Ley de París
La ley de París describe cómo crece una grieta de fatiga por ciclo de carga (da/dN). Relaciona este crecimiento con el rango de intensidad de tensiones (ΔK). Para soldaduras, es la herramienta más importante para calcular la vida residual y los intervalos de inspección.
Mecanismo de acción fisicoquímico
En la punta de la grieta, se forma una pequeña zona plástica en cada ciclo de carga. La grieta se abre y se cierra, creciendo una cantidad minúscula. La ley de París describe este proceso con la fórmula: da/dN = C * (ΔK)^m. ΔK es la diferencia entre el factor de intensidad de tensiones máximo y mínimo. En representación doble logarítmica, resulta una línea recta. La pendiente m suele estar entre 2 y 4 para el acero. Por debajo de un valor umbral ΔK_th, la grieta prácticamente no crece.
Relevancia metalúrgica y riesgos en la soldadura
Las soldaduras contienen casi siempre pequeños defectos: poros, inclusiones de escoria, falta de fusión. Estos actúan como entallas. Además, las tensiones residuales de soldadura generan tensiones de tracción que mantienen la grieta abierta. Esto reduce el valor umbral ΔK_th y el crecimiento de la grieta comienza antes. El efecto de entalla en la soldadura aumenta la tensión local y, por tanto, ΔK. Si se ignora el crecimiento, un pequeño defecto puede convertirse en una grieta crítica y provocar una rotura súbita.
Práctica de taller e instrucciones de trabajo
Determina el tamaño de grieta inicial con ensayos no destructivos: ultrasonidos (UT) o partículas magnéticas (MT). Estima ΔK mediante análisis de tensiones o tablas. Calcula la vida útil integrando da/dN desde el tamaño de grieta inicial hasta el tamaño crítico. El valor umbral típico para acero: ΔK_th ≈ 5–6 MPa√m (a R = 0,1). Si ΔK está por debajo del umbral, la grieta no crece. Reduce ΔK mediante menores oscilaciones de tensión, mejor geometría de la soldadura (alisar la transición, tratamiento TIG) y tensiones residuales de compresión (p. ej., mediante martillado). Establece los intervalos de inspección mediante cálculo, no arbitrariamente. Los intervalos deben ser más cortos que el tiempo necesario para que una grieta detectable crezca hasta el tamaño crítico. Constantes del material: para acero estructural, m ≈ 3, C está en el rango de 10^-11 a 10^-13 (con da/dN en m/ciclo y ΔK en MPa√m). Utiliza solo valores de fuentes verificadas.