Por qué reaparecen las grietas por fatiga tras la reparación

Determine la decisión sobre la operación actual

Antes de programar la reparación, establezca si existe una base de ingeniería suficiente para continuar operando. La extensión de la grieta, la trayectoria de cargas afectada, su posible crecimiento y las consecuencias de una falla pueden exigir exámenes adicionales, restricciones de operación o la retirada de servicio antes de la parada prevista.

Las recomendaciones del IIW vinculan la investigación con la elección entre reparación inmediata, reparación diferida, seguimiento y cambios en la operación. Si se propone operar con una grieta conocida, evalúe esa grieta y su posible crecimiento bajo el servicio previsto. Una comprobación de diseño a fatiga de un detalle que se supone sin grietas no constituye, por sí sola, una base para operar con una grieta detectada. [1]

Comience por lo ocurrido con la reparación anterior

Aparece una grieta junto a una placa añadida durante la última parada. La soldadura reparada sigue intacta, por lo que el nuevo hallazgo se registra como otro defecto. Esto puede resultar cómodo para el registro, pero separa dos observaciones que podrían corresponder al mismo problema estructural.

En un apilador, recuperador o cargador de barcos, reconstruya la secuencia antes de decidir qué soldar. Registre la ubicación y extensión de la grieta original, el plano de reparación, lo instalado y el régimen de servicio desde la intervención. Incluya las reparaciones cercanas y los cambios en los apoyos. Una fotografía de la última grieta rara vez responde a esas preguntas.

La investigación debe establecer si la intervención anterior no logró el detalle previsto, si ese detalle era inadecuado para las cargas reales o si interviene otro mecanismo. Estas posibilidades conducen a alcances de trabajo diferentes.

Cuando no se haya confirmado la fatiga, compruebe si las características de la grieta, el momento de su detección y el historial de servicio respaldan otro mecanismo, como agrietamiento de fabricación o sobrecarga.

Distinga la reparación prevista del detalle instalado

Considere una reparación ilustrativa cuyo plano exige una preparación específica de la ranura y una determinada penetración de soldadura para transmitir carga cíclica. El registro de la parada indica que la soldadura se completó, pero no incluye fotografías de la preparación, cobertura de inspección ni constancia de desviaciones en terreno. La reaparición de grietas por sí sola no permite atribuir la causa al diseño o a su ejecución.

El detalle evaluado a fatiga debe corresponder con el existente. Un símbolo de soldadura en un plano establece una instrucción; no demuestra la penetración de la unión instalada. Del mismo modo, la ausencia de registros es una falta de evidencia, no una prueba de mala ejecución. Determine qué examen puede resolver la incertidumbre antes de atribuir a la reparación su resistencia calculada.

La siguiente comparación ofrece un punto de partida práctico para revisar la reparación. Cada fila debe identificar la evidencia disponible y la información concreta que aún falta.

Mantenga las causas locales dentro de la investigación

La eliminación incompleta de la grieta, una imperfección importante en la reparación o un perfil de soldadura desfavorable pueden explicar la recurrencia sin un modelo complejo de toda la máquina. Establezca la extensión y el origen probable de la grieta, incluido si se inicia en el pie de soldadura, la raíz o la placa adyacente. Seleccione el método de inspección según el defecto sospechado y el acceso disponible.

Un tratamiento destinado a mejorar la resistencia a fatiga en el pie de soldadura requiere un detalle reparado adecuado. La raíz de la soldadura y otros posibles orígenes de grieta siguen necesitando evaluación. [1]

No existe una fracción universal de la vida a fatiga original que pueda asignarse a todas las reparaciones. El resultado depende de la eliminación de la grieta, el detalle ejecutado, la calidad de la reparación y las cargas posteriores. Dexter y Ocel distinguen entre reparar un detalle soldado existente e introducir una soldadura en material que antes no estaba soldado, donde la propia reparación modifica el detalle de fatiga. [2]

Los ensayos publicados muestran por qué importa esta distinción. Las reparaciones de detalles de unión sencillos en SSC 425 presentaron menor resistencia a fatiga que las probetas originales. Los autores identificaron cambios en el detalle, la calidad de la soldadura y el acceso limitado como factores que influyeron en los resultados. Sin embargo, Kudryavtsev y sus colegas observaron una recuperación considerable de la vida a fatiga inicial en las probetas soldadas que repararon repetidamente. Ninguno de los estudios establece la vida útil de una máquina de manejo de materiales a granel reparada. Ambos respaldan la evaluación de la reparación real en lugar de aplicar una reducción de vida predeterminada. [3], [4]

La experiencia minera australiana también muestra por qué dar por terminada una reparación soldada no necesariamente resuelve el problema estructural. El Boletín de Seguridad Minera 124 de Australia Occidental describe reparaciones soldadas y parches ineficaces en estructuras de acero agrietadas bajo una tolva de mineral ROM, con los miembros restantes completamente agrietados y desplazándose. El boletín identifica como factor contribuyente la falta de corrección de las causas de origen durante reparaciones sucesivas. No establece un mecanismo de fatiga para cada incidente descrito. [6]

Las cargas siguen requiriendo atención. La carga de material, los arranques del transportador, la elevación de la pluma, el giro y la vibración pueden someter repetidamente a esfuerzos la misma zona. Mantener una consigna de operación no demuestra que los esfuerzos locales sean los mismos si han cambiado los apoyos, la rigidez de las conexiones o la acumulación de material. El artículo sobre régimen de servicio y fatiga explica cómo investigar cambios en la respuesta y el servicio sin considerar el movimiento visible o una alarma como prueba de esfuerzos dañinos.

Compruebe dónde se concentra el movimiento

En una segunda situación ilustrativa, una placa de refuerzo reduce la flexión en la conexión agrietada. La placa está correctamente instalada y su soldadura supera la inspección. Sin embargo, el movimiento relativo entre los elementos conectados permanece y se concentra en el extremo de la placa o en la siguiente conexión. La reparación ha cambiado dónde se produce parte de la deformación cíclica.

Evalúe cómo entran y salen las cargas de la zona modificada, incluidas la excentricidad, la flexibilidad de los apoyos y las restricciones. Compare todas las ubicaciones de grieta plausibles. Una reducción importante en el punto crítico original puede hacer que otra esquina pase a gobernar. Un modelo limitado al contorno de la reparación puede ocultar este comportamiento.

En uniones de perfiles huecos, la flexibilidad local de la pared y la flexión secundaria pueden ser importantes. La Guía 8 de CIDECT también destaca la ubicación de los extremos de las placas de refuerzo, porque el detalle añadido puede introducir efectos de entalla desfavorables. Compruebe la ubicación original de la grieta, las nuevas soldaduras de unión y los extremos de las placas con un método de evaluación a fatiga coherente. [5]

Añadir rigidez puede ser eficaz. En otras situaciones, permitir un movimiento concreto puede reducir la distorsión. Cualquier liberación de restricción requiere comprobar las funciones que la conexión aún debe cumplir, incluidas la estabilidad y la retención. Practicar una ranura o un orificio también modifica la sección neta y crea nuevos bordes que deben evaluarse. [2] El artículo sobre adición de acero y trayectorias de carga desarrolla las comprobaciones de la intención del diseño original y la estructura receptora.

Defina el objetivo de servicio de la reparación

El propietario debe definir el periodo de operación previsto y el régimen de servicio antes de seleccionar la reparación. Una reparación que permite una transición evaluada hacia el reemplazo tiene un objetivo distinto al de una modificación destinada a prolongar el servicio. Ambas requieren una base técnica y disposiciones de inspección viables. Si la fecha de reemplazo se ha aplazado, el artículo sobre planificación de reparación y reemplazo explica qué partes de la decisión de continuidad del servicio deben revisarse.

Distinga el material existente que se conserva de las piezas nuevas. Reducir las tensiones futuras no elimina una grieta existente ni borra la exposición previa a fatiga en el material no tratado. La evaluación debe explicar qué detalle cambia, qué beneficio se prevé y qué partes siguen dependiendo de su condición anterior e historial de cargas. [2]

Diseñe la secuencia de la parada

Identifique las fuerzas que transmite el elemento afectado antes de retirar material. Los apoyos temporales, el aislamiento y la secuencia de corte y soldadura pueden determinar si la reparación propuesta es ejecutable. El acceso y la posición de soldadura también pueden determinar si la unión especificada es realizable en terreno.

El procedimiento debe abordar los efectos estructurales y metalúrgicos de volver a soldar, confirmar la eliminación de la grieta y definir el examen de la unión terminada. [1], [2] Especifique cualquier tratamiento de mejora de soldadura para un propósito definido y un detalle aplicable. Tratar el pie de soldadura no resuelve por sí solo un defecto de raíz no evaluado ni una trayectoria de cargas inadecuada. [1]

Cuando la extensión de la grieta o el espesor remanente solo puedan determinarse durante la parada, establezca un punto de espera y una respuesta de ingeniería. El equipo necesita saber quién decide si la excavación supera la zona evaluada y qué apoyos deben permanecer mientras se toma esa decisión.

Cierre el asunto con el alcance adecuado

Un informe de inspección aceptado confirma el resultado de un examen definido. No verifica de forma independiente las cargas de operación ni demuestra la vida de servicio prevista. Conserve la configuración final de la reparación, la cobertura de inspección y las hipótesis pendientes junto al historial del defecto.

Si la inspección o medición posterior forma parte de la base de continuidad del servicio, especifique ubicaciones, plazos, acceso y criterios que activan una actuación. Registre conjuntamente la reparación y las terminaciones adyacentes para que una grieta que se traslade a un detalle cercano siga siendo visible en el historial. Si el mecanismo continúa siendo incierto, identifique la explicación de trabajo y la evidencia necesaria para comprobarla.

ACE puede revisar una grieta recurrente y su historial de reparación para identificar la evidencia necesaria para la decisión operativa, la evaluación y el alcance de reparación.