Norma Técnica Ecuatoriana ENSAYO DE TRACCION PARA TUBOS

CDU: 669.14:620-17
Norma Técnica
Ecuatoriana
MC 06.01-306
INEN 143
ENSAYO DE TRACCION PARA TUBOS DE ACERO
1975-08
Instituto Ecuatoriano de Normalización, INEN – Casilla 17-01-3999 – Baquerizo Moreno E8-29 y Almagro – Quito-Ecuador – Prohibida la reproducción
1. OBJETO
1.1 Esta norma tiene por objeto establecer el método para el ensayo de tracción de tubos de acero.
2. ALCANCE
2.1 Esta norma se aplica al ensayo de tracción de tubos completos de acero o secciones longitudinales de
espesor completo, cortadas de los tubos de acero. El ensayo de la sección longitudinal, sin embargo, no se
efectúa en tubos cuyas paredes tengan un espesor menor que 0,5 mm (0.02").
3. TERMINOLOGIA
3.1 Probeta. Es una porción del material, debidamente preparada para el ensayo de tracción.
3.2 Longitud entre marcas. Es la longitud de la porción cilíndrica o prismática de la probeta sobre la que se
mide el alargamiento en cualquier momento del ensayo.
3.3 Longitud inicial entre marcas (Lo). Es la longitud entre marcas, antes de la aplicación de las cargas.
3.4 Longitud final entre marcas (Lu). Es la longitud entre marcas después de la rotura de la probeta y una
vez que los dos fragmentos han sido ajustados cuidadosamente, de manera que sus ejes respectivos
permanezcan colineales.
3.5 Alargamiento permanente porcentual. Es la variación de la longitud entre marcas de la probeta
sometida a una tensión prescrita y luego descargada. Esta variación se expresa en porcentaje de la longitud
inicial entre marcas. El símbolo del alargamiento se completa con un índice que indique
la
tensión
prescrita.
3.6 Alargamiento porcentual después de la rotura (A). Es el alargamiento permanente de la longitud
entre marcas después de la rotura de la probeta, expresado en porciento de la longitud inicial entre marcas
Lo.
3.7 Reducción porcentual del área por estricción (Z). Es la máxima disminución de la sección transversal
que se produce durante el ensayo, expresada en porciento del área de la sección inicial So.
3.8 Carga máxima (Fm). Es la mayor carga que soporta la probeta.
3.9 Carga final (Fu). Es la carga que soporta la probeta en el momento de la rotura.
3.10 Carga en el límite de fluencia (Fe). Es la carga bajo la cual ocurre por primera vez un aumento en el
alargamiento de la probeta, sin un incremento de la carga o aún con la disminución de ésta.
3.11 Esfuerzo. Es, en cualquier momento del ensayo, el cociente entre la carga y el área de la sección
transversal inicial de la probeta.
(Continúa)
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3.12 Resistencia a la tracción (Rm). Es el cociente entre la carga máxima y el área de la sección
transversal inicial de la probeta. Es el esfuerzo correspondiente a la carga máxima.
3.13 Límite de fluencia (Re). Esfuerzo en el límite de fluencia. Si durante el ensayo se observa una caída
en la carga, el esfuerzo correspondiente a la carga mayor se conoce como "punto de fluencia superior", y el
esfuerzo correspondiente a la carga menor que se observa subsecuentemente es conocido como "punto de
fluencia inferior".
3.13.1 Al determinar el valor de los puntos de fluencia superior o inferior, debe tomarse en cuenta las
características de la máquina de ensayo, por ejemplo: la inercia del dinamómetro de la máquina de ensayo
puede resultar en una caída de la carga debajo del verdadero punto de fluencia inferior.
3.14 Esfuerzo correspondiente a un alargamiento permanente prescrito (Ra). Es el esfuerzo al cual
corresponde, después de la supresión de la carga, un alargamiento permanente prescrito, expresado en
porciento de longitud inicial entre marcas (ver fig. 4a). El valor prescrito es frecuentemente 0,2%.
3.14.1 El símbolo usado para este esfuerzo se complementa con un índice que indica el porcentaje
prescrito de la longitud inicial entre marcas.
3.15 Esfuerzo en el límite convencional de elasticidad (Rc). Es el esfuerzo al cual corresponde un
alargamiento no proporcional, igual a un porcentaje prescrito de la longitud inicial entre marcas, Cuando se
especifica un esfuerzo en el límite convencional de elasticidad, deberá indicarse el alargamiento no
proporcional, por ejemplo: límite convencional de elasticidad de 0,1% o 0.2% (ver fig. 4b).
3.15.1 El símbolo utilizado para este esfuerzo deberá complementarse con un índice que indique el
porcentaje prescrito de la longitud inicial entre marcas.
4. SIMBOLOGIA
4.1 En esta norma se utilizan los símbolos establecidos en la tabla 1.
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TABLA 1. Símbolos y designaciones
No.*
Símbolo
1
D
2
3
4
5
6
7
8
a
b
Lo
Lc
Lt
So
9
10
Lu
Su
11
12
13
14
15
16
17
18
Fe
Re
Fm
Rm
Fu
Lu-Lo
A
Designación
Diámetro exterior de los tubos redondos, o en tubos de
otras secciones transversales, diámetro del mínimo
círculo circunscrito.**
Espesor del tubo
Ancho medio del fleje longitudinal
Longitud inicial entre marcas
Longitud paralela
Longitud total
Extremos amordazados
Área de la sección transversal inicial de la parte
calibrada
Longitud final entre marcas
Área mínima de la sección transversal de la parte
calibrada después de la fractura
Alargamiento permanente después del límite de fluencia.
Carga en el límite de fluencia
Esfuerzo en el límite de fluencia
Carga máxima
Resistencia a la tracción
Carga final en el momento de la rotura
Alargamiento permanente después de la rotura
Alargamiento porcentual después de la rotura :
Unidad
mm
mm
mm
mm
mm
mm
2
mm
mm
2
mm
mm
daN
2
daN/mm
daN
2
daN/mm
daN
mm
%
Lu − Lo
x100
Lo
19
Z
20
Ra
21
22
23
Rc
-
Reducción, porcentual del área después de la rotura:
So − Su
x100
So
Esfuerzo correspondiente a un alargamiento permanente
prescrito
Alargamiento permanente prescrito
Esfuerzo en el límite convencional de elasticidad
Límite convencional de elasticidad
%
2
daN/mm
%
2
daN/mm
%
*
Ver figura 1 a 5.
**
El mínimo círculo circunscrito, es el círculo más pequeño que circunscribe la periferia.
completa de la sección transversal, pero que no necesariamente pase por más de dos
puntos.
5. FUNDAMENTO
5.1 El ensayo consiste en someter una longitud de tubo de sección completa, o una sección longitudinal
cortada de un tubo, con espesor igual a la pared del mismo, a un incremento del esfuerzo de tracción,
generalmente hasta llegar a la rotura, con el objeto de determinar una o más de las propiedades mecánicas
enumeradas anteriormente.
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5.2 Las especificaciones para el producto concerniente, deberán establecer la forma de la probeta que deberá
utilizarse.
5.3 El ensayo deberá llevarse a cabo a la temperatura ambiente de 20 ± 10º C, excepto cuando se indique
de otra manera en la especificación del material a ser ensayado.
6. INSTRUMENTAL
6.1 Máquina para ensayos de tracción. Con las características siguientes:
6.1.1 Estar provista de dispositivos que aseguren la aplicación axial de los esfuerzos en la probeta,
6.1.2 Permitir la aplicación de las cargas progresivamente, sin choques ni vibraciones.
6.1.3 Estar provista de dispositivos de regulación y comando, que permitan efectuar el ensayo con las
velocidades especificadas.
6.1.4 La máquina de ensayo deberá calibrarse periódicamente para asegurar en todo momento la exactitud
especificada. El máximo error permisible será igual al 1% de la carga indicada.
7. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
7.1 La probeta puede consistir en un pedazo de tubo de sección transversal completa, o en una sección
longitudinal cortada de un tubo de espesor igual a la pared del mismo.
7.1.1 La tolerancia en la forma para probetas cortadas de tubo será 0,33 mm (0.013").
7.1.2 Se deberá indicar la forma de la probeta.
7.2 Ensayo de un pedazo de tubo de sección transversa/ completa.
7.2.1 Los tubos a ser ensayados pueden ser taponados en los dos extremos. La longitud del tapón que se
provecta más allá de la mordaza, en dirección de la longitud entre marcas, no deberá sobrepasar el diámetro
exterior del tubo, y su forma debe ser tal que no interfiera con el libre alargamiento de la longitud entre
marcas.
7.2.2 La longitud libre, entre el extremo de cada tapón y la marca de medición más cercana, deberá medir
entre D/4 y D. En casos de arbítrale y cuando exista suficiente material, esta longitud se debe aproximar a
D.
7.3 Ensayo de una sección longitudinal
7.3.1 La probeta deberá tener una longitud paralela y podrá tener extremos más grandes, en cuyo caso,
deberá haber una curva de enlace entre los extremos de agarre y la longitud paralela.
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7.3.2 La longitud paralela Lc deberá medir entre Lo +
b
yLo + 2b . Para propósito de arbitraje y si existe
2
suficiente material, deberá usarse una longitud Lc. = Lo + 2b.
7.4 Como regla general, se debe usar solamente probetas proporcionales para ensayos de tracción
efectuados en un pedazo de tubo de sección transversal completa, o en secciones longitudinales cortadas
de un tubo. La distancia entre marcas deberá ser: Lo = k So , donde k puede tomar los valores 4; 5,65; 16 u
11,3. Las probetas proporcionales normales tienen un valor de k = 5,65.
7.5 Las probetas que hayan sido maquinadas por completo, deberán; ser de la forma descrita en la Norma
INEN 109*, y sometidas a sus requisitos de ensayo, excepto la velocidad de ensayo que deberá estar de
acuerdo a los numerales 8.2.1 y 8.2.2 de esta norma.
7.6 Probetas que consistan de secciones cortadas transversal mente de tubos, deberán ser preparadas y
tratadas de acuerdo a los requisitos de las Normas I NEN 109 e INEN 121*, según que el espesor de la
pared sea igual o menor que 3,0 mm, excepto la velocidad de ensayo que deberá estar de acuerdo a los
numerales 8.2.11 y 8.2.2 de esta norma.
7.7 Para tubos soldados, la posición de la suelda, en relación con la probeta, deberá estar de acuerdo con
las
especificaciones del material ensayado.
7.8 Determinación del área inicial de la sección transversal de la probeta
7.8.1 El área de la sección transversal de la probeta, deberá ser determinada con una exactitud del 1%
excepto en casos en que se indique de otra manera en las especificaciones del material ensayado. Para el
caso de ensayos en tubos con sección transversal irregular, la determinación del área de esta sección puede
ser realizada, a partir de la masa por unidad de longitud, considerando para el acero una masa específica de
3
7,85 kg/dm .
7.8.2 El área de la sección transversal de una probeta consistente en una sección longitudinal cortada de un
tubo, deberá determinarse por medición lineal y cálculo (ver Apéndice Y para el método de cálculo).
8. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
8. 1 Determinación del alargamiento
8.1.1 Como regla general, el alargamiento se determina sobre la longitud entre marcas, que antes del
ensayo deberá marcarse con una precisión de ± 1%.
8.1.1.1 Después del ensayo, las partes rotas de la probeta se Juntan cuidadosamente, de manera que sus
ejes de simetría coincidan. El alargamiento de la distancia entre marcas después del ensayo, deberá medirse
con una precisión de 0,25 mm (0.01"). Para probetas de sección transversal completa, el alargamiento deberá
medirse con una exactitud de 0,5 mm (0.02’’).
8.1.1.2 En principio, este tipo de determinación es válido, solamente si la distancia entre la rotura y la
marca extrema más cercana es no menor que un tercio de la distancia original entre marcas.
___________
* Véase Apéndice A.1 Norma consultar.
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8.1.1.3 La medición es válida en cualquier caso, si el alargamiento alcanzad valor especificado, cualquiera
que sea la posición de la rotura.
8.1.2 Para evitar la posibilidad de rechazar probetas en las que la rotura ha ocurrido fuera de los límites
indicados en el numeral 8.1.1.2, puede emplearse el método siguiente:
8.1.2.1 Antes del ensayo, dividir la distancia entre marcas Lo en N partes iguales,
8.1.2.2 Después del ensayo, designar con A la marca extrema del fragmento más corto. En el fragmento
más largo, designar con B la marca cuya distancia a la rotura es la más cercana a la distancia entre la rotura y
la marca extrema A
8.1.2.3 SÍ n es el número de intervalos entre A y B, el alargamiento después de la fractura se determina de
la manera siguiente:
a)
Si N - n es un número par (ver fig. 5a), medir la distancia entre A y B y la distancia de B a una
marca C situada a
N −n
2
intervalos de B; calcular, entonces, el alargamiento después de la
fractura
mediante la fórmula siguiente:
FIGURA 5a.
b)
Si N - n es un número impar (ver fig. 5b), medir la distancia entre A y B y la distancia de B a las
marca C’ y C’’
situada
a
N − n −1
N − n +1
y
intervalos de B respectivamente.
2
2
Calcular,
entonces, el alargamiento después de la rotura mediante la fórmula siguiente;
FIGURA 5b.
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8.2 Velocidad de ensayo
8.2.1 Si se va a determinar el limite de fluencia, la velocidad de la máquina de ensayo deberá ser regulada
2
2
de tal forma que el incremento del esfuerzo sobre la probeta no sobrepase 1 daN/mm (0.6 ton/plg ) por
2
2
segundo, a partir de un esfuerzo específico de 5 daN/mm (3 ton/plg ) hasta alcanzar el punto de fluencia.
8.2.2 En el período plástico, la velocidad de ensayo sobre una sección completa, no deberá exceder en
ningún momento 150 mm (5.9") por minuto. En caso de arbitraje, la velocidad de la máquina deberá ser
igual al 40% de la longitud entre marcas por minuto. No se ha fijado un valor para el límite inferior de esta
velocidad. Si no se va a determinar el límite de fluencia, la velocidad en el período elástico podrá ser tan
alta como la permitida para el período plástico
8.2.3 En todos los casos, la velocidad del ensayo deberá ser la más uniforme posible, y el cambio de
velocidad de un rango a otro deberá efectuarse gradualmente para no producir vibraciones.
8.3 Medición de la carga
8.3.1 La carga deberá medirse sin interpolación entre las graduaciones de la máquina de ensayo, y con una
exactitud compatible con las especificaciones relevantes del material.
8.4 Determinación del alargamiento permanente prescrito.
8.4.1
Para
la determinación exacta del alargamiento permanente prescrito (0,2% u otro valor
especificado), se utilizad método de medición del alargamiento permanente para cargas aplicadas cada vez
mayores (ver numeral 8.4.2). Como el tiempo requerido para esto es relativamente largo, es permitido, si no se
indica de otra manera, hacer uso de la intersección gráfica en el método de la extensión total, para
determinar el límite convencional de elasticidad (ver numeral 8.5).
8.4.2 El alargamiento permanente prescrito se determina da la manera siguiente: se aplican cargas cada vez
mayores a la probeta, las mismas que se mantienen en cada caso entre 10 y 12 segundos. Después de retirar
la carga, se mide el alargamiento permanente que ha experimentado la probeta. El ensayo se suspende
cuando el alargamiento alcanza 0,2% o el porcentaje prescrito. El alargamiento permanente de acuerdo al
valor prescrito se obtiene por interpolación de los resultados.,
8.5 Determinación del límite convencional de elasticidad.
8.5.1 El límite convencional de elasticidad se determina de la forma siguiente; se traza una curva con la
exactitud suficiente, tomando las cargas como ordenadas y los alargamientos correspondientes como abcisas.
Se traza en el gráfico un línea paralela a la parte recta de la curva, a una distancia de esta parte medida,
sobre al eje de tas abcisas, igual al porcentaje prescrito de la longitud inicial entre marcas. El esfuerzo
buscado en el límite convencional de elasticidad corresponde al punto de intersección de la línea recta y la
curva.
8.6 Ensayo de prueba
8.6.1 El ensayo de prueba se efectúa de la forma siguiente: La probeta se somete durante 10 a 12 segundos
a una carga correspondiente al esfuerzo especificado en el límite convencional de elasticidad, y se verifica
después de suprimida la carga, que el alargamiento permanente permanece igual, o es menor que el valor
especificado de la longitud entre marcas.
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APENDICE Y
Y.1 Cálculo de la sección transversal de un fleje longitudinal cortado de un tubo circular.
Y.1.1 Dos fórmulas exactas para calcular el área de la sección transversal So de una sección curva limitada
por dos lados paralelos son las siguientes:
1.
So =
1
b 1
b
b D 2 − b 2 + D 2 arcsen  − b d 2 − b 2 + d 2 arcsen  *
4 
D 4 
a
2.
So =
D
d
(2α + sen2α ) −
(2β + sen2 β )
8
8
2
2
Para propósito práctico puede usarse la fórmula siguiente:
 1 b2 

So = ab1 +
 6 Dd 


En estas fórmulas:
d
= diámetro interno del tubo
ángulo α y β medidos en radianes (ver fig. 2)
* arcsen
b
= sen
d
-1
b
d
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APENDICE Z
Z.1 NORMAS A CONSULTAR
INEN
109
Ensayo de tracción para el acero.
INEN
121
Ensayo de tracción para planchas de acaro con espesor entre 0,5 y 3,0 mm.
Z.2 BASES DE ESTUDIO
Recomendación ISO R 375. Tensile testing of steel tubes. International Organization for Standardization.
Suiza, 1964.
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INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA
Documento:
NTE INEN 143
TÍTULO: ENSAYO DE TRACCIÓN PARA TUBOS DE ACERO
ORIGINAL:
Fecha de iniciación del estudio:
Código:
MC: 06.01-306
REVISIÓN:
Fecha de aprobación anterior por Consejo Directivo
Oficialización con el Carácter de
por Acuerdo No.
de
publicado en el Registro Oficial No.
de
Fecha de iniciación del estudio:
Fechas de consulta pública: 1974-06-24
a
1974-09-07
La Dirección General del INEN, dispuso la elaboración de esta Norma de fundamental importancia para el
desarrollo de la industria Metal-Mecánica.
Las bases de estudio de esta Norma han ido Normas Técnicas Internacionales que recogen el estado actual de la
ciencia y la técnica, habiendo el INEN realizado un análisis que ha determinado su conveniente aplicación y la
posibilidad de ser eficazmente utilizada en el país.
Subcomité Técnico:
Fecha de iniciación:
Integrantes del Subcomité Técnico:
Fecha de aprobación:
NOMBRES:
INSTITUCIÓN REPRESENTADA:
4
Otros trámites: ♦ Esta norma sin ningún cambio en su contenido fue DESREGULARIZADA, pasando de
OBLIGATORIA a VOLUNTARIA, según Resolución de Consejo Directivo de 1998-01-08 y oficializada
mediante Acuerdo Ministerial No. 235 de 1998-05-04 publicado en el Registro Oficial No. 321 del 1998-05-20
El Consejo Directivo del INEN aprobó este proyecto de norma en sesión de 1976-01-28
Oficializada como: OBLIGATORIA
Registro Oficial No. 73 de 1976-04-26
Por Acuerdo Ministerial No. 484 del 1976-04-14
Instituto Ecuatoriano de Normalización, INEN - Baquerizo Moreno E8E8-29 y Av. 6 de Diciembre
Casilla 1717-0101-3999 - Telfs: (593 2)2 501885 al 2 501891 - Fax: (593 2) 2 567815
Dirección General: EE-Mail:direccion
Mail:[email protected]
[email protected]
Área Técnica de Normalización: EE-Mail:normalizacion
Mail:[email protected]
[email protected]
Área Técnica de Certificación: EE-Mail:certificacion
Mail:[email protected]
[email protected]
Área Técnica de Verificación: EE-Mail:verificacion
Mail:[email protected]
[email protected]
Área Técnica de Servicios Tecnológicos: EE-Mail:inencati
Mail:[email protected]
[email protected]
Regional Guayas: EE-Mail:inenguayas
Mail:[email protected]
[email protected]
Regional Azuay: EE-Mail:[email protected]
Mail:[email protected]
Regional Chimborazo: EE-Mail:inenriobamba
Mail:inenriobamba@
[email protected]
inen.gov.ec
URL:www.inen.gov.ec