El desgarre laminar es la separación en el metal base o matriz causada por tensiones a través del espesor inducidas por la contracción del metal de soldadura bajo condiciones de alta restricción, la cual es altamente típica de las chapas gruesas. Las tensiones localizadas debidas a la contracción del metal de soldadura pueden ser muchas veces más grandes que el punto de cedencia del metal base; en la dirección del espesor, estas tensiones pueden producir desgarramiento laminar.
Un desgarre laminar ocurre solamente en el metal base y aun cuando pueda originarse cerca al pie o raíz de una soldadura, a menudo el desgarre se genera lejos de la ZAC y puede no propagarse hacia la superficie. La sección transversal de un desgarre laminar es escalonado, con terrazas longitudinales que son marcadamente más largas que las porciones transversales.
La fractura tiene una apariencia fibrosa y esta característica, junto con el perfil y localización en forma de terraza dentro del metal base es la mejor manera de diferenciar el desgarre laminar de las grietas en la ZAC causadas por el hidrógeno.
El desgarramiento ocurre principalmente en juntas en T y de esquina, donde el grado de restricción es tal, que las tensiones de contracción de la soldadura impuestas sobre el metal base no pueden acomodarse a causa de la limitada ductilidad del metal base en dirección del espesor. Durante el progreso de la soldadura, después que un número suficiente de pasadas ha sido depositado, las tensiones de contracción de esta se incrementan en magnitud cuando la soldadura se enfría, causando una separación en la interfase entre las inclusiones no metálicas microscópicas y el metal base.
Cuando es depositado más metal de soldadura se forman desgarres microscópicos adicionales debido a que las inclusiones no metálicas y las tensiones están dispersas de manera irregular en todo el acero y el desgarramiento toma la ruta más susceptible.
Propiedades del Material
En el proceso de laminación en caliente empleado para conformar el acero estructural, la más grande resistencia y ductilidad ocurren en direcciones longitudinal y transversal. Los valores de alargamiento y reducción de área bien pueden ser significativamente más bajos en dirección del espesor.
Estas propiedades direccionales son particularmente significativas en chapas más gruesas debido a que menos laminado en caliente ha tenido lugar. Cuando estas propiedades cambian se deposita una responsabilidad más grande en el diseñador para proyectar en conformidad y para evitar aquellos tipos de conexiones soldadas altamente susceptibles al desgarramiento laminar.
En casos extremos, el diseñador puede encontrar necesario especificar el uso de un grado premium de acero el cual garantizará aceptables propiedades en el sentido del espesor. Tales aceros están comercialmente disponibles.
Recomendaciones
Las uniones exitosas altamente restringidas requieren un entendimiento de los fenómenos y atención para detallar de parte del diseñador. Los buenos materiales y la habilidad no pueden asegurar éxito en uniones pobremente concebidas y diseñadas o especificadas.
Las siguientes son algunas de las recomendaciones presentadas como representativas de posibles medios para minimizar o evitar desgarramiento laminar:
- Seleccione electrodos que depositen metal de soldadura con la más baja resistencia a la cedencia adecuada para soportar las cargas del diseño. El empleo de un metal de soldadura de resistencia a la cedencia excesivamente alta puede causar tensiones por encima del punto de cedencia en el material conectado.
- Donde sea posible, disponga las conexiones de manera que se eviten las juntas soldadas que induzcan tensiones en dirección al espesor, debidas a la contracción de la soldadura.
- Realice conexiones de soldaduras con la mínima dimensión de garganta requerida para soportar las tensiones y con un volumen mínimo práctico de metal de soldadura. Las soldaduras de filete de más baja resistencia o de penetración parcial, pueden a menudo ser empleadas para unir aceros de más alta resistencia cuando la junta está diseñada para cizallado.
- Diseñe juntas en esquina con consideraciones apropiadas de preparación de bordes.
- El diseñador deberá investigar completamente y utilizar la experiencia y conocimiento disponibles sobre los detalles específicos de diseño que pudieran ser fuentes potenciales de desgarramiento laminar.
- No emplee soldaduras mayores de las necesarias para transferir las fuerzas calculadas.
- Siga la temperatura de precalentamiento y entre pasadas recomendadas para el tipo y espesor del metal base.
- El diseñador deberá especificar selectivamente inspección ultrasónica, después de la fabricación y/o erección de aquellas conexiones soldadas específicas altamente restringidas para la integridad estructural que él considere están sometidas a desgarramiento laminar.