La
sanidad de una unión soldada radica en la repetitividad de los parámetros de
soldadura indicados en la especificación del procedimiento de soldadura (WPS –
Welding Procedure Specification) calificado a utilizar. En la mayoría de los
casos el material de aporte (MA) posee un esfuerzo a la fluencia superior al
del material de base (MB), con la finalidad de garantizar la continuidad mecánica,
ya que toda unión soldada no está libre de discontinuidades que puedan reducir
su sección transversal o un detrimento
de la unión soldada por dilución.
Sin
embargo existen casos en el cual se especifica la realización de un primer pase
con un material de aporte con esfuerzo a la fluencia inferior al material de
base (aplicado algunas veces para aceros de alta resistencia), con la finalidad
de minimizar los esfuerzos residuales y mejorar la tenacidad, entre otros [1].
Soldadura Disimilar (Mis-match
Welding)
Esta
relación del esfuerzo a la fluencia del metal de aporte y el esfuerzo a la
fluencia del metal de base se denomina razón de disimilaridad (mis-match
welding level), ML.
Cuando:
ML > 1 se denomina Overmatch (OM)
ML = 1 se denomina Evenmatch (EM)
ML < 1 se denomina Undermatch (UM)
Kozak
[1] y Donato [2] mencionan que una relación OM confiere restringir cualquier
crecimiento de una fisura debido a un mayor esfuerzo a la fluencia del metal de
soldadura, minimizando la posibilidad de que alguna discontinuidad en la región
soldada se convierta en un defecto durante la etapa de servicio de la
estructura.
Otros factores también afectarán a la mecánica de la fractura de la
unión soldada, como la geometría de la junta [1,3] y el proceso de soldadura utilizado [3].
Undermatch (UM) y Overmatch (OM)
Donato
[2] considera que un ML en
el rango de 0.8 a 1.2, no afecta de forma considerable en la mecánica de la
fractura, y que en la medida que existe mayor OM minimiza la posibilidad de un
crecimiento de una fisura [4].
Por
otro lado, Kozak [1] acota este rango mencionando que para aceros de alta
resistencia la presencia de un ML
≥ 0.9 (UM) no presenta influencias significativas en el comportamiento de la
fractura de una estructura. Así como un ML
< 1.2 (OM) es la condición más deseable porque el material de aporte
paraliza cualquier crecimiento de una fisura presente hacia el material de
base, mejorando la capacidad de carga de la estructura. Pisarski [5] también
menciona que sus análisis en un acero API 5L X100 un ML ≥ 0.9 (UM) puede ser tolerado siempre y cuando un
valor de CTOD (Crack Tip Opening Displacement) sea mayor a 0,1 mm.
NOTA: Los autores realizaron sus experiencias en uniones soldadas a
tope con bisel. Para el caso de uniones soldadas en filete, dado que el
esfuerzo se da en la garganta, el uso de material de aporte de menor esfuerzo a
la fluencia es posible ya que se puede compensar con el tamaño del filete para
soportar los esfuerzos a los cuales se verá sometida la estructura.
Conclusión
De
las investigaciones antes mencionadas se puede indicar que el rango recomendado
de ML
es entre 0.9 a 1.2.
Hacer
uso de materiales de aporte de ML
= 1.0 es recomendable pues permite minimizar el coste para realizar una unión
soldada ya que a menor esfuerzo de fluencia la fabricación de los consumibles
es más barata.
Referencias
[1] Kozak,
D.et al. “Fracture Mechanics Approach to Heterogeneous Welded Structures”. 2nd
International Conference ²Research
and development in mechanical industry² 2002.
[2] Donato, G. et al. “Efeitos De Dissimilaridade Mecânica Em Soldas Sobre Os Procedimentos De
Determinação Experimental Dos Parâmetros De Fratura J E Ctod”. Exposol
Conferência de Tecnologia de Soldagem e Inspeção, 2008.
[3] Törnblom,
S. “Undermatching Butt Welds in High Strength Steel”. Lulea University of
Technology, MSc Programmes in Engineering, 2007
[4] Donato,
G., Ruggieri, C. “Avaliação De Defeitos Em Estruturas Soldadas Incluindo
Efeitos De Dissimilaridades Mecânicas Utilizando A Metodologia FAD”. Exposol
Conferência de Tecnologia de Soldagem e Inspeção, 2008.
[5] Pisarski,
H. et al. “Evaluation of weld metal
strength mismatch in X100 pipeline girth welds”. Proceedings of IPC 2004, International
Pipeline Conference, October 4 - 8, 2004 Calgary, Alberta, Canada.
