PROCEDIMIENTO PARA UNION POR TERMOFUSION DE JUNTAS DE TUBERIA DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (HDPE)
1.
OBJETIVO
Establecer la metodología para la unión por termofusion de juntas en tubería de Polietileno de Alta Densidad (HDPE), para las diferentes aplicaciones en el proyecto PC INTEGRADOR.
2.
ALCANCE
Este procedimiento aplica para la instalación de tubería del sistema contraincendio, en la ejecución del Proyecto Logística Reficar PLR de ECOPETROL S.A. en Cartagena.
3.
NORMAS Y DOCUMENTOS DE REFERENCIA
ASME B31.3 – CAP. VII Nonmetallic Piping and Piping Lined with Nonmetals. ASTM D2657 Standard Practice for Heat Fusion Joining of Polyolefin Pipe and Fittings Manual de Instrucciones del Fabricante de la Máquina de Termofusión. Planos y especificaciones del cliente.
Boletin PP 750 “Procedimientos de Termofusión y Guía de Calificación.
4
DEFINICIONES
HDPE: Polietileno de alta densidad. Polímero del grupo de termoplásticos. BPS: Procedimiento técnico de unión específico para unas condiciones de proceso, tipo de
material, rango de espesores y posiciones. TERMOFUSION: Proceso en el que se combina la acción de la temperatura y la fuerza
dando como resultado, dos superficies entrelazadas, después de un procedimiento de unión.
5.
METODOLOGIA
Todas las uniones por termofusion deben ser efectuadas bajo los lineamientos del ASME B.31.3 CAP VII Nonmetallic Piping and Piping Lined with Nonmetals. 5.1
ACTIVIDADES PRELIMINARES
Localización de la Tubería
Este proceso consiste en ubicar con topografía el trazado que tendrá la línea según lo descrito en los planos y las condiciones de obra, por lo tanto se realizará en sitio y en común acuerdo con los representantes del cliente, y/o las personas encargadas. Tendido de Tubería Consiste en ubicar la tubería siguiendo el trazado de la línea según la localización definida anteriormente; para este trabajo es necesario contar con un equipo para manipulación de cargas para la ubicación de las tuberías. 5.2
PROCEDIMIENTOS DE UNION (BPS)
Todas las uniones por termo fusión deben ser efectuadas utilizando procedimientos y operadores calificados de acuerdo al ASME B 31.3 - Capitulo VII Nonmetallic piping and piping lined with nonmetals y la Especificación del cliente aplicable. Los procedimientos de uniones por termo fusión HDPE serán elaborados por el ingeniero de Tubería y revisados por el coordinador Qa Qc. El contenido de los procedimientos de Unión por termo fusión que se vayan a utilizar, deben darse a conocer a los Operadores-soldadores antes de su aplicación y deben estar disponibles en el sitio de trabajo. El supervisor debe tener en cuenta: El equipo sea el apropiado y esté en buenas condiciones
Se cumplan las normas de seguridad establecidas.
La calificación del personal a emplear es la requerida.
El pre-calentamiento, sea el adecuado.
Que los soportes provisionales para fijar las partes no obstaculicen su ejecución.
Que cada junta terminada tenga el estampe del soldador.
Comprobar que el procedimiento que se va a usar es el requerido por ingeniería.
Se cumplan todas las especificaciones del BPS.
Asegurarse que las liberaciones por inspecciones de las juntas han sido ejecutadas y aceptadas por QaQc.
Los criterios de aceptación o rechazo se realizaran según las especificaciones del contrato.
Superficies limpias y secas (utilizar trapos limpios, secos no sintéticos o toallas de papel), que en los extremos de los tubos no tenga daños superficiales que puedan comprometer la unión o interferir con las herramientas y equipos de fusión.
Aliviar la tirantez de la línea antes de hacer conexiones
Alinear correctamente la tubería antes de hacer las conexiones CALIFICACION DE OPERADORES-SOLDADORES
Todo Operador-soldador debe efectuar una prueba en presencia de un inspector de QC de la organización, bajo las variables de un B.P.S. calificado. Si los resultados son aceptables, se elabora y firma el registro de calificaci ón correspondiente en el formato ………..
Calificaci ón de Soldador (WPQ). Sólo en este momento el Operador-soldador
puede unir por termo fusión en los trabajos asignados del proyecto y dentro de los lí mites de su calificaci ón. 5.4
CONTROL DE SOLDADORES
El coordinador QaQc ser á responsables de mantener una continuidad en el control del registro de calificación de los Operadores-soldadores, se debe llevar el formato …xxxxx …
Listado de Calificación de Soldadores. Todos los registros deben estar
disponibles. Cada soldador tendr á una estampa de identificación, el cual debe figurar en su calificación y en el formato de control de soldadores. Se efectuar á seguimiento al desempeño de cada soldador, evaluando su porcentaje de defectologí a. 5.5
INSPECCION Y APROBACION DE UNIONES
Las inspecciones serán efectuadas durante el proceso de construcción y examinadas mediante ensayos (destructivos y/o no destructivos) en porcentajes según sea el caso y las especificaciones del cliente. Las superficies del calentador de plancha deben estar limpias, sin daños y a la temperatura adecuada. Para cada procedimiento se especifica la temperatura del calentador de plancha. La temperatura especificada es la temperatura de la superficie de las caras que entra en contacto con el tubo y las partes a ensamblar, NO la temperatura indicada en el
termómetro del calentador de plancha. Utilice un pirómetro o un termómetro infrarrojo para comprobar que la temperatura sea uniforme en las dos caras que entraran en contacto. Cuando mida la temperatura de la superficie con un pirómetro o con un termómetro infrarrojo, lea así mismo la temperatura que marca el termómetro del calentador. Verifique ésta última temperatura antes de cada fusión para asegurarse que el calentador esta manteniendo la temperatura adecuadamente. Una temperatura no uniforme o inadecuada puede producir fusiones de baja calidad. Para aprobar la calidad de la fusión, se dispone de una unión de muestra la cual debe estar completamente fría y debe tener 15t (6” mínimo) de longitud a cada lado de la junta, donde t es igual al espesor de pared del tubo. Se cortan tiras (al menos tres) de 1½ t (1” mínimo), se le realiza doblado hasta que los extremos de la misma se toquen y se examina visualmente (no debe haber espacios, huecos, desalineamientos o rebabas cuando se dobla) con los direccionamientos del código ASTM D2657 “ Standard Practice
for Heat Fusion Joining of Polyolefin Pipe and Fittings” . Si se observan imperfecciones en la unión, prepare otra unión de muestra usando el procedimiento correcto de unión y repita la calificación.
Cuando la unión por termofusión se encuentre dentro de los parámetros establecidos, el encargado de QA/QC aceptará la unión como satisfactoria y así lo hará constar en el reporte diario. Se levantar á una libreta de soldadura diaria que se adjuntara con la ubicación en los isométricos, donde aparecer án las uniones efectuadas, con el correspondiente estampe del soldador y las especificaciones de los materiales involucrados. 5.6
ETAPAS DEL PROCESO DE UNION A TOPE POR TERMOFUSION
El área de la unión debe ser protegida contra las condiciones climáticas adversas (como el viento, la lluvia, el polvo y cualquier otra condición que pudiese perjudicar o contaminar.
El extremo opuesto a unir de cada tubo debe, en lo posible, estar cerrado para prevenir la penetración de flujos de aire al interior de la tubería, evitándose el enfriamiento del área de fusión y el efecto chimenea. PREPARACION
Montar los tubos (ó tubo y accesorio) en el carro, alinearlos ajustando la prensa dejando que los extremos de los tubos sobresalgan de 20 mm a 25 mmm aproximadamente de las mordazas del carro alineador.
Refrentar los tubos colocando la refrentadora limpia en el medio de los tubos sobre los guías del carro alineador. Se debe encender la refrentadora, y después presionar los extremos contra la cortadora para refrentar completamente las superficies, hasta que se forme un espiral aproximadamente igual al espesor en ambos extremos. Retire la presión sobre los tubos y apague la refrentadora.
Retire y proceda a sacar los residuos teniendo en cuenta no tocar las zonas refrentadas para no contaminarlas. De igual forma revise la parte interna de los tubos y retire los residuos del refrentado. TIPICO DE UNION A TOPE POR TERMOFUSION
Chequear el alineamiento uniendo suavemente los extremos refrentados y pasar el dedo para revisar que no sea notorio el desalineamiento (Ideal <10% del espesor de pared de la tubería). Si existe desalineamiento apriete la mordaza del lado de mayor altura. Cuando los extremos estén totalmente alineados, monte la refrentadora nuevamente y realice el refrentado final, revise que el tubo mantiene
su circunferencia midiendo el diámetro interior horizontal y verticalmente verificado esto; aquí los tubos están listos para iniciar el ciclo de fusión. PRESION DE ARRASTRE
La presión de arrastre es el valor de la presión mínimo necesario para obtener el movimiento del carro móvil. Esta presión se mide tirando al máximo la leva de la central hidráulica en modo progresivo y se rota gradualmente en sentido horario la válvula de máxima presión hasta cuando el carro móvil comienza a moverse. Se lee en el manómetro de la central oleodinámica, el valor de la presión de arrastre y se anota. Esta presión se debe medir en cada soldadura. PRESION DE INTERFAZ
Mínima 60 psi- Máxima 90 psi Cuando las superficies de unión adecuadamente calentadas se juntan, la fuerza requerida para hacer la unión es la necesaria para enrollar el cordón (labios) de fusión derretido sobre la superficie de la tubería. La presión de interfaz se utiliza para calcular el valor de presión de unión por fusión para las máquinas de fusión a tope. FUSION
El elemento térmico debe estar limpio y no debe estar rayado, debe tener recubrimiento en teflón. Conecte el elemento térmico, dejándolo estabilizar hasta alcanzar la temperatura MÍNIMA DE 400 °F - MÁXIMA DE 450 °F (204°C - 232 °C). Revise que el elemento se encuentre en este rango utilizando un indicador de temperatura calibrado. La diferencia de temperatura en cualesquiera dos puntos en la superficie de fusión de la herramienta de calentamiento no debe ser mayor a 20 °F (11°C) (hasta 18”) o bien 35°F (19°F) para diámetros mayores. Es de anotar que la temperatura
de la herramienta debe mantenerse en 210 °F aproximadamente. Ver Boletín PP 750 “Procedimientos de Termofusión y Guía de Calificación”.
Coloque la herramienta de calentamiento entre los extremos de los componentes y mueva los extremos contra la herramienta de calentamiento. El contacto inicial debe darse bajo presión moderada para asegurar un contacto pleno. Sostenga la presión de contacto muy brevemente y luego alivie la presi ón sin romper contacto. La presi ón debe reducirse a la presión de contacto al primer indicio de fusión alrededor de los extremos de la tuber í a. Sostenga los extremos contra la herramienta de calentamiento sin fuerza. Se formar á un cordón (labios) de polietileno derretido contra la herramienta de calentamiento en los extremos del componente.
Cuando se forme el tamaño adecuado del cordón (labios) derretido, separe r ápidamente los extremos y quite la herramienta de calentamiento. Durante el calentamiento, el cordón (labios) derretido se expandir á hacia afuera al ras de la superficie de la herramienta de calentamiento, o bien puede curvarse ligeramente hacia afuera de la superficie. Si el cordón (labios) derretido se curva mucho hacia afuera de la superficie de la herramienta de calentamiento, puede ser una señal de que hubo una presión inaceptable durante el calentamiento. ñ Tamaño da Tubería
Tamaño Aproximado dei Cordón {labios} Derretido
1-1/4 y menor ( 40 mm y menor)
1/32-1/16"( 1- 2 mm)
Arriba de 1-1/4" y hasta 3" arriba de 40 mm y hasta 90 mm
Aproximadamente 1/16” (2 mm)
Arriba de 3' y hasta S" arriba de 80 mm y hasta 225 mm
1/1 6 - 3/16* (3- 5 mm)
“
Arriba de 8'; y hasta 12 arriba de 225 mm y hasta 315 mm ‘
’
3/16” - 1 /4 (5 - 6 mm) ”
Amba de 12 y hasta 2 arriba de 3 i 5 mm y hasta 630 mm
1/4" - 7/16!" (6 -11 mm)
Arriba de 24 ' y hasta >ar riba de 630 mm y hasta y 915 mm
Aproximadamente 7/16"
Arriba de 35”y hasta 54" arriba de 915 mm y hasta 1300 mm
Aproximadamente 9/I6"
”
Inmediatamente después de quitar la herramienta de calentamiento, RÁPIDAMENTE inspeccione los extremos derretidos, que deben esta planos, parejos y completamente fundidos. TIEMPO DE CALENTAMIENTO
Si las superficies derretidas son aceptables, inmediatamente y en un Movimiento continuo, una los extremos y aplique ia fuerza de unión correcta. No las junte de golpe, Aplique suficiente fuerza de unión para enrollar ambos cordones derretidos sobre la superficie de la tubería. Una superficie derretida cóncava es inaceptable; indica que hubo presión durante el calentamiento. No continúe más. Permita que los extremos de los componentes se enfríen comience nuevamente con el paso de refrentado. Sostenga la fuerza de unión contra los extremos hasta que se enfríe la unión. La unión está lo suficientemente fría como para manipularla CON SUAVIDAD cuando el doble cordón (labios) está frío al tacto. Enfríe de 30 a 90 segundos por cada pulgada de diametro de la tubería. No trate de acortar el enfriamiento aplicando agua, trapos húmedos o cosas similares. Evite jalar, instalar, hacer pruebas a presión o un manejo rudo cuando menos durante otros 30 minutos. Las tuberías con espesores de pared mayores, requieren de más tiempo de enfriamiento. Inspeccionar en ambos lados, el doble cordón (labios) debe estar enrollado sobre la superficie y estar redondeado en forma uniforme y ser de tamaño consistente todo alrededor de la unión. Como se ilustra en la Figura, el ancho del doble cordón (labios) debe ser de 2 a 2 1/a veces su altura por arriba de la superficie y la profundidad de la ranura en V entre los cordones no debe ser de más de la mitad de la altura de los mismos.
Proporciones de los Cordones en una Fusión a Tope
Al realizar fusión a tope en accesorios moldeados, el cordón (labios) del lado del accesorio puede tener una apariencia irregular. Esto es aceptable, siempre y cuando el cordón (labios) del lado del tubo esté correcto. No es necesario que el cordón (labios) interno se enrolle sobre la superficie interior de la tubería.
Formación apropiada del labio
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Formación inapropiada del labio
Plancha calentadora con indicador de temperatura y accesorios recubiertos con teflón.
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Refrendadora
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Carro alineador
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Tela de algodón y alcohol (no usar telas sintéticas)
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Catálogo de Instalación
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Reloj o Cronómetro
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Indicador de Temperatura
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Mordazas Intercambiables para diferente Diámetros
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Sierra
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Elementos de protección personal
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Medidores de atmósferas
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Extension eléctrica
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Planta eléctrica
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Cronómetro
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Pajarita
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Pir òmetro
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Supervisor
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Operario Termo fusión
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Ayudante Tubero 1A
Se deben tener en cuenta las siguientes: Los cables eléctricos, enchufes, toma corrientes y conexiones estar án en buen estado, deben cumplir con las normas de seguridad eléctrica y revisi ón actualizada. Los acoplamientos ser án del tipo que no puedan desconectarse por tracción. No usar ropas impregnadas de combustibles y aceites. Se debe observar en todo momento las normas de seguridad en cuanto a izamiento de cargas durante el alineamiento de los diferentes accesorios a ser soldados. Antes de empezar labores, retirar combustibles a una distancia mí nima de 10 m del punto de Unión. Tener el respectivo permiso de trabajo con la descripci ón clara de las actividades a desarrollar (este tipo de trabajo se considera en caliente).
Durante el alineamiento, tener en cuenta los riesgos asociados de manejo de cargas en suspensión, posiciones inadecuadas, golpes o atrapamiento tubo / tubo, tubo/maquinar í a o con la grapa.
Garantiza que el personal utilizado en la obra reúne los requisitos de idoneidad y además se efectuaron las verificaciones y entrenamientos que se requieren para que las operaciones se realicen dentro de las más óptimas condiciones de seguridad.
