sin exceder 2ºC/Segundo, medido en el lado superior de la tarjeta. Exceder 2ºC/Segundo (3.5ºF/Segundo) puede causar daño a los componentes debido a choque térmico.
Fluxes VOC Free.
Es optimo llevar la mayoria de los fluxes VOC Free hasta los 105-120º C (220º- 250º F).
Temperaturas inferiores pueden resultar salpicaduras.
Temperaturas superiores pueden volatilizar prematuramente los activadores causando defectos de cortos de soldadura.
Temperatura del Crisol.
El rango recomendado es de 460 – 500º F (235 – 260º C).
El uso de dos olas limita la actividad del flux. Use la ola turbulenta solo si tiene componentes de SMT en el lado de abajo del PCB.
Contaminación y Controles
La pureza de la soldadura tiene una gran efecto en la parte terminada y el numero de rechazos. Por consiguiente entender los efectos de la contaminación de la soldadura obviamente nos puede llevar a mejorar la calidad de las partes producidas a un costo reducido. Se recomienda no ignorar los efectos perjudiciales de las impurezas de la soldadura en la calidad y el indice de producción del equipo de soldadura por inmersión o de onda. Algunos de los problemas que prevalecen a causa de soldadura contaminada son uniones opacas o asperas, puentes y no poderse "mojar". Cambiar la soldadura no es necesariamente la solución. Las soldaduras se pueden dividir en tres grupos básicos:
1).- Soldadura Reciclada
2).- Virgen.
3).- Alto Grado de Pureza.
Soldadura reciclada es desperdicio de Estaño y Plomo que se puede comprar y refinar por medio de procedimientos metalurgicos regulares. Los altos niveles de impureza pueden provocar problemas en las lineas de producción en masa. Soldadura Virgen este termino se refiere a la soldadura que estan compuestas de Estaño y Plomo estraidos del mineral. El nivel de pureza del Estaño y Plomo de esta materias primas es alto y excede, en muchos aspectos de la magnitud y las normas (ASTM & QQS-571). Soldadura de alto grado de pureza se selecciona Estaño y Plomo con bajo nivel de impurezas y se produce soldadura con bajo nivel de impurezas.
Antes de discutir problemas y soluciones considere la fuente de la contaminación metálica en un crisol u onda durante la manufactura. Obviamente en una parte del equipo bien fabricada, las paredes del recipiente para el metal fundido, al igual que la bomba y todas las demás superficies que llegan a estar en contacto con la soldadura estan hechas con un metal como el acero inoxidable. La contaminación del baño, por consiguiente, puede resultar unicamente por el contacto con el trabajo mismo.
Esto significa que un numero limitado de elementos se adquieren, dependiendo de la linea de producción. En el crisol de inmersión, esto significa que se podra encontrar cobre y zinc, al soldar con ola ensambles electrónicos y tablillas de circuitos impresos, significa que se podra encontrar cobre y oro. En otras palabras, un baño de soldadura solo se puede contaminar con aquellos metales con los que esta en contacto y los cuales son solubles en la soldadura.
Al ir subiendo el nivel de contaminación, la calidad de la soldadura se deteriora. Sin embargo, no existe una regal clara en cuanto al nivel de contaminación metálica donde la soldadura ya no se puede emplear.
No podemos prevenir que los materiales de los PCB toquen el baño e inevitablemente contaminaran la soldadura hasta cierto grado. No existen valores absolutos para todas las condiciones. El limite depende de los requisitos de especificación, diseño del PCB, solderabilidad, espaciado de los circuitos, tamaño de los conectores y otros parametros. Establezca sius propios niveles de contaminación.
Los Efectos de Contaminantes Comunes
Cobre
Uniones con apariencia arenosa, la capacidad de mojarse se ve reducida.
Aluminio
Uniones arenosas, aumenta la escoria en el crisol.
Cadmio
Reduce la capcidad de mojado de la soldadura, causa que la unión se vea muy opaca.
Zinc
Provoca que el indice de escoria aumente, las uniones se ven escarchadas.
Antimonio
En cantidades arriba de 0.5% puede reducir la capacidad de mojarse de la soldadura. En pequeñas cantidades mejora la capacidad de baja temperatura de la unión de la soldadura.
Hierro
Produce niveles excesivos de escoria.
Plata
Puede provocar uniones opacas, en concentraciones muy altas hara que la soldadura sea menos movil. No es un contaminante malo. Se añade a algunas aleaciones en forma deliberada.
Nickel
En pequeñas concentraciones, provoca pequeñas burbujas o ampollas en la superficie de la unión.
Nota: La union de la soldadura tiene apariencia opaca. El antimonio elimina este efecto.
OTROS CONTAMINANTES
Fosforo, Bismuto, Indio, Sulfuro, arsenico, etc. Algunos de estos pueden considerarse contaminantes, sin embargo, unos de ellos se añaden a la soldadura en forma deliberada para fines especiales. Para soldar las tablillas a máquinas, se consideran materiales que pueden provocar contaminación de las uniones.
La escoria es el óxido que se forma en la superficie de la soldadura. El indice de la generación de escoria depende de la temperatura y la agitación. Mucho de lo que aparenta ser escoria es, en realidad, pequeños globules de soldadura contenidos en una pequeña pelicula de óxido. Entre mas turbulenta sea la superficie de la soldadura, mas escoria se produce. Los contaminantes tambien juegan un papel importante en la formación de escoria. Los elementos que oxidan contribuyen a esta formación. Aunque se cree que la escoria es perjudicial en los procesos de soldadura de ola, el óxido de la superficie protéje contra oxidación futura. No es necesario quitarla escoria con frecuencia, unicamente si interfiere con la acción de la ola o si la ola consiste en escoria.
Quitar la escoria una vez al día es, por lo general suficiente. Las areas donde se puede controlar la escoria son la temperatura y la agitación. Se ha encontrado que lo que se considera escoria es una mezcla de compuestos intermetalicos y escoria. Es importante quitar la acumulación superficial del crisol con herramientas que permitan que el metal se vuelva al crisol y solamente se quite la escoria. Se han empleado muchas cosas para reducir la escoria, pero mientras haya exposición al oxigeno, se generara escoria.
PERFILES TERMICOS
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Este asegura que el proceso por soldadura de ola este en control. El analizador térmico es una herramienta de medición (Temperatura VS Tiempo) y detecta los cambios que presenta en proceso de soldadura en la máquina.
PERFIL
Esta definido como el traza un gradiente térmico por unidad de tiempo.
Los perfiles térmicos analizan:
Cuantifican los Parametros de los Precalentadores
La Temperatura de la Ola.
El Paralelismo.
Tiempo de Contacto (Tiempo de Contacto como la Velocidad del Conveyor).
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Tabla de Diagnóstico
Cortos
Flux insuficiente.
Precalentamiento fuera de especificación.
Orientación de PCB Incorrecta.
Soldadura contaminada.
Temperatura del crisol baja.
Altura de la ola incorrecta.
Escoria de la ola.
Ola desnivelada.
Insuficiencias
Relación alta de hoyo a terminal.
Altura de ola incorrecta.
Ola desnivelada.
Soldabilidad PCB/Componentes.
Bolas de Soldadura
Precalentamiento fuera de especificación.
Tipo de mascarilla.
Flux insuficiente.
Tiempo de contacto excesivo.
Uso de ola turbulenta.
Pobre calidad de PTH (Fractura en Pared).
Bibliografia
Manual de Alpha-Fry Technology
A cook Electronic Company.
U.S.A. 2002
Manual de Soldadura de Omega.
Soldaduras Omega S. A. de C.V.
México 2000
Circuits Assembly
Por:
Ing. Ma. Dolores Pitta Landa
UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL NORESTE
Maestria en Productividad.
dpitta[arroba]siimex.com
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