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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401 2005-12-22

SOLDADURA ESTRUCTURAL. LÁMINA DE ACERO

E:

STRUCTURAL WELDING – SHEET STEEL

CORRESPONDENCIA: CORRESPON DENCIA:

esta norma es una adopción idéntica (IDT) por traducción, respecto a su documento de referencia, la norma  AWS D 1.3: 1998.

DESCRIPTO DESCR IPTORES: RES:

láminas de acero - soldadura soldadura estructural; estructural; soldadura estructural - requisitos.

I.C.S.: 25.160.40 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC)  Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

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Editada 2006-01-12

 

 

PRÓLOGO 

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación,   ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.

ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 5401 fue ratificada por el Consejo Directivo del 2005-12-22. 2005-12-22. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales.  A continuación continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participació participación n en el Comité Técnico 05 Soldadura. ELECTROMANUFACTURAS S.A. ELECTROMANUFACTURAS  ASOCIACIÓN  ASOCI ACIÓN COLOM COLOMBIANB BIANBA A SOLDADURA Y ENSAYOS DESTRUCTIVOS (ACOSEND)  ACERÍAS  ACER ÍAS PA PAZ Z DEL RÍO

DE NO

COMPAÑÍA COLOMBIANA METALMECÁNICA S.A. COTECMAR NON PLUS ULTRA SUPERPOLO S.A.

 Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideraci consideración ón de las siguientes empresas:  ACERÍAS DE COLOMBIA COLOMBIA  AGAFANO  ASOCIACIÓN NACIONAL NACIONAL DE INDUSTRIALES ANDI  ATM INGENIERÍA LTDA. CDP DE FUNDICIÓN Y SOLDADURA Y UNIVERSIDAD DEL VALLE CINSA CODENSA CORPACERO CQA LTDA. CRYOGAS S.A. ECOPETROL ELECTRODOS OERLIKON DE COLOMBIA

EMPRESA DE ACUEDUCTO Y  ALCANTARILLADO  ALCANTARILL ADO DE BOGOTÁ ESP GAS NATURAL S.A. E.S.P. IMG S.A. INSPEQ INGENIERÍA LTDA. J&W INGENIEROS LTDA. MECANICOS ASOCIADOS S.A. NATIONAL MECHANICAL BOARD E.U. PROMIGAS SAGER S.A. SENA SIDOR SOLDADURAS SOLDADUR AS MEGRIWELD TECNICONTROL

LTDA.

TENCO TUBOS DEL CARIBE

 

 

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE UNIVERSIDAD LIBRE OCCIDENTE UNIVERSIDAD NACIONAL UNIVERSIDAD DEL NORTE   ICONTEC  cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales regionales y nacionales y otros documentos relacionado relacionados. s.

DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

 

SOLDADURA ESTRUCTURAL.  LÁMINA DE ACERO

1.

DISPOSICIONES GENERALES 

1.1

OBJETO 

Esta norma de soldeo cubre el soldeo por arco de láminas/flejes de acero estructural, incluyendo las laminadas en frío (que de aquí en adelante se denominarán láminas de acero) iguales o menores que 4,8 mm (3/16 de pulgada - 0,188 pulgadas) de espesor nominal. nominal. Véase el Anexo C, Tablas C1 y C2 para los calibres y espesores equivalentes. En esta norma se incluyen únicamente tres clases de soldadura por arco para lámina de acero: por puntos, por costura y en tapón.

1.1.1 Materiales a los que se aplica Esta norma es aplicable a la soldadura de láminas de acero estructural a otras láminas de acero estructural o que soporten miembros de acero estructural.

1.1.2 Disposiciones generales La premisa fundamental de esta norma es la de establecer disposiciones generales que sean aplicables adecualquier Los criteriosendeesta aceptación para soldaduras de producción diferentes las que situación. están especificadas norma deben ser permitidas para una aplicación particular, teniendo en cuenta que éstas sean adecuadamente documentadas por el proponente y aprobadas por el ingeniero. Estos criterios alternativos de aceptación se deben basar en la evaluación de la adecuación para el servicio utilizando la experiencia pasada, la evidencia experimental, experimental, o el análisis de ingeniería consideran considerando do el tipo de material, los efectos de la solicitud de carga y los factores medioambientale medioambientales. s.

1.1.3 Aprobación Todas las referencias necesarias por aprobación deben ser interpretadas y aprobadas por el ingeniero, definido como la persona que actúa para y en representación del propietario en todos los asuntos que se realicen en el objeto de esta norma. Las desviaciones de los requisitos que establece esta norma requieren de la aprobación del ingeniero.

1

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 1.2

NTC 5401

METAL BASE DE LÁMINA DE ACERO

1.2.1 Especificación del metal base El metal base de la lámina de acero soldada bajo esta norma debe estar conforme con los requisitos de la última edición de una de las normas mencionadas a continuación, o cualquier lámina de acero calificada de acuerdo con el numeral 1.2.2. Cualquier combinación de estos aceros se pueden soldar entre ellos. Estos aceros también pueden ser soldados a cualquiera de los aceros relacionados en la última edición de la norma ANSI/AWS D1.1, Structural Welding Code - Steel. 1)

NTC 4011, Productos planos de acero recubiertos con zinc (galvaniza (galvanizados) dos) o recubiertos con aleación hierro zinc (galvano-recocido) mediante procesos de inmersión en caliente. (SQ Grados 33, 37, 40, y 80).

2)

NTC 6, Productos planos laminados en caliente de acero, al carbono, estructurales, alta resistencia baja aleación y alta resistencia baja aleación con capacidad de deformado - estampado-. (ASTM A 1011).

3)

NTC 4009, Siderurgia. Laminas y flejes de acero laminados en frío y en caliente de alta resistencia y baja aleación, con resistencia mejorada a la corrosión. (ASTM A606).

4)

NTC 4009, Siderurgia. Laminas y flejes de acero laminados en frío y en caliente de alta resistencia y baja aleación, con resistencia mejorada a la corrosión (grados 45, 50, 55, 60, 65 y 70).

5)

NTC 5091, Productos planos, laminados en frío, de aceros: al carbono, estructurales, alta resistencia baja aleación, y alta resistencia baja aleación con capacidad de deformado (estampado) Especificaciones para acero, lámina CR, Carbono Estructural (ASTM A 1008).

1.2.2 Otros metales base Cuando un acero diferente de los mencionados en el numeral 1.2.1 se aprueba bajo las cláusulas del proyecto o las especificaciones del producto y ese acero se propone para una construcción soldada, la soldabilidad del acero y el WPS para soldeo se debe establecer mediante calificación en conformidad con los requisitos del numeral 4 y los demás que establezca el ingeniero. 1.2.3 Punto de fluencia mínimo Las disposiciones de esta norma son previstas para el uso de lámina de acero que tenga un punto especificado mínimo de fluencia igual igual o menor de 550 MPa (80 000 psi).

1.3

PROCESOS DE SOLDADURA

1.3.1 Procesos aprobados  Esta norma se aplica para soldaduras que se realicen por medio de arco eléctrico con metal protegido (SMAW), con gas (GMAW), por arco eléctrico con fundente en el núcleo (FCAW), con electrodo de tungsteno y gas (GTAW), o arco sumergido (SAW). NOTA circuito.

Es aceptable cualquier variación del gas protector del arco (GMAW), incluyendo la transferencia por corto

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1.3.2 Soldadura de espárrago (SW)  Cuando la soldadura de espárrago se ejecuta en una porción plana de un techo o cubierta y que a la vez soporta un elemento estructural, el WPS se hará conforme al numeral 7 de esta norma y del numeral 7 de la norma ANSI/AWS D1.1.

1.3.3 Otros procesos  Se pueden utilizar otros procesos de soldadura cuando sean aprobados aprobados por el ingeniero. En tal caso, el ingeniero debe especificar cualquier requisito de calificación adicional necesario para asegurar unas uniones satisfactorias para el servicio previsto.

1.4

REQUISITOS DEL METAL DE SOLDADURA

1.4.1 Correspondencia con los metales de aporte  Cuando se utilizan los procesos de soldadura indicados, los metales de aporte relacionados en la Tabla 1.1 proveen una junta soldada con una resistencia correspondiente a la del metal base.

1.4.2 Combinaciones diferentes de me metal tal de aporte y me metal tal ba base se  Las combinaciones de metal de aporte y metal base diferentes a las establecidas en el numeral 1.4.1 deben ser permitidas cuando sean evaluadas y aprobadas por el ingeniero. Cuando se sueldan metales base de diferentes resistencias, la resistencia a la tracción del metal de aporte debe ser superior o igual al metal base de menor resistencia a la tracción (véase la NTC 2156).

1.4.3 Certificación del fabricante Cuando el ingeniero lo requiera, el contratista debe suministrar la certificación del fabricante del electrodo declarando que dicho electrodo cumple con los requisitos de la clasificación.

1.4.4 Electrodos para soldadura por aarco rco con metal protegido (SMAW) 1.4.4.1 Especificaciones NTC o AWS Los electrodos para el proceso SMAW deben ser conformes con los requisitos de la última edición de la NTC 2191 (ANSI/AWS A5.1), o con los requisitos de la NTC 2253 (ANSI/AWS A5.5). 1.4.4.2 Control de los electrodos de bajo hidrógeno Este control se debe hacer para lámina de acero que se suelde a una estructura principal de un espesor superior a 6,4 mm (1/4 de pulgada). Todos los electrodos cuyo revestimiento sea del tipo bajo hidrógeno conforme con la NTC 2191 (ANSI/AWS A5.1) se deben comprar en recipientes herméticamente sellados o se deben secar por lo menos dos horas a una temperatura entre los 260 °C (500 °F) y los 425 °C (800 °F) antes de ser utilizados. Todos los electrodos cuyo revestimiento sea del tipo bajo hidrógeno conforme con la NTC 2253 (ANSI/AWS A5.5) se deben comprar en recipientes herméticamen herméticamente te sellados o se deben secar por lo menos una hora a una temperatura entre los 370 °C (700 °F) y los 430 °C (800 °F) antes de ser utilizados. Los electrodos se deben secar antes de su utilización si el recipiente herméticamente sellado muestra evidencia de haber sufrido algún daño.

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Inmediatamente después de abrir el recipiente herméticam herméticamente ente sellado o de haber extraído los electrodos de un horno de secado, dichos electrodos se deben usar o almacenar en un horno a una temperatura de por lo menos 120 °C (250 °F). Los electrodos E-70XX y E-70XX-X que no se utilicen después de cuatro horas o los electrodos E80XX-X que no se utilicen después de dos horas de haber abierto el recipiente hermética herméticamente mente sellado o que se hayan sacado de un horno de secado también deben secarse antes de ser utilizados. No se deben utilizar los electrodos que contengan humedad.

1.4.4.3 Tasa de fusión  Una buena medida para una soldadura normal se puede calcular mediante la tasa de fusión ( M ) del electrodo.  M = milímetros de electrodo electr odo fundido / tiempo en minu minutos tos

La manera de aplicar este método se explica detalladamente en el Comentario, C1.4.4.3.

1.4.5 Soldadura por arco sumergido (SAW) 1.4.5.1 Requisitos de la NTC o AWS  Los electrodos y los fundentes que se utilicen en combinación para el proceso SAW deben estar en conformidad con los requisitos de la última edición de la NTC 2677 (ANSI/AWS A5.17) o los requisitos de la última edición de la NTC 3623 (ANSI/AWS A 5.23).

1.4.5.2 Fundente  El fundente que se utilice para arco sumergido debe estar seco y libre de contaminantes por causa de calamina, aceite, u otro material extraño. Todos los fundentes se deben adquirir en empaques que puedan ser almacenados, bajo condiciones normales, por lo menos durante seis meses, de tal manera que el almacenamiento no afecte ni las características ni las propiedades de la soldadura. El fundente de los empaques dañados se debe desechar o se debe secar a una temperatura mínima de 120 °C (250 °F), durante una hora antes de ser utilizado. El fundente se debe colocar en el sistema dispensador inmediatamente se abra el empaque, o si se va a utilizar un fundente de un empaque ya abierto, se debe quitar de la parte superior del fundente 25 mm (1 pulgada) y se debe desechar. No se debe utilizar un fundente húmedo.

1.4.6 Metales de aporte para ssoldeo oldeo por arco ccon on meta metall y gas (GMAW), soldeo por arco eléctrico con fundente en el núcleo  (FCAW), soldeo por arco con electrodo de tungsteno y gas (GTAW) 1.4.6.1 Requisitos de la NTC o AWS  Los metales de aporte y protección para los procesos GMAW, FCAW o GTAW deben estar de acuerdo con los requisitos de la última edición de las normas NTC 2632 (ANSI/AWS A5.18) o NTC 3570 (ANSI/AWS A5.28), NTC 4041 (ANSI/AWS A5.20), o NTC 4039 (ANSI/AWS A5.29).

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NTC 5401

Tabla 1.1. Requisitos del metal de aporte  aporte (Véase el numeral 1.4.1) Especificación NTC o ASTM NTC 4011 (ASTM  A653) SQ

Punto de fluencia mínimo ksi MPa

Resistencia a la tracción mínima Especificación NTC o AWS del metal de aporte ksl MPa

Gr 33

33

230

45

310

Gr 37 Gr 40

37 40

255 275

52 55

360 380

Gr 30

30

205

49

340

SMAW SMAW NTC 2253 (AWS A5.5)

Gr 33 Gr 36 Gr 40 Gr 45 Gr 50

33 36 40 45 50

230 250 275 310 345

52 53 55 60 65

360 365 380 415 450

E70XX-X

45

310

65

450

Gr 45

45

310

60

415

Gr 50

SO

345

65

450

 ASTM

Gr A

25

175

42

290

GTAW NTC 2632 (AWS A5.18)

 A611

Gr B Gr C Gr D

30 33 40

20S 230 275

45 48 52

310 335 360

ER70S-X FCAW NTC 4041 (AWSA5.20) E6XT-X or E7XT-X FCAW NTC 4039 (AWS A5.29) E7XTX--X or E6XTXE7XTX E6XTX-X SMAW NTC 2191 (AWS A5.1) E70XX SMAW NTC 2253 (AWS A5.5) E70XX-X SAW NTC 2677 (AWS A5.17) F7AX-EXXX

(ASTM  A570)

NTC 4009 (ASTM  A606) (ASTM  A607)

NTC 4009  (ASTM Gr 55  A607)

55

380

70

485

SMAW NTC 2191 (AWS A5.1) E60XX, E70XX

SAW NTC 2677 (AWS A5.17) F6AX-EXXX or F7AX.EXXX SAW NTC 3623 (AWS A5.23) F6AX-EXXX-XX or F7AX.EXXX.XX GMAW NTC 2632 (AWS A5.18) ER70S-X

SAW NTC 3623 (AWS A5.23) F7AX-EXXX-XX GMAW NTC 2632 (AWS A5.18) ER70S-X FCAW NTC 4041 (AWS A5.20) E7XT-X FCAW NTC 4039 (AWS A5.29) E7XTX-X GTAW NTC 2632 (AWS A5.18) ER70S-X

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NTC 5401

Tabla 1.1.  1.1. Requisitos del metal de aporte  aporte (Véase el numeral 1.4.1) Especificación NTC o ASTM

Punto de fluencia mínimo ksi MPa

Resistencia a la tracción mínima Especificación NTC o AWS del metal de aporte ksl MPa

NTC 4011 (ASTM  A653) SQ

Gr 8O

80

550

82

570

NTC 4009  (ASTM  A607)

Gr 60

60

415

75

515

Gr 70

70

48S

SS

585

SMAW NTC 2253 (AWS A5.5) [NOTA 2] E80XX-X SAW NTC 3623 (AWS A5.23) F8AX-EXXX-XX

GMAW NTC 3570 (AWS A5.28) [NOTA 2] ER80S-X FCAW NTC 4039 (AWS A5.29) [NOTA 2] E8XTX-X GTAW NTC 3570 (AWS A5.28) [NOTA 2) ER80S-X NOTA 1 Los electrodos del tipo bajo hidrógeno deben ser usados cuando sea requerido por la NTC 5401 (ANSI/AWS D 1.3).  ASTM  A611

Gr E

80

550

82

565

NOTA 2  Los metales de aporte para grupos de aleaciones B3, B3L, B4L, B5, B5L,B6, B6L, B7, B7L, B8, B8L, o B9 de acuerdo a la NTC 2253 (ANSI/AWS A 5.5), NTC 3570 (ANSI/AWS A 5.28) o NTC 4039 (ANSI/AWS A 5.29) no son precalificados para uso en la condición tal como queda soldado.

1.4.6.2 Medios de protección El gas o la mezcla de gases de protección para los procesos GMAW, GTAW y FCAW, cuando sea requerido, debe tener un punto de rocío de -40 °C (-40 ( -40 °F) o menor. Cuando el ingeniero lo requiera, el productor de gas debe proporcionar la certificación donde conste que el gas o la mezcla de gases cumple con las especificaciones requeridas y que obtendrá el requisito de punto de rocío.

1.5

CLASES DE UNIONES DE SOLDADURA

1.5.1 Soldaduras en ranura cuadrada en uniones a tope  Esta clase de soldadura está restringida únicamente para soldar lámina de acero a lámina de acero en cualquier posición.

1.5.2 Soldaduras en filete  Esta clase de soldadura se utiliza en cualquier posición incluyendo lámina de acero a lámina de acero y lámina lámina de acero a un eleme elemento nto estructural.

1.5.2.1 Soldaduras en uniones de filete traslapadas y en T  Las soldaduras en filete en uniones traslapadas y en T se pueden ejecutar en todas las posiciones (véase la Tabla 1.2) incluidas las de lámina de acero a lámina de acero y las de lámina de acero a un elemento estructural.

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  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

NOTA Cuando se realiza una soldadura de filete de lámina a un elemento estructural, se deben tomar precauciones para prevenir fisuración bajo el cordón.  cordón. 

1.5.3 Soldaduras en ranura acampanada Esta clase de soldadura se puede hacer en todas las posiciones incluyendo lo siguiente: 1)

Dos láminas de acero para ranura de bisel acampanada y bisel en V.

2)

Una lámina y un elemento estructu estructural ral para ranura de bisel acampanada. (véase la Tabla 1.2).

1.5.4 Soldaduras de puntos por arco Esta clase de soldadura es un punto hecho con un proceso de soldadura de arco, el cual se hace sin haber preparado un agujero en ninguna de las partes. Estas soldaduras están restringidas a la unión de una lámina de acero a una estructura en posición plana (véase la Tabla 1.2). NOTA Ni el espesor de una lámina sencilla ni la combinación de espesores de dos láminas soldadas a un elemento estructural más grueso podrán exceder de 3,7 mm (0,150 pulgadas).

1.5.5 Soldaduras de costura por arco  Una soldadura de costura por arco se realiza sin preparar una ranura en sus partes. Estas soldaduras están restringidas para uniones que incluyen: 1)

Lámina a lámina en posición plana u horizontal.

2)

Lámina a un elemento estructural grueso en posición plana (véase la Tabla 1.2)

1.5.6 Soldaduras de tapón por arco Una soldadura de tapón por arco se hace rellenando un agujero circular en una de las partes exteriores. Estas soldaduras se hacen en toda posición incluido lo siguiente:

1.6

1)

Múltiples capas de láminas de acero.

2)

Múltiples capas de láminas de acero y un elemento estructural más grueso.

DEFINICIONES 

Los términos de soldadura utilizados en estos requisitos se deben interpretar de acuerdo con la última edición de la NTC 2229 (ANSI/AWS A3.0) complementados por el Anexo B de esta norma.

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  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

Tabla 1.2. Posiciones de soldeo y restricciones para un WPS (véase el numeral 1.5.3) 

Lámina a Lámina 

Lámina a Elemento soportant e  NOTA 1

1.7

Soldadura a tope con bisel cuadrado  P

Soldadura en filete 

Soldadura en ranura de bisel acampanada

Soldadura en ranura de bisel en V 

Soldadura por puntos 

Soldadura de costura 

Soldadura de tapón 

P

P

P

-

P

P

H H H H H V V V V -  -  SC  SC  SC  SC  P P P P H H V V -  SC  SC  -  -  -  Posiciones de soldeo  soldeo  P = Plana. H = Horizontal. V = Vertical. SC = Sobre Cabeza.

H V SC  P H V SC 

SÍMBOLOS DE SOLDEO

Los símbolos de soldadura utilizados en esta norma deben ser los establecidos en la última edición de la NTC 1958 (ANSI/AWS A2.4). Las condiciones especiales se explicarán en las notas. 1.8 SEGURIDAD Y PREVENCIONES Las medidas de seguridad se tomarán de acuerdo con la última edición de la NTC 4066 (ANSI/ASC Z49.1). NOTA El trabajo realizado bajo esta norma puede involucrar operaciones y materiales peligrosos, tales como humos y partículas sólidas originadas por los consumibles en el soldeo, metal base, y recubrimientos presentes en el metal base. Esta norma no proporciona todos los datos y medidas concernientes asociadas con su uso. Es responsabilidad del usuario establecer las medidas y prácticas apropiadas para proteger su salud. El usuario será quien determine la aplicabilidad y limitaciones que regulen su uso.

Véase el Anexo D para obtener información relacionada con los elementos básicos de la seguridad general de los procesos de soldadura por arco.

1.9 NORMA SOBRE UNIDADES DE MEDIDAS Se tomarán como normativos los valores de las unidades del Sistema Internacional (SI). Las unidades en el sistema americano serán considerada consideradass informativas.

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  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 2.

NTC 5401

DISEÑO DE LAS UNIONES SOLDADAS PARTE A: CAPACIDAD DE CARGA PERMITIDA 

NOTA Para las soldaduras que no están diseñadas para resistir cargas externas, el ingeniero debe hacer caso omiso de los requisitos de este capítulo.

Variables utilizadas en el diseño P  

=

Capacidad de carga permisible en MPa (kips)

F u 

=

Resistencia última a la tracción mínima especificado de la lámina de acero en MPa (ksi)

F yy   

=

Punto de fluencia mínimo especificado de la lámina de acero en MPa (ksi)

F  xx  

=

Resistencia mínima a la tracción de la clasificación del electrodo en MPa (ksi)

F w w   

=

Esfuerzo cortante de la soldadura 0.3 Fxx en MPa (ksi)

t  

=

Espesor de la lámina de acero más delgada exclusiva de los recubrimientos (lámina sencilla o combinada con múltiples espesores) en milímetros (pulgadas).

t w w  

=

Mínima garganta de soldadura o dimensión para filete, y soldaduras de ranuras por dobleces t w    = t   (véanse las Figuras 2.2, 2.3A, 2.3B, 2.3C, y las definiciones para garganta de un filete w  = de soldadura en el Anexo B) en milímetros (pulgadas).

L 

=

Longitud de la soldadura de filete, ranura por doblez, o soldadura de costura en milímetros (pulgadas).  NOTA Para soldadura de costura por arco la dimensión de L no incluye los extremos curvos finales circulares (véase la Figura 2.5).

h 

=

Altura del reborde para ranuras en soldadura por doblez (Véanse las Figuras 2.3B y 2.3C) mm (pulgadas).

d  

=

Diámetro visible de una soldadura de arco o una soldadura de tapón (véanse las Figuras 2.4 y 2.6) o el ancho visible de la soldadura por costura (véase la Figura 2.5) en milímetros (pulgadas).

d a 

=

Diámetro promedio resultante de una soldadura de punto por arco o de una soldadura de tapón (véanse las Figuras 2.4 y 2.6) o un promedio del ancho de una costura de soldadura

d e 

=

(véase la Figura 2.5) en milímetros (pulgadas). Diámetro efectivo de una soldadura de punto por arco o de una soldadura de tapón o el ancho efectivo de una soldadura de costura en la superficie del empalme (véanse las Figuras 2.4, 2.5 y 2.6) mm (pulgadas).  NOTA Si se puede mostrar a través del seccionamiento (de) en la superficie de empalme, este valor se puede utilizar provisionalmente en el WPS particular.

2.1

ESFUERZOS DEL METAL BASE

Los esfuerzos permisibles del metal base se especifica en la última edición de Specifications for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members del Instituto Americano del Hierro y del Acero (AISI) como también t ambién en las especificaciones definidas definidas en el contrato.

9

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 2.2

NTC 5401

CAPACIDAD DE CARGA PERMITIDA EN LAS UNIONES SOLDADAS

2.2.1 Soldaduras en ranura cuadrada en uniones a tope La capacidad permitida para las combinaciones de electrodo – metal base (véase la Tabla 1.1) para una unión a tope con ranura cuadrada, soldada por un solo lado o por ambos, debe ser la del menor esfuerzo del metal base en la unión teniendo en cuenta que el tamaño de la soldadura es igual al espesor del metal base. Véase la Figura 2.1.

t Máxima apertura de raíz a ser  calificada NOTA

 

El tamaño de la soldadura en ranura es igual al espesor t  

Figura 2.1. Soldadura de ranuras cuadradas en uniones a tope (véanse los numerales 2.2.1 y 2.3.2)

2.2.2 Soldaduras en filete  La capacidad de carga permitida en una soldadura en filete en uniones traslapadas o en T, realizada en cualquier posición de soldadura (véase la Figura 2.2) correspondiente a las combinacioness de metal de aporte y metal base (véase la Tabla 1.1) debe estar controlada por combinacione el espesor del metal base, dada por  t   t w  o igual que el espesor de la lámina. La capacidad w menor   de carga debe ser la siguiente: (1)

Para soldaduras en filete y dirección de la carga transversal:  P = 0,4 (t)L(F u ) 

(2)

Fórmula (1)

Para soldaduras en filete y dirección a la carga longitudina longitudinal:l:    

 P = 0 ,4  1 − 0 ,01

 L    L    t ( L ) F u  para t    t 

 P  = 0 ,3(t ) L ( F u  ,   )  para

 L t 

< 25  

Fórmula (2)

≥ 25  

Fórmula (3)

10

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401 t

tw

  Figura 2.2. Soldaduras de Filete (Véase el numeral 2.2.2)

2.2.3 Soldaduras en ranura de bisel acampanada Para las combinaciones de metal de aporte y metal base (véase la Tabla 1.1) la capacidad de carga permitida de soldaduras en ranura de bisel acampanada ejecutada en cualquier posición se considera que debe estar regida por el espesor de la lámina adyacente a las soldaduras, dado por un tamaño de la soldadura menor o igual al espesor de la lámina que se haya obtenido por la calificación del WPS. Esta capacidad estará determinada por la aplicación de una de las fórmulas siguientes: (1)

Cargas aplicadas transversalmen transversalmente te al eje de la soldadura (a)

Soldaduras en ranura de bisel acam acampanad panada a (véase la Figura 2.3A) La capacidad de la unión soldada estará dada por:  P  =

(b) (2)

t ( L ) F u 3

 

Fórmula (4)

Soldadura en ranura de bisel en V. No se consideran las cargas aplicadas transversalmente transversalmente sobre el eje de la soldadura.

Cargas aplicadas longitudinalm longitudinalmente ente en el eje de la soldadura (véanse las Figuras 2.3B y 2.3C). Si la medida de la soldadura (tw) es igual o mayor que (t) pero menor que (2t), o si el alto del reborde (h) es menor que la longitud de la soldadura (L), entonces:  P  = 0 ,3(t ) L ( F u )

 Fractura  sencilla véase la  Figura 2. 3 B

 

Fórmula (5)

Si (tw) es igual o mayor que (2t) y la altura del reborde (h) es igual o mayor que (L), entonces:  P  = 0 ,6 (t ) LF u

 Fractura doble véase la  Figura 2. 3C 

11

 

Fórmula (6)

 

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2.2.4 Soldaduras por punto por arco Las soldaduras por punto por arco se especifican como el diámetro mínimo efectivo en la superficie de contacto (de). El diámetro mínimo permitido es de 9 mm (3/8 de pulgada). Las cargas permitidas en cada punto de soldadura por arco entre láminas o entre láminas y un elemento estructural no debe exceder de: (1)

Para carga nominal de fractura   u , para  P  = 0 ,88 (t )d a F  

 P = 0 ,112 1 +



t 

≤

140

 

 F u

Fórmula(7)

  t (d a ) F u ,    F    M  

960 t  d a

140

para:

d a

 F u

<

d a t 

<

 P  = 0 ,56 (t )d a F u ,  para

240  F u

Fórmula (8)

 

 d a  ≥    t 

240  F u

        

Fórmula (9),

Sin embargo, la capacidad no debe exceder de  P  =

(2)

(d e )2 F  xx 4

 

Fórmula (10)

Para carga de tracción nominal (Valor mayor):  F u < 55 ksi   P a  Pa

= =

  (2,64 – 0,43 F    u ) td a F u < 0,58(t)d a F u  y F u > 55 ksi

Fórmula (11) 

0,28  td a F u 

12

 

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  L

t

  Figura 2.3A. Soldadura en ranura de bisel sencillo acampanada (véase el numeral 2.2.3(1))

L t t

L

Mínimo de la garganta soldada t w > t t Ranura con bisel acampanada

Fractura sencilla h

tw

Ranura con bisel en V

  Figura 2.3B. Fractura sencilla en soldadura en ranura acampanada (véase el numeral 2.2.3(2))

13

 

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  L t

t

L

Mínimo de la garganta soldada t w > t t Ranura con bisel acampanada

Fractura doble

h

Ranura con bisel en V

tw

  Figura 2.3C. Fractura Doble en soldadura en ranura acampanada (véase el numeral 2.2.3(2))

2.2.5 Soldaduras por costura por arco La capacidad de carga permitida para una soldadura por costura por arco utilizada en una unión traslapada entre una lámina y un elemento estructural ejecutada en posición plana o entre lámina y lámina ejecutada en posición horizontal o plana con los materiales de aporte correspondientes correspondien tes (véase la Tabla 1.1, Figura 2.5 y Figura 2.12) no debe exceder de:  P 

 P

 d 2  Ld    =  e + e    F   xx   3       4 =

Fórmula (12)

(t) F u (0,25 L + 0,96d a ) 

Fórmula (13)

Para propósitos de cálculos de una capacidad permitida cuando:    L ≤ 3d a

2.2.6 Soldadura por tapón por arco La soldadura por tapón por arco (véase la Figura 2.6) se especifica como el diámetro mínimo efectivo en la superficie de contacto ( d e). El diámetro menor que se permite es de 9 mm (3/8 de pulgada). La carga permitida en cada soldadura por tapón por arco entre láminas o entre lámina y un elemento estructural no deberá exceder de: (1)

Para carga nominal de rotura:  u ,  para  P  = 0 ,88 (t ) d a F 

d a t 

≤

140  F a

 

Fórmula (14) 

14

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA  + 

 P  = 0 ,112 1

Para

140  F a

<

NTC 5401

960 t  d a F u

d a t 

<

 t (d a ) F u ,    240

<

 P  = 0 ,56 (t )d a F   u ,  para

 F a d a t 

Fórmula (15)

  ≥

240

 

Fórmula (16)

 F a

Sin embargo, la capacidad de carga no debe exceder de:  P  =

(2)

(d e )2 F  xx 4

 

Fórmula (17)

Para una tensión de carga nominal (superior) de:  F u < 55 ksi  P a = (2,64 – 0,43 F u )td a F u < 0.58td a F u

Fórmula (18)

 P a = 0,28td a F u 

PARTE B. DETALLES DE LAS UNIONES SOLDADAS 2.3.1 Generalidades Las uniones soldadas se pueden ejecutar utilizando soldaduras en ranura cuadrada en uniones a tope, puntos o cordones de soldadura en uniones traslapadaso uniones en filete, traslapadas o en T y soldaduras en ranura de bisel sencillo en V o acampanada en uniones a tope, traslapadas o en T cuando ellas están dentro de las limitaciones aplicables dadas en los numerales 2.3.2 hasta 2.3.5.

2.3.2 Soldadura en ranura cuadrada Las soldadura en ranura cuadrada se pueden ejecutar en uniones a tope mediante la Tabla 1.2. Véase la Figura 2.1.

2.3.3 Soldaduras en filete  2.3.3.1 Longitud mínima La longitud mínima debe ser de 19 mm (3/4 de pulgada)

2.3.3.2 Tamaño de los lados El tamaño de los lados en una soldadura en filete en una unión translapada debe ser igual al espesor de la lámina de acero más delgada (véase la Figura 2.7). El tamaño de los lados en una soldadura en filete en una unión en T debe ser igual al espesor de la lámina de acero más delgada (t). (véase la Figura 2.8).

15

 

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2.3.4 Soldaduras en ranura acampanada 2.3.4.1 Soldaduras en ranura de bisel sencillo acampanada Las posiciones para soldaduras en ranura de bisel sencillo acampanada   están dadas por la Tabla 1.2. La longitud mínima debe ser de 19 mm (3/4 de pulgada). Véase la Figura 2.9.

2.3.4.2 Soldaduras en ranura de bisel sencillo en V Las posiciones para las soldaduras en ranura de bisel sencillo en V están dadas por la Tabla 1.2. La longitud mínima debe ser de 19 mm (3/4 de pulgada). Véase la Figura 2.10.

2.3.5 Soldaduras de punto por arco 2.3.5.1 Espesor sencillo o doble Las posiciones para soldadura de puntos por arco que se hacen en espesor sencillo o doble de una lámina sobre un soporte estructural están dadas por la Tabla 1.2. La soldadura por puntos se restringe para la posición plana. Véase la Figura 2.4. El diámetro (de) del metal de soldadura en la WPS en la superficie de fusión debe ser de por lo menos 9 mm (3/8 de pulgada).

2.3.5.2 Distancia mínima al borde La distancia (e) mínima del centro de una soldadura de puntos hasta cualquier borde en una lámina de acero no debe ser menor que: emin

=

P/0,5F ut, para F u / F  y = 1.15

Fórmula (19)

emin

=

P/0,45F ut, para F u / F  y < 1.15 

Fórmula (20)

Pero no menor que 1.5d . Véase la Figura 2.11A

2.3.5.3 Soldadura con apoyo de arandelas La soldadura con apoyo de arandelas se utiliza para contener el punto de soldadura en láminas de laacero conVéase espesores menores 0,7 mmLa(0,028 pulgadas) paradeprevenir el quemón en lámina. las Figuras 2.11Bdey 2.11C. soldadura con apoyo arandelas se debe hacer en una de las láminas contempladas en el numeral 1.2.1 y deben tener un espesor entre 1,3 mm y 2,1 mm (0,05 pulgadas y 0,08 pulgadas) con un agujero previamente elaborado de mínimo 9 mm (3/8 de pulgada).

2.3.6 Soldadura de costura  2.3.6.1 Posiciones La soldadura de costura entre láminas metálicas o entre una lámina metálica y un elemento de soporte debe estar de acuerdo con la Tabla 1.2.

2.3.6.2 Ancho mínimo El ancho mínimo del metal de soldadura en la superficie de contacto de la soldadura de costura debe ser de 9 mm (3/8 de pulgada). 16

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

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2.3.6.3 Distancia mínima al borde La distancia del final de la soldadura de costura hasta el borde de la lámina de acero se debe medir desde el centro de la porción circular de la soldadura. Véase la Figura 2.13A. La distancia mínima desde el eje longitudinal de una soldadura de costura o del final de una soldadura de costura al borde de la lámina de acero no debe ser menor que el obtenido cuando se utiliza la fórmula establecida en el numeral 2.3.5.2 pero no menor que 1.5d . Véanse las Figuras 2.5 y 2.12.

d

t

d

t1

t

t2

da = d - t de = 0,7 d - 1,5 t

de da

da = d - 2t de = 0,7 d - 1,5 t

(A) Espesor sencillo de la lámina

de da

(B) Espesor doble de la lámina

Figura 2.4. Soldadura de puntos  por arco (véase el numeral 2.2.4)

t L

d Ancho (A) Soldadura de costura por estrutural) arco (lámina a elemento de soporte

(B) Secciones transversales de las soldaduras de cost costura ura por arco

Figura 2.5. Soldadura de costura +por arco (véase el numeral 2.2.5)

17

 

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

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  d

d

t1

t

t

t2 de da = d - t de = 0,7 d - 1,5 t

de

da

da = d - 2t de = 0,7 d - 1,5 t

(A) Espesor sencillo de la lámina

da

(B) Espesor doble de la lámina

  Figura 2.6. Soldadura de tapón por arco (véase el numeral 2.2.6)

(A) Lámina al elemento de soporte estructural

(B) Lámina a lámina

 

Figura 2.7. Soldadura en filete en uniones traslapadas (véase el numeral 2.3.3.2)

(A) Lámina a elemento de soporte estructural

(B) Lámina a lámina

 

Figura 2.8. Soldadura en filete en uniones en T (véase el numeral 2.3.3.2)

2.3.7 Soldaduras de tapón por arco 2.3.7.1 Posición y diámetro en la WPS La posición de las soldaduras de tapón por arco vienen dadas por la Tabla 1.2. Véase la Figura El (3/8 diámetro del metal soldado ( d e  ) en la superficie de fusión en la WPS debe ser mínimo2.6. 9 mm de pulgada). 18

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

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2.3.7.2 Diámetro mínimo del agujero Para una lámina de espesor igual o menor que 0.912 mm (calibre 20), el agujero debe tener un diámetro mínimo de 6,4 mm (1/4 de pulgada); para espesores mayores que 0,912 mm (calibre 20) el agujero debe ser de 8 mm (5/16 de pulgada) de diámetro. Para múltiples espesores donde se utilice la soldadura de tapón por arco, el diámetro de los agujeros se puede aumentar hasta alcanzar un metal de soldadura de un diámetro mínimo ( d e) de 9 mm (3/8 de pulgada) en la superficie de fusión.

2.3.7.3 Mínima distancia del borde La distancia mínima (e) desde el centro de una soldadura de tapón con arco hacia cualquier lado de la lámina de acero no debe ser menor que 1.5 d . Véase la Figura 2.13B.

Figura 2.9. Soldadura en ranura de bisel sencillo acampanada (numeral 2.3.4.1) 

Se necesita una barra de respaldo para prevenir  goteo del metal

  Figura 2.10. Soldadura en ranura de bisel sencillo en V (véase el numeral 2.3.4.2)

>e

>e

t

d

 

Figura 2.11A. Distancia del borde para soldaduras de punto por arco

19

 

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   Arandela

  Figura 2.11B. Soldadura de puntos por arco usando apoyo de arandela (Véase el numeral 2.3.5. 2.3.5.3) 3)

 Arandela

  Figura 2.11C. Soldadura típica de punto por arco ar co con apoyo de arandela (Véase el numeral 2.3.5.3)

(A)

Se puede fundir la parte superior para disminuir la dificultad del goteo del metal

Para prevenir que el metal se escurra se debe prensar 

Esta es una soldadura difícil de hacer 

(B)

(C)

 

Figura 2.12. Soldadura de costura por arco a lo largo de una nervadura vertical (Véase el numeral 2.2.5)

>e

>e

t

d

 

Figura 2.13A. Distancias de borde para soldadura de costura por arco (véase el numeral 2.3.6.3)

20

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

  >e

>e

t

d

 

Figura 2.13B. Distancias de borde para soldaduras de tapón por arco (véase el numeral 2.3.7.3)

3.

PRECALIFICACIÓN DE LOS WPSs

3.0

OBJETO

La precalificación de los WPSs (Especificaciones del Procedimiento de Soldadura) debe ser definido como una excención del ensayo de calificación de la WPS requerido en el numeral 4. Toda precalificación WPSs se debe hacer por escrito. Como norma para precalificar una WPS, se deben aplicar todos los requisitos del numeral 3. Los requisitos del numeral 3 se aplican solamente a las conexiones soldadas entre láminas de acero o entre una lámina y un elemento estructural con un metal base de espesor igual o menor que 5 mm (3/16 de pulgada).

3.1

DETALLES DE LA UNIÓN

3.1.1 Requisitos Un WPS escrito que incluye cada unión donde se cumplen los siguientes requisitos, se denomina como precalificada. Un formato sugerido no obligatorio es el contemplado en el  Anexo A. 1.

Conformidad con los detalles de las Figuras 3.1A, 3.1B, 3.2A, 3.2B, 3.2C, 3.3A, 3.3B, 3.3C, y 3.3D.

2. 

Uso de uno de los siguientes procesos de acuerdo con el numeral 1.3.1: SMAW, GMAW, GTAW, o FCAW.

3. 

Uso de un metal de aporte conforme a los establecidos en la Tabla 1.1.

3.1.1.1 Uniones que cumplen estos requisitos Las uniones que cumplen los requisitos del numeral 3.1.1 se pueden utilizar sin necesidad de realizar el ensayo de calificación calificación de la WPS como se prescribe en el numeral 4.6.

3.1.2 Uniones que no cumplen estos requisitos Los detalles de las uniones pueden desviarse de los requisitos establecidos en las Figuras 3.1 A hasta 3.3D, sólo si el contratista somete el WPSs propuesto a la aprobación del ingeniero y, a expensas del contratista, demuestra su conformidad con las disposiciones del Capítulo 4 y las disposiciones aplicables del Capítulo 5. 21

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 3.2

NTC 5401

DETALLES DE LAS UNIONES CON PENETRACIÓN COMPLETA DE LAS SOLDADURAS EN RANURA

La penetración completa de las soldaduras en ranura (CJP) hechas con procesos SMAW, GAMAW, GTAW o FCAW en uniones a tope o en esquina, que se pueden usar sin los ensayos de calificación de una WPS, se detallan en las Figuras 3.1 A, y 3.1B.

3.3

DETALLES DE LA SOLDADURA EN FILETE 

Las soldaduras en filete que se realizan con los procesos SMAW, GMAW, GTAW o FCAW, que se pueden usar sin los ensayos de calificación de una WPS, se detallan en las Figuras 3.2A, 3.2B y 3.2C.

3.4

DETALLES DE LAS SOLDADURAS EN RANURA ACAMPANADA 

Las soldaduras en ranura acampanada realizadas con los procesos SMAW, GMAW, GTAW o FCAW que se pueden usar sin los ensayos de calificación de una WPS se detallan en las Figuras 3.3 A, 3.3B y 3.3C.

3.5

DETALLES DE UNIONES TRASLA TRASLAPADAS PADAS DE BISEL ACAMPANADO

Las uniones traslapadas de bisel acampanado realizadas mediante los procesos SMAW, GMAW, GTAW, o FCAW que se pueden hacer sin el ensayo de calificación de una WPS, se describen en la Figura 3.3D.

t

R Procesos de

Espesor, t

soldadura Todos

(Nota121)Ga. (MAX) 18 Ga. (MIN), 11 Ga. (MIN), 7 08. (MAX)

  R  =  = Apertura de la raíz

0 (MIN), t (MAX) 3/4 t(MIN), t(MAX)

Posiciones Todas

NOTA 1 Para espesores equivalentes de elementos de soporte estructural en términos del calibre de lámina metálica, se usa 4,8 mm (3/16 de pulgada) para 7 Gay 3,175 mm (1/8 de pulgada) para 11 GA Figura 3.1A. Uniones a tope con soldadura en ranura cuadrada con respaldo de acero (véase el numeral 3.2)

22

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

  R

t

t Procesos de soldadura

Espesor, t (Nota 1) 18 Ga. (MIN), 12 Ga. (MAX) 11 Ga. (MIN), 7 08. (MAX)

Todos

  R  =  = Apertura de la raíz

Posiciones

0 (MIN) t(MAX)

Todas

NOTA 1 Para espesores equivalentes de elementos de soporte estructural en términos del calibre de lámina metálica, se usa 4,8 mm (3/16 de pulgada) para 7 Ga y 3,175 mm (1/8 de pulgada) para 11 Ga Figura 3.1B. Uniones a tope o en esquina con soldadura en ranura cuadrada sin respaldo de acero (véase el numeral 3.2)

t

R

t Procesos de

Espesor, t

soldadura Todos

1) 18(Nota Ga. (MIN) 11 Ga. (MIN)

  R  =  = Apertura de la raíz

0 (MIN) t/4 (MAX)

Posiciones Todas

NOTA 1: Para espesores equivalentes de elementos de soporte estructural en términos del calibre de lámina metálica, se usa 4.8 mm (3/16 de pulgada) para 7 Ga y 3.175 mm (1/8 de pulgada) para 11 Ga Figura 3.2A. Soldadura en filete en unión en esquina (véase el numeral 3.3)

23

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401  

t2 t1

R  

Procesos de soldadura

Espesor, t1 o t2  (Nota 2) 18 Ga. (MIN) 7 Ga. (MIN)

Todos NOTA 1

R  =  = Apertura de la raíz

0 (MIN) t1/2 (MAX) (véase la Nota 1)

Posiciones Todas

t1 = El elemento mas delgado cuando dos espesores diferentes están involucrados.

NOTA 2 Para espesores equivalentes de elementos de soporte estructural en términos del calibre de lámina metálica, se usa 4,8 mm (3/16 de pulgada) para 7 Ga y 3,175 mm (1/8 de pulgada) para 11 Ga Figura 3.2B Soldadura en filete para uniones traslapadas (véase el numeral 3.3)

t2 t R

t1 Procesos de soldadura Todos

  Espesor, t1 o t2  (Nota 2) 18 Ga. (MIN) 7 Ga. (MIN)

R  =Apertura  =Apertura de la raíz

0 (MIN) t1/2 (MAX) (véase la Nota 1)

Posiciones Todas

NOTA 1: t  = El elemento mas delgado cuando dos espesores diferentes están involucrados 1

NOTA 2: Para espesores equivalentes de elementos de soporte estructural en términos del calibre de lámina metálica, se usa 4,8 mm (3/16 de pulgada) para 7 Ga y 3,175 mm (1/8 de pulgada) para (calibre 11) Figura 3.2C. Soldadura en filete en unión en T (véase el numeral 3.2)

24

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

  t2 t1 R Procesos de soldadura Todos NOTA 1

Espesor, t1 o t2  (véase la Nota 2) t1 = 18 Ga. (MIN) 7 Ga. (MAX) t2 = t1 (MIN), 7 Ga (MAX)

  R  =  = Apertura de la raíz

Posiciones

0 (MIN) Todas t1 /2(MAX) (véase la Nota 1)

t1 = El elemento más delgado cuando dos espesores diferentes están involucrados.

NOTA 2 Para espesores equivalentes de elementos de soporte estructural en términos del calibre de lámina metálica, se usa 4,8 mm (3/16 de pulgada) para 7 Ga y 3,175 mm (1/8 de pulgada) para (calibre 11). Figura 3.3A. Soldadura en ranura ranur a de bisel acampanada en unión a tope. (véase el numeral 3.4)

t2 t1

R Procesos de soldadura Todos NOTA 1

 

Espesor, t1 o t2  (véase la Nota 2) t1 = 18 Ga. (min) 7 Ga. (max) t2 = t1 (min), 7 Ga (max)

R  =  = Apertura de la raíz

Posiciones

0 (MIN) Todas t1 /2(MAX) (véase la Nota 1)

t1 = El elemento más delgado cuando dos espesores diferentes están involucrados.

NOTA 2 Para espesores equivalentes de elementos de soporte estructural en términos del calibre de lámina metálica, se usa 4,8 mm (3/16 de pulgada) para 7 Ga y 3,175 mm (1/8 de pulgada) para 11 Ga. Figura 3.3B. Soldadura en ranura de bisel acampanada en unión en esquina (véase el numeral 3.4)

25

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

  t t

R Procesos de soldadura

Espesor, t1 o t2  (véase la Nota 1) 7 Ga. (máx.) 18 Ga. (min.)

Todos

  R  =  = Apertura de la raíz

Posiciones

0 (mín.) t/2(máx.)

Todas

NOTA 1 Para espesores equivalentes de elementos de soporte estructural en términos del calibre de lámina metálica, se usa 4,8 mm (3/16 de pulgada) para 7 Ga y 3,175 mm (1/8 de pulgada) para (calibre 11).  Figura 3.3C. Soldadura en ranura de bisel en V en unión a tope (véase el numeral 3.4)

t2 t1 Procesos de soldadura Todos

R Espesor, t1 o t2  (véase la Nota 1) t1 = 18 Ga. (mín.) 7 Ga. (máx.) t2 = t1 (mín.), 7 Ga (máx.)

R  =  = Apertura de la raíz

  Posiciones

0 (MIN) Todas t1 /2(MAX) (véase la Nota 1)

NOTA 1 t1 = El elemento mas delgado cuando dos espesores diferentes están involucrados. NOTA 2 Para espesores equivalentes de elementos de soporte estructural en términos del calibre de lámina metálica, se usa 4,8 mm (3/16 de pulgada) para 7 Ga y 3,175 mm (1/8 de pulgada) para 11 Ga.  Figura 3.3D. Soldadura en ranura de bisel acampanada en unión traslapada (véase el numeral 3.4)

26

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4.

NTC 5401

CALIFICACIÓN PARTE A. REQUISITOS GENERALES

4.1

PREPARACIÓN DE UNWPS Y DE UN PQR

Una Especificación del Procedimiento de Soldeo(WPS) se debe escribir para cada tipo de soldadura, tal como se indica en la Tabla 4.1, a excepción de lo permitido en el numeral 3, y se debe calificar de acuerdo con los requisitos establecidos en el numeral 4, por el fabricante o por el contratista. Un Registro de Calificación de Procedimiento (PQR) que registre los valores reales utilizados para calificar un WPS se debe hacer por escrito. En el Anexo A se indican los formatos para WPS y PQR a modo de recomendación y no de carácter obligatorio. NOTA Los datos de velocidad de fusión para electrodos revestidos revestidos (SMAW) (véase comentario C1.4.4.3) puede ser utilizada como una medida de la corriente de soldeo para el WPS y el PQR.

4.2

APROBACIÓN DEL INGENIERO

La evidencia de la calificación de un WPS documentado apropiadamente debe ser aceptada con la aprobación del ingeniero.

4.3

RESPONSABILIDAD

Cada fabricante o contratista debe ser responsable de la conducción de los ensayos de calificación de la WPS de acuerdo con lo establecido en el numeral 4. Estos ensayos pueden ser realizados en la empresa del contratista, en el sitio de trabajo, o por un laboratorio independiente o en otro organismo de ensayo.

4.4

REQUISITOS DE UNWPS

Los WPS deben ser calificados cada vez que haya un cambio en una de las variables esenciales que son relacionadas en el numeral 4.5.

PARTE B. ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA (WPS) 4.5

LIMITACIONES DE LAS VARIABLES ESENCIALES

Cualquier cambio en las variables esenciales relacionadas en la Tabla 4.3 requiere de una recalificación del WPS.

4.6

NÚMERO DE ENSAYOS, MÉTODOS DE ENSAYOS Y NORMAS DE ACEPTACIÓN PARA LA CALIFICACIÓN DE UN WPS

4.6.1 Soldaduras de ranura cuadrada en uniones a tope Para una soldadura en ranura cuadrada en unión a tope, el WPS que no esté de conformidad con el numeral 3.2, requiere de un ensayo de calificación que esté de acuerdo con la Tabla 4.3, item (9) (b) o  la Tabla 4.3 item (9) (c). El ensamble de ensayo debe estar de conformidad con lo siguiente: 27

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

1)

Las láminas de acero se deben soldar entre sí como se muestra en la Figura 4.1.

2)

La soldadura debe tener una apariencia uniforme y debe estar libre de: a)

Grietas

b)

Sobreespeso Sobreespesorr que no esté de acuerdo con el numeral 6.1.1.2

c)

Socavados que no estén de acuerdo con el numeral 6.1.1.3

3)

Los ensayos de las láminas soldadas se hacen martillando y doblándolas 180° con un martillo (véase la Figura 4.1), y el eje de doblado debe ser coincidente con el eje de la soldadura. Para uniones soldadas por un solo lado, la raíz de la soldadura debe estar sobre la superficie de doblado.

4)

Una soldadura debe ser aceptable si satisface los siguientes criterios:  A)

Que no haya grietas de detectadas tectadas visualmente visualmente después de dell doblado o

B)

Las grietas en el metal de soldadura se detectan visualmente y

NOTA

a)

La cara fracturada no muestra visualmente discontinuida discontinuidades des (p.e.

b)

escoria, porosidad), y El tamaño de la soldadura es igual o mayor que el espesor de la lámina de acero.

No se deben tener en cuenta las grietas en el metal base.

(A) Unión a tope en ranura cuadrada soldada de ambos lados

(B) Unión a tope en ranura cuadrada soldada de un lado

  (c) Unión soldada después del ensayo de doblez Figura 4.1. Ensayos para soldaduras en ranura en uniones a tope (véase el numeral 4.6.1.1)

28

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

4.6.2 Soldaduras en filete 4.6.2.1 Requisitos del ensayo de calificación Para una WPS de soldadura en filete que no esté de acuerdo con el numeral 3.3, la calificación del ensayo se debe hacer de acuerdo con la Tabla 4.3, item (9) (b) o con la Tabla 4.3, item (9) (c).

4.6.2.2 Ensambles del ensayo Dos ensambles se deben preparar, soldar, inspeccionar visualmente y ensayar, usando o bien un ensamble lámina a lámina o lámina a elemento de soporte estructural, de acuerdo con lo descrito en (1) y (2) de la siguiente manera: 1)

Lámina a lámina. Cada ensamble de ensayo se debe hacer de acuerdo con la Figura 4.2 A.

2)

Lámina a elemento de soporte estructural. El ensamble de cada ensayo se debe hacer de acuerdo con la Figura 4.2 A. Una soldadura debe ser aceptable si se cumplen los siguientes criterios:  A)

Después del doblad doblado o no se detecten grietas visualmente dos dos ensambles

B)

en el metal de soldadura, o Después del doblado se pueden detectar grietas por inspección visual en el metal de soldadura y

NOTA

3)

4)

a)

En la cara fracturada no se detectan discontinuidades discontinuid ades (p.e. escoria, porosidades) y

visualmente

b)

El tamaño de la soldadura tw es igual o mayor que el espesor de la lámina.

Se debe ignorar las grietas del metal base.

Después de la inspección visual de las soldaduras aceptables, las dos piezas se deben separar completamente doblando las láminas o martillando un lado (véase la Figura 4.2 A) hasta que falle la soldadura o la lámina metálica. La superficie fracturada debe mostrar completa fusión en la raíz de la unión.

4.6.2.3 Validez de la calificación Para la validez de la calificación se debe cumplir con lo siguiente (véase la Figura 4.2B): 1)

Las uniones en T califican las uniones traslapadas y uniones en T.

2)

La lámina de acero a elemento de soporte estructural califica para lámina a elemento de soporte estructural para una posición dada de soldeo y el espesor de la lámina de acero.

3)

Lámina de acero a lámina de acero califica para lámina de acero a lámina de acero, y también para lámina de acero a elemento soporte estructural una posición de soldeo y espesor de la lámina dedeacero dados. Si hay para dos espesores de lámina, el espesor de la lámina más delgada controlará. 29

 

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NTC 5401

 

Lámina a lámina 25 min min

25

75

75 min

25

25

13 min de proyección Lámina a elemento de soporte estructural

75 min 25 25 min

25

25

75 min

100 min

Todas las dimensiónes están dadas en milímetros 13 min

 

Figura 4.2A. Ensayos para soldaduras en filete (véase el numeral 4.6.2.2)

4.6.3 Soldaduras en ranura acampanada 4.6.3.1 Requisitos para la calificación del ensayo Para un WPS de una soldadura en ranura acampanada que no sea conforme con lo establecido en el numeral 3.4, el ensayo de calificación debe estar de acuerdo con la Tabla 4.3, item (9) o con la Tabla 4.3, item (9) (c). Se deben tener en cuenta los siguientes requisitos: 1)

Para soldaduras en ranura acampanada, se deben elaborar dos ensambles de ensayos, tanto si se trata de lámina a lámina o de lámina a elemento de soporte estructural como sigue: a)

Lámina a Lámina. Cada ensamble de ensayo consiste en dos piezas rectangulares de lámina de acero por lo menos de 65 mm (2 1/2 de pulgada) de ancho, y por lo menos 75 mm (3 pulgadas) de largo. Una de las piezas se debe doblar a 90° alrededor del radio interior que no excedaÉstas de 3t, se donde t es colocar el espesor de lade lámina; la otra que piezaformen debe estar plana. deben juntas, tal manera una unión con ranura de bisel acampanada. En la ranura de bisel 30

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

acampanada se debe depositar 25 mm (1 pulgada) de longitud de soldadura utilizando el tipo y el tamaño adecuado de electrodo y corriente desoldeo. desoldeo. El montaje del ensayo se muestra en la Figura 4.3 A. b)

2)

Lámina a un elemento de soporte estructural. Cada ensamble de ensayo consiste de una pieza rectangular de lámina de por lo menos 65 mm (2-1/2 pulgada ) de ancho, y por lo menos 75 mm (3 pulgadas) de largo. Una de las piezas se debe doblar a 90º alrededor del radio interior que no exceda de 3t, donde t es el espesor de la lámina; esta pieza se debe fijar a la parte superior de la brida de una viga o lámina de 25 mm (1 pulgada) de espesor. En la ranura de bisel acampanada se debe depositar 25 mm (1 pulgada) de soldadura de largo utilizando el tipo, el tamaño de electrodo y la corriente de soldeo adecuada. El montaje del ensayo se muestra en la Figura 4.3B.

Para soldaduras de ranura de bisel en V acampanad acampanada, a, se deben preparar, soldar, inspeccionar visualmente y ensayar dos ensambles de ensayo de la siguiente manera: a)

Cada ensamble de ensayo consta de dos piezas rectangulares de lámina de acero de por lo menos 65 mm (2 1/2 de pulgada) de ancho y por lo menos 75 mm (3 pulgadas) de largo, dobladas a 90° en un radio interior que no excedaque de 3t,formen donde tuna es elunión espesorsoldada de la lámina y colocadas de tal manera en ranura de juntas, bisel en V acampanada.

b)

En la ranura de bisel en V acampanada se deposita una soldadura de 25 mm (1 pulgada) de longitud utilizando el tipo y tamaño de electrodo y la corriente de soldadura adecuados. El ensamble de ensayo se muestra en la Figura 4.3C.

3)

Las soldaduras deben ser razonableme razonablemente nte uniformes en apariencia, y deben estar libres de traslapes, grietas y excesivos socava socavados. dos.

4)

Después de enfriarse, las soldaduras de calidad aceptable se deben ensayar doblando la lámina hacia adelante y hacia atrás o introduciendo una herramienta entre las piezas hasta que la soldadura o la lámina fallen. Véase las Figuras 4.3 A, 4.3B, o 4.3C

5)

La dimensión mínima de la soldadura debe ser igual a tw 

31

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

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Elemento de soporte estructural

Lámina de acero

Lámina de acero

Calificación para unión traslapada

Calificación para unión traslapada

Lámina a elemento de soporte estructural

Elemento de soporte estructural

Lámina de acero

((B) A) L ámina aa elemento lámina de soporte estructural Lámina

Lámina de acero

Lámina de acero

Lámina de acero

Calificación para uniones traslapadas y en T (A) Lámina a lámina (B) Lámina a elemento de soporte estructural

Calificación para uniones traslapadas y en T Lámina a elemento de soporte estructural

  Figura 4.2B. Extensiones de la validez de la calificación en soldadura de filete. (Véase el numeral 4.2.2.3)

4.6.3.2 Rangos de la calificación La calificación de la soldadura en ranura de bisel acampanada debe calificar para soldaduras en ranura de bisel en V acampanada y viceversa, teniendo en cuenta que se aplican las mismas variables esenciales. esenciales. Véase la Figura 4.3D. 1)

La lámina de acero a elemento de soporte estructural califica para lámina a elemento de soporte estructural, para una posición de soldeo y un espesor de lámina dado.

2)

Lámina de acero a lámina de acero califica para lámina a lámina y para lámina a elemento de soporte estructural, para una posición de soldeo y un espesor de metal dado.

4.6.4 Soldaduras de punto por arco 4.6.4.1 Espesores dobles o sencillos Se necesita un WPS para cada espesor doble o sencillo de una lámina que va a ser soldada a un elemento de soporte estructural por medio de soldadura de arco por puntos en posición plana y dentro de las limitaciones de variable esencial establecidas en el numeral 4.5. Se requiere preparar dos ensambles de ensayo para cada WPS (Véase detalles en el numeral 4.4 de la Tabla 4.1) y cada ensamble de ensayo debe ser (A) Preparado, (B) Soldado, (C) ensayado y (D) examinado como sigue: 1)

Una pieza (o dos piezas paradoble espesor) de lámina de acero de 63 mm (2 1/2 de pulgada) o más ancha, debe ser asegurada a la parte superior de una viga o a una placa independiente que sea al menos de 13 mm (1/2 de pulgada) espesor (véase la de Figura 4.4). y que se utiliza para formar el ensamblaje del ensayo 32

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA (a (a))

NTC 5401

Para láminas que sean más delgadas que 0,7 mm (0,028 pulgadas), se deben usar arandelas soldadas de por lo menos 1,5 mm (0,060 pulgadas) de espesor y elaboradas de una de las láminas listadas en el numeral 1.2.1 (véase el numeral 2.3.5.3).

2)

Se debe producir una soldadura de arco por puntos con un diámetro visible (d) (especificado en el WPS y no menor que 13 mm (1/2 de pulgada de diámetro). Se debe rellenar el cráter y proveer un sobreespesor mínimo de 1 mm (1/32 de pulgada).

3)

La parte saliente de la lámina de acero se debe girar (véase la Figura 4.4) hasta que la soldadura por punto se desprenda de cualquiera de las partes.

4)

NOTA

a)

El diámetro de resultante de la medición de la pepita no debe ser menor de 9 mm (3/8 de pulgada) o el diámetro requerido en el WPS, o cualquiera que sea mayor.

b)

Las caras fracturadas no deben mostrar discontinuida discontinuidades des visibles (p.e. escoria o porosidad).

c)

El metal de soldadadura no debe mostrar grietas.

Se deben ignorar las grietas en el metal base.

75 min 25 min t2

t1

t1 = t2 25 min

38 min 75 min

25 min

25 min

25 min

Todas las dimensiones están dadas en milímetros

  Figura 4.3A. Ensayo para soldaduras en ranura de bisel acampanada en lámina a lámina. (Véase el numeral 4.6.3.1 (1) [a])

33

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

75 min 25 min 13 min

25 min 38 min 75 min

25 min

25 min

25 min

 

Todas las dimensiones en milímetros Figura 4.3B. Ensayo para soldadura en ranura de bisel acampanada de lámina a elemento de soporte estructural. (Véase el numeral 4.6.3.1 (1)[b])

31 min Todas las dimensiones están en milímetros 31 min

25 min 25 min 25 min 31 min Cualquier soporte satisfactorio

  Figura 4.3C. Ensayo para soldadura en ranura acampanada de bisel en V (véase el numeral 4.6.3.1(2))

34

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401   Lámina de acero

Lámina de acero

Calificación ranura en bisel acampanada (A) Láminapara a lámina (B) Lámina a elemento de soporte estructural o lámina a lámina en ranura de bisel en V acampanada

Elemento de soporte estructural

Calificación para ranura en bisel acampanada Lámina a elemento de soporte estructural

Lámina de acero

Lámina de acero

Calificación para lámina a lámina en ranura de bisel en V acampanada o en ranura de bisel acampanada (A) Lámina a lámina (B) Lámina a elemento de soporte estructural

  Figura 4.3D. Extensión de la validez de calificaciones para soldadura en ranura acampanada. (véase el numeral 4.6.3.2)

25 min 63 min

25 min

25 min

50 min

Lámina sencilla

Láminas dobles Todas las dimensiones están dadas en milímetros

  Figura 4.4. Ensayo para soldadura por arco ar co por puntos (véase el numeral 4.6.4.1)

4.6.4.2 Tasa de fusión SMAW Cuando se utiliza un electrodo SMAW para hacer una soldadura de puntos por arco, la tasa de fusión para la clasificación particular del electrodo y el diámetro deben ser medidos (véase el numeral 1.4.4.3) y registrados en el respectivo PQR.

35

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

4.6.4.3 Rangos de calificación Un cambio en cualquiera de las variables esenciales que excedan las limitaciones establecidas en el numeral 4.5 requiere una recalificación.

4.6.4.4 Opción de costura con arco UnPQR para un WPS específico de soldadura de arco por puntos debe también calificar un WPS de una soldadura de arco por costura que tenga un ancho igual al diámetro (d) de los puntos por arco

4.6.5 Soldadura de arco por costura 4.6.5.1 Espesores sencillo o doble para lámina de acero a elemento de soporte estructural Se requiere un WPS para cada espesor sencillo o doble de una lámina que vaya a ser soldada por medio de soldadura de arco por costura a un elemento de soporte estructural en posición plana sin limitaciones de las variables esenciales establecidas en el numeral 4.5. Se necesita dos ensambles de ensayo para cada WPS (véanse detalle 4.5 A en la Tabla 4.1) y cada ensamble debe ser preparado y soldado como sigue: Una pieza (o dosser piezas para espesores dobles) de de La 63 viga mm restante, (2 1/2 deopulgada) más ancha debe asegurada a la parte superior de lámina una brida. una placao separada que sea de al menos 13 mm (1/2 de pulgada) de espesor se utiliza para formar el ensamblaje de ensayo (véase la Figura 4.5 A). Se debe producir una soldadura de arco por costura con una ancho visible (d) (especificada en el WPS, y no menor que 13 mm (1/2 de pulgada) y de longitud no menor de 25 mm (1 pulgada ). El cráter se debe rellenar y debe proveer un sobreespesor de mínimo 1 mm (1/32 de pulgada).

4.6.5.2 Espesor sencillo para lámina a lámina Se requiere un WPS para cada espesor sencillo de lámina que vaya a ser soldada por medio de soldadura de arco por costura a otra lámina en posiciones plana u horizontal (véase la configuración de una unión típica en la Figura 2.6) y considerando las variables esenciales establecidas en el numeral 4.5. Se debepreparar un ensamble la Figura configuración realdebe de laproducir unión para cada WPS (véaseylasoldar configuración típicade deensayo la unióncon en la 4.5B). Se una soldadura de arco por costura con una ancho visible (d) (especificado en el WPS, y no menor de 13 mm (1/2 de pulgada) y de longitud no menor de 25 mm (1 pulgada). El cráter se debe rellenar y proveer un sobreespesor como mínimo de 1 mm (1/32 de pulgada).

4.6.5.3 Ensayo e inspección La parte proyectada de la lámina se debe levantar con herramienta o doblar, o las dos cosas, a 180° con el eje de doblado coincidente con el eje de soldadura (véase la Figura 4.5 A o Figura 4.5B) hasta que la soldadura de costura por arco se desprenda de cualquiera de las dos piezas. 1)

Al medir el ancho da resultante de la pepita no debe ser menor de 13 mm (1/2 de pulgada ) o el diámetro requerido en el WPS, W PS, el que seamayor.

2)

Las caras fracturadas no deben mostrar discontinuida discontinuidades des visibles (p.e. escoria o porosidad). 36

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 3) NOTA

NTC 5401

El metal de soldadura no debe mostrar grietas detectadas visualmente visualmente..

Las grietas en el metal base se deben ignorar.

4.6.5.4 Tasa de fusión para el proceso SMAW Cuando se utiliza un electrodo SMAW para producir una calificación de una soldadura de costura por arco la tasa de fusión para la clasificación de un electrodo en particular y el diámetro se deben medir (véase el numeral 1.4.4.3) y registrar en el respectivo PQR.

25 min 75 min

25 min 13 min de proyección

25 min 25 min

25 min 100 min Lámina sencilla

Láminas dobles

13 min

Todas las dimensiones están dadas en milímetros

  Figura 4.5A. Ensayo para soldadura de arco ar co por costura de lámina a elemento de soporte estructural (véase el numeral 4.6.5.1(a))

25 min

  Figura 4.5B. Ensayo para soldadura de arco por costura de lámina a lámina (véase el numeral 4.6.5.1[2])

4.6.5.5 Rangos de calificación Un cambio en cualquiera de las variables esenciales que excedan las limitaciones establecidas en el numeral 4.5 necesita de una recalificación.

4.6.5.6 Opción de punto por arco  Un PQR para una soldadura específica de arco por puntos debe también calificar un WPS de una soldadura de arco por costura que tenga un ancho igual al diámetro (d) del punto de soldadura por arco. 37

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

4.6.6 Soldaduras de tapón por arco 4.6.6.1 Espesores sencillos o múltiples para lámina de acero a elemento de soporte estructural Se requiere un WPS para cada uno de los espesores sencillos o múltiples de una lámina de acero que va a ser soldada mediante soldadura de tapón por arco a un elemento de soporte estructural dentro de las limitaciones de las variables esenciales establecidas en el numeral 4.5. Se necesita dos ensambles de ensayo por cada WPS (véanse detalle 4.6 en la Tabla 4.1) y cada ensamblaje debe ser preparado y soldado como sigue: Una pieza (o varias piezas para múltiples espesores) de lámina de acero de 63 mm (2 1/2 de pulgada) o más ancha debe ser asegurada a la parte superior de una brida, la viga restante, o una placa separada que sea de al menos 13 mm (1/2 de pulgada) de espesor que se utiliza para formar el ensamblaje de ensayo (véase la Figura 4.6). Se debe producir una soldadura de tapón por arco con un diámetro (d) visible (especificado en el WPS, y no menor que 13 mm (1/2 de pulgada). El cráter se debe rellenar y proveer un sobreespesor de mínimo 1 mm (1/32 de pulgada ).

4.6.6.2 Espesores múltiples para lámina a lámina Se requiere WPS cada espesorlasmúltiple deesenciales lámina que va a ser en soldada mediante soldadura de un tapón por para arco considerando variables establecidas el numeral 4.5. Se debe preparar y soldar dos ensambles de ensayo de la configuración real de la unión para cada WPS (véase la Figura 4.6 de la Tabla 4.1). Se debe producir una soldadura de tapón por arco de un diámetro (d) visible (especificado en el WPS y no menos de 13 mm (1/2 de pulgada). El cráter deberá ser rellenado y proveer un refuerzo como mínimo en 1 mm (1/32 de pulgada).

38

 

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250 a 300 mm para proveer  soporte al ensayo de torsión en soldaduras de tapón al final de la muestra preformada

t

Soldadura de tapón por arco (Lámina a elemento de soporte en posición plana) Detalle (A) Ensamble para láminas de múltiples espesores a elemento de soporte o lámina a lámina usado en posición horizontal, vertical o sobrecabeza

  Continúa...   Continúa... Figura 4.6. Ensayo de soldadura de arco por tapón (véase el numeral 4.6.6)

39

 

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 Agujeros taladrados o prepunzanados de Ø 9

 Asegurado o dispositivo de fijación

Primera soldadura de tapón Elemento de soporte o con refuerzo de doblado

25 min.

31 min. 250 -300 min. para proveer  soporte al ensayo de soldadura

Fuerza aplicada

Segunda soldadura de tapón

Detalle (B) Todas las dimensiones están dadas en milímetros

  Figura 4.6 (Final). Ensayo de soldadura de arco ar co por tapón (véase el numeral 4.6.6)

4.6.6.3 Ensayo e inspección 1)

La parte saliente de la lámina debe ser doblada (twisted) (véase la Figura 4.6) hasta que la soldadura de tapón por arco se desprenda de cualquiera de las partes.

2)

NOTA

a)

El diámetro (de) resultante de la medición de la pepita no debe ser menor de 9 mm (3/8 de pulgada) o el diámetro requerido en el WPS, el que sea mayor.

b)

La cara fracturada no debe mostrar discontinuida discontinuidades des detectadas visualmente (p.e. escoria, porosidad).

c)

El metal de soldadura no debe mostrar grietas detectadas visualmente

Las grietas en el metal base se deben ignorar.

4.6.6.4 Rangos de calificación Cualquier cambio en las variables esenciales que excedan las limitaciones establecidas en el numeral 4.5 necesita de recalificación.

40

 

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PARTE C. CALIFICACIÓN DEL DESEMPEÑO DEL SOLDADOR 4.7

VARIABLES ESENCIALES

4.7.1 Generalidades 4.7.1.1 Metales base  La calificación del desempeño establecido para cualquiera de los aceros que permite esta norma se debe considerar como la calificación del desempeño de cualquiera de los otros aceros, teniendo en cuenta que no tengan recubrimiento o con el mismo recubrimiento utilizado en la calificación calificación..

4.7.1.2 Procesos  Un soldador se debe calificar para cada uno de los procesos de soldadura especificados en la WPS.

4.7.1.3 Electrodos Revestidos SMAW SMAW Un soldador calificado para SMAW con uno de los electrodos identificados en la siguiente tabla se debe considerar para soldar conrelacionado cualquieraenotro electrodo en designación del grupocalificado y con cualquier electrodo la designación de launmisma grupo numéricamente inferior. Designación del Grupo

Clasificación AWS del Electrodo

F4

EXX15, EXX16, EXX18, EXX15-X, EXX16-X, EXX18-X

F3

EXX10, EXX11, EXX10-X, EXX11-X

F2

EXX12, EXX13, EXX14, EXX13-X

NOTA Las letras XX utilizadas en la designación de la clasificación de esta Tabla, significa los diferentes niveles de resistencia de los electrodos (Ej: 60, 70, etc.).

4.7.1.4 Electrodos y medio de protección  Un soldador calificado con un electrodo aprobado y la combinación de un medio de protección se debe considerar calificado para soldar con cualquier otro electrodo aprobado y una combinación de un medio medio de protección para los proceso procesoss de soldeo utilizados e en n el WPS.

4.7.1.5 Posición  Se debe requerir una recalificación cuando haya un cambio en la posición de soldeo para la cual el soldador no está calificado.

4.7.1.6 Soldadura vertical Para soldeo en posición vertical, un cambio en la dirección de la soldadura requiere de recalificación.

41

 

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4.7.2 Condiciones específicas Con excepción de las modificaciones establecidas en el numeral 4.8.2, todos los soldadores deben ser calificados elaborando un ensamble de ensayo para cada tipo de unión soldada (véase la Tabla 4.1) utilizada en la construcción, y de acuerdo con las siguientes condiciones: 1)

Para cada espesor (calibre) de lámina de acero en el caso de soldadura de

2)

punto o de costura por arco que se utilice en la producción producción.. Para un espesor mínimo de lámina de acero en caso de soldadura en filete, ranura de bisel acampanado y de ranura acampanada con bisel en V.

3)

4)

4.8

Un cambio en el espesor de la lámina de acero para soldaduras en ranuras cuadradas enunciadas más abajo requiere de recalificación del soldador o del operador de soldeo. a)

Un cambio en el espesor de la lámina menor que 0.5t o mayor que 2t donde t es el espesor de la lámina calificada más delgada:

b)

Una alternativa aceptable para el numeral 4.7.2 (3) (a) se puede usar uno de los siguientes ensayos de calificación para cubrir el rango completo de los espesores de todas las láminas de acero: I.

La calificació calificación n realizada en lámina de acero calibre 18 debe calificar al soldador o al operador de soldeo para lámina de acero calibre 16 o más delgadas.

II.

La calificación realizada en lámina de acero de calibre 10 debe calificar al soldador o al operador de soldeo para soldar lámina calibre 16 ó más gruesa.

Para otras aplicacione aplicacioness de soldadura, véase la Tabla 4.2.

NÚMERO DE PRUEBAS Y MÉTODOS PARA LA CALIFICACIÓN DEL DESEMPEÑO DEL SOLDADOR

4.8.1 Generalidades Los ensayos de calificación descritos en esta norma están especialmente concebidos para determinar la habilidad del soldador para producir soldaduras con sanidad. La soldadura se debe desarrollar de acuerdo con los requisitos del WPS y registrados en el formato de la PQR similar al del Anexo A. 

4.8.1.1 Estado del WPS El WPS utilizado para la calificación de un soldador debe ser un WPS calificad o precalificad. El número y el tipo de los ensambles de ensayo, sus métodos y los resultados de ensayo deben ser los mismos que para la calificación del WPS. Véase la Tabla 4.2.

4.8.1.2 Calificación del soldador por medio de la l a calificación del WPS El soldador que complete satisfactoriamente un WPS se debe considerar calificado para ese proceso de soldeo, posición, tipo de soldadura y tipo aplicable de lámina de acero con recubrimiento. En el caso de soldadura en filete o soldaduras en ranura acampanada, o 42

 

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ambas, se debe considerar al soldador como calificado para el espesor del material igual o mayor que el utilizado en el ensayo. En el caso de soldaduras de punto por arco, costura por arco, y soldaduras en ranura cuadrada, la calificación se limitará al espesor (calibre) utilizado en el ensayo. Véase la Tabla 4.2.

4.8.1.3 Registros Los registros de lospermanecer resultadosdisponibles de ensayopara deben ser mantenidos por el constructor el contratista, y deben aquellos autorizados para examinar éstos.o Se puede utilizar un formato similar al del Anexo A.

4.8.2 Condiciones específicas  Se debe hacer una calificación del soldador aparte para la soldadura de lámina de acero galvanizada o con otro recubrimien recubrimiento. to.

4.9

DURACIÓN DE LA CALIFICACIÓN

La calificación del soldador se debe considerar que mantiene su efecto de forma indefinida, a menos que 1)  el soldador no se ha desempeñado en el proceso de soldeo para el cual está calificado por un período que excede los seis meses o 2) existe alguna razón específica para cuestionar la habilidad del soldador.

43

 

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Tabla 4.1. Ensayos de calificación del WPS (Véase el numeral 4.6) Ensamble de ensayo mostrado en la figura 4.1 

4.2A

4.2A

4.2A

4.2A

Tipo de Tipo de unión ensayo soldada ensayada Doblez Soldadura en ranura cuadrada en unión a tope. Lámina a lámina. Doblez Soldadura en filete en unión traslapada. Lámina a lámina.

Posición

Unión soldada calificada

Ensayada

Calificada

F H V OH

F H V OH

Soldadura en ranura cuadrada en unión a tope. Lámina a lámina.

F H V OH

F H V OH

Doblez Soldadura en filete en unión traslapada. Lámina a elemento de soporte estructural. Doblez Soldadura en filete en unión en T. Lámina a lámina.

F H V OH

F H V OH

Soldadura en filete en unión traslapada. Lámina a lámina y lámina a elemento de soporte estructural. Soldadura en filete en unión traslapada. Lámina a elemento de soporte estructural.

F H V OH

F H V OH

Soldadura en filete en unión traslapada o en T. Lámina a lámina y lámina a elemento de soporte estructural.

Soldadura Doblez en filete en unión en T. Lámina a elemento de soporte

F H V OH

F H V OH

Soldadura en filete en unión traslapada o en T. Lámina a elemento de soporte

estructural.

estructural.

Soldadura en ranura acampanada. Lámina a lámina y lámina a elemento de soporte estructural y soldadura en ranura de bisel en V. Lámina a lámina. NOTA 1  Se deben requerir dos ensayos para cada posición de soldadura, espesor y tipo de recubrimiento. Véase el numeral 4.5 para las limitaciones sobre las variables esenciales.

4.3A

Soldadura Doblez en ranura acampanad a. Lámina a lámina.

44

F H V OH

F H V OH

 

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Tabla 4.1. Ensayos de calificación del WPS (Véase el numeral 4.6) (Continuación) Ensamble de ensayo mostrado en la figura 4.3B

Tipo de Tipo de unión ensayo soldada ensayada Soldadura en ranura Doblez acampanada .Lámina a elemento de soporte estructural.

Posición

Unión soldada calificada

Ensayada

Calificada

F H V OH

F H V OH

Soldadura en ranura acampanada. Lámina a elemento de soporte estructural.

Soldadura en ranura de bisel en V lámina a lámina y soldadura en ranura acampanada. Lámina a lámina y lámina a elemento de soporte estructural. Soldadura de puntos y de costura por arco. Lámina a elemento de soporte estructural.

4.3.C

Soldadura en ranura de Doblez bisel en V. Lámina a lámina.

F H V OH

F H V OH

4.4

Soldadura de Torsión puntos por arco. Lámina a elemento de soporte estructural.

F

F

4.5A

Soldadura de costura por Doblez arco. Lámina a elemento de soporte estructural.

F

F

Soldadura de costura por arco. Lámina a elemento de soporte estructural.

4.5B

Soldadura de Doblez costura por arco. Lámina a lámina.

H

H

Soldadura por de costura arco. Lámina a lámina.

4.6

Soldadura de Torsión tapón por arco. Lámina a elemento de soporte estructural.

F H V OH

F H V OH

Soldadura de tapón por arco. Lámina a lámina y lámina a elemento de soporte estructural. NOTA 1  Se deben requerir dos ensayos para cada posición de soldadura, espesor y tipo de recubrimiento. Véase el numeral 4.5 para las limitaciones sobre las variables esenciales.

45

 

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Tabla 4.2. Ensayos de calificación del desempeño del soldador (véase el numeral 4.8) Ensamble de ensayo mostrado en la figura 4.1

4.2A

4.2A

4.2A

4.3A

4.3B

Tipo de Tipo de unión ensayo soldada ensayada Soldadura en ranura Doblez cuadrada en unión a tope. Lámina a lámina. Soldadura en filete en Doblez unión traslapada. Lámina a lámina.

Posición

calificada

Ensayada

Calificada

Unión soldada

F H V OH

F F, H F, H, V F, H, OH

F H V OH

F F, H F, H, V F, H, OH

F H V OH

F F, H F, H, V F, H, OH

F H V OH

F F, H F, H, V F, H, OH

Soldadura en ranura Doblez acampanad a. Lámina a lámina.

F H V OH

F F, H F, H, V F, H, OH

Soldadura en ranura Doblez acampanad a. Lámina a elemento de soporte estructural.

F H V OH

F F, H F, H, V F, H, OH

Soldadura en ranura cuadrada en unión a tope. Lámina a lámina. Soldadura en filete en unión traslapada. Lámina a lámina y lámina a elemento de soporte estructural. Soldadura en filete en unión traslapada. Lámina a elemento de soporte estructural Soldadura en filete en unión traslapada o en T. Lámina a lámina y lámina a elemento de soporte estructural. Soldadura en ranura acampanad a. Lámina a lámina y lámina a elemento de soporte estructural y soldadura en ranura de bisel en V. Lámina a lámina. Soldadura en ranura acampanad a. Lámina a elemento de soporte estructural.

Soldadura en filete en Doblez unión traslapada. Lámina a elemento de soporte estructural. Soldadura en filete en Doblez unión en T. Lámina a lámina.

NOTA 1  Se requieren dos ensayos para cada ensamble.

46

Espesor Espesor ensayado (excepto segun se modifica por el numeral 4.7.2 (3)). Espesor ensayado y mayores.

Espesor ensayado y mayores.

Espesor ensayado y mayores

Espesor ensayado mayores

y

Espesor ensayado mayores.

y

 

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NTC 5401

Tabla 4.2 (Final). Ensayos de calificación del desempeño del soldador (véase el numeral 4.8) Ensamble de ensayo mostrado en la figura 4.3C

Tipo de unión Tipo de soldada ensayo ensayada Soldadura en ranura de bisel Doblez en V. Lámina a lámina

Posición EnsaCalifiyada   yada cada   cada F F H F, H V F, H, V OH F, H, OH

4.4

Soldadura de Torsión puntos por arco. Lámina a elemento de soporte estructural.

F

F

4.5

Soldadura de

F

F

calificada Unión Espesor   soldada   soldada Soldadura en Espesor ranura de bisel ensayado y en V lámina a mayores lámina y soldadura en ranura acampanada. Lámina a lámina y lámina a elemento de soporte estructural. Soldadura de Espesor puntos y de ensayado y costura por mayores. arco. Lámina a elemento de soporte estructural. Soldadura de Espesor costura mayores y arco. Láminapora ensayado elemento de soporte estructural.

costura arco. Láminapora Doblez elemento de soporte estructural. 4.5B

Soldadura de costura por Doblez arco. Lámina a lámina.

H

H

Soldadura de Espesor costura por ensayado y arco. Lámina a mayores. lámina.

4.6

Soldadura de Torsión tapón por arco.

F H

F F, H

Soldadura de Espesor tapón por arco. ensayado y

V OH

F,F,H,H,V OH

Lámina a elemento de soporte estructural NOTA 1  Se requieren dos ensayos para cada ensamble.

47

Lámina ay mayores lámina lámina a elemento de soporte estructural

 

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Tabla 4.3. Cambio de las variables esenciales1 del PQR que requieren calificación del WPS para los procesos SMAW, GMAW, FCAW. GTAW, and SAW (véase el numeral 4.5) Cambios en la Variable Esential del PQR que Requieren Recalificación (1) Un cambio en la clasificación del electrodo (Por ejemplo de E 6010 a E 6012). (2) Un cambio en el tipo de electrodo de tungsteno de acuedo con ANSI/AWS A5.12. (3) Un cambio que incremente el nivel de la resistencia del metal de aporte (un cambio de E 70XX a E 80XX-X, por ejemplo, pero no viceversa). (4) Un cambio en el diámetro del electrodo. (5) Un cambio en más de 1.6 mm (1/16 de pulgada) en el diámetro nominal del alambre de aporte. (6) La adición o eliminación de metal de aporte (7) Cambio en más del 10 % por encima o por debajo de la tasa de fusión, amperaje o velocidad de alimentación del alambre; para el caso de soldadura de puntos o de costura por arco, una reducción en la tasa de fusión, corriente de soldeo o velocidad de alimentación del alambre en más del 5 %. (8) Un cambio en el tipo de corriente de soldadura (CA O CD)

SMAW

GMAW

X

X

X

X

SAW X

X X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

o polaridad. (9) Un cambio en el espesor de la lámina de acero como se muestra a continuación: (a) Un cambio en el espesor del metal base de la lámina X X de acero en más del 10 % para soldadura de puntos o de costura por arco. (b)Para uniones diferentes a las establecidas en el numeral 9 (a), un cambio en el espesor de la lámina de acero X X menor que 0.5 t o mayor que 2 t, donde t es el espesor del acero más delgado calificado. (c) Una alternativa aceptable para el numeral 9 (b) se puede usar uno de los siguientes ensayos de calificación (d y e) para cubrir el rango completo de los espesores de todas las láminas de acero: (d) La calificación realizada en lámina de acero calibre 18 X X debe calificar al soldador o al operador de soldeo en lámina de acero calibre 16 o más delgadas. (e) La calificación realizada en lámina de acero de calibre 10 ó mayor debe brindar calificación para un WPS de lámina más delgada hasta calibre 16 y mayor, hasta 2t de espesor, donde t es el espesor de la lámina de acero más delgada calificada. (10) Un incremento en la apertura de la raíz de una soldadura en ranura cuadrada. (11) Un cambio en el tipo de material del recubrimiento, o la adición, pero no la eliminación, de material de recubrimiento en el metal base. (Nota: El compuesto para evitar la salpicadura no se considera material de recubrimiento). (12) Un incremento que exceda el 30 % en el espesor del recubrimiento de la lámina de acero. (13) Un cambio de posición. (14) Una soldadura en posición vertical, un cambio en la progresión especificada de ascendente a descendente o viceversa.

FCAW GTAW

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X Continúa...

48

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

Tabla 4.3 (Final). Cambio de las variables esenciales1 del PQR que requieren calificación del WPS para los procesos SMAW, GMAW, FCAW. GTAW, and SAW (véase el numeral 4.5 Cambios en la Variable Esential del PQR que Requieren Recalificación (15) Un cambio en el gas de protección. (16) La eliminación, pero no la adición, de gas de respaldo o un respaldo removible o temporal. (17) Un cambio en la clasificación del fundente NTC o AWS

SMAW

GMAW X

FCAW GTAW X X

X

(18) Un cambio en ± 10 % del voltaje del arco especificado X X en el PQR para cada diámetro de electrodo utilizado. (19) Un incremento del 25 % o más o una disminución del 10 X X X % o más en la tasa del flujo o gas de protección o la mezcla. (20) Un cambio en el modo de transferencia de metal a X través del arco. (21) Un cambio de alambre frìo a alambre caliente o X viceversa en el sistema de alimentación. (22) Para soldaduras en ranura cuadrada en uniones a tope, un cambio en la soldadura por ambos lados a soldadura X X X X en un solo lado, pero no lo contrario. (23) Para soldadura de puntos o costura por arco, una X X X X disminución en el tamaño de diseño de la soldadura, d 1   Una “X” indica la aplicabilidad para el proceso y el area sombreada indica que no es aplicable.

5.

FABRICACIÓN

5.1

GENERALIDADES

SAW

X X

X X

 A menos que se suministre una protección ambiental adecuada la producción de la soldadura no debe ser desarrollada cuando:

5.2

1)

La temperatura ambiente del aire sea inferior a - 18 °C (0 °F ), o

2)

Cuando el metal base a ser soldado sea expuesto a humedad (es decir, lluvia, nieve, etc)

3)

Para los procesos de GMAW, FCAW y GTAW, cuando haya un viento que exceda de 8 km/h (5 millas/h).

PREPARACIÓN DEL MATERIAL

Las superficies a ser soldadas deben ser lisas, uniformes y libres de rebabas, desgarres, grietas y otras imperfecciones que puedan afectar adversamente la calidad de la resistencia de la soldadura. La superficie que será soldada y las superficies adyacentes deben estar libres de calamina, escoria, corrosión, humedad, grasa y otro material extraño que pueda evitar la soldadura apropiada o producir humos perjudiciales. La calamina que permanezca después de un cepillado vigoroso con cepillos de alambre, un recubrimiento para evitar la corrosión, un recubrimiento de galvanizado o un compuesto antisalpicadura pueden permanecer.

49

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 5.3

NTC 5401

ENSAMBLE

5.3.1 Posiciones de los detalles de la unión Los detalles de la unión deben ser arregladas para suministrar la posición más favorable para la soldadura.

5.3.2 Contacto entre sí Las partes que serán unidas por ssoldadura oldadura de deben ben estar coloc colocadas adas en un pe perfecto rfecto contacto para facilitar la completa fusión entre los elementos. 5.4

DESVIACIONES PERMISIBLES DEL WPS PARA BAJAS TEMPERATUR TEMPERATURAS AS

5.4.1 Soldadura de puntos por arco Para soldadura de puntos por arco, el WPSs calificado a las temperaturas del metal base de 16 °C (60 °F) o mayor debe ser permitido a temperaturas más bajas tal como 0 °C (32 °F) por medio del incremento del tiempo de soldadura en un 20 % o por medio del incremento de las variables de amperaje en un 10 % de las establecidas y registradas al momento de la calificación. Para soldadura de puntos por arco, una disminución en el tiempo de soldadura requiere recalificación.

5.4.2 Soldadura de costura por arco Para soldadura de costura por arco, el WPSs calificado a las temperaturas de 16 °C (60 °F) o mayor debe ser permitido a temperaturas más bajas tal como 0 °C (32 °F) por medio de la disminución de la velocidad del recorrido en un 20 % o por medio del incremento de las variables de amperaje en un 10 % de las establecidas y registradas al momento de la calificación.

5.4.3 Soldadura de tapón por arco Para soldaduras de tapón por arco, el WPSs calificado a las temperaturas de 16 °C (60 °F) o mayor debe ser permitido a temperaturas más bajas tal como 0 °C (32 °F) por medio del incremento del tiempo de soldadura en un 20 % o por medio del incremento de las variables de amperaje en un 10 % de las establecidas y registradas al momento de la calificación.

6.

INSPECCIÓN PARTE A. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN

6.1

CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN

6.1.1 Inspección visual Una soldadura debe ser aceptable por la inspección visual, considerando que se cumplan con los siguientes cuatro criterios:

50

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

6.1.1.1 Sin grietas La soldadura no debe tener grietas

6.1.1.2 Refuerzo Sobreespesor La soldadura debe tener un sobreespesor mínimo de 1 mm (1/32 de pulgada) para todas las soldaduras de ranura, soldadura de puntos y de costura. 6.1.1.3 Socavado La longitud acumulativa del socavado no debe ser mayor que L/8, donde L es la longitud especificada de la soldadura o en el caso de soldadura de puntos por arco la circunferencia, existiendo fusión entre el metal de soldadura y el metal base. La profundidad del socavado no es sujeto de inspección y no requiere medirse. El quemón (meltthrough) de la cual resulte un agujero es inaceptable.

6.1.1.4 Cara de la soldadura en filete Las caras de la soldadura deben ser planas o ligeramente convexas.

6.1.1.5 Conformidad con los documentos del contrato La localización, tamaño, y longitud de la soldadura deben estar de conformidad con los planos y otros requisitos de los documentos del contrato.

PARTE B. RESPONSABILIDAD DEL CONTRATISTA 6.2

INSPECCIÓN DE WPS Y CALIFICACIONES DEL SOLDADOR

debe e confirmar que el el WPS calificado o precalificado y llos os soldadores 6.2.1  El inspector deb calificados deben ser usados en el desempeño del trabajo bajo esta norma. previamente iamente calific calificado ado o pre precalificado calificado po porr el fabrica fabricante nte o constru constructor ctor se pu puede ede 6.2.2  El WPS prev usar, si es aprobado por el ingeniero. Sin embargo, si el ingeniero no acepta tal evidencia el contratista debe calificar el WPS de conformidad con esta norma. Los ensayos de soldadura del contratista deben ser completados satisfactoriamente, antes que sea realizada cualquier soldadura permanente del contrato.

6.3

INSPECCIÓN DEL TRABAJO

6.3.1 Requerimiento En cualquier momento y específicamente mientras la soldadura de puntos por arco o las soldadura de costura por arco se están realizando, el inspector puede solicitar que la tasa de fusión de los electrodos, la velocidad de alimentación de los alambres, o la corriente de soldadura sea comparada con lo establecido en el ensayo de calificación de la WPS. Sí esas tasas de fusión están 5 % ó más por debajo de las especificadas, se deben realizar nuevas soldaduras usando las corrientes correctas de forma adyacente a las soldaduras hechas con la corriente inadecuada.

51

 

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NTC 5401

6.3.2 Calidad del trabajo Cuando la calidad de un trabajo de un soldador es determinado por el inspector que se encuentra por debajo de lo especificado en este documento, se puede requerir la recalificación del soldador.

7. SOLDADURA DE ESPÁRRAGO Cuando la soldadura de espárrago usada en plataforma (decking) o techos (roofing) a elementos de soporte estructural, el procedimiento, los espárragos y los requisitos de control de calidad deben ser conformes con las disposiciones aplicables aplicables de la norma ANSI/AWS D1.1.

52

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401 ANEXO A (Informativo)

EJEMPLO DE FORMATOS DE SOLDADURA Este anexo contiene tres formatos para el registro de la calificación del procedimiento de soldadura,delasoldadura especificación del procedimiento de soldadura y calificación del soldador y el operador requeridos por esta norma. Es recomendable que la información de calificación requerida por esta norma se registre en estos formatos u otros similares, los cuales hayan sido preparados por el usuario. Se permite la variación de estos formatos para ajustarse a las necesidades de los usuarios.

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  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

REGISTRO DE LA CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO (PQR) (Formato A-1)

Nombre de la empresa______________________________________________________________________ Registro de la prueba de la calificación del procedimiento No.______________ Fecha: ___________________ Especificación de procedimiento Nro._____ Rev.____________ Fecha: _______________________________ Proceso(s) de soldadura__________________Tipo: (Manual, Aut. Semiaut.) ___________________________ Tipo de transferencia para GMAW (Corto circuito, Globular, Rocío) ___________________________________

UNIÓN (Tabla 4.1) Tipo de unión(es) Soldada___________________  __________________________ ______________ ____________ __ Respaldo (Backing) Sí_____ No:_____ Clase de material del respaldo: ______________ Ranura soldada por: Un lado:_________ Ambos lados: ___________ METAL BASE (1.2) Especificación del material clase y grado: Lámina de acero___________ a ___________

POSICIONES (Tabla 1.2)  1.2)  Posición de la ranura ______________________________ Posición del filete ________________________________ Progresión ______________________________________ GAS (1.4.6.2) Gas protector _________ Flujo promedio ______________ Porcentaje de mezcla ______________________________ mezcla ______________________________ FUNDENTE (1.4.5.2) Metal de aporte (Tabla 1.1) Especificación: ___________________________________

Espesor: ______________ Clasificación: ____________________________________ Espesor del Soporte de acero________________ RECUBRIMIENTO(S) Preparación del metal base __________________ Clase: __________________________________________ Espesor: ________________________________________ RESULTADOS DE LA INSPECCIÓN VISUAL (4.6) Probeta Nro. 1____________________________________ Probeta Nro. 2____________________________________ Diámetro del punto de soldadura por arco: _____________ Prueba dirigida por: _______________________________ según _______________________________ Prueba de laboratorio Nro. __________________________ Fecha de la prueba: _______________________________

Dibujo detallado de la junta

TÉCNICA Nro. de pases

Tamaño del electrodo

Corriente de soldeo Amperios

Voltios

Velocidad de avance (o tiempo para puntos de soldadura por arco)

Velocidad del alambre en centímetros/min (pies/pulgadas)

Nombre del soldador o del operario:_________________________ Identificación: _____________ Fecha de la calificación: __________________ Seguro social del soldador Nro.:_______________ Se entiende que los datos consignados en este certificado son correctos y que las soldaduras probadas fueron preparadas, soldadas y ensayadas de acuerdo con los requisitos del numeral 4.6 de la NTC 5401 (ANSI/AWS D1.3) (del año ______),  Autorizado por: _______________________________Fecha: _________________________

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  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

  ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA (WPS) (Formato A-2)

Nombre de la empresa___________________________ Por _______________________________________ Especificación del procedimiento de soldadura Nro. _____ Rev.__________ Fecha: _____________________ Soporte del registro de la prueba(s) de calificación Nro. ____________________________________________ Proceso(s) de soldadura__________________Tipo: (Manual, Aut. Semiaut.) ___________________________ Tipo de transferencia para GMAW (Corto circuito, Globular, Rocío) __________________________________

UNIÓN (Tabla 4.1) Tipo de unión (es) soldada____________________  ________________________________________  ______________________________________ __ Respaldo (Backing) Sí_____ No:_____ Clase de material del respaldo: _______________ Ranura soldada por: Un lado:_________ Ambos lados: ___________

RECUBRIMIENTO (S) Tipo:______________________________ Espesor:___________________________ Dibujo detallado de la junta

METAL BASE (1.2) Especificación del material clase y grado: Lámina de acero___________ a _______________ Soporte deespesores: acero____________________________ Rango de Lámina de acero: ___________________________ ___ ________________________ Soporte de acero: ___________________________ Espesor: __________________________________ Preparación del metal base: ___________________ METAL DE APORTE (Tabla 1.1) Especificac Espec ificación ión ______________ _____________________ ______________ _________ __ Clasificación: ______________________________ POSICIONES (Tabla 1.2)  1.2)  Posición de la ranura:_________________________ Posición del filete: ___________________________ Progresión: ________________________________

PRECALENTAMIENTO (1.1.1 y 5.1) Temperatura mínima:_________________ Temperatura máxima: ________________

GAS (1.4.6.2) Gas Protector _______________________________

Promedio de flujo____________________

Porcentaje de mezcla _____________ Porcentaje ____________________ ___________ ____ Fundente (1.4.5.2) __________________________  (1.4.5.2) __________________________    TÉCNICA Nro. de pases

Tamaño del electrodo

Corriente de soldeo Amperios

Voltios

Velocidad de avance (o tiempo para puntos de soldadura por arco)

Velocidad del alambre en centímetros/min (pies/pulgadas)

Este procedimiento puede variar de acuerdo con la secuencia de fabricación, ensamble, tamaño del pase, etc. Dentro de las limitaciones de las variables dadas en la NTC 5401 (ANSI/AWS D1.3) (________(año))..  Autorizado por: _______________________________Fecha: _______________________________Fec ha: ___________________________________

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  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401

REGISTRO DE LA CALIFICACIÓN DE HABILIDAD DEL SOLDADOR (WPQ) (Formato A-3)  A-3)  Nombre del soldador o del operario ______________________________________________________________ Identificación Nro._______________Fecha de la calificación___________________________________________ Nro de la seguridad social del soldador: ___________________________________________________________ De acuerdo con la WPS Nro ______________ Proceso(s) de soldadura _________________

Revisó:____________________________________ Clase (autom. manual etc.)____________________

Clase de transferencia para GMAW: (Corto Circuíto, Globular, Rocío). ___________________________________

VARIABLE UNIÓN Tipo de unión Clase del material de respaldo Ranura soldada por: METAL BASE (4.7.1.1) Especificación del material Lámina de acero Soporte de acero Espesor la lámina (4.7.2.1) Ranura de (Intersticio) Filete Soldadura de tapón Soldadura por puntos Soldadura por costura RECUBRIMIENTO(S) Clase Espesor POSICIÓN (4.7.1.5 Y 4.7.1.6) Ranura (Intersticio) Filete Soldadura de tapón Soldadura por puntos Soldadura por costura Progresión GAS (4.7.1.4)  (4.7.1.4) 

VARIABLE ACTUAL UTILIZADA EN LA CAL.

RANGO DE CALIFICACIÓN

____________________ ____________________________ ____________________ ____________________________ Un lado ________ Ambos Lados _______________________ ________a__________[_ ________a___________________ ____________________ ____________________________ ____________________ ____________________ ____________________ ____________________ ____________________

____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________

____________________ ____________________________ ____________________ ____________________________ ____________________ ____________________ ____________________ ____________________ ____________________ ____________________ ____________________

____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________

ELECTRODO (4.7.1.3 y 4.7.1.4)  ____________________ ____________________________ Tamaño ____________________ ____________________________ Designación del Grupo ____________________ ____________________________ RESULTADOS DE LA INSPECCIÓN VISUAL (4.6) Probeta Nro. 1__________________________Probeta Nro. 2_______________________________________  Apariencia _________________ Grietas________________ Grietas____ ____________ Socavado _______________________________ Sobreespesor ____________________ Diámetro del punto de soldadura por arco ______________________ Prueba dirigida por: _______________________________ A través de _______________________________ Prueba de laboratorio Nº:__________ Fecha de la prueba: _________________________________________ Se entiende que los datos consignados en este certificado son correctos y que las pruebas de soldadura fueron preparadas, soldadas y probadas de conformidad con los requisitos de la NTC 5401( ANSI/AWS D1.3) (del año  ______), Nombre de la empresa: ________________  Autorizado por: _______________________________Fecha:___________________ _______________________________Fec ha:___________________

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  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401 ANEXO B (Informativo)

TÉRMINOS Y DEFINICIONES NOTA Los términos en este glosario están definidos por la relación que tienen con esta norma. Para definiciones generales sobre soldadura consultar la NTC 2229.

B.1 garganta de una soldadura en filete. (Thr Throat oat of a Fillet F illet Weld )  en la soldadura de lámina de acero, ésta se asume como el espesor de la lámina. B.2 procedimiento de unión de la soldadura  J ( oint oi nt Welding P rocedu ro cedurr e) los materiales, los métodos detallados y las prácticas empleadas en la soldadura de una unión particular. B.3 quemón (B urn Back  Back ) esta condición ocurre cuando la lámina de acero funde atrás y no comienza a ser una parte de la soldadura, dejando un vacio entre el metal de soldadura y la lámina de acero. B.4 recubrimiento (Coating ) un delgada capa, igual o menor a 0,1 mm (0,004 pulgadas) de material aplicado a la superficie con el propósito de prevenir la corrosión, resistencia a las deslaminación por alta temperatura, resistencia a la interperie, lubricación u otros propósitos. B.5 soldadura (Weld )  en la soldadura de lámina de acero, es una coalescencia del metal producida por el calentamiento a una adecuada temperatura con o sin el uso de metales de aporte. El metal de aporte tiene un punto de fusión aproximadamente igual al del metal base. B.6 soldadura con apoyo de arandelas (Weld Was Was her )  una arandela usada para contener el punto de soldadura por arco en una lámina de acero menor que 0,7 mm (0,028 pulgadas). B.7 tasa de fusión  Melting  (Melting R ate ate)  la longitud de un electrodo fundido en un minuto.

B.8 tamaño de la pepita. (Nugg et S ize ) en soldadura por arco (Wel Welding ding A rc )  es el diámetro o ancho de la pepita medida en el plano de la interface entre las piezas que se unen. B.9 tamaño de la soldadura en ranura (G roove Weld Weld S ize) en la soldadura de lámina de acero, ésta se asume como el espesor de la lámina de acero.

57

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401 ANEXO C (Informativo)

NÚMEROS DE CALIBRE Y ESPESORES EQUIVALENTES Tabla C1 Números de calibre y

Tabla C2 Números de calibre y

espesores lámina trabajadaequivalente en frío y enpara caliente

espesores equivalente galvanizadapara lámina

Número de calibre de norma de fabricante

Número de calibre de lámina galvanizada

Espesor equivalente

Espesor equivalente pulgadas

mm

8

0,168 1

4,270

5,314

9

0,153 2

3,891

0,194 3

4,935

10

0,138 2

3,510

7

0,179 3

4,554

11

0,123 3

3,132

8

0,164 4

4,176

12

0,108 4

2,753

9

0,149 5

3,800

13

0,093 4

2,372

10

0,134 5

3,416

14

0,078 5

1,993

11

0,119 6

3,038

15

0,071 0

1,803

12

0,104 6

2,657

16

0,063 5

1,613

13

0,089 7

2,278

17

0,057 5

1,460

14

0,074 7

1,900

18

0,051 6

1,311

15

0,067 3

1,709

19

0,045 6

1,158

16

0,059 8

1,519

20

0,039 6

1,006

17

0,053 8

1,366

21

0,036 6

0,930

18

0,047 8

1,214

22

0 033 6

0,853

19

0,041 8

1,062

23

0,030 6

0,777

20

0,035 9

0,912

24

0,027 6

0,701

21

0,032 9

0,836

25

0,024 7

0,627

22

0,029 9

0,759

26

0,021 7

0,551

23 24

0,026 9 0,023 9

0,660 0,607

27 28

0,020 2 0,018 7

0,513 0,475

25

0,020 9

0,531

29

0,017 2

0,437

26

0,017 9

0,455

30

0,015 7

0,399

27

0,016 4

0,417

31

0,014 2

0,361

28

0,014 9

0,378

32

0,013 4

0,340

pulgadas

mm

3

0,239 1

6,073

4

0,224 2

5,695

5

0,209 2

6

NOTA  La Tabla D1 es de carácter informativo. Este producto es especificado en espesores en decimales y no en números de calibre

NOTA  La Tabla D2 es de carácter informativo. Este producto es especificado en espesores en decimales y no en números de calibre

58

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5401 ANEXO D (Informativo)

PRÁCTICAS SEGURAS Este anexo cubre varios de los elementos básicos de seguridad para los procesos de soldeo por arco. Éste aspectos, aunque no todos, los relacionados con minimizar la soldadura estructural. Losincluye peligrosvarios que pueden ser encontrados y las prácticas que pueden los daños personales y de la propiedad son revisados aquí.

D.1

RIESGOS ELÉCTRICOS

El choque eléctrico puede matar. Sin embargo, se puede evitar. No se deben tocar las partes eléctricas activas. Se deben leer y entender las instrucciones y recomendaciones del fabricante. Una instalación defectuosa, conexión a tierra inadecuada, operación y mantenimiento incorrectos, constituyen fuentes de peligro. Todos los equipos y piezas eléctricas deben ser puestos a tierra. El polo de la pieza de trabajo no es un polo a tierra. Sólo se usa para completar el circuito de soldadura. Para colocar a tierra la pieza se requiere una conexión separada. La pieza de trabajo no debe confundirse con una conexión a tierra. Se debe usar el tamaño t amaño correcto de cable, ya que una sobrecarga sostenida hará que el cable falle y puede causar un corto eléctrico o riesgo de fuego. Todas las conexiones eléctricas deben estar firmes, limpias y secas. Las conexiones malas se pueden sobrecalentar e incluso derretirse, además, pueden producir arcos y chispas peligrosas. No se debe permitir la acumulación de grasa, agua o suciedad en enchufes o en unidades eléctricas. La humedad puede conducir electricidad electricidad.. Para evitar un corto eléctrico, el área de trabajo, equipo y vestuario deben mantenerse secos todo el tiempo. Los soldadores deben usar guantes secos y zapatos de suela de caucho, o pararse sobre un cartón o plataforma aislada. Los cables y conexiones deben mantenerse en buen estado. Las conexiones inapropiadas o gastadas pueden generar condiciones que propicien cortocircuito. No deben usarse cables gastados, dañados o pelados. Se debe evitar la tensión de circuito abierto. En caso de choque eléctrico, debe desconectarse la energía. Si el rescatador debe recurrir a halar a la víctima del contacto activo, deben usarse materiales no conductores. Si la víctima no respira, debe administrarse resucitación cardiorespiratoria, tan pronto como se rompa el contacto con la fuente de electricidad. Se debe llamar a un médico y continuar la resucitación hasta que se recupere la respiración o hasta que llegue el médico. Las quemaduras eléctricas se tratan como quemaduras térmicas, es decir, deben aplicarse compresas limpias, frías (heladas). Debe evitarse la contaminación; el área debe cubrirse con un paño limpio y seco y debe llevarse al paciente a donde reciba asistencia médica. Deben seguirse normas reconocidas de seguridad como NTC 4066 (ANSI/ASCZ49.1), y NFPA No.70, "National Electrical Code".

59

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA D.2

NTC 5401

HUMOS Y GASES

Muchos procesos de soldeo, corte y otros relacionados producen humos y gases que pueden ser dañinos para la salud. Los humos son partículas sólidas que se originan en metales de aporte y fluidos, el metal base y cualquier cubierta presente en él. Los gases se producen durante el proceso de soldado o por los efectos de la radiación del proceso sobre el ambiente circundante. Los soldadores soldadores deben ser conscientes de los efectos de estos humos y gases. La cantidad y composición humosdeysoldadura, gases, dependen la composición del arco material de aporte y del metal base, de dellos proceso nivel de de corriente, longitud de y otros factores. Los posibles efectos de la sobreexposición varían desde irritación de los ojos, piel y sistema respiratorio, hasta complicaciones más severas; pueden evidenciarse inmediatamente o un tiempo después. Los humos pueden causar síntomas como náuseas, dolores de cabeza, vértigo y fiebre de humo metálico. La posibilidad de efectos más serios sobre la salud existe cuando están involucrados materiales especialmente tóxicos. En espacios cerrados, los gases protectores y los humos pueden desplazar al aire respirable y causar asfixia. Siempre debe mantenerse la cabeza fuera del alcance del humo. Se debe utilizar suficiente ventilación, extracción en el arco o ambas, para mantener la zona de respiración y el área, en general, libres de humos y gases. En algunos casos, el movimiento natural del aire suministra ventilación suficiente. Donde la ventilación sea deficiente, debe hacerse un muestreo del aire para determinar si deben aplicarse medidas correctivas.

D.3

RUIDO

El ruido excesivo es un peligro conocido para la salud. La exposición al ruido excesivo puede causar pérdida de la audición. Esta pérdida puede ser parcial o total y temporal o permanente. El ruido excesivo afecta adversamente la capacidad de audición. Adicionalmente, hay evidencia que demuestra que el ruido excesivo afecta otras funciones del cuerpo y su desempeño. Dispositivos de protección personal tales como protectores de oído o tapaoídos pueden ser empleados. Generalmente, estos dispositivos se aceptan únicamente cuando los controles de ingeniería no son totalmente efectivos.

D.4

PROTECCIÓN CONTRA QUEMADURAS

El metal fundido, chispas, escoria y superficies de trabajo calientes se producen por la soldadura, el corte y los procesos relacionados. Éstos pueden causar quemaduras, si no se toman precauciones. Los trabajadores deben usar ropas de protección hechas de material resistente al fuego. No se deben usar pantalones con dobleces, bolsillos abiertos u otras partes de la ropa que puedan atrapar o retener metal fundido o chispas. Se deben usar zapatos de caña alta o polainas de cuero y guantes resistentes al fuego. Las mangas del pantalón deben llevarse por fuera de los zapatos. Se deben usar caretas manuales que protejan la cara, el cuello, los oídos y la cabeza, además de la protección adecuada para los ojos. Cuando se suelda sobrecabeza o en espacios cerrados, deben usarse protectores de oídos para evitar que entren trozos de soldadura al canal auditivo; además, gafas o algún equivalente que dé protección adicional a los ojos. La ropa debe mantenerse libre de grasas o 60

 

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aceite. No deben cargarse materiales combustibles en los bolsillos. Si se ha derramado sobre la ropa alguna sustancia combustible, ésta debe cambiarse por otra limpia y resistente al fuego antes de trabajar con arcos abiertos o llama. Se deben usar delantales, cubiertas para las mangas, las piernas del pantalón y los hombros, que hayan sido diseñadas para trabajar en soldadura. Donde haya involucrada soldadura o corte de metales base inusualmente gruesos, se deben usar elementos protección extra. Se debe considerar de procesos trabajos de alto para riesgo. El personal adicional a los operarioslaenmecanización el área de trabajo se debeo proteger usando caretas no combustibles u otra protección adecuada como la descrita en el párrafo anterior.  Antes de abandonar el área de trabajo, se deben marcar las piezas de trabajo que estén calientes para alertar a otras personas del riesgo. No se debe intentar reparar o desconectar equipos eléctricos cuando estén bajo carga eléctrica. La desconexión bajo carga produce un arco eléctrico en los contactos y puede causar quemaduras, o choque eléctrico, o ambos. (Nota: las quemaduras pueden producirse por tocar equipos calientes como soportes, puntas de electrodos y sopletes. Por tanto, para manejar estos elementos deben usarse guantes aislantes, a menos que se haya permitido un largo período de enfriamiento antes de tocarlos).

D.5

PROTECCIÓN CONTRA EL FUEGO

Metal fundido, chispas, escoria y superficies calientes de trabajo son producidas por los procesos de soldadura y corte y sus procesos relacionados. Éstos pueden causar fuego o explosión si no se usan las medidas preventivas. Las explosiones han ocurrido donde los procesos de soldadura y corte se han desarrollado en espacios que contienen gases inflamables, vapores, líquidos o polvos. Todos los materiales combustibles deberían ser removidos del área de trabajo. Donde sea posible, se debería mover el trabajo a un espacio alejado de los materiales combustibles. Si ninguna acción es posible, los combustibles deberían ser cubiertos con un material resistente al fuego. Todos los materiales combustibles deberían ser removidos o protegidos dentro de un radio de 11 m (35 pies) alrededor del área de trabajo trabajo.. La soldadura o el corte no se debería realizar en atmósferas que contengan gases inflamables o reactivos peligrosos, líquidos o polvo. Nocombustibles se debería aplicar a recipientes contengan sustancias vapores, desconocidas o materiales cuyo calor contenido, cuandoque se somete a altas temperaturas, produce vapores explosivos o inflamables. Se debería suministrar ventilación adecuada en las áreas de trabajo para prevenir acumulación de gases, vapores o polvos inflamables. Los recipientes deberían ser limpiados y purgados antes de aplicarles calor.

D.6

RADIACIÓN

La soldadura, corte y operaciones relacionadas pueden producir radiación dañina para la salud. Los efectos de la radiación deben conocerse. La radiación puede ser ionizante (como en los rayos x), o no ionizante (como en los rayos ultravioleta, luz visible o infrarroja). La radiación puede producir varios efectos como quemaduras la pielexposición y daños enexcesiva. los ojos, dependiendo de la longitud de onda e intensidad de la radiación sienocurre 61

 

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La protección contra posibles efectos dañinos causados por radiación no ionizante proveniente de soldadura incluye las siguientes medidas: 1.

No se deben mirar los arcos de soldadura, excepto a través de filtros de soldadura que cumplan los requisitos de la norma ANSI/ASCZ87.1,"Practice for Occupational and Educational Eye and Face Protection", publicada por ANSI. Debe anotarse que las cortinas de soldadura transparentes no están previstas para funcionar como filtros de soldadura, sino para proteger a un transeúnte de una exposición incidental.

2.

La piel expuesta debe estar protegida con guantes y ropa adecuada como se especifica en la NTC 4066, "Seguridad en la soldadura y corte".

3.

Se deben evitar los reflejos de arcos de soldadura y todo el personal debe estar protegido de reflejos intensos. NOTA Las pinturas que contienen pigmentos de óxido de zinc o dióxido de titanio reflejan menos la radiación ultravioleta.

4.

Se deben usar pantallas, cortinas o distancias adecuadas de pasillos, corredores, etc., para evitar exponer a los transeúntes y los operarios de soldadura.

5.

Las gafas de seguridad con escudos laterales protectores UV, han demostrado dar cierta protección contra la radicación ultravioleta producida por arcos de soldadura.

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REFERENCIAS CITADAS 1.

American Conference of Governmental Industry Hygienists (ACGIH). Threshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents in the workroom environment. Cincinnati, Ohio: American Conference of Governmental Industry Hygienists (ACGIH)

2.

ANSI/ASC Z87.1, "Practice for Occupational and Educational Eye and Face Protection. New York, NY: ANSI.

3.

ANSI/ASCZ41. 1, "Safety-Toe Footwear". Nueva York: ANSI

4.

Los resultados de un estudio consolidad consolidado o por AWS están disponibles en un reporte titulado "Fumes and Gases in the Welding Environment", disponible en la AWS.

5.

ANSI/AWS F6.1. Method for sound. level measurement of manual arc Welding and Cutting Processes. Miami, Florida: American Welding Society.

6.

ANSI/AWS F4.1, Recommended Safe Practices for the Preparation for Welding and Cutting Containers and Piping, Miami, Florida: American Welding Society.

7

Safe Practices (Reprint from Welding Hand Book, Volume 1, Eighth Edition), Miami, Florida: American Welding Society.

8.

NTC 4066, Seguridad en la soldadura y el corte. Bogotá, ICONTEC.

9.

National Fire Protection Association. Fire Prevention in use of Cutting and Welding Processes, NFPA Standard 51B. Quincy, Massachusetts: National Fire Protection  Association.

10.

NTC 2050, Código Eléctrico Colombiano Colombiano.. Bogotá, ICONTEC.

11.

Occupational Safety and Health Administration. Code of Federal Regulations, Title 29 Labor, Chapter XVII, Subtitle B Part 1910; Occupational Safety and Health Standards. Washington, DC: U.S. Government Printing Office.

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COMENTARIO SOBRE EL CÓDIGO ESTRUCTURAL DE SOLDADURA LÁMINA DE ACERO

C.1

REQUISITOS ESTRUCTURALES

El propósito dedeeste comentario es proporcionar información datos que se sustenten las disposiciones algunas secciones de esta norma. Estasy secciones identifican debidamente.

C.1.1 Alcance En términos de los tipos de soldadura, esta norma comprende lo siguiente: 1)

Soldaduras usadas habitualmen habitualmente te en el trabajo de producción producción..

2)

Soldaduras para las cuales no se pueden usar métodos convencionale convencionaless de medición de tamaños.

NOTA Se aprecia la respuesta útil de los usuarios (diseñadores, ensambladores, etc.) en cada una de las áreas cubiertas por la especificación.

En seguida se amplían las declaraciones anteriores. Por definición, una soldadura de tapón es una soldadura circular en una unión traslapada hecha a través de un agujero en un elemento. En esta norma también establecen disposiciones equivalentes para soldaduras de punto con arco; estas son soldaduras circulares hechas a través de una lámina sobre el material de soporte, sin usar agujeros. Para obtener la penetración y fusión apropiadas entre los materiales, es necesario usar suficiente corriente de soldadura.  Además, el tamaño de una soldadura en filete en unión en T, o en una unión traslapada en material grueso se puede medir con calibres adecuados, y la capacidad de carga permisible se basa en la garganta teórica, que es la distancia más corta entre la raíz de la unión y la cara de la soldadura esquemática. En este caso, se supone que la soldadura es tan fuerte como el material al que va unida, debido a la penetración relativamente más profunda; por tanto, la capacidad de carga dependerá esencialmente del espesor del material, de su resistencia y depermisible la longituddedelalaunión soldadura.

C1.4.4.1 Normas NTC o AWS. Las NTC 2191 (ANSII/AWS A5.1) y NTC 2253 (ANSI/AWS A5.5) tratan sobre electrodos para soldadura de acero de bajo carbono y de baja aleación. Es posible producir soldaduras satisfactorias en lámina metálica con electrodos de muchos tipos. Sin embargo, algunas clases de electrodos tienen una mejor penetración que otras y ayudan a hacer soldadur soldaduras as de punto con arco y sold soldaduras aduras de costura p por or arco. Se señalan otras clases de electrodos por su penetración limitada y menor tendencia a socavado, y por tanto, funcionarían mejor en soldaduras en ranura acampanada y en filete en materiales más delgados.

64

 

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C1.4.4.3 Tasa de fusión La tasa de fusión como un método de medición de la corriente de soldeo se ha usado durante mucho tiempo. Muchos procedimientos SMAW publicados todavía incluyen la tasa de fusión (M) junto con la corriente de soldadura y otros datos necesarios. Una vez que se haya establecido la corriente de soldeo para un tamaño y clase dadas de electrodo SMAW,proceder el soldador debería colocar uncorriente nuevo electrodo portaelectrodo. El soldador debería a soldar a este nivel de durante 1en minsu(60 s) y luego medir la longitud del electrodo fundido durante este intervalo de tiempo. Esto se puede hacer fácilmente colocando una cinta de medición de acero a lo largo del tope del electrodo, como se ilustra en la Figura C.1. La cinta se coloca de manera que el número que representa la longitud inicial del electrodo esté alineado con el extremo del electrodo en el soporte (posición 1). Se debería entonces leer el número al lado opuesto al extremo fundido del electrodo (posición 2). Este número representa la tasa de fusión del electrodo en milímetros (pulgadas) por minuto, y se designa como (M). Para la mayoría de procedimientos de soldadura en lámina de acero, el electrodo se fundirá f undirá en menos de 60 segundos. Por ejemplo, el electrodo se puede fundir durante 30 s y la longitud fundida se debería multiplicar por 2. Se puede usar un período de 20 s con un multiplicador de 3, ó un período de 15 s con un factor de multiplicación de cuatro.

Fijar el extremo del electrodo en 35 cm (14 pulgadas) para un electrodo con longitud de 35 cm (14 pulgadas) 1

Tasa de fusión (M) aquí 2 0

1

2

3

4

5

6

7

9

8

10

11

12

13

14

Cinta de medición de acero

Electrodo de soldadura Portaelectrodo

Fijar extremo del extremo en 35elcm (14 pulgadas) para un electrodo de 35 cm (14 pulgadas) 1

tasa de fusión (M) aquí 2 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

10

11

12

13

14

Cinta de medición de acero

Electrodo de soldadura Portaelectrodo

  Figura C.1. Ilustración de la medición de la Tasa de fusión

65

 

  NORMA TÉCNICA COLOMBIANA C.2

NTC 5401

DISEÑO DE CONEXIONES SOLDADAS

C.2.2.2 Soldaduras de filete En la actualidad, el esfuerzo permisible para las soldaduras de filete en aplicaciones estáticas diferentes de láminas de acero se basa en 0,30 de la resistencia mínima especificada a la tracción del metal de soldadura (0,30 Fxx). Se supone que este esfuerzo se aplica en la garganta (t )un independientemente dirección de las cargas aplicadas. Para caras de fusión del quefilete tienen ángulo incluido de de 90 la grados, la garganta ( t ) es igual a 0,707 veces el tamaño del cateto (w )).. La fatiga por cizallamiento permisible de la garganta de la soldadura es F w = 0,30 (F xx xx) (véase la Figura C.2). Sin embargo, la ANSI/AWS D1.1 Structural Welding Code, también reconoce que el esfuerzo permisible de la placa de sujeción no se debe exceder. Sin embargo, el comportamiento de las uniones con soldadura en filete en láminas de acero es notablemente diferente. La resistencia de la soldadura usualmente no determina la capacidad de la unión, porque usualmente tiene una mayor resistencia que la lámina de acero. Esto se debe en parte a que el metal de soldadura tiene una resistencia superior a la de la lámina de acero, y en parte, a la gran cantidad de penetración. Por esta razón, se supone que la capacidad de carga de una unión soldada con filete en una lámina de acero depende de la lámina de acero inmediatamente adyacente a la soldadura. Véase la Figura C.3. Las fórmulas (7) y (8) dan las capacidades de carga para estas uniones. Para soldaduras de filete en láminas de acero cargadas longitudinalmente y con longitudes de menos de 25 t .    

 P  = 0 ,4  1  − 0 ,01

 L    t ( L ) F u   t   

Los datos de investigación han demostrado que la capacidad de carga unitaria para soldaduras de filete más cortas es mayor que la calculada en las fórmulas del numeral 2.2.4.1 y ha conducido a la fórmula empírica anterior.

C.2.2.4 Soldaduras de punto con arco Como ya se observó en C.1.1, una soldadura de punto con arco semeja una soldadura de tapón sobre una lámina, excepto que el material de la lámina no está perforado y el metal de soldadura está fundido a través de la lámina en el material o elemento de soporte. Para la soldadura de una lámina, la resistencia de una soldadura de tapón depende del área de sección transversal de la soldadura fundida a la superficie del elemento de soporte. Para la soldadura de una lámina de acero, la relación entre el diámetro de la soldadura y el espesor del material de la lámina es muchas veces mayor que la aplicable a una soldadura de tapón en la soldadura de lámina. Cualquier cálculo de resistencia basado en esta área debería ser mayor que la resistencia real de la unión, debido a que ocurriría falla por desgarre del acero de la soldadura. Por esta razón, la capacidad de carga de una soldadura de punto con arco en la lámina de acero se basa en algunas mediciones del diámetro de la soldadura, y en el espesor y la resistencia de la lámina de acero. Este hecho ha sido confirmado mediante el ensayo real de las soldaduras.

66

 

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NTC 5401 Sección crítica t = 0,707 W AT 0,30 Fxx

W

  NOTA

Se ilustra la aplicación platina a platina. Figura C.2. Esfuerzo permisible para soldaduras de filete

La lámina de acero alrededor de la circunferenci circunferencia a de la soldadura de punto con arco se somete a varios esfuerzos a medida que establece una fuerza f uerza de resistencia. El esfuerzo en el material es un esfuerzo de tracción en el borde de ataque, llega a ser esfuerzo de corte a lo largo de los lados y evantualmente, en un esfuerzo de compresión en el borde de salida de la soldadura. Con cargas que se incrementan progresivamente, el esfuerzo de tracción en el borde de ataque causará desgarre transversal en los materiales próximos a la soldadura y se extenderá a través del material, lo que conduce a una falla eventual. Véase la Figura C.4 (A). Sección crítica

t

Lámina bajo tracción P = 0,4 t(L) Fu

Lámina en corte P = 0,3 t(L) Fu

 

en donde t

=

espesor de la lámina de acero (pulgadas)

L

=

longitud de la unión soldada (pulgadas)

F U

=

resistencia a la tracción última mínima especificada de la lámina de acero (ksi) Figura C.3. Capacidad de carga de soldaduras de filete 

67

 

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NTC 5401

Lámina de acero Tracción Corte

Corte

Tracción

Soldadura

Corte

Corte

Soldadura

Compresión

d t (A) Tracción, compresión y esfuerzo de corte

(B) Tracción y esfuerzo de corte

d

t

d

t1

t

t2 de da = d - t de = 0,7 d - 1,5 t

de

da

da = d - 2t de = 0,7 d - 1,5 t

(C) Espesor sencillo de la lámina

da

(D) Espesor doble de la lámina

  Figura C4. Soldaduras de punto con arco ar co

Si la lámina de acero es delgada, puede haber tendencia a que se enrolle cerca del borde de salida de la soldadura de punto con arco. Esto reducirá la fuerza de resistencia de la unión, y la falla ocurrirá inicialmente por tracción en el borde de entrada y luego desgarre por cizallamiento a lo largo de los lados [véase la Figura C4 (B)]. La evidencia obtenida por ensayos realizados sugiere que esta condición de enrollamie enrollamiento nto ocurre cuando existe la siguiente relación: d 

240

t  ≥

 F u

 

Existen tres fórmulas con una transición en: d  t 

=

140  F u

 y

d  t 

=

240  F u

 

El diámetro de la sección fundida de la soldadura en la cara del material de soporte ( d e) es inferior al diámetro de la superficie (d ) de la soldadura de punto con arco. Ya que la superficie de la soldadura es la única porción accesible para medición, se debe hacer una reducción de esta medición cuando se calcula la capacidad de carga de la soldadura. Una forma conveniente de efectuar esta reducción, que muestra una buena correlación con los resultados de ensayo, es restar un espesor (t ) del diámetro externo de la soldadura (d ). ). Véase la Figura C.4 (C). 68

 

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En el caso de un espesor doble de material, esta reducción del diámetro externo de la soldadura (d ) es igual al doble del espesor combinado del material ( t ). ). Véase la Figura C4 (D). Esta reducción brinda una pendiente de 45° en la parte superior de la soldadura. Para un espesor total dado, hay menos transferencia de calor a través de una lámina doble que a través de una sencilla. Por esta razón, el diámetro promedio ( d a) y el diámetro efectivo (d e) serán menores cuando se usa una lámina doble. Si la lámina de acero está galvanizada, el espesor de la galvanización se debería restar del espesor total de la lámina. Si no se indica el espesor de la galvanización, se deberían reducir arbitrariamente 0.04 mm (0,0015 pulgadas) del espesor de cada lámina. En los casos en que el ancho efectivo de una soldadura de costura por arco llega a ser demasiado pequeño, como se ilustra en la Figura C5, es posible que la soldadura corte fuera del metal base. La fórmula siguiente brinda una adhesión más baja cuyo fin es impedir esta falla.  (d e )2

 P  = 



+

4

 Ld e   F  xx   3 

en donde d e 

=

0,7 d  –  – 1,5 t

Soldadura L de d

t

d de da

 

Figura C5. Soldadura de cordón por arco en una placa de soporte

C.4

MANO DE OBRA

C.4.5 Limitaciones en las variables esenciales NOTA En esta oportunidad no se han introducido en esta norma los rangos permisibles para variaciones de otras variables. Esta omisión se debe a que no hay datos suficientes para sustentar estos rangos. Se prevé que el uso de esta norma dará como resultado flujo de información que finalmente brindará una base para modificaciones apropiadas.

C.4.6.4 Soldaduras de punto con arco El objetivo del requisito del numeral 4.6.4 es verificar la capacidad del electrodo para producir soldaduras sanas en sucesión rápida a niveles de corriente elevados, característicos de las 69

 

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corrientes usadas en la elaboración de soldaduras de punto. A la corriente relativamente alta, el recubrimiento de algunos de los electrodos revestidos puede fallar y como resultado, producir una penetración menos profunda de la requerida. Esta tendencia se puede rectificar limitando el número de soldaduras hechas en sucesión rápida con un electrodo. Se debe haber establecido el nivel de corriente requerido durante el programa de ensayo de calificación del procedimiento. La corriente se debe usar para medir la tasa de fusión del electrodo se describe que porellonivel tantode secorriente debe usar para dar evidencia de que en la soldaduracomo de producción se aquí, está usando apropiado.

C.5

TÉCNICA

C.5.3.1 Detalles de posiciones de la unión Posición de la soldadura. Los diagramas de la Figura C.6 deberían ayudar a comprender apropiadamente las posiciones de la soldadura.

C.5.4.1 y C.5.4.2 Soldaduras de punto con arco y de costura por arco Estos tipos de soldadura se usan normalmente para unir material de láminas de acero, tales como cubiertas para techos y pisos, a elementos estructurales más gruesos. Generalmente no se usa precalentamie precalentamiento. nto. El Canadian Sheet Steel Industries Construction Council, el Canadian Sheet Steel Building Institute, y el Welding Institute of Canada han realizado investigaciones sobre soldaduras de punto con arco, para determinar la resistencia de las soldaduras y su efecto sobre la resistencia, y la resistencia a la fractura del acero estructural subyacente. El análisis de computador ha mostrado que la misma tasa de enfriamiento se obtendrá a 32 °F (0 °C) incrementando el tiempo de soldadura en 20 % o incrementando los valores de amperaje en 10 %.

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(A) Plana

(B) Horizontal

(C) Vertical

(D) Sobre cabeza

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