Norma API 1104 Edición 2005
Welding of Pipelines and Related Facilities Profesor: Ing. Aldo Senra
MODULO V “API 1104 - ANEXO B”
Apéndice B Cubre las prácticas recomendadas para realizar reparaciones y trabajos de soldadura en cañería en servicio. No cubre trabajos generales de mantenimiento por soldadura. Incorpora los requerimientos del API 1107.
Un poco de Historia El API 1107 fue revisado en 1978 y 1991 Intención de proveer recomendaciones prácticas para soldadura de mantenimiento de ductos. Fue mantenido por el Comité API-AGA La última edición de 1991, preveía una revisión mandatoria cada 5 años.
El Comité API-AGA reconoció que el API 1107 debía ser actualizado, a efectos de reflejar los avances de la industria y alinearse con el API 1104. Se propuso incorporar el API 1107 como Anexo del API 1104. Fue introducido como “Anexo B” en Octubre de 1996 Se pretendía eliminar redundancia y aligerar las actualizaciones de norma.
Se mantuvo el espíritu de no-mandatorio, ya que usan el verbo “debería”. Se alinea al formato del API 1104. El título del “Apéndice B” es “Soldaduras en Servicio”, en vez de Soldaduras de Mantenimiento. Se limita su alcance a ductos con fluídos.
Hot Tap welding: Refuerzos de circundación total. Refuerzo de áreas corroídas Daño mecánico Conexiones de derivación
La Soldadura en Servicio identifica dos Riesgos principales: Pinchadura (burn through) Fisuración por Hidrógeno.
Pinchadura: Regla de Oro: Improbable en espesores > 6.4 mm Uso de electrodos básicos. Fisuración por hidrógeno: 3 condiciones: - Hidrógeno en la soldadura - Estructura susceptible de fisuración - Presencia de Tensiones Uso de Electrodos Básicos Alto Heat Input. (Recomendable prever desarrollo a través de un modelado térmico computarizado) Precalentamiento Uso de pasadas de soldadura de revenido.
Secuencia de deposición
Pasada de Revenido
Calificación de Procedimientos Especificación del Procedimiento – Información Carbono Equivalente y Tensión Mínima de Fluencia. (Grupos). Condiciones de Operación del Ducto. Rangos de Heat Input. Secuencia de deposición de soldadura. Variables Esenciales Tensión de Fluencia Mínima NO es variable esencial Incremento en la severidad de la operación. Espesor de pared NO es variable esencial. Secuencia de soldadura.
Calificación de Procedimientos Soldadura de Probetas Se deberán reproducir las condiciones operativas que afecten la capacidad de disipación de calor. Se llena la probeta con agua en circulación (en lo posible a baja temperatura), mientras se realiza la soldadura. Los procedimientos calificados bajo estas condiciones son aptos para todo tipo de servicio del ducto.
Ensayos de las Uniones Soldadas Los requerimientos de la Sección 5.8 son adecuados para ser aplicados en soldaduras en servicio, a excepción de que las probetas de ensayo deben ser extraídas de las ubicaciones que se muestran en la Figura B-3, y el número mínimo de probetas y ensayos según lo que indica la Tabla B-1 Tabla B-1
Figura B-3
Costuras Longitudinales La costura longitudinal de una envolvente completa debe ser ensayada de acuerdo a lo que fija la Sección 5.6 de la Norma (Ensayo de Uniones Soldadas – Soldaduras a Tope). Si se utiliza material de respaldo, el mismo debe ser removido y las probetas enderezadas en frío antes de ser ensayadas.
Soldaduras en Derivación y de Filete de Envolventes Este tipo de soldaduras deben ser ensayadas de acuerdo a lo que indica la Sección 5.8 de la Norma (Ensayo de Uniones Soldadas – Soldaduras de Filete), a excepción de las probetas adicionales, según lo indicado en este Apéndice.
Ensayos Macrográficos Las probetas para el ensayo macrográfico deben tener un ancho mínimo de 1/2” (13 mm), y pueden ser cortadas por medios mecánicos, o por medio de oxicorte previendo una sobremedida de tal forma que se pueda eliminar al menos 1/4” (6 mm) correspondiente a la zona afectada térmicamente por el corte (ver Figura B-4). Para cada ensayo macrográfico, al menos una de las caras de las probetas debe ser pulida con terminación de papel de grano 600, y ser atacada con un reactivo adecuado (persulfato de amonio o ácido clorhídrico diluido) a efectos de obtener una correcta definición de la macroestructura de la soldadura.
Figura B-4
Inspección Visual La sección transversal preparada de la unión soldada, deberá ser examinada visualmente con luz adecuada para poder determinar la sanidad de la soldadura, pero sin utilizar lentes de aumento, ni ensayos adicionales por la técnica de líquidos penetrantes.
Ensayo de Dureza Se deben preparar para el ensayo de dureza 2 (dos) de las 4 (cuatro) probetas de ensayos macrográficos. El ensayo de dureza cumplirá con lo indicado en ASTM E 92. Se deben realizar al menos 5 (cinco) identaciones con un equipo Vickers, con carga de 10 Kg., en la zona de crecimiento de grano de la ZAC (zona afectada por el calor) correspondiente al cateto de la soldadura de filete.
Requerimientos de Aceptación La inspección visual de la sección de soldadura, deberá mostrar completa fusión de la raíz, y estar libre de fisuras. Los filetes deben poseer alturas de catetos que sean iguales a los indicados en el EPS utilizado, como mínimo, y no deben poseer una concavidad o convexidad mayor a 1/16” (1,6 mm). La máxima profundidad de socavaduras, no deberá exceder 1/32” (0.8 mm) o el 12.5 % del espesor de la pared del tubo, el que sea menor. Procedimientos que generen valores de dureza superiores a 350 HV deberán ser analizados, los cuales si bien no necesariamente son inaceptables, deben ser evaluados por el riesgo de fisuración por hidrógeno.
Plegados de Cara para Soldaduras de Derivación y Filetes de Envolventes Las probetas deben ser de aprox. 9” (230 mm) de largo y 1” (25 mm) de ancho, y pueden ser cortadas por medios mecánicos, o por medio de oxicorte previendo una sobremedida de tal forma que se pueda eliminar al menos 1/8” (3 mm) correspondiente a la zona afectada térmicamente por el corte, a ambos lados de la probeta (ver Figura B-5). Los lados deben ser suaves (pulido), paralelos y con sus bordes redondeados. Los refuerzos de la envolvente o de la derivación deberán ser removidos al ras de la superficie, pero no más allá de esta. Cualquier socavado presente no debe ser eliminado. Se podrá usar las secciones remanentes del ensayo de nick-break para efectuar este ensayo en lugar de extraer probetas separadas para plegado.
Figura B-5
Metodo de Ensayo No se deberá efectuar este ensayo antes de las 24 hs. de soldada la probeta. Las probetas serán plegadas en un dispositivo de ensayo igual al mostrado en la Figura 9 del cuerpo principal de la Norma.
Requerimientos de Aceptación El ensayo se considera aceptable si no aparecen fisuras u otras imperfecciones abiertas a la superficie de dimensiones mayores a 1/8” (3 mm), o a la mitad del espesor de la pared del tubo, el que sea menor, ya sea que estas aparezcan en el metal de aporte o en la zona afectada por el calor. Fisuras encontradas en los bordes de la probeta, con dimensiones menores a ¼” (6 mm) no serán consideradas, a menos que se observen imperfecciones obvias.
Calificación de Soldadores El soldador debería ser calificado bajo el procedimiento específico a ser utilizado en producción, de acuerdo a los requerimientos de la Sección 6.2 (Calificación Simple), excepto por los requerimientos alternativos que fija este Apéndice. Se simularán las condiciones de operación durante toda la soldadura, ya que las mismas afectan directamente las características de enfriamiento de las soldaduras, tal como ocurre con las ejecutadas en servicio. Se identificarán las condiciones de operación del ducto para las que fue calificado el soldador.
Calificación de Soldadores Un soldador que califique sobre un caño de diámetro exterior menor a 12.75” (323.9 mm), quedará calificado para efectuar soldaduras sobre todos los diámetros menores e iguales al diámetro usado en la prueba de calificación. Soldadores calificados sobre caños de diámetro exterior igual o mayor a 12.75”(323.9 mm), quedarán calificados para soldar sobre caños en todo diámetro. Un soldador que posea una calificación múltiple según la Sección 6.3 y una calificación sobre caño en servicio (Apendice B), estará calificado como soldador para líneas en servicio, para toda posición, todo diámetro y todo espesor de pared de cañería, dentro de las variables establecidas en la mencionada sección (6.3).
Calificación de Soldadores Cuando se utilizan procedimientos con control de calor aportado, el soldador debe demostrar que es capaz de mantener los niveles de calor aportado dentro de los rangos establecidos en el procedimiento de soldadura. Para aquellos procedimientos que utilizan la técnica de soldadura de “Temper Bead”, el soldador deberá poseer la habilidad para efectuar esta técnica adecuadamente. Ensayos de Soldaduras Las soldaduras serán ensayadas y consideradas aceptables si cumplen con los requerimientos establecidos en la Sección 6.4 (Inspección Visual) y 6.5 (Ensayos Destructivos) del cuerpo principal de la Norma. Para la soldadura de las costuras longitudinales, el mínimo número de probetas a extraer se indican en la Tabla B-2
Calificación de Soldadores Registros Se deberían identificar las condiciones de operación de la línea de Conducción (contenido de la tubería, caudal, etc), para las cuales el soldador se encuentra calificado. Estas condiciones podrán ser agrupadas
Tabla B-2
Prácticas Sugeridas para Soldaduras en Servicio Se deberían aplicar los requerimientos para soldaduras de producción establecidos en la Sección 7 del cuerpo principal de la Norma, para las soldaduras realizadas sobre líneas de servicio, excepto por los requerimientos adicionales o alternativos establecidos a continuación: Previo a la ejecución de una soldadura en servicio, los soldadores deberían considerar aspectos que pudieran afectar su seguridad, la de su entorno y la de la instalación en sí, tales como presión de operación, condiciones del fluido y espesores de pared de la cañería, en los lugares en donde se piensa ejecutar la soldadura. Estos lugares deberían ser inspeccionados detalladamente, para asegurarse que no existan defectos (visibles u ocultos) y que el espesor de pared es el adecuado.
Prácticas Sugeridas para Soldaduras en Servicio (continuación) Todos los soldadores que efectúan trabajos de reparación por soldadura deberían estar familiarizados con las precauciones de seguridad asociadas con los procesos de soldadura y corte en tuberías que transportan líquidos y gases inflamables.
Acople y Alineación Para soldaduras de monturas y envolventes, la separación entre éstas y el caño conductor no debe ser excesiva. Se podrán utilizar elementos mecánicos de fijación para poder obtener la presentación adecuada. Cuando sea necesario, se podrá realizar un depósito de soldadura sobre le caño conductor, con el propósito de disminuir la separación entre ellos.
Prácticas Sugeridas para Soldaduras en Servicio (continuación) Separación de Raíz – Costura Longitudinal Para las envolventes, la separación entre los extremos de las monturas o refuerzos a soldar, debe ser la suficiente como para permitir una completa penetración y fusión. Es recomendable que estas costuras sean realizadas con un respaldo de acero dúctil soldable, con el fin de minimizar los riesgos de perforación del caño conductor.
Secuencia de Soldadura Las secuencias de soldaduras sugeridas para soldaduras de monturas de refuerzo y/o derivaciones se muestran en las siguientes figuras.
Inspección y Ensayo de soldaduras en Servicio Se deberían aplicar los requerimientos de inspección y ensayo establecidos en la Sección 8 de la Norma (Inspección y Ensayo de Soldaduras de Producción). Adicionalmente, y debido a las particularidades de la soldadura en servicio, se debería utilizar un método de ensayo que sea capaz de determinar la posible existencia de fisuras debido a presencia de hidrógeno.
Criterios de Aceptación Serán aplicados los criterios de aceptación establecidos en la Sección 9.
Reparación y Remoción de Defectos Se aplicarán los requerimientos establecidos en la Sección 10 de la Norma. Se deberá cuidar que el espesor remanente de la pared del caño conductor, no quede con una dimensión menor al valor requerido para poder soportar la presión de trabajo.
