Un certificado de prueba de impacto registra los resultados de las pruebas de impacto Charpy V-muesca realizadas en muestras cortadas de un material o soldadura. Cuantifica la resistencia del material a la fractura frágil a una temperatura baja especificada — una propiedad crítica para recipientes a presión, tuberías y componentes estructurales que operan por debajo de la temperatura ambiente.
Respuesta Rápida
Quick Answer
Un certificado de prueba de impacto Charpy informa la energía absorbida (en julios o libras-pie) medida cuando una muestra muescada es golpeada por un martillo de péndulo a una temperatura definida. Se utiliza para verificar que un material cumple con los requisitos de tenacidad mínima de la especificación o código aplicable, particularmente para aplicaciones de baja temperatura o servicio criogénico.
Por Qué la Tenacidad de Impacto es Importante
Los metales pueden exhibir una transición dúctil-frágil (DBTT) conforme disminuye la temperatura. Por encima de la temperatura de transición, la falla es dúctil (absorbe energía significativa, se deforma plásticamente). Por debajo de ella, la falla es frágil (energía absorbida baja, poca deformación, fractura catastrófica).
Para aceros al carbono y aceros de baja aleación, esta transición ocurre en el rango de -50°C a +50°C dependiendo de la composición y microestructura. Los aceros inoxidables austeníticos y la mayoría de aleaciones a base de níquel no exhiben transición dúctil-frágil y mantienen buena tenacidad a temperaturas criogénicas.
Los recipientes a presión que operan en climas fríos, servicio criogénico y aplicaciones de GNL requieren material con tenacidad mínima garantizada a la Temperatura Mínima de Diseño del Metal (MDMT) para prevenir fractura frágil catastrófica.
El Método de Prueba Charpy V-Muesca
Geometría de la muestra: Barra de 10 mm × 10 mm × 55 mm con una muesca V de 2 mm de profundidad, 45° en la mitad de la longitud. Se utilizan muestras de tamaño reducido (7,5 mm × 10 mm o 5 mm × 10 mm) cuando el espesor del material es insuficiente para muestras de tamaño completo.
Procedimiento de prueba (ASTM A370, EN ISO 148-1):
- La muestra se enfría (o calienta) a la temperatura de prueba especificada en un baño de líquido y se transfiere al yunque dentro de 5 segundos de la extracción
- Un martillo de péndulo de 300 J (o mayor) golpea la muestra en la cara opuesta a la muesca
- La energía absorbida por la muestra conforme se fractura se mide por el balanceo residual del péndulo
- Se examina la superficie de fractura — el porcentaje de área de corte y la expansión lateral también pueden reportarse
Unidades: Julios (J) por estándares EN; libras-pie (ft-lb) por ASTM. Conversión: 1 ft-lb = 1.356 J.
Selección de la Temperatura de Prueba
La temperatura de prueba se selecciona según el MDMT del equipo:
| Estándar | Regla de Temperatura de Prueba |
|---|---|
| ASME VIII-1 | Por curvas de temperatura de prueba de impacto UCS-66/UCS-66M, o MDMT marcada en la placa de identificación |
| ASME B31.3 | Igual que VIII-1 para curvas de material de tuberías |
| EN 13480 | Temperatura operativa más baja (LOT) o temperatura de diseño, la que sea menor |
| API 5L PSL2 | Especificada en la designación del grado de tubería (por ej., X65 QO a -20°C) |
| EN 10028-3 | Temperatura de prueba específica del grado (por ej., P355NL1 probada a -40°C) |
Para la calificación del procedimiento de soldadura (ASME IX QW-406.31), la temperatura de prueba Charpy requerida se especifica por el código de referencia (por ej., ASME VIII-1 o B31.3) cuando se invoca la prueba de impacto variable esencial complementaria.
Requisitos Mínimos de Energía
Los criterios de aceptación varían según el código y la aplicación. Criterios comunes:
| Estándar / aplicación | Energía Promedio Mínima | Valor Único Mínimo |
|---|---|---|
| ASME VIII Div. 1 (UG-84) | 27 J (20 ft-lb) para tamaño completo | 19 J (14 ft-lb) |
| EN 10028-4 (placa criogénica) | 27-47 J según grado | 70% del promedio mínimo |
| API 5L PSL2 (cuerpo) | 40 J (29 ft-lb) para X65 y superior | 27 J (20 ft-lb) |
| NORSOK MDS (Y30) | 45 J promedio a -46°C | 30 J |
| DNV-ST-F101 tubería submarina | Mínimo 100 J según grado | — |
Para muestras de tamaño reducido, los valores mínimos se reducen proporcionalmente. ASME VIII-1 UG-84(b)(4) especifica los factores de corrección.
Lo que Debe Contener un Certificado de Prueba de Impacto
- Identificación del material — número de lote/partida, especificación, grado, forma del producto, dimensiones
- Laboratorio de prueba — nombre, número de acreditación ISO 17025
- Estándar de prueba aplicable — ASTM A370 o EN ISO 148-1
- Dimensiones de la muestra — tamaño completo o reducido (indique factor de reducción si aplica)
- Orientación de la muesca — transversal (T-L o T-S) o longitudinal (L-T) respecto a la dirección de laminación; la orientación afecta significativamente los resultados
- Temperatura de prueba — especificada y real (temperatura del baño con referencia de calibración)
- Resultados de muestras individuales — energía absorbida para cada muestra (típicamente 3 muestras por serie)
- Energía promedio absorbida — calculada de los tres resultados
- Apariencia de la fractura — % área de corte (si se requiere)
- Expansión lateral (si lo requiere la especificación)
- Aprobado / Rechazado contra criterios de aceptación declarados
- Firma del técnico y autorización del laboratorio
Prueba de Impacto de Soldadura (PQR)
Cuando se requiere prueba de impacto para una calificación de procedimiento de soldadura, se toman muestras de tres ubicaciones:
- Metal de soldadura (WM): Muestras centradas en el depósito de soldadura
- Línea de fusión (FL): Muesca centrada en la línea de fusión entre soldadura y metal base
- Zona afectada térmicamente (HAZ): Muesca a 2 mm de la línea de fusión hacia la zona afectada térmicamente
Los tres conjuntos deben cumplir los requisitos de energía mínima. Los resultados de HAZ frecuentemente son los más desafiantes de pasar porque la microestructura en la HAZ de grano grueso tiende a ser menos tenaz que el metal base o el depósito de soldadura.
¿Cuál es la diferencia entre las pruebas de impacto Charpy e Izod?
Ambas miden la energía absorbida en una muestra muescada golpeada por un péndulo. La muestra Charpy es soportada en ambos extremos y golpeada en el medio; la muestra Izod es en voladizo (fija en un extremo) y golpeada cerca de la muesca. Charpy es el estándar para metales en códigos industriales y de equipos a presión. Izod se utiliza principalmente en pruebas de plásticos.
¿Requiere acero inoxidable austenítico prueba de impacto Charpy?
Generalmente no. Los aceros inoxidables austeníticos (serie 300), aleaciones a base de níquel y la mayoría de aleaciones no ferrosas no exhiben transición dúctil-frágil y mantienen buena tenacidad a temperaturas criogénicas. ASME VIII-1 exime estos materiales de pruebas de impacto en la mayoría de aplicaciones. Sin embargo, el metal de soldadura en soldaduras austeníticas puede someterse a prueba de impacto cuando el código de referencia lo requiere específicamente.
¿Qué causa que un lote de acero falle la prueba de impacto Charpy?
Causas comunes: alto contenido de azufre y fósforo (las inclusiones de sulfuro reducen la tenacidad), tamaño de grano grueso por tratamiento térmico inapropiado, carbono alto o manganeso bajo, presencia de microestructuras bainítica o martensítica por enfriamiento rápido, y orientación incorrecta de muestra (usar muestras longitudinales donde se requiere transversal).
¿Se pueden reprueba los resultados de prueba de impacto si una muestra falla?
Sí, bajo un protocolo de reprueba específico. ASTM A370 Requisito Complementario S5 y EN ISO 148-1 permiten reprueba si no más de una muestra cae por debajo del valor individual mínimo y el promedio aún cumple el mínimo. Se puede realizar una reprueba de tres muestras adicionales; las tres deben cumplir el promedio mínimo, y ninguna muestra individual puede caer por debajo de dos tercios del promedio mínimo.
¿Qué es MDMT y cómo se relaciona con la prueba de impacto?
MDMT (Temperatura Mínima de Diseño del Metal) es la temperatura más baja a la que se diseña un recipiente a presión para operar en servicio completamente presurizado. ASME VIII-1 requiere que el material y sus soldaduras se prueben por impacto en o por debajo de MDMT a menos que la combinación de grado de material, espesor y temperatura caiga dentro de las curvas de exención de UCS-66. MDMT se marca permanentemente en la placa de identificación del recipiente completado.
Ready to automate your certificate workflow?
Try TestCert free