ASME BOILER AND PRESSURE VESSEL CODE
¿Qué es el Código ASME? Son reglas para la construcción de calderas de vapor y recipientes a presión formuladas por el BOILER AND PRESSURE VESSEL COMMITTEE de la American Society of Mechanical Engineers
¿Cómo está compuesto el Código ASME? El Código ASME está compuesto por 12 secciones las que pueden agruparse como: l
Códigos de Construcción
l
Códigos de Referencia
l
Reglas para el cuidado, operación e inspección en servicio
Códigos de Construcción l
Sección I -
Power Boilers
l
Sección III - Nuclear Components (compuesta por 8 subsecciones, 3 divisiones y Apéndices)
l
Sección IV -
l
Sección VIII - Pressure Vessels (compuesta por 3 divisiones)
l
Sección X - Fiber-Reinforced Plastic Pressure Vessels
l
Sección XII - Rules for construction and Continued Service of Transport Tanks
Heating Boilers
Códigos de Referencia Sección II: Está dividida en 4 partes, de acuerdo al tipo de material. Estas partes son: l
Parte A - Ferrous Materials
l
Parte B - Nonferrous Materials
l
Parte C - Welding Rods, Electrodes and Filler Metals
l
Parte D - Características de los materiales
Códigos de Referencia l
Sección V - Nondestructive Examinations
l
Sección IX Brazing
Welding and Qualifications
Los Códigos de referencia sólo deben ser usados cuando y como sean referidos por el Código de Construcción.
Reglas para el cuidado, operación e inspección en servicio l
Sección VI - Recommended Rules for Care and Operation of Heating Boilers
l
Sección VII - Recommended Guidelines for the Care of Power Boilers
l
Sección XI - Rules for Inservice Inspection of Nuclear Power Plant Components
¿Qué partes componen cada una de las Secciones? Cada Sección del Código está compuesta por las siguientes partes: l
La sección propiamente dicha
l
Las interpretaciones
l
Casos Código
l
Errata
Interpretaciones Las interpretaciones oficiales sólo pueden realizarse sobre requerimientos del Código ASME, incluyendo ediciones anteriores y addendas. Son interpretaciones oficiales, con el objeto de clarificar la intención del Código respecto de la duda surgida. Las interpretaciones no pueden ser extendidas a problemas que caen fuera del alcance del Código.
Casos Código (Code Cases) Los Casos Código son reglas nuevas o alternativas que sólo son aplicables para el Código especificado. Su uso no es mandatorio pero, de ser usados, se deben aplicar todos los requerimientos y se debe identificar el Caso Código en el Data Report.
Ediciones del Código Cada 3 años ASME presenta Ediciones nuevas de cada uno de los Códigos, las que se denominan en función del año de la edición. Cada nueva Edición se realiza en papel color blanco. Anualmente se emiten las Addendas de acuerdo al siguiente esquema:
Addendas al Código Las Addendas se emiten anualmente, en papeles de distinto color a fin de los dos años siguientes de la Edición. Las Addendas son mandatorias a partir de los seis meses de su emisión.
Sección VIII Recipientes de Presión
Sección VIII La Sección VIII está dividida en 3 divisiones a saber: l
División 1 : General
l
División 2 : Reglas alternativas
l
División 3: Reglas alternativas para la construcción de recipientes para alta presión
Alcance de la Sección VIII Div.1 El alcance de la Sección VIII está previsto para cubrir, pero no está limitado a: l
Recipientes que contengan agua a presión que exceda: »
Una presión de diseño de 300 psi (21 kg/cm2)
»
Una temperatura de diseño de 210 ºF (99 ºC)
Alcance de la Sección VIII Div.1 l
Recipientes que contengan agua caliente calentada por medios indirectos, que excedan: »
200 000 BTU/h
»
210ºF
»
120 galones (450 litros)
l
Recipientes que tengan un diámetro interior mayor a 6”
l
Recipientes que tengan una presión de operación interna o externa mayor a 15 psi (1 kg/cm2)
l
Recipientes cuya presión de operación no exceda 3000 psi (210 kg/cm2)
Alcance de la Sección VIII Div. 2 Este código contiene reglas alternativas para los requisitos mínimos de construcción, inspección y certificación de recipientes que caen dentro del alcance de la Sección VIII División 1. Estas reglas son más restrictivas en las áreas de diseño, NDE y materiales; y fueron hechas con la intención de que sean utilizadas en la construcción de recipientes a presión de pared gruesa y con altas presiones.
Alcance de la Sección VIII Div. 3 El alcance de la División 3 intenta cubrir, a: l
Recipientes metálicos generalmente arriba de 10.000 psi (>700 kg/cm2)
l
Contenedores a presión para retener fluidos
l
Recipientes a presión estacionarios
l
Recipientes con fuego directo que no están dentro del alcance de la Sección I
Sección VIII Div.1
Organización de la Sección VIII Div.1 Subsección A: Sección General Subsección B: Métodos de Fabricación Subsección C: Sección referente a materiales Tablas Apéndices
Organización de la Sección VIII Div.1 Sección General Está compuesta sólo por los Requerimientos Generales (Parte UG) que cubren todos los procesos de fabricación y todos los materiales
Organización de la Sección VIII Div.1 Métodos de Fabricación Está compuesta por 3 partes: l
Parte UW: Recipientes Soldados
l
Parte UF: Recipientes Forjados
l
Parte UB: Recipientes soldados por Brazing
Organización de la Sección VIII Div.1 Materiales Está compuesta por 9 secciones: l
Parte UCS:
Aceros al carbono y de baja aleación
l
Parte UNF:
Materiales no ferrosos
l
Parte UHA:
Materiales de alta aleación
l
Parte UCI:
Materiales de hierro fundido
l
Parte UCL:
Materiales plaqueados
l
Parte UCD:
Materiales fundidos dúctiles
l
Parte UHT:
Materiales tratados térmicamente
l
Parte ULW:
Recipientes por capas
l
Parte ULT:
Materiales para baja temperatura
Organización de la Sección VIII Div.1 Apéndices Los apéndices se dividen en obligatorios y no obligatorios, siendo aplicables a todas las subsecciones de la Sección cuando sean referenciados. Apéndices Obligatorios: 1 – 29 Apéndices No Obligatorios (Buenas Prácticas Sugeridas) : A - EE
Uso de los Párrafos del Código Cuando se usen los Códigos, siempre se deberán leer los párrafos enteros, incluyendo las referencias incluidas en ese párrafo. Si uno para en la lectura de un párrafo cuando encuentra lo que estaba buscando, es posible que omita requisitos que se deben cumplir para la aplicación del mismo.
Requisitos para la secuencia de Fabricación Cuando se fabrica un equipo de acuerdo al Código ASME, todas las subsecciones deben de ser usadas. Por ejemplo, la Subsección A, iniciando en el párrafo UG-75, contiene las reglas concernientes a la fabricación. Éstas incluyen temas como los requisitos de conformado, ovalización, reparaciones e inspección de materiales.
Requisitos para la secuencia de Fabricación La Subsección B contiene las reglas relacionadas con el método de fabricación (por ejemplo la parte UW para la fabricación soldada). Estas reglas cubren temas como el armado, la sobremonta en las soldaduras, los requerimientos de calificación, etc.
Requisitos para la secuencia de Fabricación La Subsección C contiene las reglas específicas concernientes al tipo de material a ser utilizado en la fabricación. Por ejemplo la parte UCS para aceros al Carbono incluye temas relacionados con los requisitos de conformado y tratamientos térmicos.
MATERIALES
Sección VIII - Materiales Cuando se selecciona un material para un recipiente a presión de acuerdo la Sección VIII Div.1, varias fuentes deben ser consideradas: l
La Subsección A para los requerimientos generales
l
La Subsección B para los métodos de fabricación que puedan afectar la selección del material y cualquier restricción de servicio.
l
La Subsección C para los requisitos específicos de los materiales.
l
Los apéndices obligatorios para cualquier aplicación especial.
Sección VIII - Materiales l
La Sección II para los requisitos detallados de los materiales.
l
Los Casos Códigos, si son aplicables METALURGIA BÁSICA
Los materiales ferrosos son identificados por ASME con el prefijo SA y los materiales no ferrosos con SB. Son materiales que responden a las especificaciones ASTM que ASME adoptó para la utilización con sus códigos.
SPECIFICATION FOR PRESSURE VESSEL PLATES, CARBON STEEL, FOR MODERATE – AND LOWER – TEMPERATURE SERVICE SA 516 / SA 516M (Identical with ASTM Specification A 516/A 516M-90.)
PART A - FERROUS MATERIAL SPECIFICATIONS
SUPPLEMENTARY REQUIREMENTS
Supplementary requirements shall not apply unless specified in the order. A list of standardized supplementary requirements for use at the option of the purchaser is included in ASTM Specification A 20/A 20M. Several of those considered suitable for use with this specification are listed below by title. Other tests may be performed by agreement between the supplier and the purchaser.
S1. Vacuum Treatment, S2. Product Analysis, S3. Simulated Post-Weld Heat Treatment of Mechanical Test Coupons, S4.1 Additional Tension Test, S5. Charpy V-Notch Impact Test S6. Drop-Weight Test, S7. High-Temperature Tension Test, S8. Ultrasonic Examination in accordance with Specification A 435/A 435M, S9. Magnetic Particle Examination, S11. Ultrasonic Examination in accordance with Specification A 577/A 577M, S12. Ultrasonic Examination in accordance with Specification A 578/A 578M, S17. Vacuum Carbon-Deoxidized Steel.
SPECIFICATION FOR GENERAL REQUIREMENTS FOR STEEL PLATES FOR PRESSURE VESSELS
SA-20/SA-20M (Identical with ASTM Specification A 20/A 20M-01)
Sección VIII - Materiales Los materiales para partes de presión están limitados a los referidos en UG-23, listados en la Subsección C de la Div. 1 y deben estar contenidos en la Sección II. Los párrafos referidos a materiales en la parte general son UG-4 a UG-8 UG-10 UG-12 a UG-14
Sección VIII - Materiales Los párrafos de los materiales en la subsección C son usualmente localizados en UXX-5 a UXX-15: UCS
UCI
UHT
UNF
UCL
ULW
UHA
UCD
ULT
Sección VIII - Materiales Organización de las Especificaciones de los Materiales Las especificaciones de la Sección II están organizadas todas de manera similar. La especificación de una chapa de acero al Carbono está organizada típicamente de la siguiente manera:
Alcance: Describe los requisitos generales l
Documentos Aplicables: Hacen referencia a especificaciones generales (Por ej.:SA-20)
l
Requisitos Generales y bases para la compra: Describe qué es lo que se debe indicar para la compra correcta de una chapa, haciendo referencia a las especificaciones generales
l
Requerimientos Químicos
l
Requerimientos Mecánicos
l
Requisitos Suplementarios
Sección VIII - Materiales Requisitos Suplementarios Debido a restricciones de servicio, el comprador puede necesitar especificar los requisitos suplementarios . Estos requisitos pueden ser encontrados en la misma especificación del material o en la especificación general. Estos no son obligatorios y solamente son requeridos si son solicitados por el comprador.
Sección VIII - Materiales Tipos de Prueba requeridos por la Sección II
Tipo de Prueba
Alcance
l
Químicas
Todos los materiales
l
Físicas o mecánicas
l
Hidrostática
l
Ultrasonido Materiales templados y revenidos
l
Corrientes de Eddy Productos tubulares y fundiciones
Todos los materiales
Productos tubulares
Sección VIII - Materiales Tipos de Prueba requeridos por la Sección II Entre las mecánicas encontramos: l
Tracción Prácticamente todos los materiales
l
Dureza
l
Curvado Productos tubulares y barras
l
Aplastamiento
l
Plegado Guiado Metales de aporte y productos soldados
l
Impacto Charpy Metales de Aporte de acero al Carbono y de baja aleación
Forjas, tubos y barras Productos tubulares
Sección VIII - Materiales En ciertos casos, la Sección VIII Div.1 impone pruebas adicionales a los materiales y éstas están sobre las requeridas por la Sección II. Ejemplos de estos requerimientos los encontramos en UCS-85, UNF-95, UHA52, UHT-6, UHT-81. Algunas de estas pruebas pueden ser: l
Impacto Charpy
l
Caída de Peso (Drop Weight)
l
END
l
Prueba de corte o resistencia a la adherencia (clad)
Sección VIII - Materiales Certificados de Materiales
Los certificados de los materiales deben contener la información que figura en la especificación del material o en sus especificaciones asociadas (ej.:SA-20). Tomando como ejemplo una chapa de acero al carbono, la información que debe figurar es la siguiente:
Sección VIII - Materiales Certificados de Materiales
l
Identificación unívoca con el material
l
Análisis químicos
l
Ensayos Físicos
l
Tratamientos térmicos
l
Procesos metalúrgicos
l
Ensayos suplementarios requeridos)
(si
fueran
DEFINICIONES SOBRE LOS MATERIALES DEFINICIONES
- Los metales son generalmente clasificados como ferrosos (hierro>50%) o no ferrosos (hierro < 50%). - Una aleación es una mezcla con una combinación de más de un elemento.
Aleaciones Ferrosas (SA-XXX) Fundición de Hierro: Contenido de carbón > 2%, muy frágil, no puede ser soldada fácilmente, buena para formas complicadas, hay de dos tipos en las aplicaciones de la Sección VIII División 1, la fundición gris, y la fundición nodular. Aceros: Contenido de carbón < 2%, no son frágiles, son más fácilmente soldables Aceros al Carbón: Contenido de carbón < 0,35% pueden contener silicio y manganeso
Aceros Bajamente Aleados – pueden contener cromo, molibdeno, y níquel con un total de aleantes < 10% se usan en servicios de alta temperatura y servicios con hidrogeno, o los que contienen solamente níquel son usados en muy bajas temperaturas Aceros Altamente Aleados (Inoxidables) - pueden contener cromo, níquel, molibdeno y manganeso con un contenido de los aleantes > 10%; servicios corrosivos, alta y baja temperatura; además se pueden separar dentro de las siguientes categorías de aceros inoxidables dependiendo de su composición química y sus propiedades:
-Martensiticos (iguales al tipo 410) - alto cromo (>12%); magnéticos, tratables térmicamente por resistencia y dureza - Ferriticos ( tipo 405 y 430) - magnéticos pero no tratables térmicamente - austeniticos ("series 200 y 300") - no magnéticos y no tratables térmicamente - duplex austeniticos/ferriticos (tipo 329) - alta resistencia y una mejor resistencia a la corrosión que los aceros inoxidables austeniticos
Aleaciones No Ferrosas (SB-XXX) Principalmente son usadas en servicio altamente corrosivo o de alta temperatura. -
Aluminio - no magnético, buena formabilidad, relación alta resistencia a peso Cobre - buena resistencia a la corrosión y maquinabilidad Níquel - resistencia excelente a la corrosión y a la oxidación a alta temperatura, - Titanio & Circonio - para servicio altamente corrosivo
LOS NUMEROS P Para reducir el numero de calificaciones de procedimientos de soldadura y soldadura “brazing” requeridas, los metales base han sido asignados con Números P. Estas asignaciones están basadas esencialmente en características comparables de los metales base, tales como la composición, soldabilidad, “brazeability”, y propiedades mecánicas, donde estas puedan ser lógicamente hechas
Metal Base
Soldadura
Soldadura “Brazing”
Acero y aleaciones de acero No. P 1 hasta No. P 11 No. P 101 hasta incl. No. P5A, 5B, y 5C No. P 103 Aluminio y aleaciones No. P 21 hasta No. P 25 No. P 104 y No. P 105 a base de aluminio Cobre y aleaciones a base de cobre
No. P 31 hasta No. P 35
No. P 107 y No. P 108
Níquel y aleaciones
No. P 41 hasta No. P 49
No. P 110 hasta
a base de níquel
No. P 112
Titanio y aleaciones a base de titanio
No. P 51 hasta No. P 53
No. P 115
Circonio y aleaciones a base de circonio
No. P 61 hasta No. P 62
No. P 117
TRATAMIENTOS TERMICOS • Normalizado El material se calienta arriba de la temperatura crítica más alta [1600°F (900°C)] y se enfría en aire quieto por debajo de la temperatura de transformación. • Recocido El material es calentado a aproximadamente 100°F (56°C) arriba de la temperatura critica más baja [1350-1400°F (730 – 800°C)], luego se enfría a 100°F (56°C) por debajo de la temperatura critica más baja y se mantiene por aproximadamente una hora por pulgada de espesor.
• Revenido El material se calienta por debajo de la temperatura critica mas baja y luego se enfría a la velocidad deseada. • Templado El material se calienta arriba de la temperatura crítica superior, y luego se enfría por inmersión en agua fría, sales o aceite.
• Recocido de Disolución El material se sujeta a un calentamiento alto [aproximadamente 2000°F (1000°C)] y se enfría rápidamente en un líquido. • Tratamiento de Estabilización El material es sujeto a una alto calentamiento y luego enfriado lentamente, de otra manera
CONCEPTOS DE DISEÑO
Categorías de Junta UW-3
●
●
Categoría A Las juntas soldadas longitudinales dentro de un cuerpo principal, cámaras de comunicación, transiciones en diámetro; cualquier junta dentro de una esfera, dentro de una cabeza formada ; las juntas soldadas circunferenciales que conectan las cabezas hemisféricas a los cuerpos principales, a transiciones en diámetro, a boquillas, o a las cámaras de comunicación.
● ●
Categoría B Las juntas soldadas circunferenciales dentro del cuerpo principal, cámaras de comunicación; las juntas soldadas circunferenciales conectando las cabezas formadas otras diferentes a las hemisféricas a cuerpos principales, las transiciones en diámetro, a boquillas, o a cámaras de comunicación.
●
●
Categoría C Las juntas soldadas conectando bridas, placas tubulares, o tapas planas a cuerpos principales, a cabezas formadas, a las cámaras de comunicación.
Categoría D ●
Juntas soldadas conectando cámaras de comunicación o boquillas a cuerpos principales, a esferas, a transiciones en diámetro, a cabezas.
Categoría D a tope
DISEÑO DE LAS JUNTAS (TIPO DE JUNTAS)
UW-9 Tipos permisibles: Los tipos permisibles de juntas soldadas con los procesos de soldadura están listados en la Tabla UW-12 El Tipo define la configuración de una junta soldada, y no donde está localizada Hay ocho Tipos de junta permitidos por la Tabla UW-12, en esta Tabla también se encuentran ciertos límites para estas juntas.
Tipos de Junta (UW-12) Tipo 1:Juntas a tope tales como las obtenidas por soldadura de ambos lados o por otros medios con los cuales se obtenga la misma calidad del metal depositado en las superficies internas y externas que cumplen con los requerimientos de UW-35.(TerminaciónRefuerzos) Tipo 2: Juntas a tope realizadas de un sólo lado con respaldo (Permanente) Tipo 3: Juntas a tope realizadas de un sólo lado sin respaldo Tipo 4: Juntas solapadas de doble filete Tipo 5: Soldaduras solapadas de simple filete completo con soldaduras de punto que cumplen con UW-17(Tapón y Filete, cargas) Tipo 6: Soldaduras solapadas de simple filete completo sin soldaduras de punto
Tipos de Junta (UW-12) Tipo 7: Juntas de esquina, soldadas de completa penetración, penetración parcial, y / o soldaduras de filetes (Conexiones, Tapas planas)
Tipo 8: Juntas en ángulo
TIPO DE DESCRIPCION REPRESENTACION JUNTA GRAFICA Juntas a tope soldadas por ambos lados
1
Soldaduras usando platina de respaldo que son removidas
Juntas soldadas a tope sencillas cuando se obtiene una calidad interior que cumpla con UW-35
JUNTA TIPO 1
TIPO DE DESCRIPCION REPRESENTACION JUNTA GRAFICA
2
Juntas soldadas sencillas con platina de respaldo no removible
JUNTA TIPO 2 EJEMPLO
TIPO DE DESCRIPCION REPRESENTACION JUNTA GRAFICA
3
Junta sencilla soldada a tope sin el uso de anillo de respaldo
JUNTA TIPO 3 EJEMPLO
TIPO DE DESCRIPCION REPRESENTACION JUNTA GRAFICA
4
Junta traslapada con filete doble
JUNTA TIPO 4 EJEMPLO
TIPO DE DESCRIPCION REPRESENTACION JUNTA GRAFICA
5
Juntas traslapadas con filete sencillo y soldaduras de tapón según UW-17 (Dimensiones del tapón/cargas)
JUNTA TIPO 5 EJEMPLO
TIPO DE DESCRIPCION REPRESENTACION JUNTA GRAFICA
6
Juntas traslapadas de filete sencillo sin soldaduras de tapón
JUNTA TIPO 6 EJEMPLO
TIPO DE DESCRIPCION REPRESENTACION JUNTA GRAFICA
7
Juntas de esquina, soldadas de completa penetración, penetración parcial, y / o soldaduras de filetes UW-13.2 Partes de presión a tapas planas. UW16.1 Conexiones a cuerpo
TIPO DE DESCRIPCION REPRESENTACION JUNTA GRAFICA
8
Juntas en ángulo
LIMITES GEOMETRICOS DE LAS JUNTAS
(TABLA UW-12)
Requerimientos de Diseño Filosofía del Diseño La Sección VIII es un código de “diseño por reglas”, que está enfocado principalmente en la seguridad de la operación y está basado en: l
El tipo de fabricación
l
El tipo de material utilizado
Requerimientos de Diseño Tipos de Servicio Se definen en UW-2. Estos son: l
Servicio Letal
l
Servicio de baja temperatura
l
Calderas de vapor no sometidas a fuego
l
Recipientes sometidos a fuego directo
l
Sin restricciones (los que no se clasifican bajo alguna de las restricciones anteriores)
RESTRICCIONES POR SERVICIO DE LAS JUNTAS UW-2(a) Servicio Letal (Sustancia Letal) Una sustancia liquida o gaseosa venenosa de tal naturaleza que una muy pequeña cantidad del gas o del vapor del líquido mezclada o no mezclada con el aire es peligrosa para la vida cuando es inhalada. Todas las juntas a tope deben ser radiografiadas totalmente Los recipientes fabricados en los materiales cubiertos por UCS deberán ser PWHT. Los tubos o la tubería ERW no está permitida para ser usada como un cuerpo o boquilla Es responsabilidad del usuario o su agente designado determinar cuando el servicio es letal, si esto es así el Fabricante es responsable por cumplir todos los requisitos del Código.
Servicio Letal, UW-2(a) ●
Cuando los recipientes son diseñados para servicio letal: –
Todas las juntas soldadas a tope deberán ser totalmente radiografiadas.
–
Las juntas de las diferentes categorías deberán ser ● ● ●
●
Categoría A Tipo 1 Categoría B y C Tipo 1 o 2 Categoría C Tipo 1 o 2 (Cuando la soldadura es hecha en dos pasos como se muestra en la Fig. UW-13.5) Categoría D Completa penetración
UW-2(b) Baja temperatura (Criogénico) Cuando un recipiente fabricado en los materiales listados en la Tabla UCS-23 opere a una temperatura menor de –55°F (-48°C) O en los materiales listados en la Tabla UHA-23 que operen a una temperatura menor de -155°F (-104°C)
Servicio Criogénico UW-2(b) ●
●
●
Recipientes de acero al carbono operando por debajo de -55°F. Recipientes de acero altamente aleado cuando las pruebas de impacto del metal base o del metal soldado son requeridas. Estas restricciones aplican:
Categoría de la Junta A inoxidables soldaduras) B C tienen de aceptan D para
Tipo de Junta
1 (1 o 2 para ciertos aceros austeniticos y sus 1o2 Completa Penetración ( Las bridas que ser pegadas con soldaduras completa penetración – no se bridas “slip-on”). Completa Penetración, excepto algunos materiales de UHA-23.
UW-2 (c) Calderas de vapor sin fuego con MAWP > 50 psi (3,51 kg/cm2) Todas las juntas a tope en los tambores deben ser radiografiadas totalmente Cuando se fabriquen en un material listado por UCS-23 deberán ser PWHT.
Calderas de Vapor Sin Fuego Directo UW-2(c) –
Una caldera recuperadora de calor es un ejemplo de una caldera de vapor sin fuego directo.
Categoría de la Junta A
Tipo de Junta
1
B
1o2
C
Sin restricciones
D
Sin restricciones
UW-2(d) Recipientes o partes sujetas a fuego directo Cuando el espesor en la junta exceda 5/8” (16 mm) para los materiales No. P1 y en todos los espesores de junta para los otros materiales diferentes a No. P1 y cubiertos por la Parte UCS deberán ser PWHT Ninguna Categoría A o B puede tener una Junta Tipo 3 independientemente del espesor.
Recipientes con Fuego Directo UW-2(d) –
Recipientes a presión o partes sujetas al fuego directo producto de la combustión de combustibles (sólidos, líquidos, o gaseosos).
Categoría de la Junta Tipo de Junta A B, t > 5/8"
1 1o2
C
Sin restricciones
D
Sin restricciones
Definiciones de Diseño El diseñador, en función de los datos que le entrega el usuario o proveedor de la Ingeniería básica, es responsable de definir: l l l l l
Presión y temperatura de diseño Cargas actuantes Sobreespesor de corrosión Requerimientos de Servicio PWHT y Radiografiado, si no son requerimientos mandatorios del Código.
Requerimientos de Radiografiado La extensión del radiografiado la elige el diseñador. Esta elección está basada en: l
Requerimientos de Servicio
l
Requerimientos del Código (Ej.: UCS-57)
l
Requerimientos de diseño por eficiencia de junta
Tipos de Ensayo Radiográfico Se encuentran definidos 3 tipos de requerimiento de ensayo radiográfico, en función de su extensión: l
Full o Total
l
Spot o Por Puntos
l
Sin examen
Radiografiado Full Se define en UW-11 (a) y en UW-51. En UW-11(a) se definen las costuras que deben ser radiografiadas en toda su longitud. En UW-51 se establecen los requerimientos para realizar el ensayo y los criterios de aceptación para evaluar las radiografías.
Radiografiado Full UW-51 RT Total UW-51 especifica los requisitos que tienen que ser cumplidos cuando la radiografía total se utiliza. Aunque para la radiografía no se requiere un procedimiento escrito o una retención de los registros, este método requiere que el personal en NDE sea calificado de acuerdo con la edición aplicable del SNT-TC-1A el cual es una guía. Este párrafo también especifica los criterios de aceptación.
Radiografiado Full Criterios de Aceptación Los criterios de aceptación para la radiografía total son: ●
●
Indicaciones Lineales:
Ninguna grieta o zona con incompleta penetración.
fusión o
Radiografiado Full ●
Cualquier inclusión de escoria alargada mayor de: ● ● ●
1/4" para t < 3/4: 1/3t para t = 3/4" a 2-1/4”: inclusive 3/4" para t > 2-1/4"
RT-1 EJEMPLO
RT-1 EJEMPLO Haga clic para modificar el estilo de texto del patrón Segundo nivel ● Tercer nivel ● Cuarto nivel ● Quinto nivel
Radiografiado Spot Se define en UW-11 (b) y en UW-52. En UW-11(b) se definen las costuras que deben ser radiografiadas. En UW-52 se establecen los requerimientos para realizar el ensayo y los criterios de aceptación para evaluar las radiografías.
Radiografiado Spot l
Las soldaduras realizadas en secciones del recipiente o cabezales donde el diseño está basado en una eficiencia de junta permitida por UW-12(b) debe ser examinada por UW-52.
l
El radiografiado por puntos es una herramienta de inspección y de control de calidad.
l
La extensión mínima de radiografiado spot debe incluir: »
1 placa de 6” por cada 50’ de soldadura o fracción
»
Cada 50’ de soldadura se deben incluir suficientes placas como para evaluar el trabajo de cada soldador
»
La ubicación debe ser elegida por el Inspector
»
Radiografías requeridas para satisfacer otros requerimientos no deben ser usadas para satisfacer estos requerimientos
Radiografiado Spot UW-52 da los requisitos para la Radiografía por puntos (spot). Estos son esencialmente los mismos que para la radiografía total con excepción que este especifica la localización y el mínimo numero de exposiciones que deben ser hechas. También, existe una diferencia significativa en los criterios de aceptación.
Radiografiado Spot Criterios de Aceptación Los criterios de aceptación para radiografía por puntos (spot) son: ●
Indicaciones lineales: –
●
Cualquier inclusión de escoria
incompleta fusión o
alargada mayor de:
2/3t
●
●
Ninguna grieta o zona con penetración.
Indicaciones Redondeadas: –
Las indicaciones redondeadas no son un factor de aceptación en la radiografía por puntos (spot)
RT-3 EJEMPLO
RT-3 EJEMPLO Haga clic para modificar el estilo de texto del patrón Segundo nivel ● Tercer nivel ● Cuarto nivel ● Quinto nivel
RT-2 EJEMPLO
RT-2 EJEMPLO Haga clic para modificar el estilo de texto del patrón Segundo nivel ● Tercer nivel ● Cuarto nivel ● Quinto nivel
RT-4 EJEMPLO
aga clic para modificar el estilo de texto del patrón egundo nivel ● Tercer nivel ● Cuarto nivel ● Quinto nivel
Requisitos de Ensayo de Impacto
Impacto - Antecedentes Antes de la Addenda 87 de la Sección VIII Div.1, las pruebas de impacto en los aceros al Carbono y de baja aleación no eran requeridas para recipientes diseñados a temperaturas de -20ºF (-29ºC) y superiores. Comenzó a crecer una preocupación por las fallas frágiles aunque el registro del comportamiento de los recipientes construidos de acuerdo al Código hubiera sido excelente . Las pocas fallas frágiles que se habían producido, habían tenido lugar durante las pruebas hidrostáticas.
Impacto - Características Las reglas de la tenacidad a la entalla están basadas en la teoría de la mecánica de la fractura elástica lineal y a una completa revisión de las pruebas de tenacidad en los materiales. La tenacidad a la entalla de un material es una función de: la temperatura el espesor el esfuerzo
Impacto - Características La mínima temperatura de diseño de metal (MDMT) es la mínima temperatura que se espera a que el recipiente vaya a operar, siendo uno de los datos principales para el diseño del equipo. El rasgo central de las reglas de las pruebas de impacto es un conjunto de curvas de excepción de la prueba de impacto las cuales agrupan los aceros comúnmente utilizados dentro de 4 categorías en términos de la MDMT como una función del espesor del componente.
Impacto - Características Las curvas de excepción están basadas en la transición abrupta en la tenacidad que exhiben los aceros. Para un acero dado, cuando la MDMT está por encima de la curva de excepción, la verificación de la tenacidad por medio de la prueba de impacto no es requerida. En UG-84 se describen los procedimientos que deben ser usados si el ensayo de impacto es requerido, si se debe medir energía absorbida o expansión lateral, etc.
Impacto - Reglas Para los aceros al carbono y de baja aleación siempre hay que asumir que la prueba de impacto es requerida. Luego deben ser consideradas las excepciones: UG-20(f): La prueba d impacto no es obligatoria para materiales P-1 Gr. 1 o 2 si: El espesor nominal es: <= 1/2 pulgada para materiales listados en la curva A de la figura UCS-66 <= 1pulgada para materiales listados en las curvas B, C o D de la fig.. UCS-66
Impacto - Reglas Además se tienen que cumplir todas las siguientes condiciones: El recipiente deberá ser probado hidrostáticamente de acuerdo a UG-99 (b), (c) o (k) La temperatura de diseño no es mayor de 650ºF (344°C) ni más fría que -20ºF (29°C) Las cargas dinámicas, térmicas o cíclicas no son un factor que controle el diseño (ver UG-22)
Impacto - Reglas El otro artículo que para aceros al carbono y de baja aleación exime del ensayo de impacto es el UCS-66. La evaluación del requerimiento de impacto se debe realizar sobre todos los componentes del recipiente que contengan presión o soldados a él como son los cuerpos, conexiones, parches de refuerzo, bridas, placas tubulares, tapas planas y anexos esenciales para la integridad estructural del recipiente. Basados en la especificación del material, la prueba de impacto puede no ser requerida si una combinación de la MDMT y el espesor está por encima de la curva aplicable en la Fig.. UCS-66.
Impacto - Reglas Existen condiciones dentro de UCS-66 que permiten reducir el valor de la MDMT para lograr la excepción del ensayo de impacto. El estudio profundo de las mismas excede los alcances de este curso pero vale señalar que UCS-68 permite reducir 30ºF (17°C) para la MDMT cuando un PWHT sea efectuado y éste no sea requerido por otra parte del código. Esto se aplica exclusivamente a materiales P1.
Impacto - Requerimientos para las soldaduras Los requerimientos de impacto para las soldaduras en los recipientes de presión de acero al carbono y de baja aleación se detallan en el artículo UCS-67. Estos requerimientos se agrupan en: Ensayo de metal aportado Ensayo de la zona afectada por el calor Además los ensayos se pueden requerir en dos instancias distintas: En la calificación del procedimiento Como cupón de producción
Impacto - Requerimientos para las soldaduras Es necesario calificar los procedimientos de soldadura incluyendo ensayos de impacto en los siguientes casos:
1)
El metal aportado debe ser ensayado al impacto si: Cualquiera de los metales base tenga que ser probado con impacto Si el metal base está exceptuado de ser ensayado por las curvas C o D de UCS-66 y la MDMT está entre los -20 y -55ºF (-29 y -48°C), a menos que los consumibles de soldadura hayan sido clasificados por ensayos de impacto a temperaturas no superiores a -55ºF, de acuerdo a la especificación SFA aplicable
Impacto - Requerimientos para las soldaduras Se están uniendo materiales cuya especificación requiera prueba de impacto a una MDMT inferior a -55ºF
2)
Se debe realizar ensayo de impacto en Zona afectada por el Calor (ZAC) si:
El metal base requiera prueba de impacto Las soldaduras tengan una pasada individual cuyo espesor excede 1/2 pulgada y la MDMT <+70ºF(21°C) Se están uniendo materiales con prueba de impacto para una MDMT <-55ºF(-48°C)
Impacto - Requerimientos para las soldaduras No se requieren pruebas de impacto en cupones de producción en los siguientes casos: El metal de aporte de soldadura que está uniendo metales base exceptuados de prueba d impacto por UCS-66 y la MDMT >=20ºF(-29°C) Para metales de aporte que hayan sido clasificados por ensayo de impacto a temperaturas no superiores a -55ºF de acuerdo a la especificación SFA aplicable o que los metales base hayan sido exceptuados del ensayo de impacto a temperaturas inferiores a -55ºF (-48°C) ZAC en aceros exceptuados por UCS-66, excepto cuando la MDMT es inferior a -55ºF (-48°C).
Especimenes de Prueba
Prueba de Impacto: EQUIPO Haga clic para modificar el estilo de texto del patrón Segundo nivel ● Tercer nivel ● Cuarto nivel ● Quinto nivel
Prueba de Impacto: EQUIPO
Prueba de Impacto
Prueba de Impacto
Expansion Lateral
REQUERIMIENTOS DE SOLDADURA
Requerimientos de Soldadura en la Sección VIII Div.1 l
UW-32: Exige que las superficies a soldar y sus adyacencias estén limpias
l
UW-16: La figuras definen las preparaciones de junta admisibles para la colocación de conexiones
l
UW-20: Identifica y define 2 tipos de uniones tubo-placa tubular. Los tipos son:
l
»
Soldadura resistente
»
Soldadura de sello
UW-31: Requiere: »
Los extremos cortados deben estar planos y limpios
»
Las puntadas deben ser realizadas por soldadores calificados utilizando un procedimiento calificado
Requerimientos de Soldadura en la Sección VIII Div.1 l
UG-82: Indica que cuando: »
Partes no sometidas a presión deben ser soldadas sobre soldaduras que soportan presión, las soldaduras de las primeras deben ser interrumpidas o la soldadura que retiene presión amolada al ras
»
Partes sometidas a presión deben ser soldadas sobre sobre soldaduras que soportan presión, las soldaduras deben ser amoladas al ras.
»
UW-27: Especifica los procesos de soldadura que pueden ser usados en esta Sección
l
UW-9: Especifica longitudinales.
el
desplazamiento
entre
costuras
l
UW-38: Define cómo y cuando deben removerse las fallas en soldadura
Requerimientos de Soldadura en la Sección VIII Div.1 l
UW-28: Especifica que deben calificarse los WPS.
l
UW-29: Indica que deben calificarse los soldadores.
l
UW-33: Establece los requerimientos de alineación para los bordes a soldar
l
UW-35: Establece los requerimientos de inspección visual para soldaduras terminadas. Existen otros puntos en el Código, relativos a los materiales, que son más exigentes (Ej: UHT-82)
l
UW-36: Indica los requerimientos para soldaduras de filete
l
UW-37: Da especificaciones respecto a: »
Limpieza de Raíz
»
Interrupciones durante la soldadura
»
Soldadura de botones
»
Acuñado por soldadores actuantes
Requerimientos de Soldadura en la Sección VIII Div.1 Aberturas sobre soldaduras o cercanas a ellas UW-14 permite aberturas sobre soldaduras si: l
Cumple con los requerimientos de refuerzo de acuerdo a lo requerido en UG-37
l
Si la abertura cumple con los requerimientos de UG-36(c)(3), pero no los de UG-37, se la puede ubicar sobre una costura circunferencial si se radiografía sobre la junta una longitud equivalente a 3 veces el diámetro de la abertura
l
Si la abertura no requiere refuerzo, de acuerdo a UG-36(c)(3), y está ubicada en una posición cercana a una soldadura, se la debe ubicar como mínimo a 13 mm de la soldadura para espesores menores o iguales a 38 mm.
Requerimientos de Soldadura en la Sección VIII Div.1 Resumiendo, para soldaduras de acuerdo a la Sección VIII el Fabricante debe: l
Realizarlas de acuerdo a una WPS calificada, especificada en el plano o en una instrucción relacionada al equipo
l
Utilizar soldadores y operadores calificados
l
Utilizar los materiales de soldadura indicados en la WPS
l
Acuñar la identificación del soldador sobre la pieza o registrarlo sobre un documento de control de proceso
l
Inspeccionar la soldadura en búsqueda de defectos
l
Realizar los END requeridos
TRATAMIENTOS TERMICOS
Requerimientos para Tratamiento Térmico Post-Soldadura según la Sección VIII Div.1 El PWHT es siempre mandatorio para la Sección VIII. Se debe realizar de acuerdo a los lineamientos de UW-40 y de la sección correspondiente al material.
Requerimientos para Tratamiento Térmico Post-Soldadura según la Sección VIII Div.1 Sin embargo, existen exenciones. Para que estas exenciones sean aplicables hay que verificar que: l
No sea mandatorio por condiciones de servicio establecidos en el Código (Ej: Servicio Letal)
l
No sea un requerimiento de servicio no contemplado en el Código (Ej: Corrosión bajo tensión)
l
No sea mandatorio por requerimientos de otros Códigos aplicables (Ej: DOT)
Requerimientos para Tratamiento Térmico Post-Soldadura según la Sección VIII Div.1 Para los Aceros al Carbono y de baja aleación los requerimientos de PWHT se especifican en UCS-56. Si bien la definición del PWHT es una responsabilidad del diseñador, el Inspector puede definir si es mandatorio según Código, en caso de que el mismo no se requiera. UCS-56 define las temperaturas mínimas y los tiempos mínimos requeridos en función del material y del espesor. El espesor es el espesor actual, se incluye el sobreespesor de corrosión.
Requerimientos para Tratamiento Térmico Post-Soldadura según la Sección VIII Div.1 l
Si se unen 2 materiales de Nº P diferentes, se aplican los requerimientos más restrictivos de PWHT.
l
Los espesores mandatorios son los de los materiales sometidos a presión sobre los de los no sometidos a presión
l
El espesor requerido es el de la soldadura o el menor espesor de la parte a ser soldada.
l
Para soldaduras de filete, el espesor que gobierna es la garganta del filete.
Requerimientos para Tratamiento Térmico Post-Soldadura según la Sección VIII Div.1 Requerimientos del Control de Temperatura: l
Temperatura inicial menor que 800ºF (427ºC)
l
Velocidad de Calentamiento:
l
»
Por encima de los 427ºC, no mayor a 400ºF/h (222ºC/h) dividido por el espesor en pulg, pero no mayor a 400ºF/h ni menor a 100ºF/h
»
la variación de temperatura no puede ser mayor a los 250ºF (138ºC) dentro de los 15’
Tiempo de Mantenimiento »
No puede ser menor al requerido en la tabla
»
La máxima diferencia de temperatura entre el punto más frío y el más caliente no debe exceder los 150ºF (83ºC)
Requerimientos para Tratamiento Térmico Post-Soldadura según la Sección VIII Div.1 l
De no alcanzarse los valores de temperatura requeridos en las tablas UCS-56, se puede compensar con mayor tiempo de permanencia utilizando la tabla UCS-56.1
l
Velocidad de Enfriamiento: »
Por encima de los 800ºF (427ºC) la velocidad de enfriamiento no puede exceder los 500ºF/h (277ºC/h) dividido por el espesor del equipo en pulg., nunca excediendo los 500ºF/h ni menor a los 100ºF/h (55ºC/h)
»
Por debajo de los 427ºCel enfriamiento se puede realizar en aire calmo. No hay requerimiento de velocidad ni necesidad de registrarlo.
Ejemplo Tratamiento térmico espesor 2”
Tiempo de Sostenimiento 2 Horas Mínimo
PLANILLA DE TRATAMIENTO TÉRMICO
Revisión Nº :
0
Revision Ner 0
HEAT TREATMENT INSTRUCTION
Nº de PEDIDO JOB NER
Nº de FABRICACIÓN
DESCRIPCIÓN
FABRICATION NER
DESCRIPTION
13994
Tanque de Expansión Termosifón – Licit. Pública Nº 26 EJ. 70 – Posición 90
24514
PARÁMETROS DE TRATAMIENTO TÉRMICO PARAMETERS OF HEAT TREATMENT
Máxima diferencia durante permanencia
de
puntos Tasa de enfriamiento situados a 4m. Máx. cooling rate during entre sí
máx.
Tasa de calentamiento máx.
200 ºC/hr
Max. heating rate
Máxima diferencia de durante el calentamiento Maximum temperature difference heating
temp. 120 ºC entre
Temperatura de permanencia Holding temperature
Tiempo de permanencia Holding time
Temperatura de control Control temperature
Maximum temperature holding time
600 ºC 30 min. mínimo.
difference
Nº de termocuplas Ner of thermocouples
Método de unión termocuplas Method of attachment thermocouples
temp. during
75 ºC
200 ºC/hr
3 Ver Nota (1) See Note (1)
ESQUEMA DE UBICACIÓN DE TERMOCUPLAS EN LAS PIEZAS LOCATION OF THERMOCOUPLES ON VESSELS - SKETCH
. Nota (1): las termocuplas 1, 2 y 3 son unidas al recipiente mediante tuercas (de acero al carbono SA-36) de 3/8” soldadas, colocándose un tornillo que aprieta el sensor contra la pared. Note (1): Thermocouples 1, 2 and 3 are attached to the vessel using nuts (carbon steel SA-36) size 3/8” fixed by welding, placing a screw that press the sensor against the wall of the vessel
Firma Ing. Responsable Dpto Técnico-Comercial : Design Engineer Signature
Fecha : Date
12/10/06
PIEZAS COLOCADAS EN EL HORNO PARTS LOCATED IN THE FURNACE
Nº de PEDIDO JOB NER
Nº de FABRICACIÓN FABRICATION NER
DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
Tanque de Expansión Termosifón – Licit. Pública Nº 26 EJ. 70 – Posición 90 24514
13994
REGISTRO DE TEMPERATURAS (º C) TEMPERATURE RECORD TERMOCUPLA Nº: THERMOCOUPLE Ner
HORA: TIME
1
2
3
Operario – Firma :
Fecha :
Worker – Sign.
Date
Inspector CC – Firma :
Fecha :
QC Inspector – Sign.
Date
4
5
NOTA : Se anexan los registros obtenidos directamente del registrador calibrado del horno.
Requerimientos para Tratamiento Térmico Post-Soldadura según la Sección VIII Div.1 Reparaciones posteriores al PWHT: En UCS-56(f) se especifican las condiciones que se deben cumplir cuando se deben realizar reparaciones posteriores al PWHT. Lo que establece este punto es: Sólo alcanza a materiales P1 y P3 l
El PWHT no es un requerimiento de servicio
l
No debe exceder 38 mm para materiales P1 y 16 mm para materiales P3
l
Se debe realizar MT o PT en el bisel antes de soldar
Requerimientos para Tratamiento Térmico Post-Soldadura según la Sección VIII Div.1 l
Se deben utilizar electrodos de bajo hidrógeno
l
Se debe precalentar a 200ºF (111ºC) el área a reparar
l
Existen mayores restricciones para materiales P3
l
Se debe repetir el ensayo que detectó el defecto.
En estos requerimientos no se incluyen rellenos menores que se realicen para recuperar el espesor por efecto de la remoción de soportes temporarios, por ejemplo, que no están expuestos al contenido del recipiente
Pruebas de Resistencia y Estanqueidad
Prueba Hidráulica Todos los recipientes deben ser sometidos a una prueba hidrostática cuando su fabricación se haya terminado, todos los ensayos no destructivos estén aprobados y, si correspondiera, los cupones de producción se hayan ensayado con resultados satisfactorios.
Requisitos de la Prueba Hidrostática Temperatura de la Prueba Hidrostática UG-99(h) recomienda que la temperatura del metal durante la prueba hidrostática sea mantenida al menos 17°C arriba de la mínima temperatura de diseño del metal para minimizar el riesgo de fractura frágil. La presión de prueba deberá no ser aplicada hasta que el recipiente y su contenido estén a la misma temperatura. Una inspección visual cercana al recipiente deberá no ser efectuada cuando la temperatura exceda 48°C.
Requisitos de la Prueba Hidrostática La presión de prueba hidrostática no deberá ser menor a: Pph= 1,3 x MAWP x Stemp.ensayo / Stemp.trabajo Esta presión debe alcanzarse en todos los puntos del recipiente.
Requisitos de la Prueba Hidrostática Para realizar la prueba se prefiere que el equipo esté en la posición de trabajo. Esto, sin embargo, no es siempre posible. Cuando deba realizarse en otra posición se deberán tener en cuenta los apoyos, previendo la posibilidad de deformación por el peso del líquido. En recipientes de varias cámaras se debe ensayar cada cámara por separado, todas a 1,3 veces la MAWP de cada cámara.
Prueba Neumática En lugar de prueba hidráulica, se puede realizar prueba neumática. Sin embargo, dado el riesgo que la misma entraña, está limitada exclusivamente a: Recipientes que no puedan ser llenados con líquido en forma segura o que no puedan ser drenados Recipientes donde la presencia del agua o trazas de líquido perjudiquen el funcionamiento del mismo o de los equipos vinculados a él.
Prueba Neumática La presión de prueba neumática no deberá ser menor a: Pph= 1,1 x MAWP x Stemp.ensayo / Stemp.trabajo Esta presión debe alcanzarse en todos los puntos del recipiente.
Inspección Del Recipiente Antes de efectuar un examen visual de las juntas soldadas, la presión deberá ser bajada a la MAWP corregida por la temperatura. NUNCA INSPECCIONE A LA PRESION DE PRUEBA TOTAL!!!
Manómetros Los manómetros son los instrumentos esenciales para el control de las pruebas de presión. De acuerdo a los requerimientos de UG-102, deben cumplirse los siguientes requerimientos: Su escala no debe ser inferior a 1,5 veces la presión a medir ni mayor a 4 veces la presión a medir Deben estar a la vista del operador Conectados directamente al recipiente Los manómetros deben estar contrastados
ESTAMPA ASME
Proceso de Acreditación Previo a la solicitud de aplicación de un Certificado de Autorización ASME, la Empresa debe tener: l
Personal adecuadamente entrenado y calificado que tenga un conocimiento profundo y comprendan los Códigos ASME aplicables y las Normas de Referencia
l
Facilidades adecuadas para realizar el alcance del trabajo que quieren certificar
l
Un contrato Autorizada .
con
una
Agencia
de
Inspección
El “Joint Review” El Joint Review es una evaluación de la adecuación del Manual de Control de Calidad de la Empresa y una Auditoría para verificar su implementación apropiada. La revisión la realiza un auditor de ASME y la Agencia de Inspección contratada.
Cómo se entregan las “Estampas ASME” l
El grupo auditor genera un informe basado en los resultados del Joint Review. Este informe es enviado al Comité de Acreditación e incluye las recomendaciones del grupo.
l
El Comité de Acreditación vota (por carta) y si no se reciben votos negativos, se emite el Certificado
l
De recibirse votos negativos o si surge alguna pregunta, el informe es revisado en la próxima reunión prevista del Comité completo. El solicitante puede ser invitado a presenciarla.
Renovación Los certificados se renuevan cada tres años. El proceso de renovación tiene el mismo formato que la autorización original. Se pueden realizar auditorías no anunciadas o investigaciones en cualquier momento basadas en denuncias escritas recibidas por el ASME referidas a violaciones incurridas a los requerimientos del Código
Haga clic para modificar el estilo de texto del patrón Segundo nivel ● Tercer nivel ● Cuarto nivel ● Quinto nivel
Placa estampada
