CURSO DE INSPECTOR DE SOLDADURA 08_Tensiones Residuales Y Distorsión_20120306

TENSIONES RESIDUALES
Y DISTORSIÓN

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Tensiones y deformaciones
Durante el proceso de soldadura, la unión se ve afectada por altas temperaturas
desde la de fusión, hasta la temperatura inicial del metal base.
A medida que la pileta líquida solidifica, se empieza a contraer, generando
tensiones en el metal base que la rodea.
Cuando la soldadura enfría, las tensiones se incrementan hasta alcanzarel
valor de la tensión de fluencia del metal.
En este punto, la unión soldada, se deforma (o fluye), ajustándose al
volumen requerido a esta temperatura.
Pero solo las tensiones que han excedido la resistencia a la fluencia se
relajan de esta manera. Las restantes tensiones han quedado atrapadas
como tensiones residuales.
Si de alguna manera se liberan, generan una distorsión de la pieza.
08 -Tensiones residuales y
distorsión

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08 - Tensiones residuales y

Propiedades físicas que influyen
distorsiónen las tensiones residuales

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Tensiones residuales en soldadura
bead-on-plate o soldadura a tope

Calentamiento localizado
Expansión térmica
Tensiones residuales

Menor sección

Mayor sección

ablandamiento
Fluencia en compresión
(deformación permamente)

distorsión

Estado elásticoMovimiento limitado

Tensiones residuales en soldadura
Mecanismo
- la deformación en condiciones normales se restringe por las tensiones
residuales
Caraterísticas
- las tensiones residuales se inducen por esfuerzos internos
- no hay tensiones residuales en las superficies libres
- el balance de tensiones residuales es cero

08 - Tensiones residuales y
distorsión

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Tensiones residuales en soldaduraRp02 a
Tambiente

σmax

dilatación térmica : ε∆T =α ∆T

α : coeficiente lineal de dilatación térmica

Fluencia en
tensión

lo

∆l= ε∆T lo

frío

α ∆T

ε∆ T

Expansión
caliente

σ∆T = E ε∆T
= E α ∆T

Fluencia en
comprensión

• Control de las T.R.
contracción
extensión

∆l= ε∆T lo

máximo

Calor aportado
Rp02 del material

Tensiones residuales en soldadura: influencia

• Fractura dúctil
(coalescenciade microhoyuelos)
NO influye

• Fractura frágil (clivaje)
SI influye
• Fractura por fatiga
SI influye

Fractura controlada por
deformación
Gran deformación plástica
en la fractura

Fractura controlada por
tensión
Poca deformación en la
fractura

Tensiones residuales

Desajuste de longitudes

08 - Tensiones residuales y
distorsión

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08 - Tensiones residuales y
distorsión

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Rp02 4340 Q&T: 224ksi
Rp02 mild steel: 45-50 ksi

Transformaciones
martensíticas
disminución en las T.R.

Masubuchi,K. and Martin,D.C., "Investigation of residual stresses by use of hydrogen cracking,"
Part I and part II, The welding Journal, Vol. 40, No.12, Research Supplement, pp. 401s-418s,
1966

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etapa de
calentamiento

La temperatura donde comienza la
transformación martensítica se denomina
Ms

Dilatometríade un acero supermartensítico

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Es decir, las tensiones residuales tienen dos principales efectos:
- pueden producir distorsión.
- producir una falla prematura.
La distorsión puede ser controlada de diversas maneras, por ejemplo el control
geométrico de la unión, el control del calor aportado, el secuenciamiento
de la deposición de calor y metal de aporte.
Las tensiones residuales, así como ladistorsión pueden afectar el comportamiento
a la fractura del material.
Las tensiones residuales pueden llevar a la generación de fisuras en materiales
de baja fracto-tenacidad.
Adicionalmente las tensiones residuales,contribuyen a la aparición de fallas
por fatiga, corrosión bajo tensiones o fragilización por hidrógeno.

08 - Tensiones residuales y
distorsión

Contracción transversal

Distorsiónangular

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Contracción longitudinal

Distorsión angular
08 - Tensiones residuales y
distorsión

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Paso peregrino
posicionadores

Pre-posicionamiento
08 - Tensiones residuales y
distorsión

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Los efectos de las tensiones residuales se pueden resumir de la siguiente
manera:

- El efecto es significativo sobre aquellos fenómenos que ocurren bajo cargas
aplicadas de baja magnitud, como ser...