Programa de verificación de material para sistemas de tuberías de aleación nuevas y existente 1.Alcance El propósito de esta práctica recomendada (RP) es proporcionar una guía (directrices) para un material y un sistema de aseguramiento de la calidad para verificar que la composición nominal de los componentes de aleación de un sistema de tubería con presión interna sea consistente con la selección o materiales específicos de construcción para minimizar el potencial de la liberación catastróficas catastróficas de líquidos o vapores peligrosos o tóxicos. Esta RP proporciona las directrices para el control de materiales y el programa de verificación de materiales ferrosos y de aleación no ferrosos durante la construcción, instalación, mantenimiento mantenimiento e inspección de nuevos procesos y sistemas de tuberías existentes, cubiertos por el ASME B31.3 y API 570 códigos de tubería. tubería. Esta RP aplica aplica a los materiales materiales de metal de aleación adquiridos adquiridos para ser utilizados utilizados ya sea directamente por el propietario / usuario ó indirectamente a través de proveedores, fabricantes, contratistas e incluye el suministro, fabricación y montaje de estos materiales. Componentes de especificación de acero al carbón en los sistemas de tubería nuevas o existentes no están específicamente cubiertos bajo el alcance de este documento al menos que el monitoreo/rastreo de elementos aleados sea critico para componentes resistentes a la corrosión o degradación similar. 1.Normativas de Referencia Los siguientes documentos de referencia son indispensables para la aplicación de este documento. Para las referencias de fechas, solo aplica la edición citada. Para las referencias sin fecha, la última edición del documento referenciado (incluida cualquier modificación) se aplica. API 570, Código de Inspección de Tubería : Inspección, Reparación y Reclasificación de Sistemas de Tubería en Servicio API Publ 581, Inspección Basada en Riesgo —Documento base de Recursos API RP 571, Mecanismos de daños que afectan a equipos fijos de la industria de Refinerías API RP 939-C, Guidelines for Avoiding Sulfidation Corrosion Failures in Oil Refineries ASME1 Código de Calderas y Recipientes a Presión : Sección II, Especificación de Materiales Parte A, Materiales Ferrosos Parte B, Materiales Noferrosos Noferrosos Parte C, C, Varillas de Soldar, Electrodos Electrodos y Metales de Relleno
ASME B31.3, Tubería de Proceso CSB2 Chemical Safety Board Bulletin 2005-04-B, “Verificación “Verificación Positiva de Materiales: Materiales: Prevenir Errores durante el Sistema de Mantenimiento de Aceros Inoxidables” NACE3 Paper No 03651, “Specification for Carbon Steel Materials for Hydrofluoric Acid Alkylation Units” PFI4 ES22, Practica Recomendada para Código de colores de Materiales de Tubería 1 ASME
International, International, 3 Park Avenue, Avenue, New York, New York York 10016-5990, www.asme.org. www.asme.org. Chemical Safety and Hazard Investigation Board, Office of Prevention, Outreach, and Policy, 2175 K Street NW, Suite 400, Washington, D.C. 20037-1848, 202-261-7600, www.csb.gov. Most CSB publications are posted on, and can be downloaded from the CSB web site, http://www.csb.gov/safety_publications http://www.csb.gov/safety_publications/docs/SB-Nitrogen-6-11-03.pdf /docs/SB-Nitrogen-6-11-03.pdf.. 3 NACE International (formerly the National Association of Corrosion Engineers), 1440 South Creek Drive, Houston, Texas 77218-8340, www.nace.org. 4 Pipe Fabrication Institute, 511 Avenue of the Americas, #601, New York, New York 10011. www.pfi-institute.org. 2 U.S.
3. Definiciones Las siguientes definiciones aplican para el propósito de esta publicación 3.1 garganta actual: La distancia más corta entre la raíz de la soldadura y la cara de una soldadura de filete 3.2corte de arco arco de carbón-aire carbón-aire (CAC-A): Una variación del proceso del corte de arco- carbón que quita el metal fundido con un chorro de aire. 3.3 soplo de arco: La desviación de un arco de su trayectoria normal debido a fuerzas magnéticas. 3.4 longitud de arco: La distancia de la extremidad del electrodo de soldadura a la superficie adyacente al baño de fusión. 3.5 salto de arco: Una discontinuidad resultando de un arco, consistiendo en cualquier metal refundido localizado, calor-afectó el metal, o el cambio en el perfil superficial de cualquier objeto del metal. 3.6 soldadura de arco (AW): Un grupo de procesos de soldadura que produce la fusión de las piezas del trabajo calentándolos con un arco. Los procesos se utilizan con o sin el uso de presión y con o sin metal de relleno. 3.7soldadura autógena: Una soldadura de fusión hecha sin metal de relleno. 3.8 remoción de soldadura y metal base por el lado opuesto: El retiro del metal de la soldadura y el metal base de la raíz de la soldadura de una junta soldada para facilitar la fusión completa y para terminar la penetración completa sobre la soldadura subsecuente de ese lado. 3.9 respaldo: Un material o un dispositivo puesto contra la parte posterior de la junta, o en ambos lados de una soldadura durante el proceso de soldara, soldara, para apoyar y para para conservar el metal metal fundido de la soldadura. 3.10 metal base: El metal o la aleación que se suelda o corta. 3.11 ángulo de bisel: El ángulo entre el bisel de un miembro de una unión y un plano perpendicular a la superficie del miembro. 3.12 Perforación en la soldadura: Un término no estándar para el refuerzo visible excesivo de la raíz en una junta soldada de un lado o
de un agujero a través cordón de la raíz. También, un término común usado para reflejar el acto de penetración de un componente delgado con el arco de la soldadura mientras se soldar para barrenado en caliente o en soldadura en servicio. 3.13 fuente de alimentación de la corriente constante: Una fuente de energía de la soldadura de arco con una relación del voltajeamperaje que proporciona a una soldadura pequeña el cambio de corriente de un cambio de voltaje de arco grande. 3.14 fuente de alimentación del voltaje constante: Una fuente de energía de la soldadura de arco con una relación del voltaje-amperaje que proporciona a una soldadura un cambio grande de corriente de un cambio de voltaje pequeño. 3.15 grieta: Un tipo discontinuidad de la fractura caracterizada por una extremidad aguda y un alta relación de la longitud y de la anchura al desplazamiento de la abertura. 3.16 defecto: Una discontinuidad o discontinuidades que por la naturaleza o el efecto acumulado (por ejemplo longitud total de la grieta) rinde una pieza o un producto incapaz de cumplir estándares o especificaciones mínimo aplicables de aceptación del. El término señala rechazo. 3.17 electrodo negativo negativo de corriente directa (DCEN): (DCEN): El arreglo de la soldadura de arco de corriente directa conduce en cuál el electrodo es el polo negativo y la pieza de trabajo es el polo positivo del arco de la soldadura. Conocido comúnmente como polaridad recta. 3.18 electrodo positivo positivo de corriente directa directa (DCEP): (DCEP): El arreglo de la soldadura de arco de corriente directa conduce en cuál el electrodo es el polo positivo y la pieza de trabajo es el polo negativo del arco de la soldadura. Conocido comúnmente como polaridad inversa. 3.19 discontinuidad: Una interrupción de la estructura típica de un material, tal como una carencia de la homogeneidad en sus característicass mecánicas, metalúrgicas, o físicas. Una discontinuidad no es necesariamente un defecto. característica 3.20 distorsión: El el cambio en forma o dimensiones, temporal o permanente, de una pieza como resultado de calentamiento o soldadura. 3.21 metal de relleno: El metal o aleación que se adiciona en la fabricación de una junta soldada. 3.22 tamaño de la soldadura de filete: Para soldaduras de filete con piernas iguales, las longitudes de la pierna del triángulo isósceles isósceles recto más grande que se puede inscribir dentro de la sección representativa de la soldadura de filete. 3.23 línea de la fusión: Un término no estándar para la interfaz de la soldadura. 3.24 ángulo de bisel: El ángulo total del bisel incluido entre las piezas de trabajo. 3.25 zona afectada por el calor (HAZ): La parte del metal base cuyas características o micro estructura mecánicas ha sido alterada por el calor de la soldadura o del corte térmico. 3.26 el calor de entrada: la energía proporcionada por el arco de la soldadura al metal base. El calor de entrada se calcula como sigue: calor de entrada = ( V * i) /60v, donde V = voltaje, i = amperaje, v= velocidad de avance de la soldadura (pulg./Min.) 3.27 agrietamiento en caliente: El agrietamiento formado en temperaturas cerca del punto de solidificac solidificación. ión. 3.28 inclusión: Material sólido extranjero encerrado, tal como escoria, flujo, tungsteno, o óxido. 3.29 fusión incompleta: Una discontinuidad de la soldadura en la cual no ocurrió la fusión completa entre el metal soldado y las caras de fusión o los cordones colindantes de la soldadura. 3.30 penetración incompleta de la junta: Una condición de unir la raíz en una soldadura de bisel en la cual el metal de la soldadura no extiende a través del espesor de la junta. 3.31 inspector: Un individuo que esta calificado y se certificado para realizar inspecciones bajo el código de inspección apropiado o que una Comisión válida y actualizada del National Board. 3.32 temperatura de interpaso, soldadura: En soldaduras de pasos múltiples, la temperatura del área soldada entre pasos de soldadura. 3.33 IQI: Indicador de la calidad de la imagen. “Penetrámetro” es otro término común para IQI. 3.34 penetración de la junta: La distancia que el metal soldado se extiende de la cara de la soldadura dentro de la unión, exclusivo del refuerzo de la soldadura. 3.35 tipo de junta: Una clasificación de junta soldada basada en cinco configuraciones comunes básicas tales como junta a tope, junta de esquina, junta de borde, junta de traslape, y junta en t. 3.36 Falta de fusión (LOF): Un término no estándar que indica una discontinuidad de la soldadura en la cual la fusión no ocurrió entre las caras del metal y de la fusión de soldadura o los cordones colindantes de la soldadura. 3.37 desprendimiento laminar: Una parte plana subsuperficial similar a una grieta en el metal base con una orientación básica paralela a la superficie de rolado causada por esfuerzos de tensión a través del espesor del metal base debilitando por la presencia de pequeñas inclusiones no metálicas formadas, de forma plana, paralelas paralelas a la superficie de metal. 3.38 laminación: Un tipo de discontinuidad con la separación o debilitamiento generalmente alineada paralelo a la superficie trabajada de un metal. 3.39 discontinuidad lineal: Una discontinuidad con una longitud que es substancialmente mayor que su anchura. 3.40 grieta longitudinal: Una grieta con su orientación del eje mayor aproximadamente paralela al eje de la soldadura. 3.41 examinación no destructiva (NDE) : El acto de determinar la confiabilidad de algún material o componente para su propósito previsto usando técnicas técnicas que no afectan afectan a su servicio. servicio. 3.42 traslape: La saliente del metal de soldadura más allá de la base de la soldadura o de la raíz de la soldadura.
de un agujero a través cordón de la raíz. También, un término común usado para reflejar el acto de penetración de un componente delgado con el arco de la soldadura mientras se soldar para barrenado en caliente o en soldadura en servicio. 3.13 fuente de alimentación de la corriente constante: Una fuente de energía de la soldadura de arco con una relación del voltajeamperaje que proporciona a una soldadura pequeña el cambio de corriente de un cambio de voltaje de arco grande. 3.14 fuente de alimentación del voltaje constante: Una fuente de energía de la soldadura de arco con una relación del voltaje-amperaje que proporciona a una soldadura un cambio grande de corriente de un cambio de voltaje pequeño. 3.15 grieta: Un tipo discontinuidad de la fractura caracterizada por una extremidad aguda y un alta relación de la longitud y de la anchura al desplazamiento de la abertura. 3.16 defecto: Una discontinuidad o discontinuidades que por la naturaleza o el efecto acumulado (por ejemplo longitud total de la grieta) rinde una pieza o un producto incapaz de cumplir estándares o especificaciones mínimo aplicables de aceptación del. El término señala rechazo. 3.17 electrodo negativo negativo de corriente directa (DCEN): (DCEN): El arreglo de la soldadura de arco de corriente directa conduce en cuál el electrodo es el polo negativo y la pieza de trabajo es el polo positivo del arco de la soldadura. Conocido comúnmente como polaridad recta. 3.18 electrodo positivo positivo de corriente directa directa (DCEP): (DCEP): El arreglo de la soldadura de arco de corriente directa conduce en cuál el electrodo es el polo positivo y la pieza de trabajo es el polo negativo del arco de la soldadura. Conocido comúnmente como polaridad inversa. 3.19 discontinuidad: Una interrupción de la estructura típica de un material, tal como una carencia de la homogeneidad en sus característicass mecánicas, metalúrgicas, o físicas. Una discontinuidad no es necesariamente un defecto. característica 3.20 distorsión: El el cambio en forma o dimensiones, temporal o permanente, de una pieza como resultado de calentamiento o soldadura. 3.21 metal de relleno: El metal o aleación que se adiciona en la fabricación de una junta soldada. 3.22 tamaño de la soldadura de filete: Para soldaduras de filete con piernas iguales, las longitudes de la pierna del triángulo isósceles isósceles recto más grande que se puede inscribir dentro de la sección representativa de la soldadura de filete. 3.23 línea de la fusión: Un término no estándar para la interfaz de la soldadura. 3.24 ángulo de bisel: El ángulo total del bisel incluido entre las piezas de trabajo. 3.25 zona afectada por el calor (HAZ): La parte del metal base cuyas características o micro estructura mecánicas ha sido alterada por el calor de la soldadura o del corte térmico. 3.26 el calor de entrada: la energía proporcionada por el arco de la soldadura al metal base. El calor de entrada se calcula como sigue: calor de entrada = ( V * i) /60v, donde V = voltaje, i = amperaje, v= velocidad de avance de la soldadura (pulg./Min.) 3.27 agrietamiento en caliente: El agrietamiento formado en temperaturas cerca del punto de solidificac solidificación. ión. 3.28 inclusión: Material sólido extranjero encerrado, tal como escoria, flujo, tungsteno, o óxido. 3.29 fusión incompleta: Una discontinuidad de la soldadura en la cual no ocurrió la fusión completa entre el metal soldado y las caras de fusión o los cordones colindantes de la soldadura. 3.30 penetración incompleta de la junta: Una condición de unir la raíz en una soldadura de bisel en la cual el metal de la soldadura no extiende a través del espesor de la junta. 3.31 inspector: Un individuo que esta calificado y se certificado para realizar inspecciones bajo el código de inspección apropiado o que una Comisión válida y actualizada del National Board. 3.32 temperatura de interpaso, soldadura: En soldaduras de pasos múltiples, la temperatura del área soldada entre pasos de soldadura. 3.33 IQI: Indicador de la calidad de la imagen. “Penetrámetro” es otro término común para IQI. 3.34 penetración de la junta: La distancia que el metal soldado se extiende de la cara de la soldadura dentro de la unión, exclusivo del refuerzo de la soldadura. 3.35 tipo de junta: Una clasificación de junta soldada basada en cinco configuraciones comunes básicas tales como junta a tope, junta de esquina, junta de borde, junta de traslape, y junta en t. 3.36 Falta de fusión (LOF): Un término no estándar que indica una discontinuidad de la soldadura en la cual la fusión no ocurrió entre las caras del metal y de la fusión de soldadura o los cordones colindantes de la soldadura. 3.37 desprendimiento laminar: Una parte plana subsuperficial similar a una grieta en el metal base con una orientación básica paralela a la superficie de rolado causada por esfuerzos de tensión a través del espesor del metal base debilitando por la presencia de pequeñas inclusiones no metálicas formadas, de forma plana, paralelas paralelas a la superficie de metal. 3.38 laminación: Un tipo de discontinuidad con la separación o debilitamiento generalmente alineada paralelo a la superficie trabajada de un metal. 3.39 discontinuidad lineal: Una discontinuidad con una longitud que es substancialmente mayor que su anchura. 3.40 grieta longitudinal: Una grieta con su orientación del eje mayor aproximadamente paralela al eje de la soldadura. 3.41 examinación no destructiva (NDE) : El acto de determinar la confiabilidad de algún material o componente para su propósito previsto usando técnicas técnicas que no afectan afectan a su servicio. servicio. 3.42 traslape: La saliente del metal de soldadura más allá de la base de la soldadura o de la raíz de la soldadura.
3.43 corte oxiacetilénico (OFC-A): Una variación del proceso del corte oxígeno-gas que utiliza el acetileno como gas combustible. 3.44 PMI (identificación positiva de los materiales): Cualquier evaluación o prueba física de un material (electrodo, alambre, flujo, depósito de soladura, metal base, etc.), que ha estado o será colocada en servicio, para demostrar su consistencia con el material de la aleación seleccionado o especificado diseñado por el dueño usuario. Estas evaluaciones o pruebas pueden proporcionar la información cualitativa o cuantitativa que es suficiente verificar la composición nominal de la aleación. 3.45 martilleo: El trabajo mecánico de metales usando golpes de impacto. 3.46 Penetrámetro: Vieja terminología para el IQI todavía usada el día de hoy pero no reconocida por los códigos y estándares. 3.47 porosidad: discontinuidades tipo-Cavidad formada por gas entrampado durante la solidificación o en depósito de aspersión térmica. 3.48 precalentamiento: valor de temperatura en el metal alcanzado en el metal base o substrato antes de iniciar las operaciones térmicas. 3.49 indicación registrable: El registro en una hoja de datos de una indicación o de una condición que no necesariamente excedan los criterios del rechazo pero en términos de código, contrato o procedimiento debe ser documentada. 3.50 indicación reportable: Registro en una hoja de datos de una indicación que excede los criterios del tamaño del defecto rechazables y necesita no sólo la documentación, sino también la notificación a la autoridad apropiada de su corrección. Todas las indicaciones indicaciones reportables son indicaciones registrables pero no viceversa. 3.51cara de raíz: La porción de la cara del bisel dentro de la unión de la raíz. 3.52 abertura de raíz: Una separación en la junta de raíz entre las piezas de trabajo. 3.53 gas como barrera de protección: Gas protector usado para prevenir o para reducir la contaminación atmosférica. 3.54escoria: Un producto no-metálico resultando de la disolución mutua del flujo y de las impurezas no metálicas en algunas soldaduras y procesos que sueldan. 3.55 inclusión de escoria: Una discontinuidad que consiste de escoria entrampada en el metal de la soldadura o en la interface de la soldadura. 3.56 salpicadura: Las partículas del metal expelidas durante la fusión de la soldadura que no forman parte de la soldadura. 3.57 soldadura por puntos: Una soldadura hecha para mantener las partes de una soldadura alineadas apropiadamente hasta que se hace la soldadura final. 3.58 garganta teórica: La distancia desde el inicio del común de la junta de raíz perpendicular a la hipotenusa del triángulo recto más grande que puede estar inscrito dentro de la sección representativa de una soldadura de filete. Esta dimensión se asume en que la abertura de raíz es igual a cero 3.59 grieta transversal: Una grieta con su eje principal orientado aproximadamente perpendicular al eje de la soldadura. 3.60 ángulo de aplicación: El ángulo menor de 90 grados entre el eje del electrodo y una línea perpendicular al eje de la soldadura, en un plano determinado por el eje del electrodo y el eje de la soldadura. 3.61 inclusión de tungsteno: Una discontinuidad que consiste en el tungsteno entrampado en metal de soldadura. 3.62 socavado: Un surco derretido en el metal base adyacente a la base o raíz de la soldadura y quedo sin llenarse por el metal soldado. 3.63 relleno incompleto : Una condición en que la junta soldada es llenada incompletamente incompletamente cuando se compara al diseño original. 3.64 certificación de soldadores: La verificación escrita que un soldador ha producido soldaduras que cumplen un estándar prescrito de desempeño del soldador. 3.65 Soldadura: Un proceso de unión que produce la fusión de metales base calentándolos calentándolos a la temperatura de soldadura, con o sin el uso de la presión o por el uso de la presión solamente, y con o sin el uso del metal de relleno. 3.66 ingeniero de soldadura: Un individuo que tiene un grado de ingeniería, es conocedor y experimentado en las disciplinas de ingeniería asociadas a la soldadura. 3.67 soldadura: La unión de miembros o bordes de miembros que son unidos o han sido unidos por soldadura. 3.69 soldadura de refuerzo: Metal de soldadura en exceso a la cantidad requerida para llenar una unión. 3.70 base de la soldadura: La unión de la cara de la soldadura y el metal base 4 inspección de soldadura 4.1 GENERAL la inspección de soldadura es una parte crítica de un programa de aseguramiento de calidad total de la soldadura. La inspección de la soldadura incluye mucho más que solo los ensayos no destructivos de soldaduras terminadas. Muchas otras aprobaciones son importantes, por ejemplo la revisión de especificaciones, el diseño de la junta, los procedimientos de limpieza, y los procedimientos de soldadura. Las calificaciones del soldador se deben realizar para un mejor aseguramiento de que la soldadura se realiza correctame correctamente nte en servicio. Las actividades de inspección de soldadura se pueden separar en tres etapas que corresponden al proceso del trabajo de la soldadura. Los inspectores deben realizar tareas específicas antes de la soldadura, durante la soldadura y sobre la terminación de la soldadura, aunque no es generalmente necesario examinar cada soldadura. 4.2 TAREAS ANTES DE SOLDAR La importancia de tareas en la etapa del planeación y preparación de la soldadura no deben ser minimizadas. Muchos problemas de soldadura se pueden evitar durante esta etapa cuando es más fácil hacer cambios y correcciones, más bien que después de que la soldadura es en marcha o terminada. Tales tareas pueden incluir:
4.2.1 Dibujos, códigos, y estándares Revise los dibujos, estándares, códigos, y especificaciones para entender los requisitos para la soldadura e identifique cualquier inconsistencia 4.2.1.1 Determinar puntos de control de calidad: a. Símbolos de soldadura y tamaños de soldadura claramente especificados (ver Apéndice A). b. Diseños y dimensiones dimensiones de la junta junta de la soladura especificados claramente claramente (ver el apéndice A). c. Los mapas de soldadura identifican la especificación del procedimiento de soldadura (WPS) que se utilizará para las juntas específicas de soldadura. d. Dimensiones detalladas y potencial para tratado de distorsión. e. Materiales consumibles de soldadura especificados (ver 7.3, 7.4, 7.6, y Apéndice D). f. manejo apropiado de materiales consumibles, eventualmente, eventualmente, identificados (ver 7.7). g. Requisitos de material base especificados (por ejemplo el uso de materiales probados con impacto donde es un requisito la ductilidad de muesca en servicio para baja temperatura). h. Características mecánicas y pruebas requeridas identificadas (ver10.4) i. Requisitos de protección ambiental y rompedores de viento definidos. j. Requisitos de precalentamient precalentamientoo y métodos aceptable aceptable s de precalentamiento precalentamiento definidos definidos (ver 10.5). k. requisitos de tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) y métodos aceptables de PWHT definidos (ver10.6). l. puntos de espera para inspección inspección y requisitos de NDE definidos (ver (ver la sección 9). m. Requisitos adicionales, tales como cupones de soldadura de producción, claramente especificados. n. Requisitos de prueba de presión, si los hay, claramente especificados (ver 9.11). 4.2.1.2 Acciones potenciales del inspector: a. Identifique y aclare los detalles y la información que falta. b. Identifique y aclare los tamaños tamaños faltantes de la soldadura, dimensiones, dimensiones, pruebas pruebas y cualquier requisito requisito adicional. c. Identifique y aclare las inconsistencias con estándares, códigos y requisitos de la especificación. d. Destaque los problemas potenciales de la soldadura no abordados en el diseño. 4.2.2 Requisitos de la soldadura Revisión de los requisitos para la soldadura con el personal implicado con la ejecución del trabajo tales como el ingeniero de diseño, ingeniero de soldadura, organización de soldadura y organización de inspección 4.2.2.1 Puntos a determinar del control de calidad: a. Capacidad de la organización de la soldadura para realizar actividades de soldadura de acuerdo con códigos, estándares, y especificaciones. b. La capacidad de la la organización de la inspección para para realizar tareas tareas de inspección especificadas. especificadas. c. Los papeles y las responsabilidades de ingenieros, organización de la soldadura, y de los inspectores de soldadura definidos y apropiados para el trabajo. d. La independencia de la organización de inspección con respecto a la organización de la producción sea clara y demostrada. 4.2.2.2 Acción potencial del inspector: destaque las deficiencias y las preocupaciones con las organizaciones para personal apropiado 4.2.3 procedimientos y registros de la calificación revisar el WPS y los expedientes de calificación del desempeño del soldador (WPQ) para asegurar que son aceptables para el trabajo 4.2.3.1 determinar los puntos de control control de calidad: a. WPS se califican correctamente correctamente y cumplen los códigos, estándares y especificaciones aplicables para el trabajo (ver 6.4). b. Los registros registros de calificación calificación del procedimiento procedimiento (PQR) se realizan realizan y soportan correctamente correctamente el WPS (ver (ver 6.4). c. calificaciones del desempeño del soldador (WPQ) cumplan los requisitos para el WPS (ver 8.3). 4.2.3.2 Acciones potenciales del inspector: a. Obtenga WPS y PQR aceptables para el trabajo. b. Califique WPS donde se requiera y atestigüe los esfuerzos de la calificación. c. Califique o re-califique los soldadores donde se requiera y verifique un porcentaje de las calificacio calificaciones nes de los soldadores. 4.2.4 información de NDE Confirme que los examinadores de NDE, procedimientos de NDE y el equipo de NDE de la organización de inspección es aceptable para el trabajo. trabajo. 4.2.4.1 puntos de control de calidad a evaluar: a. que los examinadores de NDE están correctamente certificados para la técnica de NDE (ver 4.6) b. Los procedimientos procedimientos de NDE son actuales actuales y exactos. c. La calibración del equipo de NDE es actual
4.2.4.2 Acciones potenciales del inspector: a. Identifique y corrija las deficiencias en certificaciones y procedimientos. b. Obtenga el equipo calibrado 4.2.5 El equipo y los instrumentos de soldadura Confirmar que el equipo de soldadura y los instrumentos están calibrados y operando. 4.2.5.1 Puntos a evaluar del control de calidad. a. La calibración de la máquina de soldadura es actual b. Los instrumentos tales como amperímetros, voltímetros, pirómetros del contacto, tienen calibraciones actualizadas. c. Los hornos de almacenamiento para los materiales consumibles de soldadura funcionan con control de calor automático y la indicación de temperatura visible. 4.2.5.2 Acciones potenciales del inspector: a. Re calibración del equipo y los instrumentos. b. Substituir el equipo y los instrumentos defectuosos 4.2.6 tratamiento térmico y presión de prueba Confirmar que los procedimientos y equipo asociado para el tratamiento térmico y prueba de presión son aceptables 4.2.6.1 puntos a evaluar de control de calidad: a. El procedimiento del tratamiento térmico es disponible y apropiado (ver 10.6). b. Los procedimientos de prueba de presión están disponibles y los requisitos a detalle de la prueba (ver 9.11). c. La calibración del equipo de PWHT es actual. d. El equipo de prueba de presión y manómetros calibrados cumplen los requisitos de prueba apropiados. 4.2.6.2 Acciones potenciales del inspector: a. Identificar y corregir las deficiencias en los procedimientos b. Obtener equipo calibrado 4.2.7 materiales Asegurar que todos los metales de relleno, materiales base, y los materiales del anillo de respaldo están marcados e identificado correctamente y si procede, realice PMI para verificar la composición material. 4.2.7.1 puntos a evaluar del control de calidad: a. Las certificaciones de prueba de los materiales están disponibles y los artículos marcados correctamente (incluyendo anillo de respaldo si es utilizado; ver 10.8). b. Marca del electrodo, etiquetas tipo bandera del alambre desnudo, identificación en los carretes del alambre, etc. como sea especificado (ver 9.2). c. Las marcas del material de relleno son identificables a una certificación del material de relleno. d. Las marcas del metal base son detectables a una certificación de material. e. se realiza el registro de la información de trazabilidad del metal de relleno y metal base. f. Los estampados del metal base son de bajo esfuerzo y no perjudiciales al componente. g. El código de color de las rayas de pintura es correcto para el material de construcción. h. Los registros de PMI suplen la trazabilidad del material y confirman el material de construcción (ver 9.2). 4.2.7.2 Acciones potenciales del inspector: a. Rechazar materiales no-trazables o incorrectamente marcados. b. rechazo de materiales inadecuados. 4.2.8 preparación de la soldadura Confirmar la preparación de la soldadura, ajuste de la junta y las dimensiones son aceptables y correctas. 4.2.8.1 puntos a evaluar del control de calidad: a. la preparación de las superficies de soldadura están libres de contaminantes y el metal base libre de defectos tales como laminaciones y grietas. b. Precalentamiento, si se requiere, solicitado por el corte termico c. procedimiento para realizar el tratamiento térmico de eliminación de hidrógeno, si procede. d. La junta de soldadura está libre de óxido y escamas de sulfuro, residuo de hidrocarburo, y de cualquier acumulación excesiva soldadura importante. e. el tipo de junta a soldar, ángulo de biselado, cara de la raíz y la abertura de la raíz sean correctas. f. La alineación y uniones mal hechas se corrigen y son aceptables. g. Las dimensiones de material base, metal de relleno, y junta de soldadura son correctas. h. Las soldaduras de tubo tipo caja tienen la holgura apropiada 4.2.8.2 Acción potencial del inspector: rechazo de material o corregir deficiencias 4.2.9 Precalentamiento
Confirmar el equipo y temperatura del precalentamiento 4.2.9.1 puntos a evaluar de control de calidad: a. el equipo y técnica es aceptable. b. la cobertura y temperatura de precalentamiento es correcta (ver10.5). c. El recalentamiento, si procede, se aplicó a las operaciones de corte térmico. d. Precalentamiento, si procede, aplicado para quitar la humedad. 4.2.9.2 Acción potencial del inspector: identificar y corregir las deficiencias en las operaciones de precalentamiento 4.2.10 materiales consumibles de soldadura Confirmar el electrodo, alambre de relleno, flujos, y gases inertes son aceptables y de acuerdo a lo especificado. 4.2.10.1 puntos a evaluar del control de calidad: a. El tipo y tamaño del metal de relleno es correcto por procedimiento. b. Los metales de relleno se están manejando y se están almacenando correctamente (ver 7.7). c. Los metales de relleno están limpios y libres de contaminantes. d. La protección en los electrodos revestidos sin daño ni humedad. e. El flujo es apropiado para el proceso de soldadura y se dirige correctamente. f. Los gases inertes, si procede son apropiados para proteger y purgar. g. La composición del gas es correcta y cumple cualquier requisito de pureza. h. el gas de protección y sistemas múltiples de purga se sangran periódicamente para evitar corrimiento con aire. 4.2.10.2 Acciones potenciales del inspector: a. rechazar materiales inadecuados. b. Identificar y corrija deficiencias. 4.3 TAREAS DURANTE LAS OPERACIONES de SOLDADURA Inspección durante operaciones de la soldadura deben incluir parámetros revisión para verificar que la soldadura se efectúa conforme a los procedimientos. Tales tareas pueden incluir lo siguiente: 4.3.1 Aseguramiento de calidad Establece un aseguramiento de calidad y control de protección de calidad con la organización de la soldadura. 4.3.1.1 Puntos a evaluar de control de calidad: a. El soldador es responsable del acabado de calidad de las soldaduras b. El soldador cumple los requisitos de calificación c. El soldador entiende el procedimiento y requisitos de soldadura para el trabajo. d. Entrenamiento especial de soldaduras y realizar maquetas si procede. e. El soldador entiende los puntos de espera para inspección. 4.3.1.2 Acciones potenciales del inspector: a. revisión del desempeño del soldador con la organización de la soldadura. b. Ver apéndice B. 4.3.2 Parámetros y técnicas de soldadura Confirmar que los parámetros y técnicas de soldadura están soportados por el WPS y el WPQ. 4.3.2.1 Puntos a evaluar del control de calidad: a. Las variables esenciales se están cumpliendo durante la soldadura. i. Material de relleno, flujos, y composición del gas inerte/caudal. ii. técnica de purga, el caudal, el análisis de O2, el etc. iii. Los calentadores de varillas energizados o donde los calentadores de la varilla no se emplean, el soldador cumple con los tiempos máximos de exposición fuera del horno de electrodos. iv. El Precalentamiento durante la soldadura por puntos y las puntos de soldadura retiradas (si procede). v. Técnica de soldadura, avance de soldadura, traslape cordones, etc. vi. Ajustes del equipo tales como amperios, voltios, y alimentación del alambre. vii. temperaturas de precalentamiento y de interpaso. viii. Velocidad de avance (elemento clave del calor de entrada). ix. calor de entrada (cuando sea apropiado). b. La soldadura de maqueta, si procede, cumple requisitos con el soldador e ingeniero de soldadura. c. El soldador muestra confianza y adopta las buenas prácticas de soldadura. 4.3.2.2Acciones potenciales del inspector: a. revisar problemas de soldadura de maquetas con el ingeniero de soldadura. b. revisar calidad del soldador con la organización de la soldadura. c. Ver apéndice B. 4.3.3 Revisión de la soldadura,
Chequeo físico completo, examinación visual, y NDE en-proceso 4.3.3.1 puntos a evaluar del control de calidad: a. Las soldaduras por puntos aplicadas son de calidad aceptable. b. La raíz de la soldadura tiene la penetración y calidad adecuadas. c. La limpieza entre pasos de la soldadura y de cualquier superficie detrás-escopleada con gubia es aceptable. d. NDE adicionales se realizaron entre los pasos de la soldadura y en las superficies de remoción de soldadura y metal base por el lado opuesto muestra resultados aceptables e. se completan los re trabajos en proceso y retiro de defectos. f. la medición de la ferrita en proceso, si procede, se realiza y registra. g. el refuerzo de la soldadura final y de filete cumple el tamaño de acuerdo a las especificaciones y dibujos. 4.3.3.2 Acción potencial del inspector: rechazar ejecución inaceptable. 4.4 TAREAS SOBRE LA TERMINACIÓN DE LA SOLDADURA Las tareas finales sobre la terminación de la soldadura y del trabajo deben incluir aquellas que aseguren la calidad final de la soldadura antes de ponerla en servicio. 4.4.1 Apariencia y acabado Verificar la aceptación posterior a la soldadura, la apariencia y acabado de las uniones soldadas. 4.4.1.1 Puntos a evaluar del control de calidad: a. El tamaño, la longitud y la localización de todas las soldaduras conforme a los dibujos /especificaciones/códigos. b. Ningunas soldadura fue agregada sin aprobación. c. Los chequeos dimensionales y visuales de la soldadura no identifican discontinuidades en la soldadura, la distorsión excesiva y pobre ejecución. d. Accesorios temporales y accesorios soldados retirados y mezcladas con el metal base. e. Discontinuidades revisadas contra los criterios de aceptación para clasificación de defectos. f. PMI de la soldadura, si procede, y los resultados del examinador indican que cumple con la especificación. g. El estampado/marca del soldador de las soldaduras confirmadas. h. Realice el chequeo de dureza en campo (ver 9.10). 4.4.1.2 Acciones potenciales del inspector: re trabajar soldaduras existentes, remoción de soldaduras y reparación de soldaduras como sea necesario. 4.4.2 revisión de NDE Verificar que los NDE se realicen en los puntos seleccionados y revisar los resultados del examinador. 4.4.2.1 Puntos a evaluar del control de calidad: a. Los puntos especificados examinados. b. Frecuencia especificada de examinación. c. se realizó los NDE después de PWHT final. d. Trabajo de cada soldador incluido en técnicas de examinación aleatorias. e. Calidad de la película de RT (radiografía), colocación de IQI (indicador de calidad de imagen), visibilidad de IQI, etc. conforme a estándares. f. El inspector está de acuerdo con las interpretaciones y resultados de los examinadores. g. Documentación para todos los NDE ejecutados correctamente (ver 9.11). 4.4.2.2 Acciones potenciales del inspector: a. Requerir NDE adicionales para tratar deficiencias en resultados. b. Comprobación para saber si hay grietas tardías uniones de material en sección gruesa, altamente forzada y de alta resistencia. c. Repetir las examinaciones desaparecidas o inaceptables. d. Corregir discrepancias en expedientes de examinación. 4.4.3 tratamiento térmico Posterior a la soldadura (PWHT) Verificar si el tratamiento térmico posterior a la soldadura es realizado de acuerdo al procedimiento y produce resultados aceptables. 4.4.3.1 Puntos a evaluar del control de calidad: a. marcas de pintura y otras contaminaciones perjudiciales retiradas. b. Retiro de accesorios temporales. c. Superficies maquinadas protegidas contra la oxidación. d. Internos del equipo, tales como internos de válvulas, retirados para prevenir daño. e. Equipo soportado para prevenir distorsión. f. Los termopares sujetados correctamente. g. Los termopares monitorean adecuadamente las diversas zonas de temperatura y posibles partes gruesas/delgadas en la fabricación. h. Sistema de monitoreo de temperatura calibrado. i. El ancho de banda de calentamiento local es adecuada.
j. El aislamiento aplicado al componente donde es requerido para calentamiento local. k. La temperatura y el tiempo de sostenimiento son correctos. l. El rango de calentamiento y enfriamiento son correctos. m. La distorsión es aceptable después de terminar del ciclo térmico. n. La dureza indica un tratamiento térmico aceptable (ver 10.7). 4.4.3.2 Acciones potenciales del inspector: a. Calibre monitoreo de temperatura del equipo. b. corregir deficiencias antes del tratamiento térmico. c. Repetir el ciclo del tratamiento térmico. 4.4.4 Prueba de presión Verificar que la prueba de presión sea realizada de acuerdo al procedimiento. 4.4.4.1 Puntos a evaluar del control de calidad: a. La presión de prueba cumple la especificación. b. Duración de la prueba como-se especifica. c. La temperatura del metal del componente cumple los requisitos mínimos y máximos. d. La caída o decaimiento de presión es aceptable por procedimiento. e. La examinación visual no revela defectos. 4.4.4.2 Acciones potenciales del inspector: a. corregir cualquier deficiencia antes o durante la prueba de presión como sea apropiado. b. Repita la prueba cuanto sea necesario. c. Desarrolle el plan de la reparación si se identifican defectos. 4.4.5 Auditoria de la documentación Realizar una revisión final del expediente de inspección para identificar información inexacta e incompleta. 4.4.5.1 Puntos a evaluar del control de calidad: a. Todas las verificaciones en el plan de calidad fueron ejecutadas correctamente. b. Los reportes de inspección están completos, aceptados y firmados por las partes responsables. c. Los reportes de inspección, las interpretaciones de los examinadores de NDE y los resultados son exactos (ver 9.11). 4.4.5.2 Acciones potenciales del inspector: a. Requiera verificaciones adicionales de inspección para evaluar deficiencias en resultados. b. Repita examinaciones extraviadas o inaceptables. c. corregir discrepancias en expedientes de examinación. 4.5 NO-CONFORMIDADES Y DEFECTOS En cualquier momento durante la inspección de la soldadura, si se identifican defectos o no conformidades a la especificación, debe llamarse la atención de los responsables del trabajo o ser corregidos antes de que progrese la soldadura. Los defectos se deben quitar completamente y re inspeccionar siguiendo las mismas tareas establecidas en esta sección hasta que la soldadura sea aceptable. La acción correctiva para una no conformidad dependerá de la naturaleza de la no conformidad y de su impacto en las características de la soldadura. La acción correctiva puede incluir re trabajo de la soldadura. Ver 9.1 para los tipos comunes de discontinuidades o fallas que pueden producir defectos o no-conformidades. 4.6 CERTIFICACIÓN DEL EXAMINADOR DE NDE Los códigos o estándares de referencia pueden requerir que el examinador sea calificado de acuerdo con un código específico y se certifique cumpliendo los requisitos. ASME Sección V, Artículo 1, cuando es especificado por el código de referencia, requiere que el personal de NDE se califique con uno de los siguientes: a. ASNT SNT-TC-1A b. ANSI/ASNT CP-189 Estas referencias de dan al patrón las guías (SNT-TC- 1A) o estándares (CP-189) para la certificación del personal de inspección de NDE. También requieren que el patrón desarrolle y establezca una práctica o un procedimiento escrito que detalle los requisitos del patrón para la certificación del personal de inspección. Típicamente incluye el entrenamiento y requisitos de experiencia previos antes de la certificación, y de requisitos de recertificación. Si el código de referencia no enumera un estándar específico contra el que se calificará, la calificación puede implicar la demostración de la capacidad del personal que realiza la examinación u otros requisitos especificados por el dueño-usuario. 4.7 PRECAUCIONES DE SEGURIDAD Los inspectores deben estar enterados de los riesgos asociados a la soldadura y tomar las medidas apropiadas para prevenir lesiones mientras que realizan tareas de inspección. Como mínimo, se deben revisar las reglas y regulaciones de la seguridad del sitio como sea aplicable a las operaciones de soldadura. Los riesgos que el inspector encontraría más comúnmente en presencia de la soldadura incluyen la radiación por arco, contaminación del aire, partículas aerotransportadas, y calor. El arco es una fuente de la luz visible, ultravioleta e infrarroja. Como tal, se debe utilizar la protección de ojos usando filtros apropiados y ropa apropiada para cubrir la piel. La ventilación
apropiada es necesaria para retirar las partículas aerotransportadas, que incluyen metales vaporizados. En áreas de ventilación inadecuada, puede requerirse protección respiratoria. El uso de procesos con gas-de protección en espacios confinados puede crear un ambiente deficiente de oxígeno. En estos casos se debe repasar cuidadosamente la práctica de ventilación. La soldadura puede producir las chispas y otras partículas aerotransportadas que pueden quemar los ojos. Son necesarias precauciones apropiadas. 5 procesos de Soldadura 5.1 GENERAL El inspector debe entender los procesos básicos de la soldadura de arco más frecuentemente usados en la fabricación y reparación de equipos de refinería y proceso químico. Estos procesos incluyen la soldadura de arco con metal recubierto (SMAW), soldadura del arco con electrodo de tungsteno y protección con gas (GTAW), soldadura de arco con electrodo de metal y protección con gas (GMAW), soldadura de arco con núcleo de fundente (FCAW), la soldadura de arco sumergido (SAW), y la soldadura de arco montante (SW). Las descripciones del proceso de soldadura usadas con menos frecuencia están disponibles en el material referido. Cada proceso tiene ventajas y limitaciones dependiendo de su aplicación y pueden estar más o menos propensas a tipos de discontinuidades particulares. 5.2 SOLDADURA DE ARCO CON METAL RECUBIERTO (SMAW) SMAW es el más ampliamente utilizado de varios procesos de soldadura de arco. SMAW utiliza un arco entre un electrodo recubierto y baño de fusión. Emplea el calor del arco, proveniente del extremo de un electrodo recubierto consumible, derritiendo el metal base. La protección se proporciona por la descomposición de la cubierta del electrodo, sin el uso de presión y con metal de relleno del electrodo. La corriente alterna (CA) o la corriente directa (C.C.) se pueden emplear, dependiendo de la fuente de alimentación de la soldadura y del electrodo seleccionado. Se prefiere una fuente de alimentación de corriente continua (CC). SMAW es un proceso de soldadura manual. Ver figuras 1 y 2 para los diagramas esquemáticos del circuito de SMAW y del proceso de soldadura. 5.2.1 electrodo re cubierto Dependiendo del tipo de electrodo utilizado, la cubierta realiza una o más de las siguientes funciones: a. Proporciona un gas para proteger el arco y para prevenir la contaminación atmosférica excesiva del metal de relleno fundido. b. Proporciona los limpiadores, desoxidantes, y agentes de flujo para limpiar la soldadura y prevenir crecimiento excesivo del grano en el metal de la soldadura. c. Establece las características eléctricas del electrodo. d. Proporciona una capa de escoria para proteger el metal de soldadura caliente contra el aire y realza las propiedades mecánicas, la forma del cordón, y limpieza superficial del metal de la soldadura. e. Proporciona medios de agregar elementos de aleación para cambiar las características mecánicas del metal de la soldadura. 5.2.2 Ventajas de SMAW algunas ventajas comúnmente aceptadas del proceso SMAW incluyen: a. El equipo es relativamente simple, barato, y portátil. b. El proceso se puede utilizar en áreas de acceso limitado. c. El proceso es menos sensible al viento y corrientes de aire que otros procesos de la soldadura. d. El proceso es conveniente para la mayoría de los metales y aleaciones de uso común. 5.2.3 Las limitaciones de SMAW Las limitaciones asociadas a SMAW son: a. Las velocidades de deposición son más bajas que para otros procesos como GMAW. b. Generalmente la escoria se debe quitar en los paros e inicio, y antes de depositar un cordón de soldadura adyacente o sobre otro cordon de soldadura previamente depositado. 5.3 SOLDADURA DE ARCO DE TUNGSTENO CON GAS (GTAW) GTAW es un proceso de soldadura de arco que utiliza un arco entre un electrodo de tungsteno no-consumible y el baño de fusión. El proceso se usa con gas de protección y sin el uso de presión. GTAW se puede utilizar con o sin la adición de metal de relleno. La energía suministrada tipo CC se puede utilizar con C.C. o CA, la elección depende en gran parte del metal a ser soldado. La soldadura de corriente directa se realiza típicamente con la polaridad de electrodo negativo (DCEN). La soldadura de DCEN ofrece las ventajas de una penetración más profunda y velocidades más rápidas de soldadura. La corriente alterna proporciona una limpieza catódica (alta pureza) que quita los óxidos refractarios de las superficies de la junta soldada, que es necesario para la soldadura del aluminio y magnesio. La limpieza es positiva con respecto a la pieza de trabajo. Ver figuras 3 y 4 para los diagramas del equipo de GTAW y el proceso de la soldadura. 5.3.1 Ventajas de GTAW algunas ventajas comúnmente aceptadas del proceso de GTAW incluyen: a. Produce soldaduras de pureza elevada, generalmente libres de defectos. b. Se requiere poca limpieza posterior a la soldadura. c. Permite un control excelente de la penetración de la soldadura en el paso de raíz. d. Puede utilizarse con o sin metal de relleno, dependiente del uso. 5.3.2 limitaciones de GTAW Las limitaciones asociadas al proceso de GTAW son: a. las velocidades de deposición son más bajas que las velocidades posibles con procesos de soldadura con arco de electrodo consumible.
b. Tiene una tolerancia baja para los contaminantes en los metales de relleno o base. c. Difícil de proteger adecuadamente la zona de la soldadura en ambientes con corrientes de aire. 5.4 SOLDADURA DE ARCO CON ELECTRODO DE METAL Y PROTECCIÓN CON GAS (GMAW) GMAW es un proceso de soldadura de arco que utiliza un arco entre el electrodo continuo del metal de relleno y baño de fusión. El proceso se utiliza con protección de un gas suministrado externamente y sin aplicar presión. GMAW se puede operar en los modos semiautomáticos, máquina o automáticos. Emplea una fuente de alimentación constante del voltaje (CV), y utiliza los métodos de transferencia de metal por cortocircuito, globulares, o de aspersión del electrodo al trabajo: El tipo de transferencia es determinado por un número de factores. Los que más influyen son: a. Magnitud y tipo de corriente de la soldadura. b. Diámetro del electrodo. c. Composición del electrodo. d. Extensión del electrodo. e. Gas de Protección. Ver figuras 5 y 6 para los diagramas esquemáticos del equipo de GMAW y del proceso de soldadura. 5.4.1 cortocircuitos de transferencia (GMAW-S) GMAW-S abarca la gama más baja de las corrientes de soldadura y diámetros del electrodo asociados al proceso de GMAW. Este proceso produce una solidificación rápida del baño de fusión que generalmente satisface para ensamblar secciones delgadas, fuera-de position, o paso de raíz. Debido a la naturaleza de este proceso de rápida- solidificación, hay potencial para falta de fusión en paredes laterales al soldar equipos de pared gruesa o adición de una boquilla. 5.4.2 transferencia globular Este proceso abarca relativamente baja corriente (debajo de 250 A). El modo de transferencia globular es caracterizado por un tamaño de gota con un diámetro mayor que el del electrodo. Este proceso se limita generalmente a la posición plana y puede producir salpicaduras. 5.4.3 Transferencia de aspersión Los resultados del modo de transferencia de aspersión en una corriente altamente dirigida de gotas discretas que son aceleradas por el arco forzado. La salpicadura es insignificante. Debido a sus altas fuerzas de arco con corriente alta, la aplicación de este proceso a placas delgadas puede ser difícil. La limitación del espesor de la transferencia del arco de aspersión ha sido superada por el uso de GMAW pulsado. GMAW pulsado es una variación del GMAW en el cual la corriente se pulsa para obtener la ventaja de la transferencia de aspersión en las corrientes promedio menores que el del modo de transferencia de aspersión. 5.4.4 Ventajas de GMAW algunas ventajas comúnmente aceptadas del proceso de GMAW incluyen: a. El único proceso de electrodo consumible que se puede utilizar para soldar la mayoría de los metales y aleaciones comerciales. b. Las velocidades de deposición son perceptiblemente más altas que las obtenidas con SMAW. c. Se requiere mínimo limpieza posterior a la soldadura debido a la ausencia de escoria. 5.4.5 Limitaciones de GMAW Las limitaciones asociadas a GMAW son: a. El equipo de soldadura es más complejo, más costoso, y menos portátil, que para SMAW. b. El arco de soldadura se debe proteger contra los golpes de aire que dispersarán el gas de protección. c. Al usar el proceso de GMAW-S, la soldadura es más susceptible a falta de fusión adecuada. 5.5 SOLDADURA CON HILOS TUBULARES (FCAW) FCAW es un proceso de soldadura de arco que utiliza un arco entre electrodos tubulares de metal de relleno continuos y el metal fundido. El proceso se utiliza con gas de protección desarrollado de un flujo contenido dentro del electrodo tubular, con o sin proteccion adicional con gas proporcionado externamente, y sin el uso de presión. Normalmente es un proceso semiautomático, el uso de FCAW depende del tipo de electrodos disponibles, de los requisitos de propiedades mecánicas de las juntas soldadas, y del diseño de la junta y ajuste. La fuente de energía recomendada es el tipo DC voltaje-constante, similar a las fuentes usadas para GMAW. Las figuras 7 y 8 muestran un diagrama esquemático del equipo de FCAW y del proceso de soldadura con gas de protección adicional. La fig 9 muestra un diagrama esquemático del proceso auto protegido de FCAW donde no se utiliza ningún gas adicional. 5.5.1 Ventajas de FCAW algunas ventajas comúnmente aceptadas del proceso de FCAW incluyen: a. Los beneficios metalúrgicos que se pueden derivar de un flujo. b. La escoria que soporta y forma los cordones de soldadura. c. Altas velocidades de depósito y productividad que otros procesos como SMAW. d. La protección se produce en la superficie de la soldadura que la hace más tolerante a fuertes corrientes de aire que GMAW. 5.5.2 Limitaciones de FCAW Las limitaciones asociadas al proceso de FCAW son: a. El equipo es más complejo, más costoso, y menos portátil que para SMAW. b. La autoprotección de FCAW genera volúmenes grandes de humos de soldadura, y requiere equipo extractor adecuado.
c. Requiere retiro de escoria entre pasos. d. Se requiere material del respaldo para la soldadura en el paso de la raíz. 5.6 SOLDADURA de ARCO SUMERGIDA (SAW) La soldadura de arco sumergida es un proceso de soldadura de arco que utiliza un arco o arcos entre un electrodo de metal desnudo cubierto con un flujo y el metal de soldadura fundido. El arco y el metal fundido son protegidos por una capa de flujo granular, alimentada a través de la boquilla de soldadura desde una tolva. El proceso se utiliza sin usar presión y metal de relleno del electrodo y a veces de una fuente secundaria (varilla de soldadura, flujo, o gránulos del metal). La SAW se puede aplicar en tres diversos modos: semiautomático, automático, y máquina. Puede utilizar una fuente de alimentación CV o CC. La SAW se utiliza extensivamente en talleres de fabricación de recipientes a presión y la fabricación de tubería. La figura 10 muestra un diagrama esquemático del proceso de SAW. 5.6.1 Ventajas de SAW Algunas ventajas comúnmente aceptadas del proceso SAW incluyen: a. Proporciona muy altos valores de deposición del metal. b. Produce soldadura repetibles de alta calidad para soldaduras grandes y soldaduras cortas repetitivas. 5.6.2 Limitaciones de SAW Las limitaciones asociadas a SAW son: a. Se recomienda una fuente de alimentación capaz de proporcionar alto amperaje al 100% ciclo de servicio. b. La soldadura no es visible durante el proceso de soldadura. c. El equipo requerido es más costoso y espacioso, y menos portátil. d. El proceso se limita para aplicaciones en taller y posición plana 5.7 SOLDADURA DE PERNO POR ARCO (SW) SW es un proceso de soldadura de arco que utiliza un arco entre un perno de metal o una parte similar y la pieza de trabajo. una vez que las superficies de las piezas se calientan correctamente, de tal forma que el extremo del perno se funde y el trabajo tiene un área igual de material fundido, ellas se ponen en contacto por presión. El gas de protección o flujo puede o no ser utilizado. El proceso puede ser completamente automático o semiautomático. Un pistola mantiene el extremo del perno contra el trabajo. La corriente directa se utiliza típicamente para SW con la pistola del perno conectada con la terminal negativa (DCEN). La fuente de energía es del tipo de CC. SW es un proceso especializado predominantemente limitado al aislamiento de la soldadura y a los pernos de soporte del refractario a los tanques, recipientes a presión y cubierta del calentador. 5.7.1 Ventajas de SW Algunas ventajas comúnmente aceptadas del proceso SW incluyen: a. Altos valores de productividad comparada a pernos soldados manualmente al metal base. b. Considera un proceso de la todas las posiciones. 5.7.2 Las limitaciones de SW las limitaciones de SW son: a. El proceso es principalmente adecuado solo para aceros al carbón y aceros de baja aleación. b. El proceso se especializa a pocas aplicaciones. 6 Procedimientos de Soldadura 6.1 GENERAL Se requieren procedimientos de soldadura calificados para la fabricación de soldadura y reparación de recipientes a presión, tubería y tanques. En ellos se detallan los pasos necesarios para hacer una soldadura específica y generalmente consisten en una descripción escrita, los detalles de la junta soldada y las variables del proceso de soldadura, y los datos de prueba para demostrar el procedimiento producen las soldaduras que los cumplen los requisitos de diseño. Mientras que varios códigos y estándares existen para el desarrollo de procedimientos de soldadura, esta sección refleja los criterios descritos en la sección IX de ASME. Los procedimientos de soldadura calificados por la sección IX de ASME son requeridos por los códigos de la inspección de API para reparación de soldaduras y a menudo requeridos por los códigos de construcción usados en la fabricación del equipo y tubería nuevos. Sin embargo, los códigos de construcción y las especificaciones de la compañía propietaria pueden tener requisitos adicionales o permitir excepciones específicas así que deben ser repasados para cada aplicación de soldadura. Los procedimientos de soldadura requeridos por la sección IX de ASME incluirán un registro escrito de la especificación del procedimiento de soldadura (WPS) y calificación del procedimiento (PQR). El WPS proporciona la dirección al soldador mientras hace la producción de soldaduras de acuerdo a los requisitos del código ASME. El PQR es un registro de los datos de la soldadura y las variables usadas para soldar un cupón de prueba y los resultados de la prueba usados para calificar el procedimiento de soldadura. Es importante diferenciar el PQR la calificación del personal de soldadura (WPQ), detallada en la sección 7. El propósito del PQR es establecer las características de la soldadura. El propósito del WPQ es establecer la capacidad del soldador de hacer una soldadura de calidad usando el procedimiento de soldadura 6.2 ESPECIFICACIÓN DEPROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA (WPS) La sección IX del ASME requiere que cada fabricante y contratista desarrollen procedimientos de soldadura. Considerando que este
requisito aparece redundante, las especificaciones del procedimiento de soldadura calificados son un aspecto importante del control de calidad de la fabricación. Ayudan a cada organización para reconocer los cambios significativos de las variables de la soldadura que se pueden requerir en el trabajo, y el efecto de los cambios en las propiedades de la soldadura. El WPS es solamente un paso para la garantía de calidad de fabricación de soldadura. El ASME B31.3 permite la calificación del procedimiento de soldadura por otros, con tal que sea aceptable al inspector y cumpla ciertas condiciones. El WPS terminado para un proceso de soldadura trata todas las variables esenciales, no esenciales, y complementarias cuando se requiere prueba de tenacidad. Las variables esenciales afectan las propiedades mecánicas de la soldadura. Si se cambian más allá de lo que admite el párrafo del código de referencia para el proceso, el WPS debe ser re-calificado. Las variables no esenciales no afectan las propiedades mecánicas de la soldadura. Pueden cambiarse en el WPS sin la re-calificación del procedimiento de soldadura. Las variables esenciales suplementarias se aplican o cuando son especificadas por el usuario final. Cuando se aplican se tratan como variables esenciales 6.2.1 Tipos de variables esenciales El WPS deben contener, como un requisito del código, como mínimo la siguiente información: a. Proceso. b. Metal base. c. Metal de relleno (y/o flujo). d. Corriente de la soldadura. e. Posición de la soldadura. f. Gas de protección, si es utilizado. g. Preparación del metal base. h. Ajuste y alineación. i. Respaldo de la Junta. j. Martilleo. k. Precalentamiento. l. Tratamiento térmico posterior de la soldadura. m. Técnica de Soldadura. 6.2.2 Otros requisitos El WPS también debe referenciar al PQR de soporte usado para calificar el procedimiento de soldadura. Además, el código de construcción o las especificaciones de la compañía propietaria puede imponer los requisitos específicos relacionados con el servicio del equipo y tubería. Éstos pueden incluir: a. Tenacidad del metal base, del metal de la soldadura, y HAZ. b. Limitaciones del proceso de soldadura. c. Limitaciones de los metales de relleno y de los flujos. d. Geometrías de uniones críticos. e. Limitaciones en precalentamiento. f. Limitaciones en PWHT. g. Limitaciones en dureza del metal de la soldadura. h. Limitaciones en la composición química del metal base y metal de relleno. Estos requisitos se deben reflejar en el WPS. El formato del WPS no es fijo, con tal que trate todas las variables esenciales y no esenciales (y variables esenciales suplementarias cuando es necesario). Un formato de ejemplo está disponible en la sección IX, apéndice B del ASME. El WPS estará disponible para revisión del inspector. Puesto que proporciona los límites el soldador es responsable de permanecer dentro de ellos, y también debe estar disponible para el soldador. 6.3 REGISTRO DE CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO (PQR) El PQR registra las variables esenciales y no esenciales usadas para soldar un cupón de prueba, los resultados de la prueba del cupón, y la certificación del fabricante de la veracidad en la calificación de un WPS. El registro de las variables no esenciales usadas durante la soldadura del cupón de prueba es opcional. La sección IX requiere que el fabricante o el contratista supervise la producción de las soldaduras de prueba y certifique que el PQR califica correctamente el procedimiento de soldadura, sin embargo, otros grupos pueden realizar la preparación y prueba de la muestra. Las pruebas mecánicas se requieren para calificar un procedimiento de soldadura para demostrar las propiedades de la soldadura. La selección de la muestra de prueba y requisitos de prueba se definen en la sección IX. Típicamente, incluirán la prueba de tensión para determinar la resistencia última de una soldadura de bisel, pruebas de doblez guiado para determinar el grado de sanidad y ductilidad de una soldadura de bisel, una prueba de tenacidad cuando se impone la tenacidad como requisito, y medición de dureza cuando se definen las restricciones de dureza. Si cualquier espécimen de prueba falla, el cupón de prueba falla y será requerido un cupón nuevo. El formato del PQR no es fijo, con tal que trate todas las variables esenciales (y variables esenciales suplementarias cuando es necesario). Un ejemplo del formato está disponible en la sección IX, apéndice B, del ASME. El PQR debe acompañar el WPS y estar disponible para revisión a petición del inspector. No necesita estar disponible para el soldador. Un PQR puede soportar varios WPSs. Un WPS se puede
calificar para más de un PQR dentro de las limitaciones del código. 6.4 REVISANDO UN WPS Y UN PQR Los inspectores deben revisar el WPS y PQR para verificar que son aceptables para la soldadura que sera efectuada. Mientras que hay muchas maneras de revisar un procedimiento de soldadura, el más efectivo utiliza un proceso sistemático que asegure una revisión completa y cuidadosa del WPS y del PQR para verificar que todos los requisitos de la sección IX del código de construcción y de reparación se han satisfecho. El paso inicial es verificar que el WPS se ha terminado y se han utilizado correctamente los requisitos de la sección IX y el código de construcción/reparación. El segundo paso es verificar que se ha terminado correctamente el PQR y que ha seguido todos los requisitos de la sección IX y del código de construcción y de reparación. El tercer paso es confirmar que los valores de las variables esenciales en el PQR soportan adecuadamente los rangos especificada en el WPS. Para propósitos de simplicidad, la siguiente lista es para un proceso de soldadura simple en el WPS cuando tenacidad no es un requisito (así que variables esenciales suplementarias no aplican): 6.4.1 Puntos a ser incluidos en el WPS a. Nombre de la compañía que usa el procedimiento. b. Nombre del individuo que elaboró el procedimiento. c. Número o designación que lo distinguirá como único de cualquier otro, y fecha. d. PQR de soporte. e. Revisión y fecha actuales, si está revisado. f. Proceso aplicable de soldadura (es decir, SMAW, GTAW, GMAW, FCAW, SAW). g. Tipo de proceso de la soldadura (es decir, automático, manual, máquina, o semiautomático). h. Información del diseño de la junta aplicable al proceso (es decir. tipo de unión, ángulo de ranura, espaciamiento de la raíz, dimensiones de cara de la raíz, material de respaldo y función). i. Número P del metal base y número de grupo de los metales que son unidos, o tipo y grado de la especificación, o características del análisis químico y mecánicas. j. Rango de espesores que el procedimiento cubre. k. El diámetro (para la tubería) que el procedimiento cubre. l. Especificación del metal de relleno (número de SFA). m. Número de la clasificación de AWS. n. Número F (ver QW-432). o. Número A (ver QW-442). p. Tamaño del metal de relleno. q. Espesor del metal depositado. r. Clase del Electrodo-flujo y nombre comercial, si se usa. s. Inserto consumible, si se usa. t. La posición y avance calificado para el uso en la soldadura de producción. u. La temperatura mínima de precalentamiento (incluyendo requisitos de mantenimiento del precalentamiento) y la temperatura máxima de interpasos que recibe la soldadura a través de la soldadura. v. Temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura del y tiempo de sostenimiento (si es aplicado). w. Tipo, composición, velocidad de flujo para gases de protección, arrastre, y respaldo (si se usa). x. Corriente, polaridad, gama de amperaje, y voltaje para la producción de soldadura (para cada tamaño del electrodo, posición, y espesor, etc.). y. Tamaño y tipo del electrodo del tungsteno (si es GTAW). z. Modo de la transferencia del metal (si es GMAW o FCAW). aa. Técnica incluyendo secuencia recta u ondulada, limpieza inicial y entre pasos, martilleo, pasos mayores a 1/2 pulg. de espesor (12.7 milímetros), y otras variables no esenciales específicas de proceso de soldadura. 6.4.2 Puntos a ser incluidos en el PQR a. Nombre de la compañía que usa el procedimiento. b. Número único o designación y fecha. c. WPS que soporta el PQR. d. Proceso de soldadura usado. e. Tipo de soladura para la calificación (bisel, filete, otro). f. espesor del cupón de prueba. g. diámetro del cupón de prueba. h. números P- de los cupones soldados. i. número F del metal de relleno. j. número A del metal de relleno. k. Posición y avance.
l. Espesor total del metal de soladura depositado. m. Cualquier paso simple con espesor mayor a ½ pulg de soldadura. (12.7 milímetros). n. temperatura de Precalentamiento. o. Temperatura de PWHT y espesor límite. p. Gas. q. Características eléctricas. r. Técnica. s. Número, tamaño, y resultados de las pruebas apropiadas para pruebas de tensión. t. Número, tipo, y resultados apropiados para las pruebas de dobléz. u. Resultados de pruebas adicionales si son requeridos por el código de construcción o la especificación de proyecto. v. Firma y fecha de la certificación. w. Nombre del soldador. x. Pruebas conducidas por y número de registro. La revisión debe confirmar que las variables del PQR representan y soportan adecuadamente el rango especificado en el WPS para la aplicación de producción. Mientras que este ejemplo sirve para ilustrar un acercamiento sugerido para revisar procedimientos de soldadura, no ha tratado variables específicas y matices requeridos para tener un procedimiento de soldadura correctamente calificado. Además, el apéndice C proporciona un ejemplo de usar una lista de verificación para la revisión de WPS y de PQRs. 7 Materiales de Soldadura 7.1 GENERAL Materiales de soldadura se refiere a la mayoría de materiales implicados en soldadura incluyendo el metal base, metal de relleno, flux, y gases, si los hay. Cada uno de estos materiales tiene un impacto en el WPS y características de la soldadura. Para una comprensión de los términos usados por la sección IX de ASME es necesario repasar adecuadamente procedimientos de soldadura calificados. 7.2 La ASIGNACIÓN DE NUMEROS P A LOS METALES BASE Metales base asigna números P en la sección IX de ASME para reducir el número de las calificaciones de procedimiento de soldadura requeridas. Para los metales base ferrosos que tienen como requisito prueba de impacto, se asignan grupos de números dentro de los números-P. Estas asignaciones se basan en características comparables del metal base tales como composición, soldabilidad, y propiedades mecánicas. La tabla 1 enumera las asignaciones del metal base a números-P. Un listado completo de números-P, los números-S, y asignaciones del número de grupo se proporcionan en QW/QB-422 de la sección IX de ASME. Esta lista es una clasificación ascendente basada en números de especificación. Se enumeran en el apéndice D no-mandatorio de la misma sección del código son números de especificación agrupados por numero-P y de grupo. Dentro de cada lista del mismo número-P y de grupo, las especificaciones se enumeran en forma ascendente. 7.3 ASIGNACIÓN DEL NUMERO-F- A LOS METALES DE RELLENO A los electrodos y varillas de soldadura se les asignan los números-F para reducir el número de calificaciones de procedimiento de soldadura y calificaciones del trabajo. Las agrupaciones del número-F se basan esencialmente en sus características de utilidad, que fundamentalmente determinan la capacidad de soldadores de hacer soldaduras satisfactorias con un proceso determinado y metal de relleno. A los soldadores que califican con un metal de relleno son calificados para soldar con todos los metales de relleno que tienen el mismo número F, y en el caso de los electrodos SMAW de acero de carbón, pueden calificar además para soldar con electrodos que tienen otros números F. Por ejemplo, a un soldador que calificó con un E7018 está calificado para soldar con todos los electrodos F-4, más todos los electrodos F-1, F2, y F-3 (con limitaciones de respaldo). El agrupar no implica que los metales base o los metales de relleno dentro de un grupo se puedan substituir indistintamente para un metal, que fue utilizado en la prueba de calificación. La consideración se debe dar a la compatibilidad de los metales base y de relleno desde el punto de vista de propiedades metalúrgicas, tratamiento térmico post-soldadura, diseño y requisitos de servicio, y c propiedades mecánicas. Una lista completa de números F para los electrodos y las varillas de soldadura se da en la sección IX, tabla QW-432 de ASME. 7.4 CLASIFICACIÓN AWS DE LOS METALES DE RELLENO Un número de clasificación AWS identifica los electrodos y las varillas de soldadura. Los números de clasificación AWS se especifican en la sección IIC de ASME bajo su número de especificación apropiado de SFA. La tabla QW-432 de la sección IX de ASME enumera los números de clasificación de AWS y los números de la especificación SFA incluidos debajo de cada uno de los números-F. Observe que las X en los números de la clasificación AWS representan números, es decir. las clasificaciones de AWS E6010, E7010, E8010, E9010, y E10010 son todas cubiertas por el número F, 3 (EXX10). El apéndice A contiene detalles adicionales en las convenciones usadas en la identificación de los metales de relleno para los procesos de soldadura. 7.5 NUMERO A Para reducir al mínimo el número de calificaciones de procedimientos de soldadura, , del acero y los metales de relleno aleados también se agrupan según su número A. La agrupación de número A de la sección IX, tabla QW-442 de ASME se basa en la composición química del metal de soldadura depositado. Esta agrupación no implica que los metales de relleno se puedan substituir indistintamente sin la consideración para la compatibilidad con el metal base y los requisitos del servicio.
7.6 SELECCIÓN del METAL de RELLENO Los inspectores deben verificar que la selección del metal de relleno sea apropiada para el metal base que es soldado. Algunas consideraciones en la selección incluyen: a. Composición química del metal de relleno. b. Resistencia a la tensión del metal de relleno y metal base. c. Dilusión de los elementos de aleación del metal base. d. Templabilidad del metal de relleno. e. Susceptibilidad a agrietarse en caliente. f. Resistencia a la corrosión del metal de relleno. El apéndice D proporciona una guía de los metales de relleno comunes para los metales base más frecuentemente usados en plantas petroquímicas. Además, hay una tabla que compara la clasificación del metal de relleno de AWS actual con las anteriores para los aceros de baja aleación. AWS modificó las clasificaciones para varios metales de relleno de baja aleación comunes. 7.7 El ALMACENAJE Y MANEJO DE CONSUMIBLES El almacenamiento de consumible de soldadura y las guías de manejo deben ser de acuerdo con las instrucciones y las guías del fabricante consumible y según lo dado en las especificaciones de las serie de AWS A5.XX del metal de relleno. Los electrodos cubiertos expuestos a la humedad pueden convertirse en inestables debido a la recolección de la humedad por el recubrimiento. Los electrodos particularmente susceptibles a la retención de humedad son que tienen recubrimientos de bajo-hidrógeno y los electrodos de acero inoxidable. La humedad puede ser una fuente de hidrógeno. Para reducir la exposición a la humedad, los materiales de soldadura consumibles deben ser almacenados en hornos que mantienen calientes después de que se hayan quitado del empaquetado del fabricante. los electrodos de Bajo-hidrógeno se deben almacenar por separado de otros tipos de electrodos con un contenido más alto del hidrógeno, pues ésta puede ser otra fuente para la recolección del hidrógeno. Algunos materiales consumibles de soldadura que son levemente húmedos pueden ser reacondicionados calentándolos en hornos especiales separados. Los hornos deben ser calentados por medios eléctricos y tener controles de calentamiento automático e indicaciones visibles de temperatura. Los hornos se deben utilizar solamente para el almacenaje de electrodos si son usados para almacenaje de alimento o cocinar podrían las capas del electrodo absorber la humedad. Cualesquiera electrodos o fluxes que se hayan mojado deben ser desechados. 8 calificación de soldador 8.1 GENERAL La calificación del desempeño del soldador es para establecer la capacidad del soldador para depositar el metal de soldadura sano. Similar a la calificación del procedimiento de soldadura, esta sección refleja los parámetros en la sección IX de ASME. Existen otros códigos que utilizan otros medios para la calificación del soldador. El término soldador es intentado para aplicarse a los soldadores y a los operadores de soldadoras con el propósito de las siguientes descripciones. La calificación del soldador está limitada por las variables esenciales dadas para cada proceso. Un soldador puede ser calificado por radiografía de un cupón de prueba o de una soldadura inicial de producción o por las pruebas de dobles de un cupón de prueba. Algunos usuarios finales y códigos limitan o restringen el uso de la radiografía para este propósito tal como las radiografías no son permitidas en los procesos GMAW-S de la sección IX de ASME. La responsabilidad de calificar soldadores se restringe al contratista o al fabricante que emplea el soldador y no se puede delegar a otra organización. Esta permitido subcontratar la preparación del espécimen de la prueba y NDE. 8.2 La CALIFICACIÓN DEL DESEMPEÑO DEL SOLDADOR (WPQ) El WPQ trata todas las variables esenciales enumeradas en QW- 350 de la sección IX de ASME. La calificación del desempeño para soldar un cupón de prueba de acuerdo al WPS calificado, y la soldadura es supervisada y controlada por el patrón del soldador. La calificación es para el proceso de la soldadura usado, y cada proceso de soldadura diferente requiere de calificación. Un cambio en cualquier variable esencial enumerada para el proceso de soldadura requiere que el soldador sea recalificado para ese proceso. En QW352 hasta QW-357 de la sección IX de ASME, se enumeran las variables esenciales y los párrafos del código de referencia a para los diferentes procesos de soldadura. Los grupos de variables relacionadas son: juntas, metales base, metales de relleno, posiciones, gas, y características eléctricas. El registro de la prueba de WPQ incluye todas las variables esenciales, el tipo y resultados de la prueba, y los rangos calificados. El formato del WPQ no es fijo proporcionándole todos los puntos requeridos. Un ejemplo del formato está disponible en la sección IX de ASME Formato QW-484 en el apéndice B no mandatorio. Las pruebas mecánicas realizadas a cupones de prueba de calificación del soldador se definen en la sección IX de ASME, QW-452 para el tipo y número requerido. Si se utiliza examen radiográfico para la calificación, la longitud mínima del cupón que se examinará es 6 pulg. (152.4 milímetros), e incluye la circunferencia entera de la soldadura para los cupones del tubo. Los cupones se requieren para pasar la examinación visual y la prueba física, si se usan. Las reglas para la calificación de los operadores de soldadura usando radiografía requieren examinar una longitud de 3 pies (0.91 m). La calificación del desempeño del soldador expira si el proceso de la soldadura no se utiliza durante un periodo de seis meses. La calificación del soldador puede ser revocada si hay una razón de cuestionar su capacidad de hacer soldaduras. Los registros de soldadores o reportes de continuidad se pueden utilizar para verificar que las calificaciones de un soldador están actualizadas. 8.3 REVISANDO UN WPQ 8.3.1 revisión antes de soldar con soldadura Antes de cualquier soldadura, los inspectores deben revisar los WPQ de los soldadores para verificar que están calificados para realizar
la soldadura dada su posición y proceso. Cuando se revisa un WPQ, los puntos a comprobar incluyen: a. nombre de soldadores y número de credencial. b. Proceso y tipo de soldadura. c. Identificación del WPS usado para soldar el cupón de prueba. d. Respaldo (si es utilizado). e. Números P de los metales base unidos. f. Espesor de metales base y diámetro si es tubo. g. Número SFA del metal de relleno. h. Número F del metal de relleno. i. Relleno consumible (si es utilizado). j. Espesor depositado (para cada proceso usado). k. Posición de la soldadura al cupón. l. Progresión vertical de la soldadura. m. Gas del forro usado. n. Modo de transferencia del metal (si es GMAW). o. Tipo/polaridad, corriente de la soldadura (si es GTAW). p. Si la máquina soldar -se refiere a QW-484 para valores adicionales requeridos. q. Tipo y resultados de la prueba de dobles, si es utilizada. r. Resultados de la examinación visual. s. Requisitos adicionales del código de construcción. t. Identificación, firma, y fecha de la organización de prueba. u. Resultados de la radiografía si es utilizada. 8.3.2 Verificando el rango de calificación Las siguientes referencias de la sección IX de ASME deben ser utilizadas para verificar el rango de calificación: a. Calificación del metal base QW 423.1 y QW-403.15. b. Respaldo-QW-350 y QW-402.4. c. Calificación del espesor del metal de soldadura depositado QW-452.1 (si es prueba de dobles transversal) y QW-404.30. d. Soldadura de bisel limites de diámetros pequeños -QW-452.3 y QW-403.16 E. limites de posición y diámetro QW-461.9, QW-405.3 y QW-403.16. f. Número F QW-433 y QW-404.15. 9 Ensayos no destructivos 9.1 DISCONTINUIDADES7 Los ensayos no destructivos (NDE) se definen como esos métodos de inspección, que permiten que los materiales sean examinados sin cambiar o destruir su utilidad. NDE es una parte integral del programa de aseguramiento de calidad. Un número de métodos de NDE se emplean para asegurar que las soldaduras cumplen con las especificaciones de diseño y no contienen defectos. El inspector debe elegir un método de NDE capaz de detectar discontinuidades en el tipo de junta soldada debido a su configuración. La tabla 2 y la figura 11 listan los tipos más comunes y la localización de discontinuidades e ilustra sus posiciones dentro de una soldadura a tope. Los métodos más comúnmente usados de NDE durante la inspección de soldaduras se muestran en la tabla 3. La tabla 4 lista los diferentes tipos de juntas de soldadura y métodos comunes de NDE disponibles para inspeccionar su configuración. La tabla 5 enlista la capacidad de detección de cada uno de los métodos más comunes de NDE. Los métodos adicionales, como la medicion de campo de corriente alterna (ACFM), tienen aplicaciones en la inspección de soldadura y se describen en esta sección pero son de uso menos común. El inspector debe estar enterado de las discontinuidades comunes a los metales base específicos y los procesos de soldadura para asegurar que esas discontinuidades sean detectables. La tabla 6 es un resumen de estas discontinuidades, métodos potenciales de NDE y soluciones posibles al proceso de soldadura. 9.2 La IDENTIFICACIÓN DE LOS MATERIALES Durante la inspección de la soldadura, el inspector puede necesitar verificar la conformidad de los químicos del material base y del metal de relleno con los materiales aleados seleccionados o especificados. Esto puede incluir la revisión del reporte de prueba certificado de colada, revisando estampas o marcas en los componentes, o requiera la prueba de PMI. Es responsabilidad del dueño/usuario establecer un programa de verificación de material escrito indicando el alcance y el tipo de PMI a realizar. Las guías para el control y verificación materiales se describen en API RP 578. 9.3 EXAMINACIÓN VISUAL (VT) 9.3.1 General La examinación visual es el método más extensamente usado de NDE para soldaduras. Incluye la observación directa o indirecta de las superficies expuestas de la soldadura y del metal base. La examinación visual directa es efectuada cuando el acceso es suficiente para colocar el ojo a 6 pulg. - 24 pulg. (150 milímetros - 600 milímetros) de la superficie que se examinará y en un ángulo no menor a 30 grados a la superficie según lo ilustrado en la figura 12. Los espejos se pueden utilizar para mejorar el ángulo de visión. La examinación
visual remota puede substituir a la examinación directa. La examinación remota puede utilizar ayudas tales como telescopios, boroscopios, fibroscopios, cámaras fotográficas u otros instrumentos convenientes, con tal que tengan un equivalente de la resolución por lo menos a la lograda por la examinación visual directa. En cualquier caso, la iluminación debe ser suficiente para permitir la resolución del detalle fino. Estos requisitos de iluminación deben ser considerados en un procedimiento escrito. La sección V, artículo 9 de ASME, (párrafo T-940) enumera los requisitos para la examinación visual. Los códigos y las especificaciones pueden listar el cumplimiento con esos requisitos como obligatorios. Algunos requisitos listados en este artículo incluyen: a. Se requiere un procedimiento escrito para las examinaciones. b. La mínima cantidad de información que debe ser incluida en el procedimiento escrito. c. Demostración de la suficiencia del procedimiento de inspección. d. Se requiere que el personal demuestre anualmente la prueba tipo Jaeger J-1 de visión del ojo. e. La examinación visual directa requiere acceso para permitir que el ojo esté a 6 pulg. - 24 pulg. (150 milímetros - 600 milímetros) de la superficie, en ángulo no menor a 30 grados. f. La iluminación mínima requerida de la parte bajo examinación. g. La examinación visual indirecta permite el uso de examinación visual remota y dispositivos empleados. h. Evaluación de indicaciones en términos de estándares de aceptación del código de referencia. 9.3.2 Las herramientas de inspección visual Para examinar y para evaluar visualmente soldaduras, la iluminación adecuada y buena vista proporcionan los requisitos básicos. Además, un juego básico de ayudas ópticas y de herramientas de medición, diseñado específicamente para la inspección de soldaduras puede asistir al inspector. abajo se enumeran algunas herramientas o métodos de uso general con VT de soldaduras: 9.3.2.1 Ayudas ópticas a. Iluminación. La Iluminación de la superficie de inspección es de importancia extrema. Los niveles de iluminación adecuados deben ser establecidos para asegurar e inspeccionar visual eficaz. Los estándares tales como el artículo 9 de la sección V de ASME especifican niveles de iluminación de 100 pie-bujías (1000 lux) en la superficie de examinación. Esto no es siempre es fácil de alcanzar así que los inspectores deben estar interesado enterados de la necesidad potencial para medir las condiciones de iluminación con los fotómetros. b. Espejos-valioso al inspector permitiendo que miren los interiores de la tubería, roscados y agujereados, interiores de fundiciones y alrededor de esquinas si es necesario. c. Lupa-provechoso aumentar los detalles y defectos pequeños. d. Los Boroscopios y Fibroscopios-ampliamente usados para examinar tubos, un agujero profundo, taladros largos, y dobleces de tubería, que tengan superficies internas no accesibles a la visión directa. 9.3.2.2 Ayudas mecánicas a. Regla de Acero -disponible en una selección amplia de tamaños y graduaciones para adaptarse a las necesidades del inspector (considerado un instrumento de medida de no-precisión). b. vernier con escala-uno instrumento de precisión, capaz de medir en unidades decimales con un factor de la precisión de 0.0001 pulg. El sistema vernier se utiliza en varios instrumentos de medicion de precisión, tales como el calibrador, micrómetro, calibradores de altura y profundidad, diente de engranaje y prolongadores. c. Juego de escuadras combinadas -que consiste en una lámina y un sistema de tres cabezas: Cuadrado, centro y prolongador. Usada universalmente en el trabajo mecánico para el ensamble y dispositivos de examinación. d. galgas calibradas-comúnmente llamado un calibrador “calibrador de galgas” se utiliza para medir el claro entre los objetos. e. Niveles-herramientas diseñadas para probar si un plano o una superficie esta verdaderamente horizontal o vertical.
9.3.2.3 Dispositivos de examinación de soldaduras Las herramientas de inspección típicas para la inspección de soldaduras incluyen: a. El kit del inspector (ver figura 13) - contiene algunas de las herramientas básicas necesarias para realizar una examinación visual adecuada de una soldadura durante todas las etapas de soldar. Incluye todo desde una lupa con iluminación hasta un calibrador vernier. b. Galga de leva con puente (ver figura 14) - puede ser utilizada para determinar la preparación del ángulo de la soldadura antes de soldar. Esta herramienta también puede ser utilizada para medir el exceso de metal de la soldadura (refuerzo), profundidad de socavado o picaduras, tamaño de garganta de la soldadura de filete o longitud y desalineamiento de la pierna de la soldadura (altos-bajos). c. Galga de soldadura de filete -ofrece medios rápidos y exactos de medición del tamaño más comúnmente usado de soldadura de filete. Los tipos de galgas de soldadura de filete incluyen: 1. Las galga ajustables de soldaduras de filete (ver figura 15) mide - el tamaño de la soldadura para ajustar los miembros a 45° y soldaduras con longitudes de pierna de soldadura desiguales. 2. Galga de soldadura de filete Sesgada en-T (ver figura 16) mide de el ángulo del miembro vertical. 3. El medidor de soldadura de filete (ver figura 17) – es un identificador de pasa/no pasa usada para medir la longitud de la pierna de la soldadura de filete. Los medidores vienen normalmente en juegos con tamaños de la pierna de soldadura a partir de 1/8 pulg. (3 milímetros) a 1 pulg. (25.4 milímetros). La figura 18 muestra un medidor de soldadura de filete que es utilizado para determinar si la
corona tiene concavidad o convexidad aceptable. d. Galga del tamaño de soldadura (ver figura 19) Mide el tamaño de la soldaduras de filete, al tamaño de garganta actual de soldaduras de filete convexas y cóncavas, el refuerzo de la soldadura a tope y aperturas de raíz. e. la galga alto-bajo de soldadura (ver figura 20) – mide el desalineamiento interno después del ajuste, espesor de pared de tubería después del alineamiento, longitud entre líneas paralelas, abertura de la raíz, bisel de 37 ½ °, tamaño de la pierna de la soldadura de filete y refuerzo en las soldaduras a tope. La galga alto-bajo proporciona la capacidad de asegurar la alineación apropiada de las piezas que se soldarán. También mide la unión mal hecha, altura de corona y espaciamiento de la raíz de soldadura. f. Pirómetro Digital o crayón- termo sensibles mide las temperaturas de precalentamiento y e interpaso. 9.4 EXAMINACIÓN CON PARTÍCULAS MAGNÉTICAS (MT) 9.4.1 General La examinación con partículas magnéticas es efectiva para la localización de discontinuidades superficiales o cercanas a la superficie de materiales ferro magnéticos. Son más comúnmente usadas para evaluar superficies de juntas soldadas, chequeos intermedios de las capas de soldadura y las superficies con remoción de soldadura y metal base del lado opuesto de soldaduras terminadas. Los tipos de discontinuidades típicas que pueden ser detectadas incluyen grietas, laminaciones, traslapes, y costuras. En este proceso, la soldadura (y la zona afectada por el calor) se magnetiza localmente, creando un campo magnético en el material. Las partículas ferro magnéticas se aplican a la superficie magnetizada y son atraídas a cualquier rotura en el campo magnético causado por las discontinuidades como se muestra en las figuras 21 y 22. La figura 21 muestra la interrupción al campo magnético causado por un defecto abierto a la superficie. Las partículas ferro magnéticas dibujaran la rotura en el campo del flujo. El arreglo de las partículas será muy agudo y distinto. La figura 22 ilustra cómo un defecto subsuperficial también interrumpirá las líneas magnéticas del flujo. La indicación observada puede no estar bien definida, como un defecto abierto a la superficie. El arreglo formado por las partículas representará la forma y el tamaño de cualquier discontinuidad existente según lo considerado en la figura 23. Las partículas usadas durante el examen pueden ser secas o húmedas. Si la examinación se realiza con iluminación normal el color de las partículas debe proporcionar contraste adecuado con la superficie del examen. Se alcanzan mejores resultados cuando las líneas de flujo son perpendiculares a la discontinuidad. Típicamente, dos inspecciones se realizan, una paralela a la soldadura y otra transversal a la soldadura para proporcionar la máxima cobertura. Cuando una fuerza magnética se aplica al material, un campo de flujo magnético se crea alrededor y a través del material. Las discontinuidades que son perpendiculares a las líneas de flujo atraerán las partículas magnéticas que causan una indicación como se muestra en la figura 24. La figura 25 ilustra la posición para detectar indicaciones transversales. El yugo se coloca paralelo en la soldadura para detectar discontinuidades transversales a la soldadura. La figura 26 muestra la posición para detectar indicaciones que se encuentran paralelas a la soldadura. En este caso, el yugo se coloca transversal a la soldadura para detectar discontinuidades paralelas a la soldadura. Para agregar sensibilidad, se pueden utilizar las técnicas de partículas magnéticas fluorescentes húmedas (WFMT). Con esta técnica, se utiliza un luz negra filtrada para observar las partículas, que requiere que el área de prueba se obscurezca. La sección V, artículo 7 de ASME, (párrafo T-750) lista los requisitos para la examinación con partículas magnéticas. Algunos códigos y especificaciones pueden listar el cumplimiento con estos requisitos como obligatorios. ASME B31.3 y la sección VIII, División 1 de ASME, requiere la examinación con partículas magnéticas se realice de acuerdo con el artículo 7. Algunos de los requisitos enumerados en este artículo incluyen: a. Información del procedimiento de examinación. b. Uso de un método continuo. c. Uso de una de las cinco técnicas de magnetización. d. Calibración requerida del equipo. e. Las dos examinaciones perpendiculares una de otra. f. Temperatura de examinación máxima de la superficie. g. Corrientes de magnetización. h. Evaluación de indicaciones en términos de estándares de aceptación del código de referencia. i. Desmagnetización. j. Iluminación superficial mínima requerida (visible o luz negra) de la pieza bajo examinación. 9.4.2 El indicador de dirección del flujo magnético La dirección de la dirección del flujo magnético se puede confirmar usando varios indicadores. Uno de los indicadores más populares es la galga de pay. Consiste en ocho segmentos de acero con bajo carbono, soldados juntos para formar una placa octagonal que es plateado en cobre en un lado para ocultar las líneas de unión (ver figura 27). La placa se coloca en el espécimen de prueba, adyacente a la soldadura, durante la magnetización con el lado de cobre para arriba. Las partículas se aplican a la cara de cobre y contornearán la orientación del campo resultante. 9.4.3 La desmagnetización Cuando el magnetismo residual en la pieza podría interferir con el proceso o el uso subsecuente, se deben utilizar las técnicas de desmagnetización para reducir el campo magnético residual dentro de los límites aceptables. Se deben tomar precauciones al realizar la examinación de MT a una soldadura durante el proceso de soldeo. Si se deja un campo residual en una soldadura parcialmente terminada, este campo puede desviar el arco de soldadura y hace difícil su control al depositar soldadura. 9.5 LA MEDICION DE CAMPOS DE CORRIENTE ALTERNA (ACFM)
la técnica de ACFM es una técnica electromagnética sin contacto que puede detectar y medir defectos que rompe a la superficie en un rango de diferentes materiales y a través de recubrimientos de espesores variables. Esta técnica es ideal para examinar geometrías complejas tales como boquillas, ranuras para anillo, esmerilado, áreas o radios. Requiere la preparación superficial mínima y puede ser utilizado en las temperaturas elevadas hasta 900°F (482°C). Con su sensibilidad incrementada a las grietas pequeñas, ACFM se utiliza para la evaluación y monitoreo de grietas existentes. ACFM utiliza una punta de prueba similar a una punta de prueba de corrientes de Eddy (Foucalt) e introduce una corriente alterna en una capa delgada cercana a la superficie de cualquier conductor. Cuando se introduce una corriente uniforme en el área bajo prueba, libre de defectos, la corriente es imperturbada. Si el área tiene una grieta presente, la corriente fluye alrededor de los extremos y las caras de la grieta. Un campo magnético se presenta sobre la superficie asociada a esta corriente alterna uniforme y será disturbado si una grieta que se rompe a la superficial está presente. La punta de prueba se explora longitudinalmente a lo largo de la soldadura al frente de la punta paralela y adyacente a la base de la soldadura. Dos componentes del campo magnético se miden: Bx a lo largo de la longitud del defecto, que responde a los cambios en la densidad corriente superficial y da una indicación de profundidad cuando la reducción es la más grande; y Bz, que da una respuesta negativa y positiva en cualquier extremo del defecto causado por los polos generadores de corriente que proporcionaban una indicación de la longitud. Una medición física de la longitud del defecto indicada por la posición de la punta de prueba entonces se utiliza junto con un programa del software para determinar la longitud y la profundidad exactas del defecto. Durante el uso de la técnica de ACFM los valores actuales del campo magnético se están midiendo en tiempo real. Éstos se utilizan con tablas de modelo matemático para eliminar la necesidad de calibración del instrumento de ACFM usando una pieza de calibración con defectos artificiales tales como ranuras. 9.6 EXAMINACIÓN CON LÍQUIDOS PENETRANTES (PT) PT es capaz de detectar discontinuidades que conectan a la superficie en aleaciones ferrosas y no ferrosas. La examinación con líquidos penetrantes se puede utilizar para examinar las superficies de juntas soldadas, chequeos intermedios de pasos de soldadura individuales, y soldaduras terminadas. PT se emplean comúnmente en aceros inoxidables austeníticos donde no es posible la examinación con partículas magnéticas. El examinador debe reconocer que muchas especificaciones limitan los contaminantes en los materiales penetrantes que podrían afectar adversamente los materiales de la soldadura o base. La mayoría de los fabricantes de penetrantes proporcionarán certificaciones de materiales con las cantidades de contaminantes tales como cloruros, sulfuros, y halógenos. Una limitación de PT es que los sistemas penetrantes estándar son limitados a un máximo de 125°F (52°C) así que la soldadura debe estar fría por lo que se retrasa perceptiblemente la operación de la soldadura. Los sistemas penetrantes a alta temperatura se pueden calificar para extender el alcance de la temperatura. Durante PT, la superficie de prueba se limpia y se cubre con líquido penetrante para que busque discontinuidades conectadas a la superficie. Después de que se retira el exceso de líquido penetrante de la superficie, se aplica normalmente por aserción una suspensión de polvo con base solvente (revelador). El líquido sangra hacia fuera en cualquier discontinuidad para manchar la capa del polvo. Una indicación de la profundidad es posible si el inspector observa y compara el sangrado de la indicación al tamaño de la abertura visible a la superficie. Cuanto mayor es el rango de sangrado que emerge de la abertura, mayor es el volumen de la discontinuidad. 9.6.1 Técnicas de líquidos penetrantes Las dos técnicas penetrantes generales aprobadas para su uso incluyen la técnica penetrante del contraste del color (normalmente en color rojo para contrastar con un fondo blanco) y la técnica penetrante fluorescente, que utiliza un tinte que sea visible a la luz ultravioleta, como se muestra en la figura 28. Para sensibilidad adicional, las técnicas penetrantes fluorescentes se pueden utilizar para detectar indicaciones del tipo lineal muy finas. La examinación se realiza en un área obscurecida usando una luz negra filtrada. Existen tres diferentes sistemas penetrantes para usar con ambas técnicas, ellos incluyen: a. Removible con solvente. b. Lavable con agua. c. Post emulsificante. Se debe considerar la compatibilidad con los metales base, soldaduras, y material del proceso antes de que se utilicen los penetrantes, puesto que pueden ser difíciles de quitar totalmente. La sección V, artículo 6 de ASME, (párrafo T-620) enumera los requisitos generales para la examinación con líquidos penetrantes. Los códigos y especificaciones pueden enumerar el cumplimiento con estos requisitos como obligatorios. El API Std 650, ASME B31.3 y la sección VIII, División 1 del ASME, requiere se realice la examinación con líquidos penetrantes de acuerdo con el artículo 6. Algunos requisitos listados en este artículo incluyen: a. La inspección debe ser realizada de acuerdo con un procedimiento (según lo especificado por la sección del código de referencia). b. Tipo de materiales penetrantes que se utilizarán. c. Detalles para la limpieza de la pre-examinación incluyendo tiempo de secado mínimo. d. Tiempo de espera para el penetrante (tiempo de penetración). e. Detalles para quitar exceso de penetrante, aplicando el revelador, y tiempo antes de la interpretación. f. Evaluación de indicaciones en términos de estándares de aceptación del código de referencia. g. Requisitos de la limpieza posterior a la examinación. h. Iluminación superficial mínima requerida (visible o luz negra) de la pieza bajo examinación
9.7 INSPECCIÓN CON CORRIENTES DE EDDY (FOUCAULT) (ET) La inspección con corrientes de Eddy es utilizada para detectar discontinuidades superficiales, y en algunos casos discontinuidades subsuperficies en tubing, tubería, alambre, existencias de barra. ET ha limitado su uso en la inspección de soldaduras. Las corrientes de Foucault se pueden utilizar como prueba rápida para asegurar que los componentes que son unidos durante la soldadura tienen las mismas propiedades materiales, y como una comprobación rápida para los defectos de las caras de juntas soldadas. Pueden también ser utilizadas para medir el espesor de protecciones, recubrimientos superficiales no conductoras y medir el espesor del recubrimiento. La corriente de Foucault utiliza un campo magnético para crear corrientes que circulan en material eléctricamente conductor. Las discontinuidades en el material alterarán los campos magnéticos inducidos y los presentarán en la pantalla de la unidad. Como con la inspección con partículas magnéticas, esta técnica es más sensible para la detección de defectos cuando las corrientes son perpendiculares a la discontinuidad. Más información se puede encontrar en la sección V, artículo 8 de ASME, que trata la examinación con corriente de Foucault de productos tubulares. 9.8 INSPECCIÓN RADIOGRÁFICA (RT) 9.8.1 General8 RT es un método de examinación volumétrico capaz de examinar el espécimen entero en lugar de solo la superficie. Es el acercamiento histórico para examinar las soldaduras terminadas para discontinuidades superficiales y subsuperficiales. El método utiliza el cambio en la absorción de radiación por el metal sólido y en áreas de una discontinuidad. La radiación transmitida reacciona con la película, una imagen latente se captura, y cuando se procesa la película (revelado) crea una imagen permanente (radiografía) de la soldadura. Existen algunos métodos que utilizan electrónica para crear una imagen digital y son referenciados como “sin película.” Debido al peligro de la radiación, y a los requisitos de licenciamiento, el costo puede ser más alto y el personal entrenado y certificado más limitado, que con otros métodos de NDE. Un examinador de NDT interpreta y evalúa las radiografías para las diferencias de absorción y transmisión de resultados. Las indicaciones radiográficas muestran una densidad diferente según el contraste con la imagen de fondo normal de la soldadura o de la parte que es examinada. El a radiólogo también se cerciora de que la película sea expuesta por la fuente principal de radiación y no por la radiación de retro difusión. El examinador de NDT que realiza la interpretación, evaluación y reportes de la película debe ser certificado como mínimo con nivel II de acuerdo a los requisitos de ASNT. Sin embargo, todo el personal que efectue radiografía del se requiere que atienda el entrenamiento de seguridad de la radiación y cumpla con los requisitos reguladores aplicables. La sección V, artículo 2, párrafo T-220 de ASME enumera los requisitos generales para la examinación radiográfica. Hay requisitos muy específicos con respecto a la calidad de la radiografía producida, incluyendo la agudeza de la imagen, la capacidad de proporcionar densidad adecuada de la película en el área de interés y la sensibilidad al tamaño y tipo de defectos esperados. Los requisitos enumerados en el artículo 2 incluyen: a. El método para determinarse si está presente la retrodifusión. b. Identificación permanente, detectable al componente. c. Selección de la película de acuerdo con SE-1815. d. Designaciones para el tipo indicadores agujero o alambre de la calidad de la imagen (penetrámetro). e. Técnicas radiográficas sugeridas. f. Instalaciones para revisión de las radiografías. g. Calibración (certificación del tamaño de la fuente). La exposición y procesado de una radiografía se considera aceptable cuando cumple las características requeridas de calidad en términos de sensibilidad y densidad. Estos factores son designados para asegurar que las imperfecciones de una dimensión con relación a la sección del espesor serán reveladas. 9.8.2 indicadores de calidad de imagen(Penetrametros)9 Los estándares para la radiografía industrial requieren el uso de uno o más indicadores de calidad de imagen (IQIs) para determinar si se alcanzó la sensibilidad requerida. El IQI previamente fue llamado un penetrámetro pero este término no se está utilizando más en la mayoría de los códigos. Para determinar la sensibilidad del agujero o alambre requerido según lo especificado por el código que gobierna debe ser visible en la radiografía terminada. Los errores con IQIs (penetrametros) puede tener impacto mucho mayor en una tubería con pared delgada donde las imperfecciones grandes del paso de raíz pueden reducir significativamente la resistencia y la integridad de una soldadura. Los IQIs (penetrametros) son herramientas usadas en radiografía industrial para establecer el nivel de calidad de la técnica radiográfica. Hay dos tipos de IQIs (penetrametros) en uso en la actualidad: a. Los IQIs tipo-alambre (penetrametros) se construye de un arreglo de seis alambres ubicados paralelamente de diámetros especificados. Los IQIs tipo-alambre (penetrametros) son colocados en y perpendiculares a la soldadura antes de la exposición de una radiografía. El diámetro del alambre más pequeño que es visible en la radiografía como una imagen ligeramente-blanca proporciona una indicación de la sensibilidad de la radiografía. El alambre que es visible en una radiografía aceptable se conoce como alambre esencial y es especificado por el estándar. b. Los IQIs tipo-agujero (penetrametros) son laminas de metal de espesor conocido con agujeros de un diámetro especificado barrenado o perforado a través la lamina. El espesor de los IQIs tipo-agujero (penetrametros) son especificados generalmente para representar aproximadamente dos a cuatro por ciento del espesor del objeto que es radiografiado. Los agujeros en el IQI (penetrámetro) se proyectan
en una radiografía como (negro o gris) puntos más oscuros. El espesor del IQI (penetrámetro) y el diámetro del agujero más pequeño que es visible como una imagen más oscura en la radiografía proporcionan una indicación de la sensibilidad de la radiografía. El diámetro de agujeros en IQIs (penetrametros) tipo-agujero es un múltiplo del espesor de la lámina. Los diámetros comunes de los agujeros son uno, dos y cuatro por el espesor (1T, 2T y 4T) del IQI (penetrámetro), como se muestra en la figura 29. Los IQIs (penetrametros) se seleccionan basados en el espesor del material base más el refuerzo. Los IQIs (penetrametros) tipo-alambre son más a menudo colocados perpendiculares lo más posible a la línea de centro de la soldadura con la sensibilidad requerida basada en el espesor de la soldadura. Los IQIs (penetrametros) tipo-agujero son colocados al lado de la soldadura en el material base o en una calza con un espesor equivalente a la acumulación de soldadura. Para tuberías con espesores de pared o de soldadura de 0.312 pulg. (7.9 milímetros), se debe usar un IQI (penetrámetro) No. 15 ASTM con un espesor de 0.015 pulg. (0.38 milímetros) como se muestra en la figura 30. Ver tabla 7 para los números de IQI (penetrametros) para otros espesores. Esta tabla ilustra los espesores y números especificados de IQIs (penetrametros) ASTM E 142 para todos los rangos de espesores. Resume los requisitos del diámetro del agujero esencial para los IQIs (penetrametros) tipo-agujero. El agujero que se requiere sea visible en una radiografía aceptable se llama el agujero esencial. Cada tamaño de IQIs (penetrametros) tipo-agujero es identificado por un número que se relacione con el espesor de la lámina en pulgadas. Por ejemplo, un IQI (penetrámetro) No. 10 es de 0.010 pulg. (0.25 milímetros) de espesor mientras que un No. 20 es de 0.020 pulg. de espesor (0.51 milímetros). 9.8.3 Película radiográfica La película radiográfica clase I o II son aceptables para su uso. se requiere que la película tenga suficiente longitud y anchura para permitir un mínimo de 1 pulg. (25 milímetros) en exposiciones circunferenciales consecutivas, y 3/4 pulg. de cobertura (19 milímetros) en cualquier lado de la soldadura. La película se debe almacenar en un área fresca, seca, limpia lejos del área de exposición donde la emulsión no sea afectada por el calor, humedad y radiación. 9.8.4 La selección de la fuente radiactiva Para la inspección de soladuras, los isótopos radiactivos típicamente utilizados son iridio 192 o cobalto 60. Las máquinas de Rayos-X también pueden ser utilizadas. El iridio 192 se utiliza normalmente para la ejecución de radiografías en el acero con un rango de espesores de 0.25 pulg. - 3.0 pulg. (6.3 milímetros - 76.2 milímetros). El cobalto 60 se utiliza para acero con espesores de 1.5 pulg. - 7.0 pulg. (38 milímetros - 178 milímetros). El espesor mínimo o máximo que se puede radiografiar para un material dado es determinado demostrando que se ha obtenido la sensibilidad requerida. 9.8.5 proceso de la película La película que expuesta puede ser procesada manualmente, o el examinador puede utilizar un procesador automático. El tiempo de revelado normal es de cinco a ocho minutos a 68°F (20°C). Cuando la temperatura es más alta o más baja, el tiempo de revelado es ajustado de tal forma que el proceso producirá constantemente las radiografías con la calidad deseada. Los productos químicos usados en el procesamiento, revelado, fijador y agua de neutralizado se cambian sobre una base regular en cualquier momento de que las películas procesadas muestren irregularidades del producto químico. 9.8.6 preparación superficial Cuando una condición superficial, que podría enmascarar un defecto, es detectada visualmente por el ayudante radiólogo antes de la radiografía, la condición superficial se debe remediar antes de la exposición. Las ondas de soldadura u otras irregularidades en ambos lados el interior, donde sea accesible, o en el exterior, se deben quitar al grado que la imagen radiográfica que resulte no tendrá indicaciones que puedan enmascarar o confundir con la imagen de una discontinuidad. 9.8.7 identificación radiográfica la información de la identificación sobre todas las radiografías se debe producir clara y permanentemente, detectable para el contratista, fabricante, fecha, y al componente, soldadura o cordón de soldadura o los números de parte como apropiado y no obscurecerá cualquier campo de interés. La localización de los marcadores también aparecerán en la película que identifica el área de cobertura. 9.8.8 técnicas radiográficas La técnica más eficaz es una en la cual la radiación pasa a través de un solo espesor del material que es radiografiado y la película está en contacto con la superficie opuesta al lado de la fuente. Otras técnicas se pueden utilizar como lo dictan los códigos de referencia o la situación. Sin importar la técnica usada, la meta es alcanzar el nivel de calidad más alto posible. La colocación de IQI (penetrametros) debe estar lo más cerca posible de la soldadura sin interferir con la imagen de la soldadura. Una técnica se debe elegir basada sobre su capacidad de producir imágenes de discontinuidades sospechadas, especialmente las que no se puedan orientar en una dirección favorable a la fuente de radiación. La radiografía es extremadamente sensible a la orientación de discontinuidades planas estrechas. Si se espera que una discontinuidad plana estrecha esté en un ángulo a la fuente de radiación, será difícil o imposible detectar. La naturaleza, localización, y orientación deben siempre ser un factor importante en establecer la técnica. 9.8.8.1 técnica de pared simple la técnica de exposición de pared simple se debe utilizar para la radiografía siempre que sea práctica. En la técnica de pared simple, la radiación pasa solamente a través de una pared del material o de la soldadura, que es vista para aceptación en la radiografía (ver figura 31). Se debe hacer un número adecuado de exposiciones para demostrar que se ha obtenido la cobertura requerida. 9.8.8.2 La visión de pared simple
Para materiales, y para soldaduras en componentes, una técnica puede ser utilizada en la cual la radiación pase a través de dos paredes y solamente la soldadura (material) en el lado de la pared de la película es vista para aceptación. Un número adecuado de exposiciones se debe hacer para demostrar que la cobertura requerida cumple para soldaduras circunferenciales (materiales). Se debe hacer un mínimo de tres exposiciones tomadas a 120° una de otra. 9.8.8.3 técnica de Doble-pared Cuando no es práctica utilizar una técnica de una sola pared, se debe usar una técnica de doble-pared. Para materiales y para soldaduras en componentes de 3.5 pulg. (88.9 milímetros) o menos en diámetro exterior nominal, una técnica se puede usar en la cual la radiación pase a través de dos paredes y la soldadura (material) en ambas paredes es vista para aceptación en la misma radiografía. Para la vista de soldaduras de doble-pared, el haz de radiación se debe separar del plano de la soldadura un ángulo suficiente para separar las imágenes de las porciones del lado de la fuente y las porciones del lado de la película de la soldadura para que no se traslapen de las áreas que se interpretarán (ver figura 32). Cuando se requiere cobertura completa, se deben hacer un mínimo de dos exposiciones tomadas en ángulo de 90° una de la otra de cada junta soldada. Alternativamente, la soldadura se puede radiografiar con el haz de radiación colocado de tal forma que ambas paredes estén sobrepuestas. Cuando se requiere la cobertura completa, se debe hacer un mínimo de tres exposiciones tomadas a 60° o 120° una de otra para cada junta soldada. 9.8.9 evaluación de radiografías el paso final del proceso radiográfico es la evaluación de la radiografía. La interpretación exacta de la película es esencial; requiere horas de revisión y de la comprensión de las diferentes tipos de imágenes y condiciones asociadas en radiografía industrial. El intérprete debe estar enterado de diversos procesos de soldadura y de las discontinuidades asociadas a esos procesos. Las diferentes discontinuidades encontradas en soldaduras no siempre pueden ser fácilmente detectables. Por ejemplo, las indicaciones redondeadas tales como porosidad, escoria e inclusiones serán más evidentes que una indicación de una grieta, la falta de fusión o el traslape. Una grieta de soldadura es generalmente estrecha y no siempre es detectable por radiografía a menos que su orientación un poco en el mismo plano que la dirección de la radiación. La falta de fusión es típicamente estrecha y linear y ésta tiende a ser más recta que una grieta. En muchos casos la falta de la fusión está localizada en el ángulo del bisel de la soldadura o entre dos cordones de soldadura subsecuentes. Esto puede agregarse al grado de dificultad en identificar esta condición 9.8.9.1 instalaciones para la revisión de radiografías Las instalaciones de revisión proporcionan iluminación de fondo apagada con una intensidad que no cause reflexiones molestas, sombras, o fulgor en la radiografía. El equipo usado para ver las radiografías para interpretación debe proporcionar una fuente de luz suficiente para hacer visible el agujero o el alambre esencial del IQI (penetrámetro) para el rango de densidad especificada. Las condiciones de visión deben ser tales que la luz alrededor de los bordes de la radiografía o que vengan a través de las partes de baja densidad de las radiografías no interfieran con la interpretación. Se pueden también utilizar dispositivos de ampliación de baja potencia (1.5X - 3X) para ayudar en la interpretación y evaluación de la película; pero una ampliación muy alta realzará también el grado de aspereza de la película. Por ejemplo, comparadores con escalas grabadas en el cristal ofrecen capacidad de ampliación y medición. 9.8.9.2 calidad de de las radiografías Las radiografías debe estar libre de defectos mecánicos, químicos u otros para que no enmascaren, y no se confundan con la imagen de ninguna discontinuidad en el área de interés. Una radiografía con cualquier defecto en el campo de interés se debe ser desechada y radiografiar el área otra vez. 9.8.9.3 densidad radiográfica La densidad de la película es la medida cuantitativa del ennegrecimiento de la película como resultado de la exposición y procesamiento. La película clara tiene un valor de densidad cero. La película expuesta que permite que el 10% de la luz incidente pasen a través tiene una densidad de película1.0. Una densidad de película de 2.0, 3.0 y 4.0 permite que el 1%, 0.1% y 0.01% de la luz incidente pasen a través respectivamente. La densidad de película transmitida por la imagen radiográfica a través del cuerpo del IQI (penetrámetro) tipo agujero, o adyacente al IQI (penetrámetro) tipo alambre, en el área de interés debe estar dentro del rango de 1.8 - 4.0 para Rayos-X y 2.0 - 4.0 para Rayos Gama. La densidad radiográfica adecuada es esencial; las condiciones rechazables en una soldadura pueden ir inadvertidas si no se observan las variaciones de densidad leves en las radiografías. Un densitómetro o películas de comparación con espesores de varios pasos se utiliza para medir y estimar la oscuridad (densidad) de la película. Un densitómetro es un instrumento electrónico calibrado usando una tableta de pasos o una película de calibración por pasos detectable a un estándar nacional. La película de comparación por pasos es un del paso es una cuña del paso que ha sido calibrada por comparación a un densitómetro calibrado. La densidad base de la radiografía se mide con el IQI (penetrámetro). Un número de lecturas de densidad se deben tomar en localizaciones al azar en el area de interés (excepto las áreas que tienen discontinuidades). El rango de densidad en el área de interés no debe variar mayor o menos que el porcentaje especificado de la densidad base según lo definido en el código o especificación. 9.8.9.4 Retro difusión excesiva Una letra “B” de plomo con una dimensión mínima de 1/2 pulg. (12.7 milímetros) y 1/16 pulg. (1.55 milímetros) de espesor se adhiere típicamente a la parte posterior de cada contenedor/cassette de la película durante cada exposición para determinarse si la radiación de retro difusión está exponiendo la película. Si una imagen ligera de la letra “B” aparece en cualquier radiografía de un fondo más oscuro,
la protección contra la dispersión de la radiación será considerada insuficiente y la radiografía será considerada inaceptable. Una imagen oscura de la letra “B” en un fondo más claro no es causa para el rechazo de la radiografía. 9.8.9.5 interpretación La interpretación radiográfica es el arte de extraer la información máxima de una imagen radiográfica. Esto requiere el juicio subjetivo del intérprete y es influido por el conocimiento de los intérpretes de: a. Las características de la fuente de radiación y los niveles de energía con respecto al material que es examinado; b. Las características de los medios de la grabación en respuesta a la fuente de radiación seleccionada y a los niveles de energía; c. El proceso de los medios de grabación con respecto a la calidad de la imagen; d. La forma del producto (objeto) que es radiografiada; e. De los tipos posibles y más probables de discontinuidades que pueden ocurrir en el objeto de prueba; y f. Las posibles variaciones de las imágenes con discontinuidades está en función de la geometría radiográfica, y otros factores. Porque los intérpretes radiográficos tienen niveles que varían en conocimiento y experiencia, el entrenamiento se convierte en un factor importante para mejorar los niveles de conocimiento entre los intérpretes. En aplicaciones donde es importante la calidad del producto final para la seguridad y/o la confiabilidad, más de un intérprete cualificado debe evaluar y pasar el juicio en las radiografías. Las figuras 33 a 44 son imágenes radiográficas de soldadura que ilustran algunas discontinuidades y defectos típicos de soldadura. 9.8.10 registros de examinación radiográfica la información reportada es para incluir, pero no deber no estar limitada a lo siguiente: a. Trabajo/número de contrato /identificación. b. Colocación del marcador de la localización. c. Número de las radiografías (exposiciones). d. Voltaje de Rayos X o tipo del isótopo usado. e. Tamaño del punto focal de la máquina de Rayos X o de la fuente física del isótopo. f. Tipo y espesor, del material base, espesor del refuerzo de la soldadura de. g. Distancia fuente-a-objeto mínima. h. Distancia máxima del lado de la fuente del objeto a la película. i. Fabricante y tipo/designación de la película. j. Número de la película en cada contenedor/casete de película. k. Exposición simple o de doble-pared. l. Visión simple o de doble-pared. m. Tipo de IQI (penetrámetro) y designación del número del agujero/del alambre requerido. n. resultados de la examinación, procedimiento y/o código de referencias. o. Fecha de la examinación, nombre y calificación de examinadores. Cualesquiera dibujos, identificación de componente, o detalle adicional serán proporcionados al representante del cliente, junto con el informe de la examinación. Una muestra del reporte radiográfico se proporciona en el apéndice E. 9.9 INSPECCIÓN ULTRASÓNICA (UT) La UT es capaz de detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales. Un haz de sonido en el rango de frecuencia ultrasónica (>20.000 ciclos por segundo) viaja en línea recta a través del metal y se refleja de una interface. Para la inspección de soldadura, este haz de sonido de alta frecuencia se introduce en la soldadura y zona afectada por el calor en una trayectoria predeterminada, que, con la reflexión desde la parte posterior de una interrupción en continuidad del material, produce una onda que es electrónicamente amplificada para producir imágenes. Estas imágenes se muestran de tal forma que puedan dar al inspector la información del tamaño y posición de la discontinuidad. Las técnicas de haz recto se utilizan para la evaluación del espesor o comprobar si hay laminaciones, y/o otras condiciones, que pueden evitar que el haz angular examine la soldadura. Los transductores de haz recto (o cero grados), dirigen un haz de sonido desde una superficie accesible de la pieza de prueba a un límite o interface que sea paralelo o casi paralelo a la superficie de contacto. El tiempo que tarda el sonido en hacer un viaje redondo a través de la pieza se muestra en el instrumentos ultrasónico en la base del tiempo de. Existen diversas maneras en que se puede exhibir la información ultrasónica de haz recto como se muestra en las figuras 45 a 47, reimpresión cortesía de Krautkramer Inc.). Estas pantallas representan un espesor exacto de la pieza de prueba. La exploración A (AScan), como se muestra en la figura 45, es el tipo de pantalla más común. Muestra la respuesta a lo largo de la trayectoria del haz de sonido para una posición dada de la punta de prueba. Eje de las `x' (derecho) representa el tiempo de vuelo e indica la profundidad de una discontinuidad o de una pared posterior (espesor). El eje `y' muestra la amplitud de las señales reflejadas (ecos) y se puede utilizar para estimar el tamaño de una discontinuidad comparada a un reflector de referencia conocido. La pantalla de exploración-B (B-Scan) muestra (ver figura 46) una vista representativa del objeto bajo prueba desplazando la punta de prueba a lo largo de un eje. El eje horizontal (izquierdo) se relaciona con la posición de la punta de prueba mientras que se mueve a lo largo de la superficie del objeto y proporciona información en cuanto a la localización lateral de la discontinuidad. La amplitud del eco es indicada generalmente por el color o la intensidad gris de la escala de las indicaciones del eco. La pantalla de exploración-C (C-Scan) muestra una vista de planta (ver figura 47) objeto de la prueba. La imagen se produce
mecánicamente o electrónicamente explorando en un plano x-y. Los ejes ` x' y 'y' forma un sistema de coordenadas que indica la posición de la punta de prueba/ discontinuidad. El color o la intensidad gris de la escala se puede utilizar para representar la profundidad de la amplitud de la discontinuidad o del eco. Las técnicas de onda de corte o de haz angular se emplean para la identificación de discontinuidades en soldaduras. El haz de sonido entra en el área de la soldadura en ángulo, continúa propagando en una línea recta o reflejará de un interfaz tal como una discontinuidad. Si el sonido se refleja de una discontinuidad, una parte del haz de sonido vuelve al receptor donde es mostrado en el instrumento ultrasónico. Estas imágenes pueden mostrarse en un número de maneras para ayudar en la evaluación. De esta exhibición, la información tal como el tamaño, localización y tipo de discontinuidad pueden ser determinados. El ASME Sección V, artículo 4, listas los requisitos generales para la examinación ultrasónica. Los códigos y las especificaciones pueden enumerar el cumplimiento con estos requisitos como obligatorios. El ASME B31.3 y la sección VIII, División 1 de ASME, requieren que la examinación ultrasónica se realice de acuerdo con el artículo 4. El artículo 4 requiere se siga un procedimiento escrito, y algunos de los requisitos para ser incluido en el procedimiento son: a. Soldadura, tipos del metal base, y configuraciones que se examinarán. b. Técnica (Haz recto o angular). c. Tipo de acoplante. d. Tipo de instrumento ultrasónico. e. Requisitos de linealidad del instrumento. f. Descripción de la calibración. g. Material y diseño del bloque de calibración. h. Preparación superficial de la inspección. i. Requisitos de exploración (paralela y perpendicular a la soldadura). j. Técnicas de exploración (manual o automatizado). k. Requisitos de la evaluación. l. Datos a ser registrados. m. Reporte de indicaciones en términos de estándares de aceptación del código de referencia. n. limpieza posterior a la examinación 9.9.1 Calibración del sistema de inspección ultrasónica La calibración del sistema de inspección ultrasónica es el proceso de ajustar los controles del instrumento ultrasónico tanto que la exhibición de UT de la trayectoria del sonido es lineal. La calibración es para asegurar que hay suficiente sensibilidad para detectar discontinuidades del tamaño y tipo esperados en la forma y proceso del producto. El sistema de inspección incluye al examinador, instrumento ultrasónico, cableado, la unidad de exploración, incluyendo las cuñas o zapatas, acoplante, y estándar de referencia. El transductor de la unidad de exploración debe ser de un tamaño, frecuencia, y ángulo que sea capaz de detectar el defecto rechazable más pequeño esperado ubicado en la pieza que es examinada. El instrumento ultrasónico se requiere para cumplir o exceder los requisitos de la sección V, artículo 5, párrafo T-530 de ASME, y debe proporcionar la funcionalidad requerida para producir la presentación requerida de los reflectores de calibración y cualquier discontinuidad localizada durante la examinación. El estándar de referencia (bloque de calibración) debe ser del mismo diámetro nominal y espesor, composición y condición de tratamiento térmico que el producto que se está examinando. También debe tener la misma condición superficial que la pieza que es examinada. El estándar de referencia debe ser de un tamaño aceptable y tener reflectores conocidos de un tamaño y una localización especificados. Estos reflectores deben ser aceptables al código de referencia. La sección V de ASME, el artículo 5, en las figuras T-542.2.1 y T-542.8.1.1 se detallan los requisitos para la construcción del bloque de calibración básico. La verificación del sistema de calibración se debe realizar antes y al final de una examinación. Además, se requiere una verificación del sistema con cualquier cambio en la unidad de exploración, cableado, y examinador. La temperatura del estándar de calibración debe estar dentro de 25°F (14°C) de la pieza que se examinará. Si la temperatura baja de ese rango, el estándar de referencia debe traerse dentro de 25°F (14°C), y se debe realizar una verificación de la calibración. Para trabajos a alta temperatura, generalmente son necesarios transductores y acoplante de alta temperatura especiales. Se debe dar consideración al hecho de que las variaciones de temperatura dentro de la cuña o línea de retardo pueden causar cambios del ángulo del haz y/o alterar el retardo en la línea del tiempo. Las verificaciones del sistema son típicamente realizadas en un mínimo de cada cuatro horas durante el proceso de examinación pero se pueden hacer más a menudo a discreción de los examinadores, cuando se sospecha funcionamiento incorrecto. Si durante una verificación de la calibración del sistema, se determina que no está funcionando correctamente el equipo ultrasónico, todas las áreas probadas desde la última calibración deben reexaminarse. 9.9.1.1 Evaluación del eco con DAC La curva de corrección de amplitud distancia (DAC) permite una evaluación con eco simple de reflectores desconocidos por comparación de la altura del eco con respecto a la DAC (%DAC). Debido a divergencia de atenuación y del haz en todos los materiales, el tamaño de la amplitud del eco de un reflector dado disminuye mientras que la distancia de la punta de prueba aumenta. Para realizar
una DAC, se registra la respuesta máxima de un reflector de referencia especificado (es decir, fondo plano o agujero perforado lateral) en diferentes profundidades sobre los rangos de prueba requeridos. El bloque de calibración con los reflectores de referencia debe ser del mismo material que la pieza bajo prueba. La curva es trazada a través de los puntos máximos de las señales del eco de los reflectores como se muestra en la figura 48. La curva representa la pérdida de amplitud de la señal con base a la distancia, del mismo tamaño del reflector de referencia usando una punta de prueba dada. El ajuste del ganancia que establece la DAC durante la calibración inicial es referida como la sensibilidad principal del nivel de referencia. La evaluación se efectúa en este nivel de sensibilidad. Los reflectores desconocidos (defectos) son evaluados comparando su amplitud del eco contra la altura de la curva DAC (es decir, 50% DAC, 80% DAC, etc.) a la distancia de la trayectoria de los sonidos del reflector desconocido (ver figura 49). Las características del material y la divergencia del haz se compensan automáticamente porque el bloque de referencia y el objeto de prueba son fabricados del mismo material, tienen el mismo tratamiento térmico y condición superficial. 9.9.2 preparación superficial Antes de la examinación con UT, todas las superficies de exploración deben estar libres de salpicaduras de soldadura, de irregularidades superficiales y de materia extraña que puedan interferir con la examinación. La superficie de la soldadura debe ser preparada de tal forma que permita una examinación significativa. 9.9.3 cobertura de la examinación El volumen de la soldadura y el HAZ debe ser examinado moviendo la unidad de exploración sobre la superficie a examinar hasta explorar el volumen total de la examinación. Cada paso del transductor se traslapará con el paso anterior en un 10% de la dimensión del elemento del transductor. La velocidad de movimiento de la unidad de exploración no excederá 6 pulg. (152 milímetros) por segundo a menos que la calibración haya sido verificada a una velocidad mayor. En muchos casos, la unidad de exploración tiene los lados en forma angular para aumentar la oportunidad de detectar grietas finas que están orientadas en forma diferente a la perpendicular del haz de sonido. 9.9.4 examinación de haz recto Una examinación de haz recto se debe realizar adyacente a la soladura para detectar los reflectores que interferirían con el haz angular al examinar la soldadura tal como una laminación en el material base. Todas las áreas que tienen este tipo de reflector deben registrarse 9.9.5 examinación de haz angular Típicamente, existen dos diferentes examinaciones con haz angular realizadas en una soldadura. Una exploración para reflectores que están orientados paralelos a la soldadura, y una exploración para los reflectores que están orientados transversales a la soldadura. En ambos casos, la exploración se debe realizar con un aumento de ganancia de por lo menos dos veces la sensibilidad del nivel de referencia establecido durante la calibración. Sin embargo la evaluación de indicaciones, se debe realizar con la sensibilidad del nivel de referencia primaria. En ambos casos, la unidad de exploración debe ser manipulada de tal forma que la energía ultrasónica pase a través del volumen requerido de la soldadura y de la HAZ. Durante la examinación para los reflectores que estan orientados paralelos a la soldadura, el haz de sonidos es aproximadamente de ángulo recto a la soldadura, preferiblemente en ambos lados de la soldadura. Para los reflectores que están orientados transversales a la soldadura, el haz de sonido es paralelo a la soldadura y la exploración se realiza en una dirección alrededor de la soldadura, después la unidad de exploración se gira 180° y se realiza otra exploración hasta que la energía ultrasónica pase el volumen requerido de la soldadura y HAZ en dos direcciones. 9.9.6 prueba ultrasónica automatizada (AUT) La inspección volumétrica de soldaduras se puede realizar usando una de las tres técnicas de inspección de soldaduras ultrasónicas automatizadas: a. Exploración con trama pulso eco: Esta técnica inspecciona con transductores de compresión a cero grados y dos de haz angular que revisan la soldadura en los dos lados simultáneamente. Los transductores de compresión examinan para corrosión o defectos de laminación en el metal base y los transductores de haz angular exploran el volumen del metal de la soldadura. b. Inspección dividida en zonas pulso eco: La inspección dividida en zonas es una técnica de exploración lineal. La técnica utiliza un arreglo de transductores en ambos lados de la soldadura con los ángulos del transductor y ajuste de compuertas de tiempo de tránsito para asegurar de que el volumen completo de la soldadura sea examinado. c. La difracción del Tiempo de vuelo (TOFD): Esto es una técnica de exploración lineal se usada en el modo envío - recepción. Los transductores con varios modos de funcionamiento se utilizan para obtener la máxima inspección del volumen de la región soldada. Se puede requerir más de un juego de transductores para una inspección volumétrica completa. 9.9.7 evaluación y dimensionamiento de discontinuidades Los procedimientos de UT deben incluir los requisitos para la evaluación de discontinuidades. Típicamente, cualquier imperfección que cause una indicación superior a cierto porcentaje de la curva de DAC se debe investigar en términos de los estándares de aceptación. El procedimiento detallará la técnica del dimensionamiento que se utilizará para graficar la dimensión y longitud del espesor. Una técnica de medición comúnmente usada se llama “la técnica de la caída de intensidad”. Esta técnica de medición utiliza la dispersión del haz para determinar los bordes del reflector. La técnica de caída de DB 6 es comúnmente usada para determinar la longitud del reflector. Usando esta técnica, el transductor se coloca en la pieza de tal forma que la amplitud del reflector esté al máximo. Este punto es marcado con un lápiz de grasa. El instrumento de UT se ajusta para graduar la señal hasta la altura del 80% de la pantalla completa (FSH).
Entonces se mueve el transductor lateralmente hasta que el eco caiga hasta el 40% FSH (6dB). Esta posición también se marcará. Entonces se mueve el transductor lateralmente en la otra dirección, más allá del punto de amplitud máximo, hasta que la respuesta del eco alcanza otra vez el 40% FSH. Este punto es marcado con el lápiz de grasa. Las dos marcas exteriores representan la dimensión lineal del reflector. La técnica de dimensionamiento de caída de intensidad se puede utilizar también para determinar el espesor hasta el reflector. Sin embargo el transductor se mueve adelante y hacia atrás del reflector y de posición de barrido de la base correspondiente al tiempo desde el instrumento de UT se observa en cada una de las posiciones. Esta información es entonces graficada para determinar la localización de la discontinuidad con respecto al diámetro interior o exterior de la pieza que es examinada, y la dimensión hasta el reflector. Otras técnicas de medición de la distancia se describen en 9.9.7.1 hasta 9.9.7.4. 9.9.7.1 Método de movimiento de ondas en el diámetro interior El método de movimiento de ondas en el diámetro interior usa los efectos de modos de múltiples sonidos, como ondas longitudinales y de corte de forma cualitativa al tamaño de las fallas. El método se utiliza para la localización global de defectos en las regiones de 1/3 inferior, 1/3 del centro y 1/3 desde la superficie. Tres ondas específicas seo presentadas con el método de movimiento de ondas en el diámetro interior: a. Onda longitudinal refractada con alto ángulo de aproximadamente 70°. b. La onda de corte directa a 30° que convierte el modo a una onda longitudinal refractada a70°. c. onda de corte indirecto o “principal” que convierte el modo de una onda longitudinal en el diámetro interior desde la superficie a, y se mueve a lo largo de la superficie. 9.9.7.2 los métodos de difracción de la extremidad el método de difracción de la extremidad es muy efectivo para dimensionar las fallas que están abiertas a la superficie del diámetro interior o exterior y están a poca profundidad hacia la mitad de la pared. Para las fallas conectadas al diámetro interior, se usa la técnica de la mitad de la trayectoria en “V” o una y media de la trayectoria en “V”. Para fallas conectadas al diámetro exterior, existen dos técnicas; la técnica de difracción del tiempo-de vuelo extremo y la técnica de medición del tiempo extremo de la señal difractada y la señal base. 9.9.7.3 método longitudinal de gran ángulo El método de onda longitudinal refractada de gran ángulo es muy eficaz para defectos muy profundos. Un elemento dual, enfocado a 60, 70, y onda de movimiento en el OD se utilizan para examinar una mitad del espesor externo del componente del material. Los diseños de la punta de prueba varían con el fabricante. La profundidad de la penetración depende del ángulo de refracción, frecuencia, y profundidad enfocada. Muchos de estos transductores se utilizan no sólo para dimensionamiento, pero también para la detección y la confirmación de los defectos detectados durante la examinación de detección primaria. Para los materiales con grano grueso, estas puntas de prueba trabajan bien donde las puntas de haz angular son ineficaces. 9.9.7.4 el método bimodal El método bimodal es una punta de prueba con elemento dual en tándem con los cristales de los transductores localizados uno delante del otro. La punta de prueba también genera una onda del movimiento en ID. La física de la onda es esencialmente igual. El efecto pseudo- enfoque de los cristales del elemento dual es muy eficaz para defectos conectados al ID en la región medias de-la pared, con profundidad de la pared de 30 a 60%. A poco ángulo de ondas de corte (indirecta) convierte al ID para producir ondas de movimiento en el ID, que detecta la base del defecto. Más adelante el modo de onda de corte con poco ángulo convierte al ID en una onda longitudinal, que refleja una onda longitudinal desde la cara del defecto. Una onda longitudinal refractada con gran ángulo detecta la extremidad superior del defecto (70°). El método bimodal se puede utilizar para confirmar a profundidad bajas a profundas los defectos conectados al ID. Sin embargo, los defectos muy bajos de menos de 10 a 20 por ciento seran levemente sobredimensionados, y los defectos muy profundos tienden para ser levemente minimizados. El entrenamiento y la experiencia significativos se requiere para utilizar con eficacia algunas técnicas más avanzadas de detección y dimensionamiento con UT. 9.10 PRUEBA DE DUREZA La prueba de dureza de la soldadura y HAZ se requiere a menudo para asegurar que el proceso de soldadura y cualquier PWHT resulto a un resultado “suave” aceptable. La prueba de soldaduras de producción y HAZ requiere que las zonas de pruebas sean aplanadas por esmerilado nivelarlas con el metal base para acomodar el instrumento de prueba de dureza en el área de interés. La HAZ puede ser difícil de localizar y a menudo se requiere para propósitos de prueba están justo adyacente a la base de la soldadura. Los cupones de prueba para un PQR es más fácil para el cupón seccionado en cruz y grabado para identificar la soldadura, la línea de la fusión y la HAZ. El API RP 582 detalla los requisitos de prueba de dureza para PQRs y soldaduras de producción. La prueba de dureza de las soldaduras de producción utiliza a menudo equipo portátil. Las medidas en el campo tienden a tener mayor variabilidad y se pueden requerir mediciones adicionales para verificar resultados. Sin embargo, la prueba de dureza realizada como parte del PQR utilizará el equipo del laboratorio donde es posible mayor exactitud. 9.11 La PRUEBA de PRESIÓN Y de FUGA (LT)
Donde se requiere una prueba de presión hidrostática o neumática, el inspector adoptará los requisitos relevantes del código y especificación para los recipientes o la tubería. Los estándares API 510 y 570, el API RP 574, y ASME B31.3 proporcionan la guia en el uso de las pruebas de presión. Las pruebas de presión se deben conducir a temperaturas apropiadas para el material de construcción para evitar fractura frágil. Los códigos y la mayoría de las especificaciones no indican la duración de las pruebas de presión. La prueba se debe mantener el tiempo suficiente para que una inspección visual cuidadosa sea terminada para identificar cualquier fuga potencial. Típicamente, una prueba de presión se debe mantener hasta por 30 minutos. El inspector debe estar enterado del efecto que tiene cambiar la temperatura del medio de prueba para causar un aumento o disminución de la presión durante el período de prueba. Las pruebas de presión neumáticas requieren a menudo aprobaciones especiales y las consideraciones debido a la cantidad de energía almacenada en el sistema. Donde se conduce la prueba neumática, el inspector debe verificar los dispositivos presión-de relevo de presión, y acordonamiento del área de prueba para excluir todo al personal esencial. El inspector debe supervisar la presión en el máximo nivel de prueba por un tiempo antes de reducir la presión y de realizar la inspección visual. Esta precaución de seguridad da un plazo de tiempo para la ocurrencia de una falla potencial antes de que el inspector esté en las inmediaciones. La prueba de fuga puede ser requerida por código o especificación para demostrar resistencia o integridad del sistema, o puede ser realizada durante una prueba de presión hidrostática para demostrar la contención en una unidad sellada tal como un recipiente a presión. La sección V, artículo 10 de ASME, trata métodos de prueba de fuga e indica varios sistemas de prueba que se utilizarán para unidades abiertas y cerradas, basado sobre la sensibilidad de prueba deseada. Uno de los métodos más comúnmente usados durante la prueba hidrostática es la prueba directa de burbuja de presión. Este método emplea una solución líquida jabonosa, que se aplica a las áreas de un sistema cerrado bajo presión. Se realiza entonces una inspección visual para observar cualquier burbuja que se forme por el paso del gas a través de alguna fuga. Al realizar la prueba de burbujeo, algunos artículos a considerar incluyen la temperatura de la superficie que se examinarán, pre-prueba y limpieza posterior a la prueba de la pieza que se examinará, iluminación, ayudas visuales y tiempo de espera a una presión específica antes del uso de la solución jabonosa. Típicamente, el área bajo prueba se encuentra aceptable cuando no se observa ninguna formación continua de burbujas. Si la unidad bajo presión se encuentra con fugas, debe ser despresurizada, reparar las fugas de acuerdo al código, y se repetir la prueba. Se puede utilizar una variedad amplia de líquidos y métodos, dependiendo del resultado deseado. Las consideraciones para los límites de diseño del sistema se pueden prevenir el tipo más común de prueba de fuga usando agua. El secado, la altura hidrostática, y las limitaciones de la soportería deben ser tratados antes de utilizar agua. La sensibilidad requerida de los resultados puede también llevar a medios y métodos de prueba de fuga más sensibles. 9.12 REGISTRO DE DATOS DE LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA 9.12.1 detalles de los reportes Los resultados de la inspección de soldadura deben estar totalmente y exactamente documentados. El reporte de inspección, en muchos casos se convertirá en un expediente permanente que se mantendrá y referirá para la vida de la soldadura o pieza que está siendo inspeccionada. La información que puede ser incluida en un reporte de inspección se enumera en 9.12.1.1 hasta 9.12.1.3. 9.12.1.1 Información general a. Cliente o proyecto. b. Número de contrato o sitio. c. Fecha de la inspección. d. Componente/sistema. e. Sub-ensamble /descripción. f. Identificación de la soldadura. g. Tipo/material/espesor de la soldadura 9.12.1.2Información de la inspección a. Fecha de inspección. b. Número del procedimiento. c. Examinador. d. Información de certificación del examinador. e. Método de inspección. f. Ayudas visuales y otro equipo usados. g. Dato del punto de referencia de la soldadura. 9.12.1.3Resultados de la inspección a. Número de la hoja de la inspección. b. Limitaciones de la inspección. c. Resultados de la inspección. d. Una descripción de todas las indicaciones registrables y reportables. e. Para cada indicación: i. Número de la indicación.
ii. Localización de la indicación (dato del punto y línea central de referencia de la soldadura). iii. aguas arriba o aguas abajo (en sentido de las manecillas del reloj o sentido contrario) de un punto de referencia establecido. iv. Tamaño y orientación de la indicación. v. Tipo de indicación (lineal o redondeada). vi. Aceptable por los estándares de aceptación del código de referencia. vii. Observaciones o notas. viii. Incluya un bosquejo de la indicación. ix. Revisor y nivel de certificación. x. Comentarios de los revisores. 9.12.2 Terminología Cuando se reportan los resultados de una inspección es importante utilizar terminología estándar. Los ejemplos de terminología estándar se muestran en las tablas 8, 9, y 10. 10 Metalurgia 10.1 GENERAL Metalurgia es una ciencia compleja pero es importante para el inspector una comprensión general de los principios principales, debido a la gran variedad de metales base que puedan ser ensamblados por soldadura durante la reparación del equipo, y al impacto significativo en los metales resultando del proceso de soldadura. El proceso de soldadura puede afectar las propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión de la unión soldada. Esta sección está diseñada para proporcionar un conocimiento de los efectos metalúrgicos importantes al personal que realiza inspecciones, pero no debe ser considerada un recurso profundizado de la metalurgia. De acuerdo con los conceptos básicos que esta sección proporciona, esta sección no describe todos los aspectos de la metalurgia tales como estructuras cristalinas de los materiales y las configuraciones atómicas, que se dejan a otros textos de metalurgia más completos. 10.2 LA ESTRUCTURA DE METALES Y ALEACIONES Los metales sólidos son cristalinos en naturaleza y tienen toda una estructura en la cual los átomos de cada cristal se arreglan en un patrón geométrico específico. Las propiedades físicas de materiales metálicos incluyendo resistencia, ductilidad y tenacidad se pueden atribuir a la composición química y al arreglo ordenado de estos átomos. Los metales en estados fundido o líquido no tienen ningún arreglo ordenado de los átomos contenidos en metal fundido. Mientras que el el metal se enfría, se alcanza una temperatura en la cual los arreglos de átomos enlazan entre si y comienzan a solidificar convirtiéndose en cristales sólidos dentro de la fundición. Los cristales individuales del metal puro son idénticos a excepción de su orientación y se llaman granos. Conforme la temperatura se reduce aún más, estos cristales cambian en forma eventualmente se tocan y donde los granos se tocan se forma una capa de átomos de transición irregular, que se llama límite de grano. Cuando el metal fundido entero solidifica, los granos se entrelazan en una estructura metálica sólida llamada fundición. El conocimiento de estructuras de la fundición es importante puesto que el proceso de soldadura está relacionado con la fabricación de fundiciones en una fundidora. Debido a la semejanza en la forma de sus granos, una soladura se puede considerar una fundición pequeña. Una soldadura solidificada puede tener una estructura que se parece mucho a la de un pedazo del equipo. Sin embargo, las condiciones térmicas que son experimentadas durante una soldadura producen una estructura fundida con características únicas a la soldadura. 10.2.1 La estructura de fundiciones El arreglo total de los granos, límites de grano y fases presentes en la fundición se llama la micro estructura del metal. La micro estructura es un área significativa que los inspectores deben entender, pues son en gran parte responsables de las características físicas y mecánicas del metal. Porque las fundiciones usadas en la industria de refinación son típicamente aleadas, contendrán dos o más fases micro estructurales. Una fase es cualquier estructura que sea distinta física y en composición. Cuando se altera la composición química o se cambia la temperatura, se pueden formar nuevas fases o las fases existentes pueden desaparecer. Las estructuras de la fundición, dependiendo de su composición química pueden mostrar un amplio rango de propiedades mecánicas por varias razones. Es generalmente deseable mantener un tamaño de grano pequeño, que mejora resistencia y tenacidad. Esto puede ser alcanzado maximizando el índice de enfriamiento o reducir al mínimo la entrada del calor (en el caso de la soldadura). Esto aumenta el rango de formación cristalina y disminuye el tiempo disponible para el crecimiento de granos cristalinos, que tiene un efecto neto de reducir tamaño de grano cristalino. Las características de la estructura fundida se pueden también deteriorar por variaciones en la composición de la micro estructura llamada segregación. Debido a la solubilidad de los residuos y elementos de aleación, los elementos tales como el carbón, azufre, y fosforo pueden variar en un metal puro, estos elementos pueden causar variaciones en la temperatura de solidificación de diversas fases micro estructurales dentro del metal fundido. Mientras que el metal fundido se enfría, estos elementos son eventualmente contenidos en fases micro-estructurales que solidifican al final en espacios entre los granos. Estas regiones del límite de grano pueden tener un porcentaje mucho más alto que el resto de los granos en los elementos, que pueden conducir a las reducciones en propiedades de la ductilidad y de resistencia. Este efecto puede reducirse al mínimo usando materiales de fundición de pureza elevada, por prácticas de fundición especiales (fundiciones al vacío o gas inerte, por ejemplo) para reducir al mínimo la contaminación y/o el tratamiento térmico subsecuente para homogeneizar la estructura. En muchos aceros al carbono esto se alcanza usando los eliminadores de oxígeno tales como aluminio y los aceros se describen a menudo como “aceros muertos” o “completamente calmados”. La reducción al mínimo de los elementos de enlace o las
“inclusiones” es en esta etapa es a menudo importante pues pueden proporcionar los sitios para la formación de los defectos en servicio tales como agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC). Los gases, tales como el hidrógeno, que es atrapado en el metal fundido mientras se solidifica, pueden también afectar integridad de la fundición. En algunos casos, éstos crean vacíos o porosidad en la estructura, o pueden crear grietas. Las soldaduras son particularmente propensas al agrietamiento debido a los gases de hidrógeno atrapados. Este problema se puede evitar por la limpieza cuidadosa de los biseles de la soldadura para quitar los hidrocarburos y humedad, el uso de electrodos de bajo-hidrógeno, almacenaje u hornada correcta de electrodos y uso de técnicas de purga apropiadas con los gases de soldadura de alta calidad. Para aplicaciones en refinerías, las fundiciones se utilizan principalmente para componentes que tienen formas complejas para reducir al mínimo la cantidad de maquinados requeridos. Éstos incluyen componentes de bombas (carcasas, impulsores, y cajas de empaquetadura) y cuerpos de válvulas. 10.2.2 La estructura de materiales moldeados La gran mayoría de materiales metálicos usados para la fabricación del equipo en refinería y de plantas del producto químico se utiliza en la forma moldeada más que fundida. El trabajo mecánico del lingote del molde produce los materiales labrados por los procesos tales como rolado, forja, o extrusión, que se realizan normalmente a una temperatura elevada. Estos procesos dan lugar a una micro estructura que tiene una composición uniforme, y pequeña, con forma de grano uniforme. Los materiales moldeados pueden consistir en unas o más fases micro estructurales que pueden tener diferentes estructuras de grano. Los aceros inoxidables austeníticos, por ejemplo, se componen de una fase micro estructural llamada austenita, que tiene granos de la misma estructura cristalina. Muchas aleaciones de níquel, aluminio, titanio y cobre son también materiales monofásicos. Los materiales de una sola fase son reforzados a menudo por la adición de elementos de aleación que conducen a la formación de precipitados no-metálicos o intermetálicos. La adición de carbón a los aceros inoxidables austeníticos, por ejemplo, conduce a la formación de muy pequeños precipitados de carburo de hierro y cromo en los granos y en los límites de grano. El efecto de estos precipitados es reforzar la aleación. El reforzamiento mayor ocurre generalmente con la distribución más fina de precipitados. Este efecto es generalmente dependiente de la temperatura; a temperaturas elevadas, los precipitados comienzan romper y se pierde el efecto del reforzamiento. Las aleaciones pueden también consistir en más de una fase micro estructural y estructura cristalina. Un número de aleaciones de cobre incluyendo algunos latonados se componen de dos fases distintas. El acero al carbón es también una aleación bifásica. Una fase está en una forma de hierro relativamente pura llamada ferrita. Por sí misma, la ferrita es un material bastante débil. Con la adición de más de 0.06 por ciento de carbón, se forma una segunda fase llamada perlita que agrega resistencia al acero. La perlita es una mezcla laminar (es decir. placa-como) de ferrita y de Fe3C carburo de hierro. Como resultado de un rápido enfriamiento tal como enfriamiento brusco en aceros no aleados y también con la adición de elementos de aleación tales como cromo al acero, otras fases se pueden formar. En lugar de perlita, las fases tales como bainita o martensita pueden ser producidas. Estas fases tienden a aumentar la resistencia y la dureza del metal con cierta pérdida de ductilidad. La formación de estructuras tales como bainita y martensita puede también ser el resultado de enfriamiento rápido o controlado y de “recalentamiento” dentro de ciertos rangos de temperaturas a menudo llamados “templado” y “revenido.” 10.2.3 La metalurgia de la soldadura La metalurgia de la soldadura se refiere a la fusión, solidificación, reacciones del gas-metal, reacciones del metal-escoria, fenómenos superficiales y reacciones del metal base. Estas reacciones ocurren muy rápidamente durante la soldadura debido a los cambios rápidos de temperatura causada por el proceso de soldadura. Esto está en contraste con la metalurgia de fundiciones, que tiende a ser más lenta y a menudo más controlada. Las partes de una soldadura abarca tres zonas, el metal de la soldadura, el metal afectado por el calor (zona), y el metal base. La metalurgia de cada área de la soldadura se relaciona con las composiciones del metal base y la soldadura, el proceso de la soldadura y los procedimientos usados. La mayoría de los metales de soldadura típicos se solidifican rápidamente y, como la estructura de una fundición descrita anteriormente, solidifica generalmente de manera semejante como una fundición y tienen una micro estructura dendrítica de grano fino. El metal de soldadura solidificado es una mezcla del metal base derretido y del metal de relleno depositado de la soldadura, si se utiliza. En la mayoría de las soldaduras, también habrá segregación de los elementos de aleación. La cantidad de segregación es determinada por la composición química de la soldadura y del metal base. Por lo tanto, la soldadura será menos homogénea que el metal base, que puede afectar las características mecánicas de la soldadura. La zona afectada por el calor (HAZ) esta adyacente a la soldadura y es esa porción del metal base que no se ha derretido, pero que sus propiedades mecánicas o micro estructura han sido alteradas por la temperatura de precalentamiento y el calor de la soldadura. Típicamente habrá un cambio de tamaño de grano o estructura del grano y dureza en la HAZ del acero. El tamaño o ancho de la HAZ depende de la entrada de calor usado durante la soldadura. Para los aceros al carbono, la HAZ incluye las regiones calentadas a temperaturas mayores que 1350°F (700°C). Cada paso de soldadura aplicada tendrá su propia HAZ y las zonas afectadas por el calor traslapadas se extenderán en el espesor completo de la placa o de la pieza soldada. El tercer componente en una unión soldada es el metal base. La mayoría de los aceros al carbón comunes y de baja aleación usados para tanques y recipientes a presión son soldables. El factor principal que afecta la soldabilidad de un metal base es su composición química. Cada tipo de metal tiene límites procesales de soldadura dentro de los cuales las soldaduras sanas con características satisfactorias puedan ser hechas. Si esos límites son anchos, se dice que el metal tiene buena soldabilidad. Inversamente, si los límites son estrechos, el metal se dice que tiene pobre soldabilidad.
Un aspecto importante de la metalurgia de la soldadura es la reacción metal gas entre el metal de la soldadura fundida y los gases presentes durante la soldadura. Las reacciones metal gas dependen de la presencia de oxígeno, hidrógeno, o nitrógeno, individual o combinado en la atmósfera protectora. El oxígeno puede estar presente dentro de la atmósfera u ocurrir por la disociación del vapor de agua, del bióxido de carbono, o del óxido de metal. El aire es la fuente más común de nitrógeno, pero puede también ser utilizado como gas de protección para la soldadura de aceros inoxidables austeníticos duales. Hay muchas fuentes de hidrógeno. En SMAW o SAW, el hidrógeno puede estar presente como agua en el recubrimiento del electrodo o el flujo suelto. El hidrógeno puede también venir de lubricantes, agua en la pieza de trabajo, óxidos superficiales, o humedad o lluvia. Un factor importante en seleccionar los gases protectores es el tipo o mezcla. Un gas reactivo tal como el bióxido de carbono puede descomponerse a temperaturas del arco en el carbón y oxígeno. Esto no es un problema en los aceros al carbón y de baja aleación. Sin embargo, en metales de alta aleación y reactivos, esto puede causar un incremento en el contenido de carbón y la formación de óxidos que pueden bajar las propiedades de resistencia a la corrosión de la soldadura. Los materiales de alta-aleación soldados con procesos gas protector emplean generalmente gases o mezclas de protección inertes solamente con adiciones leves de gases reactivos para promover estabilidad del arco. 10.3 PROPIEDADES FÍSICAS Las propiedades físicas de los metales base, metales de relleno y aleaciones que están siendo ensamblados pueden tener una influencia en la eficacia y la aplicación de un proceso de soldadura. La naturaleza y propiedades del gas protector proporcionado por la descomposición de los materiales de fundición o la introducción directa de los gases de protección usados para proteger la soldadura contra la contaminación atmosférica puede tener un efecto pronunciado en su capacidad de proporcionar blindaje adecuado y en las propiedades químicas y mecánicas finales de una soldadura. Las propiedades físicas de un metal o aleación son aquellas, que son relativamente insensibles a la estructura y pueden ser medidas sin el uso de la fuerza. Ejemplos de propiedades físicas de un metal son la temperatura de fusión, conductividad térmica, conductividad eléctrica, coeficiente de expansión térmica, y densidad. 10.3.1 La temperatura de fusión La temperatura de fusión de diversos metales es importante conocerla porque cuanto más alto es el punto de fusión, mayor es la cantidad de calor que es necesario para fundir un volumen dado de metal. Esto es un problema ocasional en la soldadura por arco puesto que las temperaturas del arco exceden las temperaturas de fusión de los aceros al carbón y de baja aleación. El soldador aumenta simplemente el amperaje para conseguir más calor, así controlando el volumen de metal de soldadura fundido por unidad de longitud de una soldadura dada, del voltaje o longitud de arco y velocidad de avance. Un metal puro tiene una temperatura de fusión definida que está justo por arriba de su temperatura de solidificación. Sin embargo, la fusión completa de materiales aleados ocurre sobre un rango de temperaturas. Los metales aleados inician su fusión a una temperatura, que está justo por arriba de su temperatura del solidificación y, porque puede contener diferentes fases metalúrgicas, la fusión continúa conforme la temperatura aumenta hasta que alcanza su temperatura a líquido. 10.3.2 La conductividad térmica La conductividad térmica de un material es el rango en el cual el calor es transmitido a través de un material por la conducción o transmisión térmica. Generalmente los metales con alta conductividad eléctrica también tienen alta conductividad térmica. Los materiales con alta conductividad térmica requieren mayor temperatura para soldar que aquellos con una conductividad térmica más baja y pueden requerir precalentamiento. El acero es un conductor pobre de temperatura con respecto al aluminio o al cobre. Consecuentemente lleva menos calor la fusión del acero. El aluminio es un buen conductor de temperatura y tiene la capacidad de transferir muy eficientemente el calor. Esta capacidad del aluminio para transferir temperatura tan eficientemente también lo hace más difícil de soldar con fuentes de calor a bajas temperaturas. 10.3.3 conductividad eléctrica La conductividad eléctrica de un material es una medida de su eficacia en conducir corriente eléctrica. Los metales son buenos conductores de la electricidad. Los metales que tienen alta conductividad eléctrica son más eficientes en conducir la corriente eléctrica que aquellos con una conductividad eléctrica baja. El aluminio y el cobre tienen alta conductividad eléctrica con respecto al hierro y el acero. Su resistencia eléctrica es también mucho más baja, y consecuentemente, menos calor es generado en el proceso de conducción de corriente eléctrica. Ésta es una de las razones que el cobre y el aluminio son utilizados en el cableado y cables eléctricos. La capacidad del acero de conducir corriente eléctrica es mucho menos eficiente y produce más calor por su alta resistencia eléctrica. Uno puede entonces deducir que el acero se puede calentar con temperaturas más bajas que las necesarias para el aluminio o el cobre debido a la baja conductividad eléctrica y alta resistencia eléctrica. La conductividad térmica de un material disminuye conforme aumenta la temperatura. La aleación de metales puros también disminuye la conductividad térmica de los materiales. Generalmente, un material que ha tenido elementos de aleación substanciales agregados puede tener una conductividad térmica más baja y se requieren temperaturas más bajas para calentar el material a una temperatura deseada. 10.3.4 coeficiente de expansión térmica Conforme se calientan los metales sufren un aumento de volumen. Este aumento se mide en dimensiones lineales conforme aumenta la temperatura. Este incremento lineal con incremento de temperatura, por grados, se expresa como el coeficiente de expansión térmica.
Un ejemplo de esto sería el incremento de longitud de una barra de acero que se ha calentado en su centro con un soplete. conforme la barra se calienta, habrá un aumento medible en su longitud que correlaciona a la temperatura y al coeficiente especificado de expansión térmica para el material en esa temperatura. Este coeficiente de expansión térmica puede no ser constante a través de un rango de temperaturas debido a los cambios de fase que experimenta un material en diversas temperaturas e incremento o disminución de volumen que acompañan estos cambios de fase. Los metales con un alto coeficiente de expansión térmica son mucho más susceptibles a problemas de combeo y distorsión durante la soldadura. Los incrementos de longitud y contracción que acompañan el calentamiento y enfriamiento durante la soldadura deben ser anticipados, y establecer procedimientos que aseguren que las tolerancias apropiadas se utilicen para reducir al mínimo los efectos de condiciones térmicas. La unión de metales en que sus coeficientes de expansión térmica son diferentes puede también contribuir grandemente a las condiciones térmicas de fatiga, y resultar en una falla prematura del componente. Los procedimientos de soldadura a menudo empleados, especifican metales de relleno especiales que reducen al mínimo los efectos nocivos causados por diferencias inherentes entre los metales que son ensamblados. 10.3.5 densidad La densidad de un material se define como su masa por unidad de volumen. Las fundiciones, y por lo tanto las soldaduras, son generalmente menos densos que el material moldeado de composición similar. Las fundiciones y las soldaduras contienen porosidad e inclusiones que producen un metal con una densidad más baja. Este es un factor importante empleado durante la RT de juntas soldadas. La densidad de un metal es a menudo importante para un diseñador, pero más importante para el soldador es la densidad los gases de protección. Un gas con una densidad más alta es más eficiente como su barrera de protección que uno con una densidad más baja pues protege el ambiente de soldadura más largo antes de dispersarse. 10.4 PROPIEDADES MECÁNICAS Las propiedades mecánicas de metales base, metales de relleno y soldaduras terminadas son de mayor importancia en la consideración del diseño e integridad de estructuras y componentes soldados. Los ingenieros seleccionan materiales de construcción que proporcionan resistencia adecuada a temperaturas y presiones de operación. Para el inspector, es esencial la verificación que las propiedades mecánicas cumplen los requisitos de diseño. Los inspectores deben entender los principios fundamentales de propiedades mecánicas y la naturaleza de las pruebas conducidas para verificar el valor de esas propiedades. Este es uno de los principios fundamentales de realizar pruebas de calificación del procedimiento de soldadura. Los ejemplos de propiedades mecánicas de metales y de aleaciones son, la resistencia a la tensión, resistencia a la cedencia, ductilidad, dureza, y tenacidad. 10.4.1 Resistencia a la Tensión y a la Cedencia La resistencia a la tensión se utiliza para determinar la resistencia a la tensión última de los metales, resistencia a la cedencia, elongación y reducción de área. Una prueba de tensión se realiza estirando un espécimen de prueba hasta su falla con aumento de carga. El esfuerzo se define como la fuerza que actúa en una región dada del metal cuando se aplica una carga externa. El esfuerzo nominal de un metal es igual a la resistencia a la tensión. La resistencia a la tensión última de un metal es determinada dividiendo la carga externa aplicada por el área representativa del espécimen en tensión. La tensión se define como la cantidad de deformación, cambio de forma, que un espécimen ha experimentado cuando está bajo esfuerzos. La tensión se expresa como una longitud de alargamiento dividida por la longitud original del espécimen antes de ser tensionado. Cuando el espécimen es sujeto a pequeños esfuerzos, la tensión es directamente proporcional al esfuerzo. Esto continúa hasta que se alcanza el punto de cedencia del material. Si el esfuerzo fuera retirado antes de alcanzar el punto de cedencia del metal, el espécimen volvería a su longitud original y es, considerado la deformación elástica. Sin embargo, el esfuerzo aplicado por arriba del punto de cedencia producirá un aumento permanente en longitud del espécimen y la cedencia se considera deformación plástica. Los esfuerzos continuos pueden dar lugar a cierto trabajo de endurecimiento con un aumento en la resistencia del espécimen. El alargamiento uniforme continuará, y el alargamiento comienza a concentrarse en una región localizada dentro de una pequeña longitud, así como se reduce el diámetro del espécimen. El espécimen de prueba se dice que empieza a “adelgazar”. El adelgazamiento continúa hasta que el espécimen no puede resistir más el esfuerzo y el espécimen se separa o se fractura. El esfuerzo en el que esto ocurre se llama resistencia última a la tensión. Para propósitos de diseño, la máxima utilidad debe basarse en la resistencia a la cedencia de un material, como esto es considerado la zona elástica/plástica para un material, en lugar de que solamente la resistencia ultima a la tensión o resistencia a la fractura de un material. 10.4.2 ductilidad En pruebas de extensión, ductilidad se define como la capacidad de un material de deformarse plásticamente sin fracturarse, medida por el alargamiento o la reducción de área. El alargamiento es el aumento en pequeña longitud, medida después de la fractura del espécimen dentro de la longitud calibrada, expresada generalmente como porcentaje de la longitud original calibrada. Una ductilidad de los materiales, cuando están sujetos a incremento de cargas de tensión, puede ser de ayuda al diseñador para determinar el alcance al cual un metal se puede deformar sin fractura en operaciones de la metalurgia tales como rolado y extrusión. El espécimen tensionado es marcado a golpe en la sección central
del espécimen, y medido, y medir el diámetro del área reducida antes de sujetarla a la carga de tensión. Después de que se ha fracturado el espécimen, las dos mitades del espécimen fracturado por tensión se colocan juntas tan cerca como sea posible, y la distancia entre las marcas de golpe se mide nuevamente. El aumento en longitud calibrada después de la fractura con respecto a la longitud original antes de sujetar el espécimen a las cargas de tensión es el alargamiento del espécimen. Esto se expresa generalmente como un porcentaje de alargamiento dentro de 2 pulg. (50.8 milímetros) de longitud calibrada. El diámetro en el punto de fractura también se mide y la reducción en área con respecto al área original se calcula. Esta reducción en área se expresa como un porcentaje. El porcentaje de alargamiento y reducción de porcentaje del área son obtenidos para la ductilidad de un material. El diseño de elementos se debe basar en el límite elástico (resistencia a la cedencia). La deformación permanente, resultando del flujo plástico, ocurre cuando se excede el límite elástico. Un material sujeto a cargas más allá de su límite elástico puede llegar a endurecerse por tensión, o trabajo de endurecido. Esto resulta en una resistencia a la cedencia altamente eficaz, sin embargo, la ductilidad total basada en la condición de endurecimiento por tensión es más baja que la de un material que no ha sido sujetado a cargas que excedan el límite elástico. Algunos materiales también se deterioran en términos de ductilidad debido a ciclos térmicos en servicio. La reducción en ductilidad en estos casos puede bajar hasta el punto que la reparación de una grieta por soldadura en servicio llega a ser muy difícil o imposible. Esto es a veces experimentado durante la reparación por soldadura de los espejos de cambiadores de aleación complejos. Una de las pruebas más comúnmente usadas en el desarrollo de los procedimientos de soldadura es la prueba de dobléz. La prueba de dobléz se utiliza para evaluar la ductilidad y sanidad relativas de la junta soldada o el espécimen de prueba soldado. El espécimen es generalmente doblado en una horquilla de prueba guiada. Los especímenes son sujetos a tensión en las fibras externas doblando el espécimen a un radio específico que se base en el tipo de material y espesor del espécimen. Los códigos especifican generalmente un tamaño máximo permitido para grietas en un espécimen doblado. Las grietas y los rasgones resultando de una falta de ductilidad o discontinuidades en el metal de la soldadura se evalúan para aceptación o rechazo a los requisitos del código aplicable. 10.4.3 Dureza La dureza de un material es definida como la resistencia a la deformación plástica por una muesca. La dureza por muesca se puede medir por varias pruebas de dureza, tales como Brinell, Rockwell, Knoop y Vickers. Las mediciones de dureza pueden proporcionar la información acerca de los cambios metalúrgicos causados por la soldadura. En aceros aleados, un alto valor de dureza podría indicar la presencia de martensita sin revenir en la soldadura o la zona afectada por el calor, mientras que una dureza baja puede indicar una condición sobre-revenido. Hay una correlación aproximada entre los diversos resultados de prueba de dureza y la resistencia a la tensión de algunos metales. La correlación entre los valores de dureza y la resistencia a la tensión se debe utilizar con precaución cuando es aplicada a juntas soldadas o a cualquier metal con una estructura heterogénea. Una prueba Brinell consiste en aplicación de carga (fuerza), en una bola de 10 milímetros de diámetro de acero endurecido o carburo de tungsteno contra una superficie plana de un espécimen de prueba golpeando la barra en el dispositivo Brinell con un martillo. El impacto se transmite igualmente a una barra de prueba que se mantiene dentro del dispositivo que tiene un valor de dureza Brinell conocido y a través de la impresión de la bola a la superficie del espécimen de prueba. El resultado es una muesca con un diámetro en la barra de prueba y la superficie del espécimen en prueba. Los diámetros de las impresiones que resultan se comparan y se relacionan directamente con la dureza respectiva de la barra de prueba y del espécimen en prueba. La prueba de dureza Rockwell se diferencia de la prueba Brinell en que el número de dureza está basado en una relación inversa a la medida de la profundidad adicional en la cual un identador es forzado por una carga (mayor) pesada, más allá de la profundidad de una carga (menor) previamente aplicada. La prueba de Rockwell es simple y rápida. La carga menor es aplicada automáticamente por la colocación manual de la pieza de trabajo contra el identador hasta que se “ajuste” en la posición establecida. Se ajusta la posición cero en el dial de la máquina de prueba. Se aplica entonces la carga principal, y sin quitar la pieza de trabajo, se retira la carga principal, y entonces se lee en el dial el número Rockwell. En pruebas Rockwell, la carga menor es siempre de 10 kilogramos, pero la carga mayor puede ser 60, 100 o 150 kilogramos. Los identadores pueden ser identadores cónicos de diamante (conocidos comúnmente como Brales), o identadores de bola de acero endurecido de varios diámetros. El tipo de identadores y cargas aplicadas depende del tipo de material que se probará. Una letra ha sido asignada a cada combinación de carga e identador. La escala es indicada por una combinación del sufijo de H para la dureza, R para Rockwell y entonces una letra que indica la escala empleada. Por ejemplo, un valor de 55 en la escala de C se expresa como 55 HRC. La prueba de dureza Vickers sigue el principio Brinell por lo que la dureza se calcula del cociente de carga al área de una muesca en comparación con la profundidad (el principio de Rockwell). En la prueba de dureza Vickers, un identador de una forma definida se presiona en el material de trabajo, se retira la carga, y se miden las diagonales de la muesca resultante. El número de dureza se calcula dividiendo la carga por el área superficial de la muesca. El identador para la prueba de Vickers se hace de diamante en la forma de una pirámide con base cuadrada. La profundidad de la muesca es aproximadamente de un séptimo de la longitud diagonal. El valor de dureza Vickers es precedido por la designación (HV). El número de dureza Vickers es igual al número de dureza de la pirámide del diamante (DPH). La prueba de dureza en servicio puede implicar el uso de variaciones portátiles de los métodos descritos anteriormente. Alternativamente, las técnicas varían basadas en rebote, resistencia a la muesca o comparadores de muescas pueden ser aplicadas y los resultados relacionados a las escalas de dureza más comúnmente aceptadas. Cualquier técnica empleada puede ser aceptable mientras
produzca resultados comprobables y constantes. Varios códigos y estándares ponen requisitos de dureza en metales y soldaduras. Uno debe comparar los resultados de prueba para los procedimientos del material o soldadura con los estándares aplicables para asegurar que los requisitos para la prueba de dureza se cumplen, y que el resultado de la prueba son satisfactorios con lo especificado por el código aplicable. Hay a menudo requisitos de degradación en servicio, que son relacionados a la dureza. Por ejemplo, la susceptibilidad de agrietamiento al H2S húmedo en acero al carbón se reduce si los niveles de dureza se mantienen por abajo de 22 HRC 10.4.4 Tenacidad La tenacidad es la capacidad de un metal para absorber energía y de deformarse plásticamente antes de fracturarse. Una característica importante del material para los diseñadores de tanques y recipientes a presión es la “tenacidad a la fractura” de un metal que es definida como la capacidad de resistir la propagación de fractura o grieta bajo esfuerzo. Esto es medido generalmente por la energía absorbida en una prueba de impacto de muesca. Hay varios tipos de pruebas de tenacidad de la fractura. Una de las más comunes es una prueba de impacto en barra con muesca llamada la prueba de impacto Charpy. La prueba de impacto Charpy es una prueba de impacto con péndulo de movimiento simple donde el espécimen se apoya en los extremos como viga simple y es roto por un péndulo que cae. La energía absorbida, según lo determinado por la elevación subsecuente del péndulo, es una medida de la resistencia de impacto o tenacidad de muesca de un material. Los resultados de las pruebas se registran generalmente en pies-libras. El tipo de muesca y la temperatura de la prueba de impacto son generalmente especificados y registrados, además del tamaño del espécimen (si son especímenes de-tamaño, más pequeño de 10 milímetros * 10 milímetros). Los materiales se prueban a menudo a varias temperaturas para determinar la temperatura de transición de dúctil a frágil. Muchos códigos y estándares requieren prueba de impacto en las temperaturas mínimas del metal de diseño basadas en temperaturas de servicio o de la ubicación para asegurar que el material tiene suficiente tenacidad para resistir fractura frágil. 10.5 PRECALENTAMIENTO El precalentamiento, para nuestros propósitos, se define como el calentamiento de la soldadura y del metal base circundante a una temperatura predeterminada antes de iniciar una soldadura. El propósito principal para el precalentamiento de aceros al carbón y de baja aleación es reducir la tendencia a agrietarse por hidrógeno inducido. Haciendo esto retarda el rango de enfriamiento, que ayuda a prevenir la formación de martensita en la soldadura y HAZ del metal base. Sin embargo, el precalentamiento se puede realizar por muchas razones, incluyendo: a. llevar la temperatura hasta la temperatura de precalentamiento o de interpaso requerida por el WPS. b. Reducir las tensiones de contracción en la soldadura y el metal base, que es especialmente importante en juntas soldadas con las altas tensiones. c. Reducir el rango de enfriamiento para prevenir el endurecimiento y reducción en la ductilidad de la soldadura y HAZ del metal base. d. Mantener las temperaturas de interpaso de la soldadura. e. Eliminar la humedad del área de la soldadura. f. Cumplir los requisitos del código de fabricación aplicable, tales como el código de recipientes a presión y calderas de ASME, dependiendo de la química y espesor de la aleación a ser soldada. Si el precalentamiento se especifica en el WPS es importante que el inspector confirme que la temperatura requerida sea mantenida. Esto puede hacerse usando varios métodos, incluyendo termopares, pirómetro del contacto, instrumentos de medición de temperatura infrarroja, o los crayones indicadores de temperatura. El inspector también debe recordar que si se requiere precalentamiento durante la soldadura también debe aplicarse durante la soldadura de punteo, paso caliente y corte térmico del metal, que inducen los cambios de temperatura similares a la soldadura de unión. El precalentamiento puede ser aplicado usando varias de las diferentes técnicas, pero las técnicas más comunes usadas en la fabricación de tubería y tanques son bobinas de resistencia eléctrica, o un soplete de oxiacetiléno o gas natural. La buena práctica es calentar uniformemente un área en cualquier lado de la junta soldada a una distancia de tres veces el ancho de la soldadura. El precalentamiento debe aplicarse y extenderse por lo menos a 2 pulg. (50.8 milímetros) de cualquier lado de la soldadura abarcando la soldadura y áreas de la zona afectada por el calor potenciales. Los inspectores tendrán precaución al soldar metales de diferentes requisitos químicos o de precalentamiento para asegurar que los requisitos de precalentamiento para ambos metales esté de acuerdo con códigos y la documentación de WPS. Típicamente, gobierna el metal con más alto requisito de precalentamiento. 10.6 El TRATAMIENTO TÉRMICO POSTERIOR A LA SOLDADURA EL tratamiento térmico Posterior a la soldadura (PWHT) produce efectos mecánicos y metalúrgicos en los aceros al carbón y de baja aleación que variarán extensamente dependiendo de la composición del acero, su última historia térmica, la temperatura y duración de los el PWHT y rangos de calentamiento y enfriamiento empleados durante el PWHT. La necesidad de PWHT depende de muchos factores incluyendo; química del metal, espesor de las piezas que son ensambladas, diseño de la junta, procesos de soldadura y condiciones de servicio o proceso. La temperatura de PWHT es seleccionada considerando los cambios esperados en el equipo o estructura. Por ejemplo, un simple relevado de esfuerzos para reducir tensiones residuales será realizado A una temperatura más baja que un tratamiento térmico de normalización. El tiempo de sostenimiento de la temperatura también se debe seleccionar para dar un plazo de tiempo deseado para que las acciones dependientes de la temperatura ocurran. En algunos casos aislados el tiempo de sostenimiento y la
temperatura son intercambiables, pero los cambios de temperatura pequeños han demostrado ser equivalentes a los cambios grandes en tiempos de sostenimiento. La razón principal del tratamiento térmico posterior a la soldadura es relevar las tensiones residuales en una fabricación soldada. Los esfuerzos ocurren durante la soldadura debido al calentamiento localizado y a los cambios de temperatura severos que ocurren. El PWHT alivia esas tensiones permitiendo que el metal fluya levemente a temperatura elevada. Sin embargo puede también haber condiciones de servicio que requieren condiciones particulares de PWHT. Éstas no pueden ser tan detalladas en especificaciones de construcción y por lo tanto los inspectores deben estar particularmente enterados de estos requisitos potenciales al permitir, autorizar o examinar las reparaciones en servicio. El PWHT (alivio de esfuerzos) se puede aplicar por calentamiento con resistencia eléctrica, horno de calentamiento, o si está permitido por el código, calefacción local con flama. Las temperaturas se deben supervisar y registrar con termopares unidos a la pieza que esta siendo calentada. Los termopares múltiples son a menudo necesarios para asegurar un PWHT apropiado de todos los componentes. Se deben proporcionar los soportes adecuados durante cualquier tratamiento térmico posterior a la soldadura para prevenir la deformación que podría ocurrir durante el tratamiento térmico. 10.7 ENDURECIMIENTO El endurecimiento o la templabilidad se define como la característica de una aleación ferrosa para determine la profundidad y la distribución de la dureza inducidas por temple. Es importante observar que no hay relación cercana entre la templabilidad y la dureza, que es la resistencia a la muesca. La dureza depende sobre principalmente del contenido de carbón del material, mientras que la templabilidad es afectada fuertemente por la presencia de los elementos de aleación, tales como cromo, molibdeno y vanadio, y en un grado inferior por el contenido del carbón y los elementos de aleación tales como níquel, cobre y silicio. Por ejemplo un acero al carbón medio estándar, tal como AISI 1040 sin elementos de aleación tiene baja templabilidad entonces AISI 4340 acero de baja aleación que tiene la misma cantidad de carbón, pero contiene pequeñas cantidades de cromo, níquel, molibdeno y silicio como elementos de aleación. Otros factores pueden también afectar la templabilidad en un grado inferior que la composición química; éstos incluyen la estructura de grano, la homogeneidad de la aleación, cantidad de ciertas fases microestructurales presentes en el acero y la micro limpieza total del acero. Las variables de soldadura, tales como entrada de temperatura, temperaturas de interpasos y tamaño de cordones de soldadura que son aplicados, todas, afectan el rango de enfriamiento de la HAZ del metal base que alternadamente afectan la cantidad de formación de martensita y de dureza. El rango de enfriamiento del metal base también puede ser afectado por medio más simples del tamaño de la sección para determinar la templabilidad es para medir la profundidad a la cual una pieza de acero se endurece durante el temple desde una temperatura elevada. Hay varias pruebas estandarizadas para determinar la templabilidad. Una prueba típica de templabilidad se llama barra de Jominy. En esta prueba, una barra redonda se calienta hasta una temperatura elevada predeterminada hasta que se calienta uniformemente la sección representativa. El espécimen entonces es sujetó a temple rápido rociando agua en el extremo inferior de la barra redonda. La dureza del espécimen de prueba se mide en función de la distancia desde la superficie que es templada. Los aceros que obtienen alta dureza mas lejos desde la superficie templada son considerados a tener alta templabilidad. Inversamente, los aceros que no endurecen tan lejos desde la superficie templada son considerados a tener baja templabilidad. Puede ser importante para el ingeniero y el inspector de soldadura entender la templabilidad del acero mientras que puede ser un indicador indirecto de soldabilidad. La templabilidad se relaciona con la cantidad de martensita que se forma durante los ciclos de calentamiento y enfriamiento de la soldadura. Esto es más evidente en la zona afectada por el calor del metal base. Las cantidades significativas de formación de martensita en la HAZ pueden conducir a agrietamiento por hidrógeno tardío o a una pérdida en ductilidad y tenacidad. Ciertos aceros con alta templabilidad se formarán cuando se enfrían en aire. Mientras que otros aceros con templabilidad baja requieren un rango de enfriamiento mucho más rápido para la formación de martensita. Conocer la templabilidad puede ayudar al ingeniero o al inspector a determinar si se requiere precalentamiento o tratamiento térmico posterior a la soldadura o si una práctica de enfriamiento controlado puede ser aceptable para producir una soldadura útil y con características aceptables en la HAZ. El endurecimiento de la soldadura y HAZ del metal base son importantes debido al agrietamiento asistido por hidrógeno que ocurre en aceros al carbón y de baja aleación. Como la dureza de la HAZ del metal base aumenta lo hace susceptible al agrietamiento asistido por hidrógeno. Los límites de dureza recomendados actualmente para aceros en servicio de proceso en refinerías se enumeran en la tabla 11. Los valores obtenidos con dureza superior a éstos indican generalmente que es necesario el tratamiento térmico posterior a la soldadura, sin importar si está especificada en la especificación del procedimiento de soldadura. En esos casos donde es necesario un PWHT, es necesario un procedimiento de soldadura alterno calificado con PWHT. Las durezas mayores a las enumeradas puede dar lugar al agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos en servicio debido a la presencia de sulfuros en el proceso. El límite de 200 BHN para el acero al carbón es igualmente tan importante en aceites con sulfuro como es el límite para los aceros al Cr-Mo. 10.8 REPORTES DE PRUEBA DE MATERIALES Los reportes de prueba de materiales, a veces pueden ser una herramienta muy valiosa para el inspector y el ingeniero de soldadura. Éstas son típicamente declaraciones notariadas y son vínculos legales. Típicamente hay dos tipos de reportes de prueba, un análisis de colada y un análisis de producto. Un análisis de colada, o el certificado de laminación, es una declaración del porcentaje de análisis químico y del peso de los elementos químicos presentes en un lingote o un bilet. Un lingote y un bilet son las formas acostumbradas en las cuales se obtiene un metal fundido. Estas formas son los puntos de partida para la fabricación de formas moldeadas por el proceso de
formación del metal-, tal como rolado, forja o extrusión. Un análisis de producto es una declaración del análisis químico del producto final y es proporcionado por el fabricante del material. Estos informes pueden ser proporcionados para cualquier forma de material, incluyendo productos moldeados, tales como placa, tubo, accesorios o tubería, fundiciones y los metales de relleno en soldadura. El análisis de producto es más útil al inspector e ingeniero puesto que proporciona una identificación más confiable del material actual que es utilizado para una nueva fabricación o reparación de equipo existente. Para propósito de esta publicación, la información acerca de los informes de prueba materiales pertenece a los certificados del producto para el acero al carbón, de baja aleación y aceros inoxidables. Sin embargo, debe observarse que los documentos de materiales de reporte de prueba pueden incluir, sin ser limitativos a, la siguiente información: a. Fabricante de la colada del material. b. Fecha de fabricación. c. Número de colada del material. d. Estándares nacionales aplicables con los cuales la colada se forma, por ejemplo ASTM, ASME o MIL-STD. e. Tratamiento térmico, si es aplicable. f. Química de la colada. g. Propiedades mecánicas, mínimas requeridas por los estándares nacionales aplicables. h. Cualquier otro requisito especificado por el estándar nacional aplicable. i. Cualquier información o prueba suplementaria pedida por el comprador, ésta puede incluir, pero sin ser limitativa a: i. Resistencia al impacto. ii. determinación de ductilidad a la temperatura de frágil de transición. iii. tenacidad de la fractura. iv. Característica de prueba mecánica elevada (es decir, prueba de tensión, ductilidad o fluencia a temperatura). v. Templabilidad. vi. Dureza. vii. Respuesta al tratamiento térmico (es decir. tratamiento térmico propuesto posterior a la fabricación, tal como endurecimiento por precipitación, necesario para alcanzar las propiedades mecánicas). viii. Análisis microestructural, tal como evaluación del tamaño de grano. ix. Examinación no destructiva, tal como prueba ultrasónica. El inspector debe revisar el informe de prueba del material para confirmar que los materiales que son utilizados para la fabricación de equipos nuevos o la reparación de equipos existentes cumplen con los requisitos especificados por el usuario. El ingeniero de soldadura puede también utilizar la información de un reporte de prueba de materiales para determinar la soldabilidad de los materiales que se utilizarán, y para recomendar procedimientos de soldadura apropiados, para precalentamiento y/o tratamiento térmico posterior a la soldadura. El análisis químico dado en el reporte de prueba se puede utilizar para calcular el carbón equivalente para ese material. Es importante observar que los reportes de prueba de materiales generalmente no son proporcionados al comprador a menos que sean solicitados. 10.9 SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS Hay libros enteros dedicados a la soldabilidad de metales y aleaciones. La soldabilidad es una característica complicada que no tiene una definición aceptada universalmente. El término es ampliamente interpretado por experiencia individual. La sociedad americana de soldadura (AWS) define la soldabilidad como “la capacidad de un metal para ser soldado bajo condiciones de fabricación impuestas, en una específica, estructura convenientemente diseñada, y para realizarse satisfactoriamente en el servicio previsto.” La soldabilidad esta relacionada con muchos factores incluyendo los siguientes: a. La compatibilidad metalúrgica del metal o aleación que es soldada, que se relaciona con la composición química y microestructura del metal o la aleación, y el metal de relleno de la soldadura utilizada. b. Los procesos de soldadura específicos que son utilizados para ensamblar el metal. c. Las propiedades mecánicas del metal, tales como resistencia, ductilidad y tenacidad. d. La capacidad del metal para ser soldado de tal forma que la soldadura terminada tiene propiedades mecánicas sanas. e. Diseño de la junta soldada. 10.9.1 Metalurgia y Soldabilidad Un factor principal que afecta la soldabilidad de los metales y aleaciones es su composición química. La composición química no sólo controla el rango de propiedades mecánicas en acero al carbón y aceros aleados, tiene la mayoría de influencia en los efectos de soldadura en el material. Los ciclos térmicos de soldadura en efecto produce un tratamiento térmico en el metal que puede tener un efecto substancial en propiedades mecánicas, dependiendo de la composición química del metal que es soldado. Como se vio anteriormente, cada tipo de metal tiene límites en el proceso de soldadura dentro de los cuales se pueden fabricar las soldaduras sanas con propiedades satisfactorias. Si estos límites son amplios, se dice que el metal tiene buena soldabilidad. Si los límites son estrechos, el metal se considera que tiene soldabilidad pobre. La adición de carbón generalmente hace al metal más difícil de soldar. El contenido del carbón tiene el efecto mayor en propiedades mecánicas, tales como resistencia a la tensión, ductilidad y tenacidad en la zona afectada por el calor y soldadura del metal base. El
contenido del carbón influye la susceptibilidad del metal a retardar los problemas de agrietamiento por hidrógeno. El contenido de carbón o carbón equivalente del acero al carbón determinan la necesidad de precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura. Los elementos de aleación con excepción del carbón se agregan a los aceros de aleación por varias razones y pueden tener una influencia en la soldabilidad del metal. Algunos elementos de aleación, tales como manganeso, cromo, níquel y molibdeno se agregan para proporcionar efectos benéficos en resistencia, tenacidad, y resistencia a la corrosión. Algunos de estos elementos son benéficos en acero que no tiene tratamiento térmico mientras que otros entran en el juego durante los tratamientos térmicos necesarios para producir las propiedades mecánicas deseadas. Estos elementos de aleación pueden tener un efecto fuerte en templabilidad, así que pueden también afectar la soldabilidad del metal que es soldado. Hay algunos elementos presentes en los aceros al carbón y aleados que no son agregados deliberadamente que pueden tener una afectación en la soldabilidad. Éstos incluyen el azufre, fósforo, estaño, antimonio y arsénico. Estos elementos a veces son referidos como elementos entrampados. se ha desarrollado una herramienta para ayudar a evaluar la soldabilidad del acero al carbón y aleado la cual es la ecuación del carbón equivalente (CE). El CE calcula un contenido de carbón teórico del metal y considera no solamente el carbón, sino también el efecto de los elementos de aleación adicionados con este propósito y de los elementos entrampados. Existen en uso diversas ecuaciones para expresar al carbón equivalente. Una ecuación común es: Típicamente, aceros con un CE menor a 0.35 no requieren ningún precalentamiento. Aceros con un CE de 0.35 - 0.55 requieren generalmente el precalentamiento, y aceros con un CE mayor que 0.55 requieren precalentamiento y un PWHT. Sin embargo, los requisitos para el precalentamiento deben ser evaluados considerando otros factores tales como nivel del hidrógeno, humedad, y espesor de la sección 10.9.2 Prueba de soldabilidad Uno de los mejores medios para determinar soldabilidad de un metal o combinación de metales es realizar la prueba de soldabilidad directa. Las pruebas directas para soldabilidad se definen como aquellas pruebas que especifican las soldaduras como característica esencial del espécimen de prueba. La prueba de soldabilidad proporciona una medida de los cambios inducidos por soldadura en una propiedad especificada del acero y para evaluar el desempeño previsto de juntas soldadas. El problema con predecir el desempeño de estructuras o equipo soldado de un tipo prueba de laboratorio es complejo desde el tamaño, configuración, ambiente y tipo de carga normalmente son diferentes. Por esta razón, ninguna prueba puede esperarse que mida todos los aspectos de una propiedad tan compleja como la soldabilidad y la mayoría de las soldaduras son evaluadas por varias pruebas. Si las pruebas son para resultar útiles con respecto a la fabricación, deben diseñarse para medir la susceptibilidad de la soldadura del metal base al metal del sistema para que los defectos tales como grietas del metal o del metal base, desprendimiento laminar, y porosidad o inclusiones bajo condiciones realistas y correctamente controladas de soldadura. La selección de un método de prueba puede también tener un tiempo y costo de balance para las reparaciones de emergencia o el trabajo de paros. Las pruebas más simples de soldabilidad son las que evalúan la resistencia y ductilidad de la soldadura. Las pruebas que evalúan resistencia incluyen pruebas de tensión de la soldadura, fuerza de corte, y dureza. Las pruebas de ductilidad y tenacidad a la fractura incluyen pruebas de dobles y pruebas de impacto. Esas pruebas evalúan la resistencia a la ruptura, ductilidad y tenacidad de las juntas de soldadura simples. Estas pruebas son iguales que las pruebas usadas para la calificación de procedimientos y de soldadores de soldadura de acuerdo al código de recipiente a presión y calderas de ASME. Si la soldadura tiene adecuada resistencia y ductilidad, generalmente se juzga aceptable para el servicio. Las pruebas de soldabilidad de fabricación que incorporan la soldadura en su ejecución pueden ser ampliamente clasificadas como pruebas de agrietamiento moderado, pruebas de desprendimiento laminar, pruebas de agrietamiento por carga externa, pruebas de agrietamiento debajo del cordón o pruebas de sanidad del metal de soldadura simples. Algunas de estas pruebas se pueden utilizar para detectar la susceptibilidad de más de un tipo de defecto, mientras que otras tienen el simple propósito de prueba y t otras aunpueden ser pruebas del tipos pasa /no-pasa. La restricción de soldaduras induce esfuerzos que pueden contribuir al agrietamiento de la soldadura y del metal base en soldaduras de fabricación. Este tipo de agrietamiento ocurre cuando la rigidez de la junta es tan severa que la resistencia del metal base o el metal de la soldadura no puede resistir las restricciones y esfuerzos aplicados por la expansión y contracción de la junta soldada. El espécimen que se agrieta por restricción en la soldadura se diseña para permitir una variación cuantitativa en restricciones bajo condiciones realistas de soldadura así que la contribución del metal de la soldadura, del metal base y los procesos de soldadura se pueden evaluar con respecto a la contribución al agrietamiento. Los métodos de prueba típicos de restricciones de soldadura incluyen la prueba de restricción Lehigh, la prueba de ranura (slot), la prueba de agrietamiento de restricción rígida (RRC), y la prueba de agrietamiento de restricción de soldadura circular. Otro acercamiento para medir la susceptibilidad de agrietamiento en soldaduras es aplicar una carga externa durante la soldadura o subsecuente a la soldadura. La carga tiene la intención de duplicar o magnificar los esfuerzos de restricción de una junta soldada rígida. Las pruebas proporcionan una capacidad de controlar el esfuerzo y la presión aplicados a la junta soldada y, por lo tanto, para proporcionar un índice relativo de la susceptibilidad para el agrietamiento de soldaduras. Los métodos de prueba que utilizan el carga externa incluyen la prueba de implante, la prueba de agrietamiento por restricion en tensión (TRC), y la prueba del varestraint. Hay también una prueba muy especializada llamada la prueba de Gleeble que también aplica una carga al espécimen durante el calentamiento
o fusion del metal. Está fuera del alcance de este documento a describir cada prueba detalladamente; sin embargo, una descripción general de los diversos tipos de pruebas y qué tipos de defectos se pueden detectar están en la tabla 12. 10.10 SOLDABILIDAD DE ALTAS-ALEACIONES Esta sección dará la información sobre la soldadura de metales con alta aleación, tales como aceros inoxidables austeníticos, aceros inoxidables con endurecimiento por precipitación y las aleaciones al níquel. Estos materiales no son tan comunes como el acero al carbón y de baja aleación, tales como 11/4 Cr-1/2 Mo y 9Cr-1Mo, pero pueden todavía están en uso en algunos procesos dentro de la industria de petróleo 10.10.1 Aceros inoxidables Austeníticos Los aceros inoxidables austeníticos son las aleaciones base- hierro que contienen típicamente poco carbono, cromo entre el 15% - al 32% y níquel entre el 8% - al 37%. Se utilizan por su resistencia a la corrosión y resistencia a la degradación a altas temperaturas. Los aceros inoxidables austeníticos se consideran que tienen buena soldabilidad y pueden ser soldados usando cualquier proceso o técnica común de soldadura. Las consideraciones más importantes para los la soldadura de los aceros inoxidables austeníticos son; resistencia al agrietamiento durante la solidificación, al agrietamiento en caliente, a la distorsión y a la corrosión. El agrietamiento durante la solidificación y en caliente [a veces llamada shortness en caliente (fragilización a muy altas temperaturas)]) es directamente relacionada con la química del metal de soldadura y las fases metalúrgicas resultantes que se forman en el metal de la soldadura. El mecanismo de agrietamiento en la solidificación y agrietamiento en caliente es igual. Generalmente el agrietamiento en la solidificación existe en la zona de fusión en donde como el agrietamiento en caliente existe en la zona parcialmente derretida. La medición más común de soldabilidad y de susceptibilidad al agrietamiento en caliente es el número de ferrita del metal de la soldadura. Las soldaduras Austeníticas requieren una mínima cantidad de ferrita delta para resistir el agrietamiento. La cantidad de ferrita en el metal de la soldadura una función principal del metal base y la química del metal de la soldadura. Para las soldaduras hechas sin metal de relleno, la química del metal base debe ser apropiada para producir pequeñas cantidades de ferrita que es necesaria para evitar el agrietamiento. Si la química del metal base no permite la formación de ferrita, entonces el metal de relleno se recomienda para producir ferrita adecuada en el metal de la soldadura. Los parámetros y las prácticas de la soldadura pueden también tener efecto en la formación de ferrita. Por ejemplo, pequeñas cantidades de nitrógeno absorbidas en el metal de la soldadura pueden reducir la formación de ferrita. El boletín WRC 342 contiene los diagramas que predicen exactamente la cantidad de ferrita presente en un metal de soldadura basado en el cálculo de los equivalentes de níquel y cromo basados en química del metal de la soldadura y del metal base. Un número de recursos recomiendan un mínimo de ferrita del 5% - al 20% para prevenir el agrietamiento. La soldabilidad de aceros inoxidables austeníticos puede también ser afectada por la presencia de altos niveles de elementos en el punto de fusión bajo como el azufre, fósforo, selenio, silicio y columbio, que aumentarán la susceptibilidad de agrietamiento en caliente. La distorsión es más a menudo un problema con la soldadura de aceros inoxidables austeníticos que con los aceros al carbón o de baja aleación. La conductividad térmica de los aceros inoxidables austeníticos es aproximadamente un tercio que la del acero al carbón y el coeficiente de expansión térmica es de cerca del 30% mas grande. Esto significa que la distorsión es mayor para los aceros inoxidables austeníticos que para los aceros al carbono. Las soldduras por puntos más frecuentes pueden ser necesarias para los aceros inoxidables limitar la contracción. La soldadura puede reducir la resistencia a la corrosión de las regiones de la HAZ de algunos aceros inoxidables austeníticos. Áreas expuestas a temperaturas entre 800°F - 1650°F (427°C - 900°C) por un tiempo suficientemente largo puede precipitar los carburos de cromo en los límites de grano. Esto causa una pérdida de resistencia a la corrosion debido al agotamiento del cromo. Usando aceros inoxidables con un contenido de bajo carbono, tales como tipo 304L o 316L, o grados estabilizados de aceros inoxidables, tales como tipo 321 y 347 puede prevenir este fenómeno. Es también importante seleccionar el metal de relleno apropiado para prevenir una pérdida en resistencia a la corrosión. Se deben utilizar electrodos con bajo carbono o grados estabilizados de metal de relleno desnudo. La oxidación de la parte posterior de las soldaduras hechas sin blindaje apropiado puede también ser perjudicial a la resistencia a la corrosión de aceros inoxidables austeníticos. Para prevenir una pérdida en resistencia a la corrosión, la raíz de la soldadura debe ser protegida usando un gas de respaldo inerte. 10.10.2 Aleaciones de níquel Las aleaciones de níquel, tales como aleación C276 o aleación 625 sufren de problemas similares como los aceros inoxidables austeníticos. En general la mayoría de los materiales con aleación de níquel son considerados que tienen menos soldabilidad que los aceros inoxidables austeníticos. Algunas aleaciones de níquel, tales como la aleación 825, 600 y 625 tienen características similares de soldadura a los aceros inoxidables austeníticos. Mientras que la aleación 200, aleación 400 y aleación B2 tendrán características de soldadura muy diferentes comparadas a los aceros inoxidables austeníticos. Una de las diferencias principales entre la aleación de níquel y los aceros al carbono, y los aceros inoxidables austeníticos, es la tendencia a ser lentos durante la soldadura. Estos significados para las aleaciones al níquel que la soldadura fundida no se moverá tan fácilmente como lo hace para otros metales. Esta tendencia de lentitud significa que el soldador debe mover la soldadura fundida con un patrón de onda u oscilación para asegurar la buena fusión de la pared. Si no se utiliza una cierta oscilación, resultará un alto contorno convexo de la soldadura que causa falta de fusión, socavados de soldadura o inclusiones de escoria. La formación de un cordón de soldadura con perfil levemente cóncavo será más resistente a agrietarse en su línea central. También es importante que el ángulo de
biselado para las aleaciones de níquel sea suficiente amplio para permitir esta oscilación necesaria del arco de soldadura. El bisel de soldadura más ancho también será beneficioso con respecto a la penetración de la soldadura. Las aleaciones de níquel también sufren de una menor penetración de soldadura con respecto a los aceros al carbono y aceros inoxidables austeníticos. Para superar esto, la junta de soldadura es modificada teniendo un bisel más ancho y una cara de raíz más fina. Las aleaciones de níquel son también susceptibles al agrietamiento en caliente, en algunos casos más que los aceros inoxidables austeníticos. Este desprendimiento en caliente ocurrirá conforme la soldadura fundida se enfría y solidifica. Para ayudar a prevenir el agrietamiento en caliente la junta de soldadura se debe diseñar para reducir al mínimo la restricción y la soldadura debe enfriarse lo más rápidamente posible. Cuanto más rápidamente solidifica una soldadura con aleación de níquel (congelamientos), menos tiempo está en el rango de temperaturas donde puede rasgarse. Por esta razón el precalentamiento, que retrasa el rango de enfriamiento de la soldadura, es realmente dañino, pues dá más oportunidad para que ocurra el rasgado en caliente. Como con los aceros inoxidables austeníticos, la soldabilidad de las aleaciones de níquel también puede ser afectada por la presencia de altos niveles de los elementos en el punto de fusión bajo como el azufre, el fósforo, el zinc, el cobre y el plomo. Todos estos contaminantes pueden llevar al agrietamiento en la soldadura o el metal base. 11 Temas de soldadura en refinería y plantas petroquímicas 11.1 GENERAL esta sección proporciona los detalles de temas específicos de soldadura encontradas por el inspector en refinerías y plantas petroquímicas. Esta sección puede ampliarse conforme se reflejen más temas de experiencia de la industria. 11.2 BARRENADO EN CALIENTE Y SOLDADURA EN SERVICIO El API Publicación 2201 proporciona una revisión profunda de los aspectos de seguridad que se considerarán se barrene caliente o se suelde la tubería o equipo en servicio. Antes de realizar este trabajo, se debe desarrollar un plan escrito detallado y ser revisado. Lo siguiente es un breve resumen de temas relacionados a la soldadura. Existen dos preocupaciones principales al soldar tubería y equipo en servicio, son perforación en la soldadura y agrietamiento. La perforación ocurrirá si un área sin fundir debajo de la soldadura fundida no puede contener más la presión dentro de la tubería o equipo. El agrietamiento e la soldadura resulta cuando los rangos de enfriamiento de la soldadura son rápidos que producen una micro estructura de soldadura dura, susceptible a agrietarse. Los rangos de enfriamiento rápidos pueden ser causados por el contenido de flujo dentro de la tubería y equipo, que quitan temperatura rápidamente. 11.2.1 consideraciones del electrodo Las operaciones de soldadura del barrenado en caliente y en servicio se deben realizar solamente con materiales de bajo-hidrógeno consumibles y electrodos (e.g., E7016, E7018 y E7048). Los materiales consumibles de extra-bajo-hidrógeno tales como Exxxx-H4 se deben utilizar para soldar aceros al carbono con CE mayor que 0.43% o donde exista el potencial de agrietamiento asistido por hidrógeno (HAC) por ejemplo piezas trabajadas en frío, de alta resistencia, y áreas altamente limitadas. Los electrodos tipo celulósico (e.g., E6010, E6011 o E7010) se puede utilizar para la raíz y los pasos calientes. Aunque se prefieren los electrodos de bajo-hidrógeno, algunas partes de refinación y la industria de tubería con frecuencia prefieren utilizar los electrodos celulósicos porque son fáciles de operar y proporcionar mejor control sobre el arco de soldadura. El paso de raíz con los electrodos de bajo-hidrógeno reduce el riesgo de HAC. También reduce el riesgo del perforación en la soldadura porque la cantidad de calor dirigida al metal base es menor que al usar electrodos del tipo celulósico. Sin embargo, la manipulación del electrodo de bajo-hidrógeno para el paso de raíz no es tan fácil pero puede hacerse con entrenamiento y práctica. Debe ser notado que los electrodos celulósicos tienen los efectos nocivos siguientes en la integridad de la soldadura: a. Penetración profunda, por lo tanto un riesgo más alto del perforación en la soldadura que los electrodos de bajo-hidrógeno; y b. El hidrógeno difusible es alto, por lo tanto un riesgo más alto de agrietamiento asistido por hidrógeno. 11.2.2 Índices de flujo Bajo la mayoría de condiciones, es deseable mantener un cierto flujo de producto dentro de cualquier material que es soldado. Esto ayuda a disipar el calor y a limitar la temperatura del metal durante la operación de soldadura, de tal modo que se reduce el riesgo de perforación en la soldadura. Los rangos de flujo líquido en la tubería deben estar entre 1.3 pies/sec. y 4.0 ft/sec. (0.4 m/sec. y 1.3 m/sec.). Rangos de flujo líquido más rápidos pueden enfriar el área de la soldadura demasiado rápido y por lo tanto causar zonas duras que son susceptibles al agrietamiento de soldadura o propiedades de tenacidad bajas en la soldadura terminada. Porque esto no es un problema cuando la tubería contiene gases, no hay necesidad de especificar una velocidad máxima. Si el flujo normal de líquidos excede estos valores o si el flujo enfría el metal debajo del punto de condensación, es recomendable compensar por precalentamiento el área de la soldadura por lo menos a 70°F (20°C) y manteniendo esa temperatura hasta que se ha terminado la soldadura. Un flujo alto de líquido puede causar enfriamiento rápido del área a soldar durante la soldadura, creando zonas duras susceptibles a agrietarse. Bajo estas circunstancias, las temperaturas mínimas de interpaso no podrán ser alcanzables, dando por resultado propiedades indeseables de material. Para hacer soldaduras de accesorios al equipo que contienen una cantidad grande de líquido tal como un tanque de almacenamiento de 36 pulg. (0.9 m) por abajo de la línea líquido/vapor, la circulación normal puede enfriar con eficacia el área de la soldadura. Soldando en una línea bajo condiciones de no-flujo o condiciones de flujo intermitente, e.g., una línea al quemador, no se intentaran a menos que se haya confirmado que no se generará ninguna mezcla explosiva o inflamable durante la operación de la soldadura. A este respecto, se debe confirmar que no es posible el ingreso de oxígeno en la línea. En caso de que este requisito no pueda cumplirse, se
recomienda una purga de gas inerte o de nitrógeno. Un rango de flujo apropiado se debe mantener para reducir al mínimo la posibilidad de perforación en la soldadura o de combustión. El mínimo rango de flujo es 1.3 ft/sec. (0.4 m/sec.) para líquido y gas. Para los líquidos, generalmente es requerido el máximo rango de flujo para reducir al mínimo riesgo la zona de soldadura con alta de la dureza debido al rango de enfriamiento rápido. El rango de flujo máximo permisible depende de la temperatura de proceso. Generalmente el límite superior es de 4.0 ft/sec. (1.2 m/sec.). No hay restricción en la velocidad máxima para las líneas de gas, sujetas a mantener temperaturas de precalentamiento. 11.2.3 Otras consideraciones Para evitar el sobrecalentamiento y perforación en la soldadura, la especificación del procedimiento de soldadura deben basarse en la experiencia en la ejecución de operaciones de soldadura en tubería o el equipo similar, y/o basarse en análisis de transferencia de calor. Muchos usuarios establecen procedimientos que detallan el espesor de pared mínimo que puede ser barrenado o soldado en servicio para un sistema dado de condiciones como presión, temperatura, e indice de flujo. Para reducir al mínimo la perforación en la soldadura, el primer paso de la soldadura al equipo o tubería con menos de 1/4 pulg. (6.35 milímetros) de espesor debe ser hecho con un electrodo de soldadura de 3/32 pulg. (4.76 milímetros) de diámetro o más pequeño para limitar la entrada de calor. Para equipos y tuberías con espesores de pared donde no es una preocupación principal la perforación en la soldadura, se puede utilizar un electrodo con un diámetro más grande. La ondulación en los cordones también debe evitarse ya que ésto aumenta la entrada del calor. Los efectos nocivos también pueden ocurrir por el calor del fluido de proceso. Además, las soldaduras asociadas con el barrenado o soldaduras en servicio a menudo no pueden ser relevadas de esfuerzos y pueden ser susceptibles al agrietamiento en ciertos ambientes. Cualquier barrenado en caliente o soldadura en servicio en sistemas que contienen los elementos listados en la tabla 13 deben ser cuidadosamente revisados. 11.2.4 Inspección Las tareas de inspección típicamente asociadas a barrenado en caliente o a soldaduras en equipos en servicio deben incluir: a. Verificación del espesor de pared adecuado a lo largo de las longitudes de soldaduras propuestas que usando típicamente UT o RT. b. Verificación del procedimiento de soldadura. A menudo, las plantas tienen procedimientos de soldadura calificados específicamente para los barrenados en caliente y soldadura en servicio. c. Verificar condiciones del flujo. d. Especificar la secuencia de soldadura de las envolventes completas y accesorios (soldaduras circunferenciales y longitudinales). e. Verificar el ajuste del accesorio de barrenado en caliente. f. Auditar la soldadura para asegurar que se sigue el procedimiento de soldadura. g. Realizar NDE de soldaduras terminadas. Esto incluye típicamente VT, uso de UT con ondas de corte usando procedimientos especiales para la configuración de la junta, MT o PT como aplique para el material y temperatura. h. Atestigüe la prueba de fuga del accesorio, si se especificó. 11.3 FALTA DE FUSIÓN CON PROCESO DE SOLDADURA GMAW-S Una gran cantidad de tubería ASTM A 106, grado B, de 4 pulg. hasta 10 pulg. fue encontrada con falta fusión (LOF) después de ser fabricada usando el proceso de soldadura GMAW-S. Esta tubería estaba en servicio de fluido normal y la examinación radiográfica requerida fue del 5%. Inicialmente la película radiográfica fue leída como aceptable, pero LOF no es interpretada fácilmente por la mayoría de los ayudantes radiólogos. Durante este proyecto de tuberías, una soldadura fue encontrada con falta de fusión mientras se modificaba un pedazo de carrete. El corte a través de la soldadura reveló el defecto. Se siguió una investigación y examinación adicional indicaron que el paso de raíz era aceptable en todos los casos, pero los pasos subsecuentes de la soldadura mostraron LOF cuando un ayudante radiólogo experimentado en esta discontinuidad particular, leyó la película. El ASME B31.3 considera LOF un defecto. El proceso de soldadura de metal gas (GMAW) puede utilizar varios modos de transferencia del metal. Cuando se usa bajo voltaje, modo de cortocircuito (señalado por - la extensión S), la soldadura fundida puede solidificar más rápidamente. Esto permite la capacidad única de soldar fuera de la posición, para soldar metales base delgados, y soldar pasos de raíz de extremo abierto. Debido a esta naturaleza inherente del proceso de soldadura la sección IX del código de BPV, restringe este proceso por: a. Requiere soldadores calificados con la prueba mecánica más que por la examinación radiográfica. b. Limita el espesor del metal base calificado por el procedimiento a 1.1 veces el espesor del cupón de prueba para cupones menores de 1/2 pulg. de espesor (12.7 milímetros) por la variable QW-403.10. c. Limita el espesor del metal de soldadura depositado calificado por el procedimiento a 1.1 veces el espesor depositado para cupones menores de 1/2 pulg. de espesor (12.7 milímetros) por la variable QW-404-32. d. Hace la variable QW-409.2 una variable esencial al calificar un soldador por el proceso de GMAW-S. Puesto que el modo de transferencia puede ser difícil para determinarse sin un osciloscopio, algunas características generales se enumeran en un boletín clásico del National Board, bajo voltaje de corto circuito GMAW que, a partir de enero de 1985, asiste al inspector en la determinación del modo de transferencia que es utilizado. La característica de solidificación rápida, que puede dar lugar a LOF, es la razón de pone por escrito este proceso con frecuencia en la solicitud de compra. GMAW en el modo de la transferencia de cortocircuito es de particular significado para los inspectores porque en muchas especificaciones, códigos y estándares imponen limitaciones o condiciones especiales ante su uso. La técnica puede sufrir de fusión incompleta particularmente los lados de la pared de
