B31 3_Rollino_10-1_B.pdf

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ASME B31.3

Tuberías de Proceso de Refinerías y Plantas Químicas

Ing. Rubén E Rollino [email protected]; [email protected]

Ing. Rubén E Rollino: [email protected] ; [email protected]

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Indice Contenido Código tuberías a presión: ASME B31 Y B31.3....................................................................................... 7 Introducción .............................................................................................................................................. 7 Código ASME B31 ................................................................................................................................... 7 Alcance y contenido .............................................................................................................................. 8 Selección de la sección aplicable .......................................................................................................... 9 Edición del Código y Adendas............................................................................................................ 10 Interpretaciones ................................................................................................................................... 11 Casos ................................................................................................................................................... 11 Introducción al código ASME B31.3 ...................................................................................................... 11 Alcance (¶300.1) ................................................................................................................................. 11 Clasificación de tipo de servicio. ........................................................................................................ 16 Fluido de Servicio Normal .............................................................................................................. 17 Servicio de Fluido Categoría D ....................................................................................................... 17 Servicio Cíclico Severo ................................................................................................................... 17 Servicio de Fluido Categoría M ...................................................................................................... 18 Servicio de Fluido de Alta Presión.................................................................................................. 18 Fluido de Alta Pureza. ..................................................................................................................... 18 CONDICIONES Y CRITERIOS DE DISEÑO ...................................................................................... 20 Introducción ............................................................................................................................................ 20 Condiciones de diseño (¶ 301) ................................................................................................................ 22 Presión (¶ 301.2): ................................................................................................................................ 22 Temperatura (¶ 301.3) ......................................................................................................................... 23 Mínima temperatura de diseño. (¶¶301.3.1).................................................................................... 23 Componentes sin aislación. (¶301.3.2)............................................................................................ 23 Tubería aislada externamente. (¶301.3.3) ....................................................................................... 24 Tubería Aislada Internamente. (¶301.3.4)....................................................................................... 24 Criterios de Diseño.................................................................................................................................. 26 Rating presión-temperatura para componentes de tubería (¶ 302.2) ................................................... 27 Componentes listados que tienen clasificación (Rating) establecida. (¶302.2.1)............................ 27 Componentes listados sin rating especificado. (¶302.2.2) .............................................................. 27 Componentes no listados. (¶302.2.3) .............................................................................................. 28 Ratings : Condición normal de operación y Tolerancia para variación respecto de la operación normal (¶302.2.4) ............................................................................................................................................ 28 Rating en transiciones (¶302.2.5) ........................................................................................................ 29 Tensiones admisibles y otros límites. (¶ 302.3) .................................................................................. 29 Tensión admisible ........................................................................................................................... 29 Bases para tensiones de diseño. (¶302.3.2) ..................................................................................... 30 Factor de calidad de fundición. (¶302.3.3)...................................................................................... 31 Factores de calidad de junta soldada. (¶302.3.4)............................................................................. 31 Sobeespesores. (¶302.4) ...................................................................................................................... 35 diseño por presion ................................................................................................................................... 46 Diseño Por Presión. ................................................................................................................................. 46 Introducción ........................................................................................................................................ 46 Tubos rectos bajo presión interna. (¶304) ........................................................................................... 47


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Tubos rectos bajo presión externa ( ¶304.1.3)..................................................................................... 49 Tubos curvados y piezas a gajos ( Miters) ( ¶304.2)........................................................................... 49 Piezas a gajos. (Miter Bends) .......................................................................................................... 52 Conexiones en derivación. (¶304.3) .................................................................................................... 54 Esfuerzos en conexiones en derivación. (¶304.3.2.) ....................................................................... 55 Refuerzo de conexiones en derivación. (¶304.3.3).......................................................................... 56 Derivaciones extruidas. (¶304.3.4).................................................................................................. 59 Cierres o tapas (¶304.4)...................................................................................................................... 61 Presión de diseño de Bridas y Placas ciegas (Blanks) (¶304.5) .......................................................... 65 Bridas en general............................................................................................................................. 66 Reducciones (¶304.6) .......................................................................................................................... 67 Otros componentes. (¶304.7.) ............................................................................................................. 68 Componentes no listados. (¶304.7.2.) ........................................................................................... 68 Juntas de expansión. (¶304.7.4) ...................................................................................................... 69 Componentes: Requerimientos de Fluido. .............................................................................................. 69 Requerimientos referidos al tipo de fluído de servicio aplicables para componentes de tubería. ....... 70 Tubos: Requerimientos específicos. (¶305) .................................................................................... 70 Accesorios, curvas, piezas a gajos, conexiones soldadas y solapadas. (¶305) ................................ 71 Válvulas y componentes especiales. (¶307) .................................................................................... 72 Bridas, Placas ciegas, Caras de bridas y Juntas. (¶308) .................................................................. 72 Pernos/Tornillos. (¶309).................................................................................................................. 73 Juntas de Unión:Requerimientos del fluído. ........................................................................................... 74 Juntas de unión soldadas (¶311)............................................................................................................. 75 Requerimientos específicos. (¶311.2) ................................................................................................. 76 Juntas de unión socket weld (¶311.2.4).............................................................................................. 76 Soldaduras de filetes (¶311.2.5) .......................................................................................................... 77 Soldaduras de sello (¶311.2.6.............................................................................................................. 77 Juntas de unión bridadas (¶312) ............................................................................................................. 77 Juntas de unión expandidas o mandriladas (¶313) ................................................................................. 77 Juntas de unión roscadas (¶314)............................................................................................................. 78 Juntas de unión en "Tubing". (¶315) ....................................................................................................... 79 Juntas de unión pestañadas o calafateadas (¶316).................................................................................. 80 Juntas de unión braceadas y soldered (¶317) ......................................................................................... 80 FLEXIBILIDAD Y SOPORTE.............................................................................................................. 81 Introducción ............................................................................................................................................ 81 Expansión y flexibilidad (¶319) .............................................................................................................. 81 Requisitos básicos. (¶319.1)................................................................................................................ 82 Requisitos Específicos. (¶319.1.2) .................................................................................................. 82 Conceptos. (¶319.2)............................................................................................................................. 83 Esfuerzos por Desplazamiento. (¶319.2.2)...................................................................................... 83 Rango de esfuerzos por el desplazamiento (¶319.2.3) .................................................................... 83 Tensionado en frío (¶319.2.4) ......................................................................................................... 84 Propiedades para análisis de flexibilidad. (¶319.3) ............................................................................. 84 Rango de expansión térmica. (¶319.3.1) ......................................................................................... 85 Reacciones. (¶319.3.1.b) ................................................................................................................. 85 Módulo de elasticidad. (¶319.3.2) ................................................................................................... 85 Relación de Poisson. (¶319.3.3) ...................................................................................................... 85 Tensiones. (¶319.3.4) ...................................................................................................................... 85 Dimensiones. (¶319.3.5).................................................................................................................. 85 Factores de flexibilidad e intensificación de tensiones. (¶319.3.6)................................................. 85


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Análisis de Flexibilidad. (¶ 319.4) ...................................................................................................... 86 Reacciones (¶ 319.5) ........................................................................................................................... 91 Movimientos. (¶319.6) ........................................................................................................................ 93 Medios para incrementar la flexibilidad. (¶319.7) .............................................................................. 93 Análisis de cargas sostenidas. (¶320) ................................................................................................. 94 Soportes de tubería. (¶321)...................................................................................................................... 96 Análisis............................................................................................................................................ 97 Esfuerzos sobre soportes. (¶321.1.3)............................................................................................... 97 Materiales (¶321.1.4)....................................................................................................................... 97 Roscas. (¶321.1.5) ........................................................................................................................... 97 Fijaciones. (¶321.2) ......................................................................................................................... 98 Sistemas Específicos. (¶322)................................................................................................................... 99 Tubería de instrumentación. ¶322.3)................................................................................................... 99 Sistemas de alivio de presión. (¶322.6)............................................................................................. 100 MATERIALES...................................................................................................................................... 103 Materiales listados. (¶323.1.1) ...................................................................................................... 104 Materiales No listados. (¶331.1.2)................................................................................................. 107 Materiales Desconocidos. (¶321.1.3) ............................................................................................ 107 Materiales usados. (¶323.1.4)........................................................................................................ 107 Limitaciones de temperatura. (¶323.2).......................................................................................... 107 Métodos de ensayo de impacto y criterios de aceptación. (¶323.3) .............................................. 114 Requerimientos para materiales referidos a Fluido de servicio. (¶323.4) ..................................... 119 2. ESPECIFICACIONES Y ESTANDARES PARA COMPONENTES DE TUBERIA..................... 121 Introducción .......................................................................................................................................... 121 Requerimientos dimensionales. (¶326) ................................................................................................. 121 Componentes no listados:.................................................................................................................. 121 Rating de componentes. (¶326.2).......................................................................................................... 121 Componentes listados:....................................................................................................................... 121 Componentes no listados:.................................................................................................................. 124 Fabricacion, ensamble y montaje. ......................................................................................................... 129 Soldadura. (¶ 328) ................................................................................................................................. 130 Responsabilidades. ............................................................................................................................ 130 Calificaciones de soldadura. (¶328.2) ............................................................................................... 130 Calificación por otros. (¶328.2.2 y .3)........................................................................................... 130 Materiales (¶328.3)............................................................................................................................ 132 Preparación para la soldadura. (328.4).............................................................................................. 134 Requerimientos de soldadura. (¶328.5)............................................................................................. 138 Brazing (¶ 333).................................................................................................................................. 146 Precalentamiento. (¶330)....................................................................................................................... 147 Tratamiento térmico. (¶ 331)................................................................................................................. 149 Espesor gobernante. (¶331.1.3) ..................................................................................................... 154 PWHT: Calentamiento y enfriamiento. (¶331.1.4) ....................................................................... 155 Curvado y Conformado. (¶ 332) ........................................................................................................... 156 Tratamiento térmico de curvas y conformados. (¶332.4.1)............................................................... 157 Ensamblado y Montaje: (¶335) ............................................................................................................. 157 INSPECCION, EXAMINACION Y ENSAYOS ................................................................................. 160 Introducción .......................................................................................................................................... 160 Inspección y examinación. (¶ 340 y 341).............................................................................................. 161 Calificación del inspector del propietario. (¶340.4) .......................................................................... 162 Examinación (¶341) .......................................................................................................................... 162


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Responsabilidad. (341.2)............................................................................................................... 162 Criterios de aceptación ...................................................................................................................... 165 Ensayos y Pruebas.(¶ 345) .................................................................................................................... 170 Prueba de fugas. (¶345.1 a 345.4) ................................................................................................. 170 Requerimientos generales. (¶345.2) .............................................................................................. 171 Preparación para el ensayo. (¶ 345.3)................................................................................................ 172 Ensayo de fugas hidrostático. (¶ 345.4) ............................................................................................ 173 Ensayo de fugas neumático. (¶345.5)............................................................................................... 175 Ensayo de fugas sensitivo. (¶345.8) .................................................................................................. 176 Alternativas al ensayo de fugas. (¶345.9).......................................................................................... 177 fluido clase m y alta presion.................................................................................................................. 178 Introducción. (¶M300) .......................................................................................................................... 178 Definición. (¶300.2) .......................................................................................................................... 179 Condiciones de diseño: (¶M301)....................................................................................................... 180 Criterios de diseño: (¶M302)............................................................................................................. 180 Requerimientos para componentes metálicos, referidos al fluido..................................................... 180 Tubos............................................................................................................................................. 181 Accesorios metálicos. (¶M305.2).................................................................................................. 181 Curvas. (¶M306.1.3)...................................................................................................................... 181 Piezas a gajos. (¶M306.2) ............................................................................................................. 181 Conexiones en derivación construidas. (¶M306.5) ....................................................................... 181 Válvulas. (¶307.2) ......................................................................................................................... 181 Bridas y Placas ciegas. (¶M308) ................................................................................................... 181 Parte 4: Juntas de unión..................................................................................................................... 182 Uniones soldadas. (¶M311)........................................................................................................... 182 Uniones roscadas. (¶M314).......................................................................................................... 182 Uniones de "Tubing" (¶M315) ...................................................................................................... 182 Parte 5: Flexibilidad y soportes. ........................................................................................................ 183 Parte 6: Sistemas. .............................................................................................................................. 183 Tubería de instrumentación. (¶M322.3) ........................................................................................ 183 Protección contra sobrepresión. (¶M322.6.3) ............................................................................... 183 Parte 7: Materiales. (¶M323 a 325) ................................................................................................... 183 Parte 8: Componentes........................................................................................................................ 183 Parte 9: Fabricación, ensamble y montaje......................................................................................... 184 Ensamble y montaje. (¶M335) ...................................................................................................... 184 Parte 10: Inspección, examinación y ensayos. .................................................................................. 185 Extensión de la examinación. (¶M341.4)...................................................................................... 185 Ensayos de fugas. (¶M345) ........................................................................................................... 185 Introducción. ..................................................................................................................................... 186 Requerimientos modificados para alta presión.................................................................................. 186 Presión y Temperatura de diseño. (¶K301.2 y .3) ......................................................................... 187 Criterios de diseño............................................................................................................................. 187 Diseño por presión de componentes de tubería:................................................................................ 188 Tubos rectos bajo presión interna. (¶K304.1.2) .......................................................................... 188 Tubos sometidos a presión externa. (¶K304.1.3) ......................................................................... 190 Tubos curvados y piezas a gajos. (¶K304.2) ................................................................................. 191 Conexiones en derivación. (¶K304.3 1) ........................................................................................ 191 Cierres. (¶K 304.4) ..................................................................................................................... 191 Bridas y placas ciegas. (¶K304.5) ................................................................................................. 191 Otros componentes. (¶K304.7.1)................................................................................................... 191


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Análisis de fatiga. (¶K304.8)........................................................................................................... 192 Parte 3: Componentes de tubería....................................................................................................... 193 Parte 4. Requerimientos de servicio para juntas de unión................................................................. 194 Materiales. ......................................................................................................................................... 194 Parte 8: Normas y especificaciones para componentes.................................................................... 196 FABRICACIÓN, ENSAMBLADO Y MONTAJE........................................................................... 196 Introducción .................................................................................................................................. 196 Soldadura (¶ K328) ....................................................................................................................... 197 Precalentamiento (¶K330)............................................................................................................. 200 Tratamiento térmico. (¶K 331).............................................................................................................. 200 Curvado y Conformado. (¶K332 ................................................................................................... 201 Conformado. (¶K332.3) ................................................................................................................ 201 Tratamiento térmico de curvas y componentes conformados. (¶K332.4.1) ........................... 202 INSPECCIÓN, EXAMINACION Y ENSAYOS.............................................................................. 203 Ensayos o Pruebas. (¶K345).......................................................................................................... 206 Ensayo de fugas. (¶345.1 a ¶K345.4) ........................................................................................ 206 Presión. (¶K345.2.1).................................................................................................................... 206 Ensayo de fugas. (¶K345.4) .......................................................................................................... 207 Registros. (¶K346) ........................................................................................................................ 207


ASME B31.3 Parte 1 "Introducción a B31 y B31.3"R5-10

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Parte 1 CÓDIGO TUBERÍAS A PRESIÓN: ASME B31 Y B31.3

Introducción ASME B31 Código de cañerías a presión

 ASME B31.3 DIAPOSITIVA POWER POINT Nº 1

Tuberías de Refinerías y plantas químicas.

ASME B31.3 Rollino

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El objetivo de la parte 1 de este curso está subdividido en dos partes. Primero efectuar una introducción al Código ASME para tuberías a presión, reseñando su alcance composición, estructura, secciones e incluyendo la edición y la responsabilidad por la selección de la sección aplicable. En segundo lugar se efectúa para la sección B31.3 “Tuberías de Proceso de Refinerías y Plantas Químicas” una reseña sobre su estructura, composición, tuberías y partes alcanzada como así también sobre los temas a que refieren los requisitos, lineamientos y recomendaciones contenidos en sus capítulos y apéndices.

Código ASME B31 ASME B31 DIAPOSITIVA POWER POINT Nº 2

Código para diseño construcción, inspección, examinación y ensayos de distintos tipos de cañerías a presión. Compuesto de varias secciones ASME B31.3 Rollino

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Alcance y contenido El contenido del código refiere a lo siguiente:  Referencias a especificaciones de materiales aceptables y estándares de componentes, incluyendo requerimientos dimensionales y ratings presión-temperatura;  Requerimientos para el diseño de componentes y ensamblado.  Requerimientos e información para la evaluación y limitación de tensiones, reacciones y movimientos asociados con presión, cambios de temperaturas y otras fuerzas;  Guías y limitaciones para selección y aplicación de materiales, componentes y métodos de unión;  Requerimientos para la fabricación, ensamblado y montaje de tuberías; y  Requerimientos para examinación, inspección y ensayo de tuberías.  Procedimientos para operación y mantenimiento que son esenciales para la seguridad del público.  Procedimientos para la protección de líneas de tuberías contra la corrosión externa e interna.

El Código ASME B31 para tuberías a presión, está compuesto por varias secciones individuales, siendo cada una un Standard Nacional de USA y son publicadas bajo la dirección del comité B31. Las reglas de cada sección han sido desarrolladas considerando la necesidad de aplicar requerimientos específicos para los distintos tipos de tuberías.

DIAPOSITIVA POWER POINT Nº 3

Sección

instalaciones consideradas

ASME B31.1

Cañería de potencia

Ejemplos Estaciones generadoras de electricidad, Sistemas de Enfriamiento y calefacción geotérmica, distrital, etc.

ASME B31.3

Cañería de proceso

Refinerías de petróleo, Plantas químicas, Farmacéuticas, Textil, Papel, etc.

ASME B31.4

Sistemas de Transporte de Hidrocarburos Líquidos y Otros Líquidos

Transporte de productos, predominantemente entre plantas, terminales y dentro de terminales, bombeo, regulación, etc.

ASME B31.5

Cañerías de refrigeración

Cañerías para refrigerantes y enfriamiento secundario.

ASME B31.8

Sistemas de Transporte y Distribución de gas.

Sistemas de transporte fundamentalmente gas entre las fuentes y terminales, incluso compresión, regulación, etc.

ASME B31.9

Cañerías de Servicio de edificios

Típicamente Edificios industriales, institucionales, comerciales y públicos y residencias del multi-unidad que no requieren magnitudes de presiones y temperaturas cubiertas en B31.1

ASME B31.11

Transporte de barros.

Sistemas de transportes de barros acuosos predominantemente entre plantas, terminales y

dentro de terminales, bombeo, regulación, etc. ASME B31.3 Rollino

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La siguiente tabla muestra las secciones que componen el código y las aplicaciones consideradas por cada sección del código incluyen:



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Sección

instalaciones consideradas

Ejemplos

ASME B31.1

Tuberías de Vapor y Sistemas de Potencia.

Estaciones generadoras de electricidad, Plantas industriales, Sistemas de Enfriamiento y calefacción geotérmica, etc.

ASME B31.3

Tuberías de Refinerías y Plantas Químicas.

Refinerías de petróleo, Plantas Farmacéuticas, Textil, Papel, etc.

ASME B31.4

Sistemas de Transporte de Hidrocarburos Líquidos y Otros Líquidos

Transporte de productos, predominantemente entre plantas, terminales y dentro de terminales, bombeo, regulación, etc.

ASME B31.5

Tuberías de refrigeración

Tuberías para refrigerantes y enfriamiento secundario.

ASME B31.8

Sistemas de Transporte y Distribución de gas.

Sistemas de transporte fundamentalmente gas entre las fuentes y terminales, incluso compresión, regulación, etc.

ASME B31.9

Tuberías de Servicio de edificios

Típicamente Edificios industriales, institucionales, comerciales y públicos y residencias del multi-unidad que no requieren magnitudes de presiones y temperaturas cubiertas en B31.1

ASME B31.11

Transporte de barros.

Sistemas de transportes de barros acuosos predominantemente entre plantas, terminales y dentro de terminales, bombeo, regulación, etc.

ASME B31.12

Transporte de Hidrogeno

químicas,

Selección de la sección aplicable Código ASME B31 Selección de sección sección aplicable: responsabilidad del propietario


Edición y adendas Interpretaciones y casos ASME B31.3 Rollino

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Es responsabilidad del propietario seleccionar la sección del código que más se aproxima instalación bajo consideración.

a la



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Los factores que deben ser considerados para esto deben incluir: Limitaciones de la sección, requerimientos de la jurisdicción con autoridad sobre la planta, y la aplicabilidad de otros códigos y estándares. Puede ser necesario aplicar más de una sección y todos los requerimientos aplicables deben cumplirse

Ciertas tuberías dentro de una instalación pueden estar sujetas a otros códigos y estándares, como ser: ASME BPVC Sección III. ANSI Z223.1: Código Nacional (USA) para Gas Combustible. NFPA: Normas de protección contra fuego. NFPA 99: Instalaciones para el cuidado de la salud. NFPA 8503 Normas para sistemas de combustible pulverizados. Códigos para edificios y plomería: Aguas potable fría y caliente, sistemas de drenaje, etc. El código fija requerimientos necesarios para el diseño y construcción segura de tuberías de presión. Sin embargo la seguridad no es necesariamente el único factor que gobierna la especificación final. El diseñador debe conocer que el código no es un manual de diseño y que debe aplicar además las prácticas de ingeniería. Los requerimientos del código están básicamente fijados en términos de principios y formulas básicas de diseño. Estos están suplementados con requerimientos específicos. Los requerimientos específicos del código se basan en la resolución a través de los principios de ingeniería simplificados. Puede ser necesario, ante problemas especiales, aplicar análisis más completos y rigurosos o no usuales. Se entiende que el diseñador es capaz de evaluar tensiones complejas o combinadas y demostrar la validez de sus métodos.

Edición del Código y Adendas La intención del Código es que la Edición y las Adendas no sean retroactivas a menos que exista un acuerdo específico entre las partes para usar otra edición o sea requerido legalmente. El Código gobernante debe ser la Edición y Adenda editada al menos seis meses antes de la fecha del contrato original y deberá ser usada a través del trabajo completo y la operación inicial. El Código está bajo la dirección del comité B31 para tuberías a presión el cual está organizado y opera bajo los procedimientos del ASME y está acreditado por el Instituto Nacional de Estándares



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Americanos (ANSI). El comité mantiene a las secciones del código actualizadas con los nuevos desarrollos de materiales y tecnología. Las Adendas son editadas periódicamente y nuevas ediciones son publicadas en periodos de tres a cinco años

El comité a establecido un procedimiento ordenado para considerar pedidos de interpretación y revisión del código (apéndice O)

Interpretaciones La interpretación del Código es realizada de acuerdo con los procedimientos establecidos por el ASME. Las interpretaciones son editadas como un suplemento del Código.

Casos Un Caso es la forma escrita de una respuesta cuando el estudio indica que las palabras del Código necesitan clarificación, o cuando la respuesta modifica los requisitos existentes o garantizan el permiso para el uso de materiales nuevos o construcciones alternativas. Un Caso normalmente se edita para un periodo de tiempo limitado. Los requisitos del Caso pueden ser incorporados en el Código o el Caso puede expirar, o ser renovado.

Introducción al código ASME B31.3

ASME B31.3

DIAPOSITIVA POWER POINT Nº 5 Cañerías de Refinerías y Plantas químicas. ASME B31.3 Rollino

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Alcance (¶300.1) Las reglas del Código ASME B31.3 han sido desarrolladas considerando las tuberías típicas encontradas en Refinerías, Plantas petroquímicas textiles, papeleras, criogénicas, etc.



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Los requisitos mandatorios y no mandatorios y las recomendaciones del código B31.3 están contenidas en las siguientes partes que lo componen: ASME B31.3 - CONTENIDO           


Parte

Alcance

Capítulo I Alcance y Definiciones. Capítulo II Diseño. Capítulo III Materiales. Capítulo IV Especificaciones de componentes.. Capítulo V Fabricación Ensamble y Montaje. Capítulo VI Inspección Examinación y Ensayos. Capítulo VII Cañería no metálica y cañería metálica revest. Capítulo VIII Cañería para Categoría de fluido clase M. Capítulo IX Cañería de alta presión. Apéndices. AaZ

ASME B31.3 Rollino

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ASME B31.3: Tuberías de Refinerías y Plantas Químicas. Parte Alcance Capítulo I

Alcance y Definiciones.

Capítulo II

Diseño.

Capítulo III

Materiales.

Capítulo IV

Especificaciones de componentes de tubería.

Capítulo V

Fabricación Ensamble y Montaje.

Capítulo VI

Inspección Examinación y Ensayos.

Capítulo VII

Tubería no metálica y tubería metálica revestida con no métales.

Capítulo VIII

Tubería para Categoría de fluido clase M

Capítulo IX

Tubería de alta presión.

Capítulo X

Tubería de alta pureza.

Apéndice A

Tensiones admisibles y factores de calidad pata tuberías metálicas y tornilleria. (R)

Apéndice B

Tablas de tensiones y presiones admisibles para no metales. (R)

Apéndice C

Propiedades físicas de materiales de tubería. (R) (1)

Apéndice D

Flexibilidad y factores de intensificación de tensiones. (R) (1

Apéndice E

Especificaciones referenciadas. (R)

Apéndice F

Consideraciones Precaucionarias. (G) (2)

Apéndice G

Salvaguardias. (G) (2)

Apéndice H

Ejemplos de cálculo para conexiones en derivación. (G)

Apéndice J

Nomenclatura (I)

Apéndice K

Tensiones admisibles para tubería de alta presión. (R) (3)

Apéndice L

Bridas de aleaciones de aluminio. (S) (4)

Apéndice M

Guía para clasificación de servicios. (G) (2)

Apéndice P

Reglas alternativas para evaluación de rango de esfuerzos. (R) (5)

Apéndice Q

Sistema de calidad. (G) (2)

Apéndice S

Ejemplos de análisis de esfuerzos en sistemas de tuberías. (G) (2)

Apéndice V

Variación admitida en servicio a alta temperaturas. (G) (2)

Apéndice X

Juntas de expansión. (Fuelles). (R)

Apéndice Z

Preparación de requisiciones técnicas. (R) (6)



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(R) Requerimientos, (G): Guía.; (S): Especificación; I: Información Notas: 1) Contiene requerimientos a ser utilizados por defecto si no existen otros más aplicables 2) No son requerimientos pero el usuario del Código es responsable por considerar su aplicación. 3) Requerimientos solamente aplicables para servicio de alta presión. 4) Contiene ratings presión-temperatura, materiales, dimensiones y marcas de bridas de aluminio aleado. 5) Contiene requerimientos alternativos. 6) Contiene requerimientos administrativos. El Capítulo I contiene el alcance del Código y las definiciones aplicables.  Los capítulos II a VI incluyen los requerimientos aplicables para el diseño, construcción, montaje, inspección y ensayo de sistemas para categoría de servicio normal. Dentro del Código es mencionado como "Código Base". Los capítulos I a VI constituyen la base del código y contienen los requisitos aplicables a tubería metálica cuyo fluido de servicio no sea Categoría M o Alta Presión. Todas las cláusulas de la base del código empiezan con la numeración 3XX. Las cláusulas del código son resumidas abajo:

Capitulo 1 Alcance y Definiciones cláusulas 300 a 300.4 Este capitulo contiene las declaraciones generales que han sido relacionadas sobre el intento y uso del código. Esta sección es usualmente mirada por encima aunque es esencial para entender la aplicación de los requisitos del código.

Capitulo II Cláusulas de Diseño 301 a 322 Este capitulo cubre las distintas Solicitaciones (Fuerzas) que deben considerarse y otras consideraciones que son aplicables en el de sistemas de tubería. Esta separado en seis partes. Parte 1 Condiciones de Diseño y Criterio; Parte 2 Presión de Diseño de los Componentes de Tubería; Parte 3 Fluido de Servicio para los Componentes de Tubería; Parte 4 Requisitos para las Juntas de Tubería según el Fluido de Servicio;



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Parte 5 Flexibilidad y Soportes; Parte 6 Sistemas; Capitulo III Cláusulas para materiales 323.X Capitulo IV Cláusulas para Estándares para Tubería 326.X Capitulo V Fabricación, Ensamble, y Montaje cláusulas 327.X a 335.X Capitulo VI Inspección, Examen, y Pruebas cláusulas 340.X a 346.X Capítulo VII: Tubería No Metálica y Tubería recubierta con no metales.

Los requerimientos, aplicables a tubería no metálica y tubería recubierta con no metales están en el Capitulo VII. Las cláusulas en este capitulo comienzan todas con la letra "A" Estas cláusulas también son seguidas por el esquema numérico de la base del código Como un ejemplo la cláusula de la base del código 328 trata los requisitos de soldadura y la correspondiente cláusula del capitulo VII A328 trata sobre pegado de materiales plásticos.

 El capítulo VIII se aplica a sistemas para categoría de servicio clase M.  El capítulo IX se aplica a sistemas para categoría de alta presión.  El capítulo X se aplica a sistemas para categoría de alta pureza.

Antes de aplicar los requerimientos del Código, el inspector debe asegurarse que se halla definido la categoría de servicio.

Contenido y Alcance.

(¶300.1.1)

Alcance  El Código aplica a todos los fluidos incluyendo:  Químicos en bruto, intermedios y terminados;


 Productos del petróleo;  Gas, vapor, aire y agua;  Sólidos fluidificados; y  Refrigerantes ASME B31.3 Rollino

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El Código contiene requisitos aplicables a: diseño, materiales, componentes, fabricación, ensamble, montaje, insdpección, examinación, y ensayos o pruebas de. No contiene requisitos aplicables a la etapo de operación y mantenimiento ni al abandono de plantas.

El Código aplica a todos los fluidos incluyendo: Químicos en bruto, intermedios y terminados; Productos del petróleo; Gas, vapor, aire y agua; Sólidos fluidificados; y Refrigerantes Excepto cuando sea específicamente excluido en el código, el código cubre toda la tubería dentro de los limites de la propiedad de las plantas dedicadas al proceso o manejo de productos químicos, del petróleo, o relacionados. Tubería para Equipos paquetizados. La tubería que interconecta las piezas o las etapas de los equipos paquetizados deberá estar de acuerdo con el B3 1.3. Exclusiones El código excluye lo siguiente: Presión manométrica Interna > 0 pero <105 kPa (15 psi) siempre y cuando: El fluido no sea inflamable, no sea tóxico, y no dañe los tejidos humanos La temperatura de diseño sea desde -29ºC (-2OºF) a 186ºC (366ºF) Las calderas de potencia de acuerdo con el ASME BPVC Sección I y la tubería externa requiere el uso del B3 1.1



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Tubos, cabezales de tubos, tubos pasantes, y colectores de hornos, los cuales son internos a la cubierta del horno Recipientes a Presión, intercambiadores de calor, bombas, compresores, y otros equipos para el manejo o proceso de fluidos

Plomería, alcantarillado, y desagües Sistemas de protección contra el fuego construidos de acuerdo con los requisitos de las compañías aseguradoras u otros estándares de ingeniería para la protección del fuego

Clasificación de tipo de servicio. Clasificación de tipo de servicio.


 Fluido de Servicio Normal  Fluido de Servicio Categoría D  Fluido de Servicio Categoría M  Fluido de Servicio Alta Presión. Además los servicios bajo condiciones cíclicas severas, también se consideran especialmente ASME B31.3 Rollino

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A continuación se resumen algunas de las definiciones contenidas en el Código que pueden ser utilizadas durante el desarrollo de los temas abarcados por el curso.

Clasificación de Servicios El propietario es el responsable asignar la categoría de servicio en función del fluido y condiciones de operación. El apéndice M contiene un flujograma que es una guía para la selección de los requisitos aplicables a partir de las condiciones de diseño. Los tipos de servicio son:

    

Fluido de Servicio Normal Fluido de Servicio Categoría D Fluido de Servicio Categoría M Fluido de Servicio Alta Presión. Fluido de Servicio Alta Pureza.



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Además los servicios bajo condiciones cíclicas severas, también se consideran especialmente. El propietario de una instalación tiene la responsabilidad global por el cumplimiento con el ASME b31.3, y por establecer los requisitos para el diseño, construcción, examen, inspección, y pruebas que serán gobernados enteramente por fluido manejado o proceso de la instalación de la cual la tubería es una parte. El propietario es también responsable por la designación de la tubería en ciertos fluidos de servicio. Los requisitos del ASME B31.3 para el diseño y la construcción incluyen requisitos del fluido de servicio, el cual afecta la selección y aplicación de los materiales, componentes, y juntas. Los requisitos del fluido de servicio incluyen prohibiciones, limitaciones, y condiciones, tales como limites de temperatura o requisitos de seguridad. Los requisitos del Código para un sistema de tubería son los más restrictivos de aquellos que apliquen a cualquiera de sus elementos.

Fluido de Servicio Normal Un servicio al cual pertenece la mayoría de la tubería cubierta por el ASME B31.3, por ej. no sujeta a las reglas para la Categoría D, Categoría M, o fluido de servicio a Alta Presión, y no sujeto a condiciones cíclicas severas. Las reglas para Servicio Normal están contenidas en el ASME B31.3 Capítulos I al VI para sistemas de tubería metálicos, y en el Capitulo VII para tubería no metálica y tubería recubierta con no metales. Todas las cláusulas en el Capitulo VII empiezan con un prefijo "A".

Servicio de Fluido Categoría D Un servicio en el cual todas las siguientes condiciones aplican:  El fluido manejado no es inflamable, no es tóxico, y no daña los tejidos humanos;  La presión de diseño manométrica no excede 150 psi; y  La temperatura de diseño esta entre -200F (-290C) y 3660F (1860C).

Las reglas para el servicio categoría D se encuentran también en los Capítulos 1 a VI para sistemas de tubería metálicos y en el Capitulo VII para tubería no metálica y tubería recubierta con no metales.

Servicio Cíclico Severo SE > 0,8SA y cantidad de ciclos > 7000. Los elementos de tubería para el Servicio de Fluido Normal pueden también ser usados bajo condiciones cíclicas severas a no ser que un requisito especifico para condiciones cíclicas severas lo establezca.



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Servicio de Fluido Categoría M Un servicio en el cual la exposición potencial del personal se juzga a ser significante y en cuyo caso la simple exposición a una muy pequeña cantidad de un fluido tóxico, causada por el escape, puede producir danos irreversibles serios a las personas cuando se respira o se tiene contacto corporal, aunque se tomen medidas restauradoras prontamente. Las reglas especificas para el servicio categoría M están contenidas en el ASME B31.3 Capitulo VIII y deberán ser usadas en conjunción con los Capítulos I al VI para sistemas de tubería metálicos y con el Capitulo VII para tubería no metálica/o recubierta con no metales, sin embargo las reglas del capitulo VIII toman precedencia sobre las reglas en el Capitulo la VII. Los párrafos en el Capitulo VIII están numerados con el prefijo "M" para tubería metálica y "MA" para tubería no metálica y tubería recubierta con no metales.

Servicio de Fluido de Alta Presión El Capitulo IX del ASME B3 1.3, suministra las reglas alternativas para el diseño y la construcción de tubería designada por el propietario como Fluido de Servicio Alta Presión Estas reglas solamente se aplican cuando sean especificadas por el propietario, y solamente como un todo no parcialmente. Las reglas del Capitulo IX no son aplicables para un Fluido de Servicio Categoría M. Todos los párrafos en el Capitulo IX comienzan con el prefijo "K". Estos se usan en conjunción con los Capítulos 1 a VII como esta definido en el Capitulo IX. Alta presión se considera cuando la presión excede la permitida por el rateo del ASME B 16.5 Clase 2500 para la temperatura de diseño especificada y el grupo del material. Sin embargo, no existe un limite de presión especificada para la aplicación de las reglas. El propietario tiene la opción de usar estas reglas aunque las presiones y temperaturas sean menores a aquellas definidas. Estas reglas aplican únicamente como un todo. Las reglas para Tubería de Alta Presión no son aplicables para el Fluido de Servicio Categoría M.

Fluido de Alta Pureza. Es un servicio que requiere métodos alternativos de fabricación, examinación y ensayo no cubiertos en el resto del código, con la intención de producir un nivel controlado de limpieza. El térmimo también aplica a términos comoalta pureza, ultra alta pureza, higienico o aseptico.



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Resumen de Condiciones de servicio: FLUIDO SERVICIO

DE CARACTERISTICAS

Servicio normal

Servicio distinto a D, M o alta presión.

CAPITULOS APLICABLES Capítulo I a VII

La mayoría de los servicios. Categoría D

No inflamable, No tóxico, no peligroso para Capítulo I a VII ( con humanos. modificaciones) presión de diseño < 150psi (1035 kPa) tº de diseño entre -200F (-290C) y 3660F (1860C).

Categoría M

Pequeña exposición al fluido en caso de fugas, Capítulo VIII puede causar daños irreversibles a las personas

Alta presión

> PN 420 (Clase 2500)

Alta Pureza

Servicio que requiere métodos alternativos de Capítulo X fabricación, examinación y ensayo no cubiertos en el resto del código, con la intención de producir un nivel controlado de limpieza.

Capítulo IX


ASME B31.3 Parte 2"Criterios y condiciones de diseño" R8

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Parte 2 CONDICIONES Y CRITERIOS DE DISEÑO Introducción Diseño  El capítulo II: Partes 1 a 6 contiene las condiciones y criterios de diseño


 Establece los criterios y requerimientos a considerar para definir las solicitaciones a que será sometida la cañería. ASME B31.3 Rollino

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Capítulo II: Partes 1 a 6  Condiciones y criterios de diseño.  Diseño por presión de componentes.  Selección y limitaciones de componentes.  Selección y limitaciones de juntas de unión.  Expansión, Flexibilidad y Soporte.  Requerimientos aplicables a sistemas.


ASME B31.3 Rollino

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Las partes 1 a 6 del capítulo II del Código contienen los requerimientos de diseño aplicables a la tubería de proceso subdivididos de la siguiente forma:      

Condiciones y criterios de diseño. Diseño por presión de componentes de tubería. Selección y limitaciones de componentes de tubería. Selección y limitaciones de uniones de tuberías. Expansión, Flexibilidad y Soporte. Requerimientos aplicables a sistemas específicos.

Dentro de las condiciones de diseño se describen las fuentes de solicitación a considerar, como ser presión, temperatura y otras fuerzas.



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Al tratar las condiciones de diseño se describen los criterios a aplicar para la asignación de las condiciones de presión y temperatura admisibles para componentes ya sea que tengan ratings asignados o no. A continuación se enuncian los temas a que refieren las condiciones y criterios de diseño:

Condiciones de diseño          

Presión Temperatura Temperatura Influencia del ambiente Efectos dinámicos Efectos del peso Cargas de expansión y contracción térmica. Efectos de soportes, anclajes y movimientos en puntos terminales. Efectos de ductilidad reducida. Efectos cíclicos. Efectos de condensación del aire.

Criterios de diseño.  Ratings presión-temperatura para componentes estándar, especialmente diseñados y no listados.  Tolerancias para variación de Presión y Temperatura.  Ratings en las zonas de unión de servicios diferentes.

Tensiones admisibles y otros límites.     

Limites y bases para tensiones de diseño. Factor de calidad de soldaduras longitudinales y en espiral Factor de calidad de fundición. Límites de tensiones debidas a cargas sostenidas y tensiones de desplazamiento. Límites de tensiones debidas a cargas ocasionales.

Sobreespesores debidos a otras causas.    

Corrosión. Erosión. Roscado y entallado. Resistencia mecánica.



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Condiciones de diseño (¶ 301) Las condiciones de diseño, definen la presión, temperatura y otras fuerzas aplicables al diseño de Sistemas de Tuberías de potencia. Los sistemas de tuberías deben ser diseñados para la más severa condición de coincidencia de presión, temperatura y otras cargas y estas son aquellas para las que resulte el mayor espesor de tubería requerido y el mayor "rating" de bridas. (Excepto cuando el código indique lo contrario). El diseño de tuberías debe cumplir con las siguientes condiciones:

Condiciones de diseño


 Presión; Temperatura.  Influencia del ambiente.Condensación del aire.  Efectos dinámicos.  Efectos del peso.  Cargas de expansión y contracción térmica.  Efectos de soportes, anclajes y terminales  Efectos de ductilidad reducida.  Efectos ciclicos. ASME B31.3 Rollino

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Presión (¶ 301.2): Unidades: (psi-kPa) La presión de diseño de cada componente de un sistema de tubería no debe ser menor que la presión en la más severa condición coincidente de la presión interna o externa y la temperatura esperada durante el servicio. La condición más severa es aquella para la cual resulta el mayor espesor requerido y/o él más alto rating. (Cuando coexisten más de una condición, el rating gobernante de acuerdo a las especificaciones listadas puede diferir del rating de los componentes diseñados de acuerdo con ¶304. La más severa condición coincidente de la presión interna o externa y la temperatura esperada durante el servicio. Se debe considerar todas las condiciones de presión y temperatura y sus variaciones, el diseño va enfocado a obtener el mayor espesor de componente o él mas alto rateo requerido. Los sistemas de tubería deberán estar protegidos por medio de válvulas de alivio o deberán ser diseñados a la más alta presión posible que pueda desarrollar el sistema. Como fuentes de presión deben incluirse:



   

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Influencia del ambiente, Oscilación de presión, Operación inadecuada, Falla de los dispositivos de control.

Temperatura (¶ 301.3) Unidades: (ºF- ºC) La temperatura de Diseño de cada componente de un sistema es aquella a la cual, bajo la presión coincidente, el mayor espesor o él mas alto rating del componente es requerido. Consideraciones mínimas para determinar la Temperatura de Diseño    

Temperaturas del fluido Temperaturas ambientales Radiación solar Temperaturas de los medios de calentamiento o enfriamiento

Mínima temperatura de diseño. (¶¶301.3.1) Es la más baja temperatura esperada durante el servicio. Esta temperatura puede hacer que se apliquen requerimientos especiales de diseño y calificación de materiales. (Ver también ¶301.4.4 y ¶323.2.2)

Componentes sin aislación. (¶301.3.2) La temperatura de diseño de componentes descubiertos o no aislado deberá ser:  Para temperaturas de fluido menores a 650C (1500F), la temperatura del componente deberá ser la temperatura del fluido a no ser que la radiación solar u otros efectos resulten en una temperatura más alta.  Para temperaturas del fluido de 650C (1500F), y superiores, a no ser que una temperatura promedio mas baja sea determinada por medio de pruebas o cálculos de transferencia de calor, la temperatura de diseño deberá estar basada en lo siguiente; Las válvulas, tubos, extremos solapados, accesorios soldados, y otros componentes que tengan un espesor de pared comparable a la tubería: el 95% de la temperatura del fluido. Bridas (excepto las de junta solapada o Lap joint) incluyendo aquellas en accesorios y válvulas: 90% de la temperatura del fluido. Bridas de junta solapada o lap joint: 85% de la temperatura del fluido Bulonería/Tornilleria: 80% de la temperatura del fluido.



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Tubería aislada externamente. (¶301.3.3) La Temperatura de diseño deberá ser la temperatura del fluido a no ser que los cálculos, las pruebas, o experiencia en servicio basada en medidas soporten otra temperatura Si es aplicable, debe tomarse en consideración el calentamiento o enfriamiento de la tubería por encamisado/enchaquetado o equivalente.

Tubería Aislada Internamente. (¶301.3.4) La temperatura de diseño debe basarse en los cálculos de transferencia de calor o pruebas.

Influencia del ambiente (¶301.4) Efectos del enfriamiento sobre la presión Cuando el enfriamiento del fluido puede reducir la presión por debajo de la atmosférica creando vacío interno. En este caso la tubería debe ser diseñada para soportar presión externa o deben efectuarse previsiones para romper el vacío.

Efectos de la expansión del fluido. Cuándo la expansión del fluido por calentamiento pueda incrementar la presión, la tubería debe diseñarse para poder soportar la presión incrementada o deben efectuarse previsiones para el alivio de presión.

Congelamiento atmosférico. Cuando la temperatura de diseño del sistema es por debajo de 0ºC (32ºF)debe considerarse la posibilidad de congelamiento de la humedad ambiental y la acumulación de hielo. También debe considerarse el posible mal funcionamiento de superficies con movimiento, válvulas, etc.

Baja temperatura ambiente. Debe considerarse en el análisis de tensiones de desplazamiento.



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Efectos dinámicos (¶ 301.5) Los siguientes efectos dinámicos deben considerarse en el diseño:

Impacto Causado tanto por fuerzas tanto internas (incluidos cambios de caudal, shock hidráulico, Golpe de ariete y otros), como externas.

Viento Deben utilizarse datos meteorológicos, ordenanzas, etc. para el diseño de tuberías expuestas a vientos. El método de cálculo puede ser de acuerdo a ASCE 7 "Cargas de diseño mínimas para edificios y otras estructuras". Información de autoridades locales también puede ser utilizada.

Sismo Cuando es aplicable, deben considerarse en el diseño de sistemas de tuberías, los efectos de las fuerzasr de sismo.El método de análisis puede ser según ASCE 7. Información de autoridades locales también puede ser utilizada

Vibración La tubería debe ser diseñada, fijada y soportada considerando vibración de forma originada de fuentes como impacto, pulsación de la presión, resonancia de compresores y viento.

Reacciones de descarga. La tubería debe diseñarse para soportar estas reacciones.

Efectos del peso (¶ 301.6): Los siguientes efectos de peso combinados con otras fuerzas debidas a otras causas deben ser tenidos en cuenta por el diseñador.

Carga viva Peso del fluido transportado y/o el fluido de ensayo. Nieve y hielo deben considerarse cuando es aplicable.

Carga muerta Peso de la tubería, aislación, revestimientos y otras cargas superpuestas permanentes.



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Cargas de expansión y contracción térmica (¶ 301.7): El diseñador debe tomar en cuenta las fuerzas y momentos resultante de estos efectos. La tubería deben contener curvas, codos, cambios de dirección, etc. Los soportes deben permitir el movimiento entre anclajes. Para absorber movimientos pueden utilizarse juntas de fuelle corrugado, deslizantes, manguito, esféricas o articuladas, como así también mangueras flexibles si los materiales con que están construidas conforman lo especificado en el Código, sus partes son de diseño holgado y está previsto el desajuste completo de sus partes durante la operación. Debe considerarse los efectos debidos a:  Cargas debidas a restricciones de movimiento o anclajes.  Cargas debidas a gradiente de temperatura.  Cargas debidas a diferentes características de expansión.

Otros efectos dinámicos a considerar son :  Efectos de los soportes, anclajes y movimientos de los puntos terminales.  Efectos de la reducción de la ductilidad. (Por soldadura, tratamiento térmico, curvado, baja temperatura de servicio, etc.)  Efectos cíclicos.  Efectos de condensación del aire: A temperaturas de -191ºC (-312ºF) en el aire ambiente se produce condensación y enriquecimiento de oxigeno. Esto deberá ser considerado en la selección de materiales, incluyendo aislación.

Criterios de Diseño

Criterios de diseño


 Ratings presión-temperatura para componentes. Componentes listados con rating establecido. Componentes listados sin ratin establecido. Componentes no listados.  Variación de Presión y Temperatura: Tolerancias.  Ratings en zonas de unión de servicios diferentes. ASME B31.3 Rollino

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Los criterios a ser utilizados en el diseño de tuberías y componentes, cubren:



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 Clasificación (rating) presión-temperatura para componentes estándar, diseñados especialmente y no listados.  Tensiones admisibles y limites de otras tensiones para componentes de tubería.  Factores de calidad y sobreespesores requeridos por varias causas.

Rating presión-temperatura para componentes de tubería (¶ 302.2) Componentes listados que tienen clasificación (Rating) establecida. (¶302.2.1) Ejemplos ratings R A T IN G S F O R GR O U P (P A R A G R U P O ) 1.4 F orgings (F orja dos) C -S i C -M n-S i


A 350 G r LF 1,C l. 1 (1)

P la tes (C hapa s) A 515 G r 60 (1) A 515 G r 60 (1)

(1) F or tº> 800º F S ee A S M E B 16.5 P ara tº> 800 º F V er A S M E B 16.5

W O R K IN G P R ES S U R ES BY C L A S S ES (P R ES IO N E S D E T R A B A JO P O R C L AS E ), psig C lass tº ºF -20-20 0 200 300 400 500

150

300

400

600

900

1500

250 0

235 215 210 200 170

620 560 550 530 500

825 750 730 705 665

1235 1125 1095 1060 995

1850 1685 1640 1585 1495

3085 2810 2735 2645 2490

514 5 468 0 456 0 440 5 415 0

600 650 700 750 800

140 125 110 95 80

455 450 450 445 370

610 600 600 590 495

915 895 895 885 740

1370 1345 1345 1325 1110

2285 2245 2245 2210 1850

380 5 374 0 374 0 368 5 308 5

850 900 950 1000

65 50 35 20

270 170 105 50

355 230 140 70

535 345 205 105

805 515 310 155

1340 860 515 260

223 0 143 0 860 430

ASME B31.3 Rollino

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Una clasificación (rating) presión-temperatura ha sido establecida para ciertos componentes de tuberías. Estos ratings están contenidos en algunas de las normas listadas en la tabla 326.1. Excepto que exista alguna limitación específica en el Código, estos ratings son aceptables por el Código para su aplicación. En caso de que esta clasificación (rating) no alcance él limite superior de temperatura permitido por el código, el rating presión-temperatura entre los dos valores (el establecido en las especificaciones y él limite superior del código) puede ser calculado de acuerdo a las reglas del código, estando estas extensiones sujetas a restricciones. Los componentes en estos estándares pueden ser usados a las presiones y temperaturas listadas en el estándar pero no deben exceder los limites de presión y temperatura impuestos por el código en ciertos casos. Algunos ejemplos de normas o especificaciones que incluyen el rating presión-temperatura de componentes de tubería son: Válvulas: Válvulas: Roscadas, bridadas y con extremos para soldar ASME B16.5

Bridas: Pata tuberías y accesorios bridados Bridas de gran diámetro

ASME B16.47

Componentes listados sin rating especificado. (¶302.2.2) Algunas de las especificaciones listadas en 326.1, por ejemplo accesorios para soldar a tope (El. ASME B-16.9, y .11), indican que el rating presión-temperatura (schedule en este caso), está basado en en un



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tubo recto sin costura. Excepto que se limite en alguna parte de este Código, estos componentes hechos con materiales con igual esfuerzo admisible, deberán ser rateados utilizando no más del 87.5% del espesor nominal correspondiente a un tubo sin costura de igual schedule, peso o clase de presión del accesorio , menos otras tolerancias que apliquen al tubo (Ejemplos: profundidad de rosca, sobreespesor por corrosión) En Componentes que tengan costura recta o en espiral en la zona retenedora de presión, el rating debe además ser multiplicado por el factor W como se indica en ¶302.3.5.e.

Componentes no listados. (¶302.2.3) Componentes no listados en la tabla 326.1, pero que conforman especificaciones o estándares publicados pueden ser utilizados de acuerdo a lo siguiente: El Diseñador asegure que las propiedades fisico-químicas, el método de fabricación y control de calidad son comparables a los de componentes listados equivalentes. La presión de diseño debe ser verificada de acuerdo a ¶304. Otros componentes no listados deben ser calificados de acuerdo a ¶304.7.2.

Ratings : Condición normal de operación y Tolerancia para variación respecto de la operación normal (¶302.2.4) Es reconocido que ocurren variaciones de presión y temperatura durante la operación. Tales variaciones deben ser consideradas en la selección de la presión y temperatura de diseño (¶301.2 y ¶301.3). La condición más severa debe determinar las condiciones de diseño, a menos que se cumplan todos los criterios siguiente:  La tubería no tenga componentes de hierro fundido u otros metales no dúctiles.  La tensión nominal debida a presión no excede la tensión de fluencia a temperatura (Ver ¶302.3) de este Código y y valores de Sy de ASME BPVC Sección II Part D (Table Y-1). exceeded)  Tensiones longitudinales combinadas no deben exceder los límites de ¶302.3.6.  El número total de variaciones de presión-temperatura sobre las condiciones de diseño, durante toda la vida útil del sistema no debe exceder 1000. En ningún caso la presión incrementada debe exceder el valor de presión de prueba de acuerdo a ¶345.  Variaciones ocasionales por sobre las condiciones de diseño deben mantenerse dentro de los siguientes límites: 33%, si el evento individual no tiene una duración mayor a 10 y la suma de eventos no supera las 100 horas/año, o 20% si el evento individual no tiene una duración mayor a 50 horas y la sumna de eventos no supera 500 horas al año. Los efectos de tales variaciones deben ser considerados como seguros por el diseñador mediante metodos aceptables para el propietario (Ver apéndice V del Código) Variaciones por debajo de la temperatura mínima indicada en el apéndice A, no son admitidas, a menos que se cumplan los requerimientos de ¶323.2.2 para la más baja temperatura durante tales variaciones.



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La aplicación de presiones que superen los ratings de válvulas puede producir durante ciertas condiciones pérdidas por los sellos y dificultades en la operación. La presión diferencial sobre el elemento de cierre de la válvula, no debe exceder el máximo diferencial de presión recomendado por el fabricante.

Rating en transiciones (¶302.2.5) Cuando se conectan sistemas que operan a diferentes condiciones de diseño, debe colocarse una válvula de división con un rating presión temperatura correspondiente a la condición más severa. Si la válvula opera a distintas temperaturas, puede ser seleccionada sobre la base de diferentes temperaturas, siempre que pueda soportar la presión de ensayo requerida sobre ambos lados.

Tensiones admisibles y otros límites. (¶ 302.3)

Tensión admisible Limites de tensiones admisibles


Tensiones admisibles: El párrafo 302.3 da los criterios para establecerlas.  Tracción: Tablas A-1 y A-2  Corte.  Compresión.  Flexión ASME B31.3 Rollino

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Tracción Tensiones básicas admisibles en tracción para metales y tensiones de diseño para materiales de bulonería / tornillería se listan en las tablas A-1 y A-2 respectivamente, son determinados de acuerdo con ¶302.3.2 En las ecuaciones del Código donde aparece el producto SE los valores de tensión se multiplican por el factor de calidad correspondiente Ec ó Ej. En la tabla A-1A se listan valores de Ec y en la tabla A-1B se listan valores de factores de junta soldada, Ej.

Corte: El esfuerzo admisible en corte no debe exceder el 80% de los valores determinados para tracción.

Flexión: Las tensiones admisibles en flexión no deben exceder el 160% de los valores determinados para tracción.



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Compresión: No se deben considerar valores superiores a los de tracción y además debe considerarse la estabilidad estructural.

Bases para tensiones de diseño. (¶302.3.2) Tensiones admisibles y otros límites  Limites y bases para tensiones de diseño.


 Factor de calidad de soldaduras.  Factor de calidad de fundición.  Límites de tensiones debidas a cargas sostenidas y tensiones de desplazamiento.  Límites de tensiones debidas a cargas ocasionales. ASME B31.3 Rollino

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Este punto fija las bases para establecer los valores de tensiones de diseño de bulones/pernos y otros materiales. Los valores aplicados están basados en diferentes condiciones de servicio. Los criterios para los casos más habituales se indican a continuación. Otros valores están fijados para el caso de creep, materiales no listados y fatiga. a) Bulones/Pernos: No se debe exceder el menor de: Un cuarto de la mínima tensión de rotura a temperatura ambiente (ST) o un cuarto de la mínima tensión de rotura a temperatura. (la menor) Dos tercios de la mínima tensión de fluencia a temperatura ambiente (SY) o dos tercios de la mínima tensión de fluencia a temperatura. (la menor) Nota: Para materiales con resistencia aumentada por tratamiento térmico endurecidos por esfuerzo y que operan por debajo del rango creep: 0.2ST, 1/4 de la mínima tensión de rotura a temperatura, ¼ de SY y dos tercios de la mínima tensión de fluencia a temperatura. (la menor). Para materiales sometidos al fenomeno creep, ver mas información en el código

b) Hierro fundido: 1/10 de la resistencia a la tensión a temperatura ambiente o a temperatura mayor. c) Hierro dúctil:: 1/10 de la resistencia a la tensión a temperatura ambiente o a temperatura mayor. d) Otros materiales. (No incluye hierro maleable) No se debe exceder el menor de: Un tercio de la mínima tensión de rotura a temperatura ambiente (ST) o un tercio de la mínima tensión de rotura a temperatura. (la menor) Dos tercios de la mínima tensión de fluencia a temperatura ambiente (SY) o dos tercios de la mínima tensión de fluencia a temperatura. (la menor) Para aceros austeniticos y aleaciones de nickel de similar comportamiento esfuerzo-deformación: el menor entre 2/3 Sy y 90% de la cedencia a temperatura (No indicado para bridas y otros componentes en los que una pequeña deformación puede causar fugas. En su lugar usar 2/3 del valor indicado en la tabla A-1 o 2/3 de la cedencia a tº indicada en tabla Sy de la sección II parte D). Para aceros estructurales 0,92 del menor valor indicado arriba. Para materiales sometidos al fenomeno creep, ve mayor detalle en el código.



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f) Materiales no listados (323.1.2): La resistencia a la tensión o cedencia a tº, debe determinarse multiplicando el promedio esperado de resistencia a la tensión o cedencia a tº por la relación ST ó SY por el promedio de resistencia esperado a tª ambiente.

Factor de calidad de fundición. (¶302.3.3) El factor de calidad de fundición Ec definido aquí es requerido para todos los componentes fundidos que no tengan establecido un rating presión-temperatura en las especificaciones de la tabla 326.1 A las fundiciones de hierro gris y maleable que conforman especificaciones listadas se le asigna un factor Ec igual a 1,00, debido a que las tensiones admisibles consideradas son conservativas. Para muchos otros metales y fundiciones "estáticas" que conformen las especificaciones y que se examinen de acuerdo con MSS SP-55, "Factores de calidad para aceros fundidos para válvulas, Bridas, Accesorios y otros componentes de tubería" se le asigna un factor Ec igual a 0,80. A las Fundiciones centrifugadas que cumplen únicamente los requerimientos químicos, tracción, prueba hidrostática, aplastamiento e inspección visual, también se les asigna un factor Ec igual a 0,80. Los factores de calidad de fundición básicos se encuentran tabulados en la tabla A1-A. Los factores de calidad de fundición pueden ser incrementados si se realiza en cada colada examinaciones suplementarias.

Factores de calidad de junta soldada. (¶302.3.4) El código requiere el uso de factores de calidad de juntas soldada La tabla A1-B tabula los factores básicos para juntas soldadas longitudinales o en espiral para los componentes mostrados en la tabla 302.3.4 están basados en costuras de penetración total. Los tubos sin costura tienen un factor de calidad Ej. = 1.00

TABLA 302.3.4 FACTORES DE EFICIENCIA DE JUNTAS SOLDADAS LONGITUDINALES Nº 1

Tipo de Junta Soldadura en horno a tope continua

Tipo de costura Recta

2

Soldadura por resistencia

Recta o espiral

3

Soldadura por fusión eléctrica

Recta o espiral

a) Soldadura a tope simple. (Con o sin aporte) b) Junta a tope doble.

Recta o espiral

(Con o sin aporte) (Excepto las cubiertas por 4.a) 4

(a) 5L

API

SAW GMAW Combinado SAW y GMAW

Recta con una o dos costuras Espiral

Examinación De acuerdo a especificación De acuerdo a especificación De acuerdo a especificación Radiografiado spot adicional según 345.5.1 100% RX adicional según 344.5.1 y tabla 341.3.2 De acuerdo a especificación RX spot adicional según 341.5.1 100% RX adicional según 344.5.1 y tabla 341.3.2 De acuerdo a especificación

Factor E 0.60 (Nota 1) 0.85 (Nota 1) 0.80 0.90 1.00 0.80 0.90 1.00 0.95



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NOTAS: No se admite incrementar el factor E en juntas 1 y 2 por radiografiado.

Limites de tensiones calculadas sobre la base de cargas sostenidas y expansión térmica. (¶302.3.5) A continuación se describen los límites de tensiones establecidos debidas a las siguientes causas:  Presión interior y exterior.  Tensiones de expansión.  Tensiones longitudinales: Por peso de la tubería, aislación, y otras cargas,  Tensiones debidas a cargas ocasionales.

Presión interna y externa El criterio de no exceder las tensiones admisibles del apéndice "A", es satisfecho cuando el espesor de pared (incluyendo refuerzo) del componente de tubería cumple los requerimientos dados en ¶304. Para presión externa hay que considerar además los medios de rigidización. (Ver ¶304.1.3)

Esfuerzos debidos a cargas sostenidas. La suma de las tensiones longitudinales SL debidas a presión, peso y otras cargas sostenidas no deben exceder el producto de Sh. Sh. se toma de la tabla A-1 a la temperatura de metal en las condiciones de operación que se están considerando.

Rango de tensiones de desplazamiento admisible (SA) El rango de tensiones de desplazamiento computado SE en un sistema (Ver ¶319.4.4) no debe exceder el rango de tensiones admitidas SA calculado por la siguiente fórmula (Ver también ¶319.2.3 y ¶319.3.4) SA =f (1.25Sc + 0.25Sh)

(1a)

Si Sh es mayor que SL, se aplica la ecuación 1b. SA =f [1.25( Sc + Sh) - SL ] (1b) Sc= Tensión admisible para el material base a la mínima temperatura (Fría) indicada en las tablas de tensión admisible. (Apéndice A) (En ecuaciones 1a y 1b debe limitarse a 138MPa (20ksi) si se usa f>1.0) Sh= Tensión admisible para el material base a la máxima temperatura (Caliente) indicada en las tablas de tensión admisible. (Apéndice A) (En ecuaciones 1a y 1b debe limitarse a 138MPa (20ksi) si se usa f>1.0) Sc y Sh no requieren ser afectadas por el factor de junta longitudinal y hay que afectarlas por el fator de calidad de fundición si aplica. f = Factor de reducción rango de tensión (tubos no corroídos)para condiciones cíclicas de un número total N de ciclos completos de temperatura durante la vida útil esperada en operación. (Ver figura 302.3.5) o calculada por ecuación (1c). Valor mínimo 0.15 para cantidad de ciclos indefinidamente grande.



f (ver fig. 302.3.5)= 6.0 (N)

-0.2

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< fm

fm= 1.2 para materiales ferrosos con resistencia última a rotura < 517MPa (75ksi) a 371ºC (700ºF. Para otros fm=1.0 La ecuación (1c) no se aplica para seleccionar factores más allá de 2 x 106 ciclos.

N: Cantidad equivalente de ciclos de desplazamiento completo esperado en la vida útil del sistema de tubería. Sc y Sh: Esfuerzos máximos admisibles a la menor y mayor temperatura del ciclo bajo análisis.

FIGURA 302.3.5 Factor de rango tensiones, f.

Cuando el rango de tensión computada varía, debido a expansión térmica u otras condiciones, SE es definido como el mayor rango de tensión de desplazamiento computado. El valor de N en ese caso debe calcularse mediante la siguiente fórmula: N = NE + r15N1)

donde i = 1,2, ....,n.

(1d)

Donde: NE= Número de ciclos a cambio de temperatura completo  TE para el cual se calculó SE r1,= Si / SE N1,= Número de ciclos asociados con Si.

Si = Cualquier rango de tensión de desplazamiento computado, menor que SE 302.3.5.e) Factor de junta soldada W: A temperaturas elevadas la resistencia a largo plazo de la junta soldada puede ser menor que la del material base. Para tubos con costura los factores SE y Sh debe ser multiplicado W, para determinar el espesor requerido por presión interna y cargas longitudinales. No aplica para viento, sismo, cargas ocasionales y otras circunstancias (ver 302.3.5.e en el código.)



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El valor de W se obtiene de la tabla 302.3.5. Valores diferentes pueden utilizarse si estan basados en ensayo creep o extensa experiencia, con las limitaciones indicadas en el Código.



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Limites de tensiones calculadas, debidos a cargas ocasionales (¶302.3.6) Durante la operación: La suma de las tensiones longitudinales producidas por la presión, y otras cargas sostenidas SL (cargas vivas y muertas, soportes temporarios de extra peso, etc.) y de las tensiones producidas por cargas ocasionales tales como viento y terremoto, pueden superar como mucho 1,33 veces las tensiones básicas dadas en el apéndice A. A temperaturas mayores de 427ºC (800ºF) , como alternativa al uso del factor 1.33, el esfuerzo admisible para cargas ocasionales de corta duración (ej.viento, Oleaje, viento extremo, sismo) puede tomarse como factor de reducción del 90% del esfuerzo de fluencia a temperatura (Sección II Parte dtablas Y-1 o Y-3) y para materiales distintos a fundición gris, hierro ductil y otros materiales con comportamiento no dúctil. El factor de reduccció representa la disminución de resistencia a largo plazo y alta temperatura. Si no existe mejor información, debe tomarse igual a 1 para aceros inoxidables austeníticos e =0.8 para el resto de materiales. Para fundiciones debe multiplicarse por el factor de calidad Ec. . Durante ensayos o pruebas: Las tensiones debidas al ensayo no están sujetas a las limitaciones de ¶302.3 y no es necesario considerar otras cargas ocasionales, tal como viento y terremoto como si actuaran en forma coincidente con las cargas de ensayo.

Sobeespesores. (¶302.4) El código establece que deben fijarse tolerancias o sobreespesores para compensar debilitamientos debidos por ejemplo a métodos de fabricación y condiciones de servicio.

Sobreespesores debidos a otras causas


 Corrosión.  Erosión.  Roscado.  Entallado.  Resistencia mecánica

ASME B31.3 Rollino

16



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Corrosión o Erosión Cuando es esperado Corrosión o Erosión, debe incrementarse el espesor de pared por sobre el determinado de acuerdo a otros requerimientos de diseño. Esta tolerancia debe ser a juicio del diseñador, consistente con expectativa de vida útil de la tubería.

Roscado y ranurado El espesor mínimo calculado de la tubería a ser roscada debe ser incrementado en una dimensión equivalente a la profundidad de la rosca; dimensión "h" de ASME B1.20.1 o equivalente. Para superficies maquinadas donde la tolerancia no es especificada, debe asumirse un valor adicional de 0.5mm (0.02 in.) además de la profundidad del corte.

Resistencia mecánica El espesor de la tubería debería incrementarse cuando y donde es necesario debido a tensiones mecánicas de forma tal de prevenir daño, colapso, excesivo pandeo o aplastamiento del caño debido cargas impuestas por soportes, hielo u otras razones. Cuando el incremento del espesor pueda producir incremento de tensiones localizadas o el riesgo de fractura frágil o es impracticable, la resistencia requerida puede ser obtenida por otros medios como ser soporte adicionales u otros medios sin necesidad de incrementar el espesor. Debe prestarse especial atención a la resistencia mecánica de tubos de pequeño diámetro conectados a equipos o tuberías.



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EJEMPLO DE TABLAS A-1



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ASME B31.3 Parte 3 "Diseño por Presión y requerimientos de fluido" R11-10

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Parte 3 DISEÑO POR PRESION Diseño Por Presión. DIAPOSITIVA POWER POINT Nº 17

Diseño por Presión.

ASME B31.3 Rollino

17

Introducción Los componentes fabricados de acuerdo a las especificaciones y normas listadas en la tabla 326.1 deben ser considerados aptos para el uso dentro de los ratings establecidos, de acuerdo con ¶302.1. Las siguientes reglas (¶304) son para el diseño de componentes no cubiertos en la tabla 326.1, pero pueden ser utilizadas también para un diseño especial o más riguroso de esos componentes. Los diseños deben ser verificados para las cargas enumeradas en ¶301. (las que sean aplicables) Esta parte del curso se refiere a la parte 2 del capítulo II del código. En esta se tratan los criterios y requerimientos para el diseño de componentes de tubería por presión, incluyendo fórmulas, datos y referencias aplicables para los siguientes tipos de componentes estándar y especiales:         

Tubos rectos Tubos curvados Derivaciones / Conexiones Piezas a gajos. Fijaciones Tapas y cierres. Bridas y Placas ciegas. Reducciones Otros componentes retenedores de presión



Análisis de componentes de tuberías



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Tubos rectos. Tubos curvados. Derivaciones / Conexiones. Piezas a gajos. Fijaciones. Tapas y cierres. Bridas y Placas ciegas. Reducciones y otros componentes. Análisis de componentes de tuberías.


ASME B31.3 Rollino

18

Tubos rectos bajo presión interna. (¶304) Cálculo de espesores de tubos  Tubos sometidos a Presión interna.

SLIDE POWER POINT Nº 19

 tm= t + c (Mínimo espesor de pared

considerando

la tolerancia de fabricación y los sobreespesores) tm = . PD ._ . 2(SE+PY)

ASME B31.3 Rollino

19

Minimo espesor de pared.. El mínimo espesor de pared (tm) considerando la tolerancia de fabricación y los sobreespesores debidos a corrosión, erosión, roscado, doblado, resistencia mecánica, etc. no debe ser menor al determinado de aucerdo a las siguiente fórmula: (2). tm = t + c

(2)

tm= Mínimo espesor de pared considerando la tolerancia de fabricación y los sobreespesores debidos a corrosión, erosión, roscado, doblado, resistencia mecánica, etc. t = Mínimo espesor de parded debido a diseño por presión. (Calculado para presión interna o externa de acuerdo a ¶304.1.2 or P304.1.3) P = Presión de diseño interna. (gage), psig (kPa) c = Suma de tolerancias (sobreespesores) mecánicas en in, (mm) (Profundidad de rosca; dimensión h de ASME B1.20.1 o equivalente y profundidad de entallado) más corrosión y erosión. Para superficies maquinadas donde no se especifica tolerancia, debe asumirse como 0.5 mm (0.02 in., además de la profundidad del corte. tm = Espesor de pared del tubo ( Medido o mínimo de acuerdo a especificación)



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d = Diámetro interior del tubo, in. (mm) (Maximo valor admitido por especificación) D = Diámetro exterior del tubo, in. (mm) (Medido o listado en especificación) E = Factor de calidad ( Tablas A-1A or A-1B) S = Valores de tensión de tablas A-1. W: Factor de reducción de resistcncia de junta soldada, según 302.3.5.e Y = Coeficiente de tabla 304.1.1. (t< D/6 y materiales mostrados.) Para t > D/6; Y=d + 2c)/ (D + d + 2c) a) Para t < D/6, el espesor minimo debe calcularse con la ecuación (3a) o (3b) (3a)

t

PD 2SEW  PY 

(3b)

t

P(d  2c) 2SEW  P(1  Y )

b) Para t > D/6 o para P/*SE > 0.385, el cálculo de espesor mínimo requiere consideraciones especiales tales como teoría de fallas, efectos de fatiga y tensiones térmicas.

TABLA 304.1.1 (A) VALORES de Y PARA t < D/6 Menor a

900

950

1000

1050

) 1100

Menor a 482

510

538

566

593

0.4

0.5

0.7

0.7

0.7

621 and up 0.7

Austenitic steels

0.4

0.4

0.4

0.4

0.5

0.7

Oher Ductile metals

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

Cast Iron

0.0

Temperatura. ºF Temperatura. ºC Ferritic steels

1150 and up

NOTA GENERAL: Puede efectuarse interpolación entre valores de temperatura intermedia.



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Tubos rectos bajo presión externa ( ¶304.1.3). La determinación de espesor de pared y rigidización debe ser de acuerdo con ASME BPVC Sección VIII, división 1, UG-28 a 30. Aplicando excepciones y requerimientos específicos de ¶304.1.3.

Cálculo de espesores de tubos  Tubos sometidos a Presión externa.


 Determinación de espesor de pared y rigidización de acuerdo con ASME BPVC Sección VIII, div. 1, UG-28 a 30.  Aplicando excepciones y requerimientos específicos de ¶304.1.3. ASME B31.3 Rollino

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Tubos curvados y piezas a gajos ( Miters) ( ¶304.2)  R1


Intrados

Extrados Fig 304.2.1 Nomenclatura para tubos curvados (Nomenclature For Pipe Bends)

ASME B31.3 Rollino

21

S





r2

DIAPOSITIVA POWER POINT Nº 22 T

M





R1 D Fig 304.2.3 Nomenclatura para Piezas a Gajos (Nomenclature For Miter Bends) ASME B31.3 Rollino

22



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Tubos curvados y piezas a gajos  Tubos curvados: El espesor mínimo no debe ser menor al requerido para un tubo recto.


 Codos: Deben estar listados o ser calificados.  Piezas a gajos:El parágrafo 304.2.3 da los requerimientos aplicables para su diseño.  Tubos curvados y a gajos sometidos a presión externa: externa Pueden calcularse igual que tubo recto. ASME B31.3 Rollino

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Los tubos curvados están sujetos a las siguinentes limitaciones:

Tubos curvados. El espesor mínimo tm despues de doblado, debe ser determinado de acuerdo con la ecuación 2 y la ecuación (3c) (3c)

t

PD 2( SEW / I )  PY 

Siendo I=1.0 para la sección del tubo en coincidencia con la fibra neutra y: (3d) Para la superficie en coincidencia con la fibra interior (Intrados):

I

4( R1 / D)  1 4( R1 / D)  2

(3e) Para la superficie en coincidencia con la fibra exterior(Extrados):

I

4( R1 / D)  1 4( R1 / D)  2



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Siendo R1 = Radio de curvado. La variación de espesor entre las superficies interior (intrados) y exterior (extrados) de curvado, debe ser gradual. Los requerimientos de espesor se aplican a la sección coincidente con la parte media de la curva (/2). El mínimo espesor en los extremos tangentes no debe ser menor que el requerido para tubo recto (304.1). Los siguientes son sobreespesores recomendados por el ASME B31.1 para adicionar en la selección del tubo de manera de que luego del adelgazamiento producido durante el curvado se mantenga el espesor ínimo requerido. Se incluyen solo como ilustración pno obstante que esta información no está contenida en el ASME B31.3: "La tabla 102.4.5 es una guía para el diseñador cuando debe especificar el espesor de pared para comprar la cañería. El mínimo espesor indicado en la tabla debería ser suficiente para doblado y aún cumplir los requerimientos de espesor mínimo de ¶104.1.2.A." TABLA 102.4.5. (B31.1)

Radio de doblado

Espesor recomendado antes de doblado (Mínimo)

6 diámetros de caño o mayor 5 diámetros de caño 4 diámetros de caño 3 diámetros de caño

1.06 tm 1.08 tm 1.14 tm 1.25 tm

 R1 Intrados

Extrados Fig 304.2.1 Nomenclatura para tubos curvados (Nomenclature For Pipe Bends)

Codos:



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Los codos que no estén de acuerdo a las especificaciones de la tabla 326.1 and ¶303 deben ser calificados de acuerdo a lo indicado para componentes y elementos no listados en (¶304.7.2)

Piezas a gajos. (Miter Bends) Un cambio de dirección de ángulo (offset) de 3 grados o menor ( en figura 304.2.3) no requiere ser considerado como pieza a seccionada (mitrado). (Miter bend) Paragrafos ¶304.2.3.a y b dán requerimientos y ecuaciones de cálculo aplicables a piezas secionadas (mitrados) simples y múltiples. (Multiple and Single Miter Bends)

a) Codos de secciones múltiples: La máxima presión admisible debe ser el menor valor calculado de acuerdo a las ecuaciones (4a) y (4b) (No aplicables para 22,5 grados)

(4a)

Pm 

 SEW (T  c)  T c   (T  c)  0.643 tan  r (T  c)  r2 2  

(4b)

Pm 

SEW (T  c)  R1  r2    r2  ( R1  0.5r2 ) 

S



r2



T

M





R1 D Fig 304.2.3 N om enclatura para Piezas a G ajos (N om enclature For M iter B ends)



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b) Codos de sección simple. La máxima presión interna admisible con 22,5 grados, debe calcularse con la ecuación (4a).

Para 22,5 grados debe utilizarse la ecuación (4c)

(4c)

Pm 

 SEW (T  c)  T c   (T  c)  1.25 tan  r 2(T  c)  r2  

c) El espesor T del tubo utilizado en las ecuaciones 4a, 4b y 4c , debe extenderse al menos una distancia M desde el último quiebre interior en cada extremo. Siendo M el mayor de 2.5 (r2T) 0.5 o tan(R1 - r2) Las abreviaturas no definidas anteriormente corresponden a: Pm : Presión máxima admisible para codos a gajos. (en secciones) r2 : Radio medio del tubo utilizando espesor nominal Ť R1 : Radio efectivo del codo, definido como la distancia más corta desde del eje del tubo hasta el punto de intersección de los planos de las secciones adyacentes. T : Espesor del tubo del codo (Medido o según especificación)  Angulo del corte del gajo (Sección)  Angulo de cambio de dirección del gajo (Sección) = 2 W: Factor de reducción de resistcnia de junta soldada, según 302.3.5.e  Para aplicaciones de este Código, el valor de R1 no debe ser menor al calculado con la ecuación (5) (5) R1 = (A/ tan) + ( D/2) Donde A tiene el siguiente valor empírico: Unidades métricas (SI) (T - c) mm A < 13 25 13 < (T - c) < 22 2 (T-c) > 22 c)/3] + 30

Unidades U.S. (T - c), in < 0.5 0.5 < (T - c) < 0.88 > 0.88

A 1.0 2 (T-c)

c)/3] + 1.17

Tubos curvados y a gajos sometidos a presión externa. (¶304.2.4)

El espesor de pared requerido debe calcularse de la misma forma que para tubos rectos.



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Conexiones en derivación. (¶304.3) Conexiones en derivación


 ¶304.3 refiere a:  Métodos aceptables de ejecución de conexiones en derivación.  Esfuerzos en conexiones en derivación  Concepto de Area de remplazo:  El metal extraído para una abertura debe ser compensado por sobreespesores existentes o reemplazado por un refuerzo adicional. ASME B31.3 Rollino

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Los códigos para recipientes a presión y tubería han usado durante muchos años el concepto del área de remplazo. Este concepto requiere que el metal extraído para una abertura sea compensado por sobreespesores existentes en los dos tubos más los filetes de soldadura o reemplazado por un refuerzo adicional dentro de una zona prescrita alrededor de la abertura. Los requerimientos dados en ¶304.2.3.2 a ¶304.3.4 son aplicables a las conexiones en derivación realizadas de acuerdo a los siguientes métodos: (Excepto en lo indicado en b) a continuación)

a) Métodos. Accesorios ( tees, conexiones extruidas, accesorios para salidas en derivación de acuerdo a MSS SP-97, y otros accesorios estándar para estos fines) Accesorios no listados fundidos o forjados (Ver ¶300.2), y cuplas(couplings) no mayores a NPS 3 (DN 80), soldados directamente al tubo principal. Soldadura de tubos de derivación directamente a la tubería principal con o sin refuerzo, como se indica en ¶328.5.4 Las reglas dadas en ¶3043.2 a ¶304.3.4 son requerimientos mínimos y se aplican si: 1) (Db/Dh < 1,0) y (Dh/Th < 100); ó

2) (Db/Dh < 0,5); (Dh/Th >100): º y El eje del de la derivación intercepta al eje del tubo principal.



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Cuando lo indicado arriba no se cumple, el diseño deberá ser calificado de acuerdo a ¶304.7.2. En ¶304.3.5 hay consideraciones adicionales de diseño.

Db

Tb

Espesor Nominal

c

Tolerancia de fabricación

tb

Tb

Limites de la zona de refuerzo

Tubo de derivación


A3

A3

L4

A4

Espesor Nominal

A1 Tr

Th

Th

th c d1 A2

Dh Tolerancia de fabricación

A2 d2

d2

Tubo Principal

 Eje del tubo Fig 304.3.3 Conexión en derivación

ASME B31.3 Rollino

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Esfuerzos en conexiones en derivación. (¶304.3.2.) Las aberturas debilitan la tubería, el espesor del ramal tiene que ser suficiente para tomar la condición debilitada, el agregado de un refuerzo puede ser requerido, el uso de componentes estándar puede ser en adecuado sin cálculos de refuerzo. El tamaño del refuerzo que es necesario adicionar si no existe suficiente sobreespesor en los tubos y soldaduras, debe ser determinado de acuerdo con ¶304.3.3 o ¶304.3.4. Sin embargo existen ciertos tipos de conexiones en derivación en las que puede asumirse sin cálculo, que tienen suficiente resistencia a la presión interna y externa y/o refuerzo tal como están construidas si se cumple: a) Conexiones que utilizan un accesorio listado en ¶303.



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b) La conexión en derivación se realiza soldando una cupla roscada o socket weld directamente al tubo principal (Ver ¶328.5.4) siempre que la derivación no exceda DN 50 (NPS 2) ( Espesor mínimo al menos igual que el correspondiente tubo no roscado. En caso de accesorios al menos Serie 2000) c) Si se utiliza un accesorio no listado, el material debe estar de acuerdo con los listados en la tabla A-1 y la conexión se califica de acuerdo con ¶304.7.2)

Refuerzo de conexiones en derivación. (¶304.3.3) El área de refuerzo requerida para una derivación sometida a presión interna, debe cumplir con:

Refuerzo requerido  A1= thd1(2 - seno ß)


 A1 < A2 + A3 + A4  Zona de refuerzo: Paralelogramo cuyo ancho se extiende hasta una distancia d2 a cada lado del eje de la derivación y cuya altura comienza en la superficie interior corroída de la tubería principal hasta una distancia L4 desde la superficie exterior del tubo principal. ASME B31.3 Rollino

A1 =thd1(2 - seno)

( Para derivaciones en ángulo distinto a recto) (6)

A1 =thd1

( Para conexiones en ángulo recto)

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El refuerzo requerido se puede obtener por cualquier combinación de áreas A2, A3 y A4. (Ver figura 304.3.3) A1:

área de la abertura de la derivación.Para derivaciones sometidas a presión externa A1 es la mitad del valor calculado de acuerdo a ecuación (6) utilizando th requerido para presión exterior.

A2:

área en exceso en la pared del tubo principal, hasta una distancia A2 = (2d2 – d1)(Th – th - c).

A3

área en exceso en la pared del tubo de la bifurcación, hasta una distancia L4 del tubo principal. . = 2L4(Tb – tb - c)/seno 

A4:

área correspondiente al metal de soldadura alrededor del diámetro exterior del tubo principal y de la bifurcación y filetes de fijación de anillos u otras piezas (pads and saddles) de refuerzo o refuerzos integrales.

A4:

área, in2 (mm2) correspondiente a otros materiales, como ser soldaduras y refuerzos agregados, como ser anillos, sillas, monturas, etc (Ver ¶304.3.3.f). El área de las soldaduras debe tomarse de acuerdo a las dimensiones mínimas indicadas en ¶328.5.4 a menos que pueda asegurarse que en la práctica se van a lograr dimensiones mayores.

Zona de refuerzo. La zona de refuerzo es un paralelogramo cuyo ancho se extiende hasta una distancia d2 a cada lado del eje de la derivación y cuya altura comienza en la superficie interior corroída de la tubería principal hasta una distancia L4 desde la superficie exterior del tubo principal.

Refuerzo de aberturas múltiples Es aconsejable que las aberturas múltiples estén a una distancia tal que sus refuerzos no se superpongan. Si es necesario una distancia menor, debe tenerse en cuenta lo siguiente: Las aberturas deben reforzarse de acuerdo a los criterios antes indicados, o con un refuerzo combinado que tenga la misma resistencia que la suma de refuerzos que hubiesen requerido por separado. Ninguna sección debe ser evaluada más de una vez como correspondiente a más de una abertura. Cuando más que dos aberturas adyacentes están tan cerca que sus refuerzos se solapan, han de ser provistas de un refuerzo combinado, la distancia mínima entre, debería ser al menos 1 1/2 veces su diámetro promedio y el área de refuerzo entre ellas debe ser al menos igual al 50% del total requerido para esas dos aberturas. Ninguna parte del material de refuerzo puede considerarse más de una vez. (Consultar PFI standard ES-7 para detalles de separación de conexiones soldadas)

Refuerzo agregado.



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No deben tener diferencias apreciables de ancho. Pueden fabricarse en más de una pieza siempre que la soldadura de unión cubra todo el espesor. Cada pieza debe tener un agujero para venteo durante soldadura y tratamiento térmico. El material del refuerzo, puede ser distinto al del tubo principal pero compatible respecto de soldabilidad, tratamiento térmico, corrosión galvánica, expansión térmica, etc. Áreas en: in2 (mm2):Los refuerzos pueden estar formados con materiales de distinta resistencia al de la tubería principal. Si el material de refuerzo es de menor tensión admisible, el área proporcionada por este debe ser reducida en forma proporcional a la relación de tensiones de ambos. En cambio si es de mayor resistencia no puede utilizarse este criterio para aumentar proporcionalmente el área..

Nomenclatura para el Refuerzo de las Conexiones para Ramales b = subíndice que se refiere al ramal d1 = longitud efectiva removida de la tubería en el ramal. Para conexiones en que la abertura es una proyección del tubo de derivación /Ejemplo derivaciones tubo-tubo), d1 = Db - 2(Tb-c)/seno  d2 = "ancho de la mitad" de la zona de retuerzo = d1 ó (Tb-c) + (Th-c) + d1/2, el que sea mayor, pero en ningún caso mas que Dh h = subíndice que se refiere a la tubería principal. L4 = altura de la zona de retuerzo exterior a la tubería principal = 2.5(Th- c); o 2.5 (Tb-c) + Tr el que sea menor Tb = espesor del tubo de derivación (medido o mínimo según la especificación de compra). Excepto para conexiones de ramales integrales con accesorios (Ver ¶300.2). Para tales conexiones el valor de Tb para el uso en él calculo de L4, d2, y A3, es el espesor del cilindro de retuerzo (mínimo según especificación de compra) siempre que el espesor del cilindro de refuerzo sea uniforme (ver la Figura K328.5.4) y se extienda al menos hasta él limite L4 (ver la Figura 304.3.3). Tr = Mínimo espesor del anillo de refuerzo o silla hecha de tubo. (Usar el espesor nominal si es hecho a partir de placa). =0, si no existe anillo o silla de retuerzo t = Espesor de diseño de la tubería por presión, de acuerdo con la formula apropiada para cálculo de espesor o procedimiento de calculo en el párrafo 304.1. Para la tubería soldada, cuando el ramal no intercepta la soldadura longitudinal, la tensión admisible básica S del tubo puede ser usado en la determinación de th para el propósito de los cálculos de retuerzo únicamente. Cuando el ramal no intercepta la soldadura longitudinal de la tubería principal, el valor de S sin afectarlo del producto de EW puede ser usado para el cálculo de th. El producto SEW de la derivación deberá ser usado en el calculo tb y para el cálculo de th cuando el ramal intercepta la soldadura del tubo principal.

El menor ángulo entre los tubos.

Otros diseños: La aptitud de otros tipos de refuerzo a los cuales no se puedan aplicar las reglas indicadas anteriormente, debe ser demostrada por ensayos de prueba o a rotura sobre modelos a escala, o por cálculos avalados por servicio satisfactoriamente de diseños similares.



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Derivaciones extruidas. (¶304.3.4) Se define como "Extruded outlet header" como una sección de tubo de cierta longitud en el cual una o más aberturas para conexiones en derivación, han sido conformadas por extrusión. Las reglas aquí indicadas son requerimientos mínimos y se aplican: La geometría responde a lo mostrado en la figura 304.3.4 El eje de la derivación intercepta en forma normal al del tubo. Si estos requerimientos no se cumplen o cuando debe agregarse refuerzo no integral debe calificarse de acuerdo a 304.7.2. La salida extruída se proyecta hasta una distancia hx del tubo al menos igual al radio externo rx. (Ver figura304.3.4)

Area del refuerzo requerida: Se define como: A1 =K.th.dx

(9)

Debe cumplirse el siguiente criterio:A2+ A3 + A4 > A1

(9a)

Donde K

Db/Dh

1.00

> 0.60

0.6 + 2/3 Db/Dh

0.15 < Db/Dh < 0.60

0.70

Db/Dh < 0.15

Siendo: A2 =

Area dentro de la zona de refuerzo del tubo principal resultante de un exceso de espesor. A2 = (2d2 - tx)(Th - th - c)

A3 =

Area dentro de la zona de refuerzo de la conexión resultante de un exceso de espesor. A3 = 2L5(Tb - tb - c)

A4=

(10) (11)

Area dentro de la zona de refuerzo resultante de un exceso de espesor en el labio extruido. A4 = 2rxTx –( tb - c)

(12)

Nomenclatura:



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dx = Diámetro interno de la derivación extruida, medido en la zona del diámetro exterior del tubo principal. hx = altura de la derivación extruida. ( > rx, excepto figura 304.3.4 (b)) L5 = Altura del refuerzo

L5 0.7 Db.Tb

db

tb

A3

A3 ho rx th Th

c

A4

rx Tx

L5 dx

dh

A4

Area requerida (Required area) A1=K(th)(dx)

A1 d2

d2

Dh

Zona de refuerzo Reinforcement zone

Db

Tb

Tolerancia de A2 fabricación Dh (Mill tolerance) Nota general: El esquema es dibujado para la condicion que K=1.00. y dx
d2 = Mitad del ancho de la zona de refuerzo (Igual a dx) rx = Radio de curvatura del contorno exterior, medido en el plano que contiene los ejes del tubo y derivación y sujeto a las siguientes limitaciones: rx min. = el menor de 0.05Db 38mm (1.5in.) rx max. = 32 mm (1.25in.) para Db < DN 200. (NPS 8) rx max.= 0.1Db + 13 mm(0.5in.) para Db > DN 200 (NPS 8) Para refuerzo de aberturas múltiples, se aplica lo indicado anteriormente. Además el fabricante es responsable por el establecimiento y marcación de la presión y temperatura de diseño sobre estas piezas. También debe marcarse el nombre del fabricante o marca y el símbolo B31.3

Consideraciones especiales de diseño. (304.3.5) Las siguientes son algunas de las consideraciones especiales para el diseño de conexiones en derivación contenidas en ¶304.3.5:



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 Es necesario considerar otras cargas diferentes a la presión, como ser cargas externas, expansión térmica, y las cargas vivas y muertas.  Evitar soldar la derivación directamente a la tubería principal cuando:  El tamaño del ramal se aproxime al de la tubería principal, particularmente si el tubo principal es de material expandido en frío a más del 1,5% o sometido a endurecimiento.  Cuando ocurran esfuerzos repetitivos debido a vibración o servicio cíclico.  Suministrar una adecuada flexibilidad en ramales pequeños conectados tuberías principales grandes  El diseño para presión externa es el mismo que para presión interna

Cierres o tapas

(¶304.4)

Cumpliendo con los requerimientos del código, estos elementos pueden ser: : A) Elementos de cierre tales como tapones o tapas, roscadas o soldada o bridas ciegas, fabricados y utilizado de acuerdo a lo especificado en las normas listadas en la tabla 326.1. (Ver también ¶303) B) Elementos de acuerdo con las reglas del ASME BPVC Sección VIII, División 1, UG-32, 33 o 34, calculados como tm = t + c

(13)

tm = Mínimo espesor requerido considerando sobreespesores por corrosión, erosión y resistencia mecánica. t= Espesor requerido debido a presión, de acuerdo con las reglas de la sección VIII División I mediante la fórmula (13), para el tipo y dirección de carga indicado en la tabla 304.4.1, excepto que E, S, W y c son de acuerdo a lo definido en ¶304.1.1 y P es la presión manométrica.

TABLA 304.4.1 Referencias del Código BPVC Sección VIII División 1 para cierres. Tipo de cierre

Presión del lado cóncavo

Presión del lado convexo

Elíptico

UG-32 (d)

UG-33 (d)

Toriesférico

UG-32 (e)

UG-33 (e)

Hemisférico

UG-32 (f)

UG-33 (c)

Cónico (sin transición)

UG-32 (g)

UG-33 (f)

Toricónico

UG-32 (h)

UG-33 (f)

Plano

UG-34



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tb Db L5

Eje del tubo (Center branch line) 30º max (deg) db

c

Tubo principal (Header)

hx dx

th

Nota: Transición interior si es necesaria (taper bore inside diameter [if required, see sketch (d) to match branch pipe 1:3 maximum taper])

Th

Sobreespesor de corrosión (Corrosion allowance, c) Dh

Tolerancia de fabricación (Mill tolerance)

dh

d2

Derivación Extruída (Extruded outlet)

(a)

Extrusion taper

Método para establecer Tx (radio de transición) (Sketch to show method of establishing Tx when the taper encroaches on the croth radius)

(b)

Toma de salida moldeada (Extruded outlet)



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Tubo de derivación (Branch pipe or nozzle) c Db

Tb tb

db

A1

A3 rx

th c

Salida extruída (Extruded outlet)

L5

A4 A4 Area requerida (Required area) A1=K(th)(dx)

rx Tx d2

Tolerancia de fabricación (Mill tolerance)

A3 dx

hx

Th

Limites de la zona de refuerzo (Limits of Reinforcement zone)

d2

dr EL dibujo esta hecho para las condiciones donde K=1.00

(Sketch is drawn for conditions where K=1.00) Sketch C

dh

Tubo principal (Header)

Dh

Fig 304.3.4 Nomenclatura de tubo con salida extruída (Extured outlet header nomenclature)



db

tb

A3

A3 ho rx th Th

c

A4

rx Tx d2

Dh

dh

Zona de refuerzo Reinforcement zone

Db

Tb

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L5 dx

A4

Area requerida (Required area) A1=K(th)(dx)

A1 d2

Tolerancia de A2 fabricación Dh (Mill tolerance) Nota general: El esquema es dibujado para la condicion que K=1.00. y dx
Aberturas en cierres: (¶304.4.2) Si el tamaño de la abertura es mayor que la mitad del diámetro interno del cierre, la abertura debe diseñarse como una reducción (304.6) o de acuerdo con ¶304.5 si el cierre es plano como una brida. Las reglas dadas en ¶304.4.2 se aplican para la determinación del refuerzo requerido en aberturas no mayores a la mitad del diámetro interior del cierre de acuerdo a lo definido en Sección VIII Div. 1 UG-



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36, excepto que se considere que la abertura tiene adecuado refuerzo si la conexión cumple con los requerimientos de ¶304.3.2.b o .c. El área transversal que requiere refuerzo en cualquier plano que pase por el centro de la abertura y normal a la superficie no debe ser menor que el definido en UG-37 (b), UG-38 y UG-39. El área y zona de refuerzo debe calcularse como para conexiones en derivación (¶304.3.3 y ¶304.3.4) considerando el suscripto h y otras referencias del tubo principal como pertenecientes al cierre. (Ver consideraciones adicionales en ¶304.4.2)

Presión de diseño de Bridas y Placas ciegas (Blanks) (¶304.5) Cierres o tapas


 Tapones o tapas , roscadas o soldadas, bridas ciegas, etc, de acuerdo a especificaciones listadasen tabla 326.1.  Elementos de acuerdo con las reglas del ASME BPVC Sección VIII, División 1, UG32, 33 o 34, calculados como

ASME B31.3 Rollino

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DIAPOSITIVA POWER POINT Nº 28 dg

ASME B31.3 Rollino

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Bridas y Placas ciegas


 Bridas: que responden a ¶303 y tabla 326.1 pueden utilizarse dentro de los rating establecidos.

 Bridas no estándar: pueden diseñarse de acuerdo al ASME BPVC sección VIII, div. 1. apéndice 2 y B31.3.

 Bridas ciegas: De acuerdo a normas listadas en tabla 326.1 son aptas para uso dentro de los ratings establecidos.

 Placas ciegas: Pueden calcularse de acuerdo a ¶304.5.3.

ASME B31.3 Rollino

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Bridas en general Las bridas que responden a ¶303 y tabla 326.1 pueden ser utilizadas dentro de los rating presióntemperatura establecidos. Las bridas que no respondan a esto ni a lo siguiente, deben ser calificadas como se requiere en ¶304.7.2. Las bridas no estándar, pueden diseñarse de acuerdo al ASME BPVC sección VIII, div. 1. apéndice 2 utilizando las tensiones admisibles y temperaturas del B31.3. A las siguientes anotaciones de la sección VIII, debe aplicarse el sentido que se indica a continuación:

P = Presión de diseño manométrica, psi, (kPa) Sa = Tensión de diseño de los tornillos / pernos a temperatura atmosférica, psi (kPa) Sb = Tensión de diseño de los tornillos / pernos a temperatura de diseño, psi (kPa) Sf = Producto de SEW para el material de la brida o tubo. (Ver ¶303.3.2.e)

Estas reglas no son aplicables a bridas que tengan juntas completas que se extienden mas allá del circulo de tornillos / pernos. El ensamble de tornillos / pernos debe estar de acuerdo con Apéndice S del Código ASME Sección VIII, División 1.

dg t

dg

Fig 304.5.3 Placas ciegas (Blanks)

dg



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Bridas ciegas Las bridas ciegas fabricadas de acuerdo a las normas listadas en la tabla 326.1 deben considerarse aptas para el uso a los ratings de presión y temperatura especificados en las mismas. El espesor requerido para bridas ciegas no estándar debe calcularse con la siguiente formula. (6): tm = t + c

(Fórmula 6)

t = Espesor requerido para diseño a presión según las ecuaciones del ASME BPVC Sección VIII División 1 para chapas planas atornilladas (con pernos) (UG_34) A las anotaciones P y SE de esa sección, debe asignársele el sentido de este código (B31.3) y considerar el facto W.

Placas ciegas. (¶304.5.3) El mínimo espesor requerido para Placas ciegas permanentes debe ser calculado de acuerdo a la siguiente ecuación:

(15) t= Espesor de diseño por presión calculado según fórmula (15) dg = Diámetro interior de la junta para bridas con resalte y cara plana o el diámetro del alojamiento para juntas tipo anillo y bridas que retienen completamente la junta. E = Factor de calidad de junta soldada. P = Presión de diseño manométrica. S=: Tensión admisible de acuerdo a tablas del apéndice A. c= Suma de sobreespesores (¶304.1.1) W=Factor de reducción de esfuerzo a elevada temperatura. Afecta a SE.

Reducciones (¶304.6)



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Reducciones • Bridadas usadas según rating de tabla 126.1

DIAPOSITIVA POWER POINT Nº 28 • Para soldar a tope de acuerdo a diámetro y espesor nominal del caño

ASME B31.1 Rollino

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Reducciones concéntricas o excéntricas de acuerdo con la tabla 326. 1 pueden utilizarse dentro de los ratings establecidos. Si no cumplen con esto (¶303) o lo indicado en ¶304.6.1.b para el caso de las concéntricas, deben calificarse de acuerdo a ¶304.7.2.

Otros componentes. (¶304.7.) Otros componentes de cañerías • Componentes estándar

DIAPOSITIVA POWER POINT Nº 29 • Componentes diseñados especialmente

ASME B31.1 Rollino

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Componentes retenedores de presión fabricados de acuerdo a las normas listadas en la tabla 326.1 son considerados aptos para el uso a los ratings de presión y temperatura especificados en las mismas (De acuerdo con ¶303). Sin embargo el usuario debe prestar atención a que ciertas normas o fabricantes imponen tolerancias más restrictivas para variaciones de las condiciones normales de operación.

Componentes no listados.

(¶304.7.2.)

Componentes no estándar y no listados.


 Componentes para los cuales las fórmulas y procedimientos de diseño del código (¶304) no son aplicables pueden ser usados bajo las siguientes condiciones :  Presión de diseño basada en cálculos consistentes con los criterios de diseño del código y alguno de los siguientes métodos combinación para verificar diseño:  Experiencia en servicio exitosa bajo condiciones comparables;  Stress analysis experimentales: Ej. ASME VIII, División 2;  Pruebas de explosión ;Ej. ASME VIII, División 1, UG 101.  Análisis de esfuerzos detallado. (Ej. elementos finitos) ASME B31.3 Rollino

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Componentes no listados, para los cuales las fórmulas y procedimientos de diseño del código (¶304) no son aplicables pueden ser usados bajo las siguientes condiciones :



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La presión de diseño debe estar basada en cálculos consistentes con los criterios de diseño del código y alguno de los siguientes métodos o una combinación de ellos debe utilizarse para verificar el diseño: a)

Experiencia en servicio exitosa bajo condiciones comparables

b)

Análisis de tensiones (Stress analysis) experimentales como se describen en el Código ASME Sección VIII, División 2; cargas de colapso, medidas de deformación, procedimientos fotoelasticos, cargas cíclicas y factores de reducción de la resistencia

c)

Pruebas de explosión de acuerdo con la Sección VIII Div. 1 UG-101 del ASME BPVC, ASME B16.9 o MSS SP 97.

d)

Análisis de esfuerzos detallado tales como. método de elementos finitos de acuerdo con la Sección VIII, División 2, apéndice 4 (utilizando tensiones del apéndice A en lugar de Sm)

Se permite interpolar entre tamaños, espesores y clases de presión y los cálculos y documentación, deben estar disponibles para aprobación del dueño y revisión del inspector autorizado.

Componentes no cubiertos por las especificaciones de la tabla 326.1, que tienen partes metálicas y no metálicas en los que ambas partes contienen la presión, deben ser evaluados de acuerdo con ¶304.7.2 y ¶A304.7.2.

Juntas de expansión. (¶304.7.4) El diseño de juntas de expansión metálicas debe estar de acuerdo con el apéndice X: (Ver también apéndice F) Las juntas del tipo deslizante deben diseñarse de acuerdo con ¶318 y requerimientos de ¶304.7.4. 1 a 3. Otro tipo de juntas de expansión debe ser calificado de acuerdo con ¶304.7.2.

Componentes: Requerimientos de Fluido. Componentes: Requerimientos referidos al servicio


       

Tubos para Servicio con Fluido categoría D. Tubería que requiere salvaguarda. Tubos para Condiciones ciclicas severas. Accesorios para condiciones ciclicas severas. Tubos currvados. Piezas a gajos para Fluido categoría D. Piezas a gajos para condiciones cíclicas severas. Otros componentes ASME B31.3 Rollino

31



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Requerimientos referidos al tipo de fluído de servicio aplicables para componentes de tubería. ¶305 a ¶309 Esta parte dá requerimientos específicos, lineamientos y limitaciones que son aplicables a los componentes de tubería en función del fluido y el tipo de servicio. Esta parte pertenece al Código base y se refiere a Fluído Normal, Fluído clase D y Servicio en condiciones ciclicas severas. Los tubos y componentes listados pueden ser utilizados en Servicio con fluído normal , a menos que se indique lo contrario. Tubos y componentes no listados pueden ser utilizados únicamente de acuerdo con ¶302.2.3.

Tubos: Requerimientos específicos. (¶305) Servicio con Fluido categoría D. Los siguientes tubos pueden utilizarse únicamente para Servicio con Fluido categoría D. (¶305.2.1) API 5L; Soldado en horno. ASTM A 53, Type F ASTM A 134 (Fabricado con chapa distinta a ASTM A 285) ASTM A 139

Tubería que requiere salvaguarda. ASTM A 134 (De ASTM A 285); ASTM A 139 Condiciones ciclicas severas. Solamente los siguientes tubos pueden utilizarse para estas condiciones. a) Acero al carbono

b) Acero de baja e intermedia aleación.

API 5L Grade A or B: Sin costura, SAW, costuras ASTM A 333, sin costura ASTM A 335, A 369. recta, Ej > 0.95 ASTM A 426, 671, 672, 691; Ej > 0.90 API 5L X42, X46, X52, X56, X60, sin costura. ASTM A 53, sin costura ASTM A 106 ASTM A 333, sin costura. ASTM A 369. ASTM A 381, A671, A672, A 691, Ej> 0.90 c) Acero inoxidable. ASTM A 268, A 312; sin costura ASTM A 358, A 451; Ej > 0.90 ASTM A 376, A 430.

d) Cobre y aleaciones de cobre. ASTM B 42, B466.



e) Niquel y aleaciones de niquel.

f) Aleaciones de aluminio.

ASTM B 161, B 165, B 167, B407

ASTM B 210 And B 241: 0 and H112.

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Accesorios, curvas, piezas a gajos, conexiones soldadas y solapadas. (¶305) Accesorios específicos: (¶306.1.3) Salidas de derivaciones soldadas de marca registrada, que satisfagan las pruebas requeridas en ASME B16.9, MSS SP 97 o BPVC sección VIII UG-101 mpueden ser usadas dentro de los rating establecidos Accesorios para condiciones ciclicas severas. (¶306.1.4) Solamente pueden utilizarse lo siguientes accesorios: Forjado; Conformado (Wrought) y con factor Ej o Ec > 0.90 Accesorios que conforman MSS SP-43 y "Type C" lap joint stub-end welding" no deben utilizarse..

Tubos curvados. (¶306.2 Si son diseñados de acuerdo a ¶304.2.1 y fabricados de acuerdo con Capítulo ¶332.2.1/2, son aptos para el mismo servicio que el tubo del cual son hechos. Si no cumple los requisitos de aplastamiento puede ser calificado de acuerdo a ¶304.7.2 sin exceder el rating correspondiente al tubo recto. Curvas corrugadas y otros tipos. Deben ser calificadas para diseño por presión de acuerdo con ¶304.7.2). Curvas corrugadas y de pliegues no deben utilizarse para condiciones cíclicas severas. Codos a gajos (seccionados). (¶306.3) Si son realizados de acuerdo con ¶304.2.2 y soldados considerando los requerimientos del Fluido de servicio aplicables a juntas de unión de tuberías, ¶311.1, son aptos para el uso con fluído normal. Codos a gajos (seccionados), para Fluido categoría D. Codos con cambio de dirección (en una junta, mayor a 45º o si son soldados de acuerdo a los requerimientos específicos para soldaduras para servicio con fluído categoría D (¶311.2.1) pueden utilizarse solo para servicio con fluído categoría D. Codos a gajos (seccionados), para condiciones cíclicas severas: Deben ser realizados de acuerdo con los requerimientos de para codos a gajos dados en ¶304.2.3, y soldados de acuerdo con los requerimientos establecidos para soldaduras para este tipo de servicio(¶311.2.2) y tener un ángulo º. Conexiones en derivación para condiciones ciclicas severas. (¶306.5.2) La soldadura debe estar de acuerdo con ¶311.2.2 (Soldaduras para condiciones cíclicas severas) y la fabricación limitada a Figura 328.5.4 D sketch (2) o (4) o Figura 328.5.4.E.



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Otros componentes  Los párrafos ¶307 a ¶309 indican los requerimientos referidos a fluido de servicio para el siguiente tipo de componentes:


 Válvulas y componentes especiales.  Bridas, Placas ciegas, Caras de bridas y Juntas.  Bulonería. (Pernos) ASME B31.3 Rollino

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Válvulas y componentes especiales. (¶307) Una válvula listada es apta para el servicio con fluido normal. Válvulas listadas que tengan el bonete asegurado al cuerpo con menos de cuatro tornillos / pernos o con "U-bolts" solo pueden utilizarse para servicios con fluído clase "D".(¶307.2) . Los requerimientos también se aplican a otros componentes como ser trampas y filtros. Para las válvulas no listadas, se aplican los mismos requerimientos que para componentes no listados. (¶302.2.3). Rating presión temperatura se establecen según ASME B16.34. Presión de diseño calculada segón 304.7.2.

Bridas, Placas ciegas, Caras de bridas y Juntas. (¶308) Además de lo indicado en esta parte el Código requiere ver las consideraciones establecidas en el apéndice F. (¶F308 and ¶F312): Venteo: Debe considerarse la necesidad de proveer un venteo al espacio entre las dos soldaduras de bridas slip-on cuando sea necesario monitorear pérdidas o cuando pueden provocarse fallas en caso de que el fluído llene ese espacio. Los tres elementos que constituyen la unión bridada (Bridas, junta y tornillos / pernos), deben ser diseñados y seleccionados de tal forma de asegurar la ausencia de fugas. Las condiciones de servicio, incluyendo cargas externas, momentos, aislación térmica, etc., deben se consideradas En la instalación debe considerarse: La condición de las superficies de sello. La alineación de las caras de las bridas y el alojamiento de la junta, previo al apriete de los tornillos / pernos. La implementación de los procedimientos de torqueado aplicables. Requerimientos específicos para bridas. (¶308.2.1 to .4) Las bridas slip-on deben tener doble soldadura (Ver Fig. 328.5.2.B) cuando en el servicio puede producirse corrosión severa, agrietado o cargas cíclicas; cuando el fluído es tóxico o peligroso para la salud humana, cuando la temperatura de diseño está por -101ºC (-150ºF) o cuando existen condiciones cíclicas severas.



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El uso de bridas slip-on debe ser evitado si muchos ciclos de gran variación de temperatura son esperados. Especialmente si las bridas no están aisladas. Las bridas Slip-on pueden ser utilizadas como bridas para "Lap joint" solamente como se muestra en la tabla 308.2.1 (A menos que el diseño sea calificado de acuerdo con ¶304.5.1. ( Para requerimientos específicos de diseño y fabricación : Ver ¶308.2.1) Bridas Socket, Roscadas y para unión expandida, están sujetas a los mismos requerimientos que las juntas de unión del mismo tipo. (¶311.2.4, ¶314.4 and ¶313) A menos que se apliquen las salvaguardas del apéndice G), una brida que deba ser usada bajo condiciones cíclicas, debe ser del tipo "Welding Neck" de acuerdo ASME B16.5 o ASME B16.47. (O de similares proporciones de acuerdo con ¶304.5.1) Las caras de las bridas deben ser aptas para el servicio previsto y para las juntas y tornillos / pernos empleados. Las juntas deben ser seleccionadas de forma tal que las cargas requeridas sobre el asiento sean compatibles con el rating, caras y resitencia de las bridas y sus tornillos / pernos. El material debe ser apto para el servicio previsto.

TABLA 308.2.1 Tamaños permitidos/Rating /clases para bridas slip-on flanges useadas como "Lap" 1 Rating Maximo tamaño de brida Clase DN NPS 150 300 12 300 200 8 1)

El espesor real de la vrida en el circulo de tornillos / pernos, deberá ser al menos igual que el espesor requerido para la brida en ASME B16.5

Pernos/Tornillos. (¶309) El termino inclujye Tornillos / pernos, espárragos, tornillos, tuercas, tapas y arandelas.Deben conformar las especificaciones listadas o utilizados de acuerdo con ¶302.2.3. El criterio de selección debe considerar contener la junta y mantener la hermeticidad bajo todas las condiciones previstas. La utilización de torque controlado debería considerarse para alta y baja temperatura y para condiciones de temperaturas cíclicas y bajo condiciones que involucren vibración o fatigade forma tal de reducir potenciales fugas y la posibilidad de disminución de tensión de los tornillos / pernos. (¶F309.1) Requerimientos específicos. (¶309.2) Tornillos / pernos de baja fluencia: (< 207 MPa; 30 ksi) no deben utilizarse para uniones bridadas rateadas B16.5 Clase 400 o mayor ni para uniones con juntas metálicas. (A menos que sean soportados por cálculos específicos)



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Tornillos / pernos de acero al carbono: Pueden utilizarse para juntas no metálicas con bridas rateadas ASME B16.5 Clase 300 y menores con temperaturas del metal de los tornillos / pernos desde -29ºC a 204ºC (-20ºF a 400ºF) (Excepto que se especifique lo contrario) Tornillos / pernos combinaciones de bridas metálicas: Si al menos una de las bridas es ANSI B16.1, B16.24, MSS SP-42 o MSS SP-51 los tornillos / pernos no deben ser más resistentes que lo correspondiente a tornillos / pernos de baja fluencia, a menos que se utilice bridas de cara plana y juntas completas o se se aplique una secuencia y límites en el torqueado. Tornillos / pernos para ocondiciones cíclicas severas. Tornillos / pernos de baja fluencia no deben utilizarse.

Juntas de Unión:Requerimientos del fluído. Juntas de Unión de Tuberías

DIAPOSITIVA POWER POINT Nº 33 Requerimientos relativos al fluído de servicio

ASME B31.3 Rollino

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Introducción. En la partet 4 del capítulo II el Código establece, requisitos, criterios, y limitaciones aplicables a las juntas de unión de tuberías relacionadas con el fluido del Servicio. Contiene requisitos adicionales y limitaciones en las que no están incluidas las referidas a Fluido Clase M y Servicio de alta presión los que están contenidos en los capítulos VIII y IX. Las juntas de unión de tuberías deben ser seleccionadas de acuerdo a las condiciones de diseño, materiales y fluido de servicio, considerando la hermeticidad de la unión, resistencia mecánica y cargas externas. (¶310) Las juntas de unión de tuberías incluidas en esta parte son:  Juntas de unión soldadas  Juntas de unión bridadas  Juntas de unión expandidas o laminadas



    

Juntas de unión Juntas de unión Juntas de unión Juntas de unión Juntas de unión

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roscadas por compresión, flared y flareless. calafateadas por brazing y soldering deslizantes y de marca registrada.

Las juntas de unión de tuberías incluidas son  Juntas de unión soldadas.  Juntas de unión bridadas.


 Juntas de unión expandidas o laminadas.  Juntas de unión roscadas.  Juntas de unión por compresión, flared y flareless.  Juntas de unión calafateadas.  Juntas de unión por brazing y soldering.  Juntas de unión deslizantes y de marca registrada. ASME B31.3 Rollino

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Juntas de unión soldadas (¶311) Juntas de unión soldadas


Soldadas a tope.  Socket weld.  Soldaduras de sello.  Filetes

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Las Juntas de unión soldadas pueden usarse en cualquier material permitido por el código para los cuales sea posible calificar un procedimiento de soldadura, soldadores y operadores de soldadura de acuerdo a las reglas establecidas en el capitulo V del código. ( Fabricación, ensamble y montaje) Dentro de estas Juntas de unión soldadas se incluyen:    

Juntas de unión soldadas a tope Juntas de unión socket weld Filetes Soldaduras de sello



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Excepto que se indique lo contrario más abajo, las soldaduras deben: Ejecutarse de acuerdo a los requerimientos del capítulo V (¶328) Precalentarse y ser tratadas termicamente de acuerdo a lo requerido en ¶330 y ¶331 respectivamente. Examinarse de acuerdo a ¶ 341.4.1 Aceptarse aplicando los criterios de aceptación indicados en ¶341.3.2, para fluido de servicio normal.

Requerimientos específicos. (¶311.2) Uniones soldadas: Requerimientos específicos


Soldaduras para Fluido de servicio categoría D Soldaduras para condiciones de Condiciones ciclicas severas. Anillos de respaldo e Insertos consumibles. ASME B31.3 Rollino

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Soldaduras para Fluido de servicio categoría D: Las soldaduras examinadas de acuerdo a ¶341.4.2.y aceptadas de aucerdo a los criterios de la tabla ¶341.3.2 Fluido de servicio categoría D, pueden utilizarse únicamente para ese servicio. Soldaduras para condiciones de Condiciones ciclicas severas. Deben ser examinadas de acuerdo con ¶341.4.3 utilizando los criterios de aceptación de ¶341.3.2 para condiciones de Condiciones ciclicas severas.

Anillos de respaldo e Insertos consumibles. Si se utilizan en servicios en los que su presencia puede provocar corrosión severa o erosión, deben ser removidos después de soldar y la superficie interna debe ser amolada. Si esto es impracticable debe soldarse sin anillo de respaldo o con un anillo consumible.

Juntas de unión socket weld (¶311.2.4) Deberían ser evitadas en servicios donde puede producirse erosión o corrosión. Debe considerarse especialmente restricciones al uso de este tipo de Juntas de unión para servicios cíclicos de temperatura y/o presión, sujetos a vibraciones o cuando se espere corrosión acelerada por entalladuras. No debe utilizarse socket mayores a DN50 (NPS2) bajo condiciones cíclicas severas.



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Las dimensiones de las soldaduras deben estar de acuerdo con Figuras 328.5.B y 328.5.2.C. Para fijaciones de drenajes y bypasses a componentes por medio de soldadura socket, debe tenerse en cuenta que la profundidad del socket, el diámetro de la perforación y el espesor de respaldo deben conformar a la figura 4 de ANSI B16.11. Las dimensiones del socket y soldaduras socket deben conformar ANSI B16.5 para bridas y ANSI B16.11 para accesorios. La presentación y armado debe efectuarse de acuerdo a lo indicado en el capitulo V

Soldaduras de filetes (¶311.2.5) Filetes de acuerdo a la figura 328.5.2 pueden utilizarse como soldaduras primarias en soldaduras de accesorios y bridas socket. También pueden utilizarse filetes para fijación de refuerzos y fijaciones estructurales, para suplementar resistencia o reducir concentración de tensiones en soldadurtas primarias y para prevenir desensamblado de juntas de unión.

Soldaduras de sello (¶311.2.6 Pueden realizarse soldaduras de sello para dar hermeticidad a conexiones, incluidas las roscadas, pero no debe considerarse que contribuyen a la resistencia de la junta. (Ver también ¶328.5.3)

Juntas de unión bridadas (¶312) Cuando se unen dos bridas de diferente rating, no debe excederse el menor rating. El torque de los tornillos / pernos debe limitarse de forma tal que para lograr la hermeticidad de la unión, no se produzcan cargas excesivas sobre la brida de menor rating. Cuando se une una brida metálica a una no metálica, ambas caras deberían ser planas y debería utilizarse una junta de diámetro completo. Si se utiliza una junta que cubre solo el diámetro interior del circulo de tornillos / pernos, debería limitarse el torque de los tornillos / pernos, de forma tal de no deformar a la brida no metálica.

Juntas de unión expandidas o mandriladas (¶313) No deben utilizarse para condiciones cíclicas severas. Debe considerarse especialmente la hermeticidad cuando están sujetas a vibración, expansión o contracción debida a temperatura o a cargas externas.



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Pueden ser utilizadas cuando se ha demostrado a través de experiencias o ensayos su aptitud para el servicio requerido o cuando se han tomado previsiones para prevenir fallas de las mismas. Si el fluido es tóxico requieren salvaguarda.

Juntas de unión roscadas (¶314) Las uniones roscadas son aptas para fluido de servicio normal, excepto que se indique lo contrario. Bajo condiciones cíclicas severas solo pueden utilizarse de acuerdo con lo indicado ¶314.2.1.c y ¶314.2.2. No deben utilizarse cuando se espera corrosión severa o cargas cíclicas. Cuando van a ser selladas por medio de soldaduras, no deben utilizarse componentes selladores. El espesor mínimo de la parte macho roscado se muestran en la tabla 314.2.1. Los componentes hembra deben ser equivalentes en resistencia y tenacidad con las especificaciones de la tabla 326.1 El layout de las tuberías roscadas debe minimizar tensiones en las juntas de unión. Cuplas con roscas cilindricas pueden utilizarse solamente para fluído de servicio categoría D y con componentes de rosca cónica.. Juntas de unión con roscas cilindricas solo pueden ser usadas si la hermeticidad no depende de la rosca. Ver figura 335.3.3 Excepto que sean diseñadas especialmente, uniones roscadas donde el extremo del tubo se proyecta y sirve como sello, solo pueden utilizarse para fluido de servicio categoría D.



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TABLE 314.2.1 Espesor mínimo de componentes macho roscados Fluido

Material sensitivo Rango de tamaños.(nota 2) Mínimo espesor al entallamiento. de pared. (nota 1)

Normal

SI.(nota 3 )

Normal

NO

< 40

< 1 1/2

Sch 80

< 50

<2

Sch 40

65-150

2 1/2-6

Sch 40

< 50

<2

Schg 40S

65-150

2 1/2-6

Sch 40S

< 300

< 12

Por ¶304.1.1

(e.g. Aust. steel)

Categoría D

Indistinto.

Nota general: Usar el mayor entre 304.1.1 o el espesor indicado en esta tabla. Note 1: Para tamaños > DN 50 (NPS 2), las uniones tienen que ser sdalvaguardadas (app. G) para fluidos tóxicos, inflamables o que dañan tejidos humanos. Note 2: Espesor nominal de acuerdo a ASME B 36.10M y ASME B 16.19M. Nota 3: Por ejemplo acero al carbono. Nota 4: Por ejemplo acero inoxidable austenitico.

Juntas de unión en "Tubing". (¶315) La selección del tipo de junta de unión para estas tuberías de pequeño diámetro debe ser realizada considerando los posibles efectos adversos que puedan ocurrrir durante o debido a: tales como Ensamble, desensamblado, cargas ciclicas, vibración, shock y expansión y contracción térmica. Juntas de unión que conforman especificaciones listadas: Pueden ser usadas con Fluído de servicio normal, si: Los accesorios y uniones son aptos para la tubería en cuestión (Máximo y mínimo espesor de pared) Son utilizados dentro del las limitaciones para presión y temperatura de los accesorios. Las juntas de unión son salvaguardadas, cuando son usadas bajo condiciones cíclicas severas. Juntas de unión que no conforman especificaciones listadas: Pueden ser usadas con Fluído de servicio normal, si: los accesorios son también aptos para las presiones y otras cargas en cuestión y el disño es calificado de acuerdo con ¶304.7.2. (Diseño por presión de componentes no listados)



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Juntas de unión pestañadas o calafateadas (¶316) Juntas de unión de tipo campana calafateadas deben limitarse a fluido de servicio categoría D y para temperaturas no mayores a 93ºC (200ºF) y dentro de las limitaciones de presión-temperatura de los tubos. Deben tomarse precauciones para el caso de desacople de las Juntas de unión en las curvas y extremos muertos y para soportar reacciones laterales producidas por derivaciones u otras causas.

Juntas de unión braceadas y soldered (¶317) Deben realizarse de acuerdo a lo indicado en el capítulo V (¶333) Las juntas de unión realizadas por soldering pueden utilizarse para fluido de servicio categoría D solamente. Las juntas de unión braceadas pueden utilizarse con fluido de servicio normal. Deben ser salvaguardadas si el fluido es tóxico, inflamable o peligroso para la salud humana. No deben utilizarse bajo condiciones cíclicas severas. Debe considerarse el punto de fusión inferior de los materiales previendo posible exposición al fuego. Filetes con brazing no están permitidos.


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ASME B31.3 PARTE 4 "FLEXIBILIDAD Y SOPORTE" R5

Parte 4 FLEXIBILIDAD Y SOPORTE Introducción Esta parte del curso al igual que el Código no intenta ser un manual de análisis y cálculo de flexibilidad y expansión, sino plantear las ecuaciones y requerimientos contenidos por el Código. El análisis y cálculo pueden requerir la aplicación de otros métodos más exhaustivos.

Expansión y flexibilidad  Los sistemas de cañerías sujetos a expansión o contracción térmica o movimientos similares, deben diseñarse de acuerdo a los requerimientos para la evaluación y análisis y flexibilidad y tensiones.  Esto es además de requerimientos de diseño por presión, peso y otras cargas.


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Expansión y flexibilidad (¶319) Además de la aplicación de los requerimientos de diseño por presión, peso y otras cargas, el código indica que los sistemas de tuberías sujetos a expansión o contracción térmica o movimientos similares impuestos por otras fuentes, deben diseñarse de acuerdo a los requerimientos para la evaluación y análisis de expansión y flexibilidad y tensiones especificados en esta parte del código. Los métodos de análisis de flexibilidad de tuberías comúnmente utilizados, asumen el comportamiento elástico de todo el sistema. Esto es suficientemente seguro para sistemas donde los esfuerzos plásticos ocurren en muchos puntos o en relativamente extensas zonas, pero fallan en reflejar la real distribución de esfuerzos en sistemas desbalanceados, donde solo una pequeña cantidad de zonas es sometida a esfuerzos plásticos o cuando la tubería opera en el rango creep y la distribución de tensiones es desigual. En estos casos las zonas con menor o mayor solicitación estarán sujetas a concentración de tensiones debido al comportamiento elástico de las distintas porciones. Este desbalance puede ser ocasionado por: a) Uso de tubos pequeños en serie con tubos más grandes, con las líneas pequeñas relativamente altamente tensionadas.


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b) Reducción localizada de tamaño, sección transversal o resistencia de material. c) Uso de una configuración en la cual el eje neutro línea de fuerza está ubicado cerca a la mayor porción de la propia línea con solo una muy pequeña porción fuera de esta absorbiendo la mayoría de los esfuerzos de expansión. (En un sistema de tamaño uniforme). Situaciones de este tipo, deberían ser prevenidas y evitadas, en especial cuando se utilizan materiales de ductilidad relativamente baja. Si su ocurrencia es inevitable los efectos adversos podrían ser mitigados por una correcta aplicación de tensionado en frío. Es recomendado además que el diseño de sistemas de tuberías austeníticas, sea realizado con sumo cuidado respecto de: inspección, selección de materiales, calidad de fabricación, montaje y eliminación de concentradores de tensión.

Requisitos básicos. (¶319.1) Requisitos básicos  Debe proveerse suficiente flexibilidad para prevenir:

DIAPOSITIVA POWER POINT Nº38

 La falla de la tubería o los soportes por sobreesfuerzo.  Fugas en las juntas de unión.  Esfuerzos excesivos y/o distorsión en la tubería o equipos conectados. ASME B31.3 Rollino

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Debe proveerse suficiente flexibilidad para prevenir: 1) 2) 3)

La falla de la tubería o los soportes por sobreesfuerzo Fugas en las juntas de unión. Esfuerzos excesivos o distorsión en la tubería o equipos conectados, originados en empujes y momentos excesivos en la tubería.

Requisitos Específicos. (¶319.1.2) a) El rango de esfuerzos computado no deberá exceder el rango de esfuerzos admisibles, dado en párrafo 302.3.5. SA= f (1.25 Sc+0.25 Sh) b) Las fuerzas de reacción no deberán tener un efecto de detrimento en los soportes o el equipo conectado c) El movimiento computado de la tubería deberá estar entre los límites establecidos y deberá ser tenido en cuenta para el análisis de flexibilidad.



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Nota: El termino f en la ecuación de arriba es el Factor de reducción del Rango de Esfuerzos y depende del número de ciclos. En la edición 2004 del código se agregó el apéndice P, con reglas alternativas para evaluar el rango de esfuerzos.

Conceptos. (¶319.2) Desplazamiento térmico: las dimensiones de los sistemas de tubería varían con el cambio de la temperatura Flexibilidad restringida: Si los restrictores no son considerados rígidos, debe considerarse su flexibilidad en los cálculos de esfuerzo Desplazamientos externos impuestos: Movimientos externos de los restricciones o amarres, imponen desplazamientos adicionales a los producidos por los efectos térmicos. Movimientos externos pueden ser causados por viento, cambios de temperatura de los equipos conectados, soportes fijados a partes móviles, etc.) Esfuerzos totales por desplazamiento: Desplazamiento térmico, por reacciones y externamente impuesto tiene efectos equivalentes y deben ser considerados en conjunto.

Esfuerzos por Desplazamiento. (¶319.2.2) Comportamiento elástico:  El esfuerzo es proporcional al desplazamiento total  Las deformaciones tienen que estar bien distribuidas y no deben ser excesivas en ningún punto  Los sistemas deberán tener un trazado que ayude a que estas condiciones existan. Comportamiento sobre tensionado: Sistemas desbalanceados donde las tensiones no pueden considerarse proporcionales al desplazamiento. Ejemplos:  Tuberías pequeñas altamente esforzadas en serie con tubería grande o relativamente rígida  Reducción localizada en el tamaño o adelgazamiento o el uso localizado de material que tenga una resistencia a la fluencia reducida  Configuración de la línea con un tamaño uniforme donde la expansión térmica o contracción es absorbida por una pequeña parte de la tubería principal.  Variación de temperaturas a lo largo de la línea.

Rango de esfuerzos por el desplazamiento (¶319.2.3) A diferencia de las tensiones debidas a presión y peso, las tensiones por desplazamiento pueden producir la fluencia localizada en varios puntos del sistema. Cuando el sistema retorna a su condición original se produce una redistribución inversa de las tensiones, lo cual se denomina auto tensionado. Mientras la tensión resultante de esfuerzos de desplazamiento, disminuye con el tiempo debido a la cedencia o creep, la diferencia algebraica entre los esfuerzos en la condición extrema de desplazamiento y el estado original (tal como fue instalado) permanece sustancialmente constante. Esta diferencia de Ing. Rubén E Rollino: [email protected] ; [email protected]

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tensiones produce un correspondiente diferencial de tensiones (El rango de tensiones de desplazamiento) el cual es usado como un criterio en el diseño de tubería por flexibilidad. (Ver ¶302.3.5.d para SA y ¶319.4.4.a para el rango de tensiones computadas, SE. El promedio de tensiones axiales (sobre la superficie transversal del tubo) debido a fuerzas longitudinales, normalmente no es considerado en la determinación del rango de tensiones de desplazamiento debido a que no es significante en los layout típicos de tuberías. Sin embargo en casos especiales debe ser considerado como por ejemplo en tuberías enteradas que contienen fluidos calientes, tubos de doble pared y líneas paralelas con diferentes temperaturas de operación Aclaraciones del código: Las tensiones causadas por expansión térmica, cuando existe suficiente magnitud inicial se relajan en la condición caliente como un resultado de fluencia o creep local, Una reducción de tensión toma lugar y usualmente aparece como una tensión de signo inverso cuando el componente retorna a la condición fría. Este fenómeno es designado como auto tensionado (self-springing) de la línea y es similar en sus efectos al tensionado en frío (cold springing). La extensión del self-springing, depende de: el material, la magnitud de la expansión inicial y tensiones de fabricación, la temperatura de servicio en caliente y el tiempo de estiramiento (ellapsed). Mientras las tensiones de expansión en la condición caliente, tienden a disminuir, la suma de los esfuerzos debidos a las condiciones fría y caliente durante cualquier ciclo, se mantienen sustancialmente constantes. Esta suma es referida como un rango de tensiones; sin embargo con el fin de permitir una asociación conveniente con las tensiones admisibles, este rango de tensiones es seleccionado (elegido) como el criterio (la regla) para el diseño térmico de tuberías.

Tensionado en frío (¶319.2.4)  Son reconocidos los efectos beneficiosos de ejecutar en forma criterios este procedimiento para favorecer que el sistema obtenga más rápidamente su posición más favorable. 

La vida útil de un sistema bajo condiciones cíclicas depende más del rango de tensiones que del nivel de tensiones en cualquier momento. (No se admite ningún crédito por pretensionado que provenga del nivel de tensiones.

Cuando se calculan momentos e impulso que actúan sobre los equipos, son más importantes las reacciones finales que sus rangos. (En este caso es admitido aplicar crédito debido a pretensionado en frío en el cálculo de reacciones y momentos siempre que se especifique y utilice un método probado para lograr el pretensionado especificado).

Propiedades para análisis de flexibilidad. (¶319.3) Propiedades para análisis de flexibilidad.


     

Rango de expansión térmica. Reacciones. Módulo de elasticidad. Tensiones. Dimensiones. Factores de flexibilidad e intensificación de tensiones. ASME B31.3 Rollino

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Rango de expansión térmica. (¶319.3.1) Debe ser determinado del apéndice C como la diferencia algebraica entre las unidades de expansión mostradas para las temperaturas de metal más altas y más bajas para el ciclo térmico bajo análisis. (Incluyendo la condición de parada si es aplicable)

Reacciones. (¶319.3.1.b) Los valores de desplazamiento térmico a ser utilizados para determinar los esfuerzos totales por desplazamiento para el computo de reacciones en los soportes y equipos conectados, deberá determinarse como la diferencia algebraica entre el valor a máxima temperatura (o mínima) para el ciclo térmico bajo análisis y el valor de temperatura esperado durante la instalación.

Módulo de elasticidad. (¶319.3.2) La referencia a 21ºC (70ºF), Ea y el módulo de elasticidad a máxima temperatura, Em debe tomarse como los valores mostrados en el apéndice C para las temperaturas correspondientes. Para materiales no incluidos en el apéndice C deben utilizarse fuentes reconocidas como ser el NIST “ National Institute of Standards and Technology”.

Relación de Poisson. (¶319.3.3) Cuando es requerida para cálculos de flexibilidad, puede ser tomada como 0.3 para todas las temperaturas y materiales. También puede utilizarse otros valores más exactos, contenidos en fuentes autorizadas.

Tensiones. (¶319.3.4) El rango de tensiones admisibles SA debe seleccionarse de acuerdo a lo en (¶302.3.5.D), para sistemas primariamente solicitados a flexión y/o torsión. Aclaración del código: Los factores de intensificación de tensiones fueron desarrollados a partir de ensayos de fatiga de componentes representativos disponibles comercialmente, y conjuntos de materiales ferrosos dúctiles. Los rangos de tensiones están basados en ensayos de aceros al carbono y austeniticos. Debe prestarse atención cuando se aplica las ecuaciones (1a) y (1b) (¶302.3.5) a algunos productos no ferrosos (ej. aleaciones de Cu y Al para servicios distintos a los de baja cantidad de ciclos)

Dimensiones. (¶319.3.5) Para todos los cálculos de flexibilidad, deben utilizarse los espesores nominales y diámetros exteriores de los tubos y accesorios.

Factores de flexibilidad e intensificación de tensiones. (¶319.3.6) Los valores del apéndice D para los factores de de flexibilidad (k) y de intensificación de tensiones (i), a menos que existan datos más exactos, correspondientes a las siguientes características y factores, deben ser utilizados para cálculos de flexibilidad, de acuerdo con ¶319.4.



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Estos factores corresponden a distintos tipos de componentes y/o formas constructivas como ser: Codos, tubos curvados, codos a gajos, te, conexiones de derivaciones, juntas a tope (desalineaciones), transiciones cónicas, reducciones, etc. Para componentes no cubiertos tales como: válvulas, anillos de anclaje u otros, pueden estimarse valores por comparación de geometría con los componentes mostrados.

Análisis de Flexibilidad. (¶ 319.4) Análisis de Flexibilidad  No se requiere un análisis formal de flexibilidad para un sistema que:  Es igual a otro, reemplaza a uno que opera satisfactoriamente o puede ser evaluado adecuadamente por comparación.  Es de tamaño uniforme y no tiene más que dos anclajes y ningún restrictor intermedio y cae dentro de los límites de la siguient ecuación empírica: Dy


( L  U )2



 K1

Si no se cumplan los criterios anteriores o existe duda el sistema debe se analizado. ASME B31.3 Rollino

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No se requiere un análisis formal de flexibilidad para un sistema que: 

El sistema es igual a otro, reemplaza a uno que opera satisfactoriamente o puede ser evaluado adecuadamente por comparación



El sistema es de tamaño uniforme y no tiene más que dos anclajes y ningún restrictor intermedio y cae dentro de los límites de la ecuación empírica (16) (16)

Dy  K1 (L  U ) 2 Donde: D = Diámetro exterior de la tubería, mm (in.) y = Resultante total de movimientos a ser absorbido por la línea. mm (in.) L = Longitud desarrollada entre anclajes del sistema. m (ft). U = Distancia de anclajes en línea recta. . m (ft). K1 = 208.000 SA /Ea (mm/m)2 K1 = 30 SA / Ea (in./ ft.)2 SA = Rango de tensión de desplazamiento de acuerdo a ecuación (1a), Mpa (Ksi) Ea = Módulo de referencia de elasticidad a 21ºC (70ºF), Mpa (Ksi)



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PRECAUCION: El código advierte que no puede ofrecerse ninguna prueba que esta ecuación proveerá siempre resultados seguros. Esta fue desarrollada para materiales ferrosos y no es aplicable para sistemas con condiciones cíclicas severas. Debería ser utilizada con precaución en configuraciones tales como brazos desiguales (L/U > 2.5) o “saw-tooth” casi rectos, o para grandes diámetros con pared delgada o donde desplazamientos extraños ( no en la dirección que conecta a los anclajes) constituyen una gran parte del desplazamiento total. No hay garantía de que las reacciones terminales serán aceptablemente bajas, aún en el caso de que el sistema esté dentro de las limitaciones indicadas.

Requerimientos de análisis. (¶319.4.2)

 Si no se cumplan los criterios anteriores o existe duda el sistema debe se analizado por métodos de análisis simplificados, de aproximación o exhaustivos apropiados para los casos específicos.


 El párrafo ¶ 319.4.3 da las Premisas y requerimientos básicos.  El párrafo ¶319.4.4 refiere a las tensiones.  Aseguramiento de calidad de soldaduras: Si SE excede 0.85SA y los ciclos son más que 7.000 se requiere radiografiado 100%.

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 Todos los sistemas que no cumplan los criterios anteriores o cuando exista una duda razonable sobre la adecuada flexibilidad del sistema, deben ser analizados por métodos de análisis simplificados, de aproximación o exhaustivos apropiados para los casos específicos.  Métodos de análisis simplificados o de aproximación solo pueden ser aplicados si su precisión ha sido demostrada para casos similares.  Métodos de análisis exhaustivos aceptables incluyen: métodos analíticos, modelos de ensayo y gráficos que provean una evaluación de fuerzas, momentos y tensiones causadas por flexión y torsión considerando simultáneamente restricciones intermedias y terminales respecto de expansión térmica de todo el sistema bajo consideración, e incluyendo todos los movimientos externos transmitidos a la tubería por sus fijaciones extremas e intermedias.  Factores de corrección pueden ser utilizados para la intensificación de tensiones de curvas y conexiones como sea previsto por las reglas aplicadas y pueden ser aplicados para incrementar la flexibilidad de esas partes componentes.

Premisas y requerimientos básicos (¶ 319.4.3)  En los cálculos de flexibilidad los sistemas de tuberías entre puntos de anclaje deben ser tratados como un todo o conjunto.  Debe considerarse la importancia de todas las partes de la línea y/o todos los restrictores colocados con el propósito de reducir momentos y fuerzas sobre los equipos o pequeñas líneas que se bifurcan.  Los cálculos de flexibilidad deben tomar en cuenta las condiciones de intensificación de tensiones de los componentes y juntas. Pueden tomarse créditos cuando existe flexibilidad extra en esos



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componentes y juntas. En caso de no existir fuentes de datos más directamente aplicables, pueden utilizarse los factores de flexibilidad e intensificación de tensiones mostrados en el apéndice D del código.  Las propiedades dimensionales de los tubos y accesorios a utilizar en los cálculos de flexibilidad, deben basarse en las dimensiones nominales.  El rango de expansión total determinado según lo indicado más arriba el punto propiedades (¶ 119.6.1) debe ser utilizado en todos los cálculos, esté o no la tubería pretensionada en frío. (cold spring) Debe considerarse no solo la dilatación lineal de la línea en si misma sino también los movimientos lineales y angulares de los equipos a los cuales está conectada.  Cuando se utilizan hipótesis simplificadas en los cálculos o ensayos de modelo debe evaluarse la probabilidad o riesgo de subestimar fuerzas, momentos y tensiones incluyendo los efectos de intensificación de tensiones.

Flexibilidad: Tensiones. (¶319.4.4) a) El rango de tensiones de flexión y torsión debe computarse utilizando el módulo de elasticidad a 21ºC (70ºF) (Excepto en caso de variación de temperatura según ¶319.2.2.b.4) y combinado de acuerdo a la ecuación (17) para determinar el rango de tensiones de desplazamiento SE, el que no deberá superar el rango de tensión admisible SA.

(17)

2

SE  Sb  4St

2

Sb = Tensión resultante de flexión. St = Tensión de torsión. = Mt / 2Z Mt = Momento de torsión. Z = Módulo de sección del tubo. b)

Las tensiones resultantes de flexión Sb a utilizarse en la ecuación (17) para codos, codos a gajos (miter bends) y conexiones en derivación de tamaño completo, debe ser calculado de acuerdo con la ecuación (18), con los momentos mostrados en las figuras 319.4.4.A y 319.4.4.B.

(18)

Sb 

( ii M i ) 2  ( io M

o

)2

Z

ii = Factor de intensificación de tensiones en el plano. Ver apéndice D. io = Factor de intensificación de tensiones fuera del plano. Ver apéndice D. Mi = Momento de torsión en el plano.



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Mi = Momento de torsión fuera del plano. La fórmula (17) para conexiones con la derivación reducida deberá calcularse de acuerdo con las fórmulas (19 y (20) con los momentos mostrados en la figura 319.4.4B. Tubo principal (Lados 1 y 2) (19)

Sb 

( ii M i ) 2  ( io M

o

)2

Z

Derivación. (Lado 3) (20)

Sb 

( ii M i ) 2  ( io M o ) 2 Ze

ZE = Módulo de sección efectiva de la derivación. = r22Ts r2 = radio medio de la derivación. Ts = Espesor efectivo de la derivación. El menor de Th ó (ii)(Tb) Th = Espesor del tubo principal. (Sin refuerzo) Tb = Espesor del tubo de la derivación.



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Mt Mi

Mo

Mi

Mt Mo Fig. 319.4.4A Momentos en curvas (MOMENTS IN BENDS)


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Leg 3 Mo

Mi

Mt

Leg 2 Mt

Mo Mi

Mi

Leg 1 Mt

Mo

Fig. 319.4.4B Momentos en conexiones en derivación (Moments In Branch Connections)

Aseguramiento de calidad de soldaduras (¶319.4.5): Toda soldadura en la que SE excede 0.85SA (Ver ¶302.3.5) y los ciclos equivalentes exceden 7.000, deberán ser completamente radiografiadas de acuerdo con el capítulo VI del código. (¶341.4.3)

Reacciones (¶ 319.5) Reacciones


 Las fuerzas y momentos de reacción a utilizarse en soportes y restrictores de movimientos deben:

 Basarse en el rango de reacción R.  Para las condiciones extremas de movimiento.  Considerando el rango de temperatura definido en Reacciones, (Código ¶319.3.b) , y  Utilizando Ea ASME B31.3 Rollino

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Las fuerzas y momentos de reacción a utilizarse en soportes y restrictores de movimientos de sistemas de tubería y en la evaluación de los efectos sobre los equipos conectados, deben:  Basarse en el rango de reacción R.  Para las condiciones extremas de movimiento.  Considerando el rango de temperatura definido en Reacciones, (Código ¶319.3.b) , y  Utilizando Ea El diseñador debe considerar los valores de fuerzas y momentos instantáneos en ambas condiciones (Original y de máximo desplazamiento):¶319.2.3), como así también el rango de las reacciones.

Máxima reacción para sistemas simples. (¶319.5.1) Computo de reacciones en frío y caliente En un sistema simple de dos anclajes, sin soportes intermedios la determinación de los valores de fuerzas y momentos de reacción, puede realizarse utilizando las fórmulas (22) y (23):

a) Para desplazamiento extremo: (21)

2C  E m  Rm  R  1   3  Ea a 

Donde: C = Factor de tensionado en frío (cold spring) variando de cero para no tensionado en frío a 1,0 para el 100% de tensionado en frío. (El factor 2/3 está basado en la experiencia de que no es posible asegurar completamente la eficiencia del pretensionado en frío aún cuando se tomen precauciones) Ea = Módulo de elasticidad a 21ºC (70ºF) Em = Módulo de elasticidad a la máxima o mínima temperatura R = Rango de fuerzas o momentos de reacción (del análisis de flexibilidad) correspondiente al rango de esfuerzos por desplazamiento completo y basado en Ea Rm = Fuerza de reacción máxima estimada instantánea o momento a la máxima y mínima temperatura.



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b) Para la condición original, Ra La temperatura a utilizar es la temperatura esperada durante la instalación. Ra = CR o C1R. (El que sea mayor) (22) C

1

 S hE   1  S E E 

a m

  

C1 = Factor estimado de pretensionado en frío o de relajación. Usar Cero si C1 es negativo. Ra = Fuerza o momento de reacción instantáneo a la temperatura de instalación. SE = Rango de tensiones de desplazamiento (¶319.4.4) Sh= Tensión admisible a la máxima temperatura. (Apéndice A. Ver ¶302.3.5)

Máxima reacción para sistemas complejos. (¶319.5.2) Para un sistema de tubería con anclajes múltiples y sistemas con dos anclajes y restrictores de movimiento intermedios, las ecuaciones (22) y (23) no son aplicables. Cada caso debe ser estudiado para estimar la localización, naturaleza y magnitud de los esfuerzos localizados y sus efectos sobre la distribución de tensiones.

Movimientos. (¶319.6) En ciertos casos puede ser necesario efectuar un cálculo más detallado de desplazamiento y rotación en ubicaciones localizadas, cuando existen luces, interferencias u otras particularidades que no hacen recomendable su determinación simple. Un cálculo separado es necesario en los casos de tuberías de pequeño diámetro fijadas a líneas rígidas. Los movimientos lineares y angulares deben ser calculados o estimados para un análisis apropiado de la conexión en derivación.

Medios para incrementar la flexibilidad. (¶319.7) Medios para incrementar la flexibilidad


 El Layout debe suministrar suficiente flexibilidad.  Debe preverse el uso de elementos que permitan movimientos axiales, angulares o de rotación:  Curvas.  Juntas de expansión o fuelles.  Juntas deslizantes, u otros elementos.

 ASME B31.3 Rollino

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El Layout / trazado: debe suministrar la suficiente flexibilidad puede proveer adecuada flexibilidad al sistema, colaborando principalmente para mantener laos esfuerzos de flexión y torsión dentro de los límites especificados: Usualmente los esfuerzos axiales de tracción o compresión son pequeños Puede proveerse flexibilidad adicional mediante el uso de curvas, juntas de expansión o fuelles, juntas deslizantes, u otros dispositivos que permitan movimientos axiales, angulares o de rotación. El diseño de anclajes debe ser tal que permita soportar las cargas producidas por la presión del fluido, fricción, movimiento y otras causas.

Consideraciones para efectuar el layout / trazado de la tubería: El diseñador de la tubería debe efectuar el trazado de la tubería con flexibilidad la diseñada y dentro de lo posible con la menor cantidad posible de tubos, accesorios, curvas y juntas de expansión, considerando puntos tales como:  Evitar el uso de tubería recta entre dos equipos o entre dos puntos de anclaje  Cuando la expansión térmica esperada en la tubería principal es alta, considerar el uso de un anclaje cerca al centro de la tubería principal para distribuir la expansión en dos direcciones  Los sistemas que son purgados con gas tienen que prever la flexibilidad necesaria para soportar las condiciones impuestas por el purgado  Los sistemas de líneas de bypass suelen estar fríos mientras la línea principal está caliente lo que produce altos esfuerzos.  Las temperaturas de arranque son usualmente más calientes que las de operación  Los sistemas cerrados de válvulas de alivio y purgas calientes requieren una atención especial.

Análisis de cargas sostenidas. (¶320) Pueden ser evaluadas por métodos detallados, métodos aproximados o métodos simplificados. Cuando se utilizan métodos detallados, los esfuerzos debidos a caras sostenidas, SL, deben ser evaluados como se describe aquí y no deben exceder el máximo permitido en 302.3.5.c (Ver apéndice S, ejemplo 2, para guía de condiciones de carga y escenarios de soportes, tal que resulte el mayor Sl para cada condición de carga bajo consideración) Las cargas debidas a peso deben estar basadas en dimensiones nominales menos tolerancias (ej. profundidad de rosca o mecanizados, corrosión, erosión) Es responsabilidad del diseñador determinar los índices de esfuerzos sostenidos, Ia, Ii, Io, It, cuando un componente no está explícitamente indicado en el apéndice D. (ej. codos de reducción, o en ángulos diferentes a los indicados, cruces, curvas, etc.). No deben ser menores a 1.0.



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Esfuerzos debidos a cargas sostenidas. (320.2) Para esfuerzos debidos a cargas sostenidas tales como presión y peso, aplica la ecuación 23a. Para esfuerzos debidos a momentos de flexión, aplica la ecuación 23b.

Ii: Índice de momento en plano. Si no hay datos suficientes se toma como el mayor entre 0,75ii ó 1.00. Io: Índice de momento fuera de plano. Si no hay datos suficientes se toma como el mayor entre 0,75io ó 1.00. Mi: Momento en plano debido a cargas sostenidas como presión y peso. Mo: Momento en plano debido a cargas sostenidas como presión y peso Z: Módulo de sección. Como se indica en 319.4.4, usando dimensiones nominales menos tolerancias. Para esfuerzos debidos a momentos de torsión, aplica la ecuación 23c.

It: Índice de momento de torsión. Si no hay datos suficientes se toma 1.0. Mt: Momento de torsión debido a cargas sostenidas como presión y peso. La ecuación para esfuerzos debidos a cargas sostenidas longitudinales, Sa, es:

Ap: Área de sección transversal del tubo, considerando dimensiones nominales menos tolerancias. Fa: Fuerzas longitudinales debidas a cargas sostenidas como presión y peso. It: Índice de fuerzas longitudinales sostenidas. Si no hay datos suficientes se toma 1.0. Fa, incluye las fuerzas sostenidas debidas a presión, la cual es Pj*Af, a menos que el sistema tenga una junta de expansión no diseñada para soportar esta fuerza. Pj: Es la presión de operación interna en la situación que se está considerando. Af= πd2/4 d: Diámetro interior del tubo considerando espesor nominal menos tolerancias. En sistemas que tengan juntas de expansión, es responsabilidad del diseñador definir las fuerzas longitudinales debidas a presión.



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Soportes de tubería. (¶321) Soportes


 El diseño debe considerar todas las fuerzas actuando concurrentemente que son transmitidas al soporte:  Presión- temperatura.  Ambiente.  Peso.  Causas dinámicas.  Expansión térmica y contracción y otros.  Efectos cíclicos. ASME B31.3 Rollino

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General El diseño de una estructura de soporte debe considerar todas las fuerzas actuando concurrentemente que son transmitidas al soporte, estas fuerzas son definidas en el párrafo ¶301 y son debidas a:    

Presión- temperatura El ambiente Causas dinámicas. Expansión térmica y contracción.

Trazado y diseño de tuberías y soportes debe prevenir:


       

Esfuerzos excesivos que superen los permitidos. Perdida de hermeticidad en las juntas de unión. Empujes y movimientos excesivos. Resonancia impuesta o vibración inducida por el fluido Interferencias debidas a expansión térmica y contracción. Desacoplamiento no intencional de la tubería . Excesivo pandeo o distorsión de la tubería. Excesivo flujo de calor a los miembros de soporte. ASME B31.3 Rollino

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El trazado y diseño de los sistemas de tubería y sus soportes debe ser dirigido a prevenir:          

Los esfuerzos excesivos que superen los permitidos. La pérdida de hermeticidad en las juntas de unión. Empujes y movimientos excesivos. Esfuerzos excesivos en los elementos de soporte. Resonancia impuesta o vibración inducida por el fluido Interferencias debidas a expansión térmica y contracción en la tubería. Desacoplamiento no intencional de la tubería de sus soportes. Excesivo pandeo de la tubería. Excesiva distorsión. Excesivo flujo de calor a los miembros de soporte


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Análisis  En general la localización y diseño de soportes puede ser hecha basada en cálculos simples y el juicio de ingeniería.  Cuanto más complejo sea un sistema, requiere un análisis más refinado.

Esfuerzos sobre soportes. (¶321.1.3) Las tensiones admisibles para los materiales de soporte, excepto resortes, deben estar de acuerdo a lo indicado en ¶302.3.1, según corresponda, para tracción, torsión, flexión o compresión pero no es necesario afectar a los valores de tensión con el factor de calidad de junta soldada Ej.

Materiales (¶321.1.4)

 Los materiales deberán ser aptos para las condiciones de servicio  Los materiales fundidos pueden ser utilizados dependiendo de la aplicación. No son recomendados si están sujetos a cargas del tipo de las de impacto  Acero de una especificación desconocida puede ser utilizado siempre y cuando este no sea soldado directamente a una parte retenedora de presión  Madera y otros materiales, pueden ser usados siempre y cuando el diseño sea adecuado y las temperaturas, resistencia y durabilidad sean consideradas  Fijaciones soldadas o pegadas a las partes que contienen presión deben ser de materiales compatibles con la tubería y el servicio.

Roscas. (¶321.1.5) Deben conformar a ANSI B1.1, a menos que se requieran otro tipo para ajuste bajo cargas altas. Las tuercas y piezas que realice equivalente función deben roscarse por completo al efectuar el ensamble. Todas las uniones roscadas de ajuste, deben tener contratuerca, a menos que se aseguren con otro medio.

Tipos de soportes


     

Anclajes y Guías Soportes no extensibles Soportes elásticos. Soportes de Contrapeso. Soportes Hidráulicos Fijaciones Estructurales. ASME B31.3 Rollino

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Fijaciones. (¶321.2) Anclajes y Guías     

Un elemento de soporte usado como un anclaje deberá ser diseñado para mantener una posición fija Se usan para proteger los equipos terminales Se usan para reducir las cargas de reacción altas en los equipos Se usan para dirigir o controlar los movimientos debidos a la expansión térmica El layout de tubería, anclajes, guías y soportes para todo tipo de juntas de expansión debe ser realizado de acuerdo a lo indicado en B31.3, Apéndice X, párrafo X301.2.2.

Soportes no extensibles (sólidos) diferentes a los Anclajes y Guías.  Los elementos de soporte deberán ser diseñados para permitir el libre movimiento causado por la expansión térmica.  Los miembros de soporte deben ser diseñados para todas las cargas requeridas.  El diseño de las partes roscadas, debe basarse en el área de la raíz de las roscas.  Los soportes deslizantes deberán ser diseñados para resistir las fuerzas de ficción además de la carga de deslizamiento

Soportes elásticos.  Los soportes con resorte deberán ser diseñados para ejercer una tuerza soportante igual a la carga determinada por los cálculos del peso.  Deben estar provistos con medios para prevenir desalineación, deformación o cargas excéntricas.

Soportes de Contrapeso.  Deben poseer topes para limitar el recorrido.  Los pesos deberán ser positivamente asegurados  Cadenas, cables, colgantes y otros dispositivos utilizados para fijar contrapesos están sujetos a los mismos requerimientos que los soportes no extensibles.

Soportes Hidráulicos Un cilindro hidráulico puede ser usado para dar un soporte constante Un sistema de seguridad y topes tienen que ser provistos para soportar la carga en caso de falla hidráulica



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Fijaciones Estructurales. Fijaciones a la tubería, tanto externas e internas deben ser diseñadas de forma tal de no provocar aplastamiento, tensiones de flexión ni gradiente térmico perjudicial. Es importante minimizar la concentración de tensiones, especialmente en servicios cíclicos.

No integrales Están en contacto, pero no soldados. Incluyen Abrazaderas, tornillos en U, fajas, etc.

Fijaciones integrales Pueden ser fundidos o forjados integralmente o soldados a la tubería: El material de las fijaciones a soldar directamente a la tubería deberá ser compatible y de buena soldabilidad. Precalentamiento y tratamiento térmico debe ser de acuerdo el Capitulo V. Debe considerarse las tensiones localizadas inducidas en la tubería, por la soldadura. Pueden utilizarse elementos intermedios para reducir la contaminación entre materiales disimiles.

Conexiones estructurales. Las cargas de la tubería y los elementos de soporte deben ser transferidas sin efectos nocivos para las estructuras, edificios, fundaciones, recipientes a presión, plataformas, etc.

Sistemas Específicos. (¶322) Tubería de instrumentación. ¶322.3) Incluye toda la tubería y componentes usados para conectar instrumentos a otra tubería o equipos y la tubería de control usada para conectar los dispositivos de control neumáticos o hidráulicos. No incluyen los instrumentos o sistemas sellados con fluido provistos con los instrumentos. La tubería debe cumplir los requerimientos del código y lo siguiente. La presión de diseño debe determinarse de acuerdo a ¶301. Si se esperan condiciones más severas (ejemplo durante soplado) deben considerarse como variaciones ocasionales. (¶302.2.4) Debe considerarse los esfuerzos mec160nicos, incluyendo fatiga, de líneas pequeñas conectadas a tuberías o equipos. El fluido de estas líneas es habitualmente estático y dependiendo de las condiciones, sujeto a congelamiento debe ser protegido con medios adecuados.



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Sistemas de alivio de presión. (¶322.6) Si se instalan una o más válvulas entre la tubería a proteger y el dispositivo de protección debe cumplirse los siguientes requerimientos. (a y b, o a y c): a)

Una válvula globo de apertura total puede ser instalada a la entrada del dispositivo de protección. Una válvula de bloqueo de apertura total puede ser instalada a la salida del dispositivo de protección cuando su descarga está conectada a un colector común con otras líneas de descarga de otros dispositivos de protección. Válvulas de bloqueo que no sean de apertura total pueden ser usadas a la entrada y salida del dispositivo de protección, si son de tal tipo y tamaño que la caída de presión no reduce la capacidad de alivio más allá de lo requerido, ni afecta al dispositivo.

b)

Las válvulas de bloqueo deben ser construidas o controlada de tal forma que cerrando la mayor cantidad posible de válvulas de bloqueo al mismo tiempo, no reduzca la capacidad de alivio prevista. Como una alternativa a b) las válvulas de bloqueo pueden ser construidas y montadas de forma tal que puedan ser bloqueadas tanto en posición abierta como cerrada. (También se aplica el apéndice F, ¶F322.6). (Cerrar únicamente en presencia de persona autorizada que pueda observar la

c)

operación y con medios para alivio de presión en caso de accidente. Finalmente debe bloquearse la válvula en posición abierta)

Tubería de descarga. Debe facilitar el drenaje. Si descarga directamente a la atmósfera, no debe afectar a otros componentes ni áreas utilizadas por el personal. Las reacciones debidas a la actuación deben ser consideradas.

Dispositivos de alivio de presión. Deben estar de acuerdo con ASME BPVC Sección VIII, división 1: UG-125(C), UG-126 A UG-128 y UG-132., adecuando los términos al B31.3.



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ASME B31.3 PARTE 5 "MATERIALES Y COMPOENTES" R9-10

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Parte 5 MATERIALES


MATERIALES

ASME B31.3 Rollino

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Introducción


El capítulo III establece las calificaciones requeridas y limitaciones para el uso de materiales. Están basadas en las propiedades mecánicas de los materiales. Se enfatiza en las limitaciones de tensión y temperatura. Los criterios de selección para resistir el deterioro en servicio no se encuentra dentro del alcance del Código. Es responsabilidad del diseñador

ASME B31.3 Rollino

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El Código B31.3 en el capítulo III establece las calificaciones requeridas y limitaciones para el uso de materiales dentro de su alcance, las que están basadas en las propiedades inherentes de los mismos. Los criterios de diseño del Código, enfatizan principalmente en el diseño y propiedades mecánicas (limitaciones de tensión y temperatura) La selección de materiales para resistir el deterioro en servicio no se encuentra dentro del alcance del Código (¶323.5). Es responsabilidad del diseñador considerar los efectos del fluido y otras condiciones de servicio en el deterioro de los materiales. Esto también se aplica a materiales menores como ser adhesivos, cementos, solventes, materiales para soldering y brazing, empaquetaduras, O-rings, etc. (¶325)

El Capítulo refiere a:


 Calificaciones requeridas y limitaciones para materiales, incluyendo:  Criterios para calificación de materiales y especificaciones. especificaciones  Limitaciones de temperatura  Requerimientos referidos a la categoría de servicio. ASME B31.3 Rollino

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En este capítulo el código fija los criterios para determinar: ● Los materiales aceptables para uso dentro del alcance del código; ● Servicios y condiciones de servicio para los que son admisibles y ● Restricciones y/o limitaciones para su uso Dentro del punto Materiales y Especificaciones (¶323.1) los requerimientos aplicables se subdividen en los siguientes cuatro grupos:

Los requerimientos aplicables se subdividen en los siguientes grupos.


Materiales listados. (¶323.1.1) Materiales no listados. (¶323.1.2) Materiales desconocidos. (¶323.1.3) Materiales usados. (¶323.1.4) ASME B31.3 Rollino

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 Materiales listados. (¶323.1.1)  Materiales no listados. (¶323.1.2)  Materiales desconocidos. (¶323.1.3)  Materiales usados. (¶323.1.4)

Materiales listados. (¶323.1.1) Son aceptados los materiales metálicos listados que conforman una especificación listada:  El apéndice “A”: contiene materiales listados y está formado por las siguientes tablas:


 A-1: Tensiones admisibles básicas a tracción.(Función tº)  A-1A: Factores de calidad de fundición (Ec)  A-1B: Factores de calidad para juntas soldadas (Ej)  A-2: Valores de tensión de diseño para bulonería ASME B31.3 Rollino

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Son aceptables todos los materiales listados en el apéndice, para los cuales se indica la tensión admisible. Las tablas del apéndice A y el tipo de información que contienen se indican a continuación: Este apéndice está formado por las siguientes tablas: A-1: Tensiones admisibles básicas a tracción, para materiales. (Función de temperatura) A-1A: Factores de calidad de fundición (Ec) A-1B: Factores de calidad para juntas soldadas longitudinales en tubos y accesorios. (Ej) A-2: Valores de tensión de diseño para pernos



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Tabla A-1: La primer clasificación es por composición química, tipo de aleación o material: Hierro fundido. Acero al carbono. Acero de baja y media aleación. Acero inoxidable. Cobre y aleaciones de cobre. Niquel y aleaciones de niquel. Titanio y aleaciones de titanio. Zirconio y aleaciones de Zirconio Alumino y aleaciones de aluminio.


ASME B31.3 Rollino

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En la tabla A-1 los materiales se clasifican como sigue: 1. La primer clasificación es bajo los títulos referidos a su composición química, tipo de aleación o material:         

Hierro fundido. Acero al carbono. Acero de baja y media aleación. Acero inoxidable. Cobre y aleaciones de cobre. Níquel y aleaciones de níquel. Titanio y aleaciones de titanio. Circonio y aleaciones de Circonio. Aluminio y aleaciones de aluminio. Dentro de cada grupo lo materiales se listan según su forma:


 Tubos.  Tubos estructurales.  Chapas y láminas  Chapas y láminas estructurales  Forjados y accesorios.  Fundiciones  Redondos y barras ASME B31.3 Rollino

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2. Dentro de cada grupo genérico indicado en 1. los materiales se clasifican según su forma, por ejemplo:       

Tubos. Tubos estructurales. Chapas y láminas. Chapas y láminas estructurales. Forjados y accesorios. Fundiciones Redondos y barras.

3. Finalmente para cada forma de producto los materiales se listan de acuerdo a la composición nominal, especificación y grado, por ejemplo:



Material Acero al carbono. Acero al carbono. Acero al carbono. Acero de baja y media aleación Acero inoxidable. Aleaciones de aluminio. Circonio y ...

Forma del producto Tubos Tubos Chapas Tubos y Chapas

Material A516 Gr. 65 A299 .......... 5Cr-1/2Mo

Tubos 18Cr-8Ni Forjados y accesorios. Chapas Zr

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Especificación A671 A671 A285 A387

Grado CC65 CK 75 A 11 Cl. 1

A451 B247 B551

CPF8 6061 R60702

4. Para cada material clasificado de acuerdo a 1) a 3) la tabla A-1 contiene además de la tensión admisible en función de la temperatura la siguiente información típica (en la medida que sea aplicable a cada caso):

Para cada material la tabla A-1 contiene:


            

 Proceso de fabricación: (Forjado, fundido, soldado, etc.)  Forma del producto  Especificación, tipo, grado, clase, etc. Número UNS.  Composición nominal.  Número P ó S  Tensión mínima: Fluencia y Rotura  Factores de calidad:  Información necesaria para Impacto  Condición de tratamiento térmico. ASME B31.3 Rollino 54  Máxima tensión admisible:(Función de la

Proceso de fabricación: (Forjado, fundido, soldado, tratamiento térmico, etc.) Forma del producto: Ej. Caño / tubo con/sin costura; Forjado, Barra, Pernos; Tubing; etc. Especificación, tipo, grado, clase, etc. Número UNS Composición nominal. (Parcial) Número P ó S (Agrupamiento de ASME IX para reducir la cantidad de calificaciones de procedimiento de soldadura requeridas) Tensión mínima: Fluencia y Rotura. Factores de calidad: Fundición y Eficiencia de junta. Dimensiones (Espesor, tamaño) Impacto: Temperatura mínima para la cual el material es usualmente apto sin requerirse ensayo de impacto, o curva para determinar requerimientos de impacto. Notas aclaratorias. Condición de tratamiento térmico. Máxima tensión admisible: En función de la temperatura.

Adicionalmente el Apéndice B contiene "Tablas de tensiones y presiones admisibles para no metales" Este punto es tratado específicamente en el Código en el capítulo VII "Tubería no metálica y revestimiento no metálico"



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Materiales No listados. (¶331.1.2) Pueden ser utilizados, siempre que conformen a una especificación publicada que cubra las propiedades físico-químicas, mecánicas, método y proceso de fabricación, tratamiento térmico y control de calidad, como así también los requerimientos del Código y además cumplir con los requerimientos de ASME sección II, parte D, apéndice V Las tensiones admisibles deben ser determinadas de acuerdo con las bases de tensiones admisibles de este Código u otra forma más conservativa.

Materiales Desconocidos. (¶321.1.3) No deben utilizarse en partes retenedoras de presión.

Materiales usados. (¶323.1.4) Tubos y otros componentes usados, pueden ser utilizados siempre que estén apropiadamente identificados como que conforman una especificación listada o publicada (¶323.1.1 y ¶323.1.2) y cumplan los requerimientos del Código. Debe realizarse la limpieza e inspección necesaria para determinar el mínimo espesor y que se encuentren libres de imperfecciones que los conviertan en no aceptables para el servicio previsto. Tubería no metálica o revestida con no metales.  Adicionalmente el Apéndice B contiene "Tablas de tensiones y presiones admisibles para no metales"


 Este punto no forma parte de este curso y es tratado especificamente en el Código en el capítulo VII "Tubería no metálica y revestimiento no metálico"

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Limitaciones de temperatura. (¶323.2) Limitaciones de temperatura


 El diseñador es responsable por la verificación de que los materiales son aptos para todo el rango de temperatura previsto.  Límite superior. (¶323.2.1)  Límite inferior. (¶323.2.2)  Límite de temperatura para materiales no listados. (¶323.2.3)  Verificación de aptitud para el servicio (¶323.2.4.) ASME B31.3 Rollino

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El diseñador es responsable por la verificación de que los materiales son aptos para todo el rango de temperatura previsto. Debe prestarse atención al significado de las barras y doble barras que se encuentran en las tablas del apéndice A.



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La barra simple adyacente a un valor de tensión, indica que el material está afectado como se indica en las notas referenciadas para el uso más allá de esas temperaturas (mayor o menor según corresponda). (Ver nota 7 del apéndice A). La doble barra adyacente a un valor de tensión, indica que el material está prohibido o afectado como se indica en las notas referenciadas para el uso más allá de esas temperaturas (mayor o menor según corresponda). (Ver nota 7 del apéndice A).

Límite superior. (¶323.2.1) Los materiales listados pueden utilizarse a tº mayores a aquellas para las cuales hay fijado un rating presióntemperatura, únicamente si:  No hay prohibición en el apéndice A u otra parte del Código, y  El diseñador verifica que son aptos para el servicio de acuerdo a ¶323.2.4.

Límite inferior. (¶323.2.2) a) Los materiales Listados pueden ser usados a cualquier temperatura no menor al mínimo mostrado en la tabla A-1 si el material base, material de soldadura depositado y la zona afectada por el calor (ZAC) (HAZ) están calificadas de acuerdo a la tabla 323.2.2 columna A. b) Para muchos aceros al carbono la tabla A-1 en lugar de un valor de temperatura mínima contiene una letra (A, B, C, D) en este caso la si la combinación de Mínima temperatura de diseño - Espesor está por arriba de la curva correspondiente el ensayo de impacto no es requerido por el Código. c) Un material listado puede ser usado a una temperatura menor que la mínima mostrada en la tabla A-1 o Fig. 2A (incluyendo notas) a menos que esté prohibido en la figura 323.2.2, tabla A-1 u otro lugar en el Código. El metal de soldadura y la ZAC deben estar calificados de acuerdo a lacolumna B de tabla 323.2.2.) d) Cuando relación de tensiones definida en figura 323.2B, es menor que Uno, la misma figura provee bases adicionales para utilizar aceros al carbono cubiertos en arriba a) y b) sin ensayo de impacto. 1) Para temperaturas de diseño iguales o mayores a -48ºC (-55ºC), la temperatura de diseño de metal mínima sin requerimientos de ensayo de impacto (¶323.2.2) puede ser reducida en la cantidad indicada en ¶323.2.2.B de acuerdo a la relación de tensiones. Cuando esto se aplica el sistema de tubería también debe cumplir lo siguiente: A. La tubería debe ser ensayada hidrostáticamente a una presión no menor a 1 1/2 veces la presión de diseño. B. La tubería de espesor mayor a 13mm (0.5 in.) debe ser salvaguardada de acuerdo al apéndice G, respecto de cargas externas, tales como Impacto y shock térmico. 2) Para temperaturas de diseño menores a -48ºC (-55ºC), el ensayo de impacto es requerido para todos los materiales. (Excepto lo indicado en nota 3 de la tabla 323.2.2) f) La tensión admisible o rating a temperaturas por debajo de la mínima mostrada en la tabla A-1 o tabla 323.2.2A no debe superar el valor de tensión o rating indicado para la mínima temperatura en la tabla A1 o en la especificación del componente. f) Para aceros austeníticos el ensayo de impacto no es requerido si:  Material base: Contenido de carbono no excede 0.10%, se suelda sin aporte y la temperatura de diseño es > -101ºC (-150ºF)  Material depositado: El contenido de carbono no excede 0.10%, es realizado con materiales de aporte que conforman AWS A5.4, A5-9, A5.11, A5.14 ó A5.22 y la temperatura de diseño es > -101ºC (-150ºF)



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El contenido de carbono excede 0.10%, es realizado con materiales de aporte que conforman AWS A5.4, A5-9, A5.11, A5.14 ó A5.22 y la temperatura de diseño es > -48ºC (-55ºF)

Límite de temperatura para materiales no listados. (¶323.2.3) Todos los materiales no listados aceptados deben ser calificados para el servicio en todo el rango entre las temperaturas mínimas y máximas esperadas de acuerdo a los criterios indicados en: Verificación de aptitud para el servicio (¶323.2.4).

Verificación de aptitud para el servicio (¶323.2.4.) El diseñador es responsable de demostrar la aptitud para el servicio considerando las tensiones admisibles y otros límites aplicables al diseño, cuando:  Se utiliza un material no listado.  Se utiliza un material listado a temperatura mayor que la máxima para la que aparecen tensiones en el apéndice A

IMPACTO


 La tabla 323.2.2 fija requerimientos de tenacidad de metales para baja temperatua. (Materiales, Soldadura y ZAC)  La Tabla y Figura 323.2.2A indican la mínima temperatura para la cual no se requiere ensayo de impacto en función de las curvas A, B, C y D.  La 323.2.2B indica la posibilidad de reducción de la temperatura de diseño sin requerir ensayo de impacto. ASME B31.3 Rollino

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ASME B31.3 PARTE 5 "MATERIALES Y COMPOENTES" R9-10 TABLE 323.2.2 REQUERIMIENTOS PARA ENSAYOS DE TENACIDAD DE METALES A BAJA TEMPERATURA especificación del material) TIPO DE MATERIAL Columna A Mínima temperatura de diseño > a la temperatura mínima de la tabla A-1 o figura 323.2.2A

(Adicionales a lo requerido en la Columna B Mínima temperatura de diseño < a la temperatura mínima de la tabla A-1 o figura 323.2.2A B-1 Sin requerimientos adicionales. B.2 Materiales indicados en 2 no deben ser usados.

1 Fundición Gris (Hierro) A-1 Sin requerimientos adicionales. 2 Fundición de Hierro A-2 Sin requerimientos adicionales. Maleable y dúctil, acero al carbono de acuerdo a nota 1. (a) Metal Base (b) Metal de soldadura depositado y zona afectada por el calor (ZAC) [Nota (2)] 3 Otros aceros al carbono, A-3 (a) Sin requerimientos A-3 (b) Metal de soldadura depositado B-3 Excepto lo indicado en notas (3 aceros de baja y media adicionales. deberá ensayarse de acuerdo a 323.3 si y 5), material base tratado según la aleación, aceros de alta la temperatura mínima de diseño es < - térmicamente especificación ASTM aplicable aleación, aceros 29ºC inoxidables dúplex. (-20ºF) (excepto que el ensayo de listada en 323.3.2: Ensayo de impacto no es requerido en el caso de metal base, metal de soldadura lo indicado en notas 3 y 5 y excepto lo depositado y ZAC de acuerdo a siguiente: Para materiales de las curvas ¶323.3 (Ver nota 2); Si los C y D de la figura 323.2.2A, sí los materiales se usarán a consumibles de soldadura están temperaturas mínimas de diseño calificados de acuerdo a AWS con por debajo de las asignadas en las ensayo de impacto a la mínima curvas (según lo permitido en temperatura de diseño o menor) notas 2 y 3 o Fig. 323.2.2a) el metal de soldadura depositado y la ZAC deben ser ensayadas (Nota 2).

No listados

Materiales listados

4 Aceros austeníticos.

inoxidables A-4 (a) Sí: A-4 (b) Metal de soldadura depositado B4 metal base y metal de soldadura (1) Contenido de C por análisis es deberá ensayarse de acuerdo a 323.3 si depositado, deben ensayarse de >0.1%; o la temperatura mínima de diseño es < - acuerdo con ¶323.3. Ver notas (2), (3), y (6). (2) el material no está en la 29ºC (-20ºF) excepto lo indicado en ¶323.2.2 condición tratada en solución Se aplica ensayo de impacto de y en notas (3) y (6) acuerdo con 323.3 para temperatura de diseño mínima <29ºC (-20ºF), excepto lo indicado en notas 3 y 6. B-5 metal base debe ensayarse de 5 Fundición de hierro A-5 (a) Sin requerimientos A-5 (b) Soldadura no es permitida. acuerdo con ¶323.3. No usar a
Nota 1: Los aceros al carbono que conforman alguna de las siguientes especificaciones están sujetos a las limitaciones indicadas en B-2: placas ASTM A36; A283 Y A570; Tubos A134 fabricado con esas chapas; A53 Tipo F y API 5L Gr. A25 soldado a tope. Nota 2: Ensayos de impacto que cumplen con323.3.1que fueron realizados como parte de la calificación de un procedimiento satisfacen los requerimientos de 323.2.2 y no requieren ser repetidos durante la producción. Nota 3: Ensayo de impacto no es requerido si la mínima temperatura de diseño está por debajo de <-29ºC (-20ºF), pero por encima de <-104ºC (-155ºF), y la relación de tensiones (Fig. 323.2.2.B) no excede 0.3. Nota 4: Los ensayos pueden incluir alargamiento, resistencia a la tracción con entalla (para ser comparada con una no entallada) y/o otros ensayos realizados a o por debajo de la mínima temperatura de diseño. (Ver también ¶323.3.4) Nota 5: Cuando el ancho máximo de probeta que se puede obtener es menor a 2,5mm (0.098in), el ensayo de charpy no es exigible pero en estas condiciones la mínima temperatura de diseño no debe ser inferior a -48ºC (-55ºF) o la mínima indicada en la tabla A-1. Nota 6: No se requieren ensayos de impacto cuando el ancho máximo de la probeta que es posible obtener es menor a 2,5 mm (0.098 in.)



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1.

Cualquier Acero al carbono puede utilizarse a una temperatura mínima de -29ºC (-20ºF) para fluido categoría D. 2. Grado X de API 5L y ASTM A381 pueden utilizarse de acuerdo a la curva B si son normalizados o templados y revenidos. 3. Los siguientes materiales pueden utilizarse de acuerdo con la curva D si son normalizados:

a) ASTM A 516 (Chapa de todos los grados) b) ASTM A 671, tubos grado CE55, CE60, y todos los grados hechos con A 516. c) ASTM A 672 tubos grado: E55, E60 4.

Un procedimiento de soldadura para la fabricación de componentes de tubería debe incluir ensayo de impacto de soldaduras y ZAC para temperatura mínima de diseño de -29ºC (-20ºF), excepto lo indicado en tabla 323.2.2, A3(b.)

5. Ensayo de impacto de acuerdo con ¶323.3 es requerido para temperaturas mínimas de diseño por debajo de -48ºC 6.

(-55ºF) excepto lo permitido en nota 3 de tabla 323.2.2 Para bridas ciegas el espesor T debe ser 1/4 del espesor de la brida



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7.



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NOTAS GENERALES: a) La relación de tensiones es definida como el máximo de lo siguiente: 1) Tensión nominal debida a presión (basada en el mínimo espesor de pared menos sobreepesores) dividido por S 2) Para componentes de tubería con rating establecido, la presión bajo consideración dividida por la presión del rating a la mínima temperatura de diseño. 3) Las tensiones longitudinales combinadas debidas a la presión, peso y esfuerzos de desplazamiento(Factores de intensificación de tensiones no incluidos)dividido por S a la temperatura mínima de diseño.(utilizando dimensiones nominales menos sobreespesores)

b) Deben utilizarse las cargas coincidentes que actúan a la temperatura en consideración



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Métodos de ensayo de impacto y criterios de aceptación. (¶323.3) IMPACTO  La tabla 323.2.2 fija requerimientos de tenacidad de metales para baja temperatua. (Materiales, Soldadura y ZAC)


 La Tabla y Figura 323.2.2A indican la mínima temperatura para la cual no se requiere ensayo de impacto en función de las curvas A, B, C y D.  La 323.2.2B indica la posibilidad de reducción de la temperatura de diseño sin requerir ensayo de impacto. ASME B31.3 Rollino

57

Cuando el ensayo de impacto es requerido por la tabla 323.2.2, en otra parte del Código o es un requerimiento de la ingeniería de diseño, debe ser realizado de acuerdo a lo requerido en la tabla 323.3.1 de acuerdo a lo indicado más abajo: Nota: La tabla 323.2.2 contiene la siguiente información:    

Cantidad de ensayos. Pieza de ensayo para la extracción de las probetas. specimen. Ubicación y orientación de las probetas. Cantidad de ensayos.



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TABLA 323.3.1

REQUERIMIENTOS DE ENSAYO DE IMPACTO PARA METALES A Columna B CARACTERÍSTICAS DE ENSAYO. Columna Materiales ensayados por el fabricante o aquellos Materiales no ensayados por el que requieren solo ensayo en las soldaduras según fabricante o aquellos ensayados pero tabla 323.2.2 tratados térmicamente durante la construcción. Cantidad de ensayos A-1 La mayor de las cantidades requeridas por: B-1 Cantidad requerida por la a) La especificación del material; o especificación aplicable listada en b) La especificación aplicable, listada en ¶323 3.2. Ver nota (2). ¶323.3.2. Ver nota (2). Ubicación y orientación de las A-2 De acuerdo a lo requerido por la especificación aplicable, listada en ¶323.3.2 probetas.

Ensayo por Pieza de ensayo para preparación de las probetas.

A-3 Fabricante 8-3 Constructor o montador la A-4 Una por cada procedimiento de soldadura, por cada tipo de material de aporte (ejemplo clasificación AWS E-XXXX) y por cada fundente a ser usado. Deben ser sometidas al mismo tipo de tratamiento térmico que la tubería durante la producción. (Incluido tiempo a temperatura, temperaturas y velocidades de calentamiento y enfriamiento)

B-5 A-5 Una pieza por cada lote de (a) Una pieza de espesor T; para cada rango de (a) material y grado, incluyendo espesores de material desde T/2 a T + 6.4 mm (1/4 in.).(b) A menos que sea indicado por la tratamiento térmico. Ver nota 4, a que; ingeniería de diseño no se requiere que se menos (b) El material esté calificado por el ejecute una pieza por cada lote ni por cada constructor o montador de acuerdo a trabajo, siempre que se ensayen de acuerdo a lo lo indicado en B-1 y B-2. En este caso indicado en A-4 para el mismo tipo y grado de se aplica A-5. material (o Nº P y grupo de acuerdo a sección IX) y para el mismo rango de espesores). Los registros de ensayo deben mantenerse a disposición. Ubicación y orientación de las 6 probetas. (a) Metal de soldadura: Transversal a la soldadura con la entalla en el material de soldadura y su eje normal a. Una cara de la probeta a  1.5 mm (1/16 in.) de la superficie del material. (b) Zona afectada por el calor (ZAC) (HAZ): Transversal a la soldadura y con la entalla en la ZAC. El eje de la entalla debe ser aproximadamente normal a la superficie e incluir la mayor cantidad de ZAC posible en la zona de fractura. Ensayo por 7 El constructor o montador. Cantidad de piezas de ensayo. [Ver Nota (3)]

Procedimiento. (¶323.3.2). El ensayo de impacto de cada producto (incluyendo soldaduras de componentes) debe ser realizado utilizando procedimiento y equipamiento de acuerdo a lo indicado en ASTM A370, de acuerdo con las siguientes especificaciones (Para materiales ASTM) (En caso de conflicto entre este código y las especificaciones, aplica lo indicado por este código)



Forma del producto Tubo (Pipe) Tubo (Tube) Accesorios (Fittings) Forjados (Forgings) Fundiciones Pernos (Bolting) Chapa (Plate)

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Especificación. A 333 A 334 A 420 A 350 A 352 A 320 A 20

Probetas de ensayo. (¶323.3.3) Cada juego (Set) de ensayo está integrado por tres probetas. Los ensayos deben realizarse utilizando probetas Charpy estándar de sección cuadrada de 10 mm (0.394 in.) (Si el espesor del materia lo permite) Las probetas pueden ocupar todo el espesor del material (maquinando irregularidades) o este puede ser maquinado para lograr la mayor probeta de "subtamaño" posible. (Ver tabla 323.3.4).

Temperatura de ensayo. (¶323.3.4) Las probetas deben ser enfriadas suficiente tiempo para alcanzar la temperatura de ensayo. Las siguientes temperaturas se aplican.

Materiales de espesor mayor o igual a 10mm (0.394 in.) Si la mayor probeta tiene un ancho mínimo de 8mm (a lo largo de la entalla), la temperatura de ensayo no debe ser más alta que la temperatura de diseño. Si la mayor probeta que se puede obtener tiene un ancho menor a 8mm (a lo largo de la entalla), la temperatura de ensayo debe ser más baja que la temperatura de diseño en la cantidad indicada en 323.3.4.

Materiales de espesor menor a 10mm (0.394 in.) Si la mayor probeta que se puede obtener tiene un ancho (a lo largo de la entalla), de al menos 80% del espesor del material, la temperatura de ensayo no debe ser más alta que la temperatura de diseño. Si la mayor probeta que se puede obtener tiene un ancho (a lo largo de la entalla), menor al 80% del espesor del material, la temperatura de ensayo debe ser más baja que la temperatura de diseño en una cantidad igual a la diferencia entre la reducción de temperaturas correspondientes al espesor real del material y el ancho de la probeta. (Ver tabla323.3.4.)



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Tabla 323.3.4 Reducción de temperatura para ensayo de Charpy (1) Charpy impact test temperature reduction (1) Reducción de temperatura: Espesor real del material Debajo de la mínima de diseño. (Actual Material Thickness) [¶ 323.3.4 (b)] Temperature Reduction o ancho de la probeta a lo largo de la entalla (or Charpy Impact Specimen Width Along the Bellow Design Minimun Temperature Notch) [Nota /Note (2)] mm in. ºC ºF 0 0 10 (Probeta estándar) 0.394 (full size standard bar) 9 8

0.354 0.315

0 0

0 0

7.5 (3/4 size bar) 7 6.67 (2/3 size bar)

0.295 0.276 0.262

2.8 4.4 5.6

5 8 10

6 5 (1/2 size bar) 4

0.236 0.197 0.157

8.3 11.1 16.7

15 20 30

35 19.4 0.131 3.33 (1/3 size bar) 40 22.2 0.118 3 50 27.8 0.098 2.5 Notas: 1) No se aplica el criterio de reducción de temperatura cuando la tabla 323.3.5 especifica expansión lateral. 2) Interpolación entre valores intermedios está permitido.

Criterio de aceptación. (¶323.3.5)

Mínima energía absorbida. De acuerdo a tabla 323.3.5 para todos los aceros al carbono con resistencia a la tracción mínima especificada menor a 656 Mpa (95 ksi). (Excepto bulones/tornillos)

Expansión lateral. Otros aceros al carbono y aceros de baja aleación con resistencia a la tracción mínima especificada igual o mayor a 656 Mpa (95 ksi) y todos los bulones / tornillos, y aceros de alta aleación (P Nº 6, 7 y 8) deben tener una expansión lateral no menor a 0.38 mm (0.015 in.) para todos los tamaños de probetas. Expansión lateral: Es la diferencia entre el ancho de la probeta rota y el ancho de la probeta antes de romper.



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Requerimientos de impacto para material de soldadura depositado. Cuando se unen dos materiales base con distinta resistencia a la tracción, la energía absorbida debe conformar los requerimientos correspondientes al material base con resistencia a la tracción más aproximada al material de soldadura.

Reensayo. a) Criterio para Energía absorbida:

 El promedio de tres probetas iguala o excede el mínimo valor permitido para una probeta individual pero el valor de más de una probeta está por debajo del promedio requerido, o  El valor de una probeta individual está por debajo del mínimo permitido. En este caso el valor de cada una de las tres probetas del reensayo debe exceder el valor promedio requerido. b) Criterio para Expansión lateral: Puede realizarse un reensayo de tres probetas adicionales, si el valor de una probeta individual está por debajo de 0.38 mm (0.015 in.), pero no por debajo 0.25 mm (0.01 in.) y el promedio de las tres probetas iguala o excede 0.38 mm (0.015 in.). Nota: En el caso de aceros tratados térmicamente si los valores requeridos no son alcanzados en el reensayo o si los valores del ensayo inicial están por debajo de los permitidos para reensayo, el material puede ser retratado térmicamente y reensayado. El valor de expansión lateral para cada una de las tres probetas debe alcanzar o exceder 0.38 mm (0.015 in.)

Criterio para resultados de ensayo erráticos: Se admite reensayo cuando un resultado errático es causado por una probeta defectuosa o por una incertidumbre en el procedimiento de ensayo.


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Tabla 323.3.5 Valores de impacto (Charpy-V) mínimos requeridos. Resistencia a la rotura mínima Cantidad de probetas especificada. (Nota 2)

(a) Acero al carbono y de baja aleación. 448 (65 ksi) y menores. Promedio de 3 probetas Mínimo de 1 probeta Mayor a 448 (65ksi) a 517 Mpa (75 ksi) Promedio de 3 probetas Mínimo de 1 probeta Mayor a 517 (75ksi) a menor a 656 Promedio de 3 probetas Mpa (95 ksi) Mínimo de 1 probeta 56 (95ksi) Mpa y mayores [Nota (3)] (b) Aceros P-Nº 6, 7 y 8

Mínimo de 3 probetas Mínimo de 3 probetas

Energía [Nota (1)] Aceros Otros aceros desoxidados (calmados) Joules ftJoules ft-lbf lbf 18 13 16 10 20 15 16 12 27 20 20 15 Expansión Lateral 0.38 mm (0.015 in) 0.38 mm (0.015 in)

14 10 18 14 ... ...

10 7 13 10 ... ...

(1) Los valores de energía son para probetas estándar. Para tamaño reducido debe multiplicarse por la relación de anchos. (2) Para reensayos permitidos, ver ¶323.3.5. (3) Para bulones de este nivel de resistencia y tamaño M52 (2in.) y menores puede aplicarse ASTM A 320. Para mayores se aplican los requerimientos de esta tabla.

Requerimientos para materiales referidos a Fluido de servicio. (¶323.4) En esta parte el Código fija requerimientos referidos a Fluido de servicio para materiales retenedores de presión. Estos requerimientos específicos no se aplican a materiales de soportes, juntas, empaquetaduras ni Pernos / tornillería. Los siguientes son ejemplos de requerimientos y limitaciones específicas para el uso de ciertos materiales en ciertas aplicaciones:      

El uso de hierro dúctil está limitado por debajo de ciertas temperaturas. El uso de soldadura en la fabricación, ensamble o reparación de componentes de hierro dúctil no está permitida. El uso de otras fundiciones de hierro bajo condiciones cíclicas no es recomendable. En otros servicios es permitida bajo ciertas condiciones si se aplican salvaguardas. (App. G) Los valores de tensión del apéndice A y ratings de componentes no son aplicables en el caso de utilizar soldadura o corte térmico en fundiciones de aluminio. . Estaño y otros materiales de bajo punto de fusión no deben ser utilizados en servicios con fluidos inflamables. Las siguientes condiciones deben ser evaluadas cuando se utilizan ciertos materiales (¶F323.4):  Falta de ductilidad y sensibilidad al shock térmico y mecánico de las fundiciones de hierro maleable y alto silicio (14,5%)  Cuando se utiliza acero al carbono y baja y media aleación debe considerarse: a) Posibilidad de fragilización cuando se utiliza fluidos alcalinos o fuertemente cáusticos; b) Posibilidad de transformación en carburos de grafito por encima de ciertas temperaturas (¶F323.4); c) Desventajas de los aceros calmados al silicio (0.1%) a temperaturas mayores a 468ºC (900ºF); d) Posibilidad de daños debidos al hidrógeno expuesto a alta temperatura; e) Posibilidad de corrosión bajo tensiones



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en presencia de cianuros, ácidos o hidrógeno. Usualmente NACE MR 0175 y RP 0472 especifican un límite máximo de dureza en presencia de sulfuro de hidrógeno.  Cuando se utiliza aceros de alta aleación: a) Posibilidad de corrosión bajo tensiones en presencia de cloruros y otros halógenos; b) Susceptibilidad a la corrosión intergranular a temperaturas 427ºC y 871ºC (800ºF y 1600ºF); c) susceptibidad al ataque intercristalino en aceros austeníticos en contacto con metales líquidos: incluyendo aluminio, antimonio, bismuto, cadmio, magnesio, estaño y zinc. y d) Fragilización de aceros inoxidables ferríticos a temperatura ambiente después de servicios a temperaturas mayores a 371ºC (700ºF)  En ¶F323.4 se dan detalles más específicos para níquel y sus aleaciones, aluminio, cobre, titanio, circonio entre otros materiales.

(¶323.4.3)Materiales con revestimientos metálicos (Cladding and Lining) pueden utilizarse de acuerdo a lo siguiente: a)

      

El Código permite el diseño por presión de acuerdo con ¶304, basado en el espesor total del material base y el revestimiento después de deducir la tolerancia por corrosión de componentes de tubería si : Están realizados con chapa clad ASTM A 263; A264 o A265 Ambos materiales (Base y cladding) son aceptados por el Código de acuerdo con ¶323.1 (Listados, no listados y usados) La chapa clad cumple los requerimientos de resistencia al corte de la especificación ASTM aplicable. Las tensiones admisibles de ambos materiales son tomadas del apéndice A.(¶302.3) y no se utiliza una tensión mayor para el clad que para el material base Para todos los otros materiales revestidos (Cladding y lining), el material base debe ser aceptado y únicamente el espesor de este debe ser utilizado para el cálculo de espesor por presión. Los materiales de revestimiento y el método de construcción deben ser aptos para el servicio previsto a juicio del usuario. Los requerimientos de fluido de servicio establecidos en el Código, no limitan el uso para revestimientos Los revestimientos de tubería realizados con soldadura y sus inspecciones y ensayos, se realizan de acuerdo a ASME BPVC, Sección VIII, División 1, UCL-30 a UCL-52 o capítulo V y VI de B31.3 (El más exigente).



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2. ESPECIFICACIONES Y ESTANDARES PARA COMPONENTES DE TUBERIA. Capítulo IV: Especificaciones de componentes


 Provee guías y requerimientos referidos a dimensiones de componentes y ratings presión-temperatura.  Incluye, un listado de especificaciones de componentes aceptados para el uso en cañerías de proceso. ASME B31.3 Rollino

59

Introducción En el capítulo IV, el código define las normas y especificaciones aplicables a dimensiones y ratings de componentes de tubería listados y no listados.

Requerimientos dimensionales. (¶326) Componentes listados: Deben cumplir con las normas y especificaciones listadas en la tabla 326.1. Los requerimientos dimensionales contenidos en las especificaciones del apéndice A, también son considerados requerimientos del Código.

Componentes no listados: Las dimensiones de los componentes no listados en las especificaciones de la tabla 326.1 ni en el apéndice A, deben conformar los requerimientos de diseño de ¶302.2.3 y los requerimientos de esfuerzos mecánicos dados en ¶303.

Rating de componentes. (¶326.2) Componentes listados: Los rating presión-temperatura de las especificaciones de la tabla 326.1 son aceptados para el diseño por presión de acuerdo a ¶303.



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Rating de componentes


Componentes listados La tabla 326.1 lista especificaciones y normas referidas a: Bulonería / tornillería Bridas, válvulas y accesorios metálicos Tubos metálicos Misceláneos ( Roscas, extremos para soldar, juntas, soportes, etc.) ASME B31.3 Rollino

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Válvulas


ASME B31.3 Rollino

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Válvulas: Ejemplo de especificaciones.


ESPECIFICACION ASME B16.10 ASME B16.34 API 594 API 600 MSS SP-72 MSS SP-88

COMPONENTE Dimensiones de válvulas (extremo-extremo) Válvulas: roscadas, bridadas y con extremos para soldar. Válvulas de retención Válvulas esclusa de acero Válvulas esféricas Válvulas a diafragma

ASME B31.3 Rollino

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Bridas. Bridas


ASME B31.3 Rollino

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Uniones bridadas: bridadas: Ejemplo de especificaciones.


ESPECIFICACION ASME B16.1 ASME B16.5 ASME B16.24 ASME B16.36 ASME B16.47 MSS SP-44 AWWA C207

COMPONENTE Bridas y accesorios bridados de hierro fundido Bridas y accesorios bridados. Bridas y accesorios bridados de aleaciones de cobre. Bridas orificio. Bridas de acero de gran diámetro: NPS 26 a NPS 60 Bridas de acero Bridas para servicio con agua (DN 100 a 3600mm)

ASME B31.3 Rollino

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Ejemplos de accesorio de tubería


ASME B31.3 Rollino

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Accesorios de tubería: Ejemplo de especificaciones.


ESPECIFICACION ASME B16.5 ASME B16.9 ASME B16.11 ASME B16.42 MSS SP-75 AWWA C208

COMPONENTE Bridas y accesorios bridados Accesorios de acero para soldar a tope. Accesorios de acero, Socket-Weld y roscados. Bridas y accesorios bridados de fundición de hierro dúctil, series 150 y 300 Accesorios de acero para soldar a tope. Dimensiones de accesorios para tuberías de agua

ASME B31.3 Rollino

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La tabla 326.1 lista especificaciones y normas referidas a:

 Pernos / tornillería.  Bridas, válvulas y accesorios metálicos.  Tubos metálicos.

 Misceláneos (Roscas, extremos para soldar, juntas, soportes, etc.) Las normas ANSI, ASME aplicables a componentes de tubería contenidas en la tabla 326.1 son las siguientes.



Estándar B1. 20.1 B16. 1 B16. 3 B16. 4 B16. 5 B16. 9 B16. 10 B16. 11 B16. 14 B16. 15 B16. 18 B16. 20 B16. 21 B16. 22 B16. 23 B16. 24 B16. 25 B16. 26 B16. 28 B16. 29 B16. 34 B16. 36 B16. 39 B16. 42 B16. 47 B18. 2.1 B18. 2.2 B36. 10M B36. 19M

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Alcance. Roscas para tubos Bridas y accesorios bridados de hierro fundido. Accesorios roscados de hierro maleable. Accesorios roscados de fundición de hierro. Bridas y accesorios bridados. Accesorios de acero para soldar a tope. Dimensiones de válvulas (extremo-extremo) Accesorios de acero, Socket-Weld y roscados. Tapones y otros accesorios con rosca de tubos. Accesorios de fundición de bronce roscados. Accesorios fundidos Juntas metálicas para bridas de acero. Juntas no metálicas para bridas de acero. Accesorios de cobre y aleaciones de cobre (Solder joint) Accesorios para drenaje de aleaciones de cobre para soldering (DWV) Bridas y accesorios bridados de aleaciones de cobre. Extremos para soldar. Aleaciones de cobre fundido para accesorios a unir con llama. Codos radio corto para soldar a tope. Accesorios forjados de cobre y aleaciones de cobre para soldering. (DWV) Válvulas: roscadas, bridadas y con extremos para soldar. Bridas orificio. Uniones roscadas de hierro maleable. Bridas y accesorios bridados de fundición de hierro dúctil, series 150 y 300 Bridas de acero de gran diámetro: NPS 26 a NPS 60 Bulones / Pernos de cabeza hexagonal. (Pulgadas) Tuercas cuadradas y hexagonales, (Pulgadas) Tubos de acero con y sin costura. Tubos de acero inoxidable con y sin costura.

Componentes no listados

DIAPOSITIVA POWER POINT Nº67 Deben conformar las previsiones indicadas en la parte de diseño por presión de componentes. (¶304)

ASME B31.3 Rollino

67

Componentes no listados: Deben conformar las previsiones de ¶304.



PAG. 125


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DIMENSIONES ANSI B36,10 Tubos soldados y sin costura - ANSI B36.10 Welded and seamless pipe Nom Diam 1/8 1/4 3/8 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2.000 2 1/2 3.000 3 1/2 4.000 5 6 8 10

Outside diam Sched 10 in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm

0.405 10.287 0.540 13.716 0.675 17.145 0.840 21.336 1.050 26.670 1.315 33.401 1.660 42.164 1.900 48.260 2.375 60.325 2.875 73.025 3.500 88.900 4.000 101.600 4.500 114.300 5.563 141.300 6.625 168.275 8.625 219.075 10.750 273.050

Sched 20

0.250 6.350 0.250 6.350

Sched 30

0.277 7.036 0.307 7.798

Standard

Sched 40

0.068 1.727 0.088 2.235 0.091 2.311 0.109 2.769 0.113 2.870 0.133 3.378 0.140 3.556 0.145 3.683 0.154 3.912 0.203 5.156 0.216 5.486 0.226 5.740 0.237 6.020 0.258 6.553 0.280 7.112 0.322 8.433 0.365 9.271

0.068 1.727 0.088 2.235 0.091 2.311 0.109 2.769 0.113 2.870 0.133 3.378 0.140 3.556 0.145 3.683 0.154 3.912 0.203 5.156 0.216 5.486 0.226 5.740 0.237 6.020 0.258 6.553 0.280 7.112 0.322 8.433 0.365 9.271

Sched 60

0.406 10.312 0.500 12.700

Extra strong

Sched 80

0.095 2.413 0.119 3.023 0.126 3.200 0.147 3.734 0.154 3.912 0.179 4.547 0.191 4.851 0.200 5.080 0.218 5.537 0.276 7.010 0.300 7.620 0.318 8.077 0.337

0.095 2.413 0.119 3.023 0.126 3.200 0.147 3.734 0.154 3.912 0.179 4.547 0.191 4.851 0.200 5.080 0.218 5.537 0.276 7.010 0.300 7.620 0.318 8.077 0.337 8.560 0.375 9.525 0.432 10.973 0.500 12.700 0.594 15.088

0.375 9.525 0.432 10.973 0.500 12.700 0.500 12.700

Sched 100

0.594 15.088 0.719 18.263

Sched 120

0.438 11.125 0.500 12.700 0.562 14.275 0.719 18.263 0.844 21.438

Sched 140

0.812 20.625 1.000 25.400

Sched 160

XX Strong

0.188 4.775 0.219 5.563 0.250 6.350 0.250 6.350 0.281 7.137

0.375 9.525 0.438 11.125

0.294 7.468 0.308 7.823 0.358 9.093 0.382 9.703 0.400 10.160 0.436 11.074 0.552 14.021 0.600 15.240

0.531 13.487 0.625 15.875 0.719 18.263 0.906 23.012 1.125 28.575

0.674 17.120 0.750 19.050 0.864 21.946 0.875 22.225 1.000 25.400



PAG. 127

DIMENSIONES ANSI B36,10 Tubos soldados y sin costura - ANSI B36.10 Welded and seamless pipe Nom Diam

12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Outside diam Sched 10 in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm in mm

12.750 323.850 14 355.600 16 406.400 18 457.200 20 508.000 22 558.800 24 609.600 26 660.400 28 711.200 30 762.000 32 812.800 34 863.600 36 914.400 38 965.200 40 1016.000

0.250 6.350 0.250 6.350 0.250 6.350 0.250 6.350 0.250 6.350 0.250 6.350 0.312 7.925 0.312 7.925 0.312 7.925 0.312 7.925 0.312 7.925 0.312 7.925

Sched 20

Sched 30

Standard

Sched 40

Sched 60

Extra strong

Sched 80

Sched 100

Sched 120

Sched 140

Sched 160

XX Strong

0.250 6.350 0.312 7.925 0.312 7.925 0.312 7.925 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700

0.330 8.382 0.375 9.525 0.375 9.525 0.438 11.125 0.500 12.700 0.500 12.700 0.562 14.275

0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525 0.375 9.525

0.406 10.312 0.438 11.125 0.500 12.700 0.562 14.275 0.594 15.088

0.562 14.275 0.594 15.088 0.656 16.662 0.750 19.050 0.812 20.625 0.875 22.225 0.969 24.613

0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700 0.500 12.700

0.688 17.475 0.750 19.050 0.844 21.438 0.938 23.825 1.031 26.187 1.125 28.575 1.219 30.963

0.844 21.438 0.938 23.825 1.031 26.187 1.156 29.362 1.281 32.537 1.375 34.925 1.531 38.887

1.000 25.400 1.094 27.788 1.219 30.963 1.375 34.925 1.500 38.100 1.625 41.275 1.812 46.025

1.125 28.575 1.250 31.750 1.438 36.525 1.562 39.675 1.750 44.450 1.875 47.625 2.062 52.375

1.312 33.325 1.406 35.712 1.594 40.488 1.781 45.237 1.969 50.013 2.125 53.975 2.344 59.538

1.000 25.400 1.000 25.400

0.625 15.875 0.625 15.875 0.625 15.875 0.625 15.875 0.625 15.875

0.000 0.688 17.475

0.688 17.475 0.688 17.475 0.750 19.050


ASME B31.3 Parte 5 - "Materiales y componentes R9-10 - Página 128 EJEMPLOS DE RATINGS DE BRIDAS - EXAMPLES OF FLANGE RATING TABLES ASME B16.5 Material Group (Grupo) 1.1 Forging Castings Plates - Chapas Nominal designation Forjado Fundición Designación nominal CSi, A 105 A216 WCB A 515Gr 70 CMnSi A 350 Gr LF2 A 516Gr 70 Class 150 300 400 600 900 1500 2500 Temp, º F 285 740 990 1480 2220 3705 6170 -20 a100 260 675 900 1350 2025 3375 5625 200 230 655 875 1315 1970 3280 5470 300 200 635 845 1270 1900 3170 5280 400 170 600 800 1200 1795 2995 4990 500 140 550 730 1095 1640 2735 4560 600 125 535 715 1075 1610 2685 4475 650 110 535 710 1065 1600 2665 4440 700 95 505 670 1010 1510 2520 4200 750 80 410 550 825 1235 2060 3430 800 65 270 355 535 805 1340 2230 850 50 170 230 345 515 860 1430 900 35 105 140 205 310 515 860 950 20 50 70 105 155 260 430 1000

Nominal designation Designación nominal 9Cr-1Mo

Class Temp, º F -20-100 200 300 400 500 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

Material group (grupo) 1.14 Forging Castings Forjado Fundición A 217 Gr C 12 A 182 Gr F9

Plates - Chapas

150

300

400

600

900

1500

2500

290 260 230 200 170 140 125 110 95 80 65 50 35 20

750 750 750 705 665 605 590 570 530 510 485 450 375 255 170 115 75 50

1000 1000 970 940 885 805 785 755 710 675 650 600 505 340 230 150 100 70

1500 1500 1455 1410 1330 1210 1175 1135 1065 1015 975 900 755 505 345 225 150 105

2250 2250 2185 2115 1995 1815 1765 1705 1595 1525 1460 1350 1130 760 515 340 225 155

3750 3750 3640 3530 3325 3025 2940 2840 2660 2540 2435 2245 1885 1270 855 565 375 255

6250 6250 6070 5880 5540 5040 4905 4730 4430 4230 4060 3745 3145 2115 1430 945 630 430

Ing. Rubén Rollino

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ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 129

Parte 6 FABRICACION, ENSAMBLE Y MONTAJE.

Introducción.


Fabricación, Ensamble y Montaje

ASME B31.3 Rollino

68

El Capítulo V, establece requerimientos aplicables a:


 Soldadura.  Precalentamiento.  Tratamiento térmico.  Doblado y formado.  Ensamble y montaje. montaje ASME B31.3 Rollino

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El capítulo V del Código da los requerimientos aplicables a fabricación, ensamble y montaje de sistemas de tuberías de proceso. El alcance de esos tres términos, está dado ¶300.2 Fabricación: Es la preparación de la tubería para ensamble, incluyendo corte, roscado, biselado, formado, doblado, y unión de componentes en subconjuntos. Puede realizarse en fábrica u obra. Ensamble: Es la unión de dos o más componentes de tubería por roscado, soldado, abulonado, pegado, etc. Montaje: Es la instalación completa de un sistema de tubería en el lugar y con los soportes tal lo indicado en la ingeniería de diseño incluyendo fabricación y ensamble en obra, inspección, examinación, ensayos y pruebas del sistema de acuerdo a lo requerido por el Código. Estos requerimientos refieren a los siguientes rubros: Ing. Rubén Rollino


ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 130 Soldadura Brazing Doblado y conformado Fabricación y ensamble de soportes Precalentamiento de soldaduras Tratamiento térmico

Soldadura. (¶ 328) Soldadura

 Calificaciones de soldadura.  Cada empleador es responsable por las soldaduras realizadas por su personal.


 Deberá conducir las calificaciones de procedimientos de soldadura, soldadores y operadores de soldadura.  Las calificaciones deben conformar los requerimientos del ASME BPVC Section IX. excepto cuando son modificados por el código B31.3.  Impacto: Los requerimientos del código B31.3 deben cumplirse. ASME B31.3 Rollino

70

Responsabilidades. Cada empleador es responsable por las soldaduras realizadas por su personal y deberá conducir las calificaciones de procedimientos de soldadura, soldadores y operadores de soldadura excepto cuando se admiten calificaciones ejecutadas por otros (¶328.2 y ¶328.3). Deberá mantener los registros de las calificaciones disponibles para el inspector y el propietario.

Calificaciones de soldadura. (¶328.2)) Deben conformar los requerimientos del ASME BPVC Sección IX. excepto cuando esos requerimientos son modificados por el código B31.3. Ensayo de doblez (plegado) guiado: Cuando el material no resiste el plegado a 180º requerido por la sección IX, se admite un ensayo con el mismo ángulo de doblado requerido por la especificación del material base. (Dentro de los 5 grados.) Para el procedimiento de soldadura son válidos los requerimientos de precalentamiento(330), tratamiento térmico (331) y otros datos de ingeniería de diseño incluidos en el código B31.3. Impacto: Los requerimientos del código B31.3 deben cumplirse. Insertos consumibles ya anillos de respaldo: Su aptitud debe ser demostrada en la calificación de procedimiento. (Excepción: Procedimientos calificados sin respaldo también califican soldaduras a tope simples con anillos de respaldo)

Calificación por otros. (¶328.2.2 y .3)

Ing. Rubén Rollino


ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 131 Calificaciones por otros  Calificación de procedimiento y soldadores por otros.


 ASME B31.3 incluye un importante y diferente concepto respecto de lo indicado en la sección IX.  Esto es la posibilidad de aceptar, bajo ciertas condiciones, calificaciones drealizadas por otros.  Se requiere la aprobación específica del inspector y se aplica solo cumpliendo determinadas condiciones. ASME B31.3 Rollino 71

ASME B31.3 incluye un importante y diferente concepto respecto de lo indicado en la sección IX ASME BPVC. Esto es la posibilidad de aceptar, bajo ciertas condiciones, calificaciones realizadas por otros.

Procedimiento de soldadura: (328.2.2) Puede ser utilizado un procedimiento de soldadura calificado por otro con la aprobación especifica del inspector si se cumplen las siguientes condiciones: Una especificación de procedimiento de soldadura (EPS /WPS) fue preparada, calificada y ejecutada por una organización reconocida en el campo de la soldadura. El material base es P Nº 1, 3, 4 Grupo 1(1 1/4 Cr. max) u 8 e impacto no es requerido. Los materiales base a unir tienen el mismo número P. Excepto P Nº 1 y P Nº 3 que pueden unirse uno con otro si es permitido en ASME IX. El material base no excede 19 mm y PWHT no es requerido. La presión de diseño no excede B16.5 Clase 300 a la temperatura de diseño. La temperatura de diseño está dentro de -29ºC a 399ºC (-20ºF a750ºF) El proceso de soldadura es SMAW o GTAW o combinación de ellos. Los electrodos para SMAW están limitados a: AWS A5.1: E 6010, 6011, 7015, 7016, 7018. AWS A5.4: E 308, 308L, 309, 310, 16-8-2, 316, 316L y 347 (todos -15. y -16.) AWS A5.5: E 7010-A1, 7018-A1, 8016-B1, 8018-B1, 8018-B2L, 8016B2, 8018B2, 8018B2L. El fabricante / montador acepta con su firma la EPS/WPS y el registro de calificación del procedimiento de soldadura (RCP/PQR) El fabricante o montador tiene al menos un soldador calificado por medio de ensayo de plegado (No por radiografía) utilizando el procedimiento y número P indicado en la EPS/WPS y esa calificación fue realizada mientras era su empleado.

Calificación de habilidad: (328.2.3) Para evitar duplicación de esfuerzos y con la aprobación especifica del inspector un fabricante y/o montador, puede aceptar calificaciones de soldadores y operadores de soldadura realizadas por otros sobre tubería y utilizando procedimientos equivalentes y dentro de los límites de los variables esenciales dados en la sección IX, debiendo obtener copia de los registros de calificación donde se indique el nombre del empleador y soldador u operador, identificación del procedimiento, fecha de calificación y fecha en que el individuo utilizó el procedimiento sobre tubería a presión. . Ing. Rubén Rollino



Materiales (¶328.3) Preparación para la soldadura Bordes: La preparación de bordes para soldar debe realizarse de acuerdo a ¶328.4.2.


Alineación: Las superficies interiores deben alinearse tan precisamente como lo permitan las tolerancias de diámetro, espesor y ovalización. Tolerancias y transiciones: Están indicadas en ¶328.4.3. Socket weld: La figura 328.5.2.B y C muestra detalles de la fijación entre el socket y el tubo. ASME B31.3 Rollino

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Material de aporte. (328.3.1) Los materiales de aporte, incluyendo los insertos consumibles deben cumplir los requerimientos de la ASME sección II parte C. Un material que no cumpla este requerimiento, puede ser utilizado si se demuestra previamente su aptitud por medio de la calificación de un procedimiento de soldadura y soldadores de acuerdo a la sección IX. La resistencia del metal de soldadura deber ser igual o exceder la del material base a unir (o el más debil si son dos) La composiciónquímica nominal del material soldado debe ser similar a la del material base de mayor aleación. Si se unen materiales de diferente composición quimica a la composición del material de soldadura debe ser similar a la de uno de los materiales base o intermedio. (excepto que se una ferrítico con austenítico) Cuando se unen materiales ferríticos a austeníticos, la composición del material depositado debe ser esencialmente austenítica. Para no ferrosos el material de soldadura debe ser recomendado por el fabricante del metal base no ferroso o por asociaciones industriales para estos metales.

Anillos de respaldo. (328.3.2) Anillos de respaldo de materiales ferrosos deberán ser de soldabilidad compatible con los materiales base y con contenido de azufre no excediendo 0.05%. En juntas disimiles donde un material es ferrítico y el otro austenitico, su aptitud debe demostrarse por medio de la calificación del procedimiento de soldadura. (EPS/WPS calificada) (¶328.2). La figura 328.3.2 muestra algunos anillos comunmente usados. b) Anillos no ferrosos y no metálicos pueden utilizarse si son aprobados por el diseñador y están incluidos en una EPS/WPS calificada. (¶328.2).

Insertos consumibles. (328.3.3) Pueden utilizarse si son de materiales compatibles con las propiedades químicas y físicas de los materiales base y de acuerdo a un WPS calificado.

Ing. Rubén Rollino


ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 133 5 mm (3/16 in) > tm 3mm a 5mm (1/8in. to 3/16in.) 19mm (3/4in.) (a) Junta a tope con extremos mecanizados y anillo de respaldo solido o en tramos [Nota (1)] (Butt Joint With Bored Pipe Ends and Solid or Split Backing Ring [Note (1)]) 5 mm (3/16 in) > tm 3mm a 5mm (1/8in. to 3/16in.) 19mm (3/4in.) (b) Junta a tope con extremos mecanizados con transición cónica y anillo de respaldo sólido [Nota (1)] (Butt Joint With Taper-Bored Ends and Solid Backing Ring [Note (1)]) Nota: (1) Ver ASME B16.25 para detalles dimensionales (Refer to ASME B16.25 detailed dimensional information on welding ends). Fig 328.3.2 Anillos de respaldo e insertos consumibles típicos (Typical Backing Rings and Consumable inserts)

Ing. Rubén Rollino



(c) A nillo Extraíble de R espaldo N o m etálico (R efractario) N onm etallic R em ovable B acking R ing (R efactory) (d) A nillo cuadrado o redondo tipo alam bre (Square R ing or R ound W ire Type) (e) A nillo rectangular plano (Flat R ectangular R ing)

(f) A nillo con form a (Form ed R ing Type)

(g) T ipo Y (Y - Type)

Fig 328.3.2 A nillos de respaldo e insertos consum ibles típicos (T ypical B acking R ings and C onsum able inserts)

Preparación para la soldadura. (328.4) Preparación para la soldadura Bordes: La preparación de bordes para soldar debe realizarse de acuerdo a ¶328.4.2.


Alineación: Las superficies interiores deben alinearse tan precisamente como lo permitan las tolerancias de diámetro, espesor y ovalización. Tolerancias y transiciones: Están indicadas en ¶328.4.3. Socket weld: La figura 328.5.2.B y C muestra detalles de la fijación entre el socket y el tubo. ASME B31.3 Rollino

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Extremos (¶328.4.2) Corte por arco u oxigeno solo admisible si es razonablemente liso y todas las escorias son eliminadas de la zona de corte. Las decoloraciones que puedan permanecer no se consideran oxidación perjudicial. Las dimensiones contenidas en ASME B 16.25 y cualquier otra que cumpla con el WPS, son aceptables. Si los componentes de tuberías son maquinados, no debe producirse una reducción del espesor después de terminada la soldadura más allá del mínimo espesor de diseño. Puede utilizarse material de soldadura apropiado tanto externa como internamente para proveer suficiente material para maquinado y asegurar la correcta fijación de los anillos.

Ing. Rubén Rollino


ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 135 Si los extremos de la tubería están desalineados pueden ser maquinados para permitir el montaje del anillo de respaldo siempre que el espesor remanente no sea menor que el mínimo de diseño. Es permitido depositar material de soldadura en el exterior o interior cuando es necesario para lograr la alineación o proveer superficie para mecanizado de asiento de anillos o insertos. Las superficies a soldar deben estar limpias, libres de grasa, pintura, oxido, laminillas u otro material perjudicial para la soldadura. La preparación de bordes para soldar de juntas circunferenciales y de piezas a gajos (Miters) cuando una parte es 1,5 veces más gruesa que la otra, debe hacerse de acuerdo con ASME 16.25. En accesorios soldados a tope y fabricados de acuerdo a ASME B16.9 puede realizarse una transición en los bordes para soldar a tope sin que se requiera que se califiquen de acuerdo a 304.7.2, si el ángulo formado entre las dos partes a unir no supera los 3 grados. 37 1/2º(deg) 2 1/2º(deg) 20º(deg) 2 1/2º(deg)

5mm (3/16in.)

22mm

(7/8mm)

1.5mm  0.8mm (1/16in.  1/32in.) (a) Espesor 6mm to 22mm, inclusive (Wall Thickness 3/16in. to 7/8in, inclusive)

10º(deg) 2 1/2º(deg) 37 1/2º (deg) 2 1/2º (deg)

19mm (3/4 in.)

20º(deg) 2 1/2º(deg) 5mm (3/16in.)

1.5mm  0.8mm (1/16in.  1/32in.)

(b) Espesor mayor a 22mm. (Wall Thickness Over 7/8in.) Fig. 328.4.2 Preparación típica de extremos para soldadura a tope (Typical Butt Weld end Preparation)

Alineación: (¶328.4.3) Las superficies interiores deben alinearse tan precisamente como lo permitan las tolerancias de diámetro, espesor y ovalización. No debe excederse las tolerancias indicadas por la ingeniería de diseño en la EPS/WPS. Si las superficies exteriores no están alineadas debe efectuarse una transición entre ellas. Usualmente se recomienda una transición no mayor al 30º.

Ing. Rubén Rollino


ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 136 Esquemas para aplicar en desalineación de soldaduras de conexiones en derivación pueden verse en la figura 328.4.4 a, b y c. Las superficies deben biselarse para permitir penetración total. Cuando el tubo de derivación es insertado dentro del agujero practicado en el tubo principal debe alcanzar la superficie interior del tubo principal en todos los puntos. Ver figura 328.4.4.c y cumplir el parrafo anterior. La abertura realizada en el tubo principal para conexiones en derivación no deben desviarse más que la dimensión "m" indicada en la figura 3284.4. La desviación del perfil de la abertura no debe producir una luz distinta a la indicada en la EPS/WPS.

tm

tm

Desalineación permitida Ver WPS. 30º max (Permited misalignment (30 deg max) See WPS.) (a) Tubo más grueso mecanizado para alinear (Thicker Pipe Taper-Bored to Align)

tm

tm

Desalineación permitida Ver WPS. (Permited misalignment See WPS.)

Redondeado (Round Corner)

30º max (30 deg max)

(b) Tubo más grueso mecanizado para alineació (Thicker Pipe Bored for Alignment) Fig. 328.4.3 Fleco y desalineación permitida (Trimming and Permitted Misalignment)

Ing. Rubén Rollino



m g

g

b

a

m

mm(in.) c

g

g= Luz de raiz de acuerdo a WPS (root gap per welding specification) m= el menor de 3.2mm (1/8in.) ó 0.5 Tb the lesser of 3.2mm (1/8in.) or 0.5Tb

Fig. 328.4.4 Preparación para conexiones en derivación (Preparation For Branch Connections)

Ing. Rubén Rollino



Requerimientos de soldadura. (¶328.5) Requerimientos de soldadura.  El párrafo ¶328.5 fija los requerimientos para la ejecución de soldaduras.


 Las soldaduras incluyendo las que se aplican para lograr la alineación deben realizarse de acuerdo a una EPS/WPS calificada.  Tambien se fijan requerimientos para soldaduras de filete, socket weld, de sello, soldaduras de conexiones en derivación, solapadas y para condiciones cíclicas severas. ASME B31.3 Rollino 74

Las soldaduras incluyendo las que se aplican para lograr la alineación deben realizarse de acuerdo a una EPS/WPS calificada. Las puntadas de soldadura deben ser realizadas por un soldador calificado utilizando un material de aporte acorde con el que se utilice en la primer pasada y deberán fusionarse con la primer pasada, excepto las zonas con fisuras las que deben eliminarse Cada soldadura retenedora de presión, debe marcarse con la identificación del soldador. Como alternativa es aceptable que la identificación se realice en protocolos. Las soldaduras deben ser de penetración total en V, X u otro tipo de preparación adecuada con o sin respaldo o insertos consumibles Martillado de la raíz y la pasada exterior no está permitido. Deben observarse las condiciones climáticas que puedan afectar la calidad de la soldadura. No deben efectuarse soldaduras con excesivo viento, baja temperatura, lluvia, nieve, helada, etc. Debe tenerse especial atención que las soldaduras a válvulas y su tratamiento térmico no afecte la hermeticidad del cierre.

Ing. Rubén Rollino



Soldaduras de Filete y socket. (328.5.2) Deben tener adecuada penetración en el material base y en la raíz. Pueden ser cóncavos o convexos. El tamaño se determina de acuerdo a lo mostrado en la figura 328.5.2A. Las figuras 328.5.2B y 328. 5.2C muestran dimensiones y detalles para soldaduras de bridas slip on y bridas y componentes socket weld. En la presentación del socket, previa a la soldadura debe haber 1/16”: (2 mm) entre el fondo del socket y el extremo del tubo. Si las bridas slip-on se unen con una sola soldadura, esta debe ubicarse en el cubo.

t Cx Cx (min) = 1 1/4 t pero no menor a 3 mm 1 1/4 t But not less than 1/8in

Cx

1/16 in. Before welding (1.5 mm) antes de soldar

OTHER THAN FLANGES

X min

X min

X min

X min

X min

The lesser of T or 6mm (1/4in.) (a) Soldadura en frente y cubo (Front and Back Weld)

X min

X min

X min

1.5mm (1/16in.) approx. gap before welding (b) Soldadura en cara y cubo. (Face and Back Weld)

(c) Socket Welding Flange

Xmin= the lesser of 1.4 T or the thickness of the hub

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FIG 328.5.2B Typical Details For Double-Welded Slip-on and Socket Welding Flange Attachment Welds

ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 140 Theoretical throat (Raíz teórica)

Size of weld (Altura de cateto)





Size of weld

(Altura de cateto)

(a)Convexo: Catetos iguales(Convex equal Leg ) Soldadura de Filete (Fillet Weld)

(b)Concavo: catetos iguales(Concave equal Leg ) Soldadura de Filete (Fillet Weld) Raíz teorica (Theoretical throat)

Leg length

Leg length



Leg length

(c)Convexo catetos desiguales(Convex Unequal Leg) Soldadura de filete (Fillet Weld)



Leg length

(d)Concavo; cateos desiguales (Concave Unequal Leg) Soldadura de filete(Fillet Weld)

Fig 328.5.2A Soldaduras de filete (Fillet Weld size)

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X min

X min

X min

X min

X min

X min X min

X min

La menor de T ó 6mm (b) Soldadura en cara y cubo. (1.5mm (1/16in.) approx. gap before welding) (The lesser of T or 1/4in.) (Face and Back Weld) (a) Soldadura en frente y cubo (c) Brida Socket Weld (Front and Back Weld) (Socket Welding Flange) Xmin= el menor de 1.4T ó el espesor del tubo (Xmin= the lesser of 1.4 T or the thickness of the hub) FIG 328.5.2BDetalle tipico para Bridas slip on con doble filete y Bridas Socket Weld Typical Details For Double-Welded Slip-on and Socket Welding Flange Attachment Welds

FIG 328.5.2BDetalle tipico para Bridas slip on con doble filete y Bridas Socket Weld Attachment Welds

t Cx

Cx

Cx (min) = 1 1/4 t pero no menor a 3 mm (1 1/4 t But not less than 1/8in)

1.5 mm antes de soldar (1/16 in. Before welding)

OTHER THAN FLANGES)

Soldaduras de sello. (328.5.3) Deben ser realizadas por soldadores calificados y cubrir las roscas expuestas.

Soldaduras de conexiones en derivación. (328.5.4)

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ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 142 Las figuras 328.5.4(A) a (E) muestran detalles típicos de conexiones en derivación con y sin refuerzo. La figura 328.5.4(D) muestra detalles típicos usados en la construcción de este tipo de conexiones. Las soldaduras deben ser calculadas de acuerdo a ¶304.3.3 pero no deben ser de menor tamaño que el indicado en la figura 328.5.4.D Las derivaciones que comienzan en el exterior del tubo principal o son insertadas en este (¶300.2 y ¶304.3.2) deben ser fijadas con penetración total y además deben ser cubiertas con soldaduras de filete con garganta no menor a tc (Ver Fig. 328.5.4D.

Sin refuerzo agregado (Without Added Reinforcement)

Con refuerzo agregado (With Added Reinforcement)

Rama angular sin refuerzo agregado (Angular Branch Without Added Reiforcement) Fig 328.5.4A, B, C Conecciones tipicas de soldaduras en rama (Typical welded branch connections)

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tb

tb

tc

tc 0.5tr

tr

0.5tr

tr

th

th

4

3

tb

0.7 tminT

0.5tr

tr

Tb tb

tc

tc

th Th

th

t nh tc

5

2

1

Nota: Estos dibujos muestran la minima soldadura. Las soldaduras pueden ser más grandes que lo que se muestran aqui (These sketches show minimum acceptable welds. Welds may be larger than those shown here)

Fig. 328.5.4D Detalles aceptables para conexiones en deribación (Acceptable details for branch attachment Weld)

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1

2 % radiography)

Nomenclatura y símbolos de la figura 328.5.4D: tc = El menor de ¼” (6mm) o 0.7tnb Tb = Espesor nominal del tubp de derovacoón., in. (mm) tmin = El menor de Tb o Tr. Tb = Espesor nominal del tubo de la derivación, in. (mm) Tr = Espesor nominal del refuerzo. in. (mm) Los anillos de refuerzo o monturas deben ser fijados al tubo de derivación por soldadura de penetración total finalizando con un filete de garganta no menor a tc o por medio de soldadura de filete. (Ver figura 328.5.4.D. El extremo exterior debe ser fijado al tubo principal mediante un filete de raíz no menor a 0.5 Tr. La examinación y reparación de la soldadura entre el tubo principal y el tubo de la derivación debe ser realizada antes de soldar el refuerzo

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ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 145 Cuando se utilizan refuerzos del tipo anillo o montura, debe realizarse un agujero para venteo de los gases durante la soldadura y tratamiento térmico y ayudar a detectar pérdidas. La figura 328.5.4E, muestra detalles típicos aptos para 100% de examinación radiográfica.

Juntas solapadas (Lap joint). (¶328.5.5) Se aplican los mismos requerimientos que para conexiones en derivación. La figura 328.5.5 muestra detalles típicos.

T2  T 0.7 (T-c)

T2  T

T2  T

0.7 (T-c)

0.7 (T-c)

T (a)

T2  T

T2  T

T (b)

T (c)

T (d)

T

(e)

Fig. 328.5.5 Detalles típicos para Fabricación de Juntas Lap Joint. (Typical Fabricated Laps)

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Soldaduras para condiciones cíclicas severas. (¶328.5.6) La superficie interior deberá ser lisa, regular y de penetración total, evitando imperfecciones que puedan producir concentración de tensiones que puedan provocar efectos adversos.

Reparaciones de soldadura. (¶328.6) Los defectos de las soldaduras o material base que requieran reparación deben ser eliminados hasta encontrar material sano. Esto puede ser realizado utilizando llama, arco-aire, amolado, maquinado, etc. Debe prestarse atención a que si la eliminación de los defectos se realiza con métodos que aporten calor puede ser necesario efectuar precalentamiento. La reparación de la soldadura debe ser efectuada de acuerdo a una EPS/WPS calificada y utilizando soldadores u operadores calificados (328.2.1) (Por supuesto la forma de la cavidad puede diferir de la forma y las dimensiones del contorno de la junta original) Precalentamiento y tratamiento térmico son requeridos de igual forma que para la soldadura original. (Ver 341.3.3) Es recomendable que la examinación de la reparación se efectúe con el mismo método que detectó el defecto. Las reparaciones sobre material base deberían examinarse con los mismos métodos aplicables a las soldaduras a tope.

Brazing (¶ 333) En el parágrafo 333 código fija para brazing en forma similar a lo descripto para soldadura, los requerimiento aplicables a: Materiales, Preparación, Procedimiento, Calificación, Responsabilidades y protocolización. Las superficies deben estar limpias y libres de grasa, oxido, pintura, laminilla, etc. El huelgo en la junta no debe ser mayor que el necesario para producir la distribución completa del metal de aporte por capilaridad En soldering, debe seguirse el procedimiento indicado en "Copper Tube Handbook of the Cooper Development association." Para minimizar la oxidación la junta deberá ser llevada a la temperatura de braceado o soldering en el menor tiempo posible y evitando sobrecalentamiento o falta de calentamiento localizado. El exceso de fundente debe eliminarse si se considera que puede tener efectos perjudiciales.

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Precalentamiento. (¶330) Precalentamiento  La tabla 330.1.1 contiene:  Mínima temperatura de precalentamiento recomendada y/o requerida.  Máxima temperatura entre pasadas.  En función de:  Número P.  Espesor.


ASME B31.3 Rollino

75

Precalentamiento, Poscalentamiento y tratamiento térmico son utilizados para minimizar los efectos negativos de las altas temperaturas y gradientes térmicos presentes en la soldadura. Se entiende por precalentamiento, la aplicación de calor al material base, inmediatamente antes o durante la soldadura, corte o proceso de formado. La temperatura de precalentamiento deben especificarse en la EPS/WPS y deben ser aplicadas en la calificación de procedimiento. (Dentro del alcance de as variables esenciales de la sección IX) Los requerimientos y recomendaciones incluidos en el código se aplican a todos los tipos de soldadura, incluyendo puntadas, reparación y sello. La tabla 330.1.1 indica valores de temperatura de precalentamiento, recomendados y requeridos para varios números P. (Si la temperatura ambiente está por debajo de 0ºC (32ºF) las recomendaciones se convierten en requerimientos. La temperatura requerida para materiales no listados debe especificarse en la EPS/WPS. La zona de precalentamiento debe extenderse al menos 25 mm (1 in.) hacia cada lado de la soldadura. La temperatura debe verificarse mediante el uso de pirómetros de contacto, tizas, crayones u otro medio adecuado. No es necesario calificar procedimiento ni habilidad para fijar termocuplas a partes retenedoras de presión utilizando descarga capacitiva. Luego de ser retiradas las termocuplas debe inspeccionarse el área visualmente. Cuando se unen materiales que requieren distintas temperaturas de precalentamiento, se recomienda la aplicación de la más alta. No obstante debe prestarse especial atención en caso de que una de las partes sea un acero inoxidable austenitico u otro material que pueda ser afectado negativamente por el precalentamiento. En caso de interrupción de la soldadura debe controlarse la velocidad de enfriamiento y precalentar nuevamente antes de reiniciar la soldadura.

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Tabla 330.1.1 Temperaturas de precalentamiento. Material Base P-Nº. ó S-Nº. [Nota(1)]

Análisis Grupo de metal Base de soldadura . -Nº. [Nota (2)]

1

1

mm

in.

Resistencia a la Temperatura mínima tracción mínima Requerida especificada. Material Base MPa ksi ºC ºF

<25

<1

490

71

...

...

10

50

25

1

Todos

Todos

...

...

79

175

Todos

Todos

>490

>71

...

...

79

175

Aceros aleados

<13

<½

490

71

...

...

10

50

Cr. ½%

13

½

Todos

Todos

...

...

79

175

Todos

Todos

>490

>71

...

...

79

175

Todos

Todos

Todos

Todos

149

300

...

...

5 A, 5 B, 4, 5 5C

Aceros aleados Todos 2¼%CR10%

Todos

Todos

Todos

177

350

...

...

6

6

Aceros de alta aleación Todos martensíticos.

Todos

Todos

Todos

...

...

149 3

300 3

7

7

Aceros de alta aleación Todos ferríticos.

Todos

Todos

Todos

...

...

10

50

8

8, 9

Aceros de alta aleación Todos austeníticos

Todos

Todos

Todos

...

...

10

50

9 A, 9 B

10

Aceros níquel.

al Todos

Todos

Todos

Todos

...

...

93

200

10

...

Aceros al Cr.-Cu

Todos

Todos

Todos

Todos

149-204

...

...

...

...

3

4

2, 11

3

de

Material Espesor nominal

Acero al Carbono

Aceros aleados,

Recomendada ºC

ºF

½%
10I

...

aleados

4

300-400

Aceros al 27 Cr.

Todos

Todos

Todos

Todos

149

11 A SG ... 1

Aceros al 8 Ni, 9Ni

Todos

Todos

Todos

Todos

...

...

10

50

11 A SG ... 2

Aceros al 5Ni

Todos

Todos

Todos

Todos

10

50

...

...

21-52

...

Todos

Todos

Todos

Todos

...

...

10

50

...

300

4

Notas: 1) P-Número o S-Número , de ASME BPVC, Sección IX, QW/QB-422. 2) A-Número, de ASME BPVC, Sección IX QW-442. 3) Máxima temperatura entre pasadas 316ºC (600ºF). 4) Mantener temperatura entre pasada entre 177º-232ºC (350ºF-450ºF)

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Tratamiento térmico. (¶ 331) Tratamiento térmico  La tabla 331.1.1 contiene:  Requerimientos para determinar la necesidad de efectuar tratamiento térmico, en función de:  P Número.  Espesor nominal.  Resistencia a la tracción.


ASME B31.3 Rollino

76

Tratamiento térmico es usado para revertir o disminuir los efectos negativos, y cambios metalúrgicos que pueden producirse debido a los efectos de las altas temperaturas y ciclos térmicos presentes durante la soldadura y para aliviar las tensiones residuales producidas durante el doblado o formado. La información contenida en el Código se refiere a prácticas básicas aptas para la mayoría de las soldaduras, doblados y formados, pero no necesariamente aptas para todas las condiciones de servicio.

En función de esa información, en la tabla 331.1 se determina:


 Si el tratamiento térmico es requerido.  Rango de temperaturas de mantenimiento.  Tiempo de mantenimiento.  Máxima dureza

ASME B31.3 Rollino

77

La tabla 331.1.1 da los requerimientos aplicables y excepciones para PWHT. Antes de aplicar los requerimientos y excepciones debe calificarse una E`S/WPS en las mismas condiciones de PWHT o falta de PWHT que las soldaduras de producción y con las mismas restricciones. Excepciones a la tabla 331.1.1 pueden aplicarse de acuerdo a ¶331.2.1 y ¶331.2.2. Métodos alternativos de PWHT pueden aplicarse si están soportados por experiencia satisfactoria en servicio. (¶331.2) Otros tratamientos térmicos: (¶331.2.1): Normalizado, templado y revenido, recocido, etc. pueden aplicarse si las propiedades mecánicas de los materiales base después del tratamiento térmico, cumplen lo especificado.

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ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 150 Excepciones a los requerimientos básicos: (¶331.2.2): Puede ser necesario modificar los requerimientos de la tabla 331.1. El diseñador puede especificar tratamientos más o menos exigentes y también requerimientos de dureza. La temperatura superior es un valor recomendado que puede ser superado si no se excede la temperatura inferior de transformación. Tratamiento térmico parcial: (¶331.2.5): Un subconjunto puede ser tratado en más de una vez siempre que exista un solape entre las secciones tratadas de al menos 1 ft (300mm) y el gradiente de temperatura de la parte que está afuera del horno no sea perjudicial. Materiales disimiles: (¶331.2.3): Tratamiento térmico de soldaduras entre materiales ferríticos y austeníticos deben ser de acuerdo a lo requerido para el material ferritico. (A menos que se especifique otra cosa). El tratamiento de soldaduras entre materiales ferríticos diferentes debe ser de acuerdo al que requiera temperatura más alta.

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ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 151 TABLA 331.1.1 REQUERIMIENTOS PARA TRATAMIENTO TERMICO Material Análisis Grupo de Material Base Espesor Resistencia a la Base de metal nominal tracción de mínima P-Nº o soldadura especificada. S-Nº . Material Base [Nota(1)] -Nº. mm in. MPa ksi [Nota (2)] 1 1 Acero al Carbono Todos Todos  20  ¾ Todos Todos > 20 > ¾ 3 2, 11 Aceros aleados  20  ¾ 490 71 > 20 >¾ Todos Todos Cr. ½% Todos Todos >490 >71

410

3

Aceros aleados, ½%
5 A,10 4, 5 10 5B,

6

6

7

7

8

8, 9

9 A, 9B

10 ...

Aceros aleados (2 ¼ %Cr10%) 3% Cr. y  0.15% C 3% Cr. y  0.15% C >3% Cr. ó > 0.15% C Aceros de alta aleación martensíticos A 240 Gr. 429 Aceros de alta aleación ferríticos Aceros de alta aleación austeníticos Aceros aleados al níquel.

Rango de temperatura de Tiempo de metal. mantenimiento (Espesor es nominal ) [Nota (3)]

Dureza Brinell, [Nota (4)] Max.

ºC

ºF

Min/mm Hr/in

Minimo (hr)

No requiere 593-649 No requiere 593-718 593-718

No requiere 1100-1200 No requiere 1100-1325 1100-1325

... 2.4 ... 2.4 2.4

... 1 ... 1 1

... 1 ... 1 1

... ... ... 225 225

13 ½ 490 71 >13 >½ Todos Todos Todos Todos >490 >71

No requiere No requiere ... 704-746 1300-1375 2.4 704-746 1300-1375 2.4

... 1 1

... 2 2

... 225 225

13 >13 Todos Todos Todos

No requiere 704-760 704-760 732-788 621-663

... 1 1 1 1

... 2 2 2 2

... 241 241 241 241

½ >½ Todos Todos Todos

Todos Todos Todos Todos Todos

Todos Todos Todos Todos Todos

No requiere 1300-1400 1300-1400 1350-1450 1150-1225

... 2.4 2.4 2.4 2.4

Todos Todos Todos Todos

No requiere No requiere ...

...

...

...


No requiere No requiere ...

...

...

...

 20 > 20

No requiere No requiere ... 593-635 1100-1175 1.2

... ½

... 1

... ...

Todos Todos Todos Todos Todos Todos

Ing. Rubén Rollino [email protected] , [email protected]

ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 152 TABLA 331.1.1 REQUERIMIENTOS PARA TRATAMIENTO TERMICO Material Análisis Grupo de Material Base Espesor Resistencia a la Base de metal nominal tracción de mínima P-Nº o soldadura especificada. S-Nº . Material Base [Nota(1)] -Nº. mm in. MPa ksi [Nota (2)] 10 ... Aceros al Cr.-Cu Todos Todos Todos Todos

10H 10I

... ...

Acero Inoxidable Dúplex Acero 27Cr

Todos Todos Todos Todos Todos Todos Todos Todos

11A SG 1

...

Acero 8NI, 9NI

51 >51

2 >2


11A SG 2

...

Acero 5 NI

>51

>2

Todos Todos

62

...

Zr R60705


Rango de temperatura de Tiempo de metal. mantenimiento (Espesor es nominal ) [Nota (3)]

Dureza Brinell, [Nota (4)] Max.

ºC

ºF

Min/mm Hr/in

Minimo (hr)

760-816 [Nota(5)] Nota (7) 663-704 [Nota(6)] No Req. 552-585 [Nota(8)] 552-585 [Nota(8)] 538-593 [Nota(9)]

1400-1500 [Nota(5)] Nota (7) 1225-1300 [Nota (6)] No Req. 1025-1085 [Nota (8)] 1025-1085 [Nota (8)] 1000-1100 [Nota (9)]

1.2

½

1/2

...

1.2 2.4

½ 1

½ 1

... ...

... 2.4

... 1

... 1

... ...

2.4

1

1

...

Nota (9)

Nota(9 1 )

...



Notas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

P-Número o S-Número de ASME BPVC Sección IX, QW/QB-422 A-Número de ASME BPVC Sección IX, QW-442. Tiempo de mantenimiento en unidades SI usar min/mm Para U.S. unidades usar hr/in. Ver ¶331.1.7. Enfriar tan rápido como sea posible después del tiempo de mantenimiento. Velocidad de enfriamiento hasta 649ºC (1200ºF) 56ºC(100ºF)/hr; Después de esto tan rápido como sea necesario para evitar fragilización. Tratamiento térmico pos soldadura (PWHT) no es ni requerido ni prohibido. Si se realiza debe ser de acuerdo con la especificación del material. Velocidad de enfriamiento debe ser > 167ºC(300ºF)/hr. hasta 316ºC (600ºF) Tratar térmicamente dentro de los 14 días después de soldado. El tiempo de mantenimiento debe incrementarse ½ hr por cada 25mm (1 In.) adicionales sobre 25mm (1in.) de espesor. Enfriar hasta 427ºC (800ºF) a una velocidad 278ºC (500ºF)/hr, por 25mm (1 In.) de espesor nominal, 278ºC (500ºF)/hr máximo. Enfriamiento al aire desde 427ºC (800ºF) 10. Ver apéndice F, ¶F331.1



Espesor gobernante. (¶331.1.3) El espesor nominal utilizado en la tabla 331.1 es el correspondiente al componente más grueso medido en la soldadura, excepto: Conexiones en derivación: El material agregado como refuerzo (excepto soldadura) no debe considerarse para determinar los requerimientos de PWHT.. El PWHT es requerido si: El espesor a través de la soldadura (En cualquier dirección e incluyendo las soldaduras de fijación del refuerzo) es al menos dos veces más grande que el mínimo espesor que requiere PWHT de acuerdo a la tabla 331.1.1. (Aún si el componente es más fino que el mínimo requerido). El espesor de los detalles de la figura 328.5.4D debe computarse como sigue. tc = El menor de ¼ in. o 0.7 Tb

Figura

Espesor de soldadura.

328.5.4D, sketch (1)

Tb + tc

328.5.4D, sketch (2)

Th +tc

328.5.4D, sketch (3)

Tb + tc or Tr + tc (El mayor)

328.5.4D, sketch (4)

Th + tr + tc

328.5.4D, sketch (5)

Tb + tc

127.4.8(E) and (F)

Profundidad del bisel + Garganta del filete.

En soldaduras de filete de: Bridas slip-on y socket weld; Soldaduras de sello de uniones roscadas en tuberías DN 50 (NPS ") y menores y Fijaciones de partes exteriores no retenedoras de presión a partes retenedoras de presión de cualquier tamaño El PWHT es requerido cuando el espesor a traves de la soldadura en cualquier plano es al menos dos veces más grande que el mínimo espesor que requiere PWHT. (Aún si el componente es más fino que el mínimo requerido). Excepto que no es requerido para:

P-Número 1 si la garganta no es mayor que 16 mm (5/8 in)

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ASME B31.3 Parte 6 - "Fabricación, Ensamble y Montaje R8-10 - Página 155 P-Números 3, 4, 5 o 10A si la garganta no es mayor que 13 mm (1/2 in, independientemente del espesor del componente, La mínima resistencia a la rotura especificada es menor 490 Mpa, 71ksi y se aplica el precalentamiento recomendado. Materiales ferríticos cuando las soldaduras están hechas con material de aporte no endurecible al aire. Materiales de soldadura austeníticos pueden ser utilizados para soldar materiales ferríticos cuando las condiciones de servicio (Ejemplo diferente expansión térmica, corrosión, etc. ) no producen efectos perjudiciales sobre la soldadura. .

PWHT: Calentamiento y enfriamiento. (¶331.1.4) B31.3 no especifica velocidades de calentamiento ni enfriamiento. Solo contiene conceptos generales como ser: El método de calentamiento debe permitir alcanzar la velocidad de calentamiento requerida, la temperatura requerida de forma uniforme y también su control. (Esto puede ser logrado en hornos cerrados, calentamiento localizado, resistencia eléctrica, inducción eléctrica o reacción exotérmica) El método de enfriamiento debe permitir lograr la velocidad de enfriamiento requerida. Puede ser enfriamiento en horno, en aire, aplicando calor en forma localizada, utilizando aislación térmica, etc.

Tratamiento térmico localizado. (¶331.2.6) Las soldaduras pueden ser tratadas en forma localizada calentando por ejemplo una soldadura completa por medio de bandas. El ancho de la banda debe permitir asegurar que el rango de temperatura previsto es alcanzado en toda la zona tratada (La cual incluye la soldadura, zona de doblado o conformado) y 25 mm más y que disminuye gradualmente hacia y más allá de las zonas no calentadas.

Solamente como ejemplo se incluyen los siguientes requerimientos y recomendaciones contenidos en el ASME B31.1. Velocidades de calentamiento y enfriamiento por encima de: 600ºF (335ºC) no deberán exceder 600ºF (335ºC) por hora dividido por la mitad del espesor en pulgadas del material sin exceder 600ºC (335ºC) por hora (La tabla 132 en B31.1 efectúa otras consideraciones para P-7 y P-10I) El límite superior de temperatura es un valor recomendado que puede excederse si se supera la temperatura crítica inferior. Debe tenerse precaución en el caso de materiales no pensados o calificados para soportar el rango de temperaturas del PWHT.

Ing. Rubén Rollino



Ensayo de dureza. (¶331.1.7) Los ensayos de dureza de las soldaduras de producción (Metal de soldadura y ZAC tan cerca como sea posible a la ZAC), curvado y conformado en caliente están dirigidos a verificar la eficiencia del tratamiento térmico. Cuando se especifica ensayo de dureza en la tabla 331.1, al menos 10% de la producción (abarca también curvados y formados) debe ser ensayado y 100% en caso de tratamiento térmico localizado. Cuando se tratan soldaduras entre materiales disímiles deben cumplirse los límites de dureza para los dos materiales.

Curvado y Conformado. (¶ 332) Curvado y Conformado  Cumpliendo los requerimientos del Código, los tubos pueden ser curvados y los componentes conformados en frío o en caliente utilizando cualquier método apto desde el punto de vista del material y el servicio.


 El párrafo ¶ 332 fija requerimientos referidos a:  Tolerancias de diámetro y ovalización.  Temperaturas de curvado y conformado en frío y en caliente.  Tratamiento térmico pos curvado y conformado. ASME B31.3 Rollino

78

Los tubos pueden ser curvados y los componentes conformados en frío o en caliente utilizando cualquier método apto desde el punto de vista del material, el fluido de servicio y la severidad del proceso de curvado o conformado y a cualquier radio siempre que resulte una superficie libre de fisuras y sustancialmente libre de pliegues.

Diámetro: El espesor después del proceso de curvado o conformado no debe ser menor al espesor mínimo requerido.

TToolleerraanncciiaa ddee A Appllaassttaam miieennttoo:: (¶332.2.1) En una curva se mide como la diferencia entre el diámetro máximo y mínimo en cualquier sección transversal. No debe exceder: 8% del diámetro nominal exterior para curvas sometidas a presión interior. 3% del diámetro nominal exterior para curvas sometidas a presión exterior. No debe removerse material para cumplir estos requerimientos.

Ing. Rubén Rollino



Temperatura de curvado: ¶332.2.2) El curvado en frío es realizado a una temperatura menor que la temperatura inferior al rango de temperatura de transformación. El curvado en caliente es realizado a una temperatura mayor que el rango de temperaturas de transformación y consistente con el material el servicio. . La siguiente tabla fue extractada de la sección B31.1y muestra temperaturas de transformación aproximadas. Es incluida solo como una guía. TABLA 129.3.2 Temperaturas críticas de transformación inferior aproximadas.

Material Acero al Carbono (P-Nº 1) Aceros al C-Mo (P-Nº 3) 1Cr-½Mo (P-Nº 4 Grupo 1) 1 ¼ Cr–½ Mo (P-Nº 4 Grupo 2) 2 ¼ Cr–1 Mo, 3 Cr-1Mo (P-Nº 5ª) 5 Cr–½ Mo (P-Nº 5B Grupo 1) 9 Cr–½ Mo (P-Nº 5B Grupo 2) Nota: Valores únicamente para guía.

Temperatura 1340 (725ºC) 1350 (735ºC) 1375 (745ºC) 1430 (775ºC) 1480 (805ºC) 1505 (820ºC) 1490 (810ºC)

Las curvas también deben cumplir los requisitos de sobreespesor por corrosión, erosión, etc.

Tratamiento térmico de curvas y conformados. (¶332.4.1) Debe ser realizado de acuerdo a lo en la tabla 331.1.1 en los siguientes casos:

C Cuurrvvaaddoo yy ccoonnffoorrm maaddoo eenn ccaalliieennttee: (¶332.4.1): Es requerido para materiales de P-Número 3, 4, 5, 6, y 10A, de cualquier espesor.

C Cuurrvvaaddoo yy ccoonnffoorrm maaddoo eenn ffrrííoo:: .(¶332.4.2): Es requerido cuando es especificado en la ingeniería de diseño o para P Nº 1 a 6, cuando la máxima elongación calculada para después del curvado o conformado excede el 50% del alargamiento mínimo especificado. Esto puede ser obviado y a través de la selección de materiales y proceso de formado puede asegurarse que se mantienen al menos 10% de alargamiento remanente. Todos los materiales que requieren impacto, cuando el alargamiento calculado excede 5%.

Ensamblado y Montaje: (¶335) Alineamiento y distorsión.. (¶335.1) Debe prevenirse cualquier distorsión o desalineación que pueda producir fuerzas de reacción en los equipos que puedan exceder lo previsto en el diseño.

Ing. Rubén Rollino



Pretensionado en frío. Antes de ensamblar las uniones de tuberías que van a ser pretensionadas en frío, es necesario realizar una verificación de las guías, soportes y posibles obstrucciones que puedan interferir con los movimientos deseados.

Uniones bridadas. (¶335.2) El ensamble de este tipo de uniones debe realizarse de tal forma que las superficies contacten uniformemente sobre la junta con una tensión relativamente uniforme en todos los bulones / pernos. La union debe hacerse aplicando uno de los parrafos 1 ó2 y 3.: 1)Antes de comenzar él apriete, el paralelismo debe estar dentro de 1 mm in 200 mm (1/16 in/ft) medido a través del diámetro del asiento. 2) La union bridada debe ser capaz de ser ajustada de tal forma que los asientos contacten uniformemente sobre el empaque. 3)Los agujeros para los bulones / pernos deben estar alineados dentro 3 mm (1/8 in). El procedimiento de torqueado debe asegurar la hermeticidad de la unión. Debe prestarse atención en la definición del torque a aplicar cuando se unen bridas de diferente resistencia. Los bulones / pernos deben atornillarse completamente a través de las tuercas o elementos de unión. Cuando se ensamblan bridas revestidas con no metales la continuidad eléctrica debe ser mantenida. No debe utilizarse más de una junta de sello entre las bridas.

Uniones roscadas. (¶335.3) Los selladores y lubricantes utilizados deben ser aptos para las condiciones de servicio y compatibles con los materiales y fluido. No deben utilizarse compuestos selladores en uniones roscadas que se sellarán con soldadura. (¶335.3) La figura 335.3.3. muestra detalles de uniones roscadas típicas con roscas cilíndricas y superficies de sellos distintas a las roscas.

Ing. Rubén Rollino



Limpieza de tubería. (¶335.4) La necesidad de limpieza de los sistemas de tubería antes de iniciar la operación debe ser evaluada (ver¶F335.9) tomando en cuenta las siguientes consideraciones. Requerimientos de servicio. (Posibles contaminantes, restos de productos de corrosivos, restos de productos utilizados en fabricación, ensamble, montaje, ensayos, pruebas, etc.) Para Servicios a baja temperatura: Remoción de humedad, aceite, grasa, y otros contaminantes de forma de prevenir el mal funcionamiento de válvulas, bloqueo de tuberías de pequeño diámetro, etc. Para servicios altamente oxidantes como ser Oxigeno o Flúor debe efectuarse una especial limpieza e inspección de acuerdo con el documento G-4.1 de "Comprressed Gas Association´s Pamphlet G-4.1 Cleaning equipment for Oxygen Service."

Ing. Rubén Rollino


ASME B31.3 Parte 7 - "Inspección y ensayos" R6-10

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Parte 7 INSPECCION, EXAMINACION Y ENSAYOS


Inspección, Examinación y Ensayos

ASME B31.3 Rollino

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Introducción Inspección, examinación y ensayos  El Capítulo VI, establece requerimientos referidos a:


 Inspección, examinación y ensayos requeridos. requeridos.  Extensión y criterios de aceptación  Responsabilidades  Calificación y entrenamiento del inspector.  Calificación del personal de END. END.  Procedimientos de END: Visual, Particulas magnéticas, Líquidos penetrantes, Radiografía, Ultrasonido y otros. ASME B31.3 Rollino

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Continuación


Ensayo Hidrostático Ensayo Neumático Combinación (hidrostática y neumática)  Prueba de fuga de preservicio Registros.

ASME B31.3 Rollino

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Esta parte del curso describe los requerimientos aplicables a Inspección, examinación, y ensayos o pruebas contenidos en el capítulo VI del Código B31.3, los que están referidos a: Inspección y examinación. Responsabilidades y derechos. Calificaciones requeridas para el inspector del propietario y personal de END. Métodos y procedimientos de examinación. (Visual. Líquidos penetrantes, Partículas magnéticas, Radiografía y ultrasonido) Extensión de la examinación requerida y criterios de aceptación. Pruebas de presión y fugas.

Ing. Rubén Rollino , [email protected] , [email protected]


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Inspección y examinación. (¶ 340 y 341) Términos  Inspección: Verificación de la examinación y ensayos por parte de un inspector. Es realizada por el propietario.


 Examinación: Se aplica a las actividades de control de calidad, realizadas por el fabricante, instalado o montador incluyendo los ensayos no destructivos e inspección visual.  Ensayos: Son los ensayos de fugas. (En En las instalaciónes se denominan comunmente: Prueba de presión) ASME B31.3 Rollino

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El código distingue entre “Inspección” y “Examinación”

Examinación. Se aplica a las actividades de control de calidad, realizadas por el fabricante, instalador o montador (¶341) incluyendo los ensayos no destructivos e inspección visual.

Inspección. Verificación de la examinación y ensayos por parte de un inspector. Es realizada por el propietario. Es responsabilidad del propietario verificar que todas las examinaciones y ensayos requeridos han sido completados. (¶340.2)

Derechos del Inspector del propietario. (¶340.3) El inspector tiene la función inspeccionar y por ende el derecho a:  Tener libre acceso a todos los lugares donde se realizan los trabajos.  Auditar cualquier examinación que se realice.  Inspeccionar los sistemas de tuberías utilizando cualquier método de examinación especificado en el Código y/o en el diseño.  Revisar los certificados y registros necesarios para satisfacer las necesidades del propietario.

Los sistemas de tuberías deben ser inspeccionados antes de la operación inicial, para verificar el cumplimiento de los requerimientos del Código, incluyendo: Diseño, Materiales, Fabricación, ensamble y montaje. Examinación y ensayos. . Examinación más allá de lo requerido por el Código requiere previo acuerdo.



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Calificación del inspector del propietario. (¶340.4) Debe tener al menos 10 años de experiencia en diseño, fabricación, montaje o inspección de tuberías de proceso (con posibilidad de acreditar mayor tiempo en función de las actividades de grado ingenieril) Debe ser empleado del dueño, una organización científica o de ingeniería o de una agencia de inspección o seguro actuando como agente del dueño. No debe tener relación con el fabricante al menos que el dueño sea fabricante o montador. Cuando la ejecución de la inspección es delegada, el inspector del propietario es el responsable por determinar que estos requerimientos son cumplidos.

Examinación (¶341) Responsabilidad. (341.2) La inspección realizada por el propietario, no libera al constructor de su responsabilidad por: o o o

Proveer los materiales, componentes y trabajos de acuerdo a los requerimientos del Código. Realizar todas las examinaciones y ensayos requeridos. Preparar en forma adecuada, todos los registros de examinación y ensayos.

La siguiente tabla resume la examinación normalmente requerida en el capítulo VI del Código para fluido de servicio normal y otros fluidos y condiciones de servicio contempladas en los capítulos II a VI. La tabla no incluye las examinaciones requeridas para fluido de servicio clase M y Servicios a alta presión. Estas están incluidas en los capítulos VIII y IX del código y en la parte específica de este curso.


ASME B31.3 Parte 7 - "Inspección y ensayos" R6-10 Examinación Examinación visual

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Extensión. Fluido de servicio normal: (¶341.4.1.a) Suficiente cantidad de materiales y componentes seleccionados al azar. Al menos 5% de la fabricación (Soldaduras: 5% por soldador u operador) 100% de las costuras longitudinales. (No la de tubos y componentes según tabla 326.1) Examinación al azar de uniones roscadas, bridadas y otro tipo de uniones. 100% de las uniones roscadas y otros tipos de uniones mecánicas en caso de ensayo neumático. Examinación al azar durante el montaje. (Incluyendo soportes) Examinación del sistema montado para verificar defectos.

Fluido de servicio categoría D.(¶341.4.2) La extensión necesaria para asegurar que los requerimientos aplicables han sido satisfechos. (No hay porcentajes preestablecidos) Condiciones cíclicas severas: (¶341.4.3.a) Toda la fabricación debe ser examinada. Todas las uniones roscadas, bridadas y otro tipo de uniones deben ser examinadas. Todo el sistema montado para verificar: dimensiones, alineación, soportes, posibilidad de movimiento de acuerdo al diseño, etc. Fluido de servicio normal: (¶341.4.1.b): Radiografía o Ultrasonido: Otras examinaciones. Al menos 5% de examinación radiográfica. (Un disparo/placa al azar cada 20 soldaduras) al azar de las soldaduras circunferenciales, a tope, y de piezas a gajos. El trabajo de cada soldador/operador debe estar incluido. Debe maximizarse la examinación de los cruces de soldaduras. En la intersección de soldaduras circunferenciales y longitudinales debe examinarse al menos 38 mm (1 1/2 in) de cada soldadura interceptada. Al menos 5% de todas las uniones realizadas con brazing. Condiciones cíclicas severas: (¶341.4.3.b) 100% de examinación radiográfica. (¶344.5) o ultrasónica. (¶344.6) de las soldaduras circunferenciales, a tope, y de derivaciones de acuerdo a Fig. 328.5.4E. Uniones Socket soldaduras y soldaduras de conexiones en derivación que no son examinadas radiográficamente deben ser examinadas por partículas magnéticas o líquidos penetrantes. Fundiciones: Examinación con partículas magnéticas o líquidos penetrantes es cubierta en ¶302.3.3 Servicio a alta t°: Sistemas que operan a t| mayores a la indicadas en la tabla 302.3.5 (Tcr) requieren examinación adicional de acuerdo a ¶341.4.4. Ej: 100% RX o UT para longitudinales en P4 y P5. Examinación superficial en soldaduras socket sin RX ni UT. (Ver ¶341.4.4) Examinación suplementaria: Cualquier método descripto en ¶344 puede ser especificado por la ingeniería de diseño para suplementar las examinaciones requerida (¶341.4) (¶341.5). Radiografía por muestreo (spot): (¶341.5.1) a) Juntas longitudinales: Al menos 300 mm (1 ft) cada 30 m (100 ft) de juntas longitudinales con Ej = 0.90 para cada soldado/operado. b) Juntas circunferenciales y otras: Se recomienda al menos un disparo cada 20 soldaduras por cada soldador u operador. DN < 65 (NPS 2 ½): Una exposición elíptica simple mostrando toda la soldadura. DN > 65 (NPS 2 ½): 25% de la circunferencia interior ó 6in. Para soldaduras longitudinales el mínimo largo del film es 6in. Ensayo de dureza: (¶341.5.2) Cuando es requerido (Ver ¶331.1.7), al menos 10% de la producción de soldaduras y curvados o conformados en caliente de cada hot bent y hot fomed de lotes de tratamiento térmico y 100% de los tratados localmente. Examinación para resolver incertezas: (¶341.5.3) Cualquier método puede ser utilizado.



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Calificación del personal. Calificación y certificación. ¶342.1 Debe realizarse por entrenamiento y experiencia en el método aplicable. (SNT-TC(¶342) 1A puede utilizarse como guía). El empleador deberá certificar y mantener los registros de calificación mostrando fecha y resultados. Procedimientos de Inspección visual: (¶344.2). ASME V Artículo 9 examinación. (¶343) Partículas magnéticas: (¶344.3). ASME V Artículo 7

Líquidos penetrantes; (¶344.4) ASME V Artículo 6 Radiografía: (¶344.5) ASME V Artículo 2. Ultrasonido: (¶344.2) ASME V Artículo 5 (con alternativas) Métodos especiales: (¶344.1.2) Ver tabla 341.3.2. Para ultrasonido ver también ¶344.6

Criterios de aceptación. El examinador debe estar convencido de que los materiales y componentes son del tipo y grado especificados (por examinación de certificaciones registros u otra evidencia) y que si lo requieren han sido tratados térmicamente, examinación y ensayos.

Nota: Inspección visual de acuerdo al Código se aplica a un amplio espectro y no solo a soldaduras Definiciones

Examinación 100%

Examinación completa de todos los ítems de un lote.

Examinación al azar.

Examinación completa de un porcentaje de ítems de un lote. In radiografía se aplica solamente a soldaduras circunferenciales y de piezas a gajos.

Examinación muestreo (spot)

por Examinación parcial de cada ítem de un lote. Ejemplo parte de la longitud de todas las soldaduras de taller de un lote de tubos encamisados. En radiografía de soldaduras circunferenciales, soldaduras de unión de gajos y conexiones en derivación el mínimo requerido es: Para DN < 65 (NPS 2 1/2): Una exposición simple abarcando toda la circunferencia de la soldadura. Para DN >65 (NPS 2 1/2) el menor de: 25% de la circunferencia interior o 152 mm (6 in).

Examinación muestreo al azar.

por Examinación parcial de un porcentaje de ítems de un lote.

Nota: Inspección al azar y por muestreo no asegura un nivel determinado de calidad de todos los productos que forman parte del lote examinado. Los ítems o partes del lote no examinadas pueden tener defectos que si fueran examinados serían rechazables. El código indica que si todos los defectos rechazables por radiografía deben ser eliminados debería realizase una examinación 100%.

Inspección visual. (¶344.2) Es la observación de componentes, juntas de unión, partes, etc. antes, durante y después de la fabricación, ensamblado, montaje, inspección, ensayos o pruebas. Esto puede incluir la verificación de los requerimientos aplicables a materiales, preparación de bordes a soldar, alineación, soldadura, ensamble de uniones mecánicas, soportes, ensamblado, montaje, etc.

Examinación durante el proceso. (¶344.7)



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La examinación durante el proceso consiste básicamente en inspección visual (a menos que se especifiquen otros métodos) de las siguientes actividades:  Preparación de juntas de unión y limpieza. Incluyendo: Zona afectada por corte térmico, preparación de biseles y dimensiones, limpieza de agentes que puedan afectar a la soldadura. (Ver ¶328.4)  Precalentamiento: (Ver ¶330)  Presentación: Luz y alineación interior.  Verificar si la EPS / WPS cubre la junta: P-Número, Grupo Nº, espesor, proceso, etc.  Material de aporte.  Posición.  Calificación de soldadores / operadores de soldadura.  Parámetros eléctricos y operativos.  Condición de la pasada de raíz (después de limpieza externa e interna sí es accesible)  Remoción de escoria entre pasadas.  Inspección visual y dimensional de la junta terminada.  Examinaciones y ensayos requeridos.

Calificación de personal de END. (¶342.2) Nota: Algunos de las siguientes recomendaciones no están específicamente escritas en el Código B31.3, pero si contenidas en otras secciones del B31. El personal de END debe estar calificado en cada técnica de acuerdo a un programa establecido por el empleador el cual debe estar basado en los siguientes requerimientos mínimos:  Instrucción en los fundamentos de las técnicas de END;  Entrenamiento "on the job" para familiarizarse con la apariencia e interpretación de indicaciones y defectos de soldadura.  Examen oftalmológico. (Al menos una vez al año)  Examen oral y escrito.

El personal que no aplique una técnica específica por más de un año debe ser re certificado mediante Examen oral, escrito y oftalmológico. Alternativamente al programa mencionado, puede utilizarse como guía lo establecido en SNT-TC-1A. " Recommended Practice for Nondestructive Testing Personnel Qualification y Certification"

Criterios de aceptación Criterios de aceptación


 La tabla 341.3.2 indica: Los métodos de examinación para evaluar imperfecciones en las soldaduras y Los criterios de aceptación para distintos tipos de indicaciones y defectos.

ASME B31.3 Rollino

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Los criterios de aceptación deben ser fijados por la ingeniería y al menos cumplir con los criterios dados en la tabla 341.3.2 para defectos típicos (344.6.2 aplica para ultrasonido y 302.3.3 para fundición).

341.3.3: Ítems con imperfecciones que exceden el límite de aceptación deben ser reparados o reemplazados y el nuevo trabajo debe ser reexaminado con el mismo método, la misma extensión y usando los mismos criterios de aceptación. 341.3.4 Examinación progresiva. Cuando una examinación spot revela defectos: a) Deben tomarse dos muestras adicionales del mismo tipoy el mismo soldador u operador. b) Si las dos muestras adicionales son aceptables, el ítem original con defectos debe repararse y reexaminarse y todos los ítems representados por esa muestra deben ser aceptados. c) Si cualquiera de los ítems adicionales tienen defectos deben tomarse dos muestras adicionales del mismo tipo por cada ítem con defectos. d) Si todos los ítems adicionales resultan aceptables la muestra representada por estos debe ser aceptada. e) Si alguno de los ítems indicados en c) tienen defectos, todos los ítems representados por la examinación progresiva deben ser examinados, reparados o reemplazados. f) Si cualquiera de los ítems reparados o reemplazados y reexaminado, se encuentra nuevamente con defectos, la aplicación de la examinación progresiva para la misma muestra no es necesaria. El/los ítem(s) con defectos deben sr reparado, reemplazados y reexaminados hasta que se cumplan los criterios de aceptación. La examinación spot o random continúa con las juntas no examinadas.



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Tabla 341.3.2 Métodos de evaluación y Criterios de aceptación para soldaduras.

Filete (Nota 3)

Conexiones (Nota 4)

A A B E G

A A A E G

A A NA NA NA

A A A D F

A A A D F

A A NA NA NA

A C C NA NA

A A A NA NA

A NA NA NA NA

A A B NA NA

H A

A A

H A

A A

A A

A A

I A

A A

H A

H A

NA K L

NA NA K NA L L

J K L

J K L

J NA L

NA K M

NA K M

NA NA M

NA K M

derivación. en

y

unión

de

Longitudinal (Nota 2)

X

Circunferencial gajos.

X X X

Filete (Nota 3)

X

X

Longitudinal (Nota 2)

X X

X

Circunferencial, unión de gajos y conexiones en derivación. (Nota 4)

X X X X X

Filete (Nota 3)

X X X

Líquidos penetrantes.

Fisura Falta de fusión. Falta de penetración Porosidad interna. Inclusiones de escoria, tungsteno o indicaciones alargadas. Socavadura. Porosidad superficial o inclusión de escoria expuesta. (Nota 5) Terminación superficial. Concavidad de raíz Sobreespesor de soldadura o protuberancia interior.

Par4rticulas magnética.

Visual

Radiografía.

Tipo de imperfección.

Circunferencial, unión de gajos y conexiones en derivación. (Nota 4) Longitudinal (Nota 2)

Criterios (A a M) para tipos de soldaduras y condiciones de servicio. [Nota (1)] de Fluido normal y Condiciones cíclicas Fluido categoría D Categoría M severas. Tipo de soldadura. Tipo de soldadura. Tipo de soldadura.

Métodos examinación



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SIMBOLO

DIMENSION

VALOR LIMITE ACEPTABLE (Nota 6)

A B

Extensión de la imperfección Profundidad de penetración incompleta. Longitud. Profundidad de falta de fusión y/o penetración Longitud. Tamaño y distribución de porosidad interna. Tamaño y distribución de porosidad interna.

Cero ( Ninguna imperfección evidente) < 1mm (1/32 in.) y < 0.2Tw <38mm /1 1/2 in.) en 150mm (6 in.) <0.2Tw <38mm /1 1/2 in.) en 150mm (6 in.) Ver ASME BPVC sección VIII división 1, apéndice 4 Para Tw < 6mm (14/ in.) igual límite que en D Para Tw > 6mm (14/ in.) límite igual a 1.5xD

C D E F

H I J K L

Inclusión de escoria, tungsteno o indicación alargada. Longitud individual ancho individual Longitud acumulada Inclusión de escoria, tungsteno o indicación alargada. Longitud individual ancho individual Longitud acumulada Profundidad de socavado Profundidad de socavado Rugosidad superficial Profundidad de concavidad de raíz Sobreespesor de soldadura o exceso de penetración interior.

M

Sobreespesor de soldadura o exceso de penetración interior.

G

< Tw/3 < 2.5mm (3/32in..) y < Tw/3 < Tw en 12Tw de longitud. < 2Tw < 3mm (1/8in.) y < Tw/2 < 4Tw en 12Tw de longitud. < 1 mm. (1/32 in.) y Tw Tw mm (in) Altura mm (in) < 6 (1/4), < 1.5 (1/16) > 6 (1/4), < 13 (1/2) < 3 (1/8) >13 (1/2), < 25 (1) < 4 (5/32) > 25 (1) < 5 (3/16) Dos veces los valores indicados para L



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(f y g están invertidos)

a) Falta de fusión entre pasada de soldadura y material base.

(b) Falta de fusión entre pasadas.

d) Falta de penetración. Socavadutra exterior.

e) Concavidad de raiz.

f) Socavadura interior.

(g) Exceso de penetración.

Fig 341.3.2 Imperfecciones de soldadura típicas.



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Ensayos y Pruebas. (¶ 345) Prueba de fugas


 Después de completar todas las actividades de fabricación, ensamblado, montaje y examinación y antes de la operación inicial todos los sistemas de tubería deben ser ensayados con el fin de garantizar la hermeticidad.  El ensayo deberá ser hidrostático, admitiendose excepciones.

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Prueba de fugas. (¶345.1 a 345.4) Antes de la operación inicial todos los sistemas de tubería deben ser ensayados con el fin de garantizar la hermeticidad. (Después de completar todas las actividades de fabricación, ensamblado, montaje y examinación. Nota: Se mantiene en este curso la denominación dada por el código B31.3 "Ensayo de fugas" En otros códigos o secciones y habitualmente en las instalaciones este ensayo se denomina "Ensayo o Prueba de Presión" El ensayo deberá ser hidrostático (Ver ¶345.4), con las siguientes excepciones posibles: a) A opción del propietario los sistemas con fluido de servicio categoría D puede ser reemplazado por un ensayo de pre-servicio de acuerdo a ¶345.7. b) Cuando el propietario considera que el ensayo hidrostático es impracticable, puede realizarse un ensayo neumático (¶345.5) o una combinación de ensayo neumático-hidrostático (¶345.6). Debe tenerse en cuenta la peligrosidad de la energía almacenada en el gas comprimido. c) (¶345.1.c) Si el propietario considera que ambos ensayos (neumático e hidrostático) son impracticables pueden aplicarse las alternativas previstas en 345.9 (Examinación de soldaduras, análisis de flexibilidad y/o ensayo de fugas sensitivo.). Para esto deben verificarse las siguientes condiciones: El ensayo hidrostático puede dañar revestimientos o aislaciones internas o contaminar el proceso el cual podría convertirse en corrosivo o no operativo en presencia de humedad o existe un peligro de fractura frágil debido a la temperatura de ensayo El ensayo neumático representa un real peligro de liberación de la energía almacenada o existe un peligro de fractura frágil debido a la temperatura de ensayo. d) A menos que se especifique en la ingeniería de diseño, las líneas abiertas a la atmósfera, tales como venteos o drenajes aguas debajo de las válvulas de bloqueo no necesitan ser ensayadas.



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Requerimientos generales. (¶345.2) Requerimientos generales  Tensiones que exceden la tensión de fluencia.  Ensayo neumático preliminar.  Expansión del medio de ensayo.  Uniones bridadas con placas ciegas  Subconjuntos y soldaduras de cierre.  Tubería sometida a presión externa.  Tubería encamisada.  Reparaciones o agregados posteriores al ensayo.  Protocolo de ensayo.


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Tensiones que exceden la tensión de fluencia. (¶345.2.1.a) La presión puede ser reducida hasta la máxima presión que no produce la superación de la tensión de fluencia a la temperatura de ensayo. (¶345.2.1.a)

Ensayo neumático preliminar. (¶345.2.1.c) Previo a otros ensayos, puede realizarse un ensayo neumático a baja presión sin exceder 25 psig (170 kPa) para detectar fugas.

Expansión del medio de ensayo. (¶345.2.1.b) Deben tomarse precauciones si el medio puede expandirse térmicamente. Es aconsejable la instalación de un dispositivo de alivio de presión. El ensayo de fugas debe ser mantenido al menos 10 minutos y todas las uniones deben ser inspeccionadas. (¶345.2.2.b)

Subconjuntos: Pueden ensayarse por separado o en conjunto con el sistema (¶345.2.3.a)

Uniones bridadas con placas ciegas: (¶345.2.3.b) No es necesario reensayarlas después de quitar la placa ciega.

Soldaduras de cierre. (¶345.2.3.c) La soldadura final que conecta a la tubería ensayada no requiere ser ensayada si se efectúa la examinación durante el proceso de acuerdo a lo indicado en ¶344.7 y 100%por radiografía (¶344.5) o ultrasonido. (¶344.6)

Tubería sometida a presión externa. (¶345.2.4) Debe ensayarse a una presión interior igual a 1,5veces la diferencia de presiones interior y exterior pero no a menos 105 kPa (15psi)

Tubería encamisada. (¶345.2.5) La línea interior debe ensayarse sobre la base de la condición más crítica (Presión interior o exterior) El ensayo puede realizarse antes de realizar el encamisado si es necesario el acceso visual a las uniones soldadas. El tubo camisa (exterior) debe ensayarse sobre las bases de su diseño. Ing. Rubén Rollino , [email protected] , [email protected]


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Reparaciones o agregados posteriores a la prueba de fugas. (¶345.2.6) La zona afectada debe ser reensayada. El propietario puede permitir no realizar el ensayo de reparaciones menores siempre que se adopten precauciones para asegurar la calidad de la reparación.

Protocolo de ensayo. (¶345.2.7) Debe confeccionarse para cada sistema, incluyendo:     

Fecha de ensayo. Identificación del sistema y zona ensayada. Fluido de ensayo. Presión de ensayo. Certificación del ensayo por el examinador. El protocolo no necesita ser conservado después de terminada la construcción, si el inspector realiza un certificación y esta se conserva.

Preparación para el ensayo. (¶ 345.3) Preparación para el ensayo


Uniones expuestas. Soportes temporarios. Juntas de expansión. Limites del ensayo. Temperatura del medio de ensayo.

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Uniones expuestas. Como una regla general, todas las uniones incluyendo soldaduras de fijaciones a soldadas a partes retenedoras de presión no ensayadas previamente deben estar sin aislación y expuestas para la examinación durante el ensayo de fugas. Las uniones pueden pintarse antes del ensayo a menos que se utilice un ensayo de fugas sensitivo.



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Soportes temporarios. (¶345.3.2) Si es necesario deben agregarse en los sistemas que no están diseñados para soportar el peso del fluido de ensayo. (Ejemplo: sistemas diseñados para aire o gas).

Juntas de expansión. (¶345.3.3) Las juntas que requieren de los soportes exteriores para soportar la presión, deben ensayarse luego de instaladas en su lugar. Las juntas que son auto retenidas y que fueron previamente ensayadas en el taller del fabricante (Ver en el código el Apéndice X, ¶X302.2.3.a) pueden excluirse del ensayo del sistema, a menos que se requiera que estén instaladas durante un ensayo de fugas sensitivo. Un sistema de tubería que contenga juntas de expansión debe ensayarse sin juntas de expansión provisorias ni anclajes especiales a la menor de las siguientes presiones 150% de la presión de diseño de las juntas de expansión tipo fuelle. La presión de ensayo del sistema calculada de acuerdo a ¶345. Las juntas de expansión tipo fuelle no deben ser sometidas a una presión mayor que la del ensayo en fábrica. Si se requiere un ensayo de fugas a una presión mayor a las indicadas arriba o mayor al 150% de la presión de diseño (sin superar la tensión de fluencia, las juntas de expansión tipo fuelle deben ser retiradas de la línea o colocarse dispositivos temporarios para limitar las cargas sí es necesario.

Limites del ensayo. (¶345.3.4) Los equipos no sujetos a ensayo deben ser desconectados o aislados mediante placas ciegas o dispositivos que cumplan igual función.

Temperatura del medio de ensayo. Normalmente es la temperatura de la fuente disponible. (A menos que se requiera otra cosa) No se debe presurizar hasta que la temperatura sea aproximadamente la misma en todas las partes del sistema. Cuando se realizan ensayos a baja temperatura, debe considerarse la posibilidad de fractura frágil.

Ensayo de fugas hidrostático. (¶ 345.4)



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Ensayo de fugas hidrostático.  Fluido de ensayo.  Presión de ensayo.


Ensayo de fugas neumático.  Precauciones.  Fluido de ensayo.  Presión de ensayo.  Procedimiento. ASME B31.3 Rollino

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Venteos. Deben preverse venteos en los puntos más altos del sistema para purgar los bolsones de aire o utilizarse equipos para este fin. .

Fluido de ensayo. Normalmente es utilizada agua a menos que exista la posibilidad de congelamiento o el agua pueda tener efectos adversos sobre la tubería o el proceso. (Ver F345.4.1) El agua debe ser limpia y de una calidad tal que minimice la posibilidad de corrosión. Otro fluido no tóxico puede ser utilizado si es necesario. Su punto de ebullición debe ser mayor a 49ºC.

Presión de ensayo. (¶345.4) Excepto en los casos donde existan limitaciones específicas, como las mencionadas anteriormente la presión de ensayo en cualquier punto de la tubería debe ser de acuerdo a lo siguiente: a) no menor a 1.5 veces la presión de diseño. b) Para temperaturas de diseño superiores a la de ensayo la presión de ensayo debe afectarse por la relación de tensiones a las dos temperaturas. El valor ST/S no debe exceder 6.5. PT = 1.5 PRr

(24)

Donde: PT = Mínima presión de ensayo manométrica.



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P = Presión interna de diseño. Rr=ST/S ST = Tensión admisible a la temperatura de ensayo. (Tabla A-1) S = Tensión admisible a la temperatura de diseño. (Tabla A-1) ST/S < 6.5 c) Si la presión de ensayo puede producir una tensión de ensayo de presión o tensiones longitudinales mayores a la tensión de fluencia, la presión debe ser reducida hasta el máximo valor en que esto no se produzca. (Ver ¶345.2.1.a y ¶302.3.2.e y f) d) Si la presión de ensayo de la tubería excede la de algún recipiente conectado a esta, y no se considera practicable aislar al recipiente, puede ensayarse la línea y el recipiente en conjunto a la presión correspondiente al recipiente. Para esto debe contarse con la aprobación del propietario y la presión de ensayo debe alcanzar al menos el 77% de la presión de ensayo de la línea calculada como se indicó anteriormente. ¶345.4.2.b)

Ensayo de fugas neumático.

(¶345.5)

Precauciones Este tipo de ensayos conlleva el peligro de la liberación de la energía almacenada en el gas comprimido. Debe minimizarse la posibilidad de fractura frágil, durante el ensayo. La temperatura de ensayo es importante y debería ser considerada en el diseño. Debería instalarse un dispositivo de alivio de presión calibrado a una presión no mayor que la menor de: 345 kPa (50Psi) mayor que la presión de ensayo o 110% de la presión de ensayo.

Fluido de ensayo. (¶345.5.3) Aire o cualquier fluido no inflamable y no tóxico.

Presión de ensayo. (¶345.5.4) La presión de ensayo, no debe ser menor a 1,1 la presión de diseño y no debe exceder: a) 1,33veces la presión de diseño. b) La presión que produce un esfuerzo por presión o esfuerzo longitudinal en cualquier ítem en exceso al 90% de la fluencia de cualquier ítem a la temperatura de ensayo.



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Procedimiento. (¶345.5.4) La presión debe ser gradualmente aplicada hasta alcanzar la menor presión entre la mitad de la presión de ensayo o 170 kPa. (25 psi). A ese valor debe ser mantenida para realzar una examinación preliminar. Posteriormente la presión debe ser gradualmente incrementada en etapas hasta que se alcance la presión de ensayo. A ese valor debe ser mantenida hasta que se ecualice la presión en todo el sistema. La presión debe ser reducida hasta la presión de diseño antes de realizar la examinación del sistema para detectar fugas. (¶345.2.2.a.)

Ensayo de fugas Hidrostático-Neumático.

(¶345.6)

Si se realiza una combinación de estos ensayos de fuga, los requerimientos aplicables al ensayo neumático deben cumplirse y la presión en la parte llenada con líquido no debe superar los límites indicados en ¶345.2.1.

 Ensayo inicial de servicio  Es aplicable a fluido categoría de servicio D a opción del propietario.


 Ensayo de fugas sensitivo..  Alternativas al ensayo de fugas.  Examinación de soldaduras  Análisis de flexibilidad  Método de ensayo. ASME B31.3 Rollino

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Ensayo inicial de servicio. (¶345.7) Es aplicable a fluido categoría de servicio D a opción del propietario. La presión debe incrementarse gradualmente hasta que se alcance la presión de operación procurando mantenerla ecualizada en todo el sistema durante las etapas de incremento de la misma. Debe realizarse una examinación preliminar de acuerdo a lo indicado para ensayo neumático, si el fluido es gas o vapor. Al alcanzar la presión de operación debe realizarse la examinación de todo el sistema. Está permitido no reexaminar las juntas de unión que hayan sido ensayadas previamente.

Ensayo de fugas sensitivo. (¶345.8)



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Debe estar de acuerdo con el método de gas y burbujas especificado en ASME BPVC sección V artículo 10 u otro método con sensibilidad equivalente. La sensibilidad de ensayo no debe ser menor a: 10-3 atm.ml/seg, bajo las condiciones de ensayo. La presión de ensayo, debe ser como mínimo la menor de: 105 kPa (15 psi) o 25% de la presión de diseño. La presión debe ser gradualmente incrementada hasta alcanzar la mitad de la presión de ensayo o 170 kPa (25psi). A esta presión debe realizarse una verificación preliminar. Luego de esto debe incrementarse la presión gradualmente y una vez alcanzado el valor de ensayo, debe ser mantenida hasta lograr la ecualización de todo el sistema.

Alternativas al ensayo de fugas. (¶345.9) Los siguientes métodos alternativos son aplicados cuando los ensayos de fugas hidrostático y neumático son impracticables bajo las condiciones indicadas en ¶345.1. (Cuando el propietario no considera posible la realización ni del ensayo hidrostático ni el neumático)

Examinación de soldaduras (¶345.9.1): Las soldaduras incluyendo aquellas correspondientes a tubos y componentes soldados que no fueron sometidos a ensayo de fugas hidrostático ni neumático de acuerdo al código deben examinarse como sigue: Las soldaduras circunferenciales, longitudinales y en espiral deben radiografiarse 100% (o ultrasonido) Todas las demás soldaduras deben examinarse con líquidos penetrantes o partículas magnéticas.

Análisis de flexibilidad. (¶345.9.2)

Debe ser realizado de acuerdo a los requerimientos dados en la parte de diseño (¶319.4.2.b sí es aplicable, ó a, ó c) Método de ensayo. (¶345.9.3) El sistema debe sujeto a ensayo de fugas sensitivo. (¶345.8)


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 178

Parte 8 FLUIDO CLASE M Y ALTA PRESION CATEGORIA DE SERVICIO FLUIDO CLASE M CATEGORIA DE

DIAPOSITIVA POWER POINT Nº 89 SERVICIO FLUIDO CLASE M ASME B31.3 Rollino


89

El capítulo VIII de B31.3 indica los requerimientos específicos aplicables a: diseño, materiales, componentes, fabricación, inspección y ensayo de tubería diseñada por el propietario como "Fluido de servicio categoría M"  Es un fluido de servicio en el cual la simple exposición a una muy pequeña cantidad de un fluido tóxico, causada por el escape, puede producir daños irreversibles a las personas cuando se respira o se tiene contacto corporal, aunque se tomen medidas restauradoras prontamente.  El propietario tiene la responsabilidad de determinar si a un fluido corresponde categorizarlo como clase M ASME B31.3 Rollino

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Organización


 La organización y designación de parágrafos se corresponde con lo indicado en el código base, capítulos II a VI y capítulo VII / Tuberías no metálicas o revestidas con no metales.  Se utiliza el prefijo "M" antes del número de parágrafo.  Los requerimientos de los capítulos I a VII del Código, también se aplican a tubería para fluido clase M, a menos que sean modificados en este Capítulo VIII)  El capítulo VIII no prevé requerimientos para tuberías sometidas a condiciones cíclicas severas. ASME B31.3 Rollino

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Introducción. (¶M300) El capítulo VIII de B31.3 da los requerimientos aplicables: diseño, materiales, componentes, fabricación, inspección y ensayo de tubería diseñada por el propietario como "Fluido de servicio categoría M"


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 179 La organización y designación de parágrafos corresponden a lo indicado en el código base en los capítulos II a VI y capítulo VII / Tuberías no metálicas o revestidas con no metales, utilizando el prefijo "M" antes del número de parágrafo. Los requerimientos de los capítulos I a VII del Código, también se aplican a tubería para fluido clase M, a menos que sean modificados en esta parte del Código. (Capítulo VIII) Salvaguarda: Debe considerarse la necesidad de aplicar salvaguardas a la ingeniería (Apéndice G ¶G300.3) además de las salvaguardas correspondientes a lo indicado en G300.1 y .2. El capítulo VIII no prevé requerimientos para tuberías sometidas a condiciones cíclicas severas. Esta situación debe ser considerada en el lay out de la tubería. (Ver ¶300.c.5)

Definición. (¶300.2) Fluido de Servicio Categoría M Es un fluido de servicio en el cual la exposición potencial del personal se juzga como significante y en cuyo caso la simple exposición a una muy pequeña cantidad de un fluido tóxico, causada por el escape, puede producir daños irreversibles serios a las personas cuando se respira o se tiene contacto corporal, aunque se tomen medidas restauradoras prontamente.

Clasificación. El propietario tiene la responsabilidad de determinar si a un fluido corresponde categorizarlo como clase M de acuerdo a la definición. El apéndice M del Código incluye un diagrama de flujo para asistir en la determinación de la categoría de servicio. Los puntos considerados son: 1. Está, el sistema designado por el propietario como "categoría de servicio de alta presión"? 2. Es tóxico el fluido? 3. Puede una simple exposición a una muy pequeña cantidad de un fluido tóxico, causada por el escape, producir daños serios irreversibles a las personas cuando se respira o se tiene contacto corporal. Aunque se tomen medidas restauradoras prontamente? 4. Puede prevenirse en el diseño la ocurrencia de condiciones cíclicas severas? 5. Prevén los primeros siete capítulos del Código, suficiente protección para el personal, respecto de exposición a pequeñas cantidades de fluido en el ambiente?  Si las respuesta a la primera y última preguntas es "NO" y la respuesta a la segunda, tercera y cuarta pregunta es "SI" corresponde categorizar al fluido como "Categoría M" Como fue dicho el diseño, fabricación, inspección y ensayos de las tuberías para fluido categoría M está basado en los capítulos II a VII pero aplicando las excepciones, lineamientos y requerimientos adicionales con tenidos en el capítulo VIII: A continuación se resumen algunas de las modificaciones introducidas en el capítulo VIII, correspondientes a tuberías metálicas. No se incluye ninguna de las referidas a condiciones cíclicas severas debido a que este servicio no está cubierto en este capítulo:



Condiciones de diseño: (¶M301)  Condiciones de diseño


 Temperatura.

 Criterios de diseño.  Presión y temperatura;  Variaciones ocasionales.

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Temperatura de diseño: (¶M301.3) Debe estar basada en la temperatura del fluido. El uso de otra temperatura debe basarse en cálculos de transferencia de calor confirmados por ensayos o mediciones experimentales. Efectos dinámicos: (¶M301.5) El diseño del lay out debe minimizar las cargas de impacto. Debe realizarse análisis dinámicos (Utilizando por ejemplo software de simulación) para evitar o disminuir los efectos de vibración, pulsación o resonancia.

Criterios de diseño: (¶M302) Presión y temperatura. El uso de las tolerancias para variaciones ocasionales de acuerdo a ¶302.2.4 no está permitido. (¶M302.2.4) Cuando dos servicios que operan con distintas condiciones de presión-temperatura son conectados(¶M302.2.5), la válvula que separa los servicios debe ser "rateada" para la condición más severa. Las bases para la determinación de las tensiones admisibles para materiales metálicos es la misma que la indicada en el Código base. El diseñador debe documentar y justificar el uso de otros valores.

Requerimientos para componentes metálicos, referidos al fluido. Componentes: Componentes: Requerimientos del fluido


     

Tubos. Curva. Piezas a gajos. Conexiones en derivación construidas. Válvulas. Bridas y Placas ciegas.

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Tubos Los tubos listados en ¶302.2.2 (ASTM A 134 de chapa A 285 o ASTM A 139) no deben utilizarse y las previsiones de ¶305.2.3, no son aplicables debido a que el capítulo VIII no prevé las condiciones cíclicas severas. (Ver ¶M300.e)

Accesorios metálicos. (¶M305.2) Los siguientes accesorios no deben utilizarse: MSS-SP-43; MSS-SP-119; Lap joints "tipo C" de marca registrada.

Curvas. (¶M306.1.3) Las curvas corrugadas y de diseños similares no deben utilizarse.

Piezas a gajos. (¶M306.2) No deben tener un cambio de dirección en ninguna junta de unión que sea mayor a22.5 grados.

Conexiones en derivación construidas. (¶M306.5) La soldadura de tubo de derivación directamente al tubo principal, sin uso de refuerzo solo puede utilizarse si los accesorios indicados en ¶306.3.1.a no están disponibles. (Accesorios según MSS-SP97, laterales, cuplas, etc.) Las derivaciones con salida roscada o socket weld solo son admitidas si se cumplen los requerimientos específicos de este capítulo para soldadura y uniones roscadas. (M314 y M311.2 respectivamente)

Válvulas. (¶307.2) Válvulas con bonetes roscados no deben utilizarse. Los bonetes deben ser: a) bridados con al menos cuatro bulones y de tal diseño que se incremente la presión sobre la empaquetadura cuando se incrementa la presión del fluido; b) asegurados con soldadura de penetración total o c) asegurados con rosca cilíndrica de suficiente longitud, un asiento metal-metal y una soldadura de sello, todo actuando en serie.

Bridas y Placas ciegas. (¶M308) Bridas metálicas: Lo siguiente no debe utilizarse. Bridas slip-on con simple filete. Bridas con junta expandida. Bridas slip-on utilizadas como lap-joint. (a menos que se cumplan los requerimientos para lap-joint del capítulo VIII) Bridas metálicas roscadas. (Excepto que se utilicen anillos o juntas similares a los utilizados en tuberías revestidas, los cuales se extienden sobre toda la cara de la brida)



Placas ciegas: ¶M308.5) En todas las placas ciegas debe marcarse el material, rating y tamaño. 

Parte 4: Juntas de unión. Juntas de unión.


 Uniones soldadas.  Uniones roscadas.  Uniones de "Tubing"

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Uniones soldadas. (¶M311)  No deben utilizarse anillos de respaldo en tramos separados. Los anillos de respaldo e insertos consumibles solo pueden utilizarse si su aptitud fue demostrada mediante la calificación de un procedimiento de soldadura.  No están permitidas las uniones soldadas socket weld mayores a DN 50 (NPS 2)  La examinación de las uniones soldadas debe ser realizada de acuerdo a lo requerido por el capítulo VIII. (¶M341.4) 

Uniones roscadas. (¶M314) Roscas cónicas. Únicamente componentes aptos para fluido de servicio normal y de tamaños 8 (1/4) < DN (NPS) 25 (1) están permitidos.(Ver tabla 314.2.1).Tamaños menores a DN20 deben ser salvaguardados.(Apéndice G)

Roscas cilíndricas: Además de lo indicado en el Código base, las uniones deben tener una superficie de asiento no sometida a rotación relativa mientras o después que la unión ha sido efectuada. (Ver detalles en figura 335.3.3 (a) y (c))

Uniones de "Tubing" (¶M315) No debe utilizarse:  Uniones recalcadas  Soldering, Brazing,  Juntas adhesivas y tipo campana. 



Parte 5: Flexibilidad y soportes.  Flexibilidad: Las reglas simplificadas indicadas en ¶319.4.1.c, no son aplicables.(¶M319)  Soportes: Todos los elementos de soporte deben ser de materiales listados. (¶M321)

Parte 6: Sistemas. Tubería de instrumentación. (¶M322.3)   Las tuberías no deben ser mayores a 16mm (5/8 in.) de diámetro exterior.  Las uniones deben conformar las especificaciones listadas.  Debe instalarse una válvula de bloqueo accesible para aislar la tubería. 

Protección contra sobrepresión. (¶M322.6.3) No debe excederse la presión de diseño de la tubería en más de un 10% durante la operación del sistema de alivio de presión.

Parte 7: Materiales. (¶M323 a 325) Materiales. Materiales


 No deben utilizarse materiales desconocidos.  Materiales usados pueden reutilizarse si se dispone de los certificados de fabricación y se asegura que están libres de defectos que puedan afectar el servicio.  Las excepciones para la mínima temperatura indicada en el código base no están permitida. ASME B31.3 Rollino

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 No deben utilizarse materiales desconocidos. Materiales usados pueden reutilizarse si se dispone de los certificados de fabricación y se asegura que están libres de defectos que puedan afectar el servicio. Las excepciones para la mínima temperatura indicada en el código base no están permitida. 

Parte 8: Componentes. Para las dimensiones de componentes no listados se aplica por completo lo indicado en diseño por presión en el Código base. (¶303 y ¶304).



Parte 9: Fabricación, ensamble y montaje. Fabricación, ensamble y montaje. Materiales para soldadura Tratamiento térmico Curvas Ensamble y montaje.


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Materiales para soldadura: (¶M328.3) No deben utilizarse anillos de respaldo en tramos separados. Los anillos de respaldo e insertos consumibles solo pueden utilizarse si su aptitud fue demostrada mediante la calificación de un procedimiento de soldadura.

Tratamiento térmico: (¶M331) No deben especificarse requerimientos menos exigentes que los indicados en la tabla 331.1.1. 

Curvas: (¶M332) No deben utilizarse curvas corrugadas y de similar diseño.

Ensamble y montaje. (¶M335) Alineación. (¶M335.1) Cualquier curva o formado realizado par alineación o ajuste, debe ser tratado térmicamente si es requerido en ¶332.4.

Roscas: (¶M335.3) Las roscas deben ser inspeccionadas antes de su ensamble para verificar la limpieza y continuidad de los filetes. (Referencia ASME B1.20.1 o equivalente) Ver también lo indicado anteriormente para roscas cónicas y cilíndricas.



Parte 10: Inspección, examinación y ensayos. Inspección, examinación y ensayos. Extensión de la examinación. Inspección visual Otro tipo de examinación. Ensayos de fugas.


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Extensión de la examinación. (¶M341.4) Inspección visual. Toda la fabricación debe ser examinada. Todas las uniones roscadas, bridadas y otro tipo de uniones mecánicas deben ser examinadas.

Otro tipo de examinación: Debe examinarse al menos 20% de las juntas a tope y de unión de gajos, lap joint y derivaciones construidas al azar (Equivalente a figura 328.5.5 d y e). Cuando se requiere reemplazar la examinación radiográfica por examinación en proceso (¶341.4.1.b), esta debe ser especificada soldadura por soldadura en el diseño o por el inspector. Además debe ser suplementada por otro método de END. Ensayos de fugas. (¶M345) Nota: Se mantiene en este curso la denominación dada por el código B31.3 "Ensayo de fugas" En otros códigos o secciones y habitualmente en las instalaciones este ensayo se denomina "Ensayo o Prueba de Presión"

 

El ensayo de fugas sensitivo (¶345.8) debe incluirse dentro del ensayo de fugas requerido. El ensayo de fuga realizado a través del servicio inicial, no es aplicable.

SERVICIO DE ALTA PRESION. DIAPOSITIVA POWER POINT Nº 98

SERVICIO DE ALTA PRESION

ASME B31.3 Rollino

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El capítulo IX se refiere a tubería clasificada por el propietario como Alta presión .  Alta presión es considerada cuando se excede los valores de ASME B16.5 PN 420 (Clase 2500)


 Sin embargo no existe un valor establecido en el Código.  Las reglas de Tubería de Servicio de alta presión no son aplicables a fluido de servicio categoría M .  Si esta combinación de servicios es requerida deben especificarse medidas adicionales.  El capítulo IX excluye la tubería no metálica y la tubería revestida con no metales. ASME B31.3 Rollino

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Introducción. El capítulo IX se refiere a tubería clasificada por el propietario como Alta presión es considerada cuando se excede los valores de ASME B16.5 Clase 2500 a la temperatura correspondiente. Sin embargo no existe un valor establecido en el Código. Las reglas de Tubería de Servicio de alta presión no son aplicables a fluido de servicio categoría M Si esta combinación de servicios es requerida por el propietario, la ingeniería de diseño deberá especificar las medidas adicionales que deban tomarse. (¶ 300.c.) Además de las exclusiones establecidas en el Código, este capítulo excluye la tubería no metálica y la tubería revestida con no metales. (¶K300.1.4)

Responsabilidad del propietario: El propietario es el responsable de especificar la aplicación de las reglas del capítulo IX y además debe proveer la información necesaria para los análisis y ensayos requeridos. Responsabilidad del diseñador: Debe elaborar y presentar al propietario un informe escrito que resuma los cálculos de diseño y certificar que el diseño ha sido realizado de acuerdo a los requerimientos del capítulo IX.

Requerimientos modificados para alta presión. Requerimientos modificados para alta presión


 La organización y designación de parágrafos corresponden a lo indicado en el código base, utilizando el prefijo "K" antes del número de parágrafo.  Los apéndices A, B, H y X no son aplicables.  El término salvaguarda y otros términos característicos de los fluidos peligrosos no son utilizados en este capítulo. Es recomendable considerarlos en el diseño. ASME B31.3 Rollino

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ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 187 La organización y designación de parágrafos corresponden a lo indicado en el código base en los capítulos II a VI y capítulo VII / Tuberías no metálicas o revestidas con no metales) utilizando el prefijo "K" antes del número de parágrafo. Los apéndices A, B, H y X no son aplicables.

El término tensión admisible se utiliza en lugar de tensión admisible básica utilizada por el Código en los capítulos anteriores. El término salvaguarda y otros términos característicos de los fluidos peligrosos no son utilizados en este capítulo. No obstante es recomendable considerarlos en el diseño.

Presión y Temperatura de diseño. (¶K301.2 y .3) Presión: La presión de diseño debe basarse en la máxima esperada. Las tolerancias previstas para variación de las condiciones normales de operación de acuerdo a ¶302.2.4 no se aplican. (¶K301.2.1) Temperatura: La temperatura de diseño debe basarse en la temperatura del fluido. (También en los componentes no aislados.) (¶K301.3)

Criterios de diseño. Dieño: Condiciones y criterios


Presión de diseño : debe basarse en la máxima esperada. No se aplican las tolerancias para variación de las condiciones normales. Temperatura de diseño: debe basarse en la temperatura del fluido. El Paragrafo K302 formula los criterios de diseño adicionales a ser considerados, referidos a ratings presión-temperatura, tensiones, sobreespesores requeridos, valores mínimos requeridos y variaciones permitidas: ASME B31.3 Rollino

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El Parágrafo K302 (¶K302.1 a ¶K302.4) formula los criterios de diseño referidos a ratings presióntemperatura, tensiones, sobreespesores requeridos, valores mínimos requeridos y variaciones permitidas: Al menos los siguientes puntos deben ser considerados por el diseñador:        

Propiedades mecánicas a la temperatura de diseño. (Tracción, compresión, flexión, corte, tenacidad) Resistencia a la fatiga. Tensiones de diseño y sus bases. Posibilidad de deterioro de las propiedades mecánicas durante el servicio. Propiedades térmicas. Límites de temperatura. Resistencia a la corrosión y erosión. Métodos de fabricación.


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 188   

Métodos de examinación y ensayo. Condiciones de ensayo de presión. Posibles imperfecciones.

Los siguientes son algunos de los criterios de diseño del código base que se modifican el capítulo IX: Se aplica la tabla K326.1 en lugar de la tabla 326.1, para ratings presión-temperatura. Se aplica la tabla K1 en lugar de la tabla A-1, para la determinación de las tensiones admisibles. Los componentes de tubería que tengan soldaduras deben tener un factor de calidad de junta soldada Ej = 1.00 (¶K302.3.4). Los criterios de aceptación de esas soldaduras deben estar de acuerdo con la tabla K341.3.2. (¶K302.3.4) Las soldaduras en espiral no están permitidas. (¶K302.3.4) El factor de calidad de fundición debe ser EC =1.00 y todos los requerimientos suplementarios deben ser cumplidos. (¶302.3.3). Los límites durante la operación de las tensiones calculadas debido a: presión, peso y otras cargas retenidas y ocasionales (SL) pueden ser como mucho 1.2 veces el valor de tensión admisible dado en la tabla K-1. (Viento y terremoto no se requiere que se consideren actuando concurrentemente) Sobreespesores: Cuando se determina el espesor mínimo requerido de componentes de tubería debe incluirse los sobreespesores requeridos por corrosión, erosión, roscado, entallado, etc. (Ver definición de "c" en ¶K3024.1.1.b) Resistencia mecánica: Debe realizarse un análisis de fatiga en caso de utilizarse cualquier medio para aumentar la resistencia de la tubería. (¶K302.4.1).

Diseño por presión de componentes de tubería: Diseño por presión  Se establecen requisitos específicos para diseño de:  Tubos rectos bajo presión interna.  Tubos sometidos a presión externa.  Tubos curvados.  Piezas a gajos.  Tubos curvados sometidos a presión exterior.  Conexiones en derivación.  Otros componentes.  Análisis de fatiga.


ASME B31.3 Rollino

Tubos rectos bajo presión interna.

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(¶K304.1.2)

Esta parte del capítulo tiene una significativa diferencia respecto del código base en lo referido a las ecuaciones aplicables para la determinación del mínimo espesor requerido para tubos sometidos a presión interna (para ciertas aleaciones de níquel y aceros austeniticos tratados ver 304.1.2.b. El espesor de pared debe ser determinado de acuerdo a la ecuación (33) tm = t + c

(33)


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 189 El mínimo espesor de pared comercial "T" del tubo seleccionado menos las tolerancias de fabricación, no debe ser menor que tm. "t" puede calcularse con las ecuaciones (34) y (35). (ver notas en el Código) a) Excepto que se indique otra cosa en el punto b) para aceros inoxidables austeníticos tratados térmicamente y para ciertas aleaciones de níquel con comportamiento esfuerzo-deformación similar, “t” no debe ser menor que el calculado con la ecuación 34a ó b. La ecuación (34) está basada en el diámetro exterior del tubo y la ecuación (35) en el diámetro interior. Estas ecuaciones intentan proveer un factor no menor de 1.732 de la presión requerida (de acuerdo a la teoría de Von Miseis) para iniciar la fluencia en la superficie exterior del un cilindro realizado con un material perfecto elástico-plástico. Para aceros inoxidables austeníticos tratados térmicamente y para ciertas aleaciones de níquel con comportamiento esfuerzo-deformación similar este factor puede ser 1,5. (34ª)

t

D  2c o 2

   1.155 P  1 exp .     S   

(34b)

t

d  2c I 2

  1.15 P   exp .   1    S   

La presión interior manométrica puede calcularse con las ecuaciones (35a) o (35b) (35a)

P

 D  2co  S ln  1.155  D  (T  cI ) 

(35b)

P

 d  2T  co  S ln  1.155  d  2cI 


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 190 Siendo: c= ci+co cI = Suma de los sobreespesores interiores. co = Suma de los sobreespesores exteriores. (Si no se especifica interior o exterior, debe considerarse interior) . D y d: Diámetros exterior e interior. (Deben asumirse como los más grandes que permita la especificación) S = ver Tabla K-1. T = Espesor de pared del tubo. (medido o mínimo por especificación de compra) P = Presión manométrica interna. tm = mínimo espesor de pared requerido (Incluyendo "c") t = espesor de pared calculado (debido a presión y "c") Nota: Si no se especifica si los sobreespesores "c" son interiores "ci" o exteriores "co", debe asumirse que son interiores. Ver mayores detalles en el código. b) A temperaturas de diseño para las cuales los valores de “S” se encuentran en letra “negrita” en la tabla K-1 (aceros inoxidables austeníticos con tratamiento térmico de solución, y para ciertas aleaciones de níquel con comportamiento esfuerzo-deformación similar), aplican las ecuaciones 34c, d y 35c y d.

Tubos sometidos a presión externa.

(¶K304.1.3)

La presión de diseño debe ser determinada utilizando las ecuaciones para presión interior del capítulo IX. (K¶304.1.2) para tubos donde D/t < 3.33 si al menos uno de los extremos del tubo está sometido completamente a presión exterior que produzca tensión de compresión axial.


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 191 Si D/t > 3.33 y/o D/t < 3.33 cuando la presión exterior no es aplicada en al menos un extremo del tubo, el espesor de pared debe determinarse de acuerdo al código base (¶304.1.3) utilizando las tensiones admisibles de la tabla K-1.

Tubos curvados y piezas a gajos. (¶K304.2) Tubos curvados: Mínimo espesor de pared es el mismo que para tubos rectos siempre que el mínimo radio de curvado sea de: 10 diámetros exterior nominal. Tolerancias dimensionales y límites de esfuerzos: ¶K332.

Piezas a gajos: No están permitidas. (¶K304.2.3.)

Segmentos de tubo curvados sometidos a presión exterior: Mínimo espesor de pared es el mismo que para tubos rectos. Longitud de diseño "L": Es el desarrollo de la línea neutra entre dos secciones rigidizadas. (¶K304.2.4)

Conexiones en derivación. (¶K304.3 1) Es aceptable:  Un accesorio de acuerdo con ¶K303;  Una derivación extruida de acuerdo con ¶394.3.4;  Un accesorio de derivación similar a lo mostrado en Figura K328.5.4. El refuerzo de conexiones de acuerdo a ¶304.3.3 no está permitido.

Cierres.

(¶K 304.4)

Si no están de acuerdo a las especificaciones listadas en la K426.1 deben ser calificados de acuerdo a ¶K304.7.2 salvo que estén diseñados de acuerdo a las reglas de ASME BPVC División 2 o División 3 y sección II, parte D.

Bridas y placas ciegas. (¶K304.5) Pueden calcularse de acuerdo a ASME BPVC División 2 o División 3 utilizando la nomenclatura del capítulo IX., Para el diseño de placas ciegas debe considerarse E= 1.00

Otros componentes. (¶K304.7.1)


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 192 Excepto juntas y empaquetaduras, no están permitidos otros componentes no metálicos. (¶K304.7.3) Componentes no listados deben ser calificados de acuerdo a ¶K304.7.2. Accesorios socket weld no están permitidos Juntas de expansión tipo fuelle no están permitidas. (¶K304.7.4)

Análisis de fatiga. (¶K304.8) Para determinar la aptitud de un sistema para condiciones cíclicas de operación se requiere un análisis de fatiga, incluyendo todos los componentes y juntas de unión Para el análisis debe considerarse lo siguiente:       

Variaciones de presión, variaciones térmicas y tensiones de desplazamiento. Excepto que se admita lo contrario (¶K304.8.5 .6) debe realizarse de acuerdo a ASME BPVC División 2 ó División 3.. Ensayo de fatiga debe realizarse de acuerdo a ¶ K304.8.5. Extensión de vida por fatiga: de acuerdo a ¶ K304.8.6. Los requerimientos de ¶K304.8 son adicionales a los requerimientos de flexibilidad de ¶K319. Deben cumplirse todos los requerimientos de ¶K304.8 No se requiere análisis formal de fatiga en sistemas comparables con sistemas que operan satisfactoriamente y/o han sido realizados análisis de fatiga.

Amplitud de tensiones de alternancia: De acuerdo a ASME BPVC Sección VIII división 2(¶K304.8.2) por comparación de curvas de fatiga. Apéndices 4 y 5. Evaluación de tensiones debidas a la presión: (¶K304.8.4) Puede utilizarse la ecuación (37) para tubos rectos. (37)

S=_

PD2

_

2(T - c) D - (T - c)

Vida por fatiga extendida La vida de diseño por fatiga, puede ser extendida más allá de lo determinado según sección VIII div. 2, Parte 3, parágrafo 3.15 y parte 5 o División 3, articulo KD-3, por alguno de los siguientes métodos, según sea aplicable, si el componente está calificado de acuerdo a K304.7.2. a) Tratamiento superficial para mejorar la terminación superficial. b) Métodos de pre-tensionado.


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 193 c) Para otras consideraciones ver ¶K304.8.4 en el código.

Parte 3: Componentes de tubería. Componentes de tubería.


 Tubos: deben ser sin costura o con costura longitudinal. Ej = 1.00 y examinación adicional.  Fundiciones: Ec = 1.00.  Accesorios socket weld: no están permitidos  Piezas a gajos: no están permitidas.  Bulonería: se establecen requisitos específicos. ASME B31.3 Rollino

103

Tubos. (¶K305) Deben ser sin costura o con costura longitudinal. Ej = 1.00 y examinación de acuerdo a nota 2 de la tabla K341.3.2. Examinación adicional: Tubos (y tubing)deben examinarse 100% Corrientes parásitas (ET) o Ultrasonido (UT) examinación ( adicional a lo indicado en la especificación de componente) para la detección de defectos longitudinales de acuerdo a tabla K305.1.2. TABLA K305.1.2 Examinación requerida para la detección de defectos longitudinales en tubos Ultrasonido o Corrientes parásitas (eddy current) Diámetro

examinación requerida

Parágrafo de referencia

d < 3.2 (1/8) o D < 6.4 (1/4)

Nota

¶K344.8

3.2 (1/8) < d < 17.5 (11/16) y 6.4 < 25.4 (1)

Corrientes parásitas (ET) ¶K344.6 (1) o Ultrasonido (UT)

d > 17.5 o D > 25.4

Ultrasonido (UT)

mm (in)

¶K344.6

NOTA: (1) Limitada para tubos de acero inoxidable austenitico deformado en frío. Accesorios, curvas y derivaciones. (¶K306) Fundiciones: Ec = 1.00. Soldaduras: Ej = 1.00. Accesorios socket weld no están permitidos . Piezas a gajos no están permitidas. Los Pernos / tornillería debe cumplir los requerimientos de ASME BPVC Sección VIII, División 2, Artículo M-5. (¶K309)



Parte 4. Requerimientos de servicio para juntas de unión. Juntas de unión  Soldaduras:


 En general no se admiten anillos de respaldo ni insertos consumibles.  Soldaduras de filete: solo para fijaciones estructurales.  Soldaduras socket y de sello no deben realizarse  Otras juntas de unión. unión  No están admitidas las uniones expandidas, de compresión, flared, flareless ni recalcadas. ASME B31.3 Rollino

104

Soldaduras: (¶K311) Anillos de respaldo no deben ser usado. Tampoco insertos consumibles, excepto que se especifiquen en la ingeniería de diseño. Las soldaduras de filete se admiten solo para fijaciones estructurales. Soldaduras socket y de sello no deben realizarse. Otras juntas de unión. No están admitidas:  Juntas expandidas (¶K313),  Uniones roscadas (K314)  Uniones en tubing del tipo flared, flare-less y compresión, (¶K315),  Uniones Recalcadas (¶K316).

Materiales. Materiales.


 El uso de materiales para servicio de alta presión está sujeto a los requerimientos del capítulo IX y tabla K-1  El uso de materiales desconocidos, no está permitido.  Materiales usados pueden utilizarse cumpliendo las condiciones establecidas.  Se establecen requisitos especícos respecto de limitaciones de temperatura, verificación de aptitud y ensayos de impacto. ASME B31.3 Rollino

105

El uso de materiales para servicio de alta presión está sujeto a los requerimientos del capítulo IX y tabla K-1. Debe prestarse atención al proceso para asegurar la uniformidad de las propiedades de todo el lote. El uso de materiales desconocidos, no está permitido. (¶K323.1.3) Materiales usados pueden utilizarse si están adecuadamente identificados, satisfacen una especificación listada, tienen documentado el historial de servicio y la evaluación de vida por fatiga y además cumplen todos los requerimientos de ¶K323.1.4. La conformidad de los materiales respecto a los requerimientos de análisis químicos de producto debe ser verificada y certificada.



Limitaciones de temperatura. (¶K323.2) Límite superior para materiales listados. (¶K323.2.1) Es la máxima temperatura para a cual se muestran valores de tensión en la tabla K-1. No debe ser mayor la determinada según ¶302.3.2 si la tensión es dominada por creep o previsiones de ruptura. Límite inferior para materiales listados. (¶K323.2.2)

 La menor temperatura permitida para un componente o soldadura es la temperatura de ensayo de impacto determinada de acuerdo con ¶K323.3.4:  La menor de -46ºC (-50ºF) o la temperatura determinada de acuerdo con ¶K323.3.4 si la tensión circunferencial es < a 41 MPa; 6ksi  -46ºC (-50ºF) para materiales exentos de ensayo de impacto. (Tabla K323.3.1 nota 6)  Al especificar la temperatura de metal requerida debe considerarse: El rango total de las condiciones de operación; Desvíos que puedan producirse; Temperatura ambiente extrema y temperatura de ensayo de fugas. (¶K323.3.4) Materiales no listados aceptables deben calificarse en función del rango entre temperatura máxima y mínima. (¶K323.2.3) Verificación de aptitud para el servicio. (¶K323.4) Valen los mismos requerimientos fijados en el código base pero las tensiones admisibles deben determinarse de acuerdo a (K302.3. Ensayo de impacto. (¶K323.3) Cuando es requerido, debe realizarse de acuerdo a los requerimientos establecidos en el código para servicios clasificados como de alta presión: tabla K323.3.1 la cual resume los requerimientos de ensayo y contiene la siguiente información: Cantidad de ensayos. Pieza de ensayo para toma de probetas. Localización y orientación de probetas. Requerimientos de energía mínima absorbida. Procedimiento y equipamiento: De acuerdo a ASTM E 370. Criterio de aceptación: Están modificados para esta sección los valores de energía mínima absorbida y se detallan en la tabla K3233.5 en el Código. El uso de partes retenedoras de presión de hierro dúctil revestidas con zinc no está permitido.


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 196 Materiales revestidos con zinc (galvanizados) no deben unirse por soldadura a partes retenedoras de presión. Cladding y materiales de revestimiento. (¶K323.4.3) Los materiales base deben ser aceptables de acuerdo a ¶K304) y no deben incluir en el cálculo al espesor del revestimiento. La inspección de clad y revestimientos realizados por soldadura debe ser realizada de acuerdo a ASME BPVC, Sección VIII, División 1, UCL-30 a UCL-52 y las previsiones del código B31.3 Si el revestimiento metálico también actúa como asiento, o forma parte de la cara de la brida deben aplicarse las limitaciones indicadas en ¶K308 (Bridas, placas ciegas y juntas)

Parte 8: Normas y especificaciones para componentes. Componentes.


 La tabla K326.1 y ¶K303 y ¶K304 se aplican en lugar de tabla 326.1 y ¶303 y ¶304.

ASME B31.3 Rollino

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La tabla K326.1 y ¶K303 y ¶K304 se aplican en lugar de tabla 326.1 y ¶303 y ¶304.

FABRICACIÓN, ENSAMBLADO Y MONTAJE Fabricación, Ensamblado y Montaje  No se admite la calificación de procedimientos y soldadores / operadores realizadas por otros


 Impacto: Deberán realizarse ensayos para todos los procedimientos y calificaciones de habilidad  Cuando ASME IX requiere ensayo de tracción, debe determinarse la fluencia.  La calificación en tubo califica chapa pero no a la inversa.  Se requieren ensayos mecánicos para todas las calificaciones de habilidad.  Otros requisitos específicos son establecidos. ASME B31.3 Rollino

107

Introducción El capítulo IX incluye requerimientos específicos aplicables a fabricación, ensamblado y montaje de tuberías para servicios de alta presión, los cuales modifican o suplementan los requerimientos establecidos en el Código base. El siguiente es un resumen de algunos de esos requerimientos: Los procesos de fabricación, ensamblado y/o montaje son:


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 197      

Soldadura. Brazing Precalentamiento. Tratamiento térmico. Curvado y conformado.

Soldadura (¶ K328) Responsabilidad. (¶K328.1) No se admite calificación de procedimientos y soldadores/operadores realizadas por otros. (¶K328.2 y.3)

Calificaciones. (¶K328.2) Procedimientos (incluyendo reparaciones) y soldadores / operadores de deben calificarse de acuerdo a ASME IX modificado según lo siguiente:          

Impacto: Deberán realizarse ensayos para todos los procedimientos y calificaciones de habilidad. Material Base: Los ensayos de soldaduras deben realizarse utilizando materiales de la misma especificación, tipo o grado que los que se utilizarán en la producción. Materiales de aporte: Los ensayos de soldaduras deben realizarse utilizando materiales de la misma clasificación que los que se utilizarán en la producción. Tratamiento térmico: Los ensayos de soldaduras deben someterse a ciclos térmicos similares a los que se utilizarán en la producción. Cuando ASME IX requiere ensayo de tracción, debe determinarse la fluencia. (aplica de de metal base) La calificación en tubo califica chapa pero no a la inversa. Se requieren ensayos mecánicos para todas las calificaciones de habilidad. Para espesores mayores a 51mm (2 in) el cupón de ensayo debe ser de al menos el 75% del espesor de la junta más gruesa a realizar durante la producción. El parágrafo ¶328.2.1.f (P y S Nº) se aplica. La recalificación de soldadores y operadores de soldadura se requiere cuando no se utiliza un proceso específico por un periodo de seis meses o más o cuando existe una razón específica.

Materiales (¶K328.3)

Material de aporte. (¶K328.3.1) Deben ser especificados en la ingeniería de diseño y cumplir con la sección ASME BPVC IX. Materiales no incorporados a dicha sección solo pueden utilizarse si previamente se demuestra su aptitud mediante su utilización en la calificación de un procedimiento de soldadura de acuerdo a la sección IX.



Anillos de respaldo. (¶K328.3.2) No deben utilizarse.

Preparación para la soldadura. (¶K328.4)

Preparación de bordes. Se permiten solamente superficies mecanizadas o amoladas a metal brillante.

Alineación.  Se permite mecanizado para mejorar la alineación, siempre que se mantengan los requerimientos de espesor. También puede depositarse soldadura en el interior o exterior.  Las superficies internas de soldaduras a tope deben alinearse tanto como se pueda de acuerdo a las tolerancias dadas en la EPS / WPS. No se admite una desalineación mayor a 1.6 mm 1/16 in).  Si debe efectuarse una transición en las superficies exteriores, no debe ser menor a 1:4. Conexiones en derivación: La desalineación interior (dimensión "m" en figura K328.5.4) no debe ser mayor a + 1.5 mm (1/16 in). La dimensión "g" de luz de raíz debe ser especificada. 6mm

(1/4in.)

tm



Desalineación permitida 1.5mm (1/16in.) ver WPS) Redondeado (Permited misalignment 1.5mm (1/16in.) See WPS) (Round Corner)

30º(deg)

Fig. K328.4.3 Preparación y desalineación permitida. (Pipe Bored For Alignment: Trimming and Permitted Misalignment)

Requerimientos de soldadura: (¶K328.5)

Circunferenciales y longitudinales(*) (*) Las no cubiertas por las especificaciones de la tabla 326.1.


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 199 Las soldaduras deben realizarse de acuerdo a una EP / WPS. (Incluyendo las agregadas para alineación) La puntadas, reparaciones y las soldaduras agregadas para alineación, también deben ser realizadas por un soldador / operador calificado. Las puntadas deben realizarse. Las soldaduras (puentes) realizadas para punteado alejadas de la raíz deben quitarse.

Filetes. (¶K328.5.2) Deben tener fusión completa y transición suave con las superficies de los materiales base.

Soldaduras de sello: No están permitidas. (¶K328.5.3) Soldaduras de conexiones en derivación: (¶K328.5.4) El único tipo aceptable es el de accesorios para conexiones en derivación (autoreforzados) (¶300.2). Las soldaduras deben ser de penetración total y permitir 100% la interpretación radiográfica.

Lap joints: No está permitido el uso de soldadura para fabricar las partes para uniones Lap joint. (¶K328.5.5)

m

g

% radiography)



Precalentamiento (¶K330)  La necesidad de precalentamiento debe establecerse en la ingeniería de diseño y demostrarse mediante la calificación de un procedimiento de soldadura.  Los mínimos valores e indican en la tabla 330.1.  La zona de precalentamiento debe extenderse 25mm (1 in.)más allá de cada borde de la soldadura.

Otros requisitos


 Tratamiento térmico es requerido para materiales P-Nº 4 y 5 en todos los espesores.  Se modifican los requisitos para templados y revenidos y espesor gobernante.  El curvado y conformado en frío o en caliente deben realizarse de acuerdo a un procedimiento.  Se establecen requisitos específicos para tratamiento térmico de curvas y componentes conformados ASME B31.3 Rollino

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Tratamiento térmico. (¶K 331) Es requerido para materiales P-Nº 4 y 5 en todos los espesores. Para soldaduras de materiales templados y revenidos cuando se requiere tratamiento térmico, debe realizarse a una temperatura no mayor que 28ºC (50ºF) debajo del rango de temperaturas críticas de transformación.

Espesor gobernante. Para utilizar en la tabla 331.1.1, el espesor gobernante es el espesor más grueso medido en la junta. Para filetes para fijaciones exteriores no retenedoras de presión, se requiere tratamiento si el espesor a través de la soldadura en cualquier plano es mayor al doble del mínimo espesor de material base que requiera tratamiento térmico. (Independientemente del espesor del material base). Excepto que no se requiere sí: P-Number1: Si la garganta de soldadura es de 16 mm (5/8 in) o menos. P-Nº 3, 4, 5, 10A y 10B: Si la garganta de soldadura no es mayor que 6 mm (1/4 in.) y siempre que se aplique el precalentamiento recomendado y la mínima resistencia a la rotura especificada no: 490 Mpa, 71ksi Materiales ferríticos cuando las soldaduras se realizan con materiales de aporte no endurecibles al aire. Pueden utilizarse materiales de aporte austeníticos para soldar ferríticos si las condiciones de servicio no los afectan negativamente. (Corrosión, expansión térmica, etc.).

Otros requerimientos:


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 201 Los requerimientos referidos a calentamiento y enfriamiento no se modifican el capítulo IX.

Curvado y Conformado. (¶K332 El curvado de tubos en frío o en caliente debe realizarse de acuerdo a un procedimiento escrito. Cualquier radio de curvado es permitido si se obtienen superficies libres de fisuras y pliegues. Los siguientes puntos típicos deben estar contenidos en el procedimiento de curvado:

                

Especificación del material del tubo. Rango de diámetros y espesores. Rango de radios de curvado. Máxima elongación de fibras esperada. Rango de ángulos de doblado. Temperatura de metal mínima durante el curvado. Método de calentamiento. Máximo tiempo de mantenimiento a temperatura. Descripción del equipamiento de curvado y procedimiento a utilizarse. (En frío, en caliente, por inducción, en horno, curvado con tres puntos de apoyo, etc.) Matrices de curvado. Procedimiento de llenado de los tubos. Método de protección de roscas y superficies maquinadas. Tratamiento térmico pos-curvado. Postcalentamiento para operaciones de ajuste dimensional. Examinación requerida. Ovalización en % del diámetro exterior. (Máximo 8% para presión interior y 3% para presión exterior) Máxima reducción de espesor permitida.

Temperatura de curvado. (¶K332.2.2) Se aplica lo indicado en el código base. (¶332.2.2) excepto que se considera curvado en frío de aceros templados y revenidos cuando la temperatura de curvado es al menos 28ºC (50ºF) por debajo del rango de temperaturas críticas de transformación.

Conformado. (¶K332.3) De la misma forma que fue indicado para curvado, el conformado debe realizarse de acuerdo a un procedimiento escrito:


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 202  

La temperatura de conformado debe ser consistente con las características del material, uso y tratamiento térmico. El espesor después de conformado no debe ser menor al mínimo requerido.

El procedimiento de conformado debe contener:  Especificación del material del tubo.  Rango de tamaños y espesores.  Máxima elongación de fibras esperada.  Temperatura de metal mínima y máxima durante el conformado.  Método de calentamiento.  Máximo tiempo de mantenimiento a temperatura.  Descripción del equipamiento de curvado y procedimiento a utilizarse. Matrices de curvado.  Materiales y procedimientos a utilizar para proveer soporte interno durante el conformado.  Tratamiento térmico pos-conformado.  Postcalentamiento para operaciones de ajuste dimensional.  Examinación requerida.  Máxima reducción de espesor permitida.

Tratamiento térmico de curvas y componentes conformados. (¶K332.4.1) Cuando es requerido debe realizarse de acuerdo a la tabla 331.1.1.

Doblado y conformado en caliente. (¶K332.4.1): P-Nº 3, 4, 5, 6, 10A y 10B (No templados y revenidos) requieren tratamiento térmico en todos los espesores. Materiales templados y revenidos deben tratarse de acuerdo a la especificación original de materiales.

Doblado y conformado en frío. (¶K332.4.2) Se requiere tratamiento térmico cuando: Se especifica en la ingeniería de diseño. La máxima elongación calculada excede el 5% de tensión o 50% del alargamiento mínimo especificado en la especificación del material para P-Nº 1 a 6. (Salvo que se asegure que en la parte más exigida se mantiene al menos 10% de alargamiento remanente).

El ciclo térmico debe estar de acuerdo con lo indicado en la tabla excepto que para materiales templados y revenidos la temperatura de alivio de tensiones no debe superar 28ºC (50ºF) por debajo del rango de temperaturas críticas de transformación.



INSPECCIÓN, EXAMINACION Y ENSAYOS. Inspección, Examinacion y Ensayos.


 Se modifica la extensión de la examinación.  Se modifican los requisitos para ensayo de fuga de soldaduras de cierre.  Se establecen requisitos específicos para el ensayo de fugas, incluyendo presión requerida.

ASME B31.3 Rollino

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Previo al inicio de operación y posteriormente al tratamiento térmico cada sistema de tubería debe ser examinado de acuerdo a los siguientes requerimientos: Examinación

Examinación (¶K344.4.1)

Extensión visual Materiales y componentes: 100% Fabricación: 100% Uniones roscadas, apernadas y de otro tipo: 100% Tubería montada: Debe examinarse para verificar dimensiones, alineación, soportes, guías, puntos de pretensionado, posibilidad de movimiento, etc. uniones roscada que retienen presión: 100% Los siguientes defectos no se admiten: Roscas cónicas: fallas en el ensamble requerido en API Std Roscas cilíndricas: Fallas en el ajuste entre las partes. .

Examinación radiográfica. Juntas circunferenciales, longitudinales y de derivaciones:100% de acuerdo (¶K344.4.2 y ¶K344.66) a AME BPVC sección V. (Fundiciones ver ¶K302.3.3.c) . Cuando el diseño lo prevé y con la aprobación del propietario puede utilizarse ultrasonido en lugar de radiografía para Tw > 13mm(0.5in) Examinación durante el proceso (¶344.7): No sustituye a radiografía. Examinación Ultrasónica No sustituye a la radiografía pero puede suplementarla. (¶K344.5 y ¶K344.6) Tubos: 100% para detección de defectos longitudinales de acuerdo con ASTM E 213 cuando es requerido en tabla K305.1.2 Para requerimientos específicos, ver ¶K344.6.2. Criterios de aceptación: ¶K344.6.3


ASME B31.3 Parte 8 - "Fluido clase M y Alta Presión" R6-10 pag. 204 Eddy current. (¶K344.8) (Corrientes parásitas)

Tubos: 100% para detección de defectos longitudinales de acuerdo con ASTM E 213 cuando es requerido en tabla K305.1.2. Método: ASME BPVC específicos de ¶K344.8.

sección V artículo 8 con los requerimientos

Criterios de aceptación: ¶K344.8.2 Examinación durante el No se modifican los requerimientos en el capítulo IX. Se aplica ¶344.7. proceso (¶344.7) Ensayo de (¶K341.5.1)

dureza: Cuando es requerido (Ver ¶331.1.7), al menos 10% de la producción de soldaduras y curvados o conformados en caliente de cada hot bent y hot fomed de lotes de tratamiento térmico y 100% de los tratados localmente. Examinación para Cualquier método puede ser utilizado. resolver incertezas: (¶K341.5.2) Calificación del personal. Calificación y certificación. ¶342.1 Debe realizarse por entrenamiento y experiencia en el método aplicable. (¶K342) Parágrafo 342 aplica, excepto que el personal que evalúa resultados de examinación por UT debe ser calificado y certificado nivel II o III de acuerdo con ASNT SNT TC 1A, ACCP (ASNT Central Certificación Program) o CP-189 (Qualification and Certification of Nondestructive testing personnel). La calificación de este personal debe ser por examinación escrita. Procedimientos de Inspección visual: (¶344.2). ASME V Artículo 9 examinación. (¶K343) Partículas magnéticas: (¶K344.3). ASME V Artículo 7. Fundiciones ¶K302.3.3.b Líquidos penetrantes; (¶K344.4) ASME V Artículo 6 Fundiciones ¶K302.3.3.b Radiografía: (¶K344.5) ASME V Artículo 2. Ultrasonido: (¶K344.6) ASME V Artículo 5 (con alternativas)- Fundiciones ¶K302.3.3.c; Tubos ¶K344.6.2. Corrientes parásitas: (¶K344.8) ASME V artículo 8. Métodos especiales: (¶344.1.2)

Criterios de aceptación.

Tabla K341.3.2; Ultrasonido ¶K344.6; Corrientes parásitas ¶K344.8.

Registros

¶K346; Ultrasonido ¶K344.6.4 (de acuerdo a S5 de E213); Corrientes parásitas ¶K344.8.3



TABLA K341.3.2



Ensayos o Pruebas. (¶K345) Ensayo de fugas. (¶345.1 a ¶K345.4) Nota: Se mantiene en este curso la denominación dada por el código B31.3 "Ensayo de fugas" En otros códigos o secciones y habitualmente en las instalaciones este ensayo se denomina "Ensayo o Prueba de Presión"

Se aplican los requerimientos del código base (¶345.4 o ¶K345.5) con las modificaciones del capítulo IX. Cada soldadura y componente de tubería debe ensayarse Hidrostáticamente o neumáticamente. (Excepto bulones / tornillos y juntas a utilizarse en el ensamble final) Deben tomarse precauciones especiales para prevenir accidentes producidos por proyectiles u otro tipo de causas producidas por fallas durante el ensayo Adicionalmente a la prueba de fugas el sistema debe presurizarse al 110% de la presión de diseño para determinar que no existan pérdidas (Excepto que el ensayo de fugas se realice con el sistema instalado). Aclaración: Este punto puede ser aplicable por ejemplo a tuberías 100% bridadas. La soldadura de cierre del sistema puede ser ensayada de acuerdo a 344.4.3.b. (Mínimo 77% de la presión calculada de acuerdo con ¶345.4.2.b) Ninguno de los siguientes ensayos puede ser utilizado en lugar del ensayo de fugas requerido: Ensayo inicial de servicio (¶345.7), ensayo sensitivo (¶345.8), alternativas al ensayo de fugas (¶345.9) La temperatura de ensayo no debe ser menor que la temperatura de ensayo de impacto. (¶345.2.2)

Presión. (¶K345.2.1)

Fluencia a través del espesor. Si el ensayo puede producir que se supere la mínima tensión de fluencia especificada a través del espesor, la presión puede ser reducida a la máxima presión para la cual no se exceda ese límite a la temperatura de ensayo.

Ensayo neumático preliminar. Previo a la realización de otros ensayos de fuga, puede realizarse un ensayo neumático preliminar para la detección de pérdidas mayores a presiones que no excedan 25 psig (170 kPa) (gage)

Expansión del medio de ensayo: Deben tomarse precauciones en caso de que el medio pueda expandirse durante el ensayo. Es recomendable la instalación de dispositivos de alivio de presión.



Ensayo de fugas. (¶K345.4)  La presión debe mantenerse al menos 10 minutos y todas las uniones deben examinarse para la detección de pérdidas. (¶345.2.2.b)  La presión de ensayo hidrostático (¶K345.4.2) debe calcularse de acuerdo a lo indicado en el código base. Se aplican (¶345.4.2.a y b) excluyendo la limitación de ST/S < 6.5 y utilizando as tensiones admisibles dadas en la tabla K-1 en lugar de los de la tabla A-1.  La presión de ensayo neumático (¶K345.4.4) es la misma que la requerida para ensayo hidrostático.  Si se realiza una combinación de ensayo hidrostático-neumático (¶K345.6), el valor de la presión en la parte llenada con líquido no debe exceder los valores calculados de acuerdo a lo requerido para prueba hidrostática. 

Registros. (¶K346) El diseñador, fabricante, instalador o constructor (Como sea aplicable en cada caso en particular) son los responsables por la preparación de los protocolos de ensayo requeridos. La siguiente documentación debe ser entregada al propietario el que deberá retener la documentación por al menos cinco años        

Ingeniería de diseño. Certificación de materiales. Procedimientos utilizados en la fabricación: Soldadura, tratamiento térmico, examinación y ensayos. Reparación de materiales incluyendo el procedimiento utilizado en cada caso y ubicación de las reparaciones. Calificación de soldadores y operadores de soldadura. Registros de examinación de defectos longitudinales en tubos. (si es requerido) Calificación de personal de END. Registros de examinación y ensayos.










B31 3_Rollino_10-1_B.pdf

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