Norma API 1104

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Instalaciones Relacionadas

Secto Secto r Tuberías ESTÁNDAR API 1104 VIGÉSIMA EDICIÓN, NOVIEMBRE 2005

“Este estándar ha sido traducido por la Pontificia Universidad Católica del Perú con el permiso del American Petroleum Petroleum Institute (API). (API). Esta versión versión traducida no reemplaza reemplaza ni sustituye la versión versión en idioma inglés que permanece como la versión oficial. API no se hace responsable por cualquier error, discrepancia o mala interpretación resultantes de esta traducción. No se puede hacer ninguna traducción adicional ni reproducción de este estándar sin el previo consentimiento de API”

“This standard has been translated by Pontificia Universidad Católica del Perú with the permission of the American Petroleum Institute (API). This translated version shall not replace nor supersede the English Language version which remains the official version. API shall not be responsible for any errors, discrepancies or misinterpretations arising from this translation. No additional translation or reproduction may be made of the standard without the prior written consent of API”

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PRÓLOGO Este estándar fue preparado por un comité que incluye representantes del Instituto Americano de Petróleo, la Asociación Americana de Gases, la Asociación de Contratistas de Líneas de Tuberías, la Sociedad Americana de Soldadura, la Sociedad Americana para Ensayos no Destructivos, así como representantes de fabricantes de tuberías y personas asociadas con industrias relacionadas. El propósito de este estándar es presentar los métodos para la producción de soldaduras de alta calidad a través del uso de soldadores calificados usando procedimientos de soldadura, materiales y equipos aprobados. Su propósito es también presentar métodos de inspección para asegurar el apropiado análisis de la calidad de la soldadura a través del uso de técnicas calificadas y métodos y equipos aprobados. Se aplica tanto a soldaduras en construcciones nuevas y en servicio. El uso de este estándar es enteramente voluntario y esta destinado a ser aplicado en soldadura de tuberías usadas en la compresión, bombeo, y transmisión de petróleo crudo, productos de petróleo, gases combustibles, dióxido de carbono y nitrógeno, y donde sea aplicable, a sistemas de distribución. Este estándar representa los esfuerzos combinados de muchos ingenieros responsables del diseño, construcción, y operación de líneas de tuberías de petróleo y gas, y el comité reconoce con mucho aprecio su incondicional y valiosa asistencia. De tiempo en tiempo, será necesario revisar este estándar para mantenerlo actualizado con el desarrollo tecnológico. El comité siempre está ansioso de mejorar este estándar y dará su entera consideración a todos los comentarios recibidos. Un acto de apelación de cualquier estándar API debe ser dirigido directamente a API. Ninguna información contenido en cualquier publicación API debe ser interpretada como una concesión de un derecho, ya sea por consecuencia o por otra manera, para la fabricación, venta, o uso de cualquier método, aparato o producto cubierto por letras patentes. Tampoco se debería interpretar cualquier información contenida en la publicación como medio para asegurar a cualquiera contra una demanda por violación de letras patente. Este documento fue producido bajo los procedimientos de estandarización API que aseguran una apropiada notificación y participación en el proceso de desarrollo y esta designado como un estándar API. Las preguntas respecto a la interpretación del contenido de este estándar o comentarios y preguntas respecto a los procedimientos bajo los cuales este estándar fue desarrollado deberían ser dirigidas por escrito al Director de Estándares, American Petroleum Institute, 1220 L Street, N.W., Washington, D.C. 20005. Pedidos de permiso para reproducir o traducir todo o una parte del material publicado aquí debería ser solicitado al director. Generalmente, los estándares API son reexaminados y revisados, reafirmados o descontinuados al menos cada cinco años. Una única extensión de tiempo de dos años puede ser añadida a este ciclo de revisión. El estado de la publicación puede ser averiguado desde el Departamento de Estándares API, teléfono (202) 682-8000. Un catálogo de publicaciones API y materiales es publicado anualmente y actualizado trimestralmente por API, 1220 L Street, N.W., Washington, D.C. 20005 Las sugerencias de revisión son bienvenidas y deberán ser remitidas al Departamento de Estándares y Publicaciones, API, 1220 L Street, N.W., Washington, D.C. 20005, standards@api.org.

COMITÉ CONJUNTO API - AGA DE PRÁCTICAS DE SOLDADURA DE CAMPO EN TUBERÍAS PARA PETRÓLEO Y GAS Robert Wright, Presidente Marshall L. Farley, Vice-Presidente Gary G. Perkins, Secretario American Petroleum Institute Donald Drake Damodaran Raghu Jim Ibarra Gary G. Perkins American Gas Association Marshall L. Farley Alan C. Holk Perry N. Sheth Joseph Sieve American Society for Nondestructive Testing David L. Culbertson C.P. Woodruff, Jr. Scott M. Metzger Tom Reeder American Welding Society William A. Bruce Alan S. Beckett Robert W. Gatlin Robert R. Wright National Electrical Manufacturers Association Ken Lee Pipe Manufacturers Frank M. Christensen Samar K. Saha Jessie E. Robbins Robert Wise Pipeline Contractors Association Brian Laing Ronnie F. WIse Don W. Thorn Bill Marhofer General Interest Group Robert Huntley Wayne Klemcke Joel Sprague Young Yi Wang

Members Emeritus John K. McCarron Dale Wilson M. Jordan Hunter E.L. Von Rosenberg R. B. Gwin H. Charle Price

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CONTENIDO

Página

1 GENERALIDADES…………………………………………………………….............................

1

1.1 Alcance…………………………………………………………………………………………

1

2

PUBLICACIONES DE REFERENCIA……………………………………………………………

1

3

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS……………………………………………………………………

2

3.1 Generalidades.………………………………………………………………………………….

2

3.2 Definiciones…………………………………………………………………………………….

2

ESPECIFICACIONES……………………………………………………………………………..

3

4.1 Equipamiento…………………………………………………………………………………..

3

4.2 Materiales………………………………………………………………………………………

3

4

5

6

CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA PARA SOLDADURAS CONTENIENDO METALES DE APORTE………………………………………………………

4

5.1 Calificación de Procedimiento…………………………………………………………………

4

5.2 Registro…………………………………………………………………………………………

4

5.3 Especificación del Procedimiento………………………………………………………………

4

5.4 Variables Esenciales……………………………………………………………………………

7

5.5 Soldadura de las Probetas las Ensayo – Soldaduras a Tope……………………………………

9

5.6 Ensayo de Juntas Soldadas – Soldaduras a Tope…………………………………………….

9

5.7 Soldadura de las Probetas de Ensayo – Soldaduras de Filete…………………………………..

17

5.8 Ensayo de Juntas Soldadas – Soldaduras de Filete………………………………………….

17

CALIFICACIÓN DE SOLDADORES…………………………………………………………….

17

6.1 Generalidades……….………………………………………………………………………….

17

6.2 Calificación Simple……………………………………………………………………………..

17

6.3 Calificación Múltiple…………………………………………………………………………...

18

6.4 Inspección Visual………………………………………………………………………………

20

6.5 Ensayos Destructivos…………………………………………………………………………...

20

6.6 Radiografía – Unicamente Soldaduras a Tope…………………………………………………

22

6.7 Reensayos………………………………………………………………………………………

22

6.8 Registros………………………………………………………………………………………..

22

i

Página

7

8

9

DISEÑO Y PREPARACIÓN DE UNA JUNTA PARA SOLDADURA DE PRODUCCIÓN……

22

7.1 Generalidades…………………………………………………………………………………...

22

7.2 Alineamiento……………………………………………………………………………………

22

7.3 Uso de los Dispositivos de Alineamiento para Soldaduras a Tope…………………………….

22

7.4 Bisel…………………………………………………………………………………………….

23

7.5 Condiciones Climáticas………………………………………………………………………...

23

7.6 Espacio Libre.………………………………………………………………………………….

23

7.7 Limpieza entre Pases……………………………………………………………………….

23

7.8 Soldaduras de Posición…………………………………………………………………………

23

7.9 Soldaduras Rotadas.…………………………………………………………………………….

23

7.10 Identificación de Soldaduras…………………………………………………………………..

24

7.11 Tratamiento Térmico de Pre y Post Calentamiento...…………………………………………

24

INSPECCIÓN Y ENSAYO DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN………………………….

24

8.1 Derechos de Inspección………………………………………………………………………..

24

8.2 Métodos de Inspección…………………………………………………………………………

24

8.3 Calificación del Personal de Inspección………………………………………………………..

24

8.4 Certificación del Personal de Ensayos No Destructivos………………………………………..

24

ESTÁNDARES DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS…………………

25

9.1 Generalidades..………………………………………………………………………………….

25

9.2 Aceptación o Rechazo………………………………………………………………………….

25

9.3 Ensayo Radiográfico……………………………………………………………………………

25

9.4 Ensayo de Partículas Magnéticas……………………………………………………………….

32

9.5 Ensayo de Líquidos Penetrantes………………………………………………………………..

32

9.6 Ensayo de Ultrasonido………………………………………………………………………….

33

9.7 Estándar de Aceptación Visual para Mordedura……………………………………………….

34

10 REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS

35

10.1 Autorización para Reparar….………………………………………………………………...

35

10.2 Procedimiento de Reparación…………………………………………………………………

35

10.3 Criterios de Aceptación……………………………………………………………………….

35

10.4 Supervisión……………………………………………………………………………………

35

10.5 Soldador……………………………………………………………………………………….

35

ii

Página

11 PROCEDIMIENTOS PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS…………………………………

35

11.1 Métodos del Ensayo Radiográfico….……………………………..…………………………..

35

11.2 Método del Ensayo por Partículas Magnéticas………………………………………………..

40

11.3 Métodos del Ensayo por Líquidos Penetrantes………………………………………………..

40

11.4 Métodos del Ensayo por Ultrasonido…………………………………..……………………...

40

12 SOLDADURA AUTOMÁTICA CON ADICIONES DE METAL DE APORTE………………...

44

12.1 Procesos Aceptables…………………………………………………………………………..

44

12.2 Calificación de Procedimiento………………………………………………………………...

45

12.3 Registro………………………………………………………………………………………..

45

12.4 Especificación del Procedimiento……………………………………………………………..

45

12.5 Variables Esenciales…………………………………………………………………………..

46

12.6 Calificación del Equipo de Soldadura y Operadores………………………………………….

47

12.7 Registro de los Operadores Calificados……………………………………………………..

47

12.8 Inspección y Ensayos de las Soldaduras de Producción………………………………………

48

12.9 Estándares de Aceptación para Ensayos No Destructivos…………………………………….

48

12.10 Reparación y Remoción de Defectos………………………………………………………...

48

12.11 Prueba Radiográfica………………………………………………………………………….

48

13 SOLDADURA AUTOMÁTICA SIN ADICION DE METAL DE APORTE…………………….

48

13.1 Procesos Aceptables…………………………………………………………………………..

48

13.2 Calificación de Procedimiento………………………………………………………………...

48

13.3 Registro………………………………………………………………………………………..

53

13.4 Especificación del Procedimiento……………………………………………………………..

53

13.5 Variables Esenciales…………………………………………………………………………..

54

13.6 Calificación de Equipos y Operadores………………………………………………………...

54

13.7 Registro de Operadores Calificados…………………………………………………………..

54

13.8 Garantía de Calidad de la Soldadura de Producción………………………………………….

54

13.9 Estándar es de Aceptación para Ensayos No Destructivos………………..…………………..

55

13.10 Reparación y Remoción de Defectos………………………………………………………...

55

13.11 Procedimiento Radiográfico………………………………………………………………....

55

iii

Página

APÉNDICE A - ESTÁNDARES ALTERNATIVOS DE ACEPTACIÓN PARA SOLDADURAS CIRCUNFERENCIALES……………………………………………………………………………….

57

A.1 Generalidades..…………………………………………………………………………………

57

A.2 Requerimientos Adicionales para Análisis de Esfuerzos………………………………………

57

A.3 Procedimiento de Soldadura…………………………………………………………………...

58

A.4 Calificación de Soldadores…………………………………………………………………….

63

A.5 Inspección y Límites de Aceptación..…………………………………………………………

63

A.6 Registro………………………………………………………………………………………..

64

A.7 Ejemplo………………………………………………………………………………………...

64

A.8 Reparación………………………………………………………………………………….….

69

A.9 Nomenclatura…………………………………………………………………………………..

69

APÉNDICE B - SOLDADURAS EN SERVICIO……………………………………………………..

71

B.1 Generalidades………………………………………………………………………………….

71

B.2 Calificación de Procedimientos de Soldadura en Servicio…………………………………….

72

B.3 Calificación de Soldadores en Servicio……………………………..…………………………

74

B.4 Prácticas Sugeridas de Soldadura en Servicio…………………………………………………

75

B.5 Inspección y Ensayo de Soldaduras en Servicio……………………………………………...

78

B.6 Estándares de Aceptabilidad: Ensayos No destructivos (Incluye Visual)……………………..

78

B.7 Reparación y Remoción de Defectos…………………………………………………………..

78

Figuras 1

Ejemplo de Formato de una Especificación de Procedimiento …..…………………………

5

2

Ejemplo de Reporte para Cupones de Ensayo …..…………………………………………..

6

3

Ubicación de las Probetas de Ensayo de Soldadura a Tope para Ensayos de Calificación de Procedimiento ……………………………………………………………………………..

11

4

Probeta de Ensayo de Tracción …………………………………………………………….

12

5

Probeta de Ensayo de Rotura por Entalla …………………………………………………..

12

6

Probetas de Doblado de Raíz y de Cara: Espesor de Pared Menor o Igual a 0.500 pulg. (12.7 mm.) ………………………………………………………………………………….

13

7

Probeta de Doblado de Lado: Espesor de pared mayor a 0.500 pulg. (13 mm.) ….………..

14

8

Dimensionamiento de las Imperfecciones en las Superficies de Soldadura Expuestas...……

14

9

Dispositivo para Ensayo de Doblado …..……………………………………………………

15

10

Ubicación de las Probetas para Ensayo de Rotura por Entalla: Calificación de Procedimiento y Soldador en Soldaduras en Filete.……..………………………………….

16

Ubicación de las Probetas para Ensayo de Rotura por Entalla: Calificación de Procedimiento y de Soldador en Soldaduras de Filete, Incluida la Unión Size to Size, Branch Connection en Ensayo de Calificación de Soldadores……..……………………….

16

11

iv

Página 12

Ubicación de las Probetas de Ensayo de Soldaduras a Tope para Ensayos de Calificación de Soldador…………………………………………………………………………………..

19

13

Penetración Inadecuada Sin Desalineamiento (IP)….……………………………………….

25

14

Penetración Inadecuada Debido a Desalineamiento (IPD) ………………………………….

28

15

Penetración Transversal Inadecuada (ICP)..………..……………………………………….

28

16

Fusión Incompleta en la Raíz del Cordón o en la Parte Superior de la Junta (IF)....………...

28

17

Fusión Incompleta Debida a Traslape Frío (IFD) ……...……………………………………

28

18

Concavidad Interna (IC) ……...…………………………………………………………….

28

19

Distribución Máxima de las Porosidades: Espesor de Pared Menor o Igual a 0.500 pulg. (12.7 mm.)…………………………………………………………………………………...

30

20

Distribución Máxima de las Porosidades: Espesor de Pared Mayor que 0.500 pulg. (12.7 mm) …………………………………………...…………………………………………......

31

21A Bloque de Referencia para UT Manual ……..………………………………………………

43

21B Estableciendo la Distancia, el Ángulo Refractado y la Velocidad ……..…………………..

44

21C Procedimiento de Transferencia.…………..………………………………………………...

44

22

Ubicación de Probetas para Procedimiento de Calificación de Soldadura a Tope por Chisporroteo. Diámetro Exterior Mayor que 18 pulg. (457 mm.) y menor o igual a 24 pulg. (610 mm.) …….…………………………………………………………………………….

49

Ubicación de Probetas para Procedimiento de Calificación de Soldaduras a Tope por Chisporroteo. Diámetro Exterior Mayor que 24 pulg. (610 mm.) y Menor o Igual a 30 pulg. (762 mm.) ……………………………………………………………………………..

50

Ubicación de Probetas para Procedimiento de Calificación en Soldadura a Tope por Chisporroteo. Diámetro Exterior Mayor que 30 pulg. (762 mm.) ………………………….

51

Probeta de Ensayo de Rotura por Entalla de Dos Pulgadas………………………………….

52

A-1 Ubicación de las Probetas para el Ensayo CTOD. .…….…………………………………...

60

A-2 Ubicación de la Probeta para el Ensayo CTOD Respecto a la Pared del Tubo..……………

61

A-3 Ubicación del Entalle para la Probeta CTOD Correspondiente al Deposito de Soldadura…

61

A-4 Ubicación del Entalle para la Probeta CTOD Correspondiente a la ZAC de la Unión Soldada……………………………………………………………………………………….

61

A-5 Criterio Alternativo de Aceptación para Imperfecciones Planas Circunferenciales..……….

62

A-6 Criterio de Evaluación de Interacción de Imperfecciones…………….……………………..

66

A-7 Límite de la Longitud de Imperfecciones Profundas en Tuberías de Pared Gruesa…..……..

68

A-8 Nomenclatura para Dimensiones de Imperfecciones Superficiales y Enterradas…..………..

69

B-1 Ejemplo de Secuencia Típica de Deposición de Cordones…..………………………………

71

B-2 Procedimiento Sugerido y Montaje de Prueba de Calificación de Soldador…..…………….

75

B-3 Ubicación de las Probetas de Ensayo – Ensayo de Calificación de Procedimiento de Soldaduras en Servicio……………………………………………………………………….

76

B-4 Probeta de Ensayo para Macrografía de Soldaduras en Servicio…….……………………...

77

B-5 Probeta de Ensayo de Doblado de Cara….………………………………………………….

77

23

24 25

v

Página B-6 Placa de Refuerzo ……..…………………………………………………………………….

79

B-7 Soporte de Refuerzo……..…………………………………………………………………..

79

B-8 Cubierta Completa. …….…………………………………………………………………...

80

B-9 Cubierta Metálica Envolvente en Forma de T. …….……………………………………….

80

B-10 Cubierta Metálica y Soporte Envolvente …….……………………………………………..

81

B-11 Soporte Envolvente………………………………………………………………………….

81

Tablas 1.

Grupos de Metales de Aporte……………………………..………………………………….

9

2.

Tipo y Número de Probetas para Ensayo de Calificación de Procedimiento…….………….

10

3.

Tipo y Número de Probetas de Soldadura a Tope por Soldador para Ensayo de Calificación de Soldador y para Ensayos Destructivos de Soldadura de Producción……….

21

4.

Dimensión máxima de mordedura…..………………………………………………………

35

5.

Espesores de Soldadura versus Diámetros de Alambres tipo IQI según ASTM E 747…...…

38

6.

Espesores de soldadura versus Diámetros de Alambres tipo IQI según ISO…..…………....

38

7.

Tipo y Número de Probetas de Ensayo para Procedimientos de Calificación (Solo Soldaduras a Tope por Chisporroteo)………………………………………………………..

48

A.1 Límites de Aceptación para Imperfecciones Volumétricas Interiores….……………………

63

A.2 Límites de Aceptación para Quemaduras de Arco no Reparadas…..………………………..

65

A.3 Límites en la Longitud de Imperfecciones…………..………………………………………. A.4 Dimensiones Admisibles de Imperfecciones para el Ejemplo Tratado en el Apéndice.…….

68

A.5 Dimensiones Aceptables de Imperfecciones Planas para el Ejemplo Tratado en el Apéndice.…………………………………… .……………………………………………...

68

A.6 Ejemplo de criterio alternativo de aceptación..………………………………………………

69

B.1 Tipo y Número de Probetas – Ensayos de Calificación de Procedimiento de Soldaduras en Servicio………………………………………………………………………………………

76

B.2 Tipo y Número de Probetas para soldaduras de costuras longitudinales – Ensayos de Calificación de Soldadores……………………….…………………………………………

vi

77

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas

1

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas 1 Generalidades 1.1ALCANCE Este estándar cubre las soldaduras por arco y gas de uniones a tope, filete y socket de tuberías de acero al carbono y de baja aleación utilizadas en la compresión, bombeo y transporte de petróleo crudo, productos del petróleo, gases combustibles, dióxido de carbono, nitrógeno y, donde sea aplicable, cubre soldaduras en sistemas de distribución. Es aplicable tanto para construcciones nuevas como aquellas que se encuentran en servicio. La soldadura puede ser hecha por SMAW, SAW, GTAW, GMAW, FCAW, soldadura por arco plasma, soldadura oxiacetilénica o soldadura por chisporroteo o una combinación de estos procesos usando una técnica de soldadura manual, semi automática, mecanizada, o automática, o una combinación de estas técnicas. Las soldaduras pueden ser producidas en posición o mediante rotación, o a través de una combinación de éstas. Este estándar también cubre los procedimientos para ensayos de radiografía, partículas magnéticas, líquidos penetrantes y ultrasonido, así como los estándares de aceptación a ser aplicados en la producción de soldaduras ensayadas destructivamente o inspeccionadas por los métodos de radiografía, partículas magnéticas, líquidos penetrantes, ultrasonido e inspección visual.

Se entiende que todo trabajo realizado de acuerdo con este estándar debe reunir o exceder los requerimientos de este estándar.

2 Publicaciones de Referencia Los siguientes estándares, códigos y especificaciones son citados en este estándar: API

a.

d. Métodos de inspección de soldadura. e.

Tipos de imperfecciones de soldadura y sus límites de aceptación propuestos.

f.

Procedimientos de reparación.

Safe Hot Tapping Practices in the Petroleum & Petrochemical Industries

ACCP

ASNT Central Certification Program.

ASTM2 E 164

Standard Practice for Ultrasonic Contact Examination of Weldments

E 165

Standard Test for Liquid Penetrant Examination

E 709

Standard Guide for Magnetic Particle Examination

E 747

Standard Practice for Design, Manufacture and Material Grouping Classification of Wire Image Quality Indicators (IQI) Used for Radiology

AWS3

Una descripción del proceso de soldadura. Una especificación del procedimiento de soldadura (WPS - welding procedure specification).

RP 2201

RP SNT-TC-1A Personnel Qualification and Certification in Nondestructive Testing

b. Una propuesta de las variables esenciales. c.

Specification for Line Pipe

ASNT1

Los valores especificados en unidades pulgadas-libras o unidades SI han de ser considerados separadamente en el estándar. Cada sistema ha de ser usado independientemente uno del otro, sin combinar valores en ningún caso. Otros procesos que aquellos descritos arriba serán considerados para incluirlos en este estándar. Las personas que deseen tener otros procesos incluidos deben presentar, como mínimo, la siguiente información para la consideración del comité:

Spec 5L

A3.0

Welding, Terms and Definitions

A5.1

Covered Carbon Steel Arc Welding Electrodes

A5.2

Iron and Steel Oxyfuel Gas Welding Rods

1

American Society for Nondestructive Testing, Inc., 1711 Arlingate Lane, P.O. Box 28518, Columbus, Ohio 43228-0518. www.asnt.org. 2 American Society for Testing and Materials, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohoken, Pennsylvania 19428-2959. www.astm.org. 3 American Welding Society, 550 N.W. LeJune Road, Miami, Florida 33126. www.aws.org.

Traducido por INGESOLD - PUCP

2

Estándar API 1104 A5.5

Low Alloy Steel Covered Arc Welding Electrodes

A5.17

Carbon Steel Electrodes and Fluxes for Submerged Arc Welding

A5.18

Carbon Steel Filler Metals for Gas Shielded Arc Welding

A5.20

Carbon Steel Electrodes Cored Arc Welding

A5.28

Low Alloy Steel Filler Metals for Gas Shielded Arc Welding

A5.29

Low Alloy Steel Electrodes for Flux Cored Arc Welding

for

Flux

4

BSI

BS 7448: Part 2 Fracture Mechanics Toughness Test Part 2, Method for Determination of K tc Critical CTOD and Critical J Values of Welds in Metallic Materials ISO5 ISO 1027

Radiographic image quality indicators for non-destructive testing-Principles and Identification

6

NACE

MRO175

Sulfide Stress Cracking Resistant Metallic Materials for Oil Field Equipment

3 Definición de Términos 3.1 GENERALIDADES Los términos de soldadura usados en este estándar son definidos en AWS A3.0, con las adiciones y modificaciones mostradas en 3.2.

3.2 DEFINICIONES 3.2.1 soldadura automática (automatic welding): Soldadura por arco con equipamiento que permite la operación total de soldadura sin manipulación del arco u otro electrodo que lo guíe o lleve y in un requerimiento de habilidad manual por parte del operador de soldadura. 4

BSI,British Standard HQ, 389 Chiswick High Road, London, W4 4AL, United Kingdom. www.bsi-global.com 5 International Organization for Standardization (ISO), 1, rue de Varembé, Case postale 56, CH-1211 Geneva 20, Switzerland. www.iso.org 6 NACE International, 1440 South Creek Drive, Houston, Texas 77084-4906. www.nace.org


3.2.2 sol dadur a de ramal (branch weld): La completa unión soldadada entre una tubería de ramificación o un accesorio de ramificación a una tubería principal. La compañía 3.2.3 comp añía (company ): propietaria o la agencia de ingenieros encargada de la construcción. La compañía puede actuar a través de un inspector u otro representante autorizado.

3.2.4 contratis ta (cont ractor ): Incluye el contratista principal y cualquier subcontratista del trabajo cubierto por este estándar. 3.2.5 defecto (defect): Una imperfección de suficiente magnitud como para ser rechazada de acuerdo a las estipulaciones de este estándar. Una 3.2.6 imperfección (imperfection): discontinuidad o irregularidad que es detectable por métodos descritos en este estándar.

3.2.7 indic ación (indication): Evidencia obtenida por un ensayo no destructivo. 3.2.8 concavidad interna (internal concavity): Un cordón que ha sido fundido adecuadamente y que ha penetrado completamente el espesor de la tubería a lo largo de ambos lados del bisel pero cuyo centro esta más abajo de la superficie interior de la pared de la tubería. La magnitud de la concavidad es la distancia perpendicular entre una extensión axial de la superficie de la pared de la tubería y el punto más bajo de la superficie del cordón soldado. 3.2.9 soldadur a mecanizada (mechanized welding): Proceso en donde los parámetros y el llevado de la torcha son controlados mecánicamente o electrónicamente, pero pueden ser manualmente variados durante la soldadura manteniendo las condiciones de soldadura especificadas. 3.2.10 soldadura en posici ón (posit ion welding): Soldadura en la cual el tubo o ensamble no está rotando mientras la soldadura está siendo depositada. 3.2.11 soldador calific ado (qualified welder): Un soldador que ha demostrado tener la habilidad de producir soldaduras que cumplan los requerimientos de las secciones 5 ó 6. 3.2.12 procedimiento de soldadura calificado (qualified welding procedure): Un método detallado probado y analizado por el cual soldaduras sanas con apropiadas propiedades mecánicas pueden ser producidas.

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas 3.2.13 r adiól ogo (radiog rapher): Persona que realiza las operaciones de radiografiado.

4.2 MATERIALES 4.2.1

3.2.14 reparació n (repair): Cualquier labor de soldadura que se realiza en una unión soldada terminada para corregir una falla en la soldadura que ha sido descubierta por inspección visual o END (ensayos no destructivos) y que se encuentra fuera de los límites de aceptación establecidos por este estándar. 3.2.15 so ldadu ra rotada (roll weldi ng): Soldadura en la cual la tubería o ensamble es rotado mientras el metal de soldadura es depositado en o cerca de la zona superior central de la tubería. 3.2.16 cordón de raíz (root bead): El primer cordón que junta inicialmente dos secciones de tubería, una sección de tubería a un accesorio, o dos accesorios. 3.2.17 sol dadur a semiaut omátic a (semiautom atic welding): Soldadura de arco con equipamiento que controla únicamente la alimentación del metal de aporte. El avance de la soldadura es controlado manualmente. 3.2.18 debe (shall): Término que indica un requerimiento mandatorio. El término debería (should) indica una recomendación práctica. 3.2.19 soldadura (weld): La unión soldada completa de dos secciones de tubería, una sección de tubería a una conexión (fitting), o dos conexiones. 3.2.20 soldador (welder): Persona que realiza la soldadura.

3

Tuberías y Conexio nes

Este estándar es aplicable a las soldaduras de tuberías y conexiones que conforman las siguientes especificaciones: a.

API Specification 5L

b. Especificaciones ASTM aplicables. Este estándar también se aplica para materiales con composición química y propiedades mecánicas que cumplen con una de las especificaciones listadas en los ítems a y b, aun cuando los materiales no estén manufacturados en concordancia con la especificación.

4.2.2

Metal de Aporte

4.2.2.1 Tipo y Tamaño Todo metal de aporte debe estar en conformidad con alguna de las siguientes especificaciones: a.

AWS A5.1

b. AWS A5.2 c.

AWS A5.5

d. AWS A5.17 e.

AWS A5.18

f.

AWS A5.20

g. AWS A5.28 h. AWS A5.29

4 Especificaciones 4.1 EQUIPAMIENTO Los equipos de soldadura de gas o de arco deben ser de un tamaño y tipo adecuados para el trabajo y se deben mantener en condiciones que aseguren soldaduras aceptables, continuidad de operación y seguridad del personal. El equipo de soldadura por arco debe ser operado dentro de los rangos de voltaje y amperaje mostrados en el procedimiento de soldadura calificado. El equipo de soldadura por gas debe ser operado con las características de flama y tamaño de boquillas mostrados en el procedimiento de soldadura calificado. Los equipos que no cumplan estos requerimientos deben ser reparados o reemplazados.

i.

Metales de aporte que no cumplan las especificaciones arriba mencionadas se pueden usar siempre que los procedimientos de soldadura involucrados en su uso sean calificados.

4.2.2.2 Almacenamiento y Manipul ación Metales de Aporte y Fundentes

de

Metales de aporte y fundentes deben ser almacenados y manipulados para evitar daño a éstos y a los envases en los cuales son colocados. Los metales de aporte y fundentes en envases abiertos deben ser protegidos del deterioro y los metales de aporte revestidos deben ser protegidos de excesivos cambios de humedad. Metales de aporte y fundentes que muestren signos de daño o deterioro no deben ser usados.


4 4.2.3

Estándar API 1104 Gases de Protecc ión

4.2.3.1 Tipos Las atmósferas para la protección del arco son de muchos tipos y pueden consistir de gases inertes, gases activos o una mezcla de gases inertes y activos. La pureza y sequedad de estas atmósferas tienen gran influencia en la soldadura y debería ser de valores adecuados para el proceso y el material a ser soldado. La atmósfera protectora a ser usada debe ser calificada para el material y el proceso de soldadura.

4.2.3.2 Almacenaje y Manipu lació n Los gases de protección se deben mantener en los recipientes en los cuales ellos son suministrados y los recipientes deben ser almacenados a salvo de temperaturas extremas. Los gases no deben ser mezclados en campo en sus recipientes. Gases de pureza cuestionable y aquellos en recipientes que muestren signos de daño no deben ser usados.

5 Calificación de Procedimientos de Soldadura para Juntas Conteniendo Metales de Apo rte. 5.1

CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTO

Antes de empezar a soldar en producción, se debe establecer y calificar una detallada especificación del procedimiento de soldadura que demuestre que se pueden realizar soldaduras sanas (soundness) con apropiadas propiedades mecánicas (tales como resistencia, ductilidad y dureza). La calidad de la soldadura debe ser determinada por ensayos destructivos. Estos procedimientos deben seguirse fielmente, excepto donde un cambio sea específicamente autorizado por la compañía, como prevé 5.4.

5.2

REGISTRO

Los detalles de cada procedimiento calificado deben ser registrados. El registro debe mostrar los resultados completos de los ensayos de calificación del procedimiento. Se pueden emplear formatos similares a los mostrados en las figuras 1 y 2. El registro se debe mantener tanto tiempo como el procedimiento sea usado.


5.3

ESPECIFICACION DEL PROCEDIMIENTO.

5.3.1 Generalidades La especificación de procedimiento debe incluir la información especificada en 5.3.2, donde sea aplicable.

5.3.2 Info rmaci ón Especif icada 5.3.2.1

Proceso

El proceso especificado o combinación de procesos usados deben ser identificados. Se debe especificar el uso de un proceso de soldadura manual, semiautomática, mecanizada, o automática, o una combinación de éstos.

5.3.2.2

Materiales de Tubería y Accesori os (Fitting)

Los materiales para los cuales el procedimiento es aplicado deben ser identificados. Materiales para tubos según la especificación API 5L, así como materiales que conforman las especificaciones ASTM aceptadas, pueden ser agrupados (ver 5.4.2.2), con tal que los ensayos de calificación sean hechos con el material que presente el mayor de los esfuerzos de fluencia mínimos especificados en el grupo.

5.3.2.3

Diámetros y Espesor es de Pared

Los rangos de diámetro exterior y espesores de pared sobre los cuales el procedimiento es aplicable deben ser identificados. Algunos ejemplos de agrupaciones sugeridas son mostrados en 6.2.2, ítems d y e.

5.3.2.4

Diseño de Junta

La especificación debe incluir un esquema o esquemas de las juntas que muestren los ángulos de bisel, el tamaño del talón (root face), y la abertura de raíz o el espacio entre miembros contiguos. La forma y tamaño del filete soldado debe ser mostrado. Si una chapa de respaldo (backup) es usada, el tipo debe ser designado.

5.3.2.5

Metales de Cordones

Aporte

y

Número

de

Los tamaños y números de clasificación de los metales de aporte, el mínimo número y secuencia de cordones deben ser designados .


5

Referencia: Estándar API 1104, 5.2

ESPECIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTO Nº _______ Para Soldado de Proceso Material Diámetro exterior de tubería y espesor de pared Diseño de Junta Metal de Aporte y Número de Cordones Características eléctricas o de llama Posición Dirección de soldadura Número de soldadores Tiempo entre pases Tipo de Utilaje de alineación Limpieza y/o Esmerilado Precalentamiento / Alivio de Tensiones Gas de Protección y Caudal Fundente de Protección Velocidad de Soldadura Composición del Gas Plasma Flujo de Caudal (gas plasma) Tamaño del orificio (gas plasma) Croquis y Tabulaciones (para ser adjuntados) Ensayado Aprobado Admitido

Tubería y Accesorios

Soldador Supervisor Ingeniero Jefe

Apr oxi madam ente

Aproxim adamen te 1/8”

t Secuencia de cord ones

Nota: Dimensiones son sólo como ejemplo. Dimensión de los Electrodos y N° de Pases

N° de Pase

Electrodo Diámetro y Tipo

Voltaje

Amp eraje y Polaridad

Velocidad

Figura 1 – Ejemplo de Formato de una Especificación de Procedimiento


6

Estándar API 1104

REPORTE PARA CUPONES DE ENSAYO Fecha Ubicación Ciudad Soldador Tiempo de Soldadura Temperatura media Condiciones atmosféricas Voltaje Tipo de Maquina de Soldar Material de aporte Tamaño de sobremonta Tipo y Grado de tubería Espesor de pared Tipo de Utilaje de alineación

Ensayo No. Posición de Soldadura: Rotado Identificación Hora del día Protección del viento

Fijado

Amperaje Tamaño de Maquina de Soldar

Diámetro exterior

1

2

3

4

5

6

7

Cupón Ensayado Dimensión inicial de la probeta Área inicial de la probeta Carga máxima Resistencia a la tracción Localización de la fractura Procedimiento

Ensayo Calificación

Calificado

Soldador

Ensayo Producción

Descalificado

Resistencia máxima Resistencia mínima Comentarios sobre el ensayo de resistencia a la tracción 1. 2. 3. 4. Comentarios sobre el ensayo de doblado 1. 2. 3. 4. Comentarios sobre el ensayo de rotura por entalla 1. 2. 3. 4. Ensayado efectuado en Ensayado por

Resistencia media

Fecha Supervisor por

Nota: Use la parte posterior para comentarios adicionales. Este formato puede usarse tanto para la calificación de procedimientos como de soldadores.

Figura 2 – Ejemplo de Reporte para Cupones de Ensayo



5.3.2.6

Características Eléctri cas

La corriente y polaridad deben ser designadas así como el rango de voltaje y amperaje para cada electrodo, varilla o alambre.

5.3.2.7

Características de la flama

La especificación debe designar si la flama es neutra, carburante u oxidante. Se debe especificar el tamaño del orificio de la boquilla de la antorcha para cada medida de varilla o alambre.

5.3.2.8

Posición

7

5.3.2.13 Pre y Post Calentami ento Los métodos, temperatura, modo de control de la temperatura y rango de temperatura ambiente para tratamientos de pre y post calentamiento deben ser especificados (ver 7.11).

5.3.2.14 Gas de Protección (Shielding Gas) y Caudal de Flujo (Flow Rate) La composición del gas de protección y el rango del caudal de flujo deben ser especificadas.

5.3.2.15 Fundent e de Protecc ión El tipo de fundente de protección debe ser especificado.

La especificación debe designar si la tubería estará fija o si es girada.

5.3.2.16 Velocid ad de Avance 5.3.2.9

Direcci ón de Soldadu ra

La especificación debe designar si la soldadura es realizada en dirección ascendente o descendente.

5.3.2.10 Tiemp o entr e Pases El máximo tiempo entre la culminación del cordón de raíz y el comienzo del segundo cordón, así como el máximo tiempo entre la culminación del segundo cordón y el comienzo de otros cordones deben ser designados.

5.3.2.11 Tipo y Remoción de Dispositivos de Alineaci ón (Lineup Cl amp) La especificación debe indicar si el dispositivo de alineación es interno o externo, o si no se requiere ninguno. Si son usados, se debe indicar el mínimo porcentaje del cordón de raíz que debe ser completado antes de retirar el dispositivo.

5.3.2.12 Limpieza y/o Esmeril ado (Grindi ng) La especificación debe indicar si se usarán herramientas de potencia (eléctricas, neumáticas, etc.), manuales, o ambas, para los procesos de limpieza y esmerilado.

El rango para la velocidad de avance en pulgadas (mm) por minuto debe ser especificado para cada pase.

5.4

VARIABLES ESENCIALES

5.4.1 Generalidades Un procedimiento de soldadura debe ser restablecido como una nueva especificación de procedimiento y debe ser completamente recalificado cuando se cambia cualquiera de las variables esenciales listadas en 5.4.2. Otros cambios diferentes a aquellos mostrados en 5.4.2 pueden ser hechos en el procedimiento sin la necesidad de recalificación, siempre que la especificación modificada del procedimiento registre los cambios efectuados.

5.4.2 Cambios que Requieren Recalific ación 5.4.2.1

Proceso de Soldadur a ó Método de Apli cación

Un cambio del proceso de soldadura o método de aplicación establecido en la especificación del procedimiento (ver 5.3.2.1) constituye una variable esencial.

5.4.2.2

Material Base

Un cambio en el material base constituye una variable esencial. Cuando se sueldan materiales de dos grupos


8

Estándar API 1104

diferentes de materiales, se debe emplear el procedimiento para el grupo de más alta resistencia. Para propósitos de este estándar, todos los materiales deben ser agrupados como sigue: a. Esfuerzo a la fluencia mínimo especificado menor o igual a 42 000 psi (290 MPa). b. Esfuerzo a la fluencia mínimo especificado mayor a 42 000 psi (290 MPa) pero menor a 65 000 psi (448 MPa). c. Para materiales con especificación de mínimo esfuerzo a la fluencia mayor o igual a 65 000 psi (448 MPa), cada grado debe recibir un ensayo de calificación separado.

Cambios en un metal de aporte dentro de los grupos de metal de aporte pueden ser hechos dentro de los grupos de materiales especificado en 5.4.2.2. La compatibilidad del material base y el metal de aporte debería ser considerada desde el punto de vista de las propiedades mecánicas.

5.4.2.7

Un cambio en la polaridad de DC electrodo al positivo a DC electrodo al negativo o viceversa, o un cambio de corriente de DC a AC o viceversa, constituyen variables esenciales.

5.4.2.8 Nota: Los grupos especificados en 5.4.2.2 no implican que

materiales base o materiales de aporte de diferentes composiciones químicas dentro de un grupo puedan ser sustituidos indiscriminadamente por un material que fue usado en el ensayo de calificación sin considerar la compatibilidad de los materiales base y metales de aporte desde el punto de vista de sus propiedades metalúrgicas y mecánicas y de los requerimientos de pre y post calentamiento.

5.4.2.3

Diseño de la Jun ta

Un cambio significativo en el diseño de la junta (por ejemplo de canal en V a canal en U) constituye una variable esencial. Cambios menores en el ángulo del bisel o en el talón del canal de soldadura no son variables esenciales.

5.4.2.4

Posición

Un cambio en la posición de rotación a fijo, o viceversa, constituye una variable esencial.

5.4.2.5

Espes or de Pared

Un cambio de un grupo de espesor de pared a otro constituye una variable esencial.


Tiemp o entr e Pases

Un incremento en el tiempo máximo entre la culminación del cordón de raíz y el inicio del segundo cordón constituye una variable esencial.

5.4.2.9

Direcci ón de Soldadu ra

Un cambio en la dirección de soldadura de vertical ascendente a vertical descendente, o viceversa, constituye una variable esencial.

5.4.2.10 Gas de Protec ción y Caudal de Flujo Un cambio de un gas de protección a otro o una mezcla de gases a otra constituye una variable esencial. Un incremento o disminución mayor en el rango de caudales de flujo para el gas de protección constituye también una variable esencial.

5.4.2.11 Fundente de Protecc ión Referirse a la Tabla 1, nota al pie “a”, para cambios en el fundente de protección que constituyen variables esenciales.

5.4.2.12 Velocid ad de Avance 5.4.2.6

Metal de Aporte

Los siguientes cambios en metal de aporte constituyen una variable esencial: a. Un cambio de un grupo de metal de aporte a otro (ver tabla 1). b. Para un material de tubería con una especificación de mínimo esfuerzo a la fluencia mayor o igual a 65000 psi (448 MPa), un cambio en la clasificación AWS del metal de aporte (ver 5.4.2.2).


Un cambio en el rango de velocidades de avance constituye una variable esencial.

5.4.2.13 Precalentamiento Una disminución en la temperatura mínima de precalentamiento especificada, constituye una variable esencial.


Tabla 1 – Grupos de Metales de Aporte Especificación AWS

Electrodo

1

A5.1 A5.5

E6010, E6011 E7010, E7011

2

A5.5

E8010, E8011 E9010

3

A5.1 o A5.5 A5.5

E7015, E7016, E7018 E8015, E8016, E8018 E9018

4a

A5.17

EL8 EL8K EL12 EM5K EM12K EM13K EM15K

Grupo

5 b

6

A5.18 A5.18 A5.28 A5.28 A5.2

ER70S-2 ER70S-6 ER80S-D2 ER90S-G RG60, RG65

7

A5.20

8 9

A5.29 A5.29

E61T-GSd E71T-GSd E71T8-K6 E91T8-G

Fundentec

P6XZ F6X0 F6X2 F7XZ F7X0 F7X2

usados pero requieren de procedimientos de calificación separados. a

Cualquier combinación de fundente y electrodo en el Grupo 4 puede ser usada para calificar un procedimiento. La combinación debe ser identificada por su número de clasificación AWS completo, tal como F7A0-EL12 o F6A2-EM12K. Únicamente sustituciones que resulten con el mismo número de clasificación AWS son permitidas sin recalificación. b

Un gas de protección (ver 5.4.2.10) debe ser usado con los electrodos del grupo 5. c

En la designación del fundente, la X puede ser tanto una A o P para condición “as welded” (tal y como ha sido soldado) o PostWeld Heat-Treated (sometido a un tratamiento térmico postsoldadura). Para soldadura del pase de raíz únicamente.

5.4.2.14 Tratamiento Térmico Post-so ldadu ra (PWHT) La adición de un PWHT o un cambio en los rangos o valores especificados en el procedimiento deben, cada uno, ser considerados como una variable esencial.

SOLDADURA DE LAS PROBETAS ENSAYO – SOLDADURAS A TOPE

DE

Para soldar las juntas que se van a emplear en los ensayos de calificación de soldaduras a tope, se deben unir dos niples de tubería, siguiendo todos los detalles especificados en el procedimiento.

5.6

Nota: Otros electrodos, metales de aporte y fundentes pueden ser

d

5.5

9

ENSAYO DE JUNTAS SOLDADURAS A TOPE

SOLDADAS

–

5.6.1 Preparación Para ensayar juntas soldadas a tope, se deben cortar probetas de ensayo de la junta en las ubicaciones mostradas en la Figura 3. (Ver Sección 13 para requerimientos de ensayo para procedimientos de flash welding). El número mínimo de probetas de ensayo así como los ensayos a los cuales ellas deben ser sometidas son mostrados en la Tabla 2. Las probetas deben ser preparadas como muestra la figura 4, 5, 6 ó 7. Para tuberías de diámetro exterior menor a 2.375” (2 3/8”; 60.3 mm) se deben preparar dos cupones de soldadura para obtener el número requerido de probetas de ensayo. Las probetas deben ser enfriadas al aire (air cooled) hasta la temperatura ambiente antes de ser ensayadas. Para tuberías cuyo diámetro exterior es menor o igual a 1.315” (1 5/16”; 33.4 mm) una probeta de sección completa puede sustituir a las cuatro probetas de sección reducida de rotura por entalla, (nick-break) y doblado de raíz (root-bend). La probeta de sección completa debe ser ensayada en concordancia con 5.6.2.2 y debe alcanzar los requerimientos de 5.6.2.3.

5.6.2 Ensayo de Tracció n 5.6.2.1 Preparación Las probetas para el ensayo de tracción (ver Figura 4) deben ser de aproximadamente 9” (230 mm) de longitud y aproximadamente 1” (25 mm) de ancho. Ellas pueden ser maquinadas o cortadas con oxígeno y no es necesaria otra preparación a menos que los lados estén con muescas o no sean paralelos. Si es necesario, las probetas deben ser maquinadas hasta que los lados estén lisos y paralelos.

5.6.2.2

Método

Las probetas de ensayo de tracción deben romperse bajo carga de tracción usando un equipo capaz de medir la carga a la cual ocurra la falla. El esfuerzo de tracción debe ser calculado dividiendo la máxima carga de falla entre la sección transversal mínima de la probeta medida antes de aplicar la carga.


10

Estándar API 1104

5.6.2.3

Requerimientos

La resistencia a la tracción de la soldadura, incluyendo la zona de fusión de cada probeta, debe ser mayor o igual a la resistencia mínima a la tracción especificada del material de la tubería pero no necesita ser mayor o igual a la resistencia a la tracción real del material. Si la probeta

rompe fuera de la soldadura y de la zona de fusión (es decir en el material base de la tubería) y alcanza los requerimientos de resistencia mínima a la tracción de la especificación, la soldadura debe ser aceptada como cumpliendo los requerimientos.

Tabla 2 – Tipo y Número de Probetas para Ensayo de Calificación de Procedimiento Diámetro exterior de tubería pulgadas

milímetros

<2.375 2.375-4.500 >4.500-12.750 >12.750

<60.3 60.3-114.3 >114.3-323.9 >323.9

<= 4.500 >4.500-12.750 >12.750

<= 114.3 >114.3-323.9 >323.9

a

Número de probetas Resistencia Rotura por Doblado de Doblado de Doblado de a la tracción entalla raíz cara lado Espesor de pared <= 0.500” (12.7 mm) 0 b 2 2 0 0 0 b 2 2 0 0 2 2 2 2 0 4 4 4 4 0 Espesor de pared > 0.500” (12.7 mm) 0 b 2 0 0 2 2 2 0 0 4 4 4 0 0 8

Total 4a 4 8 16 4 8 16

Una probeta de rotura con entalla y una probeta de doblado de raíz deben ser tomadas de cada uno de los dos cupones, o para tuberías menores que o igual a 1.315” (33.4 mm) de diámetro, una probeta de sección completa para resistencia a la tracción debe ser tomada. b Para materiales con especificación de resistencia mínima a la fluencia mayor que 42,000 psi (290 MPa), un mínimo de un ensayo de tracción debe ser requerido.



Tope superior de la tubería

11

Rotura por entalla Debajo de 2.375” (60.3mm)

Doblado de raíz Doblado de raíz o de lado Rotura por entalla


Ver Nota 2 Tope superior de la tubería

Doblado de cara o de lado

Tracción Rotura por entalla

Doblado de raíz o de lado Rotura por entalla Doblado de raíz o de lado

Mayor que 4.500” (114.3 mm) Mayor o igual que 2.375” (60.3 mm) pero menor o igual que 4.500” (114.3 mm); además, menor o igual que 4.500” (114.3 mm) cuando el espesor de pared es mayor que 0.500” (12.7 mm)

pero menor o igual a 12.750” (323.9 mm) Doblado de raíz o de lado

Rotura por entalla


Tracción Doblado de raíz o de lado

Tope superior de la tubería Doblado de cara o de lado

Rotura por entalla

Tracción

Tracción

Doblado de raíz o de lado


Rotura por entalla

Mayor que 12.750” (323.9 mm)

Doblado de raíz o de lado Rotura por entalla Tracción Doblado de cara o de lado

Doblado de cara o de lado Rotura por entalla Tracción Doblado de raíz o de lado

Notas: 1. Como opción de la compañía, las ubicaciones pueden ser rotadas, siempre que estén espaciadas igualmente alrededor de la tubería; no obstante, las probetas no d eben incluir la soldadura longitudinal. 2. Una probeta de tracción de sección completa puede ser usada para tubería con un diámetro exterior menor o igual a 1.315 pulg. (33.4 mm).

Figura 3 - Ubicación de las Probetas de Ensayo de Soldaduras a Tope para Ensayos de Calificación de Procedimiento


12

Estándar API 1104 La probeta puede ser maquinada o cortada por oxígeno; los bordes deben ser lisos y paralelos

Aproximadamente 1” (25 mm) Aproximadamente 9” (230 mm) t La sobremonta y el sobreespesor de raíz no deben ser removidos

Figura 4 - Probeta de Ensayo de Tracción Entalla cortada con sierra; la probeta puede ser maquinada o cortada por oxígeno; los bordes deben ser lisos y paralelos

Aproximadamente 1/8” (3 mm) 3/4” (19 mm) mín. Aproximadamente 1/8” (3 mm)

Aproximadamente 9” (230 mm)

t La sobremonta y el sobreespesor de raíz no deben ser removidos

Aproximadamente 1/8” (3 mm) La entalla transversal no tiene que exceder 1/16” (1.6 mm) de profundidad

3/4” (19 mm) mín.

Probeta opcional para ensayo de rotura por entalla para soldadura automática y semiautomática

Figura 5 - Probeta de Ensayo de Rotura por Entalla



13

Si la probeta rompe en la soldadura o zona de fusión y la resistencia observada es mayor o igual al valor mínimo de resistencia a la tracción especificado del material de la tubería y alcanza los requerimientos de sanidad de 5.6.3.3 la soldadura debe ser aceptada como cumpliendo los requerimientos. Si la probeta rompe debajo del valor mínimo de resistencia a la tracción especificado del material de la tubería, la soldadura debe ser rechazada y un nuevo cupón debe ser hecho.

pueden ser sujetas a un macro ataque previo a la realización de la entalla.

5.6.3 Ensayo de Rotura por Entalla (Nick-Break Test)

5.6.3.3 Requerimientos Las superficies de fractura expuestas de cada probeta de nick-break deben mostrar penetración y fusión completa. La mayor dimensión de cualquier porosidad (gas pocket) no debe exceder 1/16” (1.6 mm), y el área combinada (total) de todas las porosidades no debe exceder el 2% de la superficie expuesta. Las inclusiones de escoria (slag inclusions ) no deben tener mas de 1/32” (0.8 mm) de profundidad y su longitud no debe ser mayor a 1/8” (3 mm) o la mitad del espesor nominal de pared. Debe haber al menos ½” (13 mm) de separación entre inclusiones de escoria adyacentes. Las dimensiones deberían ser medidas como se muestra en la Figura 8. Los ojos de pez (fish eyes) definidos en AWS A 3.0 no son causa de rechazo.

5.6.3.1 Preparación Las probetas para el ensayo de rotura por entalla entalla (ver figura 5) deben ser de aproximadamente 9” (230 mm) de longitud y 1” (25 mm) de ancho. Estas pueden ser maquinadas o cortadas con oxígeno. Estas deben ser entalladas con una sierra en cada lado del centro de la soldadura, y cada entalle debe ser de aproximadamente 1/8” (3 mm) de profundidad. Las probetas de “nick-break” preparadas de este modo a partir de soldaduras hechas con algún proceso automático y semiautomático pueden fallar en la tubería (material base) en lugar de en la soldadura. Cuando experiencias de ensayo previas indican que pueden ser esperadas fallas a través de la tubería, el reforzamiento externo puede ser entallado a una altura no mayor que 1/16” (1.6 mm), medida desde la superficie original de la unión soldada. Como opción de la compañía, las probetas de nick break usadas para calificar un procedimiento usando un proceso de soldadura semiautomático o mecanizada,

5.6.3.2 Método Las probetas de nick-break nick-break deben ser rotas por tracción tracción en una máquina de ensayos, o mediante golpe en la zona central de la probeta mientras los extremos se mantienen sujetos, o sujetando un extremo y golpeando el otro con un martillo. El área expuesta de la fractura debe ser al menos de ¾” (19 mm) de ancho.

5.6.4 5.6.4 Ensayo de Doblado de Cara Cara y Raíz Raíz 5.6.4.1 Preparación Las probetas para el ensayo de doblado de cara y raíz (ver Figura 6) deben ser de aproximadamente 9” (230 mm) de longitud y 1” (25 mm) de ancho, y sus cantos longitudinales deben ser redondeados.

Radio en todas las esquinas 1/8” (3 mm) máx .

La probeta puede ser maquinada o cortada por

Aproximadamente 1” (25 mm) Aproximadamente 9” (230 mm)

Soldadura

Es esor esor de ared ared Nota: La sobremonta y sobreespesor sobreespesor de raíz deben ser removidos removidos a ras con la superficie superficie de la probeta. La probeta no debe ser aplanada antes del ensayo.

Figura 6-Probetas de Doblado de Raíz y de Cara: Espesor de pared menor o igual a 0.500 pulg. (12.7 mm)


14

Estándar API 1104 Ver Nota 1

Espesor de pared

Aproximadamente 9” (230 mm)

Radio en todas las esquinas 1/8” (3 mm) máximo Ancho de la probeta

Ver Nota 2

1/2” (13 mm)

Notas: 1. La sobremonta y sobreespesor de raíz deben ser removidos a ras con la superficie de la probeta. 2. Las probetas pueden ser cortadas por máquina a un ancho de ½ pulg. (13 mm), o pueden ser cortados por oxígeno a un ancho aproximado de ¾ pulg. (19 mm) y luego maquinados o esmerilados a un ancho de ½ pulg. (13 mm). Las superficies de corte deben ser lisas y paralelas.

Figura 7-Probeta de Doblado de Lado: Espesor de pared mayor a 0.500 pulg. (13 mm)

Profundidad

Separación

Longitud

Nota: Se muestra una probeta rota de ensayo de rotura rotura por entalla; sin embargo, embargo, este método de dimensionamiento es aplicable también también a las probetas rotas en ensayos de tracción y de soldaduras de filete.

Fi ura 8 - Dimensio Dimensionam namient ientoo de de las las Im erfecci erfeccione oness en en las las Su erficies erficies de Soldadu Soldadura ra Ex uest uestas as


Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas Estas probetas pueden ser cortadas mediante sierra o cortadas con oxígeno. Los pases de refuerzo y raíz deben ser removidos al ras con las superficies de la probeta. Estas superficies deben ser lisas y cualquier rayadura que exista debe ser ligera y transversal a la soldadura.

5.6.4.2 Método Las probetas para ensayo de doblado de cara y raíz deben ser dobladas en una matriz para ensayo guiado similar a la que se muestra en la Figura 9. Cada probeta debe ser ubicada en la matriz con la soldadura en el medio de la abertura. Probetas para doblado de cara deben ser ubicadas con la cara de la soldadura mirando hacia la abertura de la matriz, y del mismo modo, las probetas de doblado de raíz deben ser ubicadas con la raíz de la soldadura mirando hacia la abertura de la matriz. El émbolo con el punzón debe ser forzado a ingresar dentro del espacio libre de la matriz hasta que la curvatura de la probeta sea aproximadamente en forma de U. 5.6.4.3 Requerimientos El ensayo de doblado debe ser considerado aceptable si ninguna fisura u otra imperfección excede al menor valor entre 1/8” (3 mm) y la mitad del espesor nominal de pared, sea cual fuere la dirección de la discontinuidad que

15

éste presente en la soldadura o entre la soldadura y la zona de fusión después del doblado. Fisuras que se originan durante el ensayo en el radio exterior del doblado a lo largo de los bordes de la probeta y que sean menores que ¼” (6 mm), medidos en cualquier dirección, no deben ser consideradas a menos que sean observadas imperfecciones evidentes. Cada probeta sujeto a ensayo de doblado debe satisfacer estos requerimientos. Es frecuente que los bordes de la probeta doblada se fisuren durante el ensayo, debido a la pérdida de continuidad, si la fisuración ha sido motivada por una discontinuidad, esta tiene que ser evaluada.

5.6.5 Ensayo de Doblado de Lado 5.6.5.1 Preparación Las probetas para el ensayo de doblado de lado (ver Figura 7) deben ser de aproximadamente 9” (230 mm) de longitud y 1/2” (13 mm) de ancho, y sus cantos longitudinales deben ser redondeados. Estas deben ser cortadas por sierra, con oxígeno a aproximadamente ¾” (19 mm) de ancho y luego maquinadas o esmeriladas a ½” (13 mm) de ancho. Los lados deben ser suaves y paralelos. Los pases de refuerzo y raíz deben ser removidos a ras con las superficies de la probeta.

Nota: Esta figura no está dibujada a escala. Radio del punzón, A=1 ¾ pulg. (45 mm); radio de la matriz, B=2 5/16 pulg. (60 mm); ancho de la matriz, C=2 pulg. (50 mm).

Figura 9-Dispositivo para Ensayo de Doblado


16

Estándar API 1104

Dos probetas de la entrepierna y dos a 90° de la entrepierna

Nota: Esta figura muestra la ubicación de las probetas de ensayo para juntas con un diámetro exterior mayor o igual a 2.375 pulg. (60.3 mm). Para juntas con un diámetro exterior menor que 2.375 pulg. (60.3 mm), las probetas deben ser cortadas de la misma ubicación general, pero dos probetas deben ser removidas de cada una de dos soldaduras de ensayo.

Figura 10-Ubicación de las Probetas para Ensayo de Rotura por Entalla: Calificación de Procedimiento Soldador en Soldaduras de Filete

1” (25 mm) aprox.

Puede ser entallado con sierra

Corte por sierra Aprox. 45° Corte por flama

1” 25 mm a rox.

Corte por sierra 1” (25 mm) aprox. 2” (50 mm) aprox.

Aprox. 30° bisel

Corte por flama

2” (50 mm) aprox.

Figura 11-Ubicación de las Probetas para Ensayo de Rotura por Entalla: Calificación de Procedimiento y de Soldador en Soldaduras de Filete, incluida la unión Size to Size, Branch Connection en Ensa o de Calificación de Soldadores



17

5.6.5.2 Método Las probetas para ensayo de doblado de lado deben ser dobladas en una plantilla para ensayo guiado similar al que se muestra en la Figura 9. Cada probeta debe ser ubicada en la matriz con la soldadura en el medio de la abertura y con la cara de la soldadura perpendicular a la abertura de la matriz. El émbolo debe ser forzado dentro de la abertura hasta que la curvatura de la probeta sea aproximadamente en forma de U.

tener mas de 1/32” (0.8 mm) de profundidad (depth) y no deben tener una longitud mayor de 1/8” (3 mm), o la mitad del espesor nominal de pared, eligiendo el menor valor de éstos, y d) debe haber al menos ½” (13 mm) de separación entre inclusiones de escoria adyacentes. Las dimensiones deberían ser medidas como lo muestra la Figura 8.

5.6.5.3 Requerimientos Cada probeta de doblado de lado debe satisfacer los requerimientos del ensayo de cara y raíz especificados en 5.6.4.3.

El propósito de los ensayos de calificación de soldadores es determinar la habilidad de éstos para ejecutar uniones soldadas sanas, sean estas a tope o en filete, usando un procedimiento previamente calificado. Antes que cualquier soldadura en producción sea llevada a cabo, los soldadores deben ser calificados de acuerdo a los requerimientos aplicables de 6.2 a 6.8. Es la intención de este estándar que un soldador que complete satisfactoriamente el procedimiento de ensayo de calificación sea un soldador calificado, siempre que se hayan extraído el número de probetas de ensayo establecido por 6.5, se hayan ensayado y finalmente se haya cumplido con los criterios de aceptación de 5.6 para cada soldador.

5.7 SOLDADURA DE LAS PROBETAS DE ENSAYO – SOLDADURAS DE FILETE Para el ensayo de soldadura de juntas soldadas en filete, se debe realizar un filete soldado de acuerdo a una de las configuraciones mostradas en la Figura 10, siguiendo todos los detalles de la especificación del procedimiento. 5.8

ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS SOLDADURAS DE FILETE

–

5.8.1 Preparación Para ensayar las juntas o uniones soldadas a filete, las probetas de ensayo deben ser cortadas de la unión soldada en la localización mostrada en la Figura 10. Al menos cuatro probetas deben ser tomadas y preparadas como se muestra en la Figura 11. Las probetas pueden ser maquinadas o cortadas con oxígeno. Ellas deberían ser al menos de 1” (25 mm) de ancho y lo suficientemente largos como para que ellas puedan ser rotas en la soldadura. Para tuberías con diámetros exteriores menores que 2.375” (60.3 mm), puede ser necesario hacer dos probetas para obtener el número requerido de probetas de ensayo. Las probetas deben ser enfriadas al aire hasta la temperatura ambiente antes del ensayo. 5.8.2 Método Las probetas de soldadura de filete deben ser rotas en la soldadura por cualquier método conveniente.

6 Calificación de Soldadores 6.1

GENERALIDADES

Antes de empezar los ensayos de calificación, al soldador debe proporcionársele tiempo suficiente para ajustar los equipos de soldadura a ser usados. El soldador debe usar la misma técnica de soldadura y proceder con la misma velocidad que él utilizará si pasa los ensayos y es aprobado para hacer la soldadura en producción. La calificación de soldadores debe ser conducida en presencia de un representante aceptado por la compañía. Un soldador debe calificarse para soldar cumpliendo una prueba en segmentos de niples de tubería o en niples de tubería completos, como se especifica en 6.2.1. Cuando se usan segmentos de niples de tubería, ellos deben ser posicionados para producir posiciones típicas: plana (flat), vertical y sobrecabeza (overhead). Las variables esenciales asociadas con el procedimiento y la calificación de soldadores no son idénticas. Las variables esenciales para la calificación de soldadores son especificadas en 6.2.2 y 6.3.2.

6.2

CALIFICACION SIMPLE

6.2.1 Generalidades 5.8.3 Requerimientos Las superficies expuestas de cada probeta de soldadura de filete deben mostrar penetración y fusión completas y a) la mayor dimensión de cualquier porosidad no debe exceder 1/16” (1.6 mm), b) el área conjunta de todas las porosidades no debe exceder el 2% del área de la superficie expuesta, c) Las inclusiones de escoria no deben

Para calificación simple, un soldador debe hacer un cupón usando un procedimiento calificado para juntar los niples o segmentos de niples. El soldador debe hacer una junta soldada en alguna posición fija o con rotación. Cuando el soldador es calificado en la posición fija, el eje de la tubería debe estar en el plano horizontal, en el plano


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vertical o inclinado con respecto al plano horizontal en un ángulo no mayor de 45º.

f.

Un soldador que hace ensayos de calificación simple para conexiones de ramales, filetes u otras configuraciones similares debe seguir la especificación del procedimiento correspondiente a cada uno de ellos. Cambios en las variables esenciales descritas en 6.2.2 requieren recalificación del soldador. La soldadura debe ser aceptada si reúne los requerimientos de 6.4 y alguno de 6.5 ó 6.6.

6.2.2 Alcance Un soldador que ha completado satisfactoriamente la calificación descrita en 6.2.1 debe ser calificado dentro de los límites de las variables esenciales descritos a continuación. Si alguna de las siguientes variables esenciales es cambiada, el soldador debe ser recalificado usando un nuevo procedimiento: a. Un cambio de un proceso de soldadura a otro proceso o combinación de procesos, como sigue: 1. Un cambio de un proceso de soldadura a otro diferente o 2. Un cambio en la combinación de procesos de soldadura, a menos que el soldador haya sido calificado por separado con ensayos de calificación, usando cada uno de los procesos de soldadura que van a ser empleados para la combinación de procesos de soldadura. b. Un cambio en la dirección de soldadura de vertical ascendente a vertical descendente o viceversa. c. Un cambio en la clasificación del metal de aporte del grupo 1 o 2 al grupo 3, o del grupo 3 al grupo 1 o 2 (ver Tabla 1). d. Un cambio de un grupo de diámetro exterior a otro. Estos grupos son definidos como sigue: 1. Diámetro exterior menor que 2.375” (2 3/8”, 60.3 mm). 2. Diámetro exterior de 2.375” hasta 12.750” (323.9 mm). 3. Diámetro exterior mayor que 12.750” (323.9 mm). e. Un cambio de un grupo de espesor de pared a otro. Estos grupos son definidos como sigue: 1. Tuberías de espesor de pared nominal menor que 0.188” (3/16”, 4.8 mm). 2. Tuberías de espesor de pared nominal de 0.188” hasta 0.750” (19.1 mm). 3. Tuberías de espesor de pared nominal mayor que 0.750” (19.1 mm).


Un cambio en la posición en la cual el soldador ha sido calificado (por ejemplo de rotada a fija o un cambio de posición vertical a horizontal o viceversa). Un soldador que pasó satisfactoriamente un ensayo de calificación de soldadura a tope en la posición fija con el eje inclinado a 45º del plano horizontal estará calificado para hacer juntas a tope y filetes de traslape (lap fillet) en todas las posiciones.

g. Un cambio en el diseño de la junta (por ejemplo, la eliminación de una placa de respaldo (backing strip) o un cambio de bisel V a bisel U).

6.3

CALIFICACION MÚLTIPLE

6.3.1 Generalidades Para calificación múltiple, un soldador debe completar satisfactoriamente las dos pruebas descritas a continuación, usando procedimientos calificados. Para la primera prueba, el soldador debe hacer una junta a tope en posición fija con el eje de la tubería en un plano horizontal o inclinado de la horizontal en un ángulo no mayor a 45º. Esta soldadura a tope debe ser hecha en una tubería con un diámetro exterior de al menos 6.625” (6 5/8”, 168.3 mm) y con un espesor de pared de al menos 0.250” (6.4 mm) sin placa de respaldo. La soldadura debe ser aceptada si ésta cumple los requerimientos de 6.4 y alguno de 6.5 o 6.6. Las probetas pueden ser retiradas del cupón de las ubicaciones mostradas en la Figura 12, o pueden ser seleccionadas de las ubicaciones relativas indicadas también en la Figura 12 pero sin referencia a la parte superior de la tubería, o pueden ser seleccionadas de ubicaciones que estén separadas equidistantemente alrededor de la circunferencia entera de la tubería. La secuencia de los tipos de probetas adyacentes debe ser idéntica a la mostrada en la Figura 12 para varios diámetros de tubería. Para la segunda prueba, el soldador debe trazar, cortar, ajustar y soldar una conexión de ramal de tamaño completo a una tubería. Este ensayo debe ser realizado con un diámetro de tubería de al menos 6.625” (168.3 mm) y con un espesor nominal de pared de al menos 0.250” (6.4 mm). Un agujero de tamaño completo debe ser cortado durante la prueba. La soldadura debe ser hecha con el eje de la tubería de prueba en posición horizontal y el eje de la tubería de ramal (branch-pipe) extendiéndose verticalmente hacia abajo. La soldadura terminada debe exhibir una apariencia ordenada, uniforme y bien acabada.



Doblado de raíz Doblado de raíz o de lado Rotura por entalla


19

Rotura con entalla Debajo de 2.375” (60.3 mm) Ver Nota 2 Tope superior de la tubería

Tracción


Rotura por entalla Doblado de raíz o de lado

Mayor que 4.500” (114.3 mm) Mayor o igual que 2.375” (60.3 mm) pero menor o igual que 4.500” (114.3 mm); además, menor o igual que 4.500” (114.3 mm) cuando el espesor de pared es mayor que 0.500” (12.7 mm) Rotura por entalla

pero menor o igual a 12.750” (323.9 mm) Doblado de raíz o de lado

Doblado de raíz o de lado Tope superior de la tubería Doblado de raíz o de lado Rotura por entalla


Tracción


Mayor que 12.750” (323.9 mm)

Doblado de cara o de lado Rotura por entalla Tracción

Tracción Rotura por entalla Doblado de raíz o de lado

Notas: 1. Como opción de la compañía, las ubicaciones pueden ser rotadas, siempre que estén espaciadas igualmente alrededor de la tubería; no obstante, las probetas no deben incluir la soldadura longitudinal. 2. Una probeta de tracción de sección completa puede ser usada para tubería con un diámetro exterior menor o igual a 1.315 pulg. (33.4 mm).

Figura 12 - Ubicación de las Probetas de Ensayo de Soldaduras a Tope para Ensayos de Calificación de Soldador

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La soldadura debe exhibir penetración completa alrededor de la circunferencia entera. Los cordones de raíz completados no deben contener ningún quemón (desfonde) de más de 1/4“ (6 mm). La suma de las máximas dimensiones de descuelgue dispersos no reparados en cualquier longitud continua de soldadura de 12” (300 mm) no debe exceder ½” (13 mm). Cuatro probetas para rotura con entalla (nick-break test) deben ser removidas de la soldadura en la ubicación mostrada en la Figura 10. Ellos deben ser preparados y ensayados de acuerdo con 5.8.1 y 5.8.2. Las superficies expuestas deben cumplir con los requerimientos de 5.8.3.

6.3.2 Alcance Un soldador que ha completado satisfactoriamente los ensayos de calificación de soldaduras a tope descrita en 6.3.1 en tuberías con un diámetro mayor o igual a 12.750” (323.9 mm) y una soldadura conexión de ramal de tamaño completo en una tubería con un diámetro exterior mayor o igual a 12.750” (323.9 mm), debe estar calificado para soldaduras en toda posición, en todo espesor de pared, diseños y preparación de juntas, conexiones y en todos los diámetros de tuberías. Un soldador que ha completado satisfactoriamente los requerimientos de la soldadura a tope y la conexión de tubería descritos en 6.3.1 en una tubería con un diámetro exterior menor que 12.750” (323.9 mm) debe estar calificado para soldaduras en toda posición, en todo espesor de pared, diseños y preparación de juntas y en todo diámetro exterior de tuberías menor o igual al diámetro usado por él en los ensayos de calificación. Si cualquiera de las siguientes variables esenciales es cambiada en una especificación del procedimiento, el soldador debe ser recalificado usando un nuevo procedimiento: a. Un cambio de un proceso de soldadura a otro proceso o combinación de procesos, como: 1. Un cambio de un proceso de soldadura a otro diferente o 2. Un cambio en la combinación de procesos de soldadura, a menos que el soldador esté calificado por separado con ensayos de calificación, usando cada uno de los procesos de soldadura que son usados para la combinación de procesos de soldadura. b. Un cambio en la dirección de soldadura de vertical ascendente a vertical descendente o viceversa. c. Un cambio en la clasificación del metal de aporte del grupo 1 ó 2 al grupo 3, o del grupo 3 al grupo 1 ó 2 (ver Tabla 1).


6.4

INSPECCIÓN VISUAL

Para que un cordón de soldadura empleado en los ensayos de calificación pueda cumplir los requerimientos de inspección visual, la soldadura debe estar libre de fisuras, penetración inadecuada, y quemones (burnthrough) debería presentar una apariencia uniforme y bien acabada. La profundidad de mordedura adyacente al cordón final en el exterior de la tubería no debe ser mayor que 1/32” (0.8 mm) o 12.5% del espesor de pared de la tubería, cualquiera que sea la menor, y no debe ser mayor que 2” (50 mm) de mordedura en cualquier longitud de soldadura continua de 12” (300 mm). Cuando se emplea soldadura semiautomática o mecanizada, el ingreso del alambre de aporte en el interior de la tubería debe ser mantenido en un mínimo. Fallos para conseguir los requerimientos de esta subsección debe ser motivo suficiente para eliminar ensayos adicionales.

6.5

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

6.5.1 Muestreo de Soldadu ras a Tope Para ensayar soldaduras a tope, se deben cortar muestras de cada cupón. La Figura 12 muestra las localizaciones de las cuales se extraen las probetas si el cupón es de una soldadura circunferencial completa. Si los cupones consisten en segmentos de niple, se debe remover un número aproximadamente igual de probetas de cada segmento. El número total de probetas y los ensayos a los cuales deben ser sometidas es mostrado en la Tabla 3. Las probetas deben ser enfriadas al aire hasta la temperatura ambiente previo al ensayo. Para tuberías con un diámetro exterior menor o igual que 1.315” (33.4 mm) una probeta de tubería de sección completa puede sustituir a las probetas para doblado de raíz y rotura con entalla. La probeta de sección completa debe ser ensayada de acuerdo con 5.6.2.2 y debe cumplir los requerimientos de 6.5.3.

6.5.2 Procedimiento para Ensayos de Tracción, Rotura con Entalla y Doblado en Soldaduras a Tope Las probetas deben estar preparadas para ensayos de tracción, rotura con entalla y doblado y los ensayos deben ser realizados tal como se describe en 5.6. Sin embargo, para los propósitos de calificación de soldadores, no es necesario calcular la resistencia a la tracción de los cupones. El ensayo de tracción puede incluso ser omitido en cuyo caso la probeta designada para el ensayo debe someterse a ensayo de rotura por entalla (nick-break test).

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas 6.5.3 Requerimi entos para el Ensayo de Tracción en Soldaduras a Tope Para el ensayo de tracción, si cualquiera de las probetas de sección reducida o de sección completa rompe en la soldadura o en el empalme de la soldadura y el metal base, y no satisface los requerimientos de sanidad descritos en 5.6.3.3, el soldador debe ser descalificado.

21

forma de U. Estas soldaduras deben ser consideradas aceptables si las probetas que fisuran se terminan de romper (posteriormente) y sus superficies expuestas cumplen los requerimientos de 5.6.3.3.

6.5.4 Requerimientos para el Ensayo de Rotura por Entalla en Soldaduras a Tope

Si una de las probetas de doblado falla en conseguir estos requerimientos y en opinión de la compañía, la imperfección observada no es representativa de la soldadura, la probeta puede ser reemplazada por una adicional cortada adyacente a la que ha fallado. El soldador debe ser descalificado si la probeta adicional también muestra imperfecciones que exceden los límites especificados.

Para el ensayo de rotura por entalla, si cualquier probeta muestra imperfecciones que excedan aquellas permitidas por 5.6.3.3, el soldador debe ser descalificado.

6.5.6 Muestreo de Soldadu ras de Filete

6.5.5 Requerimi entos para el Ensayo de Doblado en Soldaduras a Tope Para el ensayo de doblado, si cualquier probeta muestra imperfecciones que excedan aquellas permitidas por 5.6.4.3 o 5.6.5.3, el soldador debe ser descalificado. Soldaduras en tuberías de acero de alta resistencia (high-test pipe) pueden no doblarse hasta completar la

Para ensayar soldaduras de filete, se deben cortar probetas de cada cupón. La Figura 10 muestra las ubicaciones de las cuales las probetas de ensayo van a ser extraídos si el cupón de ensayo es una soldadura circunferencial completa. Si los cupones de ensayo consisten en segmentos de niple, un número aproximadamente igual de probetas debe ser removido de cada segmento. Las probetas deben ser enfriadas al aire hasta la temperatura ambiente previo al ensayo.

Tabla 3 – Tipo y Número de Probetas de Soldadura a Tope por Soldador para Ensayo de Calificación de Soldador y para Ensayos Destructivos de Soldadura de Producción Diámetro exterior de tubería

Número de probetas

Resistencia Rotura con Doblado de Doblado de Doblado de Total a la tracción entalla raíz cara lado Espesor de pared <= 0.500” (12.7 mm) <2.375 <60.3 0 2 2 0 0 4a 2.375-4.500 60.3-114.3 0 2 2 0 0 4 >4.500-12.750 >114.3-323.9 2 2 2 0 0 6 >12.750 >323.9 4 4 2 2 0 12 Espesor de pared > 0.500” (12.7 mm) <= 4.500 <= 114.3 0 2 0 0 2 4 >4.500-12.750 >114.3-323.9 2 2 0 0 2 6 >12.750 >323.9 4 4 0 0 4 12 a Para tuberías de diámetros exteriores menores que o iguales a 1.315” (33.4 mm), deben ser tomadas probetas de dos soldaduras o una de sección completa para resistencia a la tracción. pulgadas

milímetros


22

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6.5.7 Métodos de Ensayo y Requerim iento s para Soldaduras de Filete

puede ser requerido para recalificación si surge algún cuestionamiento acerca de su competencia.

Las probetas de soldadura de filete deben ser preparadas y el ensayo debe ser llevado a cabo de acuerdo a lo descrito en 5.8.

7 Diseño y Preparación de una Junta para Soldadura de Producci ón 7.1

6.6

RADIOGRAFÍA – UNICAMENTE SOLDADURAS A TOPE

6.6.1 Generalidades Como opción de la compañía, la calificación de juntas a tope puede ser examinada por radiografía en lugar de los ensayos especificados en 6.5 (ensayos destructivos).

GENERALIDADES

Las tuberías deben ser soldadas por soldadores calificados usando procedimientos calificados. Las superficies a ser soldadas deben estar lisas, uniformes y libres de laminaciones, escamas, escoria, grasa, pintura y otros materiales nocivos que puedan afectar adversamente a la soldadura. El diseño de la unión y la separación entre extremos de tubería deben estar de acuerdo con la especificación de procedimiento utilizada.

6.6.2 Requerimi entos de Inspecci ón Las radiografías deben ser hechas en cada una de los cupones de soldadura. El soldador deberá ser descalificado si cualquiera de los cupones de soldadura no cumple los requerimientos de 9.3 (ensayo radiográfico, criterios de aceptación END). La inspección radiográfica no debe ser utilizada con el propósito de localizar áreas sanas o áreas que contengan imperfecciones y subsecuentemente hacer ensayos de dichas áreas para calificar o descalificar soldadores.

6.7

REENSAYOS

Si en opinión mutua de la compañía y representantes del contratista, un soldador falla en el ensayo de calificación por condiciones inevitables o más allá de su control, el soldador puede obtener una segunda oportunidad para calificar. Ensayos adicionales no deben ser tomados hasta que el soldador se haya sometido a una prueba luego de un subsecuente entrenamiento aprobado por la compañía.

6.8

REGISTROS

Un registro de los ensayos debe ser mantenido específicamente para cada soldador y con los detalles de los resultados de cada ensayo. Un formato similar al mostrado en la Figura 2 podría ser usado. (Este formato debería ser desarrollado para satisfacer las necesidades de la compañía individual pero debe estar suficientemente detallado para demostrar que los ensayos de calificación cumplen los requerimientos de este estándar). Una lista de soldadores calificados y los procedimientos para los cuales ellos están calificados debe ser mantenida. Un soldador


7.2

ALINEAMIENTO

En el alineamiento de extremos colindantes debe minimizarse el desalineado entre las superficies. Para extremos de tubería del mismo espesor nominal, el desalineamiento no debería exceder 1/8” (3 mm). Variaciones mayores son permisibles, siempre que sean causadas por variaciones en las dimensiones de los extremos de las tuberías dentro de las tolerancias especificadas en la compra, y dichas variaciones estén distribuidas esencialmente de manera uniforme alrededor de la circunferencia de la tubería. Los martilleos de la tubería para obtener un alineamiento conveniente deberán ser mantenidos en un mínimo.

7.3

USO DE DISPOSITIVOS DE ALINEAMIENTO PARA SOLDADURAS A TOPE

Los dispositivos de alineamiento (lineup clamp) deben ser usados para soldaduras a tope de acuerdo con la especificación de procedimiento. Cuando sea permitido retirar el dispositivo de alineamiento antes que el pase de raíz sea culminado, la parte completada del cordón debe estar distribuida en segmentos aproximadamente iguales y espaciados uniformemente alrededor de la circunferencia de la junta. Sin embargo, cuando un dispositivo de fijación interno es usado y las condiciones de trabajo son tales que hacen difícil prevenir movimientos de la tubería o si la soldadura es esforzada indebidamente, se debe completar el pase de raíz antes de liberar los dispositivos de alineamiento. Los segmentos de pase de raíz usados en conexión con dispositivos de alineamiento externos, deben estar uniformemente espaciados alrededor de la circunferencia de la tubería y deben sumar en total una longitud de al menos 50% de la circunferencia de la tubería antes de retirar el dispositivo de alineamiento.

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas 7.4

BISEL

7.4.1 Bisel Efectuado en Taller Todo bisel de los extremos de tuberías, efectuados en un taller, debe estar conforme al diseño de la junta usado en la especificación de procedimiento.

7.8

23

SOLDADURAS DE POSICIÓN

7.8.1 Procedimiento Toda soldadura de posición debe ser hecha con las partes a ser unidas aseguradas contra movimientos y con el adecuado espacio libre alrededor de la junta para permitir al soldador o soldadores espacio en el cual puedan trabajar.

7.4.2 Bisel Efectuado en Campo Los extremos de tubería deberían ser biselados en campo por máquinas herramientas o máquinas de corte por oxígeno. Si es autorizado por la compañía, también puede ser usado corte con oxígeno manual. Los extremos biselados deben ser razonablemente lisos y uniformes, y las dimensiones deben estar de acuerdo con la especificación de procedimiento.

7.5

CONDICIONES CLIMÁTICAS

La soldadura no debe ser hecha cuando la calidad de la soldadura completada podría ser perjudicada por las condiciones ambientales reinantes, incluyendo (pero no limitados únicamente a) la humedad del aire, corrientes de arena o fuertes vientos. Se pueden usar protectores de viento cuando sea factible. La compañía debe decidir si las condiciones ambientales son adecuadas para soldar.

7.8.2 Pases de Relleno y Acabado Para soldaduras en posición el número de pases de relleno y acabado debe permitir una sección transversal de soldadura completa y sustancialmente uniforme alrededor de la circunferencia entera de la tubería. En ningún punto la sobremonta de la superficie debe caer por debajo de la superficie exterior de la tubería ni tampoco debería estar levantada por encima del metal base más de 1/16” (1.6 mm). Dos pases no deben empezar en el mismo lugar. La cara del cordón final de soldadura debería ser aproximadamente 1/8” (3 mm) más ancha que el ancho del canal original. Una vez completada la soldadura esta debe ser rigurosamente escobillada y limpiada.

7.9 7.9.1

7.6

ESPACIO LIBRE

Cuando la tubería es soldada sobre el suelo, el espacio libre de trabajo alrededor de la tubería a soldar no debería ser menor que 16” (400 mm). Cuando la tubería es soldada en una zanja, el agujero de campana debe ser lo suficientemente largo como para permitir al soldador o soldadores un adecuado acceso a la junta.

SOLDADURAS ROTADAS Alineamiento

Como opción de la compañía, las soldaduras mediante rotación del tubo deben ser permitidas, siempre que el alineamiento sea mantenido, ya sea por el uso de patines o a través de un armazón estructural con un adecuado número de rodillos giratorios para prevenir holguras de las partes soportadas de la tubería.

7.9.2 Pases de Relleno y Acabado 7.7

LIMPIEZA ENTRE PASES

Escamas y escoria debe ser removida de cada cordón y del canal. Herramientas mecánicas deben ser usadas cuando se especifique en el procedimiento; de otra manera, la limpieza puede ser realizada con herramientas manuales o mecánicas. Cuando se emplee soldadura semiautomática o mecanizada, las agrupaciones de porosidades superficiales, inicios de arco y puntos altos deben ser removidos por amolado antes que el metal soldado sea depositado sobre ellos. Cuando sea solicitado por la compañía, se deben retirar los depósitos frágiles antes que el metal soldado sea depositado sobre ellos.

Para soldaduras rotadas el número de pases de relleno y acabado debe permitir una sección transversal de soldadura completa y sustancialmente uniforme alrededor de la circunferencia entera de la tubería. En ningún punto la sobremonta de la unión soldada debe caer por debajo de la superficie exterior de la tubería ni tampoco debería estar por encima del metal base mas de 1/16” (1.6 mm). La cara de la superficie externa debería ser aproximadamente 1/8” (3 mm) más ancha que el ancho del canal original. Conforme la soldadura progrese, la tubería debe ser rotada para mantener la soldadura en o cerca del punto superior de la tubería. Una vez completada la soldadura debe ser rigurosamente escobillada y limpiada.


24

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7.10 IDENTIFICACIÓN DE SOLDADURAS Cada soldador debe identificar su trabajo en la forma prescrita por la compañía.

procedimiento de inspección para la detección de defectos y la habilidad del operador para interpretar correctamente las indicaciones dadas por el equipo. Métodos de ensayo de trepanación no deben ser usados

7.11 TRATAMIENTO TÉRMICO DE PRE Y POST CALENTAMIENTO La especificación de procedimiento debe indicar las prácticas de tratamientos térmicos de pre y post calentamiento a ser seguidos cuando los materiales o las condiciones climáticas hagan necesario ejecutar alguno o ambos tratamientos.

8.3

CALIFICACIÓN INSPECCIÓN

DE

PERSONAL

DE

El personal de inspección de soldadura debe ser calificado por su experiencia y entrenamiento para llevar a cabo la tarea de inspección especificada. Sus calificaciones deben ser aceptables para la compañía.

8 Inspecció n y Ensayo de Soldaduras de Producción

La documentación de estas calificaciones debe ser retenida por la compañía y debe incluir, pero no estar limitado, a lo siguiente:

8.1

a. Educación y experiencia.

DERECHOS DE INSPECCIÓN

La compañía debe tener el derecho de inspeccionar todas las soldaduras por medios no destructivos o extrayendo soldaduras y sometiéndolas a ensayos mecánicos. La inspección puede ser hecha durante el proceso de soldadura o después que la soldadura ha sido completada. La frecuencia de inspección debe estar conforme a lo especificado por la compañía.

8.2

MÉTODOS DE INSPECCIÓN

Los ensayos no destructivos (END) pueden consistir en inspección radiográfica u otro método especificado por la compañía. El método usado debe producir indicaciones de imperfecciones que puedan ser interpretadas y evaluadas con precisión. Las soldaduras deben ser evaluadas en base a la sección 9 o al apéndice A, como una opción de la compañía. En este último caso, se requiere una inspección más completa con objeto de determinar el tamaño de la imperfección. Los ensayos destructivos deben consistir en la remoción de uniones soldadas completas, el seccionamiento de las uniones en probetas, y la evaluación de estas. Las probetas deben ser preparadas cumpliendo los requerimientos establecidos en 6.5. La compañía debe tener el derecho de aceptar o rechazar cualquier soldadura que no consiga los requerimientos por el método por el cual fue inspeccionado. El soldador que ejecutó una soldadura que no ha cumplido con los requerimientos puede ser descalificado para trabajos ulteriores. Los operadores de equipo de inspección no destructiva pueden ser requeridos para demostrar la capacidad del


b. Entrenamiento. c. Resultados de algunas examinaciones de calificación.

8.4 8.4.1

CERTIFICACIÓN DEL PERSONAL DE END Procedimientos

El personal de END debe ser certificado como nivel I, II o III de acuerdo con las recomendaciones de ASNT (American Society for Nondestructive Testing), Práctica recomendada Nº SNT-TC-1A, ACCP o cualquier otro programa de certificación nacional reconocido que sea aceptable por la compañía para el método de ensayo usado. Únicamente personal de nivel II o III debe interpretar los resultados de los ensayos.

8.4.2 Registro Un registro de certificados de personal de END debe ser mantenido por la compañía. El archivo debe incluir los resultados de los ensayos de certificación, la agencia y el personal que otorga la certificación y la fecha de certificación. El personal de END puede ser requerido para ser recertificado como opción de la compañía, o, si surgiera cualquier cuestionamiento surge acerca de su capacidad. El personal de END nivel I y II debe ser recertificado al menos cada 3 años. El personal de END nivel III debe ser recertificado al menos cada 5 años.


25

9. Estándares de Ac eptación para END

IP debe ser considerado defecto si alguna de las siguientes condiciones existe:

9.1

a.

GENERALIDADES

Los estándares de aceptación presentados en esta sección se aplican para imperfecciones localizadas por los métodos de ensayo de radiografía, partículas magnéticas, líquidos penetrantes y ultrasonido. Ellos también pueden ser aplicados para inspección visual. Los END no deben ser usados para seleccionar soldaduras que están sujetas a ensayos destructivos en concordancia con 6.5.

9.2

b. La suma de las longitudes de las indicaciones IP en una longitud de cordón continuo de 12” (300 mm) excede a 1” (25 mm). c.

La suma de las longitudes de las indicaciones IP exceden el 8% de longitud en cualquier soldadura con menos de 12” (300) de longitud de cordón.

ACEPTACIÓN O RECHAZO

Todo método de END está limitado a la información que pueda ser derivada de las indicaciones que producen. La compañía puede por lo tanto rechazar cualquier soldadura que parece satisfacer este estándar de aceptación si en su opinión la profundidad de una imperfección puede estar en detrimento de la soldadura.

9.3

La longitud de una indicación individual IP excede de 1” (25 mm).

ENSAYO RADIOGRÁFICO (RT)

Nota: todas las densidades referidas de 9.3.1 a 9.3.13 están

basadas en imágenes negativas.

9.3.1 Penetración Inadecuada sin Desalineamiento (Inadecuate Penetration Without High-Low)(IP)

9.3.2 Penetración Inadecuada Debido Desalineamiento (Due High-Low )(IPD)

a

IPD es definido como la condición que existe cuando un canto de la raíz está descubierto porque la tubería adyacente o la preparación de junta están desalineadas. Esta condición es mostrada esquemáticamente en la Figura 14. IPD debe ser considerado un defecto si alguna de las siguientes condiciones existe: a.

La longitud de una indicación individual IPD excede de 2” (50 mm).

b. La suma de las longitudes de las indicaciones IP en una longitud de cordón continuo de 12” (300 mm) excede las 3” (75 mm).

La penetración inadecuada (IP) es definida como el llenado incompleto de la raíz de la soldadura. Esta condición es mostrada esquemáticamente en la Figura 13.

Llenado incompleto en la raíz Nota: Una o ambas caras de la raíz pueden estar rellenadas inadecuadamente en la superficie interior.

Figura 13-Penetración Inadecuada sin Desalineamiento (IP)


26

Estándar API 1104

9.3.3 Penetración Transversal Inadecuada (Interna) (Inadecuate Cross Penetration) (ICP)

b. La suma de las longitudes de las indicaciones IFD en una longitud de cordón continuo de 12” (300 mm) excede a 2” (50 mm).

ICP es definido como una imperfección sub superficial entre el primer pase interno y el primer pase externo que es causado por la penetración inadecuada de caras verticales. Esta condición es mostrada esquemáticamente en la Figura 15. ICP debe ser considerado defecto si alguna de las siguientes condiciones existe:

c. La suma de las longitudes de indicaciones IFD exceden el 8% de la longitud del cordón.

a. La longitud de una indicación individual ICP excede a 2” (50 mm). b. La suma de las longitudes de las indicaciones ICP en una longitud de cordón continuo de 12” (300 mm) excede a 2” (50 mm).

9.3.4 Fusió n Incompleta (IF) IF es definido como una imperfección superficial entre el metal de soldadura y el material base que está abierto a la superficie. Esta condición es mostrada esquemáticamente en la Figura 16. IF debe ser considerado defecto si alguna de las siguientes condiciones existe: a. La longitud de una indicación individual IF excede a 1” (25 mm). b. La suma de las longitudes de las indicaciones IF en una longitud de cordón continuo de 12” (300 mm) excede 1” (25 mm). c. La suma de las longitudes de las indicaciones IF exceden el 8% de longitud en cualquier soldadura con menos de 12” (300) de longitud de cordón..

9.3.5 Fusió n Incomp leta Ocasion ada por Traslape Frío (Incomplete Fusion Due to Cold Lap) (IFD) IFD es definido como una imperfección entre dos pases de soldadura adyacentes o entre el metal de soldadura y el metal base que no está abierto a la superficie. Esta condición es mostrada esquemáticamente en la Figura 17. IFD debe ser considerado defecto si alguna de las siguientes condiciones existe: a. La longitud de una indicación individual IFD excede a 2” (50 mm).


9.3.6 Concavi dad Interna (Internal Concavity )(IC) IC es definido en 3.2.8 y es mostrado esquemáticamente en la Figura 18. Cualquier longitud de IC es aceptable si la densidad de la imagen radiográfica en la IC no excede a la del material base más delgado. En áreas donde se excede la densidad del material base más delgado, se aplicará el criterio para quemones (burnthrough) (ver 9.3.7).

9.3.7 Quemón (Burn -Throug h) (BT) 9.3.7.1 Un BT es definido como una porción del pase de raíz donde una excesiva penetración ha causado que el baño de soldadura penetre hacia el interior del tubo (provocando un agujero o perforación en el cordón) 9.3.7.2 Para tuberías con un diámetro exterior mayor o igual que 2.375” (60.3 mm), un BT debe ser considerado defecto si alguna de las siguientes condiciones existe: a. Cuando la máxima dimensión excede a ¼” (6 mm) y la densidad de la imagen de BT excede la del material base adyacente más delgado. b. Cuando la máxima dimensión excede al menor de los espesores de pared nominales de la unión soldada y la densidad en cualquier porción de la imagen de BT excede la del material base adyacente más delgado. c. Cuando la suma de las máximas dimensiones de BTs separados, cuyas densidades en cualquier porción de imagen exceden la del material base adyacente más delgado, es mayor a ½” (13 mm) medido en una porción continua de cordón de soldadura de 12” (300 mm), o medido a lo largo del total de la longitud de soldadura, cualquiera sea la menor.

9.3.7.3 Para tuberías con un diámetro exterior menor que 2.375” (60.3 mm), un BT debe ser considerado defecto si alguna de las siguientes condiciones existe:

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas a.

Cuando la máxima dimensión excede ¼” (6 mm) y la densidad en cualquier porción de la imagen de BT excede la del material base adyacente más delgado.

b. Cuando la máxima dimensión excede al menor de los espesores de pared nominales de la unión soldada y la densidad en cualquier porción de la imagen de BT excede la del material base adyacente más delgado. c.

Cuando esté presente más de un BT de cualquier tamaño y la densidad en cualquier porción de la imagen de BT exceda la del material base adyacente más delgado.

9.3.8 Inclusion es de Escoria (Slag Inclusions) 9.3.8.1 Una inclusión de escoria es definida como un sólido no metálico entrampado en el metal depositado o entre el metal base y el metal depositado. Inclusiones de escoria alargadas (ESIs) – ejemplo, líneas de escoria continuas o entrecortadas o huellas de vagón (wagon track) son usualmente encontradas en la zona de fusión. Las inclusiones de escoria aisladas (isolated) (ISIs) son formadas irregularmente y pueden ser localizadas en cualquier lugar de la soldadura. Para propósitos de evaluación, cuando se mida el tamaño de una indicación radiográfica, la máxima dimensión de la indicación debe ser considerada como su longitud.

9.3.8.2 Para tuberías con un diámetro exterior mayor o igual que 2.375” (60.3 mm), una inclusión de escoria debe ser considerada defecto si alguna de las siguientes condiciones existe: a.

La longitud de una indicación ESI excede las 2” (50 mm).

Nota: Indicaciones

ESI paralelas separadas por aproximadamente el ancho del pase de raíz (wagon track) deben ser consideradas como una sola indicación a menos que el ancho de cualquiera de ellas exceda 1/32” (0.8 mm). En tal caso, deben ser consideradas como indicaciones separadas.

c.

27

Cuando el ancho de una indicación ESI excede a 1/16” (1.6 mm).

d. Cuando la suma de las longitudes de las indicaciones ISI en cualquier tramo continuo de 12” (300 mm) de cordón de soldadura excede a 1/2” (13 mm). e.

Cuando el ancho de una indicación ISI excede a 1/8” (3 mm).

f.

Cuando más de cuatro indicaciones ISI con el máximo ancho de 1/8” (3 mm) están presentes en cualquier tramo continuo de 12” (300 mm) de cordón de soldadura.

g. Cuando las longitudes sumadas de indicaciones ESI e ISI exceden el 8% de la longitud soldada.

9.3.8.3 Para tuberías con un diámetro exterior menor que

2.375” (60.3 mm), una inclusión de escoria debe ser considerada defecto si alguna de las siguientes condiciones existe: a.

Cuando la longitud de una indicación ESI excede a tres veces al espesor nominal de pared más delgado de la junta.

Nota: Indicaciones ESI paralelas separadas por aproximadamente el ancho del cordón de raíz (wagon track) debe ser considerada una sola indicación a menos que el ancho de cualquiera de ellas exceda 1/32” (0.8 mm). En tal caso, deben ser consideradas como indicaciones separadas. b. Cuando el ancho de una indicación ESI excede a 1/16” (1.6 mm) c.

Cuando las longitudes sumadas de indicaciones ISI excede dos veces al espesor de pared nominal más delgado de la unión soldada y el ancho excede a la mitad del espesor de pared nominal más delgado de la unión.

d. Cuando la suma de las longitudes de las indicaciones ESI e ISI exceden el 8% de la longitud soldada.

b. Cuando la suma de las longitudes de las indicaciones ESI en cualquier tramo continuo de 12” (300 mm) de cordón de soldadura excede a 2” (50 mm).


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Estándar API 1104

Llenado incompleto en un lado de la raíz

Figura 14- Penetración Inadecuada debido a Desalineamiento (IPD)

Figura 15-Penetración Transversal Inadecuada (ICP)

No hay unión, la imperfección está asociada a la superficie

Figura 16- Fusión Incompleta en la Raíz del Cordón o en la parte superior de la Junta (IF)

Traslape frío entre cordones

Traslape frío entre el cordón de soldadura y el material base

Nota: El traslape frío mostrado no está asociado a la superficie

Figura 17-Fusión Incompleta debida a Traslape Frío (IFD)

El cordón de raíz funde en ambas superficies, pero el centro del pase de raíz está ligeramente bajo la superficie interior de la tubería.

Figura 18-Concavidad Interna (IC)



9.3.9 POROSIDAD (POROSITY) 9.3.9.1 La porosidad es definida como un gas atrapado por solidificación del metal soldado antes que el gas tenga la oportunidad de ascender a la superficie del baño fundido y escapar. Las porosidades son generalmente esféricas pero pueden ser elongadas o de forma irregular, tales como las porosidades alargadas (agujeros de gusano) (piping porosity or wormhole). Cuando el tamaño de una indicación radiográfica producida por un poro es medido, a la máxima dimensión de la indicación debe aplicarse el criterio mostrado en 9.3.9.2 hasta 9.3.9.4 9.3.9.2 Porosidades (P) individuales o dispersas (scattered) deben ser consideradas defectos si alguna de las siguientes condiciones existe: a.

Cuando el tamaño de un poro individual excede 1/8” (3 mm).

b. Cuando el tamaño de un poro individual excede el 25 % de espesor de la pared nominal más delgada de la junta. c.

Cuando las porosidades distribuidas o dispersas exceden la concentración permitida por las figuras 19 o 20.

9.3.9.3 La porosidad agrupada (cluster porosity CP) que ocurra en cualquier pase excepto el final debe cumplir el criterio 9.3.9.2. La CP que ocurra en el pase final debe ser considerada un defecto si alguna de las siguientes condiciones existe: a.

Cuando el diámetro del cluster excede ½” (13 mm).

b. Cuando la suma de las longitudes de las indicaciones CP en cualquier tramo continuo de 12” (300 mm) de cordón de soldadura excede a 1/2” (13 mm).

9.3.9.4 Poro vermicular (hollow-bead porosity HB) es definido como una porosidad lineal alargada que ocurre en el pase de raíz. HB debe ser considerado un defecto si alguna de las siguientes condiciones existe: a.

Cuando la longitud de una indicación HB individual excede ½” (13 mm).

29

b. Cuando la suma de las longitudes de indicaciones HB en cualquier tramo continuo de 12” (300 mm) de cordón de soldadura excede a 2” (50 mm). c.

Cuando las indicaciones individuales de cada porosidad HB, mayor a ¼” (6 mm) de longitud, están separadas por menos de 2” (50 mm) de distancia.

d. Cuando las longitudes sumadas de indicaciones HB exceden el 8% de la longitud soldada.

9.3.10

Fisuras (Cracks)(C).

Las fisuras deben ser consideradas defectos si alguna de las siguientes condiciones existe: a.

Cuando la fisura de cualquier tamaño o localización dentro de la soldadura, no es una fisura de cráter (shallow crater crack) o una fisura estrella (star crack).

b. Cuando la fisura es una fisura de cráter o fisura de estrella con una longitud superior a 5/32” (4 mm). Nota: las fisuras de cráter o de estrella están situadas en

los puntos de parada de soldadura de pases y son el resultado de contracciones del metal soldado durante la solidificación.

9.3.11

Mordedur a (Undercutt ing )

La mordedura es definida como un canal fundido dentro del material base adyacente a la base o raíz de la soldadura y que no es llenado por el metal de aporte. La mordedura adyacente al pase de acabado (EU) o al pase de raíz (IU) debe ser considerada como un defecto si alguna de las siguientes condiciones existe: a.

Cuando la suma de las longitudes de indicaciones de mordeduras EU e IU, en cualquier combinación, en cualquier tramo continuo de 12” (300 mm) excede a 2” (50 mm).

b. Cuando la suma de las longitudes de indicaciones de mordeduras EU e IU, en cualquier combinación, excede un sexto de la longitud soldada. Nota: Ver 9.7 para estándares de aceptación para

mordedura cuando se emplean mediciones visuales y mecánicas.


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Estándar API 1104

Variado

Grande

Mediano

Fino

Alineado (tres o más)

Figura 19-Distribución Máxima de las Porosidades: Espesor de Pared menor o igual a 0.500 pulg. (12.7 mm)



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Variado

Grande

Mediano

Fino

Alineado (tres o más)

Figura 20-Distribución Máxima de las Porosidades: Espesor de Pared mayor que 0.500 pulg. (12.7 mm)


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Estándar API 1104

9.3.12 Acumulación de Imperfecciones.

redondeadas son aquellas cuyo largo es tres veces su ancho o menor.

Excluyendo penetración incompleta IPD y mordedura, cualquier acumulación de imperfecciones (AI) debe ser considerada un defecto si alguna de las siguientes condiciones existe:

9.4.2 ESTÁNDAR DE ACEPTACIÓN

a. Cuando la suma de las longitudes de las indicaciones, en cualquier tramo continuo de 12” (300 mm) de cordón de soldadura excede a 2” (50 mm). b. Cuando la suma de las longitudes de las indicaciones excede el 8% de la longitud soldada.

a. Indicaciones lineales evaluadas como fisuras de cráter o de inicio de cordón exceden los 5/32” (4 mm) en longitud.

9.3.13 9.3.13

Imperfecci ones de Tubería o Accesori Acc esori os (Fitting).

Imperfecciones detectadas en las tuberías o accesorios por ensayo radiográfico (RT) deben ser reportadas a la compañía. Su disposición debe ser según las directivas de la compañía.

9.4

ENSAYO DE PARTICULAS MAGNETICAS (MT)

9.4. 9.4.1 1 Clasificación de Indicacio Indicacio nes 9.4.1.1 Las indicaciones producidas por MT no son necesariamente imperfecciones. Variaciones magnéticas y metalúrgicas pueden producir indicaciones que son similares a aquellas que son producidas por imperfecciones pero que no son relevantes para el criterio de aceptación. El criterio mostrado en 9.4.1.2 y 9.4.1.3 es aplicable cuando las indicaciones son evaluadas. 9.4.1.2 Cualquier indicación con una dimensión máxima de 1/16” (1.6 mm) o menor, debe ser clasificada como no relevante. Cualquier indicación más larga que se crea no relevante, debe ser juzgada como relevante hasta que una reexaminación por MT u otra técnica no destructiva determine de un modo u otro si existe una real imperfección. La superficie puede ser pulida o acondicionada por otro método antes de reexaminarse. Después que una indicación sea determinada como no relevante, otra indicación no relevante del mismo tipo no necesita ser reexaminada. 9.4.1.3 Indicaciones relevantes son aquellas causadas por imperfecciones. Indicaciones lineales son aquellas cuya longitud es tres veces mayor a su ancho. Indicaciones


Indicaciones relevantes deben ser consideradas defectos si alguna de las siguientes condiciones existe:

b. Indicaciones lineales son evaluadas como fisuras diferentes que de cráter o de inicio de cordón. c. Indicaciones lineales evaluadas como IF y que excedan 1” (25 mm) de su longitud total en cualquier tramo continuo de 12” (300 mm) de cordón de soldadura o que excedan el 8% de la longitud soldada. Indicaciones redondeadas deben ser evaluadas de acuerdo al criterio de 9.3.9.2 y 9.3.9.3, cuando sea aplicable. Para propósitos de evaluación, la máxima dimensión de una indicación redondeada debe ser considerada como su tamaño. Nota: Cuando exista duda acerca del tipo de imperfección

revelada por una indicación, la verificación puede ser obtenida usando otro método de ensayo no destructivo.

9.4.3 Imperfecciones De Tubería o Accesorios (Fitting) Imperfecciones detectadas en las tuberías o accesorios por MT deben ser reportadas a la compañía. Su disposición disposición debe ser según las directivas de la compañía.

9.5

ENSAYO DE LIQUIDOS PENETRANTES PENETRA NTES (PT)

9.5. 9.5.1 1 Clasificación de Indicaciones Indicaciones 9.5.1.1 Las indicaciones producidas por PT no son necesariamente imperfecciones. Marcas de maquinado, rayas y condiciones superficiales pueden producir indicaciones que son similares a aquellas que son producidas por imperfecciones pero que no son relevantes para aceptabilidad. El criterio mostrado mostrado en 9.5.1.2 y 9.5.1.3 es aplicable cuando las indicaciones son evaluadas. 9.5.1.2 Cualquier indicación con una dimensión máxima de 1/16” (2 mm) o menor, debe ser clasificada como no relevante. Cualquier indicación más larga que se crea no relevante, debe ser juzgada como relevante hasta

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas que una reexaminación por PT u otra técnica no destructiva determine si existe una imperfección. La superficie puede ser pulida o acondicionada por otro método antes de reexaminarse. Después que una indicación se ha determinado como no relevante, otra indicación no relevante del mismo tipo no necesita ser reexaminada.

9.5.1.3 Indicaciones relevantes son aquellas causadas por imperfecciones. imperfecciones. Indicaciones lineales son aquellas cuya longitud es tres veces mayor a su ancho. Indicaciones redondeadas son aquellas cuyo largo es tres veces su ancho, o menor. 9.5.2 9.5.2 Estándar de Acept ación Indicaciones relevantes deben ser consideradas defectos si alguna de las siguientes condiciones existe: a.

Indicaciones lineales evaluadas como fisuras de cráter o de inicio de cordón exceden los 5/32” (4 mm)en longitud.

b. Indicaciones lineales son evaluadas como fisuras diferentes que de cráter o de inicio de cordón. c.

Indicaciones lineales evaluadas como IF y que excedan a 1” (25 mm) de su longitud total en cualquier tramo continuo de 12” (300 mm) de cordón de soldadura o que excedan el 8% de la longitud soldada.

Indicaciones redondeadas deben ser evaluadas de acuerdo al criterio criterio de 9.3.9.2 9.3.9.2 y 9.3.9.3, 9.3.9.3, como sea sea aplicable. Para propósitos de evaluación, la máxima dimensión de una indicación redondeada será considerada como su tamaño. Nota: Cuando exista duda acerca del tipo de imperfección


9.5.3 Imperfecciones de Tubería o Accesorios (Fitting). Imperfecciones detectadas en las tuberías o accesorios por PT deben ser reportadas a la compañía. Su disposición debe ser según las directivas de la compañía.

33

modos de conversión de onda ultrasónica, pueden producir indicaciones geométricas geométricas que son similares a aquellas que son producidas por imperfecciones, pero que no son relevantes para aceptabilidad.

9.6.1.2 Indicaciones lineales son definidas como indicaciones cuya dimensión más grande está en la dirección longitudinal de la soldadura. Indicaciones lineales típicas pueden ser causadas por, pero no están limitadas a, los siguientes tipos de imperfecciones: IP, IPD, ICP, IF, IFD, ESI, C, EU, IU y HB. 9.6.1.3 Indicaciones transversales son definidas como indicaciones cuya dimensión más grande está en la dirección transversal a la soldadura. Indicaciones transversales típicas pueden ser causadas por, pero no están limitadas a, los siguientes tipos de imperfecciones: C, ISI, y fusión incompleta debida a IFD, arranques y paradas en los pases de soldadura. 9.6.1.4 Indicaciones volumétricas son definidas como indicaciones tridimensionales. Tales indicaciones pueden ser causadas por simples o múltiples inclusiones, vacíos o poros. Vacíos o poros parcialmente llenados o pequeñas inclusiones en arranque/parada de pases de soldadura pueden ser causa de indicaciones más largas en la dirección transversal que en la dirección longitudinal de la soldadura. Indicaciones volumétricas típicas pueden ser causadas por, pero no están limitadas a, los siguientes tipos de imperfecciones: IC, BT, ISI, P, CP. 9.6.1.5 Indicaciones relevantes son aquellas causadas por imperfecciones. Las indicaciones relevantes deben ser evaluadas con el nivel de evaluación mostrado en 11.4.7 para el estándar de de aceptación mostrado mostrado en 9.6.2. Nota: Cuando exista duda acerca del tipo de imperfección


9.6.2 Estándar de Aceptación 9.6

ENSAYO DE ULTRASONIDO (UT)

9.6. 9.6.1 1 Clasificación de Indicacion Indicacion es 9.6.1.1 Las indicaciones producidas por UT no son necesariamente imperfecciones. Cambios en la geometría soldada debido a desalineamiento de extremos colindantes de tuberías, cambios en el perfil del reforzamiento soldado de los pases raíz ID y coronamiento OD, biseles internos y

9.6.2.1 Las indicaciones deben ser consideradas defectos si es que algunas de las siguientes condiciones existe. a.

Indicaciones determinadas como Fisuras (C).

b. Indicaciones individuales con una altura vertical (a través de la pared) mayor que un cuarto del espesor de pared.


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Estándar API 1104

c. Indicaciones múltiples en la misma locación circunferencial con una suma de dimensión vertical (a través de la pared) que excedan un medio del espesor de pared.

9.6.2.2 Indicaciones lineales superficiales (LS) (diferentes a fisuras) que son abiertas a la superficie de los ID u OD deben ser consideradas defectos si alguna de las siguientes condiciones existe: 1. Cuando la suma de las longitudes de las indicaciones LS, en cualquier tramo continuo de 12” (300 mm) de cordón de soldadura excede a 1” (25 mm). 2. Cuando la suma de las longitudes de las indicaciones LS exceden el 8% de la longitud soldada.

9.6.2.3 Indicaciones lineales ocultas (Lineal buried LB) (diferentes a fisuras) interpretadas como sub superficiales dentro de la soldadura y no en el ID u OD de la superficie conectada deben ser consideradas defectos si alguna de las siguientes condiciones existe: a. Cuando la suma de las longitudes de las indicaciones LB, en cualquier tramo continuo de 12” (300 mm) de cordón de soldadura excede a 2” (50 mm). b. Cuando la suma de las longitudes de las indicaciones LB exceden el 8% de la longitud soldada

9.6.2.4 Indicaciones transversales (T) (diferentes a fisuras) deben ser consideradas volumétricas y evaluadas usando el criterio para indicaciones volumétricas. La letra T debe ser usada para designar todo reporte de indicaciones transversales. 9.6.2.5 Indicaciones volumétricas agrupadas (cluster VC) deben ser consideradas defectos cuando la máxima dimensión de la indicación VC excede ½” (13 mm).

a. La máxima dimensión de una indicación VR excede ¼” (6 mm) o el espesor nominal de pared, cualquiera que sea menor. b. La longitud total de una indicación VR excede ½” (13 mm) en cualesquiera 12” (300 mm) continuas de longitud.

9.6.2.8 Cualquier acumulación de indicaciones relevantes (AR) debe ser considerada un defecto cuando alguna de las siguientes condiciones existe: a. Las longitudes sumadas de indicaciones sobre los niveles de evaluación exceden a 2” (50 mm) en cualquiera 12” (300 mm) continuas de longitud soldada. b. Las longitudes sumadas de indicaciones sobre los niveles de evaluación exceden el 8% de la longitud soldada.

9.6.3 Imperfecciones de Tubería o Accesorios (Fitting). Imperfecciones detectadas en las tuberías o accesorios por UT deben ser reportadas a la compañía. Su disposición debe ser según las directivas de la compañía.

9.7

ESTANDAR DE ACEPTACIÓN PARA MORDEDURA

VISUAL

9.7.1 Generalidades La mordedura es definida en 9.3.11. Los estándares de aceptación en 9.7.2 son un suplemento pero no reemplazan los requerimientos de inspección visual encontrados en otra parte de este estándar.

9.7.2 Estándar de Aceptación 9.6.2.6 Indicaciones volumétricas individuales (VI) deben ser consideradas defectos cuando la máxima dimensión de la indicación VI excede 1/8” (3 mm) en ambos ancho y longitud. 9.6.2.7 Indicaciones volumétricas de raíz (VR) interpretadas como abiertas a la superficie ID deberán ser consideradas defectos si alguna de las siguientes condiciones existe:


Cuando medios de medida visuales o mecánicos se emplean para determinar la profundidad de mordeduras adyacentes a los pases de acabado o raíz no deben exceder las dimensiones mostradas en la tabla 4. Cuando ambas medidas, radiográfica y mecánica, están disponibles, la medida mecánica regirá.


35

Tabla 4- Dimensión máxima de mordedura. Profundidad >0.031” (0.8 mm) o > 12.5% del espesor de pared de la tubería, cualquiera que sea menor. > 0.016” (0.4 mm) pero <= 0.031” (0.8mm) o > 6% pero <=12.5% del espesor de pared de la tubería, cualquiera sea menor. <= 0.016” (0.4 mm) o <= 6% del espesor de pared de la tubería, cualquiera sea menor.

10

Reparación y Remoción de Defectos

10.1 AUTORIZACION PARA REPARAR 10.1.1

Fisuras

Las soldaduras fisuradas deben ser removidas de la línea a menos que sean permitidas por 9.3.10 o cuando la reparación es autorizada por la compañía. Las fisuras pueden ser reparadas siempre que la longitud de la fisura sea menor al 8% de la longitud de soldadura, y se use un procedimiento de reparación de soldadura calificado.

10.1.2 Otros Defectos Diferentes a Fisu ras Defectos en la raíz y pases de aporte pueden ser reparados con previa autorización de la compañía. Defectos en el pase superficial pueden ser reparados sin previa autorización de la compañía. Un procedimiento de reparación de soldadura calificado es requerido para ser empleado siempre que una reparación sea hecha a una soldadura usando un proceso diferente del empleado al realizar la soldadura original o cuando la reparación es hecha en un área previamente reparada.

Longitud No aceptable 2” (50 mm) en una longitud continua de soldadura de 12” (300 mm) o un sexto de longitud soldada, cualquiera sea menor. Aceptable, sin importar su longitud

10.2.4 Requerimientos de tratamiento térmico interpases.

precalentamiento

y

10.2.5 Proceso de soldadura y otra especificación de información contenida en 5.3.2. 10.2.6 Requerimientos para ensayos no destructivos entre pases. 10.3 CRITERIOS DE ACEPTA CIÓN 10.3.1 Las áreas reparadas deben ser inspeccionadas por los mismos medios usados previamente. Si la compañía prefiere, se puede reinspeccionar toda la soldadura que contiene una reparación, en el mismo modo permitido para la inspección de una soldadura de producción (ver 8.1 y 8.2). Las reparaciones deben cumplir los estándares de aceptabilidad de la Sección 9. 10.4 SUPERVISIÓN 10.4.1 La reparación debe ser hecha bajo la supervisión de un técnico con experiencia en técnicas de reparación de soldaduras.

10.2 PROCEDIMIENTO DE REPARA CIÓN Cuando un procedimiento de reparación de soldadura se requiera, el procedimiento debe ser establecido y calificado para demostrar que una soldadura con propiedades mecánicas satisfactorias y sanidad pueda ser producida. Esto debe ser determinado por ensayo destructivo y el tipo y número de dichos ensayos debe ser a criterio de la compañía. El criterio de reparación, como mínimo, debe incluir lo siguiente:

10.5 SOLDADOR

10.2.1

Método de exploración del defecto.

11.1 MÉTODOS DEL ENSAYO RADIOGRÁFICO.

10.2.2

Método de remoción del defecto.

10.2.3 El canal de reparación debe ser examinado para confirmar la completa remoción del defecto.

10.5.1 La soldadura debe ser hecha por un soldador calificado.

11

Procedimientos para Ensayos No Destr ucti vos (END)

11.1.1 Generalidades La sub-sección 11.1 presenta los requerimientos para producir imágenes radiográficas en películas fotográficas (film) u otro medio a través del uso de rayos X o rayos gamma. Para la producción de imágenes debe establecerse y registrarse en un archivo un procedimiento detallado. Las


36

Estándar API 1104

películas radiográficas producidas con dicho procedimiento deben tener la densidad (ver 11.1.10), claridad y contraste requeridos por este estándar. Las imágenes producidas por otros sistemas deben tener los requisitos de sensibilidad para definir claramente los diámetros de alambre esenciales de los indicadores de calidad de imagen (IQI). Para evaluar imágenes deben usarse los siguientes criterios: a. Una calidad de imagen aceptable que esté libre de niebla y de irregularidades de procesamiento (revelado) que puedan enmascarar la imagen de actuales imperfecciones. b. El indicador de calidad de imagen (IQI) prescrito y el diámetro de alambre esencial. c. Un sistema de identificación satisfactorio. d. Una técnica y disposición (de radiografiado) aceptable. e. Compatibilidad con estándares de aceptación. Todos los requerimientos referidos a la calidad de las imágenes resultantes deben aplicarse igualmente para rayos X y rayos Gamma. El uso de la inspección radiográfica y la frecuencia de su uso debe ser una opción de la compañía. La compañía y el contratista radiográfico deberían ponerse de acuerdo en el procedimiento o procedimientos de radiografía a ser usados previamente a la ejecución de radiografías de producción. La compañía debe solicitar al contratista el demostrar que los procedimientos propuestos producen imágenes aceptables y debe exigir además, que el contratista use dicho procedimiento(s) para la producción de radiografías.

11.1.2

Detalles del Procedi miento .

11.1.2.1 Generalidades Los detalles de cada procedimiento radiográfico deben ser registrados. Una copia del registro debe ser suministrada a la compañía para su archivo. El registro puede estar en forma de escrito, de esquema, o ambos. Como mínimo cada procedimiento debe incluir los detalles aplicables listados en 11.1.2.2 y 11.1.2.3. 11.1.2.2 Película Radiogr áfica. Como mínimo, el procedimiento para radiografías con películas debe incluir los siguientes detalles: a. Fuente de radiación (Radiation source)- El tipo de fuente de radiación, el tamaño efectivo de la fuente (effective source) o punto focal (focal spot), y el rango de voltaje de los equipos de rayos X.


b. Pantallas intensificadoras (Intensifying screens)- El tipo y ubicación de las pantallas, y, si se usan pantallas de plomo (Pb), su espesor. c. Película (Film) La marca o tipo de película, o ambos, y el número de películas en el porta-placas o envase de película. Para técnicas de multi-películas, debe especificarse la forma en la cual la película será visualizada. d. Geometría de la exposición (Exposure geometry)- sea la exposición de una pared una imagen (single-wall exposure for single-wall Viewing SWE/SWV), doble pared una imagen (double-wall exposure for singlewall Viewing DWE/SWV), o doble pared doble imagen (double-wall exposure for double-wall Viewing DWE/DWV); la distancia de la fuente o punto focal a la película: las posiciones relativas de la película, soldadura, fuente, indicadores de calidad de imagen (IQI) y el intervalo o marcas de referencia; y el número de exposiciones requeridas para radiografiar una soldadura completa. e. Condiciones de exposición (Exposure conditions)- sea miliamperios o curie-minutos, voltaje de los rayos X o el voltaje y amperaje de entrada, y el tiempo de exposición. f.

Procesado (Revelado) (Processing)- sea manual o automático; el tiempo y temperatura de revelado y el tiempo para parar el baño de parada o enjuague, fijado y lavado; y detalles del secado.

g. Materiales- El tipo y rango de espesores del material para el cual el procedimiento es conveniente. h. Identificadores de calidad de Imagen (IQI)- El tipo de material, identificación del set ASTM o ISO, y diámetro del alambre esencial. i.

Blindaje radioactivo (Heat shields)- material, espesor y distancia desde el lado de la película de blindaje a la superficie de la tubería.

11.1.2.3 Otros Medios de Imagen Como mínimo, el procedimiento para radiografía usando un medio de imagen diferente al de las películas debe incluir los siguientes detalles: a. Fuente de radiación- el tipo de fuente de radiación, el tamaño de la fuente efectiva (effective source) o punto focal (focal spot), y el rango de voltaje de los equipos de rayos X. b. El sistema de colección de imágenes utilizado. c. El sistema de procesamiento de imágenes utilizado. d. El sistema de visualización de imágenes utilizado.

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas e.

El sistema de almacenamiento de imágenes utilizado.

f.

Geometría de una Exposición- sea que se use la técnica SWE/SWV, DWE/SWV o DWE/DWV (11.1.2.2 (d)); sea una imagen en movimiento o estática; la velocidad de barrido para una imagen en movimiento; la distancia de la fuente o punto focal a la superficie del formador de la imagen; la posición relativa de la superficie del formador de imágenes, soldadura, fuente, identificadores de calidad de imagen (IQI) y los intervalos o marcas de referencia; la cantidad de magnificación geométrica; la magnificación total usada para la visualización; y el número de imágenes requeridas para la radiografía de una soldadura completa.

g. Condiciones de exposición (Exposure conditions)- sea miliamperios o curie-minuto, voltaje de rayos X o el voltaje y amperaje de entrada, y cuando sea aplicable, el tiempo de exposición.

eje de la tubería) de tal forma que la soldadura del lado de la fuente y del lado de la película no se sobreponen en las áreas de la radiografía que se estén evaluando, al menos dos exposiciones separadas a 90º deben ser hechas para completar la inspección radiográfica de la soldadura. Cuando las porciones de la soldadura del lado de la fuente y del lado de la película están superpuestos, al menos tres exposiciones separadas 60º deben ser hechas para completar la inspección radiográfica de la soldadura. Cuando se realicen radiografías de tubos de diámetros más pequeños, de espesores de pared más gruesos, exposiciones adicionales deberían ser hechas para minimizar la distorsión de imperfecciones de imágenes en los extremos de las radiografías. La mínima distancia entre la fuente o punto focal y el lado de la fuente del objeto que sé esta radiografiando debe ser determinado por la siguiente fórmula (usando unidades constantes de medida):

h. Materiales- El tipo y rango de espesores del material para el cual el procedimiento es conveniente. i.

identificadores de calidad de imagen (IQI)- el tipo de material, la identificación del set ASTM o ISO y diámetro del alambre esencial.

j.

Blindaje radioactivo (Heat shields): Material, espesor y distancia del lado de la película de blindaje a la superficie de la tubería.

11.1.3

D = St/k Donde: D =

distancia mínima, en pulgadas, entre la fuente o punto focal y el lado de la fuente del objeto radiografiado.

S =

medida, en pulgadas, efectiva de la fuente o punto focal.

t =

espesor de la soldadura, en pulgadas, incluyendo sobremonta, mas la distancia entre el lado de la película de la soldadura y la película.

k =

factor de penumbra geométrica (geometric unsharpness factor).

Geometría de la Exposici ón (Exposu re Geometry)

11.1.3.1 Radiogr afía con Radiography)

Película

(Film

Cuando una fuente radiográfica está centrada (ubicada en el centro) en la tubería, para la exposición de una soldadura con junta a tope, es adecuada una exposición, para la inspección radiográfica de la unión soldada completa (SWE/SWV). Cuando la fuente radiográfica es colocada fuera (de la tubería), pero a una distancia no mayor de ½” (13 mm) de la superficie soldada, al menos tres exposiciones separadas 120º deben ser hechas para la inspección radiográfica de la soldadura completa (DWE/SWV). Cuando la fuente radiográfica es colocada fuera de la tubería a más de ½” (13 mm) de la superficie soldada, al menos cuatro exposiciones separadas 90º deben ser hechas para completar la inspección radiográfica de la soldadura (DWE/SWV). Cuando el diámetro exterior de la tubería que contiene la soldadura es 3.5” (88.9 mm) o menos, puede ser usado un procedimiento DWE/DWV. Cuando este procedimiento es usado y el haz de radiación está dispuesto en ángulo (con respecto a la perpendicular al

37

Cuando t es determinado para procedimientos SWE/SWV y DWE/SWV, debe usarse los espesores de la pared y la sobremonta de soldadura. Cuando t es determinado para procedimientos DWE/DWV, debe usarse el diámetro exterior de la soldadura (esto es, el diámetro exterior de la tubería más dos veces la altura promedio de la corona soldada). k es 0.02” (0.5 mm) para materiales con un espesor igual o menor a 2” (50.8 mm).

11.1.3.2 Otros Medios de Imagen Para imágenes en movimiento, la geometría de la exposición debe ser evaluada en la máxima velocidad de barrido a ser usada durante la inspección radiográfica de la soldadura completa.

11.1.4 Tipo de Indicadores de Calidad de Imagen (IQI) Los indicadores de calidad de imagen (IQI), deberán estar conforme a los requerimientos de ASTM E 747 o ISO 1027 alambre IQI. La compañía debe definir qué tipo de


38

Estándar API 1104

IQI (ASTM o ISO) será usado. Los IQI deben ser hechos de un material que es radiográficamente similar al material que se ha soldado.

11.1.5

Selección de Indic adores de Imagen (IQI)

Los IQI consisten o en una serie de seis (6) alambres para ASTM E747 tipo de alambre o una serie de siete (7) alambres para tipo alambre IQI, arreglados en orden creciente de diámetro. El diámetro de alambre esencial a ser usado, basado en el espesor de la soldadura es mostrado en la Tabla 5 para ASTM E747 tipos de alambre IQI y Tabla 6 para ISO tipo de alambre IQI. En la opción radiográfica del contratista, un diámetro de alambre IQI menor que los especificados arriba puede ser usado, siempre que la sensibilidad radiográfica requerida es obtenida. Nota: Para propósitos de selección del IQI, el espesor de la soldadura deberá ser el espesor de pared nominal más la sobremonta de soldadura (interna más externa combinadas). Las imágenes radiográficas del número de identificación de IQI y el juego de letras ASTM o ISO deben aparecer claramente. La imagen del diámetro de alambre esencial debe aparecer claramente transversal a toda el área de interés.

11.1.6 Ubicaci ón de Indic adores de Calidad de Imagen (IQI) 11.1.6.1 Película Los IQI deben ser colocados como sigue. a. Cuando una soldadura completa es radiografiada con una simple exposición usando una fuente dentro de la tubería, deben ser usados al menos cuatro IQI colocados en forma cruzada a la soldadura y espaciados uniformemente alrededor de la circunferencia. Para procedimientos DWE/DWV, un IQI debe ser ubicado en el lado de la fuente de la tubería y cruzado a la soldadura de manera que su imagen no este superpuesta sobre la imagen de la soldadura. Para procedimientos DWE/SWV o SWE/SWV que requieran múltiples exposiciones para completar la inspección de la soldadura, y donde la longitud de la película a ser interpretada es más larga de 5” (130 mm), dos IQI colocados en forma cruzada a la soldadura y ubicados en el lado de la película deben ser usados. Uno debe estar a 1” (25 mm) del final de la longitud de la película a ser interpretada y el otro debe estar en el centro de película. Cuando la longitud de la película a ser interpretada es 5” (130 mm) o menos, un IQI debe ser ubicado en el lado de la película cruzado a la soldadura y colocado en el centro de la longitud a ser interpretada. Cuando una soldadura reparada es radiografiada, un IQI adicional debe ser ubicado cruzado a cada área reparada

Tabla 5- Espesores de Soldadura versus Diámetros de Alambres tipo IQI según ASTM E 747 Espesor de Soldadura

Diámetro de Alambre Esencial

Pulgadas

Milímetros

Pulgadas

Milímetros

0 – 2,50 > 0,250 – 0,375 > 0,375 – 0,500 > 0,500 – 0,750 > 0,750 – 1,000 > 1,000 – 2,000

0 – 6,4 > 6,4 – 9,5 > 9,5 – 12,7 > 12,7 – 1,91 > 19,1 – 25,4 > 25,4 – 50,8

0,008 0,010 0,013 0,016 0,020 0,025

0,20 0,25 0,33 0,41 0,51 0,64

Juego de Penetrámetros ASTM A AoB B B B B

Tabla 6- Espesores de soldadura versus Diámetros de Alambres tipo IQI según ISO Espesor de Soldadura

Diámetro de Alambre Esencial

Pulgadas

Milímetros

Pulgadas

Milímetros

0 – 0,250 > 0,250 – 0,375 > 0,375 – 0,500 > 0,500 – 0,750 > 0,750 – 1,000 >1,000 – 2,000

0 – 6,4 > 6,4 – 9,5 > 9,5 – 12,7 > 12,7 – 19,1 > 19,1 – 25,4 > 25,4 – 50,8

0,008 0,010 0,013 0,016 0,020 0,025

0,20 0,25 0,33 0,41 0,51 0,64


Identificación de Alambre 13 12 11 10 9 8


b. Cuando no es práctico colocar una IQI en una soldadura debido a la configuración de la soldadura o tamaño, el IQI puede ser colocado en un bloque separado. Los bloques separados deben ser fabricados del mismo material o radiográficamente similar y pueden ser usados para facilitar el posicionamiento del IQI. EL espesor del material del bloque separado debe ser del mismo espesor que la soldadura c.

Blindaje radioactivo: Los IQI pueden ser ubicados sobre el blindaje en vez de estar en contacto con la tubería, con tal de que la aceptabilidad de cada colocación de IQI es demostrada previamente al ensayo de producción.

11.1.6.2 Otros Medios de Imagen Para otros medios de imagen diferentes a las películas, la colocación de IQI debe ser similar a los requerimientos de 11.1.6.1. Los IQI pueden ser colocados sobre la superficie de la tubería o mantenidos en posición entre la superficie de la tubería y el formador de imagen por medio de un arreglo anexado al formador de imágenes o al dispositivo de barrido. La aceptabilidad de tal ubicación del IQI debe ser demostrada durante la calificación del procedimiento.

11.1.7Producci ón de Radio grafías Únicamente radiólogos nivel II y III deben interpretar las imágenes radiográficas de la soldadura de producción. Los radiólogos deben reportar a la compañía todos los defectos observados en las imágenes a menos que la compañía requiera que todas las imperfecciones observadas sean reportadas. Los radiólogos deben indicar si la soldadura cumple o no los requerimientos de la sección 9. La compañía debe determinar la disposición final de las soldaduras.

11.1.8

Identifi cación de Imágenes

Las imágenes deben estar claramente identificadas mediante el uso de números de plomo, letras de plomo, marcas u otra identificación de manera que la propia soldadura y cualquier imperfección en ella puedan ser rápidamente y certeramente localizadas. La compañía puede especificar el procedimiento de identificación a ser usado. Cuando más de una imagen es usada para inspeccionar una soldadura, deben aparecer marcas de identificación en cada imagen, e imágenes adyacentes deben superponerse. La última marca de referencia de cada final de la imagen debe aparecer en la imagen

39

adyacente apropiada de forma que se establezca que ninguna parte de la soldadura ha sido omitida.

11.1.9

Almacenaje de Películas y Otros Medios de Imagen

11.1.9.1 Películas Toda película no expuesta debe ser almacenada en un lugar limpio y seco donde las condiciones no afecten adversamente la emulsión. Si algún cuestionamiento surge acerca de las condiciones de las películas no expuestas, las láminas de la parte frontal y trasera de cada paquete o una longitud de película igual a la circunferencia de cada rollo original deben ser procesados de la manera normal sin exposición a la luz o radiación. Si la película procesada muestra niebla, la caja entera o rollo, del cual la película de ensayo se extrajo, debe ser descartada. A menos que ensayos adicionales prueben que la película sobrante en la caja o rollo esté libre de niebla de pre exposiciones que exceda una densidad trasmitida de 0.30 H&D para película de base trasparente ó 0.05 H&D de densidad reflejada para películas de base opaca. Nota: H&D se refiere al método Hurter-Driffield de definir cuantitativamente el ennegrecimiento de la película.

11.1.9.2 Otros Medios de Imagen Otros medios de imagen distintos al de las películas deben ser guardados en estricta concordancia con las recomendaciones del fabricante.

11.1.10 Densidad de la Película 11.1.10.1

Densidad de la Película

Excepto para pequeñas áreas localizadas causadas por configuraciones irregulares de soldadura, la densidad transmitida H&D en el área de interés de las películas de base transparente no debe ser menor que 1.8 ni mayor a 4.0. La densidad reflejada H&D en el área de interés de películas de base opaca no debe ser menor que 0.5 ni mayor a 1.5. Densidades H&D trasmitidas a través de pequeñas áreas localizadas pueden exceder estos límites, sin embargo la mínima densidad no deberá ser menor que 1.5 y la máxima densidad no deberá exceder a 4.2 Las densidades H&D reflejadas no deben ser menores que 0.25 y no deben exceder 1.8.


40 11.1.10.2

Estándar API 1104 Equip o para Visuali zar Películas

El equipo para visualizar las películas (iluminador o negatoscopio) debe ser del tipo de alta intensidad variable y debe ser capaz de visualizar películas con densidades dentro del rango especificado en 11.1.10.1. Éste debe estar equipado para prevenir que luz proveniente de los alrededores del borde exterior de cada radiografía o a través de porciones de baja densidad de la radiografía interfieran con las interpretaciones.

11.1.10.3

Instalaci ones Películas

para

Visualizar

las

aceptables y debe exigir al contratista que use dichos procedimientos para los ensayos de producción.

11.3 MÉTODO DE ENSAYO POR LÍQUIDOS PENETRANTES (PT) Cuando un ensayo de PT es especificado por la compañía, debe ser establecido un procedimiento escrito detallado para el ensayo de PT que cumpla los requerimientos de ASTM E 165. La compañía y el contratista de END deben acordar en el procedimiento o procedimientos de PT previos a la realización del ensayo de producción.

Las instalaciones para la visualización deben ser provistas de luces de fondo suavizadas a una intensidad que no cause problemas de reflexión, sombras o resplandores en la radiografía.

La compañía debe pedir al contratista demostrar que los procedimientos propuestos producirán resultados aceptables y debe exigir al contratista que use dichos procedimientos para los ensayos de producción.

11.1.11 Procesami ento de Imágenes

11.4 MÉTODO DE ENSAYO POR ULTRA SONIDO (UT)

Cuando sea requerido por la compañía, la película u otro medio de imagen debe ser procesada, manipulada, y almacenada de manera que las imágenes sean interpretables al menos tres años después que ellas han sido producidas.

11.1.12 Área de Procesami ento de Imágenes El área de procesamiento de imágenes y todos los accesorios deben ser mantenidos limpios en todo momento.

11.1.13 Protecc ión Radioló gic a Los radiólogos deben ser responsables de la protección y monitoreo de cada persona trabajando con, o cerca de, fuentes radiográficas. La protección y monitoreo deben cumplir con las regulaciones federales, estatales y locales aplicadas.

11.2 MÉTODO DE ENSAYO POR PARTÍCUL AS MAGNÉTICAS (MT) Cuando un ensayo de MT es especificado por la compañía, debe ser establecido un procedimiento escrito detallado para el ensayo de MT que cumpla los requerimientos de ASTM E 709. La compañía y el contratista de END deben estar de acuerdo en el procedimiento o procedimientos de MT previos a la realización del ensayo de producción. La compañía debe pedir al contratista que demuestre que los procedimientos propuestos producirán resultados


11.4.1

Generalidades

Cuando un ensayo UT es especificado por la compañía para la inspección de soldaduras circunferenciales con junta a tope, nuevas y/o en servicio, se deben aplicar los requerimientos de esta sección. Debe ser establecido y registrarse un procedimiento detallado para el uso de técnicas de ultrasonido individuales. El uso de UT y el alcance de su uso debe ser a opción de la compañía. La compañía y el contratista de ultrasonido deberían acordar en el procedimiento de ultrasonido antes de realizar los ensayos de producción. La compañía debe solicitar al contratista que demuestre que el procedimiento propuesto produce resultados aceptables y precisos y debe exigir al contratista que use dichos procedimientos para los ensayos de producción. Es aconsejable tomar precauciones cuando este método es aplicado a la inspección de soldaduras en servicio debido a potenciales imperfecciones en el material base y en la superficie que pueden interferir con el uso de la técnica ultrasónica. Toda superficie a ser barrida ultrasónicamente debe estar en condición descubierta (sin recubrimiento). Para la construcción de nuevos proyectos, el retiro de la capa protectora (revelado longitudinal de tubería) en los extremos de la tubería, necesario para el barrido ultrasónico, debería ser especificado antes que la tubería sea recubierta. Las costuras de las tuberías deberían ser esmeriladas al ras de la superficie de la tubería la distancia necesaria para el examen ultrasónico.


11.4.2

41

DAC O TCG), y los intervalos para la verificación de los ajustes de calibración.

Detalles del Procedi miento

11.4.2.1 Generalidades

k. Nivel de barrido (scanning level)- la sensibilidad ajustada en decibeles (dB) a ser agregada a la sensibilidad de referencia por efecto de barrido.

Los detalles de cada procedimiento de ultrasonido deben ser registrados. Una copia del registro debe ser suministrada a la compañía para su archivo. Los registros deben estar en forma escrita y de esquemas. Como mínimo, cada procedimiento debe incluir los detalles aplicables listados en 11.4.2.2.

l. Nivel de evaluación (evaluation level)- el nivel o altura de los ecos detectados durante el barrido a la cual es requerida una evaluación posterior, y el ajuste de sensibilidad a ser hecho antes de la evaluación para la aceptación o rechazo.

11.4.2.2 Procedi miento Ultrasonido

del

Ensayo

de

m. Registro de resultados- tipo de registro (ej. , esquema, impresión térmica, disco compacto, etc.) y si todas las reflexiones o únicamente las no aceptables serán registradas.

Como mínimo, el procedimiento para ensayo de ultrasonido debe incluir los siguientes detalles de aplicación específica:

n. Reporte de la examinación ultrasónica- una muestra de reportes de la examinación.

a.

11.4.3

Tipo de soldadura a ser ensayada, dimensiones de la preparación de junta y procesos de soldadura.

b. Tipo de material (ej., tamaño, grado, espesor, proceso de manufactura según especificación API 5L). c.

Preparación / condición de la superficie de barrido.

d. Etapa en la cual el examen va a ser realizado. e.

Instrumento / Sistema ultrasónico y transductores (probes) (ej. , manufactura, tipo, tamaño, etc.).

f.

Manual o automático.

g. Acoplante. h. Técnica de Ensayo: 1. Ángulos. 2. Frecuencias (MHz). 3. Temperaturas y rangos. 4. Patrones de barrido y velocidades. 5. Datos de referencia y marcas de ubicación (ej., cara de raíz y localización circunferencial). i.

j.

Estándares de Referencia- esquemas detallados mostrando la vista de planta y las dimensiones de la sección transversal a inspeccionar de los bloques estándar de referencia de materiales de producción y todos los reflectores de referencia. Requerimientos de calibración- los intervalos para los cuales la calibración del instrumento o sistema es requerido, la secuencia del arreglo de calibración previo a la inspección de soldadura, incluyendo todos los bloques de calibración estándares a ser usados, los reflectores de sensibilidad de referencia, el ajuste (seteo) del nivel de sensibilidad de referencia (por eje,

Requerimi entos del Personal del Ensayo Ultrasónico

Un NDT nivel III en el método de ensayo no destructivo debe desarrollar la técnica de aplicación y preparar y aprobar el procedimiento de ensayo. Únicamente personal calificado nivel II y III debe calibrar el equipo e interpretar los resultados de los ensayos. Personal nivel II o III en ultrasonido deben realizar los ensayos y evaluar los resultados para los criterios de aceptación o rechazo. El personal de ensayo de ultrasonido debe realizar los exámenes de acuerdo con procedimientos calificados y aprobados (ver 11.4.4). El personal responsable de los ensayos debe ser capaz de determinar la aceptabilidad de juntas a tope circunferenciales de acuerdo con el criterio de aceptación listado en 9.6. La compañía tiene la potestad, en cualquier momento, de solicitar al personal que demuestre su capacidad para trabajar a los requerimientos del procedimiento calificado.

11.4.4

Demostraci ón Ensayo

del

Procedi miento

de

Antes de la aprobación final escrita, la compañía debe solicitar al contratista que demuestre la aplicación del procedimiento y el sistema ultrasónico. Un reporte de la calificación del procedimiento debe ser generado y sus resultados documentados previamente a su uso en soldaduras actuales de campo. El proceso de calificación debe ser como sigue: a.

Soldaduras (mínimo dos por procedimiento de soldadura) que contienen defectos e imperfecciones aceptables deben ser preparadas de las muestras del


42

Estándar API 1104 material de la tubería de la producción actual, usando el procedimiento de soldadura aprobado. Pueden ser usadas uniones soldadas de la calificación de soldadores.

b. Deben ser hechas radiografías de las soldaduras y sus resultados documentados. c. El procedimiento de ultrasonido debe ser aplicado, dentro de los rangos de temperatura detallados y los resultados documentados y comparados con las radiografías. d. Resultados de las diferencias en la detección deben ser documentados (Diferencias en detectabilidad y resolución entre ultrasonido y radiografía pueden ser anotados). Si es requerido por la compañía, deben ser hechos ensayos destructivos de la muestra de soldadura para descubrir o confirmar los resultados. e. El uso del procedimiento de ultrasonido en soldaduras de producción debe estar basado en la capacidad del método/técnica/sistema de ultrasonido implementado, para: 1) Ubicarse circunferencialmente. 2) Medir longitud. 3) Determinar la profundidad desde la superficie exterior, y 4) Ubicar, axialmente, (en la sección transversal de la soldadura) las imperfecciones y defectos en las muestras de ensayo. Adicionalmente, el procedimiento debe determinar con precisión la aceptabilidad de la soldadura en concordancia con el criterio listado en 9.6 y 11.4.7.

11.4.5

sondas del mismo ángulo y frecuencia con las sondas dirigidas una hacia la otra (ver Figura 21C). Cuando se observa una diferencia en la velocidad, ángulo nominal o camino del sonido (sound path distance) debe hacerse otro estándar de referencia del material de tubería distinto. Para ensayo de ultrasonido automatizado y cuando es requerido por la compañía para ensayo de ultrasonido manual, deben ser maquinados agujeros de fondo plano (flat botton holes) en una muestra de la tubería a ser inspeccionada. Esta muestra debe ser usada como reflectores de calibración adicionalmente a la muesca N10 en las superficies interior y exterior. El diámetro de cada agujero de fondo plano debería ser aproximadamente igual al espesor de uno de los pases de soldadura (welding fill pass). La superficie plana de reflexión de cada agujero debe ser instalada en el mismo ángulo y posición que los de la preparación de la junta soldada para cada pase de relleno requerido por el procedimiento de soldadura. Adicionalmente, reflectores planares (planar reflectors) o agujeros de fondo plano deben ser instalados en la posición de la línea central de soldadura con sus superficies de reflexión plana verticales a la soldadura. Todos los reflectores deberían estar espaciados de manera tal que dos no estén dentro de la extensión del ancho del haz de una sonda, simultáneamente. Para ensayos de otras construcciones diferentes a las nuevas, una muestra de tubería del mismo grado, espesor de pared, diámetro exterior que el de la tubería a ser inspeccionada debe ser usada para hacer el estándar de referencia. Una técnica de transferencia usando sondas del mismo ángulo nominal y frecuencia a ser usado para la inspección debe ser llevada a cabo para determinar la distancia actual de paso (salto) total (full skip distance), ángulo refractado actual y atenuación en el material a ser inspeccionado. (ver Figura 21C).

Referencia Estándar de Sensibi lidad API

La sensibilidad del ensayo ultrasónico manual debe estar basada en un nivel e referencia de dos o tres puntos (ej., Curva de Corrección Distancia Amplitud (DAC) o Curva de Corrección Ganancia Tiempo (TCG)) derivada de una muesca N10 hecha en una muestra de la tubería a ser inspeccionada (ver figuras 21A y 21B). El punto mas alto de la DAC/TCG no debe ser menor que 80% de la altura total de la pantalla. El estándar de referencia debe también ser usado para determinar la velocidad actual del haz sónico, ángulo refractado y la distancia recorrida por el sonido en el material de la tubería a ser inspeccionada. Velocidad y ángulos de refracción desconocidos deben ser determinados cuando se van a inspeccionar soldaduras en tuberías de diferente especificación química, espesor de pared, diámetro, o de más de una tubería, fabricante de rolado o piezado. Esto puede ser determinado usando dos


11.4.6

Ensayo de Ultraso nido de Material Base.

Después de completar la junta circunferencial soldada, pero previo a su ensayo ultrasónico, debe realizarse un ensayo del material base con de onda de compresión, en ambos lados de la soldadura (a una mínima distancia = 1.25 X, la más grande distancia de salto superficial a ser usada). Todos los reflectores que interfieran parcial o completamente el haz deben ser anotados (datos de ubicación y distancia del borde de la soldadura) y registrado en el registro de examinación.

11.4.7

Nivel de Barrid o y Evaluaci ón.

11.4.7.1 Ensayo de Ultrasoni do de Material Base. El ensayo manual de onda de compresión de material base debe ser realizado con el segundo eco de fondo, de la


43

pared, de la referencia estándar (Figura 21A) ajustado al menos al 80% del total de la altura de la pantalla.

50% de altura de pantalla de la DAC/TCG, debe ser evaluada.

Los ensayos de ultrasonido automatizados del material base deben ser realizados usando el mismo método de calibración y nivel de evaluación que el usado para la onda de compresión manual, o una técnica diferente si ha demostrado ser igual a, o mejor que, el método manual.

La sensibilidad de evaluación para ensayo ultrasónico de soldadura manual debería ser de: la sensibilidad de referencia DAC/TCG mas 6 dB con un nivel de evaluación para toda indicación a 50 % de la altura en la pantalla de la DAC/TCG.

11.4.7.2 Ensayo de Soldaduras

Después que la sensibilidad de referencia, sensibilidad de barrido, y la sensibilidad y niveles de evaluación han sido establecidos, ellos deben ser calificados, luego incorporados dentro del procedimiento final y en el reporte de calificación final.

Ultraso nido

Manual

de

El ensayo ultrasónico manual debe ser realizado con una sensibilidad de barrido de: la sensibilidad de referencia DAC/TCG más 6 dB mínimo. Toda indicación que exceda

Vista de Lado del Bloque Entallado

Vista de extremo

Dimensiones: Espesor de pared nominal de la tubería Profundidad de la entalla = 10% T, más o menos 10% de la profundidad de la entalla 2 pulg. (50 mm) mínima longitud 0.125 pulg. (3.2 mm) máximo ancho de la entalla 11.35T más 2 pulg. (50 mm) mínima longitud 3.1 pulg. (80 mm) mínimo ancho 1 pulg. (25 mm) mínima longitud de la entalla Radio exterior de la tubería Radio de la entalla interior = R1 menos 0.9 T Radio de la entalla exterior = R1 menos 0.10 T

Figura 21A-Bloque de Referencia para UT Manual


44

Estándar API 1104

Con el transductor en la Posición A, maximizar (peak up) el eco de la entalla interior y ajustar la amplitud al menos a un 80% de la altura total de la pantalla. Medir la distancia superficial desde la entalla interior al punto de salida del transductor. La distancia superficial dividida por la medida del espesor de pared es igual a la tangente del ángulo refractado. Coloque los transductores en línea con la entalla exterior, con el segundo transductor ubicado en el doble de la distancia usada para encontrar la entalla interior (Posición B). Verifique que el pico producido por la entalla exterior esté en o cerca de cero en la lectura de la profundidad en el equipo. Esto establecerá que los ajustes del ángulo refractado y de la velocidad son suficientemente exactos.

Figura 21B-Estableciendo la Distancia, el Ángulo Refractado y la Velocidad

Usando dos transductores de igual ángulo y frecuencia, uno transmitiendo y el otro recibiendo, maximizar (peak up) el eco recibido. Medir la distancia superficial entre los puntos de salida de los transductores. La mitad de la distancia superficial dividida por la medida del espesor de pared es igual a la tangente del ángulo refractado. Sin cambiar los instrumentos ajustados, repetir este proceso en la tubería con velocidad, ángulo refractado y atenuación desconocidas para determinar algunas diferencias.

Figura 21C-Procedimiento de Transferencia

11.4.7.3 Ensayo de Ultrasonido Automático de Soldaduras. El Ensayo de Ultrasonido Automático de Soldaduras debería ser realizado con una sensibilidad de barrido del 80% de la altura de la pantalla, de la sensibilidad de referencia más 4 dB cuando se use la técnica Pulso-eco. La sensibilidad de evaluación debería ser la misma que la sensibilidad de barrido. Usando la técnica del pulso-eco automatizada, la altura en la pantalla del nivel de evaluación debería ser de 40% de la altura total de la pantalla. Otras técnicas automatizadas, reflectores de referencia, sensibilidades de referencia, sensibilidad de barrido, sensibilidad de evaluación y niveles de evaluación pueden ser usadas si han demostrado ser equivalentes a la técnica pulso-eco para la detección y evaluación de imperfecciones de las soldaduras. 11.4.8 Ensayo de Ultrasonido de Producc ión. Los técnicos ultrasónicos deben reportar a la compañía todo defecto a menos que la compañía requiera que todas


(en el nivel de evaluación y encima de él) las indicaciones observadas sean reportadas. La compañía debe determinar la disposición final de soldadura.

11.4.9

Identificación de las Indicaciones Reportadas. El reporte de ensayo ultrasónico de las soldaduras inspeccionadas debe incluir, número de la soldadura, ubicación de datos, longitud, profundidad de la superficie al diámetro exterior y clasificación del defecto (lineal, transversal o volumétrico) de todas las indicaciones reportadas.

12

Soldadura Auto mática Ad icio nes de Metal de Ap or te

con

12.1 PROCESOS ACEPTABLES La soldadura automática debe ser realizada usando uno o más de los siguientes procesos: a. Soldadura por arco sumergido (SAW). b. Soldadura por arco de metal y gas (GMAW).

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas c. Soldadura por arco de tungsteno y gas (GTAW). d. Soldadura por arco con electrodo de núcleo fundente con o sin protección externa (FCAW). e. Soldadura por plasma (PAW).

12.2 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO Antes de empezar con la soldadura de producción, debe ser establecida y calificada una especificación detallada del procedimiento para demostrar que con él se pueden hacer soldaduras con adecuadas propiedades mecánicas (como resistencia, ductilidad y dureza) y sanidad. Dos trozos de tubería, junta completa o niples, deben ser unidos siguiendo todos los detalles de la especificación del procedimiento. La calidad de la soldadura debe ser determinada mediante ensayos destructivos y no destructivos y debe cumplir con los requerimientos de 5.6 y de la Sección 9, respectivamente. Estos procedimientos deben ser seguidos excepto cuando un cambio es específicamente autorizado por la compañía, como se tiene en cuenta en 12.5. 12.3 REGISTRO Los detalles de cada procedimiento calificado deben ser registrados. Este registro debe mostrar los resultados completos de las pruebas de calificación del procedimiento. Deben ser usados formatos similares a los mostrados en las Figuras 1 y 2. Este registro debe mantenerse en tanto el procedimiento esté en uso. 12.4 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO 12.4.1 Generalidades La especificación del procedimiento debe incluir toda la información que sea pertinente para montar y mantener la apropiada operación del equipo, como se especifica en 12.4.2. 12.4.2 Información de la Especificación 12.4.2.1 Proceso El proceso específico o la combinación de procesos usados debe ser identificado. 12.4.2.2 Materiales de Tubería y Acceso rios Los materiales para los cuales se aplican los procedimientos deben ser identificados. La especificación API 5L de tuberías, así como los materiales conforme a las especificaciones aceptables de ASTM, pueden ser agrupados (ver 5.4.2.2), siempre que la prueba de calificación sea hecha en el material con la más alta resistencia mínima a la fluencia especificada en el grupo.

45

12.4.2.3 Diámetros El rango de los diámetros exteriores sobre los cuales el procedimiento es aplicable debe ser identificado. 12.4.2.4 Grupo de Espesor de Pared, Número y Secuencia de Cordones El rango de espesores de pared sobre los cuales el procedimiento es aplicable debe ser identificado, así como el rango de número de cordones requerido por el espesor y la máquina usada para cada cordón. 12.4.2.5 Diseño de la Junta La especificación debe incluir un dibujo o dibujos de la junta que muestre el tipo de junta (ej. , V o U), el ángulo de bisel, y el tamaño del talón y la abertura de raíz. Si se está usando un respaldo, el tipo debe ser designado. 12.4.2.6 Metal de Aport e El tamaño y el número de clasificación AWS del metal de aporte, si está disponible, debe ser designado. 12.4.2.7 Características Eléctri cas La corriente y polaridad deben ser designadas, y el rango de voltaje y amperaje para cada tamaño o tipo de electrodo usado debe ser especificado. 12.4.2.8 Posición La especificación debe designar soldadura con rotación o soldadura fija. 12.4.2.9 Direcci ón de Soldadu ra Sólo para soldadura fija, la especificación debe designar si la soldadura se realizará en dirección ascendente o descendente. 12.4.2.10 Tiemp o entre Pases El tiempo máximo entre la conclusión del cordón de raíz y el comienzo del segundo cordón, así como el tiempo máximo entre la conclusión del segundo cordón y el comienzo de los otros cordones, deben ser designados. 12.4.2.11

Tipo de Dispositivo de Ali neamiento

La especificación debe designar si el dispositivo de alineamiento es interno o externo o si no se requiere ningún dispositivo.


46 12.4.2.12

Estándar API 1104 Limpieza

La especificación debe describir la limpieza de junta final y de interpases requerida.

12.4.2.13

Tratamiento de Precalentamiento

Los métodos, el ancho a ser calentado, la mínima temperatura al comienzo de la soldadura, y la mínima temperatura ambiente bajo la cual se requiere un tratamiento de precalentamiento deben ser especificados.

12.4.2.14

variables esenciales listadas en 12.5.2 es cambiada. Otros cambios a los listados en 12.5.2 pueden ser hechos en el procedimiento sin la necesidad de recalificación, siempre que la especificación del procedimiento sea revisada para mostrar los cambios.

12.5.2

Cambios que requi eren Recalific ación

12.5.2.1 Proceso de soldadur a Un cambio del proceso de soldadura establecido en la especificación del procedimiento constituye una variable esencial.

Tratamiento de Post calentami ento

Los métodos, el ancho a ser calentado, la mínima y la máxima temperatura, el tiempo a temperatura, y los métodos de control de temperatura para un tratamiento de post calentamiento deben ser especificados.

12.5.2.2 Material de la Tuber ía

12.4.2.15

a. Resistencia mínima a la fluencia especificada menor o igual a 42000 psi (290 MPa).

Gas de Protecc ión y Caudal de Flujo

La composición del gas de protección y el rango de caudal de flujo deben ser designados.

12.4.2.16

Fundent e Protecto r

Un cambio en el material de la tubería constituye una variable esencial. Para los propósitos de este estándar, todos los aceros al carbono deben ser agrupados de la siguiente manera:

b. Resistencia mínima a la fluencia especificada mayor a 42000 psi (290 MPa) pero menor a 65000 psi (448 MPa).

El número de clasificación AWS, si está disponible, o el número de marca del fundente de protección deben ser designados.

c. Para aceros al carbono con una resistencia mínima a la fluencia mayor o igual a 65000 psi (448 MPa), cada grado debe recibir una prueba de calificación separada.

12.4.2.17

Nota: Los grupos especificados en 12.5.2.2 no implican que

Velocid ad de Avance

El rango de la velocidad de avance, en pulgadas (milímetros) por minuto, debe ser especificado para cada pase.

12.4.2.18

Otros facto res

Otros factores importantes que puedan ser necesarios para la apropiada operación del proceso o que puedan afectar la calidad del trabajo producido deben ser designados. Estos pueden incluir la ubicación y el ángulo del arco para soldadura por arco sumergido, la distancia del tubo de contacto a la pieza de trabajo, y el ancho y frecuencia de oscilación.

materiales base o metales de aporte de diferentes análisis dentro del grupo puedan ser indiscriminadamente sustituidos por un material que fue usado en la prueba de calificación sin consideración de la compatibilidad del material base y los metales de aporte desde el punto de vista las de propiedades metalúrgicas y mecánicas y requerimientos de tratamiento de pre y post calentamiento.

12.5.2.3 Diseño de Junta Un cambio mayor en el diseño de junta (por ejemplo, de ranura en V a ranura en U) o cualquier cambio mas allá del rango establecido en la especificación del procedimiento para factores tales como espaciado, talón de raíz, y ángulo del bisel constituye una variable esencial.

12. 5 VARIABLES ESENCIALES

12.5.2.4 Espesor de Pared

12.5.1

Un cambio en el espesor de pared mas allá del rango establecido en la especificación del procedimiento constituye una variable esencial.

Generalidades

Un procedimiento de soldadura debe ser re-establecido como una nueva especificación del procedimiento y debe ser completamente re-calificado cuando alguna de las


Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas 12.5.2.5 Diámetro de la Tuber ía Un cambio en el diámetro exterior de la tubería más allá del rango establecido en la especificación del procedimiento constituye una variable esencial.

12.5.2.12

12.5.2.6 Metal de Aport e

a.

Velocid ad de Avance

Un cambio en el rango de velocidad de avance constituye una variable esencial.

12.5.2.13 Los siguientes cambios en el metal de aporte constituyen una variable esencial:

47

Requerimi entos de Tratamiento de Pre y Post Calentamiento Térmico

Un cambio en los requerimientos del tratamiento de pre y post calentamiento térmico constituye una variable esencial.

Un cambio de un grupo de metal de aporte a otro (ver Tabla 1).

b. Para materiales de tuberías con una resistencia mínima a la fluencia mayor o igual a 65000 psi (448 MPa), un cambio en la clasificación AWS del metal de aporte. Cambios en el metal de aporte pueden ser hechos dentro de los grupos especificados en 12.5.2.2, ítems a y b. La compatibilidad del material base y el metal de aporte debería ser considerada desde el punto de vista de las propiedades mecánicas.

12.5.2.7 Tamaño del Alambre de Metal de Aport e Un cambio en el tamaño del alambre de metal de aporte constituye una variable esencial.

12.5.2.8 Tiemp o entr e Pases Un incremento en el máximo tiempo entre la conclusión del cordón de raíz y el comienzo del segundo cordón constituye una variable esencial.

12.5.2.9 Direcci ón de Soldad ura Un cambio en la dirección de soldadura de vertical ascendente a vertical descendente, o viceversa, constituye una variable esencial.

12.5.2.10

Gas Protecto r y Caudal de Flujo

Un cambio de un gas protector a otro o de una mezcla de gases a otra constituye una variable esencial. Un incremento o decremento en el rango de caudal de flujo establecido para el gas protector también constituye una variable esencial.

12.5.2.11

Fundent e Protecto r

Referido a la Tabla 1, en la nota de pie “a”, para cambios en el fundente protector que constituyen una variable esencial.

12.5.2.14


Un cambio en las características eléctricas constituye una variable esencial.

12.5.2.15

Diámetro del Orificio o Composici ón del Orificio de Gas

Para soldadura de arco plasma, un cambio en la composición nominal del orificio de gas o un cambio en el diámetro del orificio.

12.6 CALIFICACIÓN DEL EQUIPO SOLDADURA Y OPERADORES

DE

Cada unidad de soldadura y cada operador debe ser calificado por la producción de una aceptable soldadura usando el procedimiento calificado de soldadura. La soldadura completa debe ser ensayada por métodos destructivos, métodos no destructivos, o ambos, y debe reunir los requerimientos de 6.4 hasta 6.7. Cada operador debe recibir adecuado entrenamiento en la operación del equipo antes de empezar la soldadura y debe estar minuciosamente familiarizado con el equipo que opera. Unidades de soldadura idénticas, adicional o de reemplazo, pueden ser calificadas por ensayos no destructivos en la producción de soldaduras. Si el procedimiento de soldadura involucra mas de una operación o de un operador, cada operador debe ser calificado en la unidad o unidades de soldadura que serán usadas en la producción de la soldadura.

12.7 REGISTRO DE CALIFICADOS

LOS

OPERADORES

Se debe hacer un registro de las pruebas requeridas en 12.6 y de los resultados detallados de cada ensayo. Debería usarse un formato similar al mostrado en la Figura 2. (Este formato debería ser desarrollado para adaptarse a las necesidades de la empresa pero debe ser lo suficientemente detallado para demostrar que la prueba de calificación cumple los requerimientos de este estándar.) Se debe


48

Estándar API 1104

mantener una lista de los operadores calificados y de los procedimientos para los cuales han calificado. Un operador puede ser requerido para una re-calificación si surge una duda acerca de su competencia.

12.8 INSPECCIÓN Y ENSAYOS DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN

LAS

Las soldaduras de producción deben ser inspeccionadas y ensayadas de acuerdo a la Sección 8.

12.9 ESTÁNDARES DE ACEPTACIÓN PARA LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVAS Los estándares de aceptación para ensayos no destructivos deben estar de acuerdo con la Sección 9 o, según la opción de la compañía, el apéndice.

propiedades mecánicas (tales como resistencia, ductilidad y dureza) y sanidad, pueden ser hechas por el procedimiento. Por lo menos dos soldaduras deben ser hechas uniendo trozos de tubería, juntas completas, o por niples y siguiendo todos los detalles de especificación del procedimiento. La calidad de la soldadura debe ser determinada por ensayos destructivos y no destructivos y debe cumplir con los requerimientos 13.2.3 y 13.9. Estos procedimientos deben seguirse fielmente, excepto donde un cambio es específicamente autorizado por la compañía, de acuerdo con lo estipulado en 13.5.

13.2.2

Radiogr afía con Anteri oridad a la Prueba Mecánica

Cada procedimiento de soldadura calificado debe cumplir los requerimientos 13.9 antes de ser sometida a pruebas mecánicas.

12.10 REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS La reparación y remoción de defectos debe estar de acuerdo con la Sección 10.

13.2.3

Prueba Mecánica de Union es Soldadas a Tope

13.2.3.1 Generalidades 12.11 PRUEBA RADIOGRÁFICA La prueba radiográfica debe estar de acuerdo con 11.1.

13 Soldadura Automática sin Adición de Metal de Aporte

Las probetas de ensayo deben cortarse de la junta de soldadura como muestran las Figuras 22, 23, y 24. El mínimo número de las probetas y los ensayos a los que serán sometidas es mostrado en la Tabla 7. Estas probetas deben prepararse y ensayarse como lo especifica 13.2.3.2 a 13.2.3.4.

13.1 PROCESOS ACEPTABLES La soldadura automática sin metal de aporte debe ser hecha usando el proceso de soldadura a tope por chisporroteo.

13.2.3.2 Ensayo de Tracció n 13.2.3.2.1

Preparación

Las probetas para el ensayo de tracción deben ser preparadas de acuerdo con 5.6.2.1.

13.2 CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTO 13.2.1

Procedimiento

Antes de empezar a soldar en producción, se debe establecer y calificar una especificación de procedimiento detallado para demostrar que soldaduras con apropiadas

13.2.3.2.2

Método

Las probetas para el ensayo de tracción deben ser ensayadas de acuerdo con 5.6.2.2.

Tabla 7 – Tipo y Número de Probetas de Ensayo para Procedimientos de Calificación (Solo Soldaduras a Tope por Chisporroteo)

Diámetro Exterior Número de Probetas del Tubo Rotura con Entalla Pulgadas Milímetros Ensayo Tracción Dos-Pulgadas Estándar Doblado de Lado Total >18-24 > 457-610 4 16 0 4 24 > 24-30 > 610-762 4 24 0 4 32 > 30 > 762 4 32 0 4 40



49

Tope superior de la tubería Rotura por entalla Rotura por entalla Tracción Doblado de lado

Rotura por entalla Rotura por entalla Tracción Doblado de lado

Rotura por entalla

Rotura por entalla

Rotura por entalla

Rotura por entalla

Rotura por entalla

Rotura por entalla

Rotura por entalla

Rotura por entalla

Doblado de lado

Doblado de lado

Tracción Rotura por entalla Rotura por entalla

Tracción Rotura por entalla Rotura por entalla

Nota: Todas las probetas de ensayo de rotura por entalla deben estar de acuerdo con la Figura 26

Figura 22-Ubicación de Probetas para Procedimiento de Calificación de Soldaduras a Tope por Chisporroteo. Diámetro exterior mayor que 18 pulg. (457 mm) y menor o igual a 24 pulg. (610 mm).


50

Estándar API 1104

3 Roturas por entalla



Tracción

Tracción

Doblado de lado

Doblado de lado





Doblado de lado

Doblado de lado

Tracción

Tracción 3 Roturas por entalla


Nota: Todas los probetas de ensayo de rotura con entalla deben estar de acuerdo con la Figura 26

Figura 23-Ubicación de Probetas para Procedimiento de Calificación de Soldaduras a Tope por Chisporroteo. Diámetro exterior mayor que 24 pulg. (610 mm) y menor o igual a 30 pulg. (762 mm).





51


Tracción

Tracción

Doblado de lado

Doblado de lado





Doblado de lado

Doblado de lado

Tracción

Tracción 4 Roturas por entalla


Nota: Todas los probetas de ensayo de rotura por entalla deben estar de acuerdo con la Figura 25

Figura 24-Ubicación de Probetas para Procedimiento de Calificación en Soldaduras a Tope por Chisporroteo. Diámetro exterior mayor que 30 pulg. (762 mm).


52

Estándar API 1104

Corte de la muesca por sierra; la probeta puede ser maquinada o cortada por oxigeno; los bordes deben ser lisos y paralelos.

Aproximadamente 1/8” (3 mm)

Aproximadamente 1/8” (3 mm) Aproximadamente 9” (230 mm)

Espesor de pared

La sobremonta no debería retirarse de cualquier lado del probeta

La muesca transversal no excederá de 1/16” (1.6 mm) en profundidad

La muesca transversal no excederá de 1/16” (1.6 mm) en profundidad

Aproximadamente 1/8” (3 mm)

Figura 25 – Probeta del Ensayo de Rotura por Entalla de Dos Pulgadas



13.2.3.2.3

Requerimientos

La resistencia a la tracción de la soldadura, incluyendo la zona de fusión de cada probeta, debe ser mayor o igual a la mínima resistencia a la tracción especificada del material de la tubería pero no necesita ser mayor o igual a la actual resistencia a la tracción del material. Si la probeta rompe fuera de la soldadura y zona de fusión (es decir, en el material base de la tubería) y consigue los requerimientos mínimos de resistencia a la tracción de la especificación, la soldadura debe ser aceptada como cumpliendo los requerimientos. Si la probeta rompe en la soldadura o zona de fusión y el esfuerzo observado es mayor o igual al valor mínimo de resistencia a la tracción especificado del material de la tubería y la soldadura consigue los requerimientos de sanidad 13.2.3.3.3, ésa debe ser aceptada como cumpliendo los requerimientos.

13.2.3.3 Ensayo de Rotura por Entalla (NickBreak) 13.2.3.3.1

Preparación

El número de las probetas para el ensayo de rotura con entalla de dos pulgadas se hará de acuerdo con la Tabla 7 y deben prepararse de acuerdo con la Figura 25. Los lados de la probeta deben ser macro atacados para localizar la línea de fusión. Los lados de la probeta deben muescarse a lo largo de la línea de fusión con una sierra; cada muesca debe ser aproximadamente de 1/8” (3 mm) de profundidad. Además, la soldadura del diámetro interior y exterior debe muescarse a una profundidad no mayor de 1/16” (1,6 mm), medido desde la superficie de soldadura.

13.2.3.4 Ensayo de Dobl ado de Lado 13.2.3.4.1

Método

13.2.3.4.2

Requerimientos

Las superficies expuestas de cada probeta de rotura con entalla deben mostrar penetración y fusión completas. Las inclusiones de escoria no deben exceder de 1/8” (3 mm) en longitud o anchura. Debe haber al menos 1/2” (13 mm) de metal de soldadura sano entre inclusiones de escoria adyacentes.

Método

Las probetas deben ser ensayadas según 5.6.5.2.

13.2.3.4.3

Requerimientos

Las probetas deben cumplir los requerimientos 5.6.4.3.

13.3 REGISTRO Los detalles de cada procedimiento calificado deben ser registrados sobre un formato, incorporando como mínimo todos los ítems indicados en 13.4. Este registro debe mostrar los resultados completos de los ensayos del procedimiento calificado y debe ser mantenido todo el tiempo en que el procedimiento está en uso.

13.4 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO La especificación del procedimiento debe incluir toda la información que sea pertinente para establecer y mantener una apropiada operación del equipo como se indica en los siguientes ítems: a.

Proceso de soladura.

b. Material del tubo. Espesor de pared del tubo y diámetro exterior.

d. Preparación del borde del tubo y del diámetro exterior. e.

Preparación del tubo, incluyendo el amolado de la costura longitudinal del tubo, si hubiera, y limpieza del borde del tubo para el contacto eléctrico.

f.

Posición de soldadura.

Las probetas deben ensayarse según 5.6.3.2.

13.2.3.3.3

Preparación

Las probetas deben ser preparadas según 5.6.5.1.

c.

13.2.3.3.2

53

g. Requerimientos de precalentamiento. h. Requerimientos de limpieza e inspección de los contactos. i.

Rango de voltaje de soldadura, el cual debe ser registrado en una cinta continua de registro (strip chart).


54 j.

Estándar API 1104 Rango de amperaje de soldadura, el cual debe ser registrado en una cinta continua de registro (strip chart).

k. Rango de velocidad axial, el cual debe ser registrado en una cinta continua de registro (strip chart). l.

Los intervalos de tiempo en el ciclo de soldadura deben identificarse y registrarse en una cinta continua de registro (strip chart).

m. Rango de tiempo de presión (upset stroke), el cual deberá ser registrado en una cinta continua de registro (strip chart). n. Tiempo de demora antes de la remoción de las grapas. o. Método para retirar salpicadura interna. p. Método para retirar salpicadura externa. q. Los requerimientos para el tratamiento térmico post soldadura, incluyendo el tiempo de calentamiento, temperatura máxima, tiempo de permanencia, método para determinar la temperatura alrededor de la circunferencia, y la velocidad de enfriamiento.

13.5 VARIABLES ESENCIALES 13.5.1

Generalidades

Un procedimiento de soldadura debe ser reestablecido como una nueva especificación de procedimiento y debe ser completamente recalificado cuando alguna de las variables esenciales listadas en 13.5.2 es cambiada. Otros cambios que aquellos mostrados en 13.5.2 pueden ser realizados en el procedimiento sin necesidad de recalificación, siempre que la especificación del procedimiento sea corregida para mostrar los cambios.

13.5.2

Cambios que Requieren Recalifi cación

Un cambio en cualquiera de los ítems indicados en la siguiente lista, hasta la letra k, constituye una variable esencial: a. Material del tubo. b. Espesor de pared del tubo y diámetro externo. c. Preparación de las dimensiones del tubo.

i.

Los intervalos de tiempo en el ciclo de soldadura.

j.

Tolerancia de tiempo de presión (Upset stroke).

k. Los requerimientos para el tratamiento térmico post soldadura.

13.6 CALIFICACIÓN OPERADORES

DE

EQUIPOS

Y

Cada equipo de soldadura y cada operador debe ser calificado para la producción de una soldadura aceptable empleando un procedimiento de soldadura calificado. La soldadura completa debe ser ensayada por métodos de prueba mecánica y radiográfica, según 13.2. Cada operador debe haber recibido un entrenamiento adecuado en la operación del equipo con anterioridad al comienzo de soldar y debe estar completamente familiarizado con el equipo que opera.

13.7 REGISTRO Y OPERADORES

CAL IFICACIÓN

DE

Debe hacerse un registro de los ensayos requeridas por 13.6 y de los resultados detallados de cada ensayo. Debería usarse un formato similar al mostrado en la Figura 2. (Este formato debería desarrollarse para adaptarse a las necesidades de la compañía pero debe ser suficientemente detallado para demostrar que el ensayo de calificación cumple los requerimientos de este estándar). Una lista de los operadores calificados y los procedimientos para los que son calificados, debe mantenerse. Puede requerirse que un operador sea recalificado si alguna duda surge sobre su competencia.

13.8 GARANTÍA DE CALIDAD SOLDADURA DE PRODUCCIÓN 13.8.1

DE

LA

Derechos de Inspecc ión

La compañía debe tener el derecho de inspeccionar todas las soldaduras por ensayos no destructivos y por remoción de las soldaduras, y sometiéndolas a ensayos metalúrgicos o mecánicas, o ambos. La frecuencia de tales ensayos e inspecciones adicionales deberán ser especificadas por la compañía.

d. La posición de la soldadura. e. Los requerimientos de precalentamiento.

13.8.2

f.

Durante la soldadura automática, el operador debe controlar los parámetros de procedimiento eléctricos y mecánicos de la máquina de soldar sobre un apropiado strip chart . Si cualquiera de los parámetros de soldadura se

Tolerancia de voltaje de soldadura.

g. Tolerancia de amperaje de soldadura. h. Tolerancia de velocidad axial.


Rechazo Basad o en Strip Chart

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas desvían más allá de la tolerancia especificada en la especificación del procedimiento, la soldadura no debe ser aceptada. Si el strip chart se encuentra que es inaceptable después de que la soldadura se haya completado, la junta debe ser rechazada y removida de la línea.

imperfecciones ubicados por radiografía u otro ensayo no destructivo. También pueden ser aplicadas a la inspección visual.

13.9.2 13.8.3

Rechazo Basado Destructivos

en

Ensayos

No

Cada soldadura de producción debe ser inspeccionada visualmente y mediante radiografía después de remover las salpicaduras y del tratamiento de post calentamiento. Otros ensayos no destructivos pueden también ser requeridos por la compañía. Cada soldadura de producción debe cumplir los requerimientos 13.9.

55

Defectos

ISIs deben ser considerados defectos si cualquier ISI aislado excede en 1/8” (3 mm), o la longitud sumada de ISIs en cualesquiera 12” (300 mm) de la longitud de soldadura excede en 1/2" (13 mm). En soldaduras a tope por chisporroteo, fisuras, fusión incompleta, y porosidad detectada por ensayos no destructivos son considerados defectos.

13.10 REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS 13.8.4

Rechazo Basado en la Sobremo nta

13.10.1 Reparaciones Permitid as

La altura del refuerzo en el diámetro interior no debe ser mayor de 1/16” (2 mm) por encima del material base. La altura del refuerzo en el diámetro exterior no debe ser mayor de 1/8” (3 mm) por encima del material base.

13.8.5

Rechazo Basado en el Tratamiento de Post Calentamiento

Como mínimo, cada soldadura a tope por chisporroteo debe ser calentada después de soldar a una temperatura arriba de Ac3, seguido por un enfriamiento controlado o por un enfriamiento en aire quieto. El ciclo de tratamiento de calentamiento se documentará usando un registro strip chart , y cualquier desviación más allá de los rangos especificados de tiempo de calentamiento, temperatura máxima, o velocidad de enfriamiento debe ser la causa para repetir el tratamiento.

13.9 ESTANDAR DE ACEPTACIÓN ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS 13.9.1

PARA

Generalidades

Los estándares de aceptación dados en 13.9.2 son aplicables a la determinación del tamaño y tipo de

Las reparaciones siguientes son permisibles: a.

Los defectos superficiales pueden retirarse por amolado, siempre que se conserve el espesor mínimo de pared.

b. Los defectos pueden ser removidos de la soldadura por amolado, rasqueteado, acanalado, o una combinación de estos métodos, seguido por una soldadura de reparación según la Sección 10. La reparación por soldadura se permite únicamente por un acuerdo con la compañía.

13.10.2 Reparaciones No Permiti das La reparación de porosidad encontrada en las soldaduras a tope no está permitida; sin embargo, la porosidad en una soldadura reparada con un proceso de soladura diferente es permitida dentro de los límites definidos en 9.3.8.2 o 9.3.8.3, cualquiera sea aplicable.

13.11 PROCEDIMIENTO RADIOGRÁFICO Los ensayos de radiografía deben ser según 11.1.


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APENDICE A — ESTÁNDARES ALTERNATIVOS DE ACEPTACIÓN PARA CORDONES DE SOLDADURA CIRCUNFERENCIALES A.1 Generalidades Los estándares de aceptación dados en la sección 9 están basados en criterios empíricos para ejecución y confieren una importancia primordial al tamaño (longitud) de las imperfecciones. Tales criterios han provisto un excelente registro de confiabilidad durante su empleo en servicio por muchos años en líneas de tuberías. El uso del análisis empleando la mecánica de fractura y criterios de “adecuación al servicio” (“fitness for purpose”) es un método alternativo para determinar normas de aceptación e incorporar la evaluación del nivel de influencia del tamaño (alto y longitud) de la imperfección. El criterio de “adecuación al servicio” proporciona tamaños de imperfecciones permisibles más generosos, pero solamente cuando se llevan a cabo ensayos adicionales para la calificación de los procedimientos de soldadura, análisis de esfuerzos y actividades de inspección. Este apéndice presenta el requerimiento mínimo para permitir el uso de normas alternativas de aceptación. Este apéndice no evita el uso de la sección 9 para la determinación de los límites de aceptación de imperfecciones en toda unión soldada ni impone restricción alguna en deformaciones permisibles, dado que esto ha sido cubierto por otros estándares y regulaciones. El uso de este apéndice para la evaluación de cada una de las imperfecciones, incluyendo las fisuras circunferenciales, es una alternativa completamente optativa para la empresa. Usualmente no es práctico calificar los cordones de soldadura individualmente mediante los criterios de aceptación alternativos, después que un defecto ha sido detectado según la sección 9, debido a que se hace necesario el empleo de ensayos mecánicos destructivos para establecer el mínimo nivel de tenacidad a la fractura requerido para el procedimiento de soldadura en consideración. Este apéndice solamente cubre el análisis de cordones de soldadura circunferenciales entre tubos de igual espesor de pared nominal. Se excluyen de estas recomendaciones: las soldaduras en estaciones de bombas o compresores, los accesorios y válvulas en la línea de tubería principal y las soldaduras de reparación. Uniones soldadas sujetas a deformaciones axiales de más de 0.5% tampoco están cubiertas por este apéndice. Los criterios de aceptación alternativos de este estándar están restringidos a secciones de tubería para las cuales la inspección no destructiva es esencialmente aplicada en cordones de soldadura circunferenciales (girth welds). Los criterios de adecuación al servicio pueden ser aplicados a cualquier cordón de soldadura circunferencial de líneas de tuberías que no haya sido excluido y que cumpla los requerimientos adicionales de este apéndice.

En este apéndice, el uso de la frase: “límites de aceptación de imperfecciones” y otras frases conteniendo la palabra “imperfección” no implican una condición defectuosa ni la pérdida de la integridad estructural de la unión soldada. Todas las uniones soldadas contienen ciertas características morfológicas descritas como imperfecciones, discontinuidades o defectos. El propósito fundamental de este apéndice es establecer, sobre la base de un análisis técnico, el efecto de varios tipos, tamaños y formas de tales imperfecciones sobre la conveniencia de uso de la junta soldada completa para un servicio específico.

Nota: este apéndice contiene solamente valores expresados en unidades: pulgadas - libra; sin embargo, es aceptable realizar evaluaciones con todos los valores expresados en unidades SI.

A.2 Requerimientos adicionales para análisis de esfuerzos A.2.1 ESFUERZOS AXIALES DE DISEÑO Para usar este apéndice, la compañía debe realizar un análisis de esfuerzos que le permita determinar los máximos esfuerzos axiales de diseño para la tubería. El esfuerzo axial total actuando sobre una discontinuidad o imperfección incluye también esfuerzos residuales provenientes del proceso de soldadura, los cuales, en el caso de soldaduras que no hayan sido sometidas a alivio de tensiones, pueden alcanzar el límite de fluencia del material. La suma de los esfuerzos de tracción aplicados y los esfuerzos residuales pueden exceder el límite de fluencia y es más convenientemente expresarlo como un porcentaje de deformación. Para los criterios de aceptación de este apéndice se ha empleado un límite elástico para una deformación residual de 0,2%. La máxima deformación axial a ser usada para una tubería en particular debe ser determinada por análisis de esfuerzos y documentada por la compañía.

A.2.2 ESFUERZOS CÍCLICOS A.2.2.1 Análi si s El análisis de esfuerzos cíclicos debe incluir la determinación del espectro de fatiga predicho al cual la tubería estará expuesta a lo largo de su vida de diseño. Este espectro debe incluir, pero no está limitado a, los esfuerzos impuestos por el ensayo hidrostático, esfuerzos de instalación, y donde sea aplicable, esfuerzos térmicos,


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sísmicos y esfuerzos por hundimiento. El espectro debería consistir de varios niveles de esfuerzos axiales cíclicos y del número de ciclos correspondientes a cada nivel de esfuerzos. Si los niveles de esfuerzos varían de ciclo en ciclo, se debería emplear un método de conteo como el método “rainflow” para determinar la cuenta de los niveles de esfuerzos cíclicos y número de ciclos. Nota:

Para ver un ejemplo del método “rainflow” revise el texto de N. E. Dowling, “Fatigue Failure Predictions for Complicated Stress-Strain Histories”, Journal of Materials, March 1972, Volume 7, Number 1, pp. 71-87.

La severidad del espectro de carga calculada a partir de la siguiente fórmula: S

S*,

debería ser

1

k

Donde: S* = severidad del espectro, Ni = número de ciclos en el “i-ésimo” nivel de esfuerzos cíclicos. Δσ i

= rango de esfuerzos cíclicos en kips (libras por pulgada cuadrada)

Subíndice k = número de niveles de esfuerzos cíclicos, Subíndice i = rango de incrementos de 1 a k.

El tamaño permisible de las imperfecciones mostrado en la figura A-5 es aplicable cuando S* ≤ 4 x 107. Si S* > 4 x 107, este apéndice no debe ser usado.

A.2.2.2 Efectos del ambiente sobre la fatiga El crecimiento de las imperfecciones de la soldadura debido a la fatiga es una función de la intensidad de los esfuerzos, el número de ciclos de carga, el tamaño de las imperfecciones y las condiciones ambientales en la punta de la grieta. En ausencia de elementos contaminantes, las grasas, el petróleo u otros hidrocarburos no son considerados más perjudiciales que el aire. Sin embargo, agua, salmuera y soluciones acuosas que contienen CO 2 ó H2S pueden incrementar la velocidad de crecimiento de la grieta por fatiga. Es normal que pequeñas cantidades de estos componentes estén presentes en ambientes no corrosivos de tuberías. Cuando la concentración tanto de CO2 como de H2S supera determinados límites históricos observados en tuberías no corrosivas, este apéndice no debe ser usado, a menos que exista evidencia que los niveles propuestos de contaminantes no aceleren la velocidad de crecimiento de la grieta por fatiga. El efecto del ambiente en el crecimiento de grietas por fatiga en la superficie exterior de la tubería, en cordones de soldadura


circunferenciales, es mitigado normalmente por recubrimientos externos y por protección catódica, y por consiguiente, no limita el uso de este apéndice.

A.2.3 FISURACIÓN POR CARGA SOSTENIDA Ciertos ambientes pueden favorecer el crecimiento de imperfecciones en servicio bajo carga constante o inducir la fragilización del material en las zonas aledañas a la imperfección al punto que otras imperfecciones inactivas se vuelvan críticas. Estos ambientes contienen típicamente H2S pero también pueden contener hidróxidos fuertes, nitratos o carbonatos. Cuando estas sustancias están presentes dentro de la tubería se debe establecer un nivel mínimo de esfuerzos admisibles y este apéndice no debe ser usado si los esfuerzos calculados exceden este valor admisible. Con respecto al servicio en condiciones ambientales conteniendo H2S, la definición de tales condiciones debe ser aquellas establecidas en la norma NACE MR0175. Asimismo, se ha comprobado en un pequeño número de casos que la exposición de tuberías a suelos conteniendo carbonatos y nitratos produce corrosión bajo tensión (stress corrosion cracking). La fisuración es normalmente axial y está asociada a esfuerzos circunferenciales más que a esfuerzos axiales. No hay evidencia de fallas de tuberías originadas por corrosión bajo tensión en soldadura circunferencial (girth weld). La frecuencia y severidad de la corrosión bajo tensión puede ser mitigada por el uso de apropiados recubrimientos y de protección catódica. El uso de este apéndice no está excluido cuando se previene la exposición a estos ambientes agresivos mediante recubrimientos adecuadamente seleccionados.

A.2.4 CARGA DINÁMICA El análisis de esfuerzos debe incluir consideraciones de carga dinámica potencial en cordones de soldadura circunferenciales, tales como cargas originadas por el cierre de válvulas check. Este apéndice no se aplica a soldaduras sometidas a velocidades de deformación mayores a 10-3 s-1 (que correspondería a una velocidad de aplicación de esfuerzos del orden de 30 kips por pulgada cuadrada por segundo para el acero).

A.3 Procedimiento de soldadura A.3.1 GENERALIDADES Los controles de las variables necesarias para asegurar un nivel aceptable de tenacidad a la fractura en un procedimiento de soldadura son más exigentes que aquellos que se ejecutan cuando no están presentes exigencias mínimas de tenacidad en la unión soldada. La

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas calificación del procedimiento de soldadura empleando este apéndice debe estar en concordancia con las secciones 5 o 12 de este estándar, con las siguientes excepciones y requerimientos adicionales:

J = calor de aporte (en joules por pulgada),

a. El ensayo CTOD (Crack-tip-opening displacement) debe ser realizado de acuerdo con A.3.3.

S = velocidad de soldeo (en pulgadas por minuto).

b. La probeta para el ensayo de tracción, empleado para calificar el procedimiento de soldadura no debe fallar en la soldadura. Cualquier cambio en las variables esenciales especificadas a continuación debe requerir re-calificación del procedimiento de soldadura: a. Un cambio en el proceso de soldadura o método de aplicación. b. Un cambio en el grado o proceso de manufactura del material del tubo, o un cambio básico en la composición química o el procesamiento del acero realizado por el fabricante. c. Un cambio importante en el diseño de la junta (ej. cambiar de una junta tipo U a una tipo V). Cambios menores en el ángulo del bisel o en la posición del canal de la junta (welding groove) no son variables esenciales. d. Un cambio en la posición (con rotación del tubo a una posición estática de la tubería, o viceversa). e. Un cambio en el espesor de pared nominal superior a ± 0.125 pulgadas. f. Un cambio en el tamaño o tipo del metal de aporte incluyendo un cambio en el fabricante, así se encuentre el material dentro de una clasificación AWS. g. Un incremento en el tiempo entre la culminación de la primera pasada ó depósito (cama) de raíz y el inicio de la segunda pasada. h. Un cambio en la dirección (ej. de vertical descendente a vertical ascendente, o viceversa) i. Un cambio de un gas de protección a otro o de una mezcla de gases a otra mezcla diferente. j. Un cambio en el caudal de flujo del gas de protección calificado mayor al ±10%. k. Un cambio en el fundente de protección, incluyendo un cambio en el fabricante, dentro de una clasificación AWS. l. Un cambio en el calor de aporte (heat input) nominal de cualquier depósito mayor al ±10%. El calor de aporte puede ser calculado a partir de la siguiente ecuación:

J = 60V A /S Donde:

59

V = voltaje, A = amperaje,

m. Un cambio en el tipo de corriente (AC o DC) o un cambio en la polaridad. n. Un cambio en los requerimientos para el tratamiento de pre calentamiento. o. Un cambio en los requerimientos para el tratamiento de post calentamiento, o la adición u omisión de un requerimiento para el tratamiento post calentamiento. p. Un cambio en el diámetro exterior nominal, mayor al –0.25D o +0.5D, donde D es diámetro exterior de la tubería del procedimiento de soldadura calificado.

A.3.2

ENSAYO DE TENACIDAD A LA FRACTURA

Para usar el criterio alternativo de aceptación de uniones soldadas circunferenciales, la tenacidad a la fractura de la unión soldada debe ser determinada experimentalmente mediante ensayo. El método aplicable para el ensayo de tenacidad a la fractura es el método CTOD. Para los propósitos de este apéndice, la mínima tenacidad a la fractura puede ser: 0.005 pulgadas o 0.010 pulgadas o un valor entre estos dos. Los ensayos CTOD deben ser realizados de acuerdo a la norma BS 7448: Parte 2, que se incluye en este apéndice. La probeta de ensayo preferida (B x 2B) debe ser usada. Como se muestra en la Figura A-1, la probeta debería ser orientada de modo que su longitud sea paralela al eje del tubo y su ancho esté en la dirección circunferencial; es decir, que la línea del vértice de la grieta esté orientada en la dirección del espesor. El espesor de la probeta (ver Figura A-2) debería ser igual al espesor del tubo menos la cantidad mínima necesaria de material que ha de ser eliminado por esmerilado para producir una probeta con la sección transversal rectangular de acuerdo a lo prescrito y con un acabado superficial a partir de un segmento curvo del tubo (la sobremonta del cordón de soldadura debe ser removida). La probeta debería ser atacada después de la preparación inicial a fin de revelar el depósito de soldadura y la geometría de la zona afectada por el calor. Para ensayos del metal depositado, el entalle así como el vértice de la fisura generada por fatiga deben ser localizados completamente dentro del depósito; además, para preparaciones típicas de cordones de soldadura circunferenciales de tuberías, el entalle y el vértice de la grieta deberían estar ubicados dentro de la unión soldada (ver Figura A-3).


60

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Para cada ensayo CTOD en la zona afectada por el calor, se debería llevar a cabo una inspección de microdureza en la probeta misma o en una sección transversal del cupón del cual se extrajo la probeta, en una región inmediata a la probeta (ver Figura A-4). El objetivo de esta inspección es localizar el área de mayor dureza (descartando lecturas aisladas anómalas). Esta área estará localizada normalmente en la región de la zona afectada por el calor inmediatamente adyacente a la línea de fusión en la última pasada. El entalle y el vértice de la fisura por fatiga deberían ser colocados de modo que ellos atraviesen el área de mayor dureza, sin considerar el hecho de que la mayoría del frente de la grieta por fatiga no estará usualmente localizado en la zona afectada por el calor. Después del ensayo se debería prestar atención especial a los criterios de validez de 12.4.1 de la norma BS 7448: Parte 2; estos criterios tienen que ver con la geometría del frente de la fisura por fatiga. Para este apéndice, el valor apropiado de CTOD debe ser δ c, δ u, o δ m. (Estos valores son términos mutuamente excluyentes definidos por la norma BS 7448: Parte 2, que describe tres posibles y

mutuamente excluyentes resultados del ensayo. El valor de δ i [CTOD en la iniciación del crecimiento estable de la grieta] no tiene ningún significado con relación a este apéndice y no es necesario que sea medido). Si se emplea el valor δ m, se debería tener cuidado al medir el punto de primer alcance de la carga máxima; se debe considerar un posible efecto de “Pop-in cracking” (estallido de la grieta) al controlar el ensayo si es que se produce una caída repentina de la carga. El reporte del ensayo debe incluir todos los puntos especificados en la sección 13 de la norma BS 7448: Parte 2. Se debería prestar particular atención para reportar la posición de la probeta de ensayo en la calificación de la soldadura y para poder distinguir si el valor CTOD reportado representa a δ c, δ u, o δ m. El reporte del ensayo debe incluir también una copia legible de la curva de carga-desplazamiento y un registro aparición de superficies de fractura; este último requerimiento puede ser satisfecho a través de una fotografía nítida de una o de ambas superficies de fractura o por la conservación de una o las dos superficies de fractura. (adecuadamente preservadas e identificadas) para su observación directa.

Figura A-1— Ubicación de las Probetas para el Ensayo CTOD



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Figura A-2 — Ubicación de la Probeta para el Ensayo CTOD respecto a la Pared del Tubo

Sobremonta del cordón removida

Límite del depósito de soldadura

Figura A-3 — Ubicación del Entalle para la Probeta CTOD correspondiente al Depósito de Soldadura

Sobremonta del cordón debe ser removida

Posición del entalle (en la ubicación de la región de máxima dureza en la ZAC)

Pared original del tubo

Dimensiones de la probeta CTOD después del mecanizado

Límite de la zona afectada por el calor

Figura A-4 — Ubicación del Entalle para la Probeta CTOD correspondiente a la ZAC de la Unión Soldada


62

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s a d a l u

* a , l a i c n e r e f e r n ó i c c e f r e m i e d o ñ a m a T

Tensión Axial Máxima A licada Notas: 1. Además de todas las demás limitaciones, la altura no debe exceder la mitad del espesor de la pared. 2. Para imperfecciones interactuantes, la longitud y la altura de la imperfección deben ser determinadas por la Figura A-6. 3. Para las imperfecciones superficiales, la altura permisible de la imperfección, a*, está sujeta a la restricción de la Nota 1. 4. Para las imperfecciones sub superficiales, la altura permisible de la imperfección, 2a*, está sujeta a la restricción de la Nota 1. El estado de una imperfección sub superficial es determinado por la Figura A-6, Caso 4. 5. Los límites de longitud de la imperfección se dan en la Tabla A-3. 6. La máxima tensión axial aplicada permitida se p uede limitar por otros estándares y regulaciones. 7. Cada una de las curvas considera una deformación residual de 0.002 pulg. por p ulgada. 8. La ecuación de la curva CTOD es:

a(in.) = {[δ C / 2π (ε a − 0.25ε 0 )]

−1 / 2

−2

+ 0.1667}

ea = e aplicada + e residual = e aplicada + 0.002” eo = 0.002” dc = El valor CTOD de 0.005” o 0.010” o un valor entre éstos dos valores basado en un mínimo valor obtenido durante los

ensayos

Figura A-5 — Criterio Alternativo de Aceptación para Imperfecciones Planas Circunferenciales


A.3.3

ENSAYO CTOD CALIFICACIÓN PROCEDIMIENTO

PARA DEL

El ensayo CTOD para la calificación del procedimiento debe ser llevado a cabo tal como se describe líneas abajo y debe ajustarse a los detalles del ensayo especificados en A.3.2. Para cada procedimiento de soldadura, tanto el depósito de soldadura como la zona afectada por el calor deben ser ensayadas y cada uno de estos ensayos debe satisfacer los requerimientos de tenacidad a la fractura antes de que el criterio de adecuación al servicio pueda ser empleado. Cada ensayo (del depósito de soldadura o zona afectada por el calor) debe consistir al menos de tres probetas validadas y ensayadas a la temperatura de servicio más baja anticipada (o incluso debajo de ella). Las tres probetas deben corresponder a cada una de las posiciones nominales en el cupón de soldadura (localizadas a las 12:00, a las 3:00 y a las 6:00 h, en sentido horario) y deberían ser marcadas de forma clara y permanente para identificar su posición original. Si solamente uno de las tres probetas cae por debajo de los requerimientos de tenacidad de fractura, se podrá ensayar un segundo grupo de tres probetas. Cinco de los seis ensayos validados deben cumplir los requerimientos de tenacidad a la fractura para el ensayo completo (depósito de soldadura o zona afectada por el calor) para que se consideren los resultados exitosos. La falla de una simple probeta que no cumpla los requerimientos de CTOD requiere el ensayo de un segundo grupo de probetas para el depósito de soldadura o de la zona afectada por el calor; no se requiere volver a ensayar nuevamente aquella zona del cordón cuyos resultados fueron satisfactorios en el primer grupo de probetas. Los ensayos en el depósito de soldadura y en la zona afectada por el calor deben cumplir satisfactoriamente los requerimientos de la tenacidad a la fractura para que el procedimiento de soldadura deba ser calificado de acuerdo a los criterios alternativos de aceptación. Las probetas que sean maquinadas incorrectamente, que no cumplan con los criterios de curvatura del frente de fisura por fatiga, o que sobre la fractura exhiban

substanciales imperfecciones de soldadura adyacentes al frente de la grieta, se consideraran y definirán como probetas invalidadas. Las probetas invalidadas deben ser desechadas y reemplazadas por nuevas probetas sobre la base de un reemplazo uno a uno.

A.4 Calificación de soldadores Los soldadores deben ser calificados de acuerdo a la Sección 6. Para soldadura automática, la unidad de soldadura y cada operador deberán ser calificados de acuerdo a 12.6.

A.5 Inspección Aceptación

y

Límites

de

A.5.1 IMPERFECCIONES PLANAS La longitud y altura de una imperfección, así como su profundidad bajo la superficie deben ser establecidas a través de adecuadas técnicas de inspección no destructiva, o justificadas de otra forma, antes que se tome alguna decisión de aceptación o rechazo. Las radiografías convencionales, tal como se describen en 11.1, son adecuadas para medir imperfecciones pero es insuficiente para determinar la altura, especialmente en i mperfecciones planas tales como grietas, falta de fusión, socavación, y algunos tipos de falta de penetración. Se consideran técnicas aceptables, el empleo de ultrasonido, técnicas de radiografía empleando densitómetros o estándares de referencia visual, técnicas de imagen acústica, limitaciones inherentes de tamaño de imperfecciones debido a la geometría de la junta, o cualquier otra técnica capaz de determinar la altura de las imperfecciones, teniendo en cuenta que la precisión de la técnica haya sido establecida y que cualquier inexactitud potencial sea incluida en la medida realizada; es decir, la determinación de la altura de la imperfección debe ser conservadora.

Tabla A-1—Límites de Aceptación para Imperfecciones Volumétricas Interiores

Tipo de imperfección a

porosidad escoria quemadura no reparada

Altura o ancho

Longi tud

< t/4 o 0,25 pulg. < t/4 o 0,25 pulg. t/4

< t/4 o 0,25 pulg. 4t 2t

Nota: Los límites simplificados dados en esta tabla pueden ser aplicados para niveles mínimos de CTOD de 0,005 pulg. o 0,010 pulg., pero únicamente dentro de los lineamientos de éste apéndice. Alternativamente, la compañía puede elegir tratar estas imperfecciones como imperfecciones planas y usar la Figura A-5. Esta tabla no debe ser usada con las imperfecciones volumétricas conectadas (figura A6, caso 1) e imperfecciones de superficies interactuantes(Figura A-6, Casos 3 y 4), los cuales deben ser evaluados con ayuda de la Figura A-5. a Limitada a 3% del área proyectada.

Se acepta el uso de radiografía convencional (ver 11.1) para identificar imperfecciones que luego empleen otros

medios para medir la altura de las mismas. Los límites de aceptación de imperfecciones planas circunferenciales se


64

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muestran en la Figura A-5. Las imperfecciones planas transversales a la girth weld, tales como fisuras transversales, deben ser reparadas o removidas.

A.5.2 IMPERFECCIONES VOLUMÉTRICAS Las imperfecciones volumétricas (tridimensionales) tales como escorias ó porosidades, contenidas en materiales con alta tenacidad a la fractura son mucho menos probables de provocar fallas que las imperfecciones planas, y pueden ser evaluadas empleando el mismo método usado para imperfecciones planas o mediante el método simplificado en la Tabla A-1. Las imperfecciones volumétricas conectadas a la superficie deberán ser tratadas como imperfecciones planas y ser evaluadas de acuerdo al criterio de la Figura A-5

A.5.3 QUEMADO DE ARCO (ARC BURNS) La quemadura de arco puede ocurrir en superficies internas o externas del tubo como resultado de encendidos de arco inadvertidos o inapropiadas conexiones a tierra. Ellas aparecen generalmente como una picadura o cavidad visible a simple vista o como un área densa en la radiografía. La cavidad puede estar rodeada por una zona afectada por el calor endurecida que puede presentar una menor tenacidad que la del material base o del depósito de soldadura. Los límites de aceptación para quemaduras de arco que no han sido reparadas se indican en la Tabla A-2 y están basados en la premisa de que la zona afectada por el calor (ZAC) tendrá una tenacidad “nula” pero que cualquier imperfección plana originada dentro de la ZAC esté embotada en el extremo de la zona. Información substancial indica que la profundidad total del quemado de arco, incluyendo la ZAC, es menor que la mitad del ancho de la región quemada. Quemaduras de arco que contienen grietas visibles a simple vista o a través de radiografías convencionales no son cubiertas por este apéndice y deben ser reparadas o removidas.

A.6 Registro Un representante de la compañía debe registrar a través de un formato adecuado el tipo, la localización y las dimensiones de todas las imperfecciones aceptadas de acuerdo con este apéndice. Este registro debe ser completado con las radiografías u otros registros de ensayos no destructivos realizados a la tubería.

A.7 Ejemplo A.7.1 DESCRIPCIÓN Considere un proyecto de tubería de 36 pulgadas de diámetro exterior y 0.812 pulgadas de espesor de pared. El tubo es de un acero API 5L-65. Las soldaduras de campo de tubo a tubo han de ser hechas mediante el proceso GMAW mecanizado e inspeccionados 100% mediante ensayos no destructivos (END). El procedimiento de soldadura ha sido calificado teniendo en cuenta como criterio de aceptación un valor CTOD de 0.010 pulgadas de acuerdo a este apéndice. El análisis de esfuerzos ha permitido estimar la deformación máxima axial aplicada de 0,002 pulgadas por pulgada. Ninguna de las restricciones de A.2.2 a A.2.4. ha sido violada. La compañía ha decidido emplear una técnica END capaz de determinar la altura de las imperfecciones y tiene suficiente documentación para demostrar que las imperfecciones no serán mayores en 0,050 pulgadas que los resultados indicados en el reporte de inspección. La compañía ha elegido aplicar esta técnica END solamente a imperfecciones que no pasan el criterio de aceptación establecido en la Sección 9 y que emplean radiografía convencional para determinar la conformidad con los criterios de la sección.

A.7.2

CAL CULOS Y ACEPTA CIÓN

CRITERIO

DE

Los pasos para calcular las dimensiones permitidas de imperfecciones planas se muestran en los epígrafes A.7.2. hasta A.7.2..9.

A.5.4 INTERACCIÓN DE IMPERFECCIONES Si las imperfecciones adyacentes están lo suficientemente juntas, ellas pueden ser consideradas como una sola imperfección más grande. La Figura A-6 debe ser empleada para determinar si existen o no interacciones. Si ello ocurre, el tamaño de la imperfección efectiva mostrado en la Figura A-6 debe ser calculado y la aceptabilidad de la imperfección efectiva deberá ser evaluada mediante el criterio de aceptación aplicable. Si se indica la necesidad de reparación, cualquier interacción de imperfecciones debe ser reparada de acuerdo con A-8.


A.7.2.1 Paso 1 Se debe recabar la siguiente información pertinente: a.

El diámetro exterior del tubo, D, es 36 pulgadas.

b.

El espesor de pared de tubo, t, es 0.812 pulgadas.

c.

El mínimo CTOD calificado es 0.010 pulgadas.

d.

La deformación axial máxima aplicada, pulgadas/ pulgada.

a,

es 0.002

Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas e.

El error permitido para la inspección es de 0.050 pulgadas.

65

a all,s,t ≤ a max

por lo tanto,

A.7.2.2 Paso 2

a all,s = a all,s,t

Se emplea la Figura A-5 para determinar a*. Para εa = 0.002 pulg. y CTOD = 0.010 pulg., resulta un valor a* = 0.36 in.

Para imperfecciones enterradas: 2a all,b,t >

a max

por consiguiente,

A.7.2.3 Paso 3 Se determina la altura “tentativa” de la imperfección superficial admisible ( aall,s,t) (ver Figura A-5, Nota 3) y la altura enterrada (buried) de la imperfección permisible ( 2a all,b,t ) (ver Figura A-5, Nota 4). Para imperfecciones superficiales a all,s,t

= 0.360 pulg.

= a* = 0.36 pulgadas

Para imperfecciones enterradas: 2a all,b,t = 2a*

2a all, b = a max

= 0.406 pulg.

A.7.2.5 Paso 5 De acuerdo a la figura A-5, Nota 5, se consulta la tabla A-3 para determinar los límites de la longitud de imperfección admisible. Las dimensiones de las imperfecciones relevantes son computadas como sigue: Para a /t = 0.25,

= 0.72 in.

a1 =

0.25t = 0.203 pulg.

2c1 =

Tabla A-2— Límites de aceptación para quemaduras de arco no reparadas

0.4D = 14.4 pulg.

2c2 = 4t

= 3.25 pulg.

A.7.2.6 Paso 6 Dimensiones medidas

Límite de aceptación

Ancho

< t ó 5/16 pulgadas

Longitud (en direcciones)

todas

Profundidad (al fondo del cráter)

< t ó 5/16 pulgadas

D/t = 36/0.812 = 44.3 > 17 1/16 pulgada

Nota: los límites dados en esta tabla se aplican para los valores mínimos de CTOD de 0,005 pulg ó 0,010 pulg, pero solamente dentro de los lineamientos de este apéndice.

A.7.2.4 Paso 4 Los tamaños tentativos de imperfección admisibles son comparados con la Figura A-5, Nota 1, para determinar el tamaño máximo de imperfección permisible: a max =

La relación D/t es registrada y comparada para su conformidad con la Tabla A-3, Nota 2, de la siguiente manera:

0.5t = 0.406 pulgadas

Por consiguiente, 2c2 es mantenido invariable.

A.7.2.7 Paso 7 La altura límite a1 para imperfecciones poco profundas (shallow imperfections), es comparada con el tamaño máximo de imperfección admisible para determinar si las imperfecciones mayores al 25% del espesor de pared del tubo son permitidas. Para imperfecciones superficiales, a1 < a all,s

Para imperfecciones superficiales 2c 2,s = 2c 2 =

3.25 pulg.


66

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Existe interacción si

Si existe interacción, el tamaño de imperfección es

ae = a2

s < c 1 + c2

Caso 1

2c e = 2c 1 + s + 2c 2

s 1 < c 1 + c 2 y s 2 < a1 + a2

Caso 2

2ae = 2a1 + s2 + 2a2

2c e = 2c 1 + s 1 + 2c 2

s 1 < c 1 + c 2 y s 2 < a1 + a2/2

Caso 3

Caso 4

d
ae = 2a1 + s 2 + a2

2c e = 2c 1 + s 1 + 2c 2

ae = d + 2a 2c = 2c

Caso 5

s 1 < c 1 + c 2 y s 3 < a1 + a2

2ae = 2a3

2c e = 2c 1 + s 1 + 2c 2

Figura A-6 — Criterio de Evaluación de Interacción de Imperfecciones



A.7.3 EVALUACIÓN DE IMPERFECCIONES

Para imperfecciones enterradas: a1 <

2a all,b

2c 2,b = 2c 2 =

67

3.25 in.

Nota: Si el tamaño admisible de una imperfección superficial o enterrada ha sido menor que a1, el valor correspondiente de 2c2 debería ser igual a cero y el valor respectivo de a1 se reduciría al valor de aall correspondiente determinado en A.7.2.4.

Tabla A-3 — Límites en la longitud de imperfecciones

Relación de altura a espesor de pared

Longitud de imperfección admisible, 2c

0 < a/t < 0,25

0,4 D

0,25 < a/t < 0,50

4t (ver nota 2)

0,50 < a/t

0

La Tabla A-1 muestra los límites aceptables para porosidad, escoria y quemaduras de arco no reparadas. Como se indica en la nota de la tabla, la compañía podría elegir tratar estas imperfecciones como imperfecciones planas y usar los mismos criterios de aceptación. En este ejemplo la compañía eligió no considerarlos de esa forma y empleó los tamaños determinados en la Tabla A-1. Los criterios de aceptación resultantes están dados en la Tabla A-6. El factor de precisión de la inspección no ha sido incluido en este caso debido a que el tamaño de las imperfecciones admisibles es ya más pequeño que el tamaño de imperfecciones tolerables (desde el punto de vista de tenacidad a la fractura) para imperfecciones planas. La Tabla A-6 incluye también criterios de aceptación para quemadura de arco determinados a partir de la Tabla A-2. El inspector se lleva copias de la Tabla A-6 y de la Figura A-6 al lugar de trabajo y lleva a cabo los siguientes pasos para cada imperfección localizada en la placa radiográfica: a.

El inspector determina el tipo de imperfección y longitud a partir de la radiografía

b.

El inspector compara el tipo y longitud con el criterio de aceptación de la Sección 9. Si las imperfecciones son aceptables, no se requerirá la reparación o remoción de las imperfecciones.

c.

Si las imperfecciones no cumplen con el criterio de aceptación de la Sección 9, el inspector determina la altura de la imperfección (y la proximidad a la superficie, en el caso de las imperfecciones enterradas) con el empleo de una técnica auxiliar de inspección. (Si la técnica auxiliar permite medir también la longitud de la imperfección, la compañía puede decidir, en este momento, mejorar la estimación de la longitud de la imperfección).

d.

El inspector compara las imperfecciones con la Figura A-6 para determinar si existen interacciones y si las imperfecciones enterradas nominales podrían ser tratadas como tales o como imperfecciones superficiales. Si existen interacciones con otras imperfecciones o superficies libres, el inspector deberá calcular los nuevos tamaños de imperfecciones efectivas como se muestra en la Figura A-6.

Nota: 1. Los límites dados en esta tabla se aplican para los valores mínimos de CTOD de 0,005 pulg ó 0,010 pulg, pero solamente dentro del ámbito de este apéndice. 2. Este valor es aplicable cuando D/t es mayor que 17. Figura A-7 es aplicable cuando D/t es menor ó igual a 1 7.

A.7.2.8 Paso 8 Se elabora una tabla de dimensiones de imperfecciones admisibles de acuerdo a la Tabla A-3. La Tabla A-4 representa un ejemplo de dicha tabla, usando las dimensiones admisibles y la notación de este ejemplo.

A.7.2.9 Paso 9 Las dimensiones aceptables para imperfecciones planas son determinadas a partir de las dimensiones admisibles substrayendo la tolerancia de error de la inspección de cada valor de profundidad y altura: aacc = aall –

[tolerancia de la inspección]

La Tabla A-5 muestra las dimensiones aceptables para imperfecciones planas correspondientes a este ejemplo.


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2c/t

Aplicación sólo cuando 3 ≤ D/t ≤ 17 y 0,25 ≤ a/t ≤ 0,50

D/t Nota: esta figura es aplicable solamente cuando 3 ≤ D/t ≤ 17 y 0,25 ≤ a/t ≤ 0,50

Figura A-7 — Límite de la Longitud de Imperfecciones Profundas en Tuberías de Pared Gruesa

Tabla A-4 — Dimensiones Admisibles de Imperfecciones para el ejemplo tratado en el Apéndice

Imperfeccion es superficiales Al tura Long itud admis ible

Imperfecciones enterradas Al tura Long itud admis ible

0 - a 1,s a 1,s - a all,s

2 c1 2 c2,s

0 - a 1,b a 1,b - a all,b

2 c1 2 c2,b

0 - 0,203 pulg. 0,204 - 0,360 pulg.

14,40 pulg. 3,25 pulg.

0 - 0,203 pulg. 0,204 - 0,406 pulg.

14,40 pulg. 3,25 pulg.

Tabla A-5 — Dimensiones Aceptables de Imperfecciones Planas para el ejemplo tratado en el Apéndice

Imperfeccion es superficiales Altura medi da Longitud admisible (pulg.) (pulg.)

Imperfecciones enterradas Altura medi da Longitud admisible (pulg.) (pulg.)

0 - 0,153

14,40

0 - 0,153

14,40

0,154 - 0,310

3,25

0,154 - 0,356

3,25

> 0,310

0,00

> 0,356

0,00



e.

El inspector compara las dimensiones de las imperfecciones con la tabla A-6 para determinar la aceptación final. Si las imperfecciones son aceptables, no se requerirán reparaciones ni rebajes en el cordón. Pero el empleo de la tabla A.6 requiere que el tipo, ubicación y las dimensiones de las imperfecciones sean registradas y archivadas. Si las imperfecciones no son aceptables, entonces será necesario reparar o remover las imperfecciones.

Tabla A-6 — Ejemplo de criterio al ternativo de aceptación.

Tipo de imperfección Imperfecciones planas superficiales Imperfecciones planas enterradas

Rango de alturas (pulg.)

Longitud aceptable (pulg.)

0 - 0,153 0,154 - 0,310 0 - 0,153 0,154 - 0,356

14,400 3,250 14,400 3,250

a

Porosidad

0,203

a

ª

0,203

b

3,250

b

1,620

Escoria

0,203

Quemón no reparado

0,203

Quemadura de arco no b 1/16 reparada a Tamaño aceptable para todas las dimensiones b Altura aceptable c Ancho y longitud aceptables

c

5/16

A.8 Reparación

A.9 Nomenclatura a

=

enterrada medida en una dirección radial (ver Figura A-8).

a* =

tamaño de imperfección de referencia (ver Figura A-5).

a acc =

tamaño aceptable de imperfección plana = a all – [error tolerado para la inspección]

a all

tamaño de imperfección admisible.

máxima altura de una imperfección superficial o la mitad de la altura de una imperfección

=

amax=

tamaño máximo de imperfección admisible

ae=

tamaño de imperfección efectiva (ver Figura A-6).

ab=

tamaño de imperfección enterrada.

as=

tamaño de imperfección superficial.

a t=

tamaño de imperfección tentativo

a1=

altura límite de imperfección “shallow”

B

espesor de la probeta CTOD.

=

2c1 =

longitud máxima de imperfección “shallow”.

2c2 =

longitud máxima de imperfección profunda.

D

=

diámetro exterior de tubo.

d

=

profundidad de una imperfección enterrada bajo la superficie libre más cercana (ver Figuras A-6 y A-8).

J

=

calor de aporte (heat input).

S* =

severidad del espectro de fatiga

t

=

espesor de pared nominal del tubo.

δ

=

desplazamiento de la apertura del borde de la grieta (Crack-tip opening displacement “CTOD”), en pulgadas

δ c

Cualquier imperfección que no sea aceptable bajo los criterios de este apéndice debe ser reparada o removida de acuerdo a las Secciones 9 y 10.

69

=

CTOD en cualquier condición de fractura inestable o estallido de grieta sin evidencia de un crecimiento lento de la grieta.

δ u =

CTOD en cualquier condición de fractura inestable o estallido de grieta con evidencia de crecimiento lento de la grieta.

δ m

CTOD cuando se alcanza por primera vez la carga máxima.

=

D = diámetro exterior

Figura A-8 — Nomenclatura para Dimensiones de Imperfecciones Superficiales y Enterradas


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APÉNDICE B – SOLDADURAS EN SERVICIO B.1 Generalidades Este apéndice cubre las prácticas de soldadura recomendadas para realizar reparaciones o instalar accesorios en líneas o sistemas de tuberías que están en servicio. Para propósitos de este apéndice, las líneas en servicio y sistemas de tuberías son definidas como aquellas que contienen petróleo crudo, productos de petróleo o gases combustibles que pueden ser presurizados y/o conducidos. Este apéndice no cubre líneas y sistemas de tuberías que han sido completamente aisladas y sacadas de servicio o no han sido puestas en servicio. Hay dos puntos básicos sobre soldadura de tuberías en servicio. El primer punto es acerca de evitar “falla por quemón” (burning thhrough), donde el arco de soldadura causa rajadura en la pared de la tubería. El segundo punto es la fisuración por hidrógeno, donde las soldaduras en servicio han sido hechas con una velocidad de enfriamiento rápida como resultado del flujo contenido que ayuda a la evacuación de calor por la pared de la tubería. La falla por quemón es poco probable si el espesor de pared es de 0.25 pulg. (6.4 mm) o mayor, empleando electrodos de bajo hidrógeno (tipo EXX18) y prácticas de soldadura normales. En soldadura de líneas de servicio en espesores de pared más delgados es considerado como rutina por muchas compañías; sin embargo, precauciones especiales, tales como el uso de procedimientos que limitan el calor de aporte, son frecuentemente especificados. Para que ocurra la fisuración por hidrógeno deben cumplirse tres condiciones simultáneamente. Estas condiciones son: hidrógeno en la soldadura, el desarrollo de una estructura susceptible a la fisuración y esfuerzos de

Soldadura de ramal

tracción actuando en la soldadura. Para prevenir la fisuración por hidrogeno, al menos una de estas tres condiciones necesarias para su ocurrencia debe ser eliminada o minimizada. En soldaduras hechas sobre líneas en servicio, se han logrado resultados exitosos usando electrodos o procesos de bajo hidrógeno y como bajos niveles de hidrógeno no pueden siempre ser garantizados, se usan procedimientos que minimicen la formación de microestructuras susceptibles a la fisuración. El procedimiento más común usa un suficientemente alto nivel de calor de aporte para superar el efecto de la disipación. Muchos métodos para predecir el calor de aporte han sido hechos, incluyendo un modelo computarizado de análisis térmico 7. Aunque estos u otros métodos probados sean usados en la predicción del calor de aporte requerido para una aplicación de soldadura en servicio dada, estos no son un sustituto de la calificación de procedimiento (sección B.2). El precalentamiento, donde sea aplicable, y/o el uso de una secuencia de deposición de pases, puede también reducir el riesgo de una fisuración por hidrógeno. Para algunas condiciones de operación de líneas, la facilidad para evacuar calor por la pared de la tubería obliga a realizar dificultosos precalentamientos. Ejemplos de típicas secuencias de deposición de pases son mostrados en la Figura B-1. Para minimizar el esfuerzo actuante en la soldadura, debería también darse una apropiada disposición para minimizar la concentración de esfuerzos en la raíz de la soldadura. 7

“Development of Simplified Weld Cooling Rate Models for In-Service Gas Pipelines”, PRCI Catalog No. L51660 or “Thermal Analysis Model for Hot-Tap Welding Version 4.2” PRCI Catalog No L51837”

Soldadura de cubierta Metálica

Notas: 1. Una capa de metal de soldadura, “enmantequillado” (“buttering”), es primeramente depositado usando cordones rectos. 2. Mayores niveles de calor de aporte son usados para los siguientes pases, los cuales refinarán y recocerán la ZAC de la primera capa. Figura B-1-Ejemplo de Secuencia Típica de Deposición d e Cordones


72

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La aplicación exitosa de soldadura en servicio debe lograr un balance entre seguridad por un lado y prevención de propiedades de materiales no satisfactorios por el otro. Por ejemplo, si la pared de la tubería es delgada (menor que 0.250 pulg. [6.4 mm]), puede ser necesario limitar el calor aportado para minimizar el riesgo de falla por quemón; sin embargo un bajo nivel de calor de aporte puede ser insuficiente para superar la evacuación de calor por parte de la pared de la tubería resultando en una excesiva velocidad de enfriamiento con los consecuentes riesgos de fragilización por hidrógeno. Luego un compromiso debe ser alcanzado. Cuando el máximo calor aportado admisible para evitar falla por quemón es insuficiente para proveer una adecuada protección contra fisuración por hidrógeno, precauciones alternativas (como una secuencia de deposición de pases) deben ser usados. La mayoría de este apéndice previene la fisuración por hidrógeno en soldaduras de servicio. Si el espesor de pared de la tubería es menor que 0.250 pulg. (6.4 mm), el riesgo de falla por quemón debería ser considerado. El modelo computarizado de análisis térmico previamente mencionado u otro método preventivo debería ser usado para determinar el límite de calor aportado para determinada aplicación. Consideraciones adicionales deberían también ser dadas para soldaduras en servicio en líneas y sistemas de tuberías que contienen productos que pueden llegar a ser explosivamente inestables después de la aplicación de calor, o que contengan productos que afectarían el material de la tubería por proporcionar susceptibilidad a ignición, corrosión bajo tensión, o fragilización. Guías adicionales pueden ser encontradas en la práctica recomendada API RP 2201. Los requerimientos para soldadura de filete en el cuerpo principal del estándar API 1104 deberían ser aplicados en soldaduras de servicio que hagan contacto con los soportes transportadores de tubería, excepto para los requerimientos alternativos/adicionales especificados en este apéndice. Para soldadura en

servicio, donde existan discrepancias entre este apéndice y el cuerpo principal, el apéndice deberá prevalecer.

B.2.1.1.1 Materiales de Tub erías y Ac cesorios

Para soldaduras en servicio, el carbono equivalente del material 8 para el canal el procedimiento se aplica debería ser identificado incluyendo la mínima resistencia a la fluencia. Los niveles de carbón equivalente pueden agruparse. Un procedimiento para materiales con mayor carbono equivalente que el material utilizado, puede ser empleado para el procedimiento de calificación con tal que las condiciones térmicas sean menos severas que en el procedimiento de calificación y no se incremente el riesgo de fisuración por hidrógeno. B.2.1.1.2

Condi cio nes de Operación de Tubería en Línea Para soldaduras en servicio, las condiciones de operación de las líneas (los contenidos de la tubería, velocidad de flujo, etc.) para el cual el procedimiento aplica deberían ser identificados. Las condiciones pueden agruparse. B.2.1.1.3

Rango de Calor de Aporte

Para procedimientos destinados a superar el efecto del flujo de los contenidos usando un alto nivel de calor de aporte9 (procedimientos de control de calor aportado), el rango requerido de calor de aporte debería ser especificado. B.2.1.1.4

Secuenci a del Depósi to de Cordo nes de Soldadura Para procedimientos destinados a superar el efecto del flujo de los contenidos empleando una secuencia de deposición de cordones de soldadura (procedimientos de cordones), los requerimientos de la secuencia de los cordones de soldadura deberían ser especificados.

B.2 Calificación de Procedimientos de Soldadura en Servicio

B.2.2 VARIABLES ESENCIALES

Los requerimientos de los procesos de soldadura de filete de la Sección 5 deberían ser aplicados a soldaduras en servicio, excepto para los requerimientos alternativos/adicionales especificados en este apéndice.

B.2.2.1.1 Materiales de Tuberías y Ac cesorios

B.2.2.1 Cambios que Requieren Recalificación

8

CEIIW = %C + %Mn/6 + (%Cu + %Ni)/15 + (%Cr + %Mo + %V)/5. 9

B.2.1 ESPECIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTO B.2.1.1 Información de Especificación


Calor Aportado (kJ/pulg) = (Amperios x Voltios x 60) / (Velocidad de soldadura [pulg/min] x 1000) - ó - Calor de aporte (kJ/mm) = (Amperios x Voltios) / (Velocidad de soldadura [mm/seg] x 1000).


Para soldaduras de filete en servicio, la mínima resistencia a la fluencia no es una variable esencial. B.2.2.1.2 Condiciones de Operación en Línea de Tubería

Para soldaduras en servicio, un aumento en la severidad de las condiciones de operación de la tubería en línea (desde el punto de vista de la velocidad de enfriamiento de la soldadura) sobre el grupo calificado constituye un variable esencial. B.2.2.1.3

Espesor de Pared de la Tubería

Para soldaduras en filete de servicio, el espesor de pared de la tubería no es una variable esencial. B.2.2.1.4

Secuencia del Depósit o de Cordo nes de Soldadura

Un cambio en la secuencia del depósito de soldadura constituye una variable esencial. B.2.3 ENSAYOS DE UNIONES SOLDADAS

Los requerimientos de la Sección 5.7 para las soldaduras de ramal (branch) y de cubiertas metálicas (sleeve) son apropiados para las soldaduras en servicio. Las condiciones de operación de las tuberías en línea que afectan la capacidad de los contenidos para remover el calor de la pared de la tubería debería simularse mientras son ensayadas las uniones. Nota: Llenando la sección de prueba con agua y permitiendo un flujo de agua a través de la sección a prueba mientras el ensayo de la junta está siendo hecha ha mostrado condiciones equivalentes térmicas o más severas que cualquier aplicación de soldadura típica en servicio (ver Figura B-2). Los procedimientos calificados bajo estas condiciones son, por lo tanto, apropiados para cualquier servicio de aplicación típica. Los otros medios (ej., petróleo) pueden ser empleados para simular condiciones térmicas menos severas. B.2.4 PRUEBA DE UNIONES SOLDADAS B.2.4.1 Preparación

Los requerimientos en 5.8 son apropiados para soldaduras en servicio, excepto cuando las probetas de prueba deberían ser cortadas de las uniones en las ubicaciones mostradas en la Figura B-3 y el mínimo número de probetas y pruebas a las que ellas han de ser se muestran en la Tabla B-1.

73

B.2.4.2 Soldaduras de Costura Longit udinal

Las soldaduras de costuras longitudinales de cubierta metálica completa deberían probarse según la Sección 5.6. El material de respaldo, si se usa, debería ser removido y las probetas pueden ser acondicionados a la temperatura ambiente antes de ensayar. B.2.4.3 Soldadu ras de Ramal Cubiert a Metálica (Sleeve)

(Branch)

y

Las Soldaduras de ramal y cubierta metálica deberían probarse en conformidad con la Sección 5.8, a excepción de ensayos de probetas adicionales indicados en la Sección B.2.4.1. B.2.4.4 Ensayo de Micrografías de Soldadu ras de Ramal y Cubierta Metálica B.2.4.4.1

Preparación

Las macrografías del espécimen de ensayo (ver Figura B-4) deberían ser por lo menos 1/2 pulg. (13 mm) de ancho. Pueden ser cortados por mecanizado u oxicorte, a sobre medida, y luego mecanizados por un proceso no térmico para remover por lo menos 1/4 pulg. (6 mm) del lado(s) que será preparado. Para cada macrografía del espécimen de ensayo, por lo menos una cara deberá acabarse a por lo menos 600 grit y ser atacado con un apropiado reactivo, tal como persulfato de amonio o ácido hidroclórico diluido, para dar una clara definición de la estructura de soldadura. B.2.4.4.2

Examen Visual

La sección transversal de la soldadura será visualmente examinada con la luz suficiente para que dé a conocer los detalles de la integridad de la soldadura. El uso de dispositivos ópticos o de tintes penetrantes no es necesario. B.2.4.4.3

Ensay o de Dureza

Dos de las cuatro probetas de prueba macro deberían ser preparados para ensayos de dureza según ASTM E92. Un mínimo de cinco indentaciones debería hacerse usando un indentador Vickers y una carga de 10-kg en la zona afectada (HAZ) del pie de soldadura de cada espécimen. B.2.4.4.4

Requerimientos

Un examen visual de la sección de transversal de la soldadura debería mostrar fusión completa en la raíz y libre de fisuras. El depósito de soldadura debería tener longitudes de la pierna de soldadura por lo menos igual a las longitudes especificadas en el procedimiento de calificación y no debería desviarse en la concavidad o convexidad por más de 1/16 pulg. (1.6 mm). La profundidad del socavado no debería exceder 1/32 pulg.


74

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(0.8 mm) o 12 1/2 % del espesor de pared de la tubería, cualquiera sea menor. Los procedimientos que producen dureza en la ZAC mayores de 350 HV deberían evaluarse con relación al riesgo de fisuración por hidrógeno. B.2.4.5

Ensayo

de

Soldaduras

Doblado de

Ramal

de y

Cara

en

Cubierta

Metálica B.2.4.5.1

Preparación

Las probetas de doblado (ver Figura B-5) deberían ser aproximadamente de 9 pulg. (230 mm) de largo y de 1 pulg. (25 mm) de ancho. Pueden ser cortados mediante mecanizado, o por oxicorte sobredimensionado y mecanizado por un proceso no-térmico para remover al menos 1/8 pulg. (3 mm) de cada lado. Los lados deberían ser lisos y paralelos, y los bordes largos redondeados. Los ramales, cubiertas metálicas y los refuerzos deberían ser removidos a ras de la superficie, pero no debajo de la superficie del espécimen de prueba. Cualquier socavación no debería removerse.

B.3 Califi cación Servicio

de

Soldadores

en

Para soldadura en-servicio, el soldador debería estar calificado para aplicar el procedimiento específico que esta siendo usado de acuerdo a los requerimientos de la sección 6.2, excepto para los requerimientos alternativos o adicionales especificados en este apéndice. Un soldador calificado en una tubería con un diámetro exterior menor a 12.750” (323.9 mm) deberá ser calificado para todos los diámetros menores o iguales al diámetro utilizado en el ensayo de calificación. Un soldador calificado en una tubería con un diámetro exterior mayor o igual a 12.750” (323.9 mm) deberá ser calificado para todos los diámetros de tubería. Un soldador que posea una múltiple calificación existente para 6.3 y una calificación en servicio para B.3 deberá ser calificado como soldador en servicio para todas las posiciones, diámetros y todos los espesores de pared dentro de los límites de las variables esenciales en 6.3 B.3.1 SOLDADURA DE LA JUNTA DE ENSAYO

Nota: En lugar de tomar las probetas para el doblado de cara separados, la porción sobrante del ensayo de rotura con entalla pueden usarse.

Para soldadura en-servicio, las condiciones de operación de las tuberías que afectan la capacidad de que fluya el calor removido de la pared de la tubería deberían ser simuladas mientras las juntas de ensayo están siendo hechas.

B.2.4.5.2

Nota: Llenar la sección del cupón con agua y permitir que el agua fluya a través de ella mientras la junta esta siendo hecha permite producir las condiciones térmicas equivalentes a una típica o una más severa aplicación de soldadura en servicio (ver Figura B-2). Los soldadores calificados bajo estas condiciones están también calificados para cualquier aplicación típica en servicio. Se puede utilizar otro medio ( p. ej. aceite de motor) para simular condiciones térmicas menos severas.

Método

Las probetas de doblado de cara no deberían probarse antes de 24 horas después de la soladura. Las probetas de doblado de cara deberían doblarse en una curva orientada parecida a la mostrada en la Figura 9. Cada espécimen debería colocarse con el ancho de la soldadura en el medio. La cara de la soldadura debería ponerse hacia la abertura del molde. El punzón debería forzarse dentro de la abertura hasta que la curvatura del espécimen sea aproximadamente en forma de U. B.2.4.5.3

Requerimiento

El ensayo de doblez de cara debería considerarse aceptable si, después del doblado, no presentan fisuras u otras imperfecciones que excedan a 1/8 pulg. (3 mm) o la mitad del espesor nominal de pared (el que sea menor), presente en cualquier dirección en el metal de soldadura o en la zona afectada por el calor. Las grietas que se originan en el radio exterior a lo largo de los lados del espécimen durante la prueba y que son menores que ¼” pulg. (6 mm), medidos en cualquier dirección, no deberían ser considerados a menos que obvias imperfecciones sean observadas.


Además de realizar la junta de ensayo usada para el ensayo destructivo descrito en B.3.2, el soldador debe demostrar, para satisfacción de la compañía, la habilidad para completar los aspectos de las especificaciones del procedimiento de soldadura a fin de evitar la formación de micro estructuras susceptibles a la fisuración y/o prevención del quemado. Para procedimientos de control de calor aportado, el soldador debería ser capaz de demostrar habilidad para mantener un nivel de calor aportado dentro del rango especificado. Para procedimientos de cordones revenidos, el soldador debería ser capaz de demostrar un apropiado posicionamiento del cordón dentro de las tolerancias dimensionales especificadas en el procedimiento.


B.3.2 ENSAYOS DE LAS JUNTAS SOLDADAS

La soldadura debe ser ensayada y considerada como aceptable si reúne los requerimientos de 6.4 y 6.5. Para costuras longitudinales, el número mínimo de probetas y de ensayos a los cuales deben ser sujetas es mostrado en la Tabla B-2. B.3.3 REGISTRO

Se debe identificar las condiciones de operación de la línea de tuberías (contenido de la tubería, flujo, etc.) para las cuales es calificado el soldador. Las condiciones pueden ser agrupadas.

75

considerar aspectos que afecten la seguridad, tales como la presión de operación, las condiciones de flujo y el espesor de pared en la zona de soldadura. Las áreas a ser soldadas deberían ser inspeccionadas para asegurar que no hay imperfecciones y el espesor de pared es el adecuado. Todos los soldadores que realicen trabajos de reparación deberían estar familiarizados con las precauciones de seguridad asociadas con el corte y soldadura de tuberías que contengan o hayan contenido petróleo crudo, productos del petróleo o gases combustibles. Una guía adicional se puede encontrar en el documento Prácticas Recomendadas API RP 2201. B4.1 ALINEAMIENTO B.4.1.1 Montaje

B.4 Prácticas sugeridas de Soldadura en Servicio Los requerimientos para soldadura de producción de la Sección 7 deberían ser aplicados a las soldaduras en servicio, excepto para los requerimientos alternativos/adicionales especificados en este apéndice.

Para soldaduras de cubierta metálica (sleeve) y soporte (saddle), la abertura entre la cubierta metálica (sleeve) o el soporte (saddle) y la tubería de transporte no debería ser excesiva. Los dispositivos de sujeción deberían ser usados para obtener un apropiado montaje. Cuando sea necesario, el metal de soldadura acumulado en la tubería de transporte puede ser utilizado para minimizar la abertura.

Antes de soldar en una línea de tuberías en servicio o en un sistema de tuberías, los soldadores deberían

Salida de fluido Plato final

Soporte posterior

45° ± 5°

Entrada de fluido

Nota: Esta posición de prueba califica los procedimientos para todas las posiciones. Ensayos pueden realizarse en otras posiciones, los cuales calificarán sólo los procedimientos para esa posición. Figura B-2-Procedimiento Sugerido y Montaje de Prueba de Calificación de Soldador


76

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T RB o SB NB FB o SB

Soldadura de ramal

Soldadura de cubierta Metálica

Nota: T = tensión; RB = doblado de raíz, FB = doblado de cara; NB = rotura por entalla; SB = doblado de lado; MT = ensayo de macrografía. Figura B-3- Ubicación de las Probetas de Ensayo - Ensayo de Calificación de Procedimiento de Soldaduras en Servicio

Tabla B-1 – Tipo y Número de Probetas – Ensayos de Calificación de Procedimiento de Soldaduras en Servicio Numero de Probetas Espesor de pared

Tipo de Soldadura

Tracción

Doblado de Raíz

Doblado de Cara

2 b 4 b 4 2

2

2 4 4

>0.500 pulg. (12.7 mm)

Cubierta

4

Ramal

4

pulg. (12.7 mm)

a

2

Rotura por Entalla

Canal Cubierta Ramal Canal

≤0.500

2

a

Doblado de Lado

Macrografía

Total

4 4

8 12 12 8

4

b

4

4

12

b

4

4

12

Para tubos o ramales con diámetro exterior menor o igual a 4,500 pulg (114.3 mm), podrían ser necesarias dos soldaduras. Es la opción del propietario, que la porción sobrante de las probetas podría ser preparada y sometida al ensayo de doblado de cara (ver B.2.4.5) después de ser sometidos al ensayo de rotura por entalla.

b



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Tabla B-2 – Tipo y Número de Probetas para soldaduras de costuras longitudinales – Ensayos de Calificación de Soldadores Espesor de pared

Tracción

Rotura por Entalla

Doblado de Raíz

Doblado de Cara

1

1

1

1

1

1

≤0.500

pulg. (12.7 mm)

Doblado de Lado

Total 4

>0.500 pulg. (12.7 mm)

2

4

Espesor de pared de acoplamiento

> 1/2” (13 mm)

Espesor de pared de la tubería

Nota: Al menos una cara de la sección transversal de cada probeta de soldadura se pulirá y atacará con un apropiado reactivo para dar una clara definición de la estructura soldada. Figura B-4- Probeta de Ensayo para Macrografía de Soldaduras en Servicio

Espesor pared

Remover hasta la superficie (ver Nota 2)

de

SOLDADURA DE RAMAL

Espesor de pared

SOLDADURA DE CUBIERTA METÁLICA Espécimen de ensayo (ver Nota 3) Ver Nota 1

Apr oximadamen te 1” (25 mm)

Aprox. 9” (230 mm)

RAMALES / CUBIERTA METÁLICA REMOVIDAS

Máx. R de todos los bordes 1/8” ( 3 mm)

Notas: 1. Las probetas de ensayo pueden ser cortadas por mecanizado u oxicorte sobredimensionado y mecanizadas (ver B.2.4.5.1). 2. Los refuerzos en ramales y cubiertas metálicas deberían ser removidos de la superficie del espécimen de ensayo. Los ensayos de los ramales soldados son mostrados en la dirección axial; probetas en otra dirección son curvadas. Las probetas de ensayo no deberían ser aplanadas antes del ensayo. 3. Cuando el espesor del ensayo es mayor que 0.500 pulg. (12,7 mm), pueden ser reducidos a 0.500 pulg. (12.7 mm) por maquinado de la cara interior. 4. En el caso de tomar un espécimen separado para el ensayo de doblado de cara, la porción restante del ensayo por entalla puede ser usado. Figura B-5- Probeta de Ensayo de Doblado de Cara


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B.4.1.2 Abertura de Raíz – Longi tudinales en Vigas

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Soldadu ras

Para soldaduras longitudinales a tope de cubierta metálica completa, cuando se requiere un 100% de penetración, la abertura de raíz (el espacio entre los bordes) debería ser la suficiente. Estas juntas deberían ser montadas con un anillo de soporte de acero ordinario o una cinta adecuada para prevenir penetración de la soldadura dentro de la tubería de transporte. Nota: La penetración de la soldadura a tope longitudinal dentro de la tubería de transporte es indeseable ya que cualquier fisura que pudiera desarrollarse es expuesta al esfuerzo del aro de la tubería de transporte. B.4.2 SECUENCIA DE SOLDADURA

Secuencias de soldadura sugeridas para cubierta metálica y ramal son mostradas desde la figura B-6 a la B11. Para arreglos circunferenciales completos que requieran soldaduras de filete circunferenciales, las costuras longitudinales deben ser completadas antes del inicio de las soldaduras circunferenciales. La soldadura circunferencial en un extremo del arreglo debe ser completada antes del inicio de la soldadura del otro extremo. Para otros tipos de arreglos, se deberá usar una secuencia de soldaduras que minimice los esfuerzos residuales.

B.5 Inspección y Ensayo de Soldaduras en Servicio Los requerimientos para inspección y ensayo de la Sección 8 deberían ser aplicados a las soldaduras en servicio, excepto para los requerimientos alternativos/adicionales especificados abajo. Dado que las soldaduras en servicio que contactan la tubería de transporte pueden ser particularmente susceptibles a fisuración diferida por hidrógeno o bajo el cordón, debería utilizarse un método de inspección capaz


de detectar estas fisuras, particularmente en la garganta de la soldadura de la tubería de transporte. Nota: Ensayo de partículas magnéticas, ensayo de ultrasonido, o una combinación de ambos, usando procedimientos debidamente desarrollados, calificados y aprobados, tienen que mostrar ser efectivos detectando fisuras por hidrógeno en la garganta de las soldaduras entre cubierta metálica, soporte y ramal a la tubería de transporte. Cuando se determine el tiempo apropiado de espera antes de la inspección de fisuras por hidrógeno, deberá considerarse la naturaleza de la fisura, así como la probabilidad de fisuración de la soldadura. Mayores tiempos de espera disminuyen la posibilidad de que pueda ocurrir la fisura luego de que la inspección ha sido finalizada. La probabilidad de fisuración y por ello la importancia de determinar el apropiado tiempo de espera, pueden ser minimizados usando procedimientos de soldadura más conservadores

B.6 Estándares de Aceptabilidad: Ensayos No Destructivos (Incluida la Inspección Visual) Los estándares de aceptabilidad de la Sección 9 para imperfecciones localizadas por ensayos no destructivos deberían aplicarse a las soldaduras en servicio.

B.7 Reparación y Remoción de Defectos Los requerimientos de la Sección 10 para la reparación y remoción de defectos deberían aplicarse en las soldaduras en servicio. Debería tenerse cuidado durante la remoción de defectos para asegurar que el espesor de pared no se ha reducido a un espesor menor al aceptable para la presión de operación de la tubería transportadora.


79

Nota: Esta es la secuencia de soldadura sugerida; se pueden seguir otras a decisión de la compañía. Figura B-6-Placa de Refuerzo

Nota: Ésta es la secuencia de soldadura sugerida; se pueden seguir otras a decisión de la compañía. Figura B-7-Soporte de Refuerzo


80

Estándar API 1104

Diseño Alternativo

Nota: Ésta es la secuencia de soldadura sugerida; a decisión de la compañía se pueden seguir otras y las soldaduras circunferenciales 3 y 4 no necesitan ser hechas. Figura B-8-Cubierta Completa

Notas: 1. Ésta es la secuencia de soldadura sugerida; se pueden seguir otras a decisión de la compañía. 2. En operación, la conexión está a la presión de la línea de tuberías.

Figura B-9-Cubierta Metálica Envolvente en Forma de T


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