En Construcción.

En Construcción.

Calificación de Soldadores y Procedimientos de Soldadura: Elementos Clave para la Calidad en Estructuras Metálicas

La soldadura es un proceso crítico en la fabricación y montaje de estructuras metálicas. La calidad de las soldaduras tiene un impacto directo en la seguridad, durabilidad y desempeño de la estructura. Por lo tanto, es fundamental asegurar que las soldaduras se realicen correctamente, siguiendo procedimientos calificados y por soldadores debidamente calificados. La calificación de soldadores y procedimientos de soldadura son dos pilares fundamentales del control de calidad en la construcción con acero.

En Colombia, la Norma Sismo Resistente NSR-10, en su Título F (Estructuras Metálicas), establece requisitos para la calificación de soldadores y procedimientos de soldadura, remitiendo generalmente a normas internacionales reconocidas como la AWS D1.1 (Structural Welding Code - Steel) de la American Welding Society (AWS). También se pueden aplicar otras normas internacionales, como la ISO 9606 (para la calificación de soldadores) y la ISO 15614 (para la calificación de procedimientos de soldadura), siempre y cuando se cumplan con los requisitos mínimos de la NSR-10.

Calificación de Soldadores

La calificación de soldadores es el proceso mediante el cual se demuestra que un soldador tiene la habilidad y los conocimientos necesarios para realizar soldaduras de calidad, de acuerdo con un procedimiento de soldadura específico. La calificación se basa en la realización de pruebas de soldadura, que son evaluadas mediante inspección visual y ensayos destructivos o no destructivos.

El Proceso de Calificación de Soldadores

El proceso generalmente incluye los siguientes pasos:

1. Selección del procedimiento de soldadura (WPS): Se debe seleccionar un procedimiento de soldadura (WPS, por sus siglas en inglés) que sea adecuado para el tipo de material, el proceso de soldadura, la posición de soldadura y el tipo de junta a soldar. El WPS debe estar calificado previamente (ver sección sobre calificación de procedimientos de soldadura).
2. Preparación de las probetas de soldadura: El soldador debe preparar las probetas de soldadura (cupones de prueba) de acuerdo con las dimensiones y especificaciones establecidas en la norma aplicable (por ejemplo, AWS D1.1 o ISO 9606). Las probetas deben ser del mismo material y espesor que los materiales a soldar en la estructura real.
3. Soldadura de las probetas: El soldador debe soldar las probetas siguiendo estrictamente el WPS seleccionado, incluyendo los parámetros de soldadura (amperaje, voltaje, velocidad de avance, etc.), el tipo de material de aporte, la técnica de soldadura y la posición de soldadura.
4. Inspección visual: Una vez soldadas, las probetas deben ser inspeccionadas visualmente para detectar posibles defectos, como grietas, porosidad, socavaciones, falta de fusión, falta de penetración, salpicaduras excesivas, etc.
5. Ensayos no destructivos (END): Dependiendo de la norma aplicable y los requisitos del proyecto, se pueden realizar ensayos no destructivos (END) en las probetas, como líquidos penetrantes, partículas magnéticas, ultrasonido o radiografía, para detectar defectos internos.
6. Ensayos destructivos: Se deben realizar ensayos destructivos en las probetas, como ensayos de tracción, ensayos de doblado y, en algunos casos, ensayos de impacto o macrografía. Estos ensayos permiten evaluar las propiedades mecánicas de la soldadura y su resistencia.
7. Evaluación de resultados: Los resultados de la inspección visual y los ensayos se deben comparar con los criterios de aceptación establecidos en la norma aplicable.
8. Emisión del certificado de calificación: Si el soldador cumple con todos los requisitos de la norma, se le emite un certificado de calificación que especifica el proceso de soldadura, el tipo de material, el espesor del material, la posición de soldadura y el rango de validez de la calificación.

Variables Esenciales en la Calificación de Soldadores

Las normas de calificación de soldadores definen una serie de "variables esenciales" que afectan la calidad de la soldadura. Si se cambia alguna de estas variables esenciales, el soldador debe ser recalificado. Algunas variables esenciales comunes incluyen:

• Proceso de soldadura: SMAW (soldadura manual con electrodo revestido), GMAW (soldadura con gas y alambre), FCAW (soldadura con alambre tubular), GTAW (soldadura TIG), SAW (soldadura por arco sumergido), etc.
• Tipo de material base: Acero al carbono, acero de baja aleación, acero inoxidable, etc.
• Espesor del material base: La calificación generalmente cubre un rango de espesores, no un espesor único.
• Posición de soldadura: Plana (1G/1F), horizontal (2G/2F), vertical (3G/3F), sobrecabeza (4G/4F). La calificación en una posición más difícil (ej: 3G) puede calificar para posiciones más fáciles (ej: 1G, 2G).
• Tipo de junta: A tope, en filete, en T, etc.
• Diámetro del electrodo o alambre: Cambios significativos en el diámetro pueden requerir recalificación.
• Tipo de corriente y polaridad: Cambios de corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) o cambios de polaridad.
• Progresión de la soldadura: Ascendente o descendente (en posición vertical).

Es importante que el certificado de calificación del soldador especifique claramente todas las variables esenciales para las cuales está calificado.

Calificación de Procedimientos de Soldadura (WPS)

Un Procedimiento de Soldadura (WPS, por sus siglas en inglés) es un documento que describe en detalle todos los parámetros y variables que se deben controlar durante el proceso de soldadura para asegurar la calidad y repetibilidad de las juntas soldadas. El WPS debe ser calificado previamente mediante la realización de pruebas de soldadura y ensayos, para demostrar que produce soldaduras que cumplen con los requisitos de las normas aplicables.

El Proceso de Calificación de un WPS

Generalmente, involucra los siguientes pasos:

1. Desarrollo del WPS preliminar (pWPS): Se elabora un WPS preliminar (pWPS) que incluye todos los parámetros y variables de soldadura propuestos, como el proceso de soldadura, el tipo de material base, el tipo de material de aporte, los parámetros de soldadura (amperaje, voltaje, velocidad de avance), la posición de soldadura, el tipo de junta, el precalentamiento (si aplica), el tratamiento térmico post-soldadura (si aplica), la técnica de soldadura, etc.
2. Preparación de las probetas de soldadura: Se preparan probetas de soldadura (cupones de prueba) de acuerdo con las dimensiones y especificaciones establecidas en la norma aplicable (por ejemplo, AWS D1.1 o ISO 15614).
3. Soldadura de las probetas: Un soldador calificado suelda las probetas siguiendo estrictamente el pWPS. Se deben registrar todos los parámetros de soldadura reales utilizados durante la soldadura.
4. Inspección visual: Se realiza una inspección visual de las probetas soldadas para detectar posibles defectos.
5. Ensayos no destructivos (END): Se realizan los END especificados en la norma aplicable (líquidos penetrantes, partículas magnéticas, ultrasonido, radiografía).
6. Ensayos destructivos: Se realizan los ensayos destructivos especificados en la norma aplicable (tracción, doblado, impacto, macrografía, dureza, etc.).
7. Evaluación de resultados: Se evalúan los resultados de la inspección visual y los ensayos, y se comparan con los criterios de aceptación establecidos en la norma.
8. Elaboración del Registro de Calificación del Procedimiento (PQR): Si los resultados cumplen con los requisitos de la norma, se elabora un Registro de Calificación del Procedimiento (PQR, por sus siglas en inglés), que documenta todos los detalles de la prueba de soldadura, incluyendo los parámetros de soldadura reales utilizados, los resultados de los ensayos y la aceptación del procedimiento.
9. Aprobación del WPS: Basado en el PQR, se aprueba el WPS definitivo, que se utilizará para la soldadura en la estructura real.

Contenido de un WPS

Un WPS debe contener, como mínimo, la siguiente información:

• Identificación del WPS: Un número o código único que identifique el WPS.
• Empresa: Nombre de la empresa que elabora el WPS.
• Proceso de soldadura: (SMAW, GMAW, FCAW, GTAW, SAW, etc.).
• Tipo de junta: (a tope, en filete, en T, etc.).
• Diseño de la junta: (bisel, preparación de bordes, separación de raíz, etc.). Dibujo detallado.
• Material base: Tipo de acero y especificación (ej: ASTM A36, ASTM A572 Gr. 50).
• Espesor del material base: Rango de espesores calificado.
• Material de aporte: Clasificación AWS u otra norma (ej: E7018, ER70S-6).
• Diámetro del material de aporte.
• Posición de soldadura: (plana, horizontal, vertical, sobrecabeza).
• Precalentamiento: Temperatura mínima de precalentamiento (si aplica).
• Tratamiento térmico post-soldadura (PWHT): Temperatura y tiempo de mantenimiento (si aplica).
• Parámetros de soldadura: Amperaje, voltaje, velocidad de avance, polaridad, tipo de corriente, gas de protección (si aplica), caudal de gas (si aplica).
• Técnica de soldadura: (cordón recto, oscilado, número de pasadas, etc.).
• Otras variables: Cualquier otra variable relevante para la calidad de la soldadura.

Normas de Calificación de Soldadores y Procedimientos

Las normas más comúnmente utilizadas para la calificación de soldadores y procedimientos de soldadura en estructuras metálicas son:

• AWS D1.1/D1.1M: Structural Welding Code - Steel: Es la norma más utilizada en América para la soldadura de estructuras de acero al carbono y de baja aleación. Cubre la calificación de soldadores, la calificación de procedimientos de soldadura, los requisitos de fabricación, la inspección y los ensayos.
• ISO 9606: Qualification testing of welders — Fusion welding: Es una norma internacional para la calificación de soldadores para soldadura por fusión. Se divide en varias partes, según el material (aceros, aluminios, etc.).
• ISO 15614: Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — Welding procedure test: Es una norma internacional para la calificación de procedimientos de soldadura para materiales metálicos. Se divide en varias partes, según el proceso de soldadura y el material.
• ASME Section IX: Boiler and Pressure Vessel Code - Welding and Brazing Qualifications: Es parte del código ASME y se utiliza para la calificación de soldadores y procedimientos de soldadura en la fabricación de calderas, recipientes a presión y componentes nucleares. Aunque no es común para estructuras metálicas de edificaciones, puede ser requerido en proyectos industriales.
• EN 1090-2: Execution of steel structures and aluminium structures - Part 2: Technical requirements for steel structures. (Ejecución de estructuras de acero y aluminio. Parte 2: Requisitos técnicos para estructuras de acero). Es una norma europea que especifica los requisitos técnicos, incluyendo la soldadura.

En Colombia, la NSR-10 hace referencia principalmente a la AWS D1.1, pero permite el uso de otras normas internacionales reconocidas, siempre y cuando se cumplan con los requisitos mínimos de la NSR-10.

Responsabilidades en la Calificación de Soldadores y Procedimientos

• Fabricante/Montador: Es responsable de asegurar que los soldadores y los procedimientos de soldadura estén debidamente calificados según las normas aplicables. Debe mantener los registros de calificación actualizados y disponibles para su inspección.
• Soldador: Es responsable de seguir el WPS calificado y de realizar soldaduras de calidad. Debe mantener su certificado de calificación vigente y demostrar su habilidad cuando sea requerido.
• Inspector de Soldadura: Es responsable de verificar que los soldadores y los procedimientos de soldadura estén calificados, de supervisar la ejecución de las soldaduras, de realizar la inspección visual y de coordinar los ensayos no destructivos y destructivos.
• Ingeniero de Soldadura: Puede ser responsable de desarrollar los WPS, de supervisar la calificación de soldadores y procedimientos, y de asegurar el cumplimiento de las normas aplicables.
• Diseñador: Es responsable de especificar los requisitos de soldadura en los planos y especificaciones del proyecto, incluyendo las normas aplicables, los tipos de juntas, los materiales y los niveles de calidad requeridos.
• Interventor/Supervisor (si aplica): Verifica que el fabricante/montador cumpla con los requisitos de calificación de soldadores y procedimientos.

Inspección de Soldaduras

La inspección de soldaduras es un componente esencial del control de calidad en la construcción de estructuras metálicas. La inspección se realiza para detectar posibles defectos en las soldaduras, como grietas, porosidad, falta de fusión, falta de penetración, socavaciones, salpicaduras excesivas, etc. La inspección de soldaduras puede incluir:

• Inspección visual: Es el método de inspección más básico y se realiza antes, durante y después de la soldadura. El inspector visual debe estar calificado y certificado según normas como AWS QC1 o equivalente.
• Ensayos no destructivos (END): Se utilizan para detectar defectos internos o superficiales que no son visibles a simple vista. Los END más comunes en la inspección de soldaduras son:
  • Líquidos penetrantes (PT): Para detectar grietas y porosidad superficial.
  • Partículas magnéticas (MT): Para detectar grietas y discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos.
  • Ultrasonido (UT): Para detectar defectos internos, como grietas, falta de fusión y porosidad.
  • Radiografía (RT): Para detectar defectos internos, como grietas, porosidad, inclusiones y falta de fusión.

Los inspectores de END deben estar calificados y certificados según normas como ASNT SNT-TC-1A, ISO 9712 o equivalentes.

Consideraciones Específicas para Colombia

• NSR-10: El Título F remite a AWS D1.1, pero se deben cumplir los requisitos mínimos de la NSR-10.
• Disponibilidad de personal calificado: Es importante contar con soldadores, inspectores y supervisores de soldadura debidamente calificados y certificados.
• Disponibilidad de laboratorios acreditados: Asegurarse de que los ensayos destructivos y no destructivos se realicen en laboratorios acreditados por el Organismo Nacional de Acreditación de Colombia (ONAC) o un organismo equivalente.
• Condiciones climáticas: En algunas regiones de Colombia, la alta humedad y la presencia de ambientes salinos pueden acelerar la corrosión de las soldaduras. Es importante seleccionar materiales de aporte y recubrimientos protectores adecuados para estas condiciones.

Tabla Comparativa: AWS D1.1 vs. ISO 9606 (Calificación de Soldadores)

Tabla Comparativa: AWS D1.1 vs. ISO 15614 (Calificación de Procedimientos)

Contenido Mínimo de un WPS (Ejemplo)

Ejemplo de Lista de Verificación para Calificación de Soldadores