Api 1104 ntc4991

NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 4991

2009-12-16

SOLDADURA DE LÍNEAS DE TUBERÍA Y DE INSTALACIONES RELACIONADAS E: WELDING OF PIPELINES AND RELATED FACILITIES

CORRESPONDENCIA: esta norma es idéntica por traducción

(IDT) a la API 1104 DESCRIPTORES: tubería para gas; soldadura;

soldadura para tubería. I.C.S.: 25.160.01; 75.200.00 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435

Prohibida su reproducción Primera actualización

Editada 2009-12-24

ASOCIACION COLOMBIANA

DE SOLDADURA Y ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 4991 (Primera actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo de 2009-12-16. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 05 Soldadura. ACOSEND. COLOMBIA, ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE SOLDADURA Y ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS. CODINTER S.A. CORPACERO COTECMAR ELECTROMANUFACTURAS S.A. INGYEND LTDA

LINCOLN SOLDADURA DE COLOMBIA LTDA. Q.M.A S.A. SENA SOLDADURAS MEGRIWELD S.A. TECNICONTROL S.A. TECSUD UNIVERSIDAD NACIONAL

Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: ACERÍAS DE COLOMBIA ACERÍAS PAZ DEL RÍO AGAFANO ASOCIACIÓN NACIONAL DE INDUSTRIALES -ANDI- ATM INGENIERÍA LTDA. CARROCERÍAS EL SOL CARROCERÍAS Y TALLERES JGB CDP DE FUNDICIÓN Y SOLDADURA Y UNIVERSIDAD DEL VALLE CENTRAGAS SCA CINSA CODENSA

COMPAÑÍA COLOMBIANA METALMECÁNICA S.A. -COLMESA S.A.- CRYOGAS S.A. ECOPETROL ELECTRODOS OERLIKON DE COLOMBIA LTDA. EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ ESP ENGICAST LTDA. ESFERA INGENIERÍA LTDA. EXCO COLOMBIANA S.A. EXTRUCOL GAS NATURAL S.A. E.S.P. IMG SA

INCONCAR LTDA. INDUBO INDUSTRIAS METÁLICAS ASM INSPEQ INGENIERÍA LTDA. INTERTEK J&W INGENIEROS LTDA. MECÁNICOS ASOCIADOS S.A. NATIONAL MECHANICAL BOARD E.U. NON PLUS ULTRA PROMIGAS QWING SAGER S.A.

SIDOR SUPERPOLO TENCO TUBOS DEL CARIBE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA UNIVERSIDAD DEL NORTE (DPTO. ING. BÁSICA) UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA (METALÚRGICA E INDUSTRIAL)

ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados.

DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)

CONTENIDO

Página 1. GENERALIDADES............................................................................................................1 1.1 OBJETO ............................................................................................................................1 2. REFERENCIAS NORMATIVAS .......................................................................................2 3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS............................................................................................3 3.1 GENERALIDADES............................................................................................................3 3.2 DEFINICIONES .................................................................................................................3 4. ESPECIFICACIONES .......................................................................................................4 4.1 EQUIPO .............................................................................................................................4 4.2 MATERIALES....................................................................................................................4 4.1 EQUIPO .............................................................................................................................4 4.2 MATERIALES....................................................................................................................4 5. CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA EN UNIONES SOLDADAS CON METAL DE APORTE .........................................................................6 5.1 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO.........................................................................6 5.2 REGISTRO ........................................................................................................................6 5.3 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO....................................................................6 5.4 VARIABLES ESENCIALES............................................................................................11 5.5 SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO. SOLDADURAS A TOPE ..........................13 5.6 ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS. SOLDADURAS A TOPE ...................................13


Página 5.7 SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO - SOLDADURAS DE FILETE ....................23 5.8 ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS - SOLDADURAS DE FILETE .............................23 6. CALIFICACIÓN DE SOLDADORES..............................................................................25 6.1 GENERALIDADES..........................................................................................................25 6.2 CALIFICACIÓN SENCILLA............................................................................................26 6.3 CALIFICACIÓN MÚLTIPLE............................................................................................27 6.4 INSPECCIÓN VISUAL ....................................................................................................31 6.5 ENSAYO DESTRUCTIVO ..............................................................................................31 6.6 RADIOGRAFÍA. ÚNICAMENTE PARA SOLDADURAS A TOPE................................33 6.7 RECALIFICACIÓN..........................................................................................................33 6.8 REGISTROS....................................................................................................................33 7. DISEÑO Y PREPARACIÓN DE UNA JUNTA PARA SOLDADURA DE PRODUCCIÓN ..........................................................................................................34 7.1 GENERALIDADES..........................................................................................................34 7.2 ALINEAMIENTO .............................................................................................................34 7.3 USO DE ALINEADORES PARA SOLDADURAS A TOPE .........................................34 7.4 BISEL...............................................................................................................................34 7.5 CONDICIONES ATMOSFÉRICAS.................................................................................34 7.6 ESPACIO LIBRE 35 7.7 LIMPIEZA ENTRE CORDONES ....................................................................................35 7.8 SOLDADURA EN POSICIÓN FIJA................................................................................35 7.9 SOLDADURA EN POSICIÓN GIRADA .........................................................................35


Página 7.10 IDENTIFICACIÓN DE LAS SOLDADURAS..................................................................36 7.11 PRECALENTAMIENTO Y POSTRATAMIENTO TÉRMICO.........................................36 8. INSPECCIÓN Y ENSAYO DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN.............................36 8.1 DERECHOS DE INSPECCIÓN.......................................................................................36 8.2 MÉTODOS DE INSPECCIÓN.........................................................................................36 8.3 CALIFICACIÓN DEL PERSONAL DE INSPECCIÓN ...................................................36 8.4 CERTIFICACIÓN DEL PERSONAL DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS .................37 9. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS...................37 9.1 GENERALIDADES..........................................................................................................37 9.2 DERECHOS DE RECHAZO ...........................................................................................37 9.3 ENSAYO RADIOGRÁFICO............................................................................................37 9.4 ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS .................................................................47 9.5 ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES.........................................................................48 9.6 ENSAYO DE ULTRASONIDO........................................................................................49 9.7 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN VISUAL PARA EL SOCAVADO................................51 10. REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS.............................................................52 10.1 AUTORIZACIÓN PARA REPARAR ..............................................................................52 10.2 PROCEDIMIENTO DE REPARACIÓN ..........................................................................52 10.3 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN......................................................................................52 10.4 SUPERVISIÓN ................................................................................................................52 10.5 SOLDADOR ....................................................................................................................53


Página 11. PROCEDIMIENTOS PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS.....................................53 11.1 MÉTODOS DE ENSAYO RADIOGRÁFICO ..................................................................53 11.2 MÉTODO DE ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS..........................................59 11.3 MÉTODO DE ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES..................................................59 11.4 MÉTODO DE ENSAYO POR ULTRASONIDO .............................................................60 12. SOLDEO MECANIZADO CON ADICIÓN DE METAL DE APORTE............................66 12.1 PROCESOS ACEPTADOS ............................................................................................66 12.2 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO.......................................................................66 12.3 REGISTRO ......................................................................................................................66 12.4 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO..................................................................66 12.5 VARIABLES ESENCIALES............................................................................................68 12.6 CALIFICACIÓN DEL EQUIPO DE SOLDADURA Y DE LOS OPERADORES ...........70 12.7 REGISTROS PARA LA CALIFICACIÓN DE OPERADORES......................................71 12.8 INSPECCIÓN Y ENSAYOS DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN...........................72 12.9 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS...................72 12.10 REPARACIÓN Y ELIMINACIÓN DE DEFECTOS.........................................................72 12.11 ENSAYO RADIOGRÁFICO............................................................................................72 13. SOLDADURA AUTOMÁTICA SIN ADICIONES DE METAL DE APORTE .................72 13.1 PROCESOS ACEPTABLES...........................................................................................72 13.2 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO.......................................................................72 13.3 REGISTROS....................................................................................................................78 13.4 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO..................................................................78


Página 13.5 VARIABLES ESENCIALES............................................................................................79 13.6 CALIFICACIÓN DEL EQUIPO Y DE LOS OPERADORES..........................................79 13.7 REGISTROS DE LA CALIFICACIÓN DEL OPERADOR..............................................79 13.8 GARANTÍA DE CALIDAD EN LA SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN.......................80 13.9 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS...................80 13.10 REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS.............................................................81 13.11 PROCEDIMIENTO RADIOGRÁFICO ............................................................................81 DOCUMENTO DE REFERENCIA ............................................................................................121 ANEXO A CRITERIOS ALTERNATIVOS NORMALIZADOS DE ACEPTACIÓN PARA SOLDADURAS PERIMETRALES ..................................................................................82 ANEXO B SOLDADURA EN SERVICIO ...................................................................................................106 FIGURAS Figura 1. Ejemplo de formato para la especificación del procedimiento .............................8 Figura 2. Ejemplo de formato para registro de ensayos.........................................................9 Figura 3. Localización de probetas de ensayo para calificación del procedimiento Ensayo de soldadura a tope.....................................................................................................15 Figura 4. Probeta para el ensayo de resistencia a la tracción .............................................17 Figura 5. Probeta para el ensayo de sanidad (mella o nick) ................................................19 Figura 6. Probeta para ensayo de doblado de cara y de raíz. Espesor de pared E ≤ 12,7 mm (1/2 de pulgada)....................................................................20 Figura 7. Probeta para ensayo de doblado lateral. Espesor de pared E > 13 mm (1/2 de pulgada).......................................................................20


Página Figura 8. Dimensionamiento de las discontinuidades en probetas de soldadura ............21 Figura 9. Matriz para ensayos de doblado guiado ................................................................22 Figura 10. Localización de probetas para el ensayo de sanidad en soldadura de filete. Ensayo de soldaduras para la calificación del procedimiento de soldadura y del soldador.............................................................................................................................24 Figura 11. Localización de probetas para ensayo de sanidad en soldaduras de filete. Ensayo de soldadura para calificación del procedimiento y del soldador. Incluye el ensayo de calificación del soldador de conexiones en derivaciones de igual tamaño..........................................................................................................................25 Figura 12. Localización de probetas de ensayo de soldadura a tope para el ensayo de calificación del soldador .....................................................................................................29 Figura 13. Penetración inadecuada sin desalineamiento (IP) ..............................................39 Figura 14. Penetración inadecuada debida a desalineamiento (IPD)..................................40 Figura 15. Penetración inadecuada en la sección transversal (ICP)...................................40 Figura 16. Fusión incompleta en el cordón de raíz o en la parte superior de la junta (IF).............................................................................................................................40 Figura 17. Fusión incompleta debido a traslape frío (IFD) ...................................................41 Figura 18. Concavidad interna (IC) ..........................................................................................41 Figura 19. Distribución máxima de porosidades. Espesores de pared menores o iguales a 12,7 mm (1/2 de pulgada)..................................44 Figura 20. Distribución máxima de porosidades. Espesores de pared mayores a 12,7 mm (1/2 de pulgada)...................................................45 Figura 21.A Bloque de referencia para ensayo por ultrasonido manual. ...........................63 Figura 21.B. Establecimiento de la distancia, ángulo refractado y la velocidad...............63 Figura 21.C Procedimiento de transferencia..........................................................................64 Figura 22. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a tope para el ensayo de calificación del procedimiento. Soldadura por Destello (Flash)..........74 Figura 23. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a tope para el ensayo de calificación del procedimiento. Soldadura por destello (Flash). .........74


Página Figura 24. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a tope para el ensayo de calificación del procedimiento. Soldadura por destello (Flash). .........75 Figura 25. Probeta de dos pulgadas para ensayo de sanidad.............................................77 TABLAS Tabla 1. Grupos de metal de aporte ........................................................................................13 Tabla 2. Tipo y número de probetas para el ensayo de la calificación del procedimiento......................................................................................................................14 Tabla 3. Tipo y número de probetas de ensayo de soldadura a tope para la calificación del soldador y para el ensayo destructivo de soldaduras de producción .........................32 Tabla 4. Dimensiones máximas del socavado.......................................................................51 Tabla 5. Espesor del tubo vs diámetro del alambre del IQI ASTM E747.............................56 Tabla 6. Espesor del tubo vs diámetro del alambre del IQI ASTM E747.............................57 Tabla 7. Tipo y número de probetas de ensayo para el ensayo de la calificación del procedimiento. (Soldadura por destello FW únicamente) .............................................75


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SOLDADURA DE LÍNEAS DE TUBERÍA Y DE INSTALACIONES RELACIONADAS 1. GENERALIDADES 1.1 OBJETO Esta norma trata acerca de la soldadura con gas combustible y con arco eléctrico de soldaduras a tope, de filete, y soldadura embonada en tuberías de acero al carbono y de baja aleación usadas en la compresión, bombeo y transmisión de petróleo crudo, productos del petróleo, gases combustibles, dióxido de carbono y nitrógeno y, donde sea posible, cubre soldaduras en sistemas de distribución. Esta norma se aplica tanto a soldaduras de construcciones nuevas como en servicio. La soldadura puede ser realizada empleando los procesos de arco eléctrico con electrodo revestido, arco sumergido, arco eléctrico con electrodo continuo y gas protector, arco eléctrico con electrodo de tungsteno y gas protector, soldadura con arco de plasma, arco eléctrico con electrodo tubular, soldadura de oxi-acetileno, soldadura de resistencia a tope por destello; o por una combinación de estos procesos usando una técnica manual, semiautomática, automática o una combinación de estas técnicas. Las uniones soldadas pueden ser efectuadas por soldadura en posición fija, girada o por una combinación de estas posiciones. Esta norma también trata de los procedimientos de ensayo por radiografía, partículas magnéticas, líquidos penetrantes y ultrasonido; también trata de los criterios de aceptación para ser aplicados a las soldaduras de producción efectuadas y ensayadas por métodos destructivos o inspeccionados por radiografía, partículas magnéticas, líquidos penetrantes, ultrasonido e inspección visual Los valores establecidos dentro de cualquiera de los dos sistemas de unidades en libras - pulgadas o unidades en Sistema Internacional deben ser considerados separadamente como normativos. Cada sistema debe ser considerado independiente del otro, sin combinar valores de ninguna manera. Otros procesos diferentes de aquellos que fueron descritos anteriormente serán considerados para incluirse en esta norma. Quienes deseen tener otros procesos incluidos, deberán suministrar como mínimo la siguiente información para consideración del comité: a) una descripción del proceso de soldadura, b) una propuesta sobre las variables esenciales,


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c) una especificación del proceso de soldadura, d) métodos de inspección de soldadura, e) tipos de discontinuidades de soldadura y sus límites de aceptabilidad propuestos, y f) procedimientos de reparación. Se pretende que todos los trabajos realizados de acuerdo con esta norma cumplan o excedan los requisitos de la misma. 2. REFERENCIAS NORMATIVAS Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección). NTC 2191:1998, Soldadura. Electrodos de acero al carbono recubiertos para soldadura por arco (ANSI/AWS A.5.1). NTC 2229, Metalurgia. Soldadura. Terminología y definiciones (AWS A.3.0). NTC 2253:2000, Soldadura. Electrodos recubiertos para soldar por arco eléctrico aceros de baja aleación (AWS A.5.5). NTC 2632:1998, Soldadura. Electrodos y varillas de acero al carbono para soldadura por arco eléctrico y gas protector (AWS A.5.18). NTC 2677:1990, Metalurgia. Soldadura. Electrodos de acero al carbono y fundentes para soldadura por arco sumergido (ANSI/AWS A.5.17). NTC 3570:1993, Siderurgia. Soldadura. Metales de aporte para soldadura por arco eléctrico con gas protector de aceros de baja aleación (ANSI/AWS A.5.28). NTC 3572:1993, Siderurgia. Soldadura. Varillas de acero al carbono y de acero de baja aleación para soldadura con mezcla de gas combustible y oxígeno (ANSI/AWS A.5.2). NTC 4039:1995, Soldadura. Electrodos de acero de baja aleación para soldadura por arco eléctrico y metal de aporte con fundente en el núcleo (ANSI/AWS A.5.29). NTC 4041:1995, Soldadura. Electrodos de acero al carbono para soldadura por arco eléctrico y metal de aporte con fundente en el núcleo (ANSI/AWS A.5.20). NTC 4748:2006, Tubo de línea. (API 5L). ASNT RP SNT - TC 1A, Personnel Qualification and Certification in Nondestructive Testing. ASNT ACCP, ASNT Central Certification Program. ASTM E164, Standard Practice for Ultrasonic Contact Examination of Weldments. ASTM E165, Standard Test for Liquid Penetrant Examination.


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ASTM E709, Standard Guide for Magnetic Particle Examination. ASTM E747, Standard Practice for Design, Manufacture and Material Grouping Classification of Wire Image Quality Indicators (IQI) Used for Radiology. BS 7448-2, Fracture Mechanics Toughness Tests Part 2, Method for Determination of Klc Critical CTOD and Critical J Values of Welds in Metallic Materials. NACE MR0175, Sulfide Stress Cracking Resistant Metallic Materials for Oil Field Equipment. RP 2201, Safe Hot Tapping Practices in the Petroleum and Petrochemical Industries. 3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS 3.1 GENERALIDADES Los términos de soldadura usados en esta norma están definidos en la NTC 2229 (AWS A.3.0) con las adiciones y modificaciones mostradas en el numeral 3.2. 3.2 DEFINICIONES 3.2.1 Soldadura automática. Se refiere a la soldadura de arco eléctrico con equipo, el cual ejecutará completamente la operación de soldadura sin manipulación manual del arco eléctrico o electrodo, tan solo guiado o conducido y sin requerirse una habilidad de parte del operador. 3.2.2 Ramal soldado. Derivación o accesorio soldado en forma completa de una tubería principal. 3.2.3 Compañía. Se refiere a la empresa propietaria o a la agencia de ingeniería a cargo de la construcción. La compañía puede actuar a través de un inspector u otro representante autorizado. 3.2.4 Contratista. Incluye al contratista principal y cualquier subcontratista comprometido en los trabajos amparados por esta norma. 3.2.5 Defecto. Una imperfección de magnitud suficiente que asegura el rechazo basado en las estipulaciones de esta norma. 3.2.6 Imperfección. Una discontinuidad o irregularidad que es detectable por los métodos descritos en esta norma. 3.2.7 Indicación. Evidencia obtenida por un ensayo no destructivo. 3.2.8 Concavidad interna. Es un cordón que está apropiadamente fundido y penetra completamente el espesor de la pared del tubo a lo largo de ambos lados del bisel, pero cuyo centro está un poco abajo de la superficie interna de la pared del tubo. La magnitud de la concavidad es la distancia perpendicular entre la extensión axial de la superficie de la pared del tubo al punto más bajo de la superficie del cordón de soldadura. 3.2.9 Soldeo mecanizado. Un proceso donde los parámetros y guía de la antorcha son controlados mecánica o electrónicamente y pueden ser manualmente variados durante la soldadura para mantener las condiciones de soldadura especificada.


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3.2.10 Soldadura en posición fija. Es la soldadura en la cual el tubo o el montaje se mantiene estacionario. 3.2.11 Soldador calificado. Es un soldador que ha demostrado su habilidad para producir soldaduras que cumplan los requisitos del Capítulo 5 ó 6. 3.2.12 Calificación del procedimiento de soldadura. Es un método que ha sido ensayado y probado detalladamente con el cual se producen soldaduras sanas y con apropiadas propiedades mecánicas. 3.2.13 Radiólogo. Es una persona que desempeña operaciones radiográficas. 3.2.14 Reparación. Cualquier reproceso sobre una soldadura terminada que requiere de soldadura para corregir una imperfección inicial, la cual ha sido descubierta por inspección visual o ensayo no destructivo y está más allá de los límites de aceptabilidad de esta norma. 3.2.15 Soldadura girada. Es la soldadura en la cual el tubo o el montaje es girado mientras el metal de aporte es depositado en o cerca a la parte central superior. 3.2.16 Cordón de fondeo (de raíz). Es el primer cordón recto que inicialmente une dos secciones del tubo, una sección de tubo a un accesorio o dos accesorios. 3.2.17 Soldadura semiautomática. Soldadura de arco eléctrico con equipo y que controla solamente la alimentación del metal de aporte. El avance de la soldadura se controla manualmente. 3.2.18 “Debe” (Shall). Término que indica un requisito obligatorio. El término “debería” (Should) indica una práctica recomendada. 3.2.19 Soldadura. Se refiere a la soldadura completa en la unión de dos secciones de tubo, de una sección de tubo con un accesorio o de dos accesorios. 3.2.20 Soldador. Persona que realiza una soldadura. 4. ESPECIFICACIONES 4.1 EQUIPO El equipo de soldadura, ya sea de gas o de arco eléctrico, debe ser de un tamaño y tipo apropiados para el trabajo, y debe ser mantenido en condiciones tales que asegure soldaduras aceptables y continuidad de operación y seguridad del personal. El equipo de soldadura con arco eléctrico debe ser operado dentro de los rangos de voltaje y amperaje dados en el procedimiento calificado de soldadura. El equipo de soldadura de gas debe ser operado con las características de llama y tamaño de boquilla dados en el procedimiento calificado de soldadura. Cualquier equipo que no reúna estos requisitos debe ser reparado o reemplazado. 4.2 MATERIALES 4.2.1 Tubos y Accesorios Esta norma debe aplicarse para la soldadura de tubos y accesorios conforme a las siguientes especificaciones:


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a) NTC 4748 (API 5L). b) Especificaciones NTC y ASTM aplicables. Esta norma es empleada, además, para materiales con propiedades químicas y mecánicas que cumplan con una de las especificaciones mencionadas en los literales a) y b) citados anteriormente, aunque el material no esté manufacturado de acuerdo con la especificación. 4.2.2 Metal de aporte 4.2.2.1 Tipo y tamaño Todos los materiales de aporte deben acogerse a una de las siguientes normas (especificaciones): a) NTC 2191 (AWS A.5.1) b) NTC 3572 (AWS A.5.2) c) NTC 2253 (AWS A.5.5) d) NTC 2677 (AWS A.5.17) e) NTC 2632 (AWS A.5.18) f) NTC 4041 (AWS A.5.20) g) NTC 3570 (AWS A.5.28) h) NTC 4039 (AWS A.5.29) i) Los metales de aporte que no se ajusten a las normas (especificaciones) anteriores

pueden ser usados previendo que los procedimientos de soldeo que contemplan su uso sean calificados.

4.2.2.2 Almacenamiento y manejo de metales de aporte y fundentes Los metales de aporte y fundentes deben ser almacenados y manejados de tal manera que se evite daño a ellos y a los recipientes en los cuales son empacados. Metales de aporte y fundentes que estén en recipientes abiertos deben ser protegidos del deterioro, y los metales de aporte revestidos deben ser protegidos de cambios excesivos de humedad. Metales de aporte y fundentes que muestren signos de daño o deterioro no deben ser empleados. 4.2.3 Gases de protección 4.2.3.1 Tipos Las atmósferas para la protección de un arco eléctrico son de varias clases como: gases inertes, gases activos o mezclas de gases inertes y activos. El nivel de pureza y sequedad de estas atmósferas tienen gran influencia en la soldadura y deberían ser de valores apropiados para el proceso y los materiales por soldar. La atmósfera protectora por usar debe ser calificada para el material y el proceso de soldadura.


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4.2.3.2 Almacenamiento y manejo Los gases protectores serán mantenidos en los recipientes en que son suministrados y los recipientes deben ser almacenados lejos de temperaturas extremas. Los gases no deben ser mezclados en sus recipientes en campo. No deben ser usados los gases que sean de una pureza dudosa y aquellos en recipientes que muestren signos de daño. 5. CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA EN UNIONES SOLDADAS

CON METAL DE APORTE 5.1 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO Antes de iniciar una soldadura de producción, se debe establecer y calificar una especificación detallada del procedimiento para demostrar que la soldadura se puede realizar con propiedades mecánicas adecuadas (tales como resistencia, ductilidad y dureza) y buenas condiciones de servicio con este procedimiento. La calidad de la soldadura debe ser determinada por ensayos destructivos. Se deben seguir estos procedimientos fielmente, excepto donde un cambio sea específicamente autorizado por la compañía, como se prevé en el numeral 5.4. 5.2 REGISTRO Se deben registrar los detalles de cada procedimiento calificado. El registro debe mostrar resultados completos del ensayo de calificación del procedimiento. Se deberían usar formatos similares a los que se muestran en la Figuras 1 y 2. Se debe conservar el registro mientras se emplee el procedimiento. 5.3 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO 5.3.1 Generalidades La especificación del procedimiento debe incluir la información establecida en el numeral 5.3.2, cuando sea aplicable. 5.3.2 Información específica 5.3.2.1 Proceso de soldeo Se debe identificar el proceso específico o la combinación de procesos empleados. Se debe especificar el uso de un proceso de soldadura manual, semiautomático, mecanizado o automático o alguna combinación de estos. 5.3.2.2 Materiales del tubo y del accesorio Se deben identificar los materiales para los cuales se aplica el procedimiento. Un tubo con especificación NTC 4748 (API 5L), así como materiales que tienen las especificaciones aceptadas por la ASTM, se pueden clasificar (véase el numeral 5.4.2.2), con la condición que los ensayos para la calificación se realicen con el material de la más alta resistencia a la fluencia mínima especificada del grupo.


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5.3.2.3 Diámetros y espesores de pared Se deben identificar los rangos de diámetros exteriores y espesores de pared para los cuales es aplicable el procedimiento. En el numeral 6.2.2, literales d) y e) se dan ejemplos de grupos sugeridos. 5.3.2.4 Diseño de junta La especificación debe incluir uno o más dibujos de la junta que muestre el ángulo del bisel, el tamaño de la cara de raíz y la apertura de la raíz o el espacio entre miembros adyacentes. Se deben señalar la forma y el tamaño de las soldaduras de filete. Si se usa un respaldo, se debe especificar el tipo de respaldo. 5.3.2.5 Metal de aporte y número de cordones Se deben mencionar el número de clasificación y tamaño del metal de aporte, el número mínimo y secuencia de los cordones. 5.3.2.6 Características eléctricas Se deben designar la corriente y la polaridad, y se debe indicar el rango de voltaje y amperaje para cada electrodo, varilla o alambre.


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referencia: NTC 4991 (API 1104), numeral 5.2

ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO N° ______ Fecha ______________________ Empresa responsable _______________________________Soldadura de ________________________________________ Tubos y accesorios Procesos ___________________________________________________________________Material ____________________________________________________________________Diámetro___________________________________ Espesor de pared __________________________Diseño de la junta _____________________________________________________________Metal de aporte ______________________________ N° de cordones ___________________________Características eléctricas o de llama _________________________________________________Posición _____________________________Progresión de la soldadura __________________________N° de soldadores ______________________________________________________________Tiempo entre pases ____________________________________________________________Tipo y remoción de las abrazaderas de alineación ________________________________________Limpieza y/o esmerilado _________________________________________________________Precalentamiento / alivio de tensiones_________________________________________________Gas de protección_____________________________ Caudal de flujo____________________________Fundente de proteccion __________________________________________________________Velocidad de avance ____________________________________________________________Composición del gas plasma ____________________Relación de flujo del gas plasma ________________Tamaño de los orificios para el gas plasma _____________________________________________Esquemas y tablas anexas _______________________________________________________Ensayó ________________________________ Soldador ________________________________Aprobó ________________________________ Supervisor de soldadura _______________________Adoptó ________________________________ Ingeniero jefe ______________________________

T

Aproximadamente1,6 mm (1/16 de pulgada)

1,6 mm ± 0,8 mm(1/16 de pulgada ±1/32 de pulgada)

0,8 mm - 1,6 mm(1/32 de pulgada

- 1/16 de pulgada)

1,6 mm(1/16 de pulgada)

Aproximadamente3 mm (1/8 de pulgada)

T12345

Secuencia de cordones

Junta normalizada a tope con bisel en V

Tamaño del electrodo y número de cordones

Cordón Número Tamaño y tipo de electrodo Voltaje Amperaje y polaridad Velocidad

Figura 1. Ejemplo de formato para la especificación del procedimiento


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REGISTRO DE LOS ENSAYOS DEL ENSAMBLE DE PRUEBA Fecha____________________________________ Ensayo No. ___________________________ Localización ________________________________________________________________ Estado____________________________________ Posición de soldadura____________ Girada Fija _ Soldador__________________________________ Estampe ______________________________ Tiempo de soldadura: _______________________ Hora: _______________________________ Temperatura media: ________________________ Cortavientos usado: ______________________ Condiciones atmosféricas: _______________________________________________________ Voltaje: __________________________________ Amperaje: _____________________________ Tipo de máquina de soldar: ___________________ Capacidad de la máquina de soldar: ____________ Metal de aporte: ______________________________________________________________ Tamaño del sobreespesor: _ ______________________________________________________ Tipo y grado de tubería: ________________________________________________________ Espesor de pared: __________________________ Diámetro exterior: __________________________ 1 2 3 4 5 6 7 Marcado de la probeta

Dimensiones originales de la probeta

Área original de la probeta

Carga máxima

Esfuerzo de tensión

Localización de la fractura

Procedimiento Ensayo de calificación Calificado Soldador Ensayo de línea Descalificado

Tensión máxima Tensión mínima Tensión media ________________ Observaciones a los ensayos de resistencia a la tensión 1. _______________________________________________________________________ 2. _______________________________________________________________________ 3. _______________________________________________________________________ 4. _______________________________________________________________________ Observaciones a los ensayos de doblado 1. _______________________________________________________________________ 2. _______________________________________________________________________ 3. _______________________________________________________________________ 4. _______________________________________________________________________ Observaciones a los ensayos de sanidad 1. _______________________________________________________________________ 2. _______________________________________________________________________ 3. _______________________________________________________________________ 4.________________________________________________________________________ Ensayo realizado a: ___________________________ Fecha: ___________________________ Ensayado por: _______________________________ Supervisado por: ____________________

NOTA Para observaciones adicionales, utilice el respaldo. Este formato puede ser usado para registrar un ensayo de calificación de procedimiento o un ensayo de calificación de soldador.

Figura 2. Ejemplo de formato para registro de ensayos


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5.3.2.7 Características de la llama La especificación debe designar si la llama es neutra, carburizante u oxidante. Se debe especificar el diámetro del orificio de la boquilla para cada tamaño de varilla o alambre de aporte. 5.3.2.8 Posición La especificación debe indicar si la soldadura se realiza en posición fija o girada. 5.3.2.9 Progresión de la soldadura La especificación debe indicar si la soldadura se realizará en progresión ascendente o descendente. 5.3.2.10 Tiempo entre pases Se debe indicar el tiempo máximo entre la terminación del pase de raíz y el comienzo del segundo cordón, así como también el tiempo máximo entre la terminación del segundo cordón y el comienzo de otros cordones. 5.3.2.11 Tipo y remoción de alineadores La especificación debe señalar si el alineador es interno o externo o si no se requiere alineador. Si se usa un alineador, se debe especificar el mínimo porcentaje de soldadura en el cordón de raíz que tiene que ser aplicado antes de soltarlo. 5.3.2.12 Limpieza y/o esmerilado La especificación debe señalar las herramientas, manuales o mecánicas, que pueden ser utilizadas para limpieza o esmerilado (amolado) o ambos. 5.3.2.13 Precalentamiento y postratamiento térmico Se deben indicar los métodos, la temperatura, el mecanismo de control de la temperatura y el rango de temperatura ambiente para el proceso de precalentamiento y postratamiento térmico (véase el numeral 7.11). 5.3.2.14 Gas protector y caudal de flujo Se debe señalar la composición del gas protector y el rango del flujo. 5.3.2.15 Fundente de protección Se debe señalar el tipo de fundente de protección. 5.3.2.16 Velocidad de avance Se debe especificar el intervalo de velocidad de avance en milímetros (pulgadas) por minuto, para cada pase.


11

5.4 VARIABLES ESENCIALES 5.4.1 Generalidades Un procedimiento de soldadura debe ser replanteado como una nueva especificación del procedimiento y puede ser completamente recalificado cuando se cambia alguna de las variables esenciales mencionadas en el numeral 5.4.2. Otros cambios distintos a los dados en el numeral 5.4.2 pueden ser planteados en el procedimiento sin necesidad de recalificación, con tal que la especificación del procedimiento sea revisada para mostrar los cambios. 5.4.2 Cambios que requieren recalificación 5.4.2.1 Proceso de soldadura o método de aplicación Un cambio en el proceso de soldadura o en el método de aplicación establecido en la especificación del procedimiento (véase el numeral 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 diferentes, el procedimiento de soldadura por usarse debe ser el del material del grupo de mayor resistencia. Para los propósitos de esta norma, todos los materiales deben ser agrupados como sigue: a) de resistencia a la fluencia mínima especificada menor o igual a 290 MPa (42 000 psi); b) de resistencia a la fluencia mínima especificada mayor que 290 MPa (42.000 psi), pero

menor que 448 MPa (65 000 psi). c) Para materiales con especificación mínima de resistencia a la fluencia igual o mayor a

448 MPa (65 000 psi), cada grado debe recibir un ensayo de calificación separado. NOTA Los grupos especificados en el numeral 5.4.2.2 no implican que los materiales base o los metales de aporte de composición diferente dentro de un grupo pueden ser sustituidos indiscriminadamente por un material que fue usado en el ensayo de calificación, sin considerar la compatibilidad de los materiales base y los metales de aporte desde el punto de vista de las propiedades metalúrgicas, mecánicas y de los requisitos de precalentamiento y postcalentamiento. 5.4.2.3 Diseño de la junta Un cambio importante en el diseño de la junta (por ejemplo, de ranura en V a ranura en U) constituye una variable esencial. Los cambios menores en el ángulo del bisel o en la superficie de la ranura de la soldadura no son variables esenciales. 5.4.2.4 Posición Un cambio en la posición de girada a fija o viceversa constituye una variable esencial. 5.4.2.5 Espesor de pared Un cambio de un grupo de espesor de pared a otro constituye una variable esencial (Véase numeral 6.2.2 literal e).


12

5.4.2.6 Metal de aporte Los siguientes cambios en el metal de aporte constituyen variables esenciales. a) Un cambio de un grupo de metal de aporte a otro. (véase la Tabla 1). b) Para materiales base con especificación de resistencia a la fluencia mínima igual o mayor

a 448 MPa (65 000 psi), un cambio en la clasificación AWS del metal del aporte (véase el numeral 5.4.2.2).

Los cambios en el metal de aporte dentro de los grupos de metal de aporte se pueden hacer dentro de los grupos de materiales especificados en el numeral 5.4.2.2. La compatibilidad del material base y el metal de aporte deberían considerarse desde el punto de vista de las propiedades mecánicas.

5.4.2.7 Características eléctricas Un cambio de electrodo positivo CC a electrodo negativo CC, o viceversa, o un cambio en la corriente de CC a CA, o viceversa, constituyen una variable esencial. 5.4.2.8 Tiempo entre pases Un incremento en el tiempo máximo establecido entre el fin del cordón de raíz y el inicio del segundo cordón constituye una variable esencial. 5.4.2.9 Progresión de la soldadura Un cambio en la progresión de la soldadura de vertical descendente a vertical ascendente, o viceversa, constituye una variable esencial. 5.4.2.10 Gas protector y rata de flujo Un cambio de un gas de protección a otro o de una mezcla de gases a otra constituye una variable esencial. Un aumento o disminución en el rango de la rata de flujo de gas de protección también constituye una variable esencial. 5.4.2.11 Fundente de protección Referido a la Tabla 1, Nota de pie de página a), para cambios en el fundente de protección que constituyen variables esenciales. 5.4.2.12 Velocidad de avance Un cambio en el intervalo de la velocidad de avance constituye una variable esencial. 5.4.2.13 Precalentamiento Una disminución en la temperatura mínima de precalentamiento especificada constituye una variable esencial. 5.4.2.14 Tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) La adición de un tratamiento térmico posterior a la soldadura o un cambio en los rangos o valores especificados en el procedimiento constituye una variable esencial.


13

Tabla 1. Grupos de metal de aporte

Grupo Especificación NTC o AWS Electrodo Fundente c 1 2 3

4a

5b

6 7 8 9

NTC 2191 (AWS A 5.1) NTC 2253 (AWS A 5.5)

NTC 2253 (AWS A 5.5)

NTC 2191(AWS A 5.1) NTC 2253 (AWS A 5.5) NTC 2253 (AWS A 5.5)

NTC 2677 (AWS A 5.17)

NTC 2632 (AWS A 5.18) NTC 2632 (AWS A 5.18) NTC 3570 (AWS A 5.28) NTC 3570 (AWS A 5.28)

NTC 3572 (AWS A 5.2) NTC 4041 (AWS A 5.20)

NTC 4039 (AWS A 5.29) NTC 4039 (AWS A 5.29)

E6010, E6011 E7010, E7011

E8010, E8011, E9010

E7015, E7016, E7018

E8015, E8016, E8018,

E9018

EL8 EL8K EL12 EM5K EM12K EM13K EM15K

ER70S-2 ER70S-6

ER80S-D2 ER90S-G

RG60 - RG65 E61T-GSd

E71T-GSd

E71T8-K6 E91T8-G

F6XZ F6X0 F6X2 F7XZ F7X0 F7X2

NOTA Pueden usarse otros electrodos, metales de aporte y fundentes pero requieren una calificación del procedimiento por separado a) Puede usarse cualquier combinación de fundente y electrodo del grupo 4 para calificar el procedimiento. La

combinación debe ser identificada por su clasificación AWS completa, tales como: F7A0-EL12 ó F6A2-EM12K. Solamente se permitirán sin recalificación aquellos sustitutos que resulten en el mismo número de clasificación AWS.

b) El gas de protección (véase el numeral 5.4.2.10) debe ser empleado con los electrodos del grupos 5. c) En la designación del fundente, la X puede ser:

A. Tal como quedó soldado P. Tratamiento térmico después de la soldadura d) Solamente para el pase de soldadura de raíz. 5.5 SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO. SOLDADURAS A TOPE Para soldar la junta de ensayo en soldaduras a tope, deben ser unidos dos niples de tubo, siguiendo todos los detalles de la especificación del procedimiento. 5.6 ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS. SOLDADURAS A TOPE 5.6.1 Preparación Para ensayar la unión soldada a tope, se deben cortar las probetas de ensayo de la unión, en los lugares que se muestran en la Figura 3. (Véase el Capítulo 13, para los requisitos de ensayo aplicados al procedimiento de soldadura de destello o flash). El número mínimo de


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probetas y los ensayos a los cuales estas se deben someter se detallan en la Tabla 2. Las probetas se deben preparar como se muestra en las Figuras 4, 5, 6 ó 7. Para tubos de diámetro menor a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada) de diámetro exterior, se deben realizar dos soldaduras de ensayo con el fin de obtener el número de probetas de ensayo. Las probetas deben ser enfriadas al aire hasta la temperatura ambiente, antes de ser ensayadas. Para tuberías de diámetro exterior menor o igual a 33,4 mm (1 5/16 de pulgada), puede ser sustituida una probeta de sección completa por las cuatro probetas de sección reducida para ensayo de sanidad y de doblado de raíz. La probeta de sección completa se debe ensayar de acuerdo con el numeral 5.6.2.2 y debe cumplir con los requisitos establecidos en el numeral 5.6.2.3.

Tabla 2. Tipo y número de probetas para el ensayo de la calificación del procedimiento

Diámetro exterior del tubo Número de probetas

mm Pulgadas Resistencia a la tracción Sanidad Doblado

de raíz Doblado de cara

Doblado lateral Total

Espesor de pared ≤12,7 mm (½ de pulgada)

< 60,3 60,3-114,3

> 114,3-323,9 >323,9

< 2 3/8 2 3/8 - 4 1/2

> 4 1/2-12 3/4 >12 3/4

0 b 0 b 2 4

2 2 2 4

2 2 2 4

0 0 2 4

0 0 0 0

4a

4 8

16

Espesor de pared > 12,7 mm (½ de pulgada)

≤ 114.3 > 114.3-323,9

> 323.9

≤ 4 ½ > 4 ½-12 ¾

> 12 ¾

0 b 2 4

2 2 4

0 0 0

0 0 0

2 4 8

4 8

16

a) Se deben tomar, de cada una de las dos soldaduras de ensayo, una probeta de sanidad y una probeta para doblado de raíz. Para tubos de diámetros menores o iguales a 33.4 mm (1 5/16 de pulgada) se debe tomar una probeta de sección completa para el ensayo de resistencia a la tracción.

b) Para materiales con resistencia mínima a la fluencia mayor a 290 MPa (42 ksi), se requiere como mínimo un ensayo de resistencia a la tracción.


15

D < 60,3 mm (2 3/8 de pulgada)

Parte superior del tubo

Sanidad

Doblado de raíz Ver Nota 2

Sanidad


Doblado de raízo de lado

Sanidad


También para D < 114,3 mm(4 1/2 pulgadas) cuando el

espesor de pared esE > 12,7 mm (1/2 pulgada)

60,3 mm < D < 114,3 mm(2 3/8 pulgadas) (4 1/2 pulgadas)

NOTA 1 Como opción de la compañía las localizaciones de las probetas pueden ser rotadas de manera que ellas estén igualmente espaciadas alrededor de la tubería. Sin embargo, las probetas no deben incluir soldadura longitudinal. NOTA 2 Para tubería con diámetro externo menor o igual a 33,4 mm (1 5/16 de pulgada) se puede utilizar una probeta de sección completa para ensayo de tracción.

Continúa . . .

Figura 3. Localización de probetas de ensayo para calificación del procedimiento Ensayo de soldadura a tope


16

114,3 mm < D < 323,8 mm(4 1/2 de pulgada) ( 12 3/4 de pulgada)


Doblado de cara o de lado

Sanidad

Tracción

SanidadDoblado de raiz o de lado


Doblado de raiz o de lado


D > 323,8 mm ( 12 3/4 de pulgada)



Sanidad



Sanidad

Sanidad





Sanidad

Tracción

TracciónTracción

Tracción

Tracción

Figura 3. (Final)


17

5.6.2 Ensayo de resistencia a la tracción 5.6.2.1 Preparación Las probetas para el ensayo de resistencia a la tracción (véase la Figura 4), deben ser de 230 mm (9 pulgadas) de largo, aproximadamente, y de 25 mm (1 pulgada) de ancho, aproximadamente. Pueden ser cortadas a máquina o con oxicorte, sin necesidad de ninguna otra preparación, a menos que los lados estén entallados con muescas o que no sean paralelos. De ser necesario, las probetas deben ser maquinadas de tal manera que los lados queden lisos y paralelos. 5.6.2.2 Método Las probetas para el ensayo a la tracción deben ser rotas bajo carga de tracción, usando un equipo capaz de medir la carga a la cual ocurre la falla. La resistencia a la tracción se debe calcular dividiendo la carga máxima de falla por el área transversal mínima de la probeta, tal como fue medida antes de la aplicación de la carga. 5.6.2.3 Requisitos La resistencia a la tracción de la soldadura, incluida la zona de fusión de cada probeta, debe ser igual o mayor que la resistencia a la tracción mínima especificada para el material del tubo, pero no necesariamente igual o mayor que la resistencia a la tracción real del material del tubo.

230 mm (9 pulgadas) aprox.

25,4 mm(1 pulgada)

aprox.

E

Espesor de pared

La probeta puede ser cortada a máquina o con oxicorte.

Los cantos deben ser lisos y paralelos

El sobreespesor de la soldadura nodebería ser removido de ningún lado

de la probeta

Figura 4. Probeta para el ensayo de resistencia a la tracción


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Si la probeta se rompe fuera de la soldadura y de la zona de fusión (es decir, en el material del tubo), y reúne los requisitos de resistencia a la tracción mínimos especificados, entonces la soldadura debe ser aceptada por cumplir los requisitos. Si la probeta se rompe en la soldadura o en la zona de fusión y la resistencia a la tracción es igual o mayor a la resistencia mínima a la tracción especificada del material del tubo, y cumple los requisitos de sanidad establecidos en el numeral 5.6.3.3, entonces la soldadura debe ser aceptada por cumplimiento de los requisitos. Si la probeta se rompe con un valor de resistencia a la tracción por debajo del mínimo especificado para el material del tubo, la soldadura debe ser descartada y se debe hacer una nueva soldadura de ensayo. 5.6.3 Ensayo de sanidad (Mella o Nick) 5.6.3.1 Preparación Las probetas para ensayo de sanidad (véase la Figura 5) deben ser de 230 mm (9 pulgadas) de largo, aproximadamente, y 25 mm (1 pulgada) de ancho, aproximadamente, y pueden ser cortadas a máquina o con oxicorte. Se les debe hacer una ranura con una sierra a cada lado y al centro de la soldadura; cada ranura debe ser de 3 mm (1/8 de pulgada) de profundidad, aproximadamente. Las probetas de sanidad de soldadura preparadas de esta manera, realizadas con ciertos procesos automáticos y semiautomáticos, pueden fallar a través del tubo, en lugar de la soldadura. Cuando la experiencia en ensayos previos indique que puede esperarse fallas a través del tubo, el sobreespesor externo puede ranurarse hasta una profundidad que no exceda 1,6 mm (1/16 de pulgada), medidos desde la superficie original de la soldadura. Como opción de la compañía, las probetas de sanidad destinadas para calificar un procedimiento usando un proceso de soldadura semiautomático o automático pueden ser macroatacadas antes de ser ensayadas por sanidad. 5.6.3.2 Método Las probetas de sanidad se deben romper estirándolas en una máquina de tracción, o soportando los extremos y golpeando el centro, o soportando un extremo y golpeando el otro extremo con un martillo. El área expuesta de la fractura debe ser, al menos, de 19 mm (3/4 de pulgada) de ancho. 5.6.3.3 Requisitos Las superficies expuestas de cada probeta de sanidad deben mostrar penetración y fusión completas. La dimensión más grande de cualquier porosidad no debe exceder de 1,6 mm (1/16 de pulgada), y el área combinada de todas las porosidades no debe exceder el 2 % del total del área de la superficie expuesta. El ancho de las inclusiones de escoria no debe exceder de 0,8 mm (1/32 de pulgada), y su longitud no debe exceder de 3 mm (1/8 de pulgada) o la mitad del espesor nominal de la pared, cualquiera que sea menor. Debe haber por lo menos 13 mm (1/2 de pulgada) de metal de soldadura sano entre inclusiones de escoria adyacentes. Las dimensiones deberían ser verificadas tal como se indica en la Figura 8. Ojos de pescado, como se define en la NTC 2229 (AWS A3.0), no son causa de rechazo.


19


E

Espesor de pared

Ranuras cortadas con sierra.La probeta puede ser cortada con

máquina o con oxicorte.Los bordes deben ser lisos y paralelos

19 mm (3/4 de pulgada) mín.

3,00 mm (1/8 de pulgada) aprox.



19 mm (3/4 de pulgada) mín.

La ranura transversal no debe exceder 1,6 mm(1/16 de pulgada) en

profundidad

Probeta opcional para ensayode sanidad en proceso

automático y semiautomático.

El sobreespesor de la soldadura no deberíaser removido de ningún lado de la probeta.

Figura 5. Probeta para el ensayo de sanidad (mella o nick)


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25 mm(1 pulgada)

aprox.

E

Espesor de pared

La probeta puede ser cortada a máquina o con oxicorte.

Soldadura

Máximo radio en las esquinas3,00 mm (1/8 de pulgada)

NOTA El sobre espesor de la soldadura debe ser removido de ambas caras y nivelado con la superficie de la probeta. La probeta no debe aplanarse antes del ensayo.

Figura 6. Probeta para ensayo de doblado de cara y de raíz. Espesor de pared E ≤ 12,7 mm (1/2 de pulgada)


Espesor de pared

El sobre espesor o refuerzo de la soldaduradebe ser removido de ambas caras y

nivelado con la superficie de la probeta

Las probetas pueden ser cortadas a máquina, con un ancho de 13 mm (1/2 pulgada) o con oxicorte, con unancho de aproximadamente 19 mm (3/4 de pulgada) y luego maquinadas o esmeriladas suavemente hasta

dejarla de 13 mm (1/2 pulgada) de ancho. Las superficies cortadas deben ser lisas y paralelas.

Ancho 13 mm(1/2 pulgada)

Ancho de laprobeta

Espesor de pared

Máximo radio en las esquinas3,00 mm (1/8 de pulgada)

Figura 7. Probeta para ensayo de doblado lateral. Espesor de pared E > 13 mm (1/2 de pulgada)


21

5.6.4 Ensayo de doblado de raíz y de cara 5.6.4.1 Preparación Las probetas para doblado de raíz y cara (véase la Figura 6) deben ser de 230 mm (9 pulgadas) de largo, aproximadamente, por 25 mm (1 pulgada) de ancho, aproximadamente, y sus bordes largos deben ser redondeados. Los bordes se pueden hacer con una máquina de corte o con oxicorte. El sobreespesor de cara y de raíz deben ser removidos y nivelado con la superficie de la probeta. Estas superficies deben ser lisas y cualquier raya que exista debe ser ligera y transversal a la soldadura. 5.6.4.2 Método Las probetas de cara y de raíz deben ser dobladas en una matriz para ensayo de doblado guiado, similar a la que se muestra en la Figura 9. Cada probeta debe ser colocada sobre la matriz con la soldadura en la parte media de la garganta. Las probetas para doblado de cara deben ser colocadas con la cara de la soldadura hacia la garganta de la matriz; las probetas para doblado de raíz deben ser colocadas con la raíz de la soldadura hacia la garganta de la matriz. El émbolo (o macho) debe ser forzado dentro de la garganta hasta que la curvatura de la probeta forme aproximadamente una U. 5.6.4.3 Requisitos El ensayo de doblado debe ser considerado como aceptable si no hay grietas presentes u otros defectos que excedan 3 mm (1/8 de pulgada) o la mitad del espesor nominal de la pared, cualquiera que sea menor, en cualquier dirección dentro de la soldadura o entre la soldadura y la zona de fusión, después del doblado. Las grietas que se originen a lo largo de los bordes de la probeta, durante el ensayo, y las cuales sean menores a 6 mm (1/4 de pulgada), medidas en cualquier dirección, no deben ser consideradas, a menos que se observen defectos evidentes. Cada probeta sujeta al ensayo de doblado debe cumplir con estos requisitos.

Ancho máximo0,8 mm (132 de pulgada)

Longitud máxima3 mm (1/8 de pulgada)ó la mitad del espesor de pared

Mínimo 12 mm(1/2 pulgada)

NOTA Se presenta una probeta de sanidad; sin embargo este método de dimensionamiento también se aplica a probetas fracturadas por tracción y de soldadura en filete.

Figura 8. Dimensionamiento de las discontinuidades en probetas de soldadura


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C

A

B

NOTA Esta figura no está a escala. A. Radio del émbolo = 45 mm (1 3/4 de pulgada) B. Radio de la matriz = 60 mm (2 5/16 de pulgada) C. Ancho de la matriz = 50 mm (2 pulgadas)

Figura 9. Matriz para ensayos de doblado guiado 5.6.5 Ensayo de doblado lateral 5.6.5.1 Preparación Las probetas para el ensayo de doblado lateral (véase la Figura 7) deben ser de 230 mm (9 pulgadas) de largo, aproximadamente, por 13 mm (1/2 de pulgada) de ancho, aproximadamente; sus bordes largos deben ser redondeados. Se deben cortar con máquina o pueden ser cortadas con oxicorte a 19 mm (3/4 de pulgada) de ancho, aproximadamente, y luego maquinadas o esmeriladas a un ancho de 13 mm (1/2 de pulgada). Los lados deben ser lisos y paralelos. Los sobreespesores de cara y raíz deben ser removidos y nivelados con la superficie de la probeta. 5.6.5.2 Método Las probetas de doblado lateral deben ser dobladas en una matriz para ensayo de doblado guiado, similar a la mostrada en la Figura 9. Cada probeta debe ser colocada en la matriz con la soldadura en la parte media de la garganta y con la cara de la soldadura a 90° con relación a la garganta. El émbolo (o macho) debe ser forzado dentro de la garganta hasta que la curvatura de la probeta forme aproximadamente una U.


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5.6.5.3 Requisitos Cada probeta de doblado lateral debe cumplir con los requisitos establecidos en el numeral 5.6.4.3 para ensayo de doblado de cara y de raíz. 5.7 SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO - SOLDADURAS DE FILETE Para soldar la junta de ensayo para una soldadura de filete, se debe efectuar una soldadura de filete de acuerdo con uno de los esquemas que se muestran 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 soldadas de filete, las probetas de ensayo se deben cortar de la junta en las zonas indicadas en la Figura 10. Se deben obtener y preparar al menos cuatro probetas como se indica en la Figura 11. Las probetas pueden ser cortadas con máquina o con oxicorte. Deberían ser de por lo menos 25 mm (1 pulgada) de ancho, y con longitud suficiente como para que se puedan romper dentro de la soldadura. Para tubos con diámetros inferiores a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada), pueden necesitarse dos soldaduras de ensayo, para obtener el número requerido de probetas de ensayo. Se deben enfriar las probetas al aire hasta la temperatura ambiente antes del ensayo. 5.8.2 Método Las probetas de soldadura en filete se deben romper en la soldadura por cualquier método conveniente. 5.8.3 Requisitos Las superficies expuestas de cada probeta con soldadura de filete deben mostrar penetración y fusión completa y: a) La dimensión máxima de cualquier porosidad no debe exceder 1,6 mm (1/16 de

pulgada). b) Las áreas combinadas de todas las porosidades no deben exceder el 2 % del área de la

superficie expuesta. c) Las inclusiones de escoria no deben ser superiores a 0,8 mm (1/32 de pulgada) de ancho,

y su longitud no debe ser mayor a 3, mm (1/8 de pulgada) o la mitad del espesor nominal de pared, el que sea menor.

d) Debe haber por lo menos 13 mm (1/2 de pulgada) de metal de soldadura sano entre

inclusiones de escoria adyacentes. Las dimensiones de las discontinuidades deberían ser medidas como se indica en la Figura 8.


24

Dos probetas de la parte superior de la conexión y dos a 90° de ésta

NOTA Esta figura muestra la localización de probetas para juntas con diámetros mayores o iguales a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada). Para juntas con diámetros menores, las probetas deben ser cortadas en la misma localización general, pero se deben retirar dos probetas de cada una de las dos soldaduras ensayadas.

Figura 10. Localización de probetas para el ensayo de sanidad en soldadura de filete. Ensayo de soldaduras para la calificación del procedimiento de soldadura y del soldador


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25 mm (1 pulgada)aproximadamente

50 mm (2 pulgadas)aproximadamente

Corte con llamaCorte con

sierra

Bisel a 30°aproximadamente

45°aproximadamente

Corte con sierra

Corte con llama



La ranura puedehacerse con sierra


Figura 11. Localización de probetas para ensayo de sanidad en soldaduras de filete. Ensayo de soldadura

para calificación del procedimiento y del soldador. Incluye el ensayo de calificación del soldador de conexiones en derivaciones de igual tamaño.

6. CALIFICACIÓN DE SOLDADORES 6.1 GENERALIDADES El propósito del ensayo de calificación del soldador es determinar la habilidad de los soldadores en la ejecución de soldaduras sanas, a partir del uso de procedimientos de soldadura previamente calificados para soldaduras a tope o soldaduras de filete. Antes de ejecutar alguna soldadura de producción, los soldadores deben ser calificados de acuerdo con los requisitos establecidos en los numerales 6.2 al 6.8, inclusive. La intención de esta norma es que un soldador que realice satisfactoriamente el ensayo de calificación del procedimiento queda como un soldador calificado, siempre y cuando se haya tomado el número de probetas de ensayo establecidas en 6.5, hayan sido removidas, ensayadas, y que cumplan con los criterios de aceptación del parágrafo 5.6, para cada soldador. Antes de iniciar los ensayos de calificación, se le debe permitir al soldador un tiempo razonable para ajustar el equipo de soldadura por emplearse. El soldador debe usar la misma técnica de soldadura y procederá con la misma velocidad que él usaría si aprueba el ensayo y se le permite hacer soldadura de producción. La calificación de los soldadores debe ser ejecutada en presencia de un representante aceptado de la compañía. El soldador debe calificar para la soldadura ejecutando un ensayo en segmentos de niples de tubería o en niples de tubo completos, como se especifica en el numeral 6.2.1.


26

Cuando se usan segmentos de niples de tubo, estos deben ser soportados de tal manera que se produzcan las soldaduras típicas de posición plana, vertical y sobre cabeza. Las variables esenciales asociadas con el procedimiento y la calificación del soldador no son idénticas. Las variables esenciales para la calificación del soldador se especifican en los numerales 6.2.2 y 6.3.2. 6.2 CALIFICACIÓN SENCILLA 6.2.1 Generalidades Para calificación sencilla, un soldador debe hacer un ensayo de soldadura, usando un procedimiento calificado para unir niples de tubería o segmentos de niples de tubería. El soldador debe hacer una soldadura a tope en cualquiera de las posiciones girada o fija. Cuando el soldador se esté calificando en la posición fija, el eje del tubo debe estar en el plano horizontal, en el plano vertical o inclinado con un ángulo no mayor a 45° con relación al plano horizontal. Un soldador que ejecute un ensayo de calificación sencilla para conexiones en ramal, soldaduras de filete, u otras configuraciones similares, debe seguir las especificaciones del procedimiento establecido. Los cambios en las variables esenciales descritas en el numeral 6.2.2 requieren recalificación del soldador. La soldadura se debe aceptar si cumple los requisitos del numeral 6.4 y 6.5 ó 6.6. 6.2.2 Alcance Un soldador que ha completado satisfactoriamente los ensayos de calificación descritos en el numeral 6.2.1 debe ser calificado dentro de los límites de las variables esenciales descritos abajo. Si cualquiera de las siguientes variables esenciales se cambian, el soldador debe ser recalificado usando un nuevo procedimiento. a) Un cambio de un proceso de soldadura a cualquier otro proceso, o combinación de

procesos de soldadura, 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

se haya calificado en ensayos separados de calificación, empleando cada uno de los procesos establecidos para ser usados por 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 de clasificación del metal de aporte desde el grupo 1 ó 2 al grupo 3, o desde el

grupo 3 al grupo 1 ó 2 (véase la Tabla 1). d) Un cambio de un grupo de diámetro exterior de tubería a otro. Estos grupos son definidos

como sigue:

1) diámetro exterior de tubería menor a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada);


27

2) diámetro exterior de tubería desde 60,3 mm (2 3/8 de pulgada) hasta 323,9 mm (12 3/4 de pulgada);

3) diámetro exterior de tubería mayor a 323,9 mm (12 3/4 de pulgada).

e) Un cambio de un grupo de espesor de pared a otro. Estos grupos son definidos como

sigue:

1) espesor nominal de la pared del tubo menor a 4,8 mm (3/16 de pulgada); 2) espesor nominal de la pared del tubo desde 4,8 mm (3/16 de pulgada) hasta

19,1 mm (3/4 de pulgada); 3) espesor nominal de la pared del tubo mayor a 19,1 mm (3/4 de pulgada).

f) Un cambio en la posición para la cual el soldador ya ha calificado (por ejemplo, un cambio

de posición girada a fija, o un cambio de vertical a horizontal o viceversa). Un soldador que pasa satisfactoriamente un ensayo de calificación de soldadura a tope en la posición fija, con el eje inclinado 45° desde el plano horizontal, debe ser calificado para efectuar soldaduras a tope y soldaduras de filete en traslape en todas las posiciones.

g) Un cambio en el diseño de la junta (por ejemplo, la eliminación de una platina de respaldo

o un cambio de chaflán en V a chaflán en U). 6.3 CALIFICACIÓN MÚLTIPLE 6.3.1 Generalidades Para la calificación múltiple, un soldador debe completar satisfactoriamente los dos ensayos descritos a continuación, empleando procedimientos calificados. Para el primer ensayo, el soldador debe hacer una soldadura a tope en posición fija con el eje del tubo en el plano horizontal o en un plano inclinado, con un ángulo no mayor de 45° con relación al plano horizontal. Esta soldadura a tope debe ser realizada sobre un tubo cuyo diámetro sea al menos de 168,3 mm (6 5/8 de pulgada), y el espesor de la pared sea al menos de 6,4 mm (1/4 de pulgada) sin platina de respaldo. La soldadura debe ser aceptada si cumple los requisitos del numeral 6.4 y cualquiera de los numerales 6.5 y 6.6. Las probetas se pueden tomar de la soldadura de ensayo de acuerdo con las localizaciones indicadas en la Figura 12, o pueden ser seleccionadas en las localizaciones relativas indicadas en la Figura 12, pero sin referencia a la parte superior del tubo; o pueden ser seleccionadas de las localizaciones que están igualmente espaciadas alrededor de toda la circunferencia del tubo. La secuencia de los tipos de probetas adyacentes debe ser idéntica a la mostrada en la Figura 12, para los diferentes diámetros de tubo. Para el segundo ensayo, el soldador debe trazar, cortar, ajustar y soldar una conexión de tamaño completo sobre el tubo. Este ensayo se debe realizar con un tubo cuyo diámetro sea al menos de 168,3 mm (6 5/8 de pulgada), y un espesor nominal de pared al menos de 6,4 mm (1/4 de pulgada). Un agujero de tamaño natural debe ser realizado por corte en la tubería principal. La soldadura debe ser efectuada con el eje del tubo principal en la posición horizontal, y el eje de la conexión del tubo debe extenderse colocado verticalmente hacia abajo desde el tubo principal. El acabado de la soldadura debe presentar una apariencia pulida, uniforme y que revele buena apariencia.


28

La soldadura debe presentar penetración completa alrededor de toda la circunferencia. Los cordones completos de raíz no deben contener ningún quemón que exceda 6 mm (1/4 de pulgada). La suma de las máximas dimensiones de los quemones separados sin reparar en cualquier longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) de soldadura no debe exceder 13 mm (1/2 de pulgada). Se deben tomar de la soldadura cuatro probetas para el ensayo de sanidad , de acuerdo con las ubicaciones mostradas en la Figura 10. Estas deben ser preparadas y ensayadas de acuerdo con los numerales 5.8.1 y 5.8.2. Las superficies expuestas deben cumplir los requisitos establecidos en el numeral 5.8.3. 6.3.2 Alcance Un soldador que ha completado satisfactoriamente el ensayo de calificación de soldadura a tope descrita en el numeral 6.3.1 en tuberías de diámetro exterior de 323,9 mm (12 3/4 de pulgada), o mayores, y una conexión de un tramo de tamaño natural soldado sobre un tubo de 323,9 mm (12 3/4 de pulgada), o mayor en diámetro exterior , queda calificado para soldar en todas las posiciones, en todos los espesores de pared, diseños de unión, y accesorios, y en todos los diámetros de tubería. Un soldador que haya completado exitosamente los requisitos de soldadura a tope y de conexiones de ramales o derivaciones establecidos en el numeral 6.3.1 en tubos de diámetro menores a 323,9 mm a (12 3/4 de pulgada) queda calificado para soldar en todas las posiciones, en todos los espesores de pared, diseños de unión y accesorios, y en todos los diámetros de tubería menores o iguales al diámetro usado por el soldador en los ensayos de calificación.


29

D < 60,3 mm(2 3/8 de pulgada)


Sanidad

Doblado de raízUna probeta de tensión desección completa puede

usarse para tuberías con D <33,4 mm (1 5/16 de pulgada)

Sanidad



Sanidad


También para D < 114,3 mm(4-1/2 pulgadas) cuando el

espesor de pared esE > 12,7 mm (1/2 pulgada)

60,3 mm < D < 114,3 mm(2 3/8 de pulgada) (4 1/2 pulgadas)

Continúa . . .

Figura 12. Localización de probetas de ensayo de soldadura a tope para el ensayo de calificación del soldador


30

114,3 mm < D < 323,9 mm(4 1/2 pulgadas) (12 3/4 pulgadas)


Doblado de raíz o de lado

Sanidad

Tracción

Sanidad


Tracción


D > 323,9 mm (12 3/4 pulgadas)


Tracción

Sanidad


Tracción

Sanidad

Tracción

Sanidad



Sanidad

Tracción

NOTA 1 Como opción de la compañía las localizaciones de las probetas pueden ser rotadas de manera que ellas estén igualmente espaciadas alrededor de la tubería. Sin embargo, las probetas no deben incluir soldadura longitudinal. NOTA 2 Para tubería con diámetro externo menor o igual a 33,4 mm (1 5/16 de pulgada) se puede utilizar una probeta de sección completa para ensayo de tracción.

Figura 12. Final


31

Si se cambia cualquiera de las siguientes variables esenciales en la especificación del procedimiento, el soldador debe ser recalificado usando un nuevo procedimiento a) Un cambio de un proceso de soldadura a otro proceso de soldadura o a una combinación

de procesos de soldadura, como los siguientes:

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

se haya calificado en ensayos separados de calificación, empleando cada uno de los mismos procesos de soldadura que son usados para la combinación de procesos de soldadura.

b) Un cambio en la dirección de la soldadura, de vertical ascendente a vertical descendente,

o viceversa. c) Un cambio de clasificación en el metal de aporte desde el grupo 1 ó 2 al grupo 3 ó desde

el grupo 3 al grupo 1 ó 2 (véase la Tabla 1). 6.4 INSPECCIÓN VISUAL Para que un ensayo de calificación de soldadura cumpla los requisitos para la inspección visual, la soldadura debe estar libre de grietas, penetración inadecuada y quemones, y debe presentar apariencia de limpieza y destreza en su ejecución. El socavado adyacente al cordón final en el exterior del tubo no debe exceder 0,8 mm (1/32 de pulgada) de profundidad o el 12,5 % del espesor de pared del tubo, la que sea más pequeña de las dos, y no debe haber más de 50 mm (2 pulgadas) de longitud de socavado en cualquier soldadura continua de 300 mm (12 pulgadas) de longitud. Cuando se use soldadura semiautomática o mecanizada, la proyección del alambre de aporte en el interior del tubo debe ser mantenida al mínimo. La falla en el cumplimiento de los requisitos de esta subsección debe ser causa suficiente para la eliminación de un ensayo adicional. 6.5 ENSAYO DESTRUCTIVO 6.5.1 Muestreo del ensayo de soldaduras a tope Para probar soldaduras a tope, las muestras se deben cortar de cada soldadura de ensayo. La Figura 12 indica la ubicación desde donde se tomarán las probetas, si la soldadura de ensayo es una soldadura completamente circunferencial. Si la soldadura de ensayo se relaciona con segmentos de niples de tubo, un número aproximadamente igual de probetas deben ser tomadas de cada segmento. El número total de probetas y de ensayos a los cuales cada una de las muestras se debe someter, se indican en la Tabla 3. Las probetas deben ser enfriadas al aire hasta la temperatura ambiente antes del ensayo. Para un tubo con diámetro exterior menor o igual a 33,4 mm (1 5/16 de pulgada), una probeta de tubo de sección completa puede ser sustituida por las probetas para los ensayos de doblado de raíz y de sanidad. La probeta de sección completa debe ser ensayada de acuerdo con el numeral 5.6.2.2 y debe cumplir los requisitos del numeral 6.5.3.


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Tabla 3. Tipo y número de probetas de ensayo de soldadura a tope para la calificación del soldador y para el ensayo destructivo de soldaduras de producción

Diámetro exterior del tubo Número de probetas

mm Pulgadas Resistencia a la tracción Sanidad Doblado de

raíz Doblado de cara

Doblado lateral Total

Espesor de pared ≤ 12.7 mm (½ de pulgada)

< 60,3 60,3-114,3

>114,3-323,9 >323,9

< 2 3/8 2 3/8 - 4 1/2 >4 1/2-12 3/4

>12 ¾

0 0 2 4

2 2 2 4

2 2 2 2

0 0 0 2

0 0 0 0

4a

4 6 12

Espesor de pared > 12.7 mm (½ de pulgada)

≤114.3 >114.3-323,9

> 323.9

≤4 ½ >4 ½-12 ¾

>12 ¾

0 2 4

2 2 4

0 0 0

0 0 0

2 2 4

4 6 12

a Para tubos de diámetros menores o iguales a 33,4 mm (1 5/16 pulgada) se deben tomar probetas de dos soldaduras o una probeta de sección completa para el ensayo de resistencia a la tracción.

6.5.2 Procedimientos para los ensayos de resistencia a la tracción, sanidad y doblado

para soldaduras a tope Las probetas deben ser preparadas para los ensayos de resistencia a la tracción, sanidad y doblado, y los ensayos deben ser ejecutados como se describe en el numeral 5.6. Sin embargo, para el propósito de la calificación del soldador, no es necesario calcular la resistencia a la tracción para los cuerpos de ensayo (cupones). El ensayo de resistencia a la tracción puede omitirse; en tal caso las probetas designadas para este ensayo se deben someter al ensayo de sanidad. 6.5.3 Requisitos del ensayo de resistencia a la tracción para soldaduras a tope Para el ensayo de resistencia a la tracción, si alguna de las probetas de sección reducida o la probeta de sección completa rompen por la soldadura o en la unión de la soldadura y el metal base y no se cumplen los requisitos de sanidad del numeral 5.6.3.3, el soldador debe ser descalificado. 6.5.4 Requisitos del ensayo de sanidad para soldaduras a tope Para el ensayo de sanidad, si una probeta cualquiera presenta imperfecciones que exceden las permitidas en el numeral 5.6.3.3, el soldador debe ser descalificado. 6.5.5 Requisitos para el ensayo de doblado en soldaduras a tope Para los ensayos de doblado, si una probeta cualquiera presenta imperfecciones que exceden lo permitido en los numerales 5.6.4.3 ó 5.6.5.3, el soldador debe ser descalificado. Las soldaduras en tubo de alta resistencia no pueden doblarse en forma de U completa. Estas soldaduras deben ser consideradas como aceptables si las probetas que se agrieten se rompen aparte y sus superficies expuestas cumplen los requisitos del numeral 5.6.3.3. Si una de las probetas del ensayo de doblado falla en el cumplimiento de estos requisitos y, en opinión de la compañía, la imperfección observada no es representativa de la soldadura, la probeta del ensayo puede ser reemplazada por una probeta adicional cortada, adyacente a


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aquella que ha fallado. El soldador debe ser descalificado si la probeta adicional también presenta imperfecciones que excedan los límites establecidos. 6.5.6 Muestreo del ensayo de soldaduras de filete Para ensayar las soldaduras de filete, las probetas se deben cortar de cada soldadura de ensayo. La Figura 10 muestra la localización de donde se van a obtener las probetas, si la soldadura de ensayo es una soldadura completamente circunferencial. Si la soldadura de ensayo se relaciona con segmentos de niples de tubo, un número aproximadamente igual de probetas debe ser tomado de cada segmento. Las probetas deben ser enfriadas al aire hasta la temperatura ambiente antes de ensayarlas. 6.5.7 Método de ensayo y requisitos para soldaduras de filete Las probetas de soldadura de filete deben ser preparadas y el ensayo debe ser realizado como se describe en el numeral 5.8. 6.6 RADIOGRAFÍA. ÚNICAMENTE PARA SOLDADURAS A TOPE 6.6.1 Generalidades Como opción para la compañía, la soldadura a tope por calificarse puede ser inspeccionada por radiografía en lugar de los ensayos establecidos en el numeral 6.5. 6.6.2 Requisitos de inspección Se deben realizar radiografías de cada una de las soldaduras de ensayo. El soldador debe ser descalificado si cualquiera de las soldaduras de ensayo no cumple con los requisitos del numeral 9.3. La inspección radiográfica no debe ser usada con el propósito de localizar áreas sanas o áreas que presenten imperfecciones y después hacer ensayos en tales áreas para calificar o descalificar un soldador. 6.7 RECALIFICACIÓN Si, en la opinión mutua de los representantes de la compañía y el contratista, la falla de un soldador para pasar el ensayo de calificación se debió a condiciones inevitables o condiciones más allá de su control, en tal caso, al soldador puede dársele una segunda oportunidad de calificación. No deben darse oportunidades adicionales hasta que el soldador haya mostrado pruebas de entrenamiento posterior que sean aceptadas por la compañía 6.8 REGISTROS Se debe mantener un registro de las pruebas realizadas a cada uno de los soldadores y de los resultados detallados de cada prueba. Se debería usar un formato similar al que se muestra en la Figura 2. (Este formato se debería desarrollar hasta satisfacer las necesidades individuales de cada compañía, pero debe ser suficientemente detallado para demostrar que la calificación de la prueba satisface los requisitos de esta norma). Se debe mantener una lista de los soldadores calificados y de los procedimientos para los cuales ellos se calificaron. Un soldador puede ser requerido para su recalificación, si surge duda acerca de su competencia.


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7. DISEÑO Y PREPARACIÓN DE UNA JUNTA PARA SOLDADURA DE PRODUCCIÓN 7.1 GENERALIDADES La tubería debe ser soldada por soldadores calificados empleando procedimientos calificados. Las superficies a ser soldadas deben estar lisas, uniformes y libres de laminaciones, rasgaduras, cascarilla, escoria, grasa, pintura y otras discontinuidades del material que pudieran afectar adversamente la soldadura. El diseño de la junta y el espaciamiento entre los extremos a tope deben estar de acuerdo con la especificación del procedimiento usado. 7.2 ALINEAMIENTO El alineamiento de los extremos a tope debe ser de tal forma que minimice el desalineamiento entre las superficies. Para los extremos de tubería del mismo espesor nominal de pared, el desalineamiento no debe exceder 3 mm (1/8 de pulgada). Se permiten variaciones mayores siempre y cuando sean causadas por el cambio en las dimensiones del extremo del tubo dentro de las tolerancias especificadas de la compra, y tales variaciones hayan sido distribuidas por igual alrededor de la circunferencia del tubo. El martilleo del tubo para obtener una alineación apropiada debe ser empleado al mínimo. 7.3 USO DE ALINEADORES PARA SOLDADURAS A TOPE El alineador se debe usar en soldaduras a tope de acuerdo con la especificación del procedimiento. Cuando es permitido retirar el alineador antes de terminar el cordón de raíz, las partes continuas de cordón deben estar espaciadas en segmentos aproximadamente iguales, alrededor de la circunferencia de la junta. Sin embargo, cuando se usa un alineador interno (clamp) y las condiciones hacen difícil prevenir el movimiento del tubo o si la soldadura estuviera sometida a esfuerzos indebidos, el cordón de raíz debe ser terminado antes de liberar la tensión del alineador (clamp). Los segmentos del cordón de raíz aplicados en conexiones con los alineadores externos, deben ser espaciados uniformemente alrededor de la circunferencia del tubo y deben tener una longitud acumulativa de por lo menos el 50 % de la circunferencia del tubo antes de remover el alineador. 7.4 BISEL 7.4.1 Bisel de fábrica Todos los biseles de fábrica en los extremos del tubo deben estar conforme al diseño de la junta establecida en la especificación del procedimiento de soldadura. 7.4.2 Bisel de campo Los extremos del tubo deberían ser biselados en el campo con una máquina, herramienta o con máquina de corte con oxígeno. Si la compañía autoriza, se puede emplear, también, el corte manual con oxígeno. Los extremos biselados deben ser razonablemente lisos y uniformes y sus dimensiones deben estar de acuerdo con la especificación del procedimiento. 7.5 CONDICIONES ATMOSFÉRICAS La soldadura no debe ser realizada cuando la calidad de la totalidad de la soldadura se vea deteriorada por las condiciones atmosféricas prevalecientes, incluidos, sin limitarse a ellos, l la humedad del aire, vientos con arena, o vientos fuertes. Pueden usarse protectores contra el viento cuando sea práctico. La compañía debe decidir si las condiciones atmosféricas son apropiadas para la soldadura.


35

7.6 ESPACIO LIBRE Cuando se suelda el tubo sobre la tierra, el espacio libre de trabajo alrededor del tubo para la soldadura no debería ser menor de 406 mm (16 pulgadas). Cuando se suelda el tubo en una zanja, el hueco tipo campana debe ser de suficiente tamaño para proveer al soldador o soldadores un acceso fácil a la junta. 7.7 LIMPIEZA ENTRE CORDONES La cascarilla y la escoria deben ser removidas de cada ranura y cordón. Se deben utilizar herramientas mecánicas cuando esté determinado por la especificación del procedimiento de soldadura; de otra manera, la limpieza puede realizarse con herramientas mecánicas o manuales. Cuando se use una soldadura semiautomática o mecanizada, los grupos de porosidad superficial, los inicios del cordón y los puntos altos deben ser removidos por esmerilado antes de depositar el metal de soldadura sobre ellos. Cuando la compañía así lo requiera, los depósitos vidriosos y duros de escoria deben ser removidos antes de depositar el metal de soldadura sobre ellos. 7.8 SOLDADURA EN POSICIÓN FIJA 7.8.1 Procedimiento Todas las soldaduras en posición fija deben ser realizadas con las partes aseguradas para evitar algún movimiento y con un espacio libre adecuado alrededor de la junta para permitir trabajar al soldador o soldadores. 7.8.2 Cordones de relleno y acabado Para soldadura en posición fija, el número de cordones de relleno y acabado debe ser tal que la soldadura completa tenga una sección transversal sustancialmente uniforme alrededor de toda la circunferencia del tubo. En ningún punto la superficie superior de la soldadura debe estar por debajo de la superficie exterior del tubo, ni debería sobresalir del metal base por más de 1,6 mm (1/16 de pulgada). Dos cordones de soldadura no se deben iniciar en el mismo punto. La cara de la soldadura completa debería ser aproximadamente 3 mm (1/8 de pulgada) mayor que el ancho de la ranura (chaflán) original. La soldadura completa se debe cepillar y limpiar totalmente. 7.9 SOLDADURA EN POSICIÓN GIRADA 7.9.1 Alineamiento A opción de la compañía, se debe permitir la soldadura en posición girada, previniendo que sea mantenida la alineación con el uso de polines o un armazón estructural con un número adecuado de rodillos para prevenir el pandeo del tubo en la longitud soportada. 7.9.2 Cordones de relleno y acabado Para soldadura en posición girada, el número de cordones de relleno y acabado debe ser tal que la soldadura completa tenga una sección transversal sustancialmente uniforme alrededor de toda la circunferencia del tubo. Ningún punto de la superficie superior de la soldadura debe estar por debajo de la superficie exterior del tubo, ni debería sobresalir del metal base por más de 1,6 mm (1/16 de pulgada).


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La cara de la soldadura completa debería ser aproximadamente 3 mm (1/8 de pulgada) mayor que el ancho de la ranura (chaflán) original. A medida que avanza la soldadura, se debe girar el tubo para mantener la soldadura en la parte superior del tubo o cerca de ella. La soldadura completa se debe cepillar y limpiar totalmente. 7.10 IDENTIFICACIÓN DE LAS SOLDADURAS Cada soldador debe identificar su trabajo del modo prescrito por la compañía. 7.11 PRECALENTAMIENTO Y POSTRATAMIENTO TÉRMICO La especificación del procedimiento debe establecer el precalentamiento y postratamiento térmico adecuados que se seguirán cuando los materiales o las condiciones atmosféricas hacen necesario uno u otro tratamiento, o ambos. 8. INSPECCIÓN Y ENSAYO DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN 8.1 DERECHOS DE INSPECCIÓN La compañía debe tener el derecho para inspeccionar todas las soldaduras por medios no destructivos o tomando soldaduras y sometiéndolas a ensayos mecánicos. La inspección puede ser realizada durante la soldadura o después, cuando la soldadura ha sido terminada. La frecuencia de inspección debe ser como la especifique la compañía. 8.2 MÉTODOS DE INSPECCIÓN El ensayo no destructivo puede consistir en la inspección radiográfica u otro método especificado por la compañía. El método usado debe producir indicaciones de imperfecciones, que puedan ser interpretadas y evaluadas con exactitud. Las soldaduras deben ser evaluadas con base en el Capítulo 9, o como opción para la compañía, de acuerdo con el Apéndice A de esta norma. En último caso, se exigirá una inspección más extensiva para determinar el tamaño de la imperfección. El ensayo destructivo debe consistir en la remoción de las soldaduras completas, la selección de las soldaduras en probetas y la inspección de las probetas. Las probetas deben ser preparadas y deben cumplir con los requisitos del numeral 6.5. La compañía debe tener el derecho de aceptar o rechazar cualquier soldadura que no cumpla los requisitos por el método por el cual esta fue inspeccionada. El soldador o soldadores que ejecutan una soldadura que fallan en el cumplimiento de los requisitos pueden ser descalificados para un trabajo posterior. Los operarios del equipo de inspección no destructiva pueden ser requeridos para demostrar la capacidad en el procedimiento de inspección para detectar defectos rechazables, y su habilidad para interpretar apropiadamente las indicaciones dadas por el equipo. No se deben usar métodos de ensayo por trepanación u horadación. 8.3 CALIFICACIÓN DEL PERSONAL DE INSPECCIÓN El personal de inspección de soldadura debe ser calificado por la experiencia y el entrenamiento para la tarea específica de inspección que ellos realizan. Sus calificaciones deben ser aceptadas por la compañía. La documentación de estas calificaciones será conservada por la compañía y debe incluir lo siguiente, sin limitarse a ello:


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a) educación y experiencia, b) entrenamiento, c) resultados de algunas exámenes de calificación. 8.4 CERTIFICACIÓN DEL PERSONAL DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS 8.4.1 Procedimientos El personal de ensayos no destructivos debe ser certificado para el Nivel I, II, o III de acuerdo con las Prácticas Recomendadas de la Asociación Norteamericana para Ensayos No Destructivos No. SNT-TC-1A, ACCP o cualquier otro programa de certificación de reconocimiento nacional que será aceptado por la compañía para el método de ensayo empleado. Únicamente personal de Nivel II ó III debe interpretar los resultados del ensayo. 8.4.2 Registro La compañía debe mantener un registro del personal certificado en ensayos no destructivos. El registro debe incluir los resultados de las pruebas de certificación, la agencia, la persona que otorga la certificación y la fecha de la certificación. El personal de ensayos no destructivos puede ser solicitado para ser recertificado como una opción de la compañía o en caso de surgir alguna duda sobre su habilidad. El personal de ensayos no destructivos de nivel I y II debe ser recertificado al menos cada tres años. El personal de ensayos no destructivos de nivel III debe ser recertificado al menos cada 5 años. 9. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS 9.1 GENERALIDADES Los criterios de aceptación presentados en esta sección se aplican a discontinuidades localizadas por los métodos de ensayo de radiografía, partículas magnéticas, tintas penetrantes y ultrasonido. Ellos también pueden ser aplicados en la inspección visual. Los ensayos no destructivos no deben ser utilizados para seleccionar soldaduras que estén sometidas a ensayos destructivos de acuerdo con el numeral 6.5. 9.2 DERECHOS DE RECHAZO Todos los métodos de ensayos no destructivos están limitados en la información que se puede derivar de las indicaciones que ellos producen. La compañía puede, por lo tanto, rechazar cualquier soldadura que aparentemente se encuentre dentro de los criterios de aceptación si, en su opinión, la profundidad de una discontinuidad puede ser crítica y perjudicial para la soldadura. 9.3 ENSAYO RADIOGRÁFICO NOTA Todas las densidades referidas en el numeral 9.3.1 hasta el 9.3.13 están basadas en imágenes negativas (negativos). 9.3.1 Falta de penetración sin desalineamiento (IP) La falta de penetración sin que esté presente un desalineamiento (IP, Inadequate Cross Penetration), se define como el llenado incompleto de la raíz de la soldadura. Esta condición se


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muestra esquemáticamente en la Figura 13. La falta de penetración de la raíz debe ser considerada como un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) La longitud de una indicación individual de IP excede 25 mm (1 pulgada). b) La longitud total acumulada de indicaciones IP en cualquier longitud de soldadura

continua de 300 mm (12 pulgada) excede 25 mm (1 pulgada). c) La longitud total acumulada de indicaciones IP excede el 8 % de la longitud soldada, en

cualquier longitud de soldadura inferior a 300 mm (12 pulgadas). 9.3.2 Falta de penetración debida a desalineamiento (IPD) La falta de penetración debida a desalineamiento (IPD, Inadequate Penetration Due to High-Low), se define como la condición que existe cuando un borde de la raíz está expuesto (o no unido) porque el tubo adyacente o el accesorio de la unión están desalineados. Esta condición se muestra gráficamente en la Figura 14. La IPD debe ser considerada un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) La longitud de una indicación individual de IPD excede 50 mm (2 pulgadas). b) La longitud total de las indicaciones de IPD en cualquier longitud continua de soldadura

de 300 mm (12 pulgadas) excede 75 mm (3 pulgadas). 9.3.3 Penetración inadecuada en la sección transversal (ICP) Penetración inadecuada en la sección transversal (ICP, Inadequate Cross Penetration) se define como una discontinuidad subsuperficial entre el primer pase interior y el primer pase exterior que es causado por falta de penetración en las caras verticales de la junta. Esta condición se muestra esquemáticamente en la Figura 15. La ICP debe ser considerada un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) La longitud de una indicación individual de ICP excede los 50 mm (2 pulgadas). b) La longitud total de indicaciones de ICP en cualquier longitud continua de soldadura de

300 mm (12 pulgadas) excede los 50 mm (2 pulgadas). 9.3.4 Fusión incompleta (IF) La fusión incompleta (IF, Incomplete Fusion) se define como una discontinuidad superficial entre el metal de soldadura y el material base que está abierto a la superficie. Esta condición se muestra esquemáticamente en la Figura 16. La IF debe ser considerada un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) La longitud de una indicación individual de IF excede 25 mm (1 pulgada). b) La longitud total acumulada de las indicaciones de IF en cualquier longitud continua de

soldadura de 300 mm (12 pulgadas) excede 25 mm (1 pulgada). c) La longitud total acumulada de las indicaciones de IF excede el 8 % de la longitud

soldada, en cualquier longitud de soldadura inferior a 300 mm (12 pulgadas).


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9.3.5 Fusión incompleta debida a un traslape frío (IFD) La fusión incompleta debida a un traslape frío (IFD, Incomplete Fusión Die to Cold Lap), se define como una discontinuidad entre dos cordones adyacentes de soldadura o entre el metal de soldadura y el metal base que no está abierto hacia la superficie. Esta condición se muestra esquemáticamente en la Figura 17. La IFD debe ser considerada un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) La longitud de una indicación individual de IFD excede 50 mm (2 pulgadas). b) La longitud total acumulada de las indicaciones de IFD en cualquier longitud de soldadura

continua de 300 mm (12 pulgadas) excede 50 mm (2 pulgadas). c) La longitud total acumulada de indicaciones de IFD excede el 8 % de la longitud de

soldadura. 9.3.6 Concavidad Interna (IC) La concavidad interna (IC, Internal Concavity) está definida en el numeral 3.2.8 y se muestra esquemáticamente en la Figura 18. Cualquier longitud de concavidad interna es aceptable, siempre que la densidad de imagen de la radiografía de la concavidad interna no exceda la densidad del metal base adyacente más delgada. Para las áreas que excedan la densidad del metal base adyacente más delgado, se aplica el criterio de quemón (véase el numeral 9.3.7).

Relleno incompletoen la raíz

NOTA Una o ambas caras de la raíz pueden ser inadecuadamente rellenas en la superficie interior.

Figura 13. Penetración inadecuada sin desalineamiento (IP)


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Relleno incompletoen un lado de la raíz

Figura 14. Penetración inadecuada debida a desalineamiento (IPD)

Figura 15. Penetración inadecuada en la sección transversal (ICP)

Ausencia de fusión; laimperfección está

conectada a la superficie

Figura 16. Fusión incompleta en el cordón de raíz o en la parte superior de la junta (IF)


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Traslape frío entre cordónde soldadura y metal base

Traslape frío entrecordones adyacentes

NOTA El traslape frío mostrado no está abierto a la superficie.

Figura 17. Fusión incompleta debido a traslape frío (IFD)

El cordón de la raíz esta fusionadocompletamente,pero el centro delpase de raíz esta significativamenteabajo de la superficie interna del tubo

Figura 18. Concavidad interna (IC)

9.3.7 Quemón (BT) 9.3.7.1 Un quemón (BT, Burn Through) se define como una parte del cordón de raíz en donde la penetración excesiva ha causado que el charco de metal de soldadura sea soplado dentro del tubo. 9.3.7.2 Para un tubo con diámetro exterior mayor o igual a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada), un BT debe ser considerado como un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) La dimensión máxima excede 6 mm (1/4 de pulgada) y la densidad en cualquier parte de

la imagen del BT excede la densidad del metal base adyacente más delgado.

b) La dimensión máxima excede el más delgado de los espesores nominales de las paredes unidas y la densidad en cualquier parte de la imagen del BT excede la densidad del metal base adyacente más delgado.

c) La suma de las dimensiones máximas de los BT separados cuya densidad en cualquier

parte de la imagen excede la densidad del metal base adyacente más delgado, mayor a 13 mm (1/2 de pulgada) en cualquier longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) o de la longitud total de la soldadura, cualquiera que sea menor.


42

9.3.7.3 Para un tubo con diámetro exterior menor a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada), un BT debe ser considerado un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) La dimensión máxima excede 6 mm (1/4 de pulgada) y la densidad en cualquier parte de

la imagen del BT excede la densidad del metal base adyacente más delgado. b) La dimensión máxima excede el más delgado de los espesores nominales de las paredes

unidas y la densidad en cualquier parte de de la imagen del BT excede la densidad del metal base adyacente más delgado.

c) Se presenta más de un BT de cualquier tamaño y la densidad en cualquier parte de más

de una de las imágenes excede la densidad del metal base adyacente más delgado. 9.3.8 Inclusiones de escoria 9.3.8.1 Una inclusión de escoria se define como un sólido no metálico atrapado en el metal de soldadura o entre el metal de soldadura y el material base. Por ejemplo, inclusiones de escoria alargadas (ESI, Elongated Slag Inclusions), líneas de escoria continuas o líneas de escoria interrumpidas o huellas de tractor (wagon tracks) se encuentran generalmente en la zona de fusión. Las inclusiones de escoria aisladas (ISI, Isolated Slag Inclusions) son de forma irregular y pueden localizarse en cualquier parte de la soldadura. Para propósitos de evaluación, cuando se mide el tamaño de una indicación radiográfica de escoria, la máxima dimensión de la indicación debe ser considerada como su longitud. 9.3.8.2 Para tubería con un diámetro exterior mayor o igual a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada), las inclusiones de escoria deben ser consideradas un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) La longitud de una indicación de ESI excede los 50 mm (2 pulgadas).

NOTA Indicaciones paralelas de ESI separadas aproximadamente por el ancho del cordón de raíz (huellas de tractor) deben ser consideradas como una indicación sencilla, a menos que el ancho de cualquiera de ellas exceda 0,8 mm (1/32 de pulgada). En este caso, deben ser consideradas como indicaciones separadas.

b) La longitud total acumulada de indicaciones de ESI en cualquier longitud continua de

soldadura de 300 mm (12 pulgadas) excede los 50 mm (2 pulgadas).

c) El ancho de una indicación de ESI excede 1,6 mm (1/16 de pulgada). d) La longitud total acumulada de indicaciones de ISI en cualquier longitud continua de

soldadura de 300 mm (12 pulgadas) excede 13 mm (1/2 pulgada). e) El ancho de una indicación de ISI excede 3 mm (1/8 de pulgada). f) Si más de cuatro indicaciones de ISI con un ancho máximo de 3 mm (1/8 de pulgada) están

presentes en cualquier longitud continua de soldadura de 300 mm (12 pulgadas). g) La longitud total acumulada de indicaciones de ESI y de ISI excede el 8 % de la longitud

soldada. 9.3.8.3 Para tubería con diámetro exterior menor a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada), las inclusiones de escoria deben ser consideradas un defecto si existiera cualquiera de las siguientes condiciones:


43

a) La longitud de una indicación de ESI excede tres veces el espesor nominal de la más delgada de las paredes unidas.

NOTA Las indicaciones de ESI paralelas separadas aproximadamente el ancho del cordón de raíz (huellas de tractor) deben ser consideradas como una indicación individual a menos que el ancho de cualquiera de ellas exceda 0,8 mm (1/32 de pulgada). En este caso, deben ser consideradas como indicaciones separadas.

b) El ancho de una indicación de ESI excede 1,6 mm (1/16 de pulgada). c) La longitud total acumulada de indicaciones de ISI excede dos veces el espesor nominal

de la más delgada de las paredes unidas, y el ancho excede la mitad del espesor nominal de la más delgada de las paredes soldadas.

d) La longitud total acumulada de indicaciones de ESI y de ISI excede el 8 % de la longitud

soldada. 9.3.9 Porosidad 9.3.9.1 La porosidad se define como el gas atrapado durante la solidificación del metal de soldadura, antes de que el gas tenga la posibilidad de ascender a la superficie del charco fundido y escapar. La porosidad es, generalmente, esférica pero puede ser de forma alargada o irregular, tal como la porosidad tubular (agujeros de gusano). Cuando se mide el tamaño de la indicación radiográfica producida por un poro, se deben aplicar los criterios dados en el numeral 9.3.9.2 hasta el numeral 9.3.9.4, a la dimensión máxima de la indicación. 9.3.9.2 La porosidad individual o dispersa (P, Porosity) debe ser considerada un defecto si existiera cualquiera de las siguientes condiciones: a) El tamaño de un poro individual excede 3 mm (1/8 de pulgada). b) El tamaño de un poro individual excede el 25 % del espesor nominal de la más delgada

de las paredes unidas. c) La distribución de porosidad dispersa excede la concentración permitida por la Figura 19

ó 20.


44

Mezclada al azar

Grande

Mediana

Fina

Alineada (Tres o más)

4T

2T

2T

1T

Figura 19. Distribución máxima de porosidades. Espesores de pared menores

o iguales a 12,7 mm (1/2 de pulgada)


45

Mezclada al azar

Grande

Mediana

Fina

Alineada (Tres o más)

4T

2T

2T

1T

Figura 20. Distribución máxima de porosidades. Espesores de pared mayores a 12,7 mm (1/2 de pulgada)


46

9.3.9.3 La porosidad en grupo (CP, Cluster Porosity) que ocurre en cualquier pase de soldadura, excepto en el pase de presentación, debe cumplir con los criterios del numeral 9.3.9.2. La CP que ocurra en el pase de presentación debe ser considerada un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) El diámetro del grupo de poros excede 13 mm (1/2 de pulgada). b) La longitud total acumulada de CP en cualquier tramo continuo de soldadura de 300 mm

(12 pulgadas) de longitud de soldadura excede 13 mm (1/2 de pulgada). 9.3.9.4 La porosidad en túnel (poro túnel) (HB, Hollow Bead) se define como una porosidad lineal alargada que ocurre en el pase de raíz. La HB debe ser considerada un defecto si existe alguna de las siguientes condiciones: a) La longitud de una indicación individual de HB excede 13 mm (1/2 de pulgada) b) La longitud total acumulada de indicaciones de HB en cualquier longitud de soldadura

continua de 300 mm (12 pulgadas) excede los 50 mm (2 pulgadas). c) Las indicaciones individuales de HB, de longitud mayor a 6 mm (1/4 de pulgada), están

separadas por menos de 50 mm (2 pulgadas). d) La longitud total acumulada de indicaciones de HB excede el 8 % de la longitud soldada. 9.3.10 Grietas Las grietas (C, Crack) deben ser consideradas un defecto, si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) Que la grieta, de cualquier tamaño o localización en la soldadura, no sea una grieta de

cráter superficial o una grieta estrella. b) La grieta es de cráter superficial o una grieta estrella, con longitud que excede 4 mm

(5/32 de pulgada).

NOTA Las grietas de cráter superficial o grietas estrella están localizadas en los puntos finales de los cordones de soldadura y son el resultado de las contracciones en el metal de soldadura durante la solidificación.

9.3.11 Socavado El socavado se define como una acanaladura o ranura fundida adyacente al material en la presentación o la raíz de la unión, que no es llenada por el metal de soldadura. El socavado adyacente al pase de presentación (EU, External Undercutting) o al pase de raíz (IU, Internal Undercutting) debe ser considerado un defecto si existe alguna de las siguientes condiciones: a) La longitud total acumulada de indicaciones de EU o de IU, en cualquier

combinación, en una longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) de soldadura, excede los 50 mm (2 pulgadas).

b) La longitud total acumulada de EU y de IU, en cualquier combinación, excede 1/6 de la

longitud soldada.


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NOTA Véase el numeral 9.7 a cerca de los criterios de aceptación para el socavado cuando se emplean las mediciones visual y mecánica.

9.3.12 Acumulación de discontinuidades Excluyendo la penetración incompleta, debida al desalineamiento y al socavado, cualquier acumulación de discontinuidades (AD, Acumulation of Discontinuities) debe ser considerada como un defecto si existe alguna de las siguientes condiciones: a) La longitud total de indicaciones en cualquier longitud continua de 300 mm (12 pulgadas)

de soldadura, excede los 50 mm (2 pulgadas). b) La longitud total acumulada de indicaciones excede el 8 % de la longitud soldada. 9.3.13 Discontinuidades en el tubo o los accesorios Se deben reportar a la compañía las imperfecciones detectadas por ensayo radiográfico en el tubo o los accesorios. La compañía debe tomar la decisión de repararlas o removerlas. 9.4 ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS 9.4.1 Clasificación de las Indicaciones 9.4.1.1 Las indicaciones que se muestran por el ensayo de partículas magnéticas no son necesariamente imperfecciones. Las variaciones magnéticas y metalúrgicas pueden producir indicaciones que son similares a las originadas por imperfecciones pero que no son relevantes para la aceptación. Los criterios dados en los numerales 9.4.1.2 y en 9.4.1.3 se aplican para evaluar las indicaciones. 9.4.1.2 Cualquier indicación con una dimensión máxima de 1,6 mm (1/16 de pulgada), o menor, se debe clasificar como no relevante. Cualquier indicación más grande que se crea que no es relevante, se debe considerar relevante hasta que sea reinspeccionada por partículas magnéticas o por otro método de ensayo no destructivo, para determinar si existe o no una discontinuidad real. La superficie puede ser esmerilada o acondicionada de otra manera antes de una reinspección. Después de que una indicación se determina como no relevante, no es necesario reinspeccionar otras indicaciones no relevantes del mismo tipo. 9.4.1.3 Las indicaciones relevantes son aquellas ocasionadas por las imperfecciones. Las indicaciones lineales son aquellas en las cuales la longitud supera tres veces el ancho. Las indicaciones redondeadas son aquellas en las cuales la longitud es igual o menor a tres veces el ancho. 9.4.2 Criterios de Aceptación Las indicaciones relevantes se deben considerar como defectos si existe alguna de las siguientes condiciones: a) Las indicaciones lineales evaluadas como grietas de cráter o grietas estrella exceden

4 mm (5/32 de pulgada) en longitud. b) Las indicaciones lineales se evalúan como otras grietas, diferentes de grietas de cráter o

grietas estrella.


48

c) Las indicaciones lineales se evalúan como fusión incompleta, IF, y su longitud total excede 25 mm (1 pulgada) en una longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) de soldadura o el 8 % de la longitud soldada.

Las indicaciones redondeadas deben ser evaluadas de acuerdo con los criterios de los numerales 9.3.9.2 y 9.3.9.3, el que sea aplicable. Para propósitos de evaluación, la dimensión máxima de una indicación redondeada debe ser considerada como su tamaño. NOTA Cuando exista duda acerca del tipo de discontinuidad dada por una indicación, la verificación se puede obtener usando otros métodos de ensayo no destructivo. 9.4.3 Discontinuidades en el tubo o los accesorios Se debe reportar a la compañía las discontinuidades detectadas por el ensayo de partículas magnéticas en el tubo o los accesorios. La decisión para repararlas o removerlas debe ser tomada por la compañía. 9.5 ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES 9.5.1 Clasificación de las Indicaciones 9.5.1.1 Las indicaciones mostradas por el ensayo de tintas penetrantes no son necesariamente imperfecciones. Las marcas de mecanizado, rayones y condiciones superficiales pueden producir indicaciones similares a las mostradas por imperfecciones pero que no son relevantes para la aceptación. Los criterios dados en los numerales 9.5.1.2 y 9.5.1.3 se aplican para evaluar las indicaciones. 9.5.1.2 Cualquier indicación con una dimensión máxima de 2 mm (1/16 de pulgada), o menor, debe ser clasificada como no relevante. Cualquier indicación mayor estimada como no relevante debe ser considerada como relevante hasta que sea reinspeccionada por tintas penetrantes o cualquier otro método de ensayo no destructivo, para determinar si existe o no una discontinuidad real. La superficie puede ser esmerilada o acondicionada de otra forma antes de su reinspección. Después de determinar una indicación como no relevante, otras indicaciones no relevantes del mismo tipo no necesitan ser reinspeccionadas. 9.5.1.3 Las indicaciones relevantes son aquellas causadas por las imperfecciones. Las indicaciones lineales son aquellas en las cuales la longitud es mayor a tres veces el ancho. Las indicaciones redondeadas son aquellas en las cuales la longitud es igual o menor a tres veces el ancho. 9.5.2 Criterios de aceptación Las indicaciones relevantes deben ser consideradas como defectos si existiera cualquiera de las siguientes condiciones: a) Las indicaciones lineales evalúan como grietas de cráter o grietas estrella y exceden 4 mm

(5/32 de pulgada) en longitud. b) Las indicaciones lineales se evalúan como grietas diferentes de grietas de cráter o grietas

estrella.


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c) Las indicaciones lineales se evalúan como una fusión incompleta, IF, y su longitud total excede 25 mm (1 pulgada), en una longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) de soldadura o el 8 % de la longitud soldada.

Las indicaciones redondeadas deben ser evaluadas de acuerdo con el criterio de los numerales 9.3.9.2 y 9.3.9.3, el que sea aplicable. Para propósitos de evaluación, la dimensión máxima de una indicación redondeada debe ser considerada como su tamaño. NOTA Cuando exista duda acerca del tipo de discontinuidad dada por una indicación, la verificación se puede obtener usando otros métodos de ensayo no destructivo. 9.5.3 Discontinuidades en el tubo o los accesorios Se deben reportar a la compañía las discontinuidades detectadas en el tubo o los accesorios por el ensayo de tintas penetrantes. La decisión para repararlas o removerlas debe ser asumida por la compañía. 9.6 ENSAYO DE ULTRASONIDO 9.6.1 Clasificación de las Indicaciones 9.6.1.1 Las indicaciones producidas por el ensayo de ultrasonido no son necesariamente defectos. Los cambios en la geometría de la soldadura debidos a desalineación de los extremos de los tubos colindantes, cambios en el perfil del sobreespesor o sobremonta de la soldadura en raíz del diámetro interior, ID, y los pases de presentación del diámetro exterior, OD, transiciones internas y la conversión del modo de onda ultrasónica debida a tales condiciones pueden ocasionar indicaciones geométricas que son similares a aquellas ocasionadas por imperfecciones de la soldadura, pero que no son relevantes para su aceptabilidad 9.6.1.2 Las indicaciones lineales se definen como indicaciones con su dimensión mayor en la dirección de la longitud de la soldadura. Las indicaciones lineales típicas pueden ser ocasionadas por los siguientes tipos de discontinuidades, aunque no están limitadas a ellos: penetración inadecuada sin desalineamiento (IP), penetración inadecuada debida a desalineamiento (IPD), inadecuada penetración en la sección transversal (ICP), fusión incompleta (IF), fusión incompleta debida a traslape frío (IFD), inclusión de escoria alargada (ESI), grietas (C), socavado adyacente al pase de presentación (EU) o al pase de raíz (IU) y porosidad alargada o poro túnel (HB). 9.6.1.3 Las indicaciones transversales se definen como indicaciones con su dimensión mayor a través de la soldadura. Las indicaciones transversales típicas pueden ser causadas por los siguientes tipos de discontinuidades, aunque no están limitadas a ellos: grietas (C), inclusiones de escoria aislada (ISI) y fusión incompleta debida a traslape frío (IFD) en los arranques o paradas de los pases de soldadura. 9.6.1.4 Las indicaciones volumétricas se definen como indicaciones tridimensionales. Tales indicaciones pueden ser ocasionadas por inclusiones, agujeros o poros múltiples o sencillos. Los poros, agujeros parcialmente llenos, o las inclusiones pequeñas en los arranques o paradas en los pases de soldadura pueden ocasionar indicaciones mayores en la dirección transversal que en la dirección longitudinal de la soldadura Las indicaciones volumétricas típicas pueden ser ocasionadas por los siguientes tipos de discontinuidades, aunque no están limitadas a ellos: concavidad interna (IC), quemones (BT), inclusiones de escoria aislada (ISI), porosidad (P) y porosidad agrupada (CP).


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9.6.1.5 Las indicaciones relevantes las ocasionadas por las imperfecciones. Las indicaciones relevantes deben ser valoradas de acuerdo con el nivel de evaluación dado en el numeral 11.4.7 para los criterios de aceptación establecidos en el numeral 9.6.2. NOTA Cuando existan dudas acerca del tipo de imperfección que se revela por una indicación, se puede obtener una verificación al emplear otros métodos de ensayo no destructivos. 9.6.2 Criterios de aceptación 9.6.2.1 Las indicaciones deben ser consideradas defectos cuando exista alguna de las siguientes condiciones: a) Las indicaciones son identificadas como grietas (C). b) Las indicaciones individuales con un tamaño vertical (a través del espesor de pared del

tubo) son superiores a un ¼ del espesor de pared de la tubería. c) Indicaciones múltiples en la misma localización circunferencial con un tamaño (a través

del espesor de pared del tubo) vertical sumado que excede la mitad del espesor de pared del tubo.

9.6.2.2 Las indicaciones lineales superficiales (LS) (diferentes de las grietas) identificadas por estar abiertas a la superficie del diámetro exterior o del diámetro interior, deben ser consideradas defectos si existiera cualquiera de las siguientes condiciones: a) La totalidad acumulada de las indicaciones lineales superficiales, en cualquier longitud

continua de 300 mm (12 pulgadas) de soldadura excede 25 mm (1 pulgada). b) La totalidad acumulada de las indicaciones lineales superficiales excede el 8 % de la

longitud de la soldadura. 9.6.2.3 Las indicaciones lineales subsuperficiales (LB) (diferentes de las grietas), identificadas por estar por debajo de la superficie, dentro de la soldadura y sin conexión a la superficie del diámetro exterior o del diámetro interior, deben ser consideradas defectos si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) La longitud total acumulada de las indicaciones ocultas, en cualquier longitud continua de

300 mm (12 pulgadas) de soldadura, excede los 50 mm (2 pulgadas). b) La longitud total acumulada de las indicaciones ocultas excede el 8 % de la longitud de la

soldadura. 9.6.2.4 Las indicaciones transversales (T) (diferentes de las grietas) deben ser consideradas volumétricas y evaluadas a partir del uso de los criterios para indicaciones volumétricas. La letra T se debe usar para designar todas las indicaciones transversales en los registros. 9.6.2.5 Las indicaciones volumétricas agrupadas (VC) deben ser consideradas defectos cuando la dimensión máxima de las indicaciones VC exceda 13 mm (1/2 de pulgada). 9.6.2.6 Las indicaciones volumétricas individuales (Vl) deben ser consideradas defectos cuando la dimensión máxima de las indicaciones Vl exceda 3 mm (1/8 de pulgada), tanto de ancho como de largo.


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9.6.2.7 Las indicaciones volumétricas de raíz (VR), identificadas por estar abiertas a la superficie del diámetro interior, deben ser consideradas defectos si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) La máxima dimensión de las indicaciones VR excede 6 mm (1/4 de pulgada), o un

espesor nominal de pared, cualesquiera que sea menor. b) La longitud total acumulada de las indicaciones VR excede 13 mm (1/2 de pulgada), en

cualquier longitud continua de 300 mm (12 pulgadas). 9.6.2.8 Cualquier acumulación de indicaciones relevantes (AR) debe ser considerada un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones: a) La longitud total acumulada de las indicaciones sobre el nivel de evaluación excede 50 mm

(2 pulgadas) en cualquier longitud de 300 mm (12 pulgadas) de soldadura. b) La longitud total acumulada de las indicaciones sobre el nivel de evaluación excede el 8 %

de la longitud de la soldadura. 9.6.3 Discontinuidades en el tubo o los accesorios Se deben reportar a la compañía las discontinuidades detectadas por el ensayo de ultrasonido en el tubo o los accesorios. La decisión para repararlas o removerlas debe ser asumida por la compañía. 9.7 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN VISUAL PARA EL SOCAVADO 9.7.1 Generalidades El socavado se definió en el numeral 9.3.11. Los criterios de aceptación establecidos en el numeral 9.7.2 complementan pero no reemplazan los requisitos de inspección visual establecidos en otra parte de esta norma. 9.7.2 Criterios de aceptación Cuando se emplean medios visuales y mecánicos para determinar la profundidad, el socavado adyacente al cordón de presentación o de raíz no debe exceder las dimensiones dadas en la Tabla 4. Cuando a un mismo tiempo las mediciones mecánicas y radiográficas están disponibles, deben regir las mediciones mecánicas.

Tabla 4. Dimensiones máximas del socavado

Profundidad Longitud

Mayor a 0,8 mm (1/32 de pulgada) o mayor al 12,5 % del espesor de pared del tubo, cualquiera que resulte menor.

No aceptable

Mayor a 0,4 mm (1/64 pulgada) o mayor al intervalo entre 6,0 % y el 12,5 % de la pared del tubo, cualquiera que resulte menor.

50 mm (2 pulgadas) en una longitud de soldadura continua de 300 mm (12 pulgadas) ó 1/6 de la longitud soldada, la que resulte más pequeña

Menor o igual a 0,4 mm (1/64 pulgada) o menor o igual al 6,0 % del espesor de la pared del tubo, la que resulte más pequeña.

Aceptable, indiferentemente de la longitud


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10. REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS 10.1 AUTORIZACIÓN PARA REPARAR 10.1.1 Grietas La soldaduras agrietadas se deben retirar de la línea, a menos que estén permitidas por el numeral 9.3.10, o cuando la compañía autorice la reparación. Se pueden reparar grietas donde la longitud de la grieta es menor del 8 % de la longitud soldada, y se usará un procedimiento calificado de reparación de soldadura. 10.1.2 Defectos diferentes a grietas Los defectos en los pases de raíz y de relleno pueden ser reparados con la autorización previa de la compañía. Los defectos en el pase de presentación pueden ser reparados sin autorización previa de la compañía. Se requiere el uso de un procedimiento calificado de reparación de soldadura siempre que una reparación se efectúe con un proceso diferente al usado originalmente para realizar la soldadura o cuando las reparaciones se hacen en un área reparada previamente. 10.2 PROCEDIMIENTO DE REPARACIÓN Cuando se requiera un procedimiento de reparación de soldadura, el procedimiento se debe establecer y calificar para demostrar que puede producirse una soldadura con las propiedades mecánicas convenientes y confiables. Este debe ser aprobado por un ensayo destructivo y el tipo y número de tales ensayos debe estar a discreción de la compañía. El procedimiento de reparación, como mínimo, debe incluir los siguientes aspectos: 10.2.1 Método de exploración del defecto 10.2.2 Método para la remoción del defecto 10.2.3 La ranura de reparación debe ser inspeccionada para confirmar la remoción completa del defecto. 10.2.4 Requisitos para el precalentamiento y el calentamiento entre pases. 10.2.5 Procesos de soldadura y otra información específica contenida en el numeral 5.3.2. 10.2.6 Requisitos para los ensayos no destructivos entre pases. 10.3 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN 10.3.1 Las áreas reparadas deben ser inspeccionadas por los mismos medios utilizados previamente. Si la compañía prefiere, puede reinspeccionar toda la soldadura que contiene una reparación, de la misma manera como se permite la inspección de cualquier soldadura de producción (véanse los numerales 8.1 y 8.2). Las reparaciones deben estar de acuerdo con los criterios de aceptación del Capítulo 9. 10.4 SUPERVISIÓN 10.4.1 La reparación se debe hacer bajo la supervisión de un experto en las técnicas de reparación de soldadura.


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10.5 SOLDADOR 10.5.1 La soldadura debe ser realizada por un trabajador calificado. 11. PROCEDIMIENTOS PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS 11.1 MÉTODOS DE ENSAYO RADIOGRÁFICO 11.1.1 Generalidades Este numeral 11.1 establece los requisitos para la producción de imágenes de radiografía en película u otros medios mediante el uso de rayos X o rayos gamma. Se debe establecer y registrar un procedimiento pormenorizado para la producción de imágenes. Las radiografías en película que se produzcan con el empleo de este procedimiento deben tener la densidad (véase el numeral 11.1.10), claridad y contraste exigidos por esta norma. Las imágenes producidas por otros sistemas deben tener la sensibilidad requerida para definir claramente el diámetro del alambre esencial del indicador de calidad de imagen (IQI) adecuado. Se deben usar los siguientes criterios para evaluar las imágenes de las radiografías: a) Una calidad aceptable de imagen es aquella que está libre de velo (nube) y de

irregularidades de procesado que pueden ocultar la imagen de una imperfección real. b) El indicador de calidad de imagen (IQI) prescrito el diámetro del alambre esencial. c) Un sistema de identificación aceptable. d) Una técnica y montaje adecuados. e) Compatibilidad con los criterios de aceptación. Todos los requisitos referentes a la calidad de las imágenes resultantes deben aplicarse igualmente a rayos X y a rayos gamma. El uso de la inspección radiográfica, así como la frecuencia de tal uso, debe quedar a opción de la compañía. La compañía y el contratista radiográfico deberían acordar el procedimiento radiográfico o procedimientos por usarse, antes del inicio de la producción de radiografía. La compañía debe solicitar al contratista una demostración de que el procedimiento radiográfico propuesto en realidad producirá imágenes aceptables, y le debe exigir, por tanto, el uso de dichos procedimientos para la producción de la radiografía. 11.1.2 Detalles del procedimiento 11.1.2.1 Generalidades Se deben registrar los detalles de cada uno de los procedimientos radiográficos. Se debe suministrar una copia del registro a la compañía, para sus archivos. El informe puede ser en forma escrita, en esquema o una combinación de ambos. Cada uno de los procedimientos debe incluir, como mínimo, los detalles planteados en los numerales 11.1.2.2 y 11.1.2.3. 11.1.2.2 Película radiográfica El procedimiento para la película radiográfica debe incluir, como mínimo, los siguientes detalles:


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a) Fuente de radiación. El tipo de fuente de radiación, el tamaño efectivo de la fuente o del punto focal y el rango de voltaje del equipo de rayos X.

b) Pantallas intensificadoras. El tipo y ubicación de las pantallas y si se emplea plomo, su

espesor. c) Película. La marca comercial de la película, el tipo, o ambos, y el número de placas en el

casete. Para técnicas de película múltiple, se debe especificar la forma en la cual se debe ver la película.

d) Geometría de la exposición. Ya sea exposición de pared sencilla para visión de pared

sencilla (SWE/SWV), exposición de pared doble para visión de pared sencilla (DWE/SWV), o exposición de pared doble para visión de pared doble (DWE/DWV); distancia de la fuente o punto focal a la película; posiciones relativas de la película, soldadura, fuente, indicador de calidad de imagen (IQI) e intervalo o marcas de referencia; y el número de exposiciones requeridas para radiografiar una soldadura completa.

e) Condiciones de exposición. Ya sea miliamperios o curie por minuto, voltaje de rayos X o

el voltaje y amperaje de entrada, y el tiempo de exposición. f) Procesamiento. Ya sea manual o automático; tiempo y temperatura de revelado y tiempo

para el baño o enjuague de parada, fijado y lavado; y detalles del secado. g) Materiales. El tipo y rango de espesor del material para los cuales el procedimiento es

adecuado. h) El indicador de calidad de imagen (IQI) hace referencia al tipo de material identificado por

ASTM o ISO. Y al diámetro del alambre esencial. i) Protector de calor. Material, espesor y la distancia del lado de la película del protector de

calor a la superficie del tubo. 11.1.2.3 Otros medios para la obtención de imágenes El procedimiento para radiografía, cuando se usen medios de imagen diferentes a película, debe incluir, como mínimo, los siguientes detalles: a) Fuente de radiación. Tipo de fuente de radiación, tamaño efectivo de la fuente o del punto

focal y el rango de voltaje del equipo de rayos X. b) El sistema de colección de imagen usado. c) El sistema de procesamiento de la imagen usado. d) El sistema de observación de la imagen usado. e) El sistema de almacenamiento de la imagen usado. f) Geometría de la exposición. Ya sea SWE/SWV, DWE/SWV ó DWE/DWV; sea en

movimiento o en imagen fija; la velocidad de barrido para imagen en movimiento; la distancia desde la fuente o punto focal a la superficie del objeto; las posiciones relativas de la superficie del objeto, soldadura, fuente, indicador de calidad de imagen (IQI) y los marcadores de referencia o intervalos; la cantidad de amplificación geométrica, la amplificación total usada para la visión y el número de imágenes requeridas en la radiografía de una soldadura completa.


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g) Condiciones de exposición. Ya sea miliamperios o curie por minuto, voltaje de rayos X, o el voltaje y amperaje de entrada y, cuando se pueda aplicar, el tiempo de exposición.

h) Materiales. El tipo y rango de espesor del material para los cuales el procedimiento es

adecuado. i) El indicador de calidad de imagen (IQI) hace referencia al tipo de material identificado por

ASTM o ISO. Y al diámetro del alambre esencial. j) Protector de calor. Material, espesor y la distancia del lado de la película del protector de

calor a la superficie del tubo. 11.1.3 Geometría de la exposición 11.1.3.1 Película radiográfica Cuando una fuente radiográfica se centra dentro de un tubo, para exponer una soldadura a tope, resulta adecuada una exposición para la inspección radiográfica de la soldadura completa (SWE/SWV). Cuando la fuente radiográfica está a máximo 13 mm (1/2 de pulgada) por fuera de la superficie de la soldadura, se deben realizar, mínimo, tres exposiciones separadas por 120° para la inspección radiográfica de una soldadura completa (DWE/SWV). Cuando la fuente radiográfica está a más de 13 mm (1/2 de pulgada) por fuera de la superficie de la soldadura, deben realizarse por lo menos cuatro exposiciones separadas 90 grados para la inspección radiográfica de una soldadura completa (DWE/SWV). Cuando el diámetro de la tubería que contiene la soldadura es de 88,9 mm (3,5 pulgadas), o menor, se puede utilizar un procedimiento DWE/DWV. Cuando se usa este procedimiento y el haz de radiación está desplazado de tal manera que no se traslapan tramos de soldadura del lado de la fuente y del lado de la película en las áreas de la radiografía que se evalúa, entonces deben hacerse, mínimo, dos exposiciones separadas 90° para la inspección radiográfica de la soldadura completa. Cuando la imagen de las partes de la soldadura del lado de la fuente y del lado de la película se superponen, deben hacerse por lo menos tres exposiciones separadas 60° para la inspección radiográfica de la soldadura completa. Cuando el diámetro es pequeño y se toma radiografía del tubo de pared gruesa, deberían hacerse exposiciones adicionales para minimizar la distorsión de las imágenes de las imperfecciones en los extremos de las radiografías. La distancia mínima entre la fuente o punto focal y el objeto del lado de la fuente que se está radiografiando debe ser determinada por la fórmula siguiente (utilizando unidades de medición constantes):

D = S t/k en donde

D = distancia mínima en pulgadas, entre el punto focal o fuente y el objeto por radiografiar, medido del lado de la fuente.

S = tamaño efectivo de la fuente o del punto focal, en pulgadas.


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t = es el espesor de la soldadura, incluido el sobreespesor, más la distancia entre la soldadura del lado de la película y la película, en pulgadas.

k = factor de penumbra geométrica.

Cuando se determina t para los procedimientos SWE/SWV y DWE/SWV, se debe emplear el espesor de la pared individual y su sobreespesor de soldadura. Cuando se determina t para los procedimientos DWE/DWV, se debe usar el diámetro exterior de la soldadura (esto es, el diámetro exterior del tubo más dos veces la altura promedio de la convexidad o sobreespesor de la soldadura). Normalmente, k es 0,5 mm (0,02 pulgadas), para materiales cuyo espesor es menor o igual a 50,8 mm (2 pulgadas). 11.1.3.2 Otros medios de imágenes La aceptación final de la geometría de la exposición se debe basar en la habilidad para ver el penetrómetro prescrito y el agujero esencial o el diámetro del alambre. Para imágenes en movimiento, la geometría de exposición debe ser evaluada a la misma velocidad de barrido por usar durante la inspección radiográfica de una soldadura completa. 11.1.4 Tipo de indicadores de calidad de imagen (IQI) Los indicadores de calidad de imagen deben estar en conformidad con los requisitos ya sea de la norma ASTM E 747 o ISO 1027 para indicadores de alambre. La compañía debe definir cual tipo de indicador de calidad de imagen será utilizado (ASTM o ISO). El indicador de calidad de imagen debe estar hecho de un material radiologicamnete similar al material soldado. 11.1.5 Selección de los indicadores de calidad de imagen (IQI) El IQI debe corresponder ya sea a la serie de seis alambres según la norma ASTM E747 o a la serie de siete alambres según norma ISO, los cuales son ordenados de manera ascendente según su diámetro. El diámetro esencial del alambre que debe ser usado se basa en el espesor de la soldadura tan y como se muestra en la tabla 5 según la norma ASTM E747 o en la tabla 6 según la norma ISO. Según el criterio del contratista responsable de la radiografía, diámetros menores a los estipulados en estas normas pueden ser utilizados si se logra la sensibilidad radiográfica requerida. NOTA Para propósitos de la selección de los indicadores de calidad de imagen, el espesor de la soldadura se debe entender como el espesor de la pared del tubo mas la altura del sobre espesor (se deben sumar el sobre espesor interno y el externo), Las imágenes radiográficas correspondientes al número del indicador y al conjunto de letras según ASTM o a la designación ISO deben aparecer claramente. La imagen del diámetro esencial del alambre debe aparecer claramente a través de toda el área de interés.

Tabla 5. Espesor del tubo vs diámetro del alambre del IQI ASTM E747

Espesor de soldadura Diámetro esencial del alambre mm pulgadas mm pulgadas

Juego de letras ASTM

0 - 6,4 0 – 1/4 0,20 0,008 A >6,4 - 9,5 > 1/4 - 3/8 0,25 0,010 A ó B >9,5- 12,7 > 3/8 – 1/2 0,33 0,013 B >12,7-19,1 >1/2 – 3/4 0,41 0,016 B >19,1-25,4 > 3/4 - 1 0,51 0,020 B >25,4-50,8 >1-2 0,64 0,25 B


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Tabla 6. Espesor del tubo vs diámetro del alambre del IQI ASTM E747

Espesor de soldadura Diámetro esencial del alambre mm pulgadas mm pulgadas

Identificación de alambre

0 - 6,4 0 – 1/4 0,20 0,008 13 >6,4 - 9,5 > 1/4 - 3/8 0,25 0,010 12 >9,5- 12,7 > 3/8 – 1/2 0,33 0,013 11 >12,7-19,1 >1/2 – 3/4 0,41 0,016 10 >19,1-25,4 > 3/4 - 1 0,51 0,020 9 >25,4-50,8 >1-2 0,64 0,25 8

11.1.6 Localización de los indicadores de calidad de imagen 11.1.6.1 Película El indicador de calidad de imagen debe ser colocado como se describe a continuación: a) Cuando se tome radiografía de una soldadura completa, con una sola exposición usando

una fuente dentro del tubo, se deben usar al menos cuatro IQI, colocados paralelamente a la soldadura y espaciados aproximadamente igual alrededor de la circunferencia. Para el procedimiento DWE/DWV se debe colocar un IQI sobre el tubo, por el lado de la fuente y adyacente a la soldadura, de tal manera que su imagen no se superponga sobre la imagen de la soldadura. Para los procedimientos DWE/SWV ó SWE/SWV que requieren de exposición múltiple para la inspección completa de la soldadura y cuando la longitud de la película por interpretar sea mayor de 130 mm (5 pulgadas), se deben usar dos IQI colocados paralelos a la soldadura y ubicados sobre el lado de la película. Uno debe estar a 25 mm (1 pulgada) del extremo de la longitud de la película, y el otro se debe colocar centrado en la película. Cuando la longitud de la película que se interpreta es de 130 mm (5 pulgadas), o menos, debe colocarse un IQI sobre el lado de la película, paralelo a la soldadura y ubicado en el centro de la longitud de interpretación. Cuando se toma una radiografía de una soldadura reparada, al menos un IQI se debe colocar adyacente a cada área reparada.

b) Cuando no es practico colocar un indicador d calidad de imagen sobre la soldadura

debido a la configuración de la soldadura o a su tamaño, este debe ser colocado sobre un bloque separado. Estos bloques deben estar hechos ya sea del mismo material a radiografiar o de otro radiológicamente similar y pueden ser utilizados para facilitar el posicionamiento del indicador. El espesor del bloque separado debe ser el mismo que el de la soldadura.

c) Protectores de calor. Los IQI pueden ser ubicados sobre un protector de calor en lugar

de estar en contacto con el tubo, siempre y cuando se demuestre la aceptabilidad de la ubicación del IQI demostrada durante la calificación del procedimiento.

11.1.6.2 Otros medios para la obtención de imágenes. Para la obtención de imágenes por otros medios diferentes a la película, la ubicación del IQI debe ser la misma que la establecida en el numeral 11.1.6.1. Los IQI se pueden localizar sobre la superficie del tubo, o mantener en posición entre la superficie del tubo y la cámara, por un medio que los asegure a ella o al aparato de barrido. La aceptabilidad de la ubicación del IQI debe ser calificada antes de la radiografía de producción, usando IQI puestos en contacto con el tubo, simultáneamente y adyacentes a los ubicados o colocados por un medio de fijación sobre la superficie del tubo.


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11.1.7 Producción de radiografías Solamente los radiólogos Nivel II o III deben interpretar las imágenes de soldadura de producción. Los radiólogos deben reportar a la compañía, todos los defectos observados en las radiografías, a menos que la compañía requiera que se registren todas las imperfecciones observadas. El radiólogo debe indicar si la soldadura cumple con los requisitos del Capítulo 9. La compañía debe determinar la disposición final de la soldadura. 11.1.8 Identificación de Imágenes Las imágenes deben ser claramente identificadas empleando números de plomo, letras de plomo, marcas u otras identificaciones, de tal manera que la soldadura en cuestión y cualquier imperfección en ella se puedan localizar con rapidez y precisión. La compañía puede especificar el procedimiento de identificación por utilizarse. Siempre que se use más de una imagen en la inspección de una soldadura, las marcas de identificación deben aparecer en cada imagen y las imágenes adyacentes se deben traslapar. La última marca de referencia al final de cada imagen debe aparecer en las imágenes adyacentes, de modo que se establezca que ninguna parte de la soldadura ha sido omitida. 11.1.9 Almacenamiento de películas y otros medios de imagen 11.1.9.1 Película Todas las películas no expuestas deben ser almacenadas en un lugar limpio y seco, donde las condiciones del medio no afecten perjudicialmente la emulsión. Si existe duda en relación con la condición de la película virgen, deben revelarse en forma normal la primera y última hoja de cada paquete o una longitud de la película igual a la circunferencia de cada rollo original, sin exponerla a la radiación o a la luz visible. Si la película procesada muestra niebla o velo, debe descartarse el rollo o la caja completa de la cual se tomó la película de muestra, a menos que las películas de ensayo adicionales demuestren que la película restante en la caja ó rollo está libre de niebla o velo de pre-exposición que exceda de una densidad transmitida de 0,30 H&D, para películas de base transparente, o una densidad reflejada de 0,05 H&D, para películas de base opaca. NOTA H&D se refiere al método de Hurter - Driffield que define cuantitativamente el ennegrecimiento de la película. 11.1.9.2 Otros Medios para la obtención de imágenes Otros medios para la obtención de imágenes deben ser almacenados en estricta concordancia con las recomendaciones del fabricante. 11.1.10 Densidad de la película 11.1.10.1 Densidad de la película A excepción de las pequeñas áreas localizadas causadas por configuraciones de soldadura irregular, la densidad transmitida H&D en el área de interés de la base transparente de la película no debe ser menor de 1,8 ni mayor de 4,0. La densidad reflejada H&D para película opaca no debe ser menor de 0,5 ni mayor de 1,5. Las densidades transmitidas H&D a través de pequeñas áreas localizadas pueden sobrepasar estos límites; sin embargo, las densidades mínimas no deben ser menores de 1,5 y las máximas no deben exceder de 4,2. La densidad H&D reflejada no debe ser menor de 0,25 y no debe exceder de 1,8.


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11.1.10.2 Equipo visualizador de película (Negatoscopio) El equipo de visualización (negatoscopio) debe ser del tipo de alta intensidad variable y debe ser capaz de visualizar densidades de películas dentro de los rangos del numeral 11.1.10.1. Debe estar equipado para prevenir la luz proveniente de los alrededores del borde de la radiografía o a través de porciones de baja densidad de la radiografía, que interfiera con la interpretación. 11.1.10.3 Facilidades para la visualización de película Las facilidades para la visualización de las películas deben proveer una iluminación de fondo suave que no cause problemas de reflexiones, sombras o deslumbramientos al radiólogo. 11.1.11 Procesamiento de la imagen Cuando la compañía lo requiera, las películas u otros medios para la obtención de imágenes se deben procesar, manipular y almacenar de tal manera que las imágenes se puedan interpretar, como mínimo, tres años luego de ser producidas. 11.1.12 Área de procesamiento El área de procesamiento y todos los accesorios deben estar permanentemente limpios. 11.1.13 Protección contra la radiación El radiólogo debe ser el responsable de la protección y control de todas las personas que trabajen con o cerca de las fuentes de radiación. La protección y el monitoreo deben cumplir con los reglamentos aplicables nacionales, departamentales y municipales. 11.2 MÉTODO DE ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS Cuando el ensayo de partículas magnéticas esté especificado por la compañía, se debe establecer un procedimiento escrito detallado para el ensayo de partículas magnéticas, que cumpla con los requisitos de ASTM E709. La compañía y el contratista del ensayo no destructivo deberían acordar el procedimiento o procedimientos del ensayo de partículas magnéticas antes de llevar a cabo los ensayos en producción. La compañía debe solicitar al contratista demostrar que los procedimientos propuestos producirán resultados aceptables y debe exigir que el contratista use aquellos procedimientos contemplados en el ensayo de producción. 11.3 MÉTODO DE ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES Cuando la compañía especifique el ensayo de tintas penetrantes, se debe establecer un procedimiento escrito detallado para el ensayo de tintas penetrantes que cumpla los requisitos de ASTM E 165. La compañía y el contratista del ensayo no destructivo deberían acordar el procedimiento del ensayo de tintas penetrantes antes de llevar a cabo los ensayos de producción. La compañía debe solicitar al contratista demostrar que los procedimientos propuestos producirán resultados aceptables y debe exigir que el contratista use aquellos procedimientos contemplados en el ensayo de producción.


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11.4 MÉTODO DE ENSAYO POR ULTRASONIDO 11.4.1 Generalidades Cuando la compañía especifica el ensayo por ultrasonido, para la inspección de soldaduras a tope circunferenciales nuevas o en servicio, se deben aplicar los requisitos de este numeral. Se debe establecer y registrar un procedimiento detallado para el uso individual de las técnicas de ultrasonido. El empleo del ensayo por ultrasonido y el alcance del mismo deben quedar a elección de la compañía. La compañía y el contratista del ensayo por ultrasonido deberían acordar los procedimientos por ultrasonido antes de la ejecución del ensayo de producción. La compañía debe exigir al contratista de ultrasonido demostrar los procedimientos propuestos para producir resultados exactos y aceptables y debe exigir al contratista usar tales procedimientos para el ensayo de producción. Se aconseja precaución cuando se aplique este método para la inspección de soldadura en servicio debido a las potenciales imperfecciones de la superficie y del material base que pueden interferir con el uso de la técnica por ultrasonido. Todas las superficies por explorar en el ensayo de ultrasonido deben estar limpias y sin revestimiento. Para proyectos nuevos de construcción, la eliminación del revestimiento (longitud del tubo sin protección) en los extremos del tubo, necesaria para la exploración por ultrasonido, debería ser especificado antes de revestir el tubo. Las costuras longitudinales de los tubos deberían nivelarse o amolarse a ras con la superficie del tubo, a la distancia necesaria para la exploración por ultrasonido. 11.4.2 Detalles del procedimiento 11.4.2.1 Generalidades Se deben registrar los detalles de cada procedimiento por ultrasonido . Se debe suministrar una copia del informe a la compañía, para sus registros. Los informes deben ser por escrito y con esquemas. Como mínimo, cada procedimiento debe incluir los detalles aplicados mencionados en el numeral 11.4.2.2. 11.4.2.2 Procedimiento por ultrasonido El ensayo de soldaduras por ultrasonido debe incluir, como mínimo, los siguientes detalles específicos aplicables: a) Tipos de soldaduras por ensayar, dimensiones de preparación de la junta y procesos de

soldadura. b) Tipo de material (por ejemplo: para la especificación NTC 4748 (API 5L): tamaño, grado,

espesor, proceso de fabricación). c) Preparación y acondicionamiento de la superficie de exploración. d) Etapa en la que la inspección será ejecutada. e) Instrumento/ Sistema de ultrasonido y palpadores (por ejemplo: fabricante, tipo, tamaño,

entre otros).


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f) Automático o manual. g) Acoplante. h) Técnica de ensayo:

1) Ángulos. 2) Frecuencias (MHz). 3) Temperaturas e intervalos. 4) Formas y velocidades de exploración. 5) Datos de referencia y marca de localización. (Por ejemplo: ubicaciones de cara, de

raíz y circunferencial).

i) Bloques de referencia. Esquemas de detalle que muestren las dimensiones de la vista de planta y de la vista de la sección transversal de los bloques patrón de referencia, del material de producción y todos los reflectores de referencia.

j) Requisitos de calibración. El intervalo para el cual se requiere la calibración del

instrumento o del sistema, la secuencia del ajuste de calibración de la instalación antes de inspeccionar soldaduras, incluidos todos los bloques patrones de calibración por usar, el ajuste del nivel de sensibilidad de referencia (por ejemplo: DAC o TCG), y los intervalos para verificación de los ajustes de calibración.

k) Nivel de exploración o barrido. EI ajuste de sensibilidad en decibeles (dB) por agregar a la

sensibilidad de referencia para la exploración o barrido. l) Nivel de evaluación. El nivel o altura de los ecos detectados durante la exploración para

los cuales se requiere una evaluación adicional, y cualquier ajuste de sensibilidad que se haga antes de la evaluación de aceptación o rechazo.

m) Registro de los resultados. Tipo de registro (por ejemplo: dibujo, impresora, disco

compacto, etc.) y la determinación acerca de si todos los reflectores o únicamente los reflectores no aceptables serán registrados.

n) Registro de inspección por ultrasonido. Un ejemplo de los registros de inspección. 11.4.3 Requisitos del personal de ensayo por ultrasonido Un Nivel III en ensayos no destructivos, en ultrasonido, debe desarrollar la técnica de aplicación y preparar y aprobar el procedimiento de ensayo. Únicamente personal certificado en Nivel II o III debe calibrar el equipo e interpretar los resultados del ensayo. El personal Nivel Il o III en ultrasonido debe ejecutar el ensayo y evaluar los resultados bajo los criterios de aceptación o rechazo. El personal de ensayo por ultrasonido debe ejecutar inspecciones de acuerdo con procedimientos aprobados y calificados (véase el numeral 11.4.4). El personal responsable por el ensayo debe ser capaz de determinar la aceptación de soldaduras a tope circunferenciales de acuerdo con los criterios de aceptación establecidos en el numeral 9.6.


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La compañía tiene el derecho, en cualquier momento, de exigirle al personal que demuestre sus capacidades para llevar a cabo los requisitos del procedimiento calificado. 11.4.4 Demostración del procedimiento de ensayo Antes de la aprobación final escrita, la compañía debe exigir al contratista que demuestre la aplicación del procedimiento y los sistemas por ultrasonido. Debe ser generado un registro de la calificación del procedimiento y los resultados deben ser documentados antes de emplearlos en soldaduras reales de campo. El proceso de calificación debe ser como sigue: a) Las soldaduras que contengan defectos e imperfecciones aceptables deben ser

preparadas de muestras reales del material del tubo de producción utilizando la especificación del procedimiento de soldadura aprobado. Pueden ser usadas las soldaduras de calificación de soldadores.

b) Se deben hacer radiografías de las soldaduras y los resultados se deben documentar. c) Se debe aplicar el procedimiento por ultrasonido dentro de los intervalos de temperatura

detallados, y los resultados se documentan y se comparan con las radiografías. d) Se deben documentar las diferencias en los resultados de detección. (Se pueden

observar diferencias en el grado de detección y resolución entre el ultrasonido y la radiografía). Si la compañía lo exige, se debe realizar el ensayo destructivo de la muestra de soldadura para revelar o confirmar los resultados.

e) EI uso del procedimiento por ultrasonido en la soldadura de producción se debe basar en

la capacidad de implementar el método/técnica/sistema para:

1) Localización circunferencial 2) Dimensionar una longitud 3) Determinar la profundidad desde la superficie del diámetro exterior y 4) Localizar axialmente (sección transversal de la soldadura) imperfecciones o

defectos solicitados en las muestras de ensayo.

Además, el procedimiento debe determinar exactamente la aceptación de las soldaduras de acuerdo con los criterios establecidos en los numerales 9.6 y 11.4.7.

11.4.5 Criterios de referencia de sensibilidad API La sensibilidad del ensayo manual por ultrasonido se debe basar en un nivel de dos o tres puntos de referencia (por ejemplo: corrección de amplitud de distancia [DAC] o ganancia corregida con el tiempo (TCG)) derivada de una entalla N10 introducida dentro de una muestra del tubo por inspeccionar. (Véanse las Figuras 22A y 22B). El punto más alto de la DAC/TCG no debe ser menor que el 80 % de la altura de la pantalla completa. La norma de referencia también se debe usar para determinar la velocidad real del haz del sonido, ángulo refractado y la distancia de la trayectoria en el material del tubo por inspeccionar.


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B

N

NT

A CD

E

E

R2

R1R3

Vista frontal

Vista lateral del bloque entallado

Dimensiones: T = espesor nominal de la pared del tubo. N = profundidad de la entalla: 10 %T ± 10 % N. A = longitud mínima de 50 mm (2 pulgadas). B = ancho máximo de la entalla 3,2 mm (1/8 de pulgada). C = longitud mínima igual a 11.35 T más 50 mm (2 pulgadas). D = ancho mínimo de 80 mm (3,1 pulgada). E = longitud mínima de la entalla de 25 mm (1 pulgada). R1 = radio exterior del tubo R2 = radio interior de la entalla = R1 menos 0.90 T R3 = radio exterior de la entalla = R1 menos 0.10 T

Figura 21.A Bloque de referencia para ensayo por ultrasonido manual.

A B

Ubique el transductor en línea con la entalla exterior al doble de la distancia usada para maximizar la entalla interior (Posición B). Verifique que el pico del eco de la entalla exterior esté en o cerca a la lectura de profundidad cero. Esto comprobará que los ajustes de ángulo refractado y velocidad son suficientemente exactos.

Figura 21.B. Establecimiento de la distancia, ángulo refractado y la velocidad


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La velocidad desconocida y el ángulo refractado se deben determinar cuando se vayan a inspeccionar soldaduras en tubería de diferentes especificaciones químicas, espesor de pared y diferente diámetro, o de más de un fabricante de tubos. Esto se puede llevar a cabo con el uso de dos palpadores del mismo ángulo y frecuencia nominales, dirigidos el uno hacia el otro. (véase la Figura 22.C). Cuando se observa una diferencia en la velocidad, ángulo, o distancia de la trayectoria del sonido; se debe fabricar otro factor de referencia a partir del nuevo material del tubo. Para el ensayo por ultrasonido automatizado, y cuando la compañía lo requiera para el ensayo por ultrasonido manual, se deben maquinar agujeros de fondo plano dentro de una muestra del tubo por inspeccionar. Esta muestra se debe usar como reflector de calibración, además de las entallas N 10 en las superficies interna y externa. El diámetro de cada agujero de fondo plano debería ser aproximadamente igual al espesor de un pase de relleno de soldadura. La superficie plana de reflexión de cada agujero se debe colocar en el mismo ángulo y posición como la preparación de la unión a soldar por cada pase de relleno requerido por el procedimiento de soldadura. Adicionalmente, los reflectores planos o agujeros de fondo plano se deben colocar en la posición de la línea central de la soldadura con sus superficies planas de reflexión verticales a la soldadura. Todos los reflectores deberían estar espaciados de tal manera que dos de ellos no estarán simultáneamente dentro de la dispersión del haz de un palpador. Para ensayar en otra construcción nueva y diferente, se debe usar una muestra del tubo del mismo grado, espesor de pared, y diámetro que los del tubo por inspeccionar, para establecer los criterios de referencia. Se debe emplear una técnica de transferencia usando palpadores con los mismos ángulos y frecuencias nominales por emplearse para la inspección, para determinar la distancia de salto completo real, ángulo refractado real, y atenuación en el material por inspeccionar (véase la Figura 22.C).

Usando dos transductores de igual ángulo y frecuencia, uno transmitiendo y otro recibiendo, maximice el eco recibido. Mida la distancia de superficie entre los puntos de salida de los transductores. La mitad de la distancia de superficie dividida por el espesor de pared medido es igual a la tangente del ángulo refractado. Sin cambiar los ajustes del instrumento, repita este proceso sobre el tubo con velocidad, ángulo refractado, y atenuación desconocidas para determinar cualquier diferencia.

Figura 21.C Procedimiento de transferencia. 11.4.6 Ensayo por ultrasonido del material base Después de la culminación de la soldadura a tope circunferencial, antes de su ensayo por ultrasonido se debe ejecutará un ensayo de onda de compresión del material base en ambos lados de la soldadura (distancia mínima = 1.25 x la distancia del salto más largo de la superficie por usar). Se deben observar y registrar en el registro de la inspección todos los reflectores de haz completo y parcial que interfieren (distancia y localización del punto de referencia desde el borde de la soldadura). La compañía puede ignorar este requisito si cuenta con los chequeos para determinar defectos de laminación realizados en fábrica.


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11.4.7 Exploración y nivel de evaluación 11.4.7.1 Ensayo por ultrasonido del material base El ensayo manual de onda de compresión del material base se debe ejecutar con el segundo eco de fondo del patrón de referencia (véase la Figura 22.A) ajustado al menos al 80 % de la altura de la pantalla total. El ensayo por ultrasonido automatizado del material base se debe ejecutar usando el mismo método de calibración y nivel de evaluación como aquél para la onda de compresión manual, o una técnica diferente si se demuestra que es igual o mejor que el método manual. 11.4.7.2 Ensayo de soldadura por ultrasonido manual El ensayo de soldadura por ultrasonido manual se debe ejecutar a una sensibilidad de exploración de referencia DAC/TCG más 6 dB, como mínimo. Se deben evaluar todas las indicaciones que excedan el 50 % de la altura de pantalla DAC/TCG . La sensibilidad de la evaluación para el ensayo de soldadura por ultrasonido manual debería ser la sensibilidad de referencia DAC/TCG más 6 dB, como mínimo, con un nivel de evaluación para todas las indicaciones al 50 % de la altura de pantalla DAC/TCG. Después de que los niveles de la sensibilidad de referencia, sensibilidad de exploración y sensibilidad de evaluación hayan sido establecidos, se deben calificar e incorporar en el procedimiento final y en el reporte de calificación final. 11.4.7.3 Ensayo de soldadura por ultrasonido automático El ensayo de soldadura por ultrasonido automatizado se debería ejecutar a una sensibilidad de exploración de referencia de altura de pantalla del 80 %, más 4 dB, cuando se use la técnica de pulso-eco. La sensibilidad de la evaluación debería ser la misma que la sensibilidad de exploración o barrido. La evaluación del nivel de la altura de pantalla (umbral registrado) debería estar al 40 % de la altura de la pantalla completa empleando la técnica automatizada de pulso-eco. Se pueden usar otras técnicas automatizadas, reflectores de referencia, sensibilidades de referencia, sensibilidades de exploración, sensibilidades de evaluación, y los niveles de evaluación, si se demuestra que son equivalentes a la técnica de pulso-eco para la detección y evaluación de las discontinuidades de soldadura. 11.4.8 Ensayo por ultrasonido en la producción Los técnicos de ultrasonido deben reportar a la compañía todos los defectos, a menos que la compañía requiera que se reporten todas las indicaciones observadas (nivel de evaluación y superiores). La compañía debe determinar la disposición final de la soldadura. 11.4.9 Identificación de las indicaciones registradas EI registro de la inspección de soldaduras realizado por el ensayo de ultrasonido debe incluir el número de la soldadura, datos de localización, longitud, profundidad desde la superficie del diámetro exterior y clasificación del defecto (lineal, transversal, o volumétrico) de todas las indicaciones registradas.


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12. SOLDEO MECANIZADO CON ADICIÓN DE METAL DE APORTE 12.1 PROCESOS ACEPTADOS La soldadura mecanizada se debe realizar haciendo uso de uno o más de los siguientes procesos: a) soldadura por arco sumergido (SAW); b) soldadura de arco eléctrico y alambre sólido protegido con gas, MIG/MAG (GMAW); c) soldadura de arco eléctrico y electrodo de tungsteno protegido con gas, TIG (GTAW); d) soldadura de arco eléctrico con electrodo tubular con o sin protección externa (FCAW); e) soldadura por arco eléctrico con plasma (PAW). 12.2 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO Antes de comenzar el proceso de soldadura, se debe establecer y calificar una especificación detallada del procedimiento, para demostrar que las soldaduras se pueden producir sanas y con propiedades mecánicas aceptables (tales como resistencia, ductilidad y dureza). Se deben unir dos tramos de tubo o niples siguiendo detalladamente la especificación del procedimiento. La calidad de la soldadura se debe determinar por ensayos destructivos y no destructivos y debe cumplir los requisitos del numeral 5.6 (excepto el numeral 5.6.3 Ensayo de sanidad (Mella o Nick) y del Capítulo 9, respectivamente. Estos procedimientos se deben cumplir, excepto cuando la compañía autorice un cambio, tal como se estipula en el numeral 12.5. 12.3 REGISTRO Se deben registrar los detalles de cada procedimiento calificado. Este registro debe mostrar los resultados completos del ensayo de calificación del procedimiento. Se deberían usar unos formatos similares a los mostrados en las Figuras 1 y 2. El registro se debe mantener tanto tiempo como el procedimiento se encuentre en uso. 12.4 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO 12.4.1 Generalidades La especificación del procedimiento debe incluir toda la información pertinente al ajuste y mantenimiento conveniente para la operación del equipo, tal como se especifica en el numeral 12.4.2. 12.4.2 Información específica 12.4.2.1 Proceso El proceso específico o la combinación de estos deben ser claramente identificados. Esta identificación debe incluir el tipo de tecnología de soldadura utilizado asi como la descripción del equipo a ser usado.


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12.4.2.2 Materiales del tubo y de los accesorios Se deben identificar los materiales con los cuales se aplica el procedimiento. Se pueden agrupar especificaciones para tubería NTC 4748 (API 5L), como también materiales que reúnan aceptablemente las especificaciones ASTM (véase el numeral 5.4.2.2), previniendo que los ensayos de calificación se realicen en los materiales con la más alta especificación de resistencia mínima de fluencia en el grupo escogido. 12.4.2.3 Diámetros Se deben identificar el rango de diámetros sobre el cual es aplicable el procedimiento. 12.4.2.4 Grupo de espesores de pared y número y secuencia de los cordones (pases) Se debe identificar el rango de espesores de pared sobre el cual es aplicable el procedimiento, así como el rango de número de cordones requeridos para estos espesores de pared y la maquinaria usada para cada cordón. 12.4.2.5 Diseño de la junta La especificación debe incluir un dibujo o dibujos de la junta, que muestren el tipo de unión (por ejemplo, en V o U), el ángulo del bisel, el tamaño de la cara de la raíz y la abertura de la raíz. Se debe designar el tipo de respaldo, si se utiliza. 12.4.2.6 Metal de aporte Se debe designar el tamaño y el número de clasificación de la AWS para el metal de aporte. 12.4.2.7 Características eléctricas Se debe especificar la corriente, la polaridad, el rango de voltaje y de amperaje para cada tamaño o tipo de electrodo. 12.4.2.8 Posición La especificación debe indicar si la soldadura se ejecutará en posición girada o fija. 12.4.2.9 Progresión de la soldadura Únicamente para soldadura en posición fija, la especificación debe indicar si la soldadura se realiza en dirección ascendente o descendente. 12.4.2.10 Tiempo entre pases Se debe indicar el tiempo máximo entre la terminación del pase de raíz y el inicio del segundo pase, así como también el tiempo máximo entre la terminación del segundo pase y el inicio de los demás pases. 12.4.2.11 Tipo de alineadores La especificación debe indicar, si el alineador será interno o externo o si no hay necesidad de él.


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12.4.2.12 Limpieza La especificación debe describir la limpieza requerida al final de los pases y entre pases. 12.4.2.13 Precalentamiento Se deben especificar métodos, ancho por precalentar, temperatura mínima al comienzo de la soldadura y temperatura ambiente mínima por debajo de la cual se requiere precalentar. 12.4.2.14 Post tratamiento térmico Se deben especificar métodos, ancho por calentar, temperatura mínima y máxima, tiempo del postratamiento térmico, y métodos para el control de la temperatura para el postratamiento térmico. 12.4.2.15 Gas protector y caudal Se debe designar la composición del gas protector y el rango del caudal. 12.4.2.16 Fundente protector Se debe designar el número de clasificación de la AWS, si está disponible, o el número de marca del fundente protector. 12.4.2.17 Velocidad de avance Se debe especificar para cada pase, el rango para la velocidad de avance en milímetros (pulgadas) por minuto. 12.4.2.18 Otros factores Se deben designar otros factores importantes, en la medida en que pueden ser necesarios para la correcta operación del proceso o que pueden afectar la calidad del trabajo producido. Estos pueden incluir la localización y el ángulo para la soldadura por arco sumergido, distancia del tubo de contacto al material base, ancho de la oscilación y la frecuencia. 12.5 VARIABLES ESENCIALES 12.5.1 Generalidades Se debe reestablecer un procedimiento de soldadura como una nueva especificación de procedimiento y se debe recalificar completamente cuando se combinen cualesquiera de las variables esenciales establecidas en el numeral 12.5.2. Los cambios diferentes de aquellos dados en el numeral 12.5.2 se pueden efectuar en el procedimiento sin necesidad de recalificarlo, siempre y cuando se revise la especificación del procedimiento para mostrar estos cambios. 12.5.2 Cambios que requieren recalificación 12.5.2.1 Proceso de soldadura Un cambio del proceso de soldadura establecido en la especificación del procedimiento constituye una variable esencial.


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12.5.2.2 Material del tubo Un cambio en el material de la tubería constituye una variable esencial. Para los propósitos de esta norma, todos los aceros al carbono se deben agrupar como sigue: a) La mínima resistencia a la fluencia especificada es menor o igual a 290 MPa (42 000 psi). b) La mínima resistencia a la fluencia especificada es mayor a 290 MPa (42 000 psi), pero

menor a 448 MPa (65 000 psi). c) Para aceros al carbono con una especificación de resistencia a la fluencia igual o mayor

de 448 Mpa (65 000 psi), cada grado recibirá un ensayo de calificación por separado. NOTA La agrupación especificada en el numeral 12.5.2.2 no implica que los materiales base o metales de aporte de análisis diferentes dentro de un grupo, se puedan sustituir indiscriminadamente por el material usado en el ensayo de calificación, sin considerar la compatibilidad de los materiales base y de los metales de aporte, desde el punto de vista de las propiedades metalúrgicas, propiedades mecánicas y requisitos para el precalentamiento y el postcalentamiento. 12.5.2.3 Diseño de la junta Un cambio importante en el diseño de la junta (por ejemplo, de una ranura en V a una ranura en U) o cualquier cambio más allá del rango establecido en la especificación del procedimiento por factores tales como espaciamiento, cara de la raíz y ángulo del bisel, constituyen una variable esencial. 12.5.2.4 Espesor de la pared Un cambio en el espesor de la pared más allá del rango establecido en la especificación del procedimiento constituye una variable esencial. 12.5.2.5 Diámetro del tubo Un cambio en el diámetro del tubo más allá del rango establecido en la especificación del procedimiento constituye una variable esencial. 12.5.2.6 Metal de aporte Los siguientes cambios en el metal de aporte constituyen variables esenciales: a) un cambio de un grupo de metal de aporte a otro (véase la Tabla 1); b) para materiales del tubo con especificación mínima de resistencia a la fluencia mayor o

igual a 448,16 MPa (65000 psi), un cambio de la clasificación AWS del metal de aporte (véase el numeral 5.4.2.2).

Pueden realizarse cambios en el metal de aporte dentro de los grupos especificados en el numeral 12.5.2.2, literales a y b. La compatibilidad del material base y del metal de aporte se debería considerar desde el punto de vista de las propiedades mecánicas. 12.5.2.7 Diámetro del alambre del metal de aporte Un cambio en el diámetro del alambre como metal de aporte constituye una variable esencial.


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12.5.2.8 Tiempo entre pases Un incremento en el tiempo máximo para completar el pase de raíz y el comienzo del segundo pase, constituye una variable esencial. 12.5.2.9 Progresión de la soldadura Un cambio en la progresión de la soldadura de vertical ascendente a vertical descendente, o viceversa, constituye una variable esencial. 12.5.2.10 Gas protector y caudal Un cambio de un gas protector a otro, o de una mezcla de gases a otra, constituyen una variable esencial. Un incremento o disminución en el caudal establecido para el gas protector también constituye una variable esencial. 12.5.2.11 Fundente protector Con relación a la Tabla 1, Nota a, para los cambios en el fundente protector, constituyen una variable esencial. 12.5.2.12 Velocidad de avance Un cambio en el rango de la velocidad de avance de la soldadura constituye una variable esencial. 12.5.2.13 Requisitos del precalentamiento y postratamiento térmico Un cambio en los requisitos del precalentamiento y postratamiento térmico constituye una variable esencial. 12.5.2.14 Características eléctricas Un cambio en las características eléctricas constituye una variable esencial. 12.5.2.15 Diámetro del orificio o composición del gas del orificio Para la soldadura por arco de plasma, un cambio en el diámetro del orificio o un cambio en la composición nominal de los orificios del gas. 12.6 CALIFICACIÓN DEL EQUIPO DE SOLDADURA Y DE LOS OPERADORES Cada unidad de soldadura y cada operador (operario) se deben calificar para producir una soldadura aceptable utilizando procedimientos de soldadura calificados. La soldadura completa se debe ensayar por métodos destructivos, no destructivos, o ambos, y debe cumplir con los requisitos del numeral 6.4 hasta el numeral 6.7 excepto pruebas de sanidad (ver 6.5.3) no deben ser requeridas. Cada operador debe haber recibido entrenamiento adecuado en el funcionamiento del equipo, antes de comenzar a soldar y debe estar familiarizado totalmente con el equipo que maneja. Las unidades idénticas de soldadura, bien sean adicionales o de reemplazo, se pueden calificar por ensayos no destructivos en soldaduras de producción. Si el procedimiento de soldadura conlleva más de una operación o un operador, cada operador se debe calificar en la unidad o


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unidades de soldadura que usará en la soldadura de producción. Cambios en las variables esenciales que se describen en el numeral 12.6.1 requiere recalificación del operador. 12.6.1 Alcance a) Un cambio en el proceso de soldeo tal como en el modo de transferencia, o la polaridad

o en el método de aplicación a otro proceso o una combinación de los mismos. (Ejemplo: podría ser arco por corto circuito, arco pulsado, arco por rociado, arco con gas y tungsteno).

b) Un cambio en la dirección de soldeo de vertical ascendente a vertical descendente o

viceversa. c) Un cambio en el tipo de metal de aporte (alambre sólido, núcleo metálico o núcleo con

fundente) d) Un cambio de un grupo de diámetro exterior a otro.

1) Diámetro exterior a 328,9 mm (12,75 pulgadas). 2) Diámetro exterior mayor o igual 328,9 mm (12,75 pulgadas).

e) El operador debe calificarse en el mayor espesor de pared. f) Un cambio en la posición respecto a la cual el soldador o el operador fue anteriormente

calificado (por ejemplo de rotada a fija o de vertical a horizontal) g) Un cambio en el modelo o en el welding bug manufacturer. h) Un cambio en el método de aplicación del cordón de raíz (ejemplo: raíz externa versus

raíz interna). i) Un cambio importante en el diseño de la unión (por ejemplo de una ranura en V a una

ranura en U o en J) o en cualquier cambio realizado mas allá del rango establecido. Para factores tales como espaciamiento, cara de raíz y ángulo de bisel constituyen variables esenciales.

j) Como opción para la compañía, los soldadores / operadores cuyo trabajo esta limitado a

pases específicos de soldadura en uniones a tope multipases, deberán calificarse demostrando su habilidad para aplicar estos pases específicos de acuerdo con la especificación del procedimiento calificado, con la aplicación de los otros pases para completar la soldadura realizados por otros soldadores / operadores. Los soldadores deben ser calificados si todos los ensayos son aceptados.

12.7 REGISTROS PARA LA CALIFICACIÓN DE OPERADORES Se debe realizar un registro de los ensayos establecidos en el numeral 12.6 y de los resultados detallados de cada ensayo. Se debería usar un formato similar al que se muestra en la Figura 2 (Este formato debería ser desarrollado para satisfacer las necesidades de la compañía, pero debe ser lo suficientemente detallado para demostrar que el ensayo de calificación cumple los requisitos de esta norma).


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Se debe mantener una lista de operadores calificados y de los procedimientos para los cuales están calificados. Un operador puede ser llamado a recalificación si surgen dudas acerca de su competencia o capacidad. 12.8 INSPECCIÓN Y ENSAYOS DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN Las soldaduras de producción se deben inspeccionar y ensayar de acuerdo con el Capítulo 8. 12.9 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Los criterios de aceptación para ensayos no destructivos deben estar de acuerdo con el Capítulo 9, o, como una opción para la compañía, con el Apéndice. 12.10 REPARACIÓN Y ELIMINACIÓN DE DEFECTOS La reparación y eliminación de defectos debe estar de acuerdo con el Capítulo 10. 12.11 ENSAYO RADIOGRÁFICO El ensayo radiográfico debe estar de acuerdo con el numeral 11.1. 13. SOLDADURA AUTOMÁTICA SIN ADICIONES DE METAL DE APORTE 13.1 PROCESOS ACEPTABLES Se debe realizar la soldadura automática sin adiciones de metal de aporte usando el proceso de soldadura por destello a tope (FW). 13.2 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO 13.2.1 Procedimiento Antes de comenzar la soldadura de producción, se debe establecer y calificar una especificación detallada del procedimiento y para demostrar que las soldaduras que se pueden hacer con el procedimiento presentan sanidad y propiedades mecánicas aceptables (tales como resistencia, ductilidad y dureza). Se deben hacer por lo menos dos soldaduras uniendo tramos de tubos, juntas completas o niples y siguiendo todos los detalles de la especificación del procedimiento. La calidad de la soldadura se debe determinar por ensayos destructivos y no destructivos y debe cumplir los requisitos de los numerales 13.2.3 y 13.9. Se deben seguir estos procedimientos excepto cuando la compañía autorice un cambio específico, tal como se establece en el numeral 13.5. 13.2.2 Radiografía previa al ensayo mecánico Cada calificación del procedimiento de soldadura debe cumplir los requisitos del numeral 13.9, antes de ser sometida al ensayo mecánico. 13.2.3 Ensayo mecánico de uniones de soldadura a tope 13.2.3.1 Generalidades Las probetas para el ensayo mecánico se deben cortar de la unión de soldadura, tal como se muestra en las Figuras 23, 24 y 25. El número mínimo de probetas y de los ensayos a las


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cuales se van a someter se dan en la Tabla 7. Estas probetas se deben preparar y ensayar como se especifica en los numerales 13.2.3.2 hasta 13.2.3.4. 13.2.3.2 Ensayos de resistencia a la tracción 13.2.3.2.1 Preparación Las probetas para ensayo de resistencia a la tracción se deben preparar de acuerdo con el numeral 5.6.2.1. 13.2.3.2.2 Método En el ensayo de resistencia a la tracción se deben ensayar las probetas de acuerdo con el numeral 5.6.2.2. 13.2.3.2.3 Requisitos La resistencia a la tracción de la soldadura, incluyendo la zona de fusión en cada probeta, debe ser mayor o igual a la resistencia mínima a la tracción especificada para el material del tubo, pero no es necesario que sea mayor o igual a la resistencia real del material. Si la probeta se rompe por fuera de la zona soldada y de fusión (material base del tubo), y cumple los requisitos de resistencia a la tracción mínima establecida en la especificación, la soldadura debe ser aceptada. Si la probeta se rompe en la soldadura o en la zona de fusión y la resistencia a la tracción observada es mayor o igual a la mínima resistencia a la tracción especificada para el material del tubo, y la soldadura cumple los requisitos de sanidad planteados en el numeral 13.2.3.3.3, la soldadura debe ser aceptada, ya que reúne los requisitos.


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Doblado lateral

Tracción

2 de sanidad

2 de sanidad

2 de sanidad

Tracción

2 de sanidad

Doblado lateral

2 de sanidad

Tracción

2 de sanidad

Doblado lateral Doblado lateral

Tracción

2 de sanidad

2 de sanidad

Partesuperiordel tubo

(18 pulgadas) (24 pulgadas)457 mm < D < 610 mm

NOTA Las probetas de sanidad deben estar de acuerdo con la Figura 25. D = diámetro exterior

Figura 22. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a tope para el ensayo de calificación del procedimiento. Soldadura por Destello (Flash).

Doblado lateral

Tracción

3 de sanidad

3 de sanidad


(24 pulgadas) (30 pulgadas)

3 de sanidad

Tracción

3 de sanidad

Doblado lateral

Doblado lateral

Tracción

3 de sanidad

3 de sanidad

3 de sanidad

Tracción

3 de sanidad

Doblado lateral

610 mm < D < 762 mm

NOTA Las probetas de sanidad deben estar de acuerdo con la Figura 25. D = diámetro exterior.

Figura 23. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a tope para el ensayo de calificación del procedimiento. Soldadura por destello (Flash).


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Doblado lateral

Tracción

4 de sanidad

4 de sanidad


D > 762 mm(30 pulgadas)

4 de sanidad

Tracción

4 de sanidad

Doblado lateral

Doblado lateral

Tracción

4 de sanidad

4 de sanidad

4 de sanidad

Tracción

4 de sanidad

Doblado lateral

NOTA Las probetas de sanidad deben estar de acuerdo con la Figura 25. D = diámetro exterior.

Figura 24. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a tope para el ensayo de calificación del procedimiento. Soldadura por destello (Flash).

Tabla 7. Tipo y número de probetas de ensayo para el ensayo de la calificación del procedimiento. (Soldadura por destello FW únicamente)

Número de probetas Diámetro exterior del tubo Ensayo de sanidad

mm Pulgadas Resistencia a

la tracción Normal 2 pulgadas Doblado lateral Total

>457-610 >610-762

> 762

>18-24 >24-30

>30

4 4 4

0 0 0

16 24 32

4 4 4

24 32 40

13.2.3.3 Ensayo de sanidad (Mella o Nick) 13.2.3.3.1 Preparación El número de probetas de dos pulgadas para el ensayo de sanidad (mella) requerido en la Tabla 8, se preparará conforme a la Figura 26. Los lados de la probeta deben ser macroatacados para localizar la línea de fusión. Los lados de la probeta deben ser ranurados a lo largo de la línea de fusión con una sierra, cada ranura debe ser de 3 mm (1/8 de pulgada) de profundidad, aproximadamente. Adicionalmente, el diámetro interior y exterior del sobreespesor de la soldadura debe ser ranurado a una profundidad no mayor de 1,6 mm (1/16 pulgada), medidos desde la superficie soldada. 13.2.3.3.2 Método. La probeta de sanidad se debe ensayar acuerdo con el numeral 5.6.3.2.


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13.2.3.3.3 Requisitos Las superficies expuestas de cada probeta de sanidad deben mostrar penetración y fusión completas. Las inclusiones de escoria no deben exceder de 3 mm (1/8 de pulgada) en longitud o ancho. Debe haber por lo menos 13 mm (1/2 de pulgada) de metal de soldadura sano entre inclusiones de escoria adyacentes. 13.2.3.4 Ensayo de doblado de lado 13.2.3.4.1 Preparación Las probetas para el ensayo de doblado de lado se deben preparar de acuerdo con el numeral 5.6.5.1. 13.2.3.4.2 Método Las probetas para el ensayo de doblado de lado se deben ensayar de acuerdo a con el numeral 5.6.5.2. 13.2.3.4.3 Requisitos Los requisitos para la realización de la probeta de doblado de lado deben estar de acuerdo con el numeral 5.6.4.3.


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230 mm (9 pulgadas) aproximadamente

3 mm (1/8 de pulgada) aproximadamente

44 mm (1 3/4 de pulgada) mínimo

3 mm (1/8 de pulgada) aproximadamente

Espesor de pared

44,5 mm(1 3/4 de pulgada)

mínimo

La ranura transversal no debeexceder de 1,6 mm (1

16de pulgada) en profundidad

El sobreespesor de la soldadurano debe removerse en ningunlado de la soldadura de la probeta

3 mm(1/8 de pulgada)

aproximadamente

Ranura hecha con sierra. La probeta puedeser cortada con oxicorte o maquinada. Loscantos deben ser lisos y paralelos





Figura 25. Probeta de dos pulgadas para ensayo de sanidad


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13.3 REGISTROS Los detalles de cada procedimiento calificado se deben registrar en un formato que contenga, como mínimo, todos los numerales establecidos en el numeral 13.4. Este registro debe mostrar los resultados completos de los ensayos de la calificación del procedimiento y deben ser mantenidos tanto tiempo como se encuentre en uso el procedimiento. 13.4 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO La especificación del procedimiento debe incluir toda la información que sea pertinente para adecuar y mantener la operación apropiada del equipo como se indica en los siguientes literales: a) Proceso de soldadura. b) Material de la tubería. c) Espesor de pared y diámetro de la tubería. d) Preparación del extremo de la tubería y del diámetro del tubo. e) Preparación del metal base, incluido esmerilado de la soldadura de costura del tubo, y

limpieza de los extremos de la tubería para el contacto eléctrico. f) Posición de soldadura. g) Requisitos para el tratamiento de precalentamiento. h) Requisitos para la limpieza e inspección de las zapatas de contacto. i) Rango del voltaje de soldadura, que se debe registrar en una carta. j) Rango del amperaje de soldadura, que se debe registrar en una carta. k) Rango de velocidad axial, que se debe registrar en una carta. l) Intervalo de tiempo en el ciclo de soldadura, que se debe identificar y registrar en una

carta. m) Rango de carrera de recalcado, que se debe registrar en una carta. n) Tiempo de espera antes de retirar las abrazaderas. o) Método para remover el equipo de destello interno. p) Método para remover el equipo de destello externo. q) Requisitos para el postratamiento térmico, incluidos tiempo de calentamiento, temperatura

máxima, tiempo de temperatura, método para determinar el calentamiento alrededor de la circunferencia y la velocidad de enfriamiento.


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13.5 VARIABLES ESENCIALES 13.5.1 Generalidades Se debe reestablecer un procedimiento de soldadura como una nueva especificación de un procedimiento y se debe recalificar completamente, cuando se cambie cualesquiera de las variables esenciales planteadas en el numeral 13.5.2. Se pueden ejecutarse cambios en el procedimiento diferentes de aquellos dados en el numeral 13.5.2, sin necesidad de recalificar, siempre y cuando se revise la especificación del procedimiento para mostrar los cambios. 13.5.2 Cambios que requieren la recalificación Un cambio en alguno de los factores relacionados a continuación, del literal a) al k) constituye una variable esencial: a) material de la tubería, b) espesor de pared o diámetro de la tubería, c) preparación de las dimensiones de la tubería, d) posición de soldadura, e) requisitos para el precalentamiento, f) tolerancias en el voltaje de soldadura, g) tolerancias en el amperaje de soldadura, h) tolerancias en la velocidad axial, i) intervalos de tiempo en el ciclo de soldadura, j) tolerancias en la carrera de recalcado, k) requisitos para el tratamiento térmico posterior. 13.6 CALIFICACIÓN DEL EQUIPO Y DE LOS OPERADORES Cada equipo de soldadura y cada operador se deben calificar para producir una soldadura aceptable usando procedimientos calificados de soldadura. La soldadura completa debe ser probada mediante radiografía y los métodos de ensayos mecánicos especificados en el numeral 13.2. Cada operador debe recibir un entrenamiento adecuado en la operación del equipo antes de empezar a soldar y debe familiarizarse completamente con el equipo que usará. 13.7 REGISTROS DE LA CALIFICACIÓN DEL OPERADOR Se debe realizar un registro de los ensayos establecidos en 13.6 detallando los resultados de cada ensayo. Se debería usar un formato similar al de la Figura 2. (Este formato debería ser desarrollado de acuerdo con las necesidades de la compañía pero debe hacerse lo suficientemente detallado para demostrar que los ensayos de calificación satisfacen los requisitos de esta norma). Se debe mantener una lista de operadores calificados y de los


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procedimientos para obtener estas calificaciones. Un operador puede ser solicitado para recalificación si hay dudas acerca de su competencia. 13.8 GARANTÍA DE CALIDAD EN LA SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN 13.8.1 Derecho de inspección La compañía debe tener el derecho a inspeccionar todas las soldaduras por métodos no destructivos, removiendo soldaduras, y llevándolas a ensayos metalúrgicos o mecánicos, o ambos. La compañía debe especificar la frecuencia de inspecciones y ensayos adicionales. 13.8.2 Rechazos basados en la carta de registro Durante la secuencia de soldadura automática, el operador debe monitorear los parámetros eléctricos y mecánicos del procedimiento de la máquina de soldar, registrándolos en una carta de registro apropiada. Si alguno de estos parámetros de soldadura se desvía más allá de las tolerancias especificadas en el procedimiento, se debe rechazar la soldadura. Si la carta establecida no fuera aceptada luego de completar la soldadura, se debe rechazar la junta y se debe remover de la línea. 13.8.3 Rechazos basados en ensayos no destructivos Cada soldadura de producción se debe inspeccionar visual y radiográficamente después de retirar las salpicaduras y de que se termine el postcalentamiento. La compañía puede requerir, además, otros ensayos no destructivos. Cada soldadura de producción debe cumplir con los requisitos del numeral 13.9. 13.8.4 Rechazos basados en el sobreespesor El diámetro interior de un sobreespesor de soldadura no debe tener un relieve por encima del metal base mayor de 2 mm (1/16 de pulgada). El diámetro externo de un sobreespesor de soldadura no debe tener un relieve por encima del metal base mayor a 3 mm (1/8 de pulgada). 13.8.5 Rechazos basados en postratamiento térmico Como mínimo, cada soldadura completada por destello a tope se debe calentar, después de soldarse, a una temperatura cercana a AC3, seguida de un enfriamiento controlado o enfriamiento al aire. El ciclo de tratamiento térmico se debe documentar usando un registro gráfico; cualquier desviación más allá de los rangos especificados para los tiempos de calentamiento, máxima temperatura o velocidad de enfriamiento, deben ser causa de un nuevo tratamiento térmico. 13.9 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS 13.9.1 Generalidades Los criterios de aceptación dados en el numeral 13.9.2 son aplicables para la determinación del tamaño y tipos de imperfecciones localizadas por radiografía y otros métodos de ensayo no destructivo. Ellos también pueden ser aplicados a la inspección visual. 13.9.2 Defectos Las inclusiones aisladas de escoria ISI se deben considerar como un defecto si cualquier inclusión aislada de escoria excede 3 mm (1/8 de pulgada), o la longitud total acumulada de las


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inclusiones aisladas de escoria ISI en cualquier longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) de soldadura excede 13 mm (1/2 de pulgada). En las soldaduras a tope por destello son considerados defectos las grietas, la fusión incompleta o la porosidad detectadas por ensayos no destructivos. 13.10 REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS 13.10.1 Reparaciones permitidas Se permiten las siguientes reparaciones: a) Se pueden remover por esmerilado defectos superficiales, siempre y cuando no se afecte

el espesor mínimo de pared del tubo. b) Los defectos se pueden remover de la soldadura por esmerilado, cincelado, saneado o

una combinación de estos métodos, seguidos de una reparación con soldadura de acuerdo con el Capítulo 10.

Se permiten las reparaciones por soldadura únicamente si hay un acuerdo con la compañía. 13.10.2 Reparaciones no permitidas No se permite la reparación de porosidad encontrada en soldaduras a tope por destello; sin embargo, se permite porosidad en un depósito de soldadura de reparación realizado con un proceso de soldadura diferente, si está dentro de los límites definidos en el numeral 9.3.8.2 ó 9.3.8.3; cualquiera de ellos que sea aplicable. 13.11 PROCEDIMIENTO RADIOGRÁFICO Los ensayos radiográficos deben estar de acuerdo con el numeral 11.1.


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ANEXO A

CRITERIOS ALTERNATIVOS NORMALIZADOS DE ACEPTACIÓN PARA SOLDADURAS PERIMETRALES

A.1 GENERALIDADES Las normas de aceptación indicadas en la sección 9 se basan en criterios empíricos para la mano de obra y da importancia principal a la longitud de la imperfección. Tales criterios han suministrado un registro excelente de confiabilidad en el servicio de tuberías durante muchos años. El uso del análisis de la mecánica de la fractura y los criterios de aptitud para el propósito (Fitness-For-Purpose) con el fin de determinar los criterios de aceptación es un método alternativo e incorpora la evaluación tanto del ancho de la imperfección como de la longitud de ella. En general, pero no siempre, los criterios de aptitud para el propósito brindan una longitud de imperfección permisible más generosa. Se requiere que los ensayos de calificaciones adicionales, los análisis de esfuerzo y las inspecciones utilicen los criterios de aptitud para el propósito. Los análisis del desempeño con base en los principios de la aptitud para el propósito alternativamente se denominan evaluación crítica de ingeniería o ECI (Engineering Critical Assessment - ECA). Los criterios de aptitud para el propósito en las versiones anteriores de este anexo requirieron de una tenacidad CTOD de 0,05 o 0,010 pulgadas y fueron independientes de cualquier valor más alto de la tenacidad a la fractura. Las mejoras en los insumos para soldadura y los procedimientos de soldadura más precisos, especialmente con el incremento en el uso de dispositivos mecanizados han dado como resultado una tenacidad y una ductilidad superiores y más uniformes en la mayoría de soldaduras. Al mismo tiempo, se han observado valores de tenacidad por debajo de 0,005 pulgadas, en particular con procedimientos de ranurado más estrictos en las probetas de CTOD y aquellos en las versiones anteriores de este anexo. Las soldaduras con tenacidad por debajo de 0,005 pulgadas han demostrado un desempeño adecuado cuando los criterios de aceptación se ajustan correctamente para representar la tenacidad más baja. Se revisan los criterios de aceptación de forma que se pondera con la tenacidad medida y los niveles de carga aplicada. Este anexo incluye tres opciones para la determinación de los límites de aceptación de las imperfecciones planas. En orden numérico, las opciones son cada vez más complejas en la aplicación pero ofrecen un rango más amplio de aplicabilidad. La opción 1 suministra la metodología más sencilla. La opción 2 permite la utilización total de la tenacidad de los materiales brindando así un criterio más preciso, pero requiere de más cálculos. Las primeras dos opciones se desarrollaron con un solo conjunto de procedimientos subyacentes pero se limitan a aplicaciones con una carga de fatiga de baja moderada, como se describe en el literal A.2.2.17. La opción 3 se suministra principalmente para aquellos casos en donde la carga de fatiga excede el límite establecido de las dos primeras opciones. La opción 3 no es descriptiva y su consistencia podría ser significativamente menor a la de las opciones 1 y 2. La opción 3 debería ser ejecutada únicamente, cuando sea necesario, por parte de personas calificadas con conocimiento demostrado de la mecánica de la fractura y del análisis de la carga en las tuberías. Con estas tres opciones, esta revisión actual del anexo debería brindar un enfoque más completo para determinar límites de inspección y aceptación para las imperfecciones.

7 Wang, Y.-Y. and Liu, M., “A Comprehensive Update in the Evaluation of Pipeline Weld Defects,” U.S. DOT

Agreement No. DTRS56- 03-T-0008, PRCI Contract No. PR-276-04503, Draft report to DOT and PRCI, November 2004.


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Por lo general no es práctico calificar las soldaduras individuales de la tubería para los límites alternativos de aceptación después de que se detecta un defecto según la sección 9, dado que se requiere el ensayo destructivo para establecer las propiedades mecánicas requeridas para el procedimiento de soldadura en cuestión. El anexo suministra los procedimientos para determinar los tamaños máximos permisibles de las imperfecciones. Esto no impide el uso de la sección 9 para determinar los límites de aceptación de la imperfección para cualquier soldadura. El uso de este anexo está completamente a discreción de la compañía. En este anexo, el uso de la frase límites de aceptación de la imperfección y otras frases que contienen la palabra imperfección no está previsto para indicar una condición defectuosa ni ninguna falta de integridad de la soldadura. Todas las soldaduras contienen algunas características diversamente descritas como artefactos, imperfecciones, discontinuidades o defectos. Estos términos se aceptan ampliamente y se usan de forma intercambiable. El propósito primario de este anexo es definir, con base en el análisis técnico, el efecto de varios tipos, tamaños y formas de tales anomalías en la idoneidad de la totalidad de las soldaduras para un servicio específico. Este uso de este anexo está restringido a las siguientes condiciones: - Soldaduras circunferenciales entre tubos con igual espesor nominal que la pared. - Inspección no destructiva realizada para todas las soldaduras esenciales. - Sin adaptación inferior (undermatching) de la resistencia de las soldaduras gruesas,

véase el literal A.3.2.1. - Esfuerzo de diseño axial máximo no superior a la resistencia de fluencia mínima

específica (SMYS). - De formación de diseño axial máximo no superior a 0,5 %. Se excluyen las soldaduras

en estaciones de bombas y compresores, soldaduras de reparación, en accesorios y válvulas en la línea de suministro principal.

A.2 ANÁLISIS DE ESFUERZO A.2.1 Esfuerzo axial de diseño Para usar este anexo, se debe realizar un análisis de esfuerzo para determinar los esfuerzos axial máximo de diseño a los cuales se pueden someter las soldaduras perimetrales durante la construcción y la operación. El análisis de esfuerzo debe incluir los esfuerzos durante la instalación de la tubería y los esfuerzos inducidos por condiciones ambientales y operativas. Estos esfuerzos pueden alcanzar valores pico en momentos diferentes. El esfuerzo axial máximo de diseño es el máximo esfuerzo axial total en cualquier momento determinado durante la duración de diseño de la tubería8.

8 Para consistencia con el cálculo de esfuerzos por el del material en este anexo, se recomiendan las

relaciones entre esfuerzo y deformación basadas en valores mínimos específicos cuando se convierten las deformaciones axiales en esfuerzos axiales. La utilización de relaciones reales de esfuerzo y deformación pueden dar como resultado la sobreestimación del nivel de carga aplicada, dado que el esfuerzo por el flujo se calcula a partir de los valores mínimos especificados, por ejemplo, véase el literal A.5.1.2.


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A.2.2 Esfuerzo cíclico A.2.2.1 Análisis El análisis del esfuerzo cíclico debe incluir la determinación del espectro predicho de fatiga al cual estará expuesta la tubería durante la duración de diseño. Este espectro debe incluir, pero no limitarse a los esfuerzos impuestos por el ensayo hidrostático, la presión de operación, los esfuerzos de instalación y, cuando corresponda, los esfuerzos térmicos, sísmicos y de subsidencia. El espectro debería constar de varios niveles de esfuerzo axial cíclico y del número de ciclos aplicables a cada uno. Si los niveles de esfuerzo varían de un ciclo a otro, se debería utilizar un método de conteo conveniente, por ejemplo el método del “Rainflow”, para determinar los niveles de esfuerzo cíclico y el conteo de ciclos9. El rigor del espectro de fatiga, S*, se calcula a partir de la siguiente ecuación:

( ) ( ) ( ) ( )33322

311 kkii N...N...NN*S σσσσ Δ+Δ+Δ+Δ= (A.1)

en donde

S* rigor del espectro, Ni número de ciclos en el iésimo nivel de esfuerzo cíclico, Δσi rango del iésimo esfuerzo cíclico, en kilolibras por pulgada cuadrada, k número total de niveles de esfuerzo cíclico, I números del iésimo esfuerzo cíclico, desde 1 hasta k.

Si el rigor del espectro es inferior a 5 x 106, y si el uso de las curvas de crecimiento de grieta de "acero al acero", tales como aquellas definidas en la Tabla 4, BS 7910:1999, es correcto, se pueden aplicar los criterios de aceptación de las opciones 1 y 2 (A.5.1.2 y A.5.1.3), sin análisis adicional de la fatiga10. Si el rigor del espectro excede de 5 x 106 y/o las curvas de crecimiento de grieta al aire no son aplicables, se pueden utilizar las opciones 1 y 2 con análisis adicional, o se pueden aplicar los procedimientos de la opción 3. A.2.2.2 Efectos ambientales en la fatiga La ampliación de las imperfecciones de las soldaduras debido a la fatiga está en función de la intensidad del esfuerzo, los ciclos de aplicación de la carga, el tamaño de la imperfección y el ambiente en la punta de la grieta. En ausencia de elementos contaminantes, el aceite y los hidrocarburos no se consideran peores que el aire. El agua, la salmuera y las soluciones acuosas que contienen CO2 o H2S pueden, sin embargo, aumentar la tasa de crecimiento. Es normal que cantidades menores de estos componentes estén presentes en tuberías nominalmente no corrosivas.

9 Con respecto a un ejemplo de la utilización del método de rainflow, véase N.E. Dowling, “Fatigue Failure

Predictions for Complicated Stress-Strain Histories”, Journal of Materials, March 1972, Volume 7, Number 1, pp. 71-87.

10 El factor de seguridad implícito en el límite de rigor del espectro de fatiga para las opciones 1 y 2 varía

dependiendo de, por ejemplo, el espesor de la pared del tubo y la distribución del espectro de fatiga. Para un rango amplio de escenarios para tubería mar adentro y en tierra, se estima el límite de rigor del espectro para obtener un factor de seguridad de más de 2 o 5 en ciclos en los que las tasas de crecimiento de la fatiga se basan en la desviación estándar media de +2 o en los valores medios de BS 7910:1999 (Tabla 4, R > 0,5) respectivamente.


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Cuando la concentración de CO2 o H2S exceden los niveles históricos típicos experimentados en tuberías no corrosivas, este anexo no se debe utilizar, a menos que exista evidencia de que los niveles propuestos no producirán aceleración del crecimiento de la grieta por fatiga o se aplique una inhibición adecuada de la corrosión. Los efectos del ambiente en el crecimiento de la grieta por fatiga, externos a la tubería en las soldaduras perimetrales, normalmente se disminuyen con el recubrimiento externo y la protección catódica y de hecho no limitan el uso de este anexo. A.2.3 Agrietamiento por carga sostenida Algunos ambientes pueden aumentar el crecimiento de la imperfección en servicio con carga sostenida o inducir la fragilidad en el material que rodea a la imperfección hasta un punto en el que una imperfección de otro modo inactiva se convierte en crítica. Estos ambientes, por lo general, contienen H2S pero pueden contener hidróxidos fuertes, nitratos o carbonatos. Cuando estos materiales están presentes dentro del tubo, se debe establecer un esfuerzo de umbral mínimo y este anexo no se debe utilizar si el esfuerzo calculado excede el valor del umbral. Con respecto al servicio de H2S, la definición de tales servicios debe ser aquella indicada en NACE MR0175. Aunque la exposición externa a los carbonatos y los nitratos del sueldo ha demostrado producir agrietamiento por esfuerzo por corrosión en una pequeña cantidad de casos, el agrietamiento normalmente es axial y se asocia con el esfuerzo circunferencial más que con el esfuerzo axial. Sin embargo, las fallas debido a agrietamiento por esfuerzo de corrosión pueden presentarse en los lugares en donde los esfuerzos longitudinales se han incrementado durante la vida de la tubería, por ejemplo, los dobleces sobre pendientes inestables. La frecuencia y la gravedad del agrietamiento por esfuerzo de corrosión se pueden mitigar mediante el uso de un recubrimiento adecuado y una protección catódica conveniente. El uso de este anexo no se descarta cuando la exposición directa al ambiente agresivo se evita mediante un recubrimiento diseñado para resistir el ambiente. A.2.4 Carga dinámica El análisis del esfuerzo debe incluir la consideración de la carga dinámica potencial sobre las soldaduras perimetrales, por ejemplo las cargas debidas al cierre de las válvulas de retención. Este anexo no se aplica a soldaduras deformadas a una tasa superior a 10-3 por segundo (una tasa de esfuerzo de 30 kilo libras por pulgada cuadrada por segundo para el acero). A.2.5 Esfuerzo residual Los efectos del esfuerzo residual en las soldaduras se explican mediante la especificación de la tenacidad CTOD (desplazamiento de la abertura en la punta de la grieta) mínima y la energía de Charpy e incorporando el factor de seguridad adecuado en los procedimientos de las opciones 1 y 2 (véanse los literales A.5.1.2 y A.5.1.3). La determinación del esfuerzo residual no se requiere bajo estas condiciones. Los efectos del esfuerzo residual se deben evaluar para todos los mecanismos de fallas que dependen del tiempo, como la fatiga. A.3 PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA A.3.1 Generalidades Los controles de las variables necesarios para garantizar un nivel aceptable de tenacidad de la fractura en un procedimiento de soldadura son más estrictos que aquellos para el control de los procedimientos de soldadura sin requisitos de tenacidad mínima. Se debe establecer un


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programa de control de calidad adecuado para garantizar que las soldaduras se realizan dentro de los parámetros del procedimiento calificado de soldadura. La calificación de los procedimientos de soldadura que se va a utilizar con este anexo debe estar acorde con la sección 5 o la 12 de esta norma, con el ensayo adicional de la propiedad mecánica de acuerdo con el literal A.3.2. Todo cambio en las variables esenciales que se especifican a continuación debe requerir de la recalificación del procedimiento de soldadura: a) Un cambio en el proceso de soldadura, el modo de transferencia de arco, o el método

de aplicación. b) Un cambio en el grado o en el proceso de manufactura del material del tubo o un

cambio básico en su composición química o su procesamiento. c) Un cambio mayor en el diseño de la junta (por ejemplo de ranura en U a ranura en V).

Cambios menores en el ángulo de bisel o la superficie entre las estrías de la ranura de la soldadura que no produce un cambio en el rango calificado del calor de entrada, no son variables esenciales.

d) Un cambio en la posición de enrollada a fija o viceversa. e) Un cambio en el espesor nominal calificado de la pared de más de ± 0,125 pulgadas. f) Un cambio en el tamaño, el tipo o como el número clave (heat number) del material de

aporte, incluyendo un cambio del fabricante, incluso dentro de una clasificación AWS. Un cambio en el número térmico del mismo insumo puede estar calificado por una soldadura sencilla nominal que se somete a ensayo para tracción (véase el literal A.3.2.1), el valor Charpy (véase el literal A.3.2.2) y el CTOD de la soldadura (véase el literal A.3.2.3).

g) Un aumento en el tiempo entre la terminación del cordón de la raíz y el inicio del

segundo cordón. h) Un cambio en la dirección (por ejemplo, desde vertical descendente hasta vertical

ascendente, o viceversa). i) Un cambio de un gas de protección a otro o de una mezcla de gases a una mezcla

diferente. j) Un cambio en la tasa de flujo nominal calificada del gas de protección de más de ±10 %. k) Cambio en el flujo de protección, incluyendo un cambio de fabricante dentro de una

clasificación AWS. l) Un cambio en el tipo de corriente (alterna o continua), o de polaridad. m) Un cambio en los requisitos para la temperatura de precalentamiento. n) Un cambio en la temperatura de interpaso11, si esta temperatura es inferior a la

temperatura de interpaso mínima registrada durante el ensayo de calificación del

11 La temperatura en un lugar cerca de la posición de inicio del arco o arcos de soldadura, registrada

inmediatamente antes de iniciar el paso o pasos consecutivos (procesos de arco múltiple).


87

procedimiento, o si la temperatura de interpaso es 25° C (45° F) superior a la temperatura de interpaso máxima registrada durante el ensayo de calificación del producto.

o) Un cambio en los requisitos para el tratamiento térmico posterior a la soldadura o la adición o eliminación de un requisito de dicho tratamiento.

p) Cambio en el diámetro exterior nominal del tubo superior a -0,25 D o +0,5, donde D es

el diámetro exterior del tubo de las soldaduras para calificación del procedimiento. q) Cambio de más de ± 10 % del rango de calor nominal de entrada registrado para cada

paso de soldadura durante la calificación del procedimiento. NOTA El calor de entrada se puede calcular a partir de la siguiente ecuación:

J = 60VA/S (A.2) en donde

J = calor de entrada (en julios por pulgada), V = tensión en el arco de soldadura (voltios), A = corriente de soldadura (amperios), S = velocidad del arco de soldadura (pulgadas por minuto).

A.3.2 Ensayo de las propiedades mecánicas A.3.2.1 Propiedades de tracción de la soldadura A.3.2.1.1 Preparación y ensayo de la probeta Las probetas para ensayo deben tener sección transversal rectangular con disminución en el ancho en la mitad de su longitud. Las probetas se deben preparar de acuerdo con los requisitos de la Figura A.1. No es necesario retirar el sobreespesor de la soldadura. Los extremos de las probetas deben ser suficientes para las agarraderas. A.3.2.1.2 Requisitos a) La resistencia a la tracción debe ser igual o superior a la resistencia de tracción mínima

especificada del tubo, y b) La probeta no debería fallar en el sitio de la soldadura. Se debe evitar la resistencia de

las soldaduras gruesas de adaptación inferior que pueda producir una deformación preferencial de la soldadura12.

A.3.2.2 Energía de impacto Charpy A.3.2.2.1 Preparación de la probeta Las probetas de ensayo para el impacto Charpy con muesca en V se deben preparar con sus longitudes paralelas al eje del tubo. Se recomienda utilizar las probetas con el tamaño más 12 An example of assessing weld strength undermatching is given in Wang, Y.-Y., Liu, M., Horsley, D., and

Bauman G., “A Tiered Approach to Girth Weld Defect Acceptance Criteria for Stress- Based Design of Pipelines,” 6th International Pipeline Conference, Paper No. IPC2006-10491, September 25-29, 2006, Calgary, Alberta, Canada.


88

grande permitido por el espesor de la pared del tubo. El espesor de probetas con tamaño inferior debería tener por lo menos 80 % del espesor de la pared. Se recomienda retirar seis probetas de cada una de las posiciones del reloj: 12, 6 y 3 o 9 en punto.

Suficientelongitud

paraextender

la agarraderapara la carga

requerida

Al menos unespesor adicional decapa de soldadurade 11

2 pulgada ocuando sea requerida

Almenos3

4 depulgada

Espesor decapa de

soldadura

34 de pulgada 11

4de pulgada

1 pulgadaR min.

Figura A.1. Vista superior (ancho en dirección circunferencial) de la probeta para el ensayo de tracción

13 espesor de la

probeta de Charpy

13 pared

del tubo

Limite de fusion

Probeta de Charpy

Localización de muescaen V de Charpy

Figura A.2. Probeta Charpy y ubicación de la muesca en V para el ensayo de impacto en la zona afectada por el calor (Heat-affected Zone – HAZ)

Para cada una de estas posiciones, tres probetas deben tener la muesca en V ubicada en la línea central de la soldadura; y las otras tres deben tener tal muesca en la HAZ de manera tal que la muesca en V intercepte el límite de fusión en un punto a 1/3 de la pared del tubo con respecto al diámetro exterior. La ubicación de la probeta Charpy con respecto a la pared del tubo se indica en la Figura A.2. A.3.2.2.2 Ensayo El ensayo se debe realizar en la temperatura mínima de diseño según los requisitos de ASTM E23.


89

A.3.2.2.3 Requisitos La energía mínima y promediada de impacto Charpy debe ser superior a 30 julios (22 pies- libra) y a 40 julios (30 pies-libra) para cada ubicación de la muesca, respectivamente. El área de corte debería ser de 50 % o mayor. A.3.2.3 Ensayo de tenacidad de la fractura A.3.2.3.1 Generalidades Para utilizar los criterios de aceptación alternativos, la tenacidad de la fractura de las soldaduras se debe determinar sometiéndola a ensayo de acuerdo con BS 7448: Parte 2, con el complemento de este anexo. A.3.2.3.2 Preparación de la probeta Se deben utilizar las muestras de preferencia para ensayo (B x 2B). Tal como se indica en la Figura A.3, la probeta se debería orientar de manera tal que su longitud esté paralela al eje del tubo y su ancho esté en la dirección circunferencial, de este modo, la línea de la punta de la grieta se orienta a través del espesor. El espesor de la probeta (véase la Figura A.4) debería ser igual a al espesor del tubo menos la cantidad mínima de fresado o esmerilado necesario para producir un espécimen con la sección transversal rectangular descrita y un acabado superficial a partir de un segmento de tubo curvo. Se debe retirar el refuerzo de la soldadura. La probeta se debería marcar químicamente después de la preparación inicial para revelar el depósito de soldadura y la geometría de la zona afectada por el calor. Para los ensayos de soldadura metálica, la muesca y la punta de la grieta por fatiga deberían estar en el centro de la soldadura y en el metal de la soldadura en su totalidad (véase la Figura A.5). Para los ensayos de HAZ, las grietas previas por fatiga se debería orientar de modo que intersequen las regiones HAZ más grandes con el grano grueso no refinado en un espacio equivalente al 70 % central del espesor de la probeta (véase la Figura A.6). Cada uno de los tres especimenes de HAZ se debería orientar en diferentes regiones con grano grueso en el área de 70 % central. Si hay menos de tres de tales regiones en el 70 % central, entonces varios probetas se pueden dirigir en la misma región. Se debería evitar el muestreo de varios probetas en la región HAZ con grano grueso que pase de la cápsula (cap pass). No más de un espécimen debería estar en la región HAZ de paso de la cápsula. Para identificar las regiones HAZ de grano grueso, puede ser útil realizar un estudio de microdureza para localizar las regiones HAZ más gruesas que han sido sometidas a la menor cantidad de temperatura en los pasos de soldadura posteriores.

Figura A.3. Ubicación de las probetas de ensayo CTOD


90

2B

B t

Figura A.4. Objetivo del maquinado para la probeta de ensayo CTOD con respecto a la pared del tubo A.3.2.3.3 Ensayo de tenacidad CTOD Para cada procedimiento de soldadura, se deben ensayar tanto el metal de la soldadura como la zona afectada por el calor. Cada ensayo (el metal de la soldadura de la zona afectada por el calor), debe constar de por lo menos tres ensayos de probetas válidos realizados en o por debajo de la temperatura mínima de diseño. Cada uno de las tres probetas debe proceder de las posiciones nominales 12, 3 ó 9 y 6 en punto en la soldadura para ensayo y se deberían marcar permanentemente para identificar la posición original. Después del ensayo, se debe prestar atención particular a los criterios de validez de 12.4.1 de BS 7448: Parte 2; estos criterios tratan de la geometría del frente de la grieta por fatiga. Para este anexo, el valor adecuado de CTOD debe ser de δc, δu o δm. (Estos son términos mutuamente excluyentes definidos en BS 7448: Parte 2, que describen los tres resultados de ensayos posibles y mutuamente excluyentes. El valor de δi [CTOD al inicio del crecimiento de la fractura estable] no tiene significado con respecto a este anexo y no es necesario medirlo). Cuando se aplica δm, es conveniente tener cuidado de medir desde el punto del primer alcance de la carga máxima. El agrietamiento en estallido (Pop in Cracking) se debe considerar el evento de control si se presentan caídas en la carga. El informe de ensayo debe incluir todos los elementos que se especifican en la sección 13 de BS 7448: Parte 2. Se debería poner atención particular para reportar la posición de la probeta de ensayo en la soldadura de calificación y distinguir si el valor CTOD reportado representa δc, δu o δm. El informe de ensayo también debe incluir una copia legible del registro del desplazamiento de la carga y un registro de la apariencia de las superficies de fractura; este último requisito se puede cumplir mediante una fotografía clara de una o ambas superficies de fractura o conservar una o ambas superficies de fractura (correctamente preservadas e identificadas) para observación directa.

Límite de fusión

Ubicación de la muesca en la probetade soldadura de metal CTOD

Figura A.5. Ubicación de la muesca para la probeta del metal de la soldadura


91

Soldadura

Zonas afectadas por calor

t

0,15 t

0,15 t

Región de interes para laubicación de la probeta HAZCTOD

Figura A.6. Ubicación de la muesca para la probeta de la zona afectada por el calor A.3.2.3.4 Repetición del ensayo La repetición del ensayo se permite con base individual únicamente cuando existe alguna de las siguientes condiciones: a) Los especimenes no están correctamente maquinados. b) El frente de la grieta por fractura no satisface los requisitos de rectitud. c) Se observan imperfecciones significativas en la soldadura adyacentes a la grieta

después de la fractura de la probeta. A.3.2.3.5 Requisitos El valor CTOD mínimo de los seis especimenes debe ser superior a 0,002 pulgadas (0,05 mm) para usar este anexo. A.4 CALIFICACIÓN DE LOS SOLDADORES Los soldadores deben estar calificados según la sección 6. Para soldadura mecanizada, cada operario debe estar calificado de acuerdo con el numeral 12.6. A.5 INSPECCIÓN Y LÍMITES ACEPTABLES A.5.1 Imperfecciones planas La longitud y la altura de una imperfección y su profundidad por debajo de la superficie se deben establecer mediante técnicas de inspección no destructivas y adecuadas o de otro modo justificadas antes de que se pueda tomar una decisión sobre aceptación o rechazo. La radiografía convencional, como se describe en el numeral 11.1 es adecuada para medir la longitud de la imperfección, pero es insuficiente para determinar la altura, en particular para imperfecciones planas como grietas, falta de fusión, socavación, y algunos tipos de falta de penetración. El uso de técnicas ultrasónicas, técnicas radiográficas que utilizan densitómetros o patrones de referencia visual comparativa, imágenes acústicas, limitaciones inherentes en el tamaño de la imperfección debido a la geometría de paso de la soldadura o cualquier otra técnica para determinar la altura de la imperfección es aceptable, siempre que se haya establecido la precisión de la técnica (por ejemplo, véase el numeral 11.4.4 para AUT) y toda imprecisión potencial se incluya en la medición; es decir, la determinación de la altura de la imperfección debe ser conservadora. El uso de la radiografía convencional (véase el numeral 11.1) para


92

identificar imperfecciones que requieren medición de la altura por otros medios también es aceptable. A.5.1.1 Estructura de los procedimientos para determinar el tamaño máximo aceptable

de la imperfección Los procedimientos para determinar el tamaño máximo aceptable de la imperfección plana se indican en las tres opciones. La opción 1 es un enfoque simplificado en formato gráfico. Depende de los criterios para el colapso plástico teóricamente sólidos y validados experimentalmente, y ha sido modificada por el enfoque de la opción 2 cuando así corresponda. La opción 2 esta en forma de diagrama de evaluación de la falla o (Failure Assessment Diagram – FAD). Este formato permite la consideración simultánea de la fractura por fragilidad, el colapso plástico y la interacción entre esos dos modos de falla (fractura elástica-plástica). Las opciones 1 y 2 se limitan a tuberías con cargas de fatiga limitadas, tal como se especifica en A.2.2. La opción 3 permite el uso de procedimientos de aptitud para el propósito validados cuando la carga cíclica excede los requisitos para el espectro de las opciones 1 y 2. Los procedimientos de la opción 1 se limiten a una tenacidad CTOD igual o superior a 0,10 mm (0,004 pulgadas). Los procedimientos de las opciones 2 y 3 se pueden aplicar en cualquier nivel de tenacidad CTOD superior al valor mínimo requerido de 0,0 5 mm (0,002 pulgadas). Los fundamentos de los procedimientos de las opciones 1 y 2 no imponen límites al diámetro del tubo ni a la relación entre el diámetro y el espesor de la pared (relación D/t). La validación teórica ha demostrado que los procedimientos son válidos para D/t ≥ 10. Las líneas de tuberías con relación Y/T muy alta (Y/T > 0,95) con frecuencia están asociadas con una deformación baja uniforme (deformación de diseño en esfuerzo de tracción máximo) y ductilidad baja. Pueden ser necesarios el ensayo y la validación adicionales para utilizar los criterios alternativos de aceptación en este anexo. A.5.1.2 Determinación del tamaño aceptable de la imperfección según la opción 1 Se presentan dos conjuntos de criterios de aceptación, dependiendo de los valores de tenacidad CTOD. Cuando la tenacidad CTOD es igual o superior a 0,25 mm (0,010 pulgadas), el tamaño máximo aceptable de la imperfección está dado en la Figura A.7 en varios niveles de carga (Pr). Si el nivel de carga no se indica en la Figura A.7, el tamaño máximo aceptable de la imperfección se puede obtener interpolando las curvas adyacentes o tomando el valor del siguiente nivel de carga superior. Cuando la tenacidad CTOD es igual o mayor que 0,10 mm (0,004 pulgadas) y menor que 0,25 mm (0,010 pulgadas), el tamaño máximo aceptable de la imperfección se indican la Figura A.8. El tamaño aceptable de la imperfección puede ser más limitante que aquel del procedimiento de la opción 2 ya que los límites en las Figuras A.7 y A.8 fueron calibrados para una tenacidad CTOD de 0,25 mm (0,010 pulgadas) y 0,10 mm (0,004 pulgadas) respectivamente. La longitud total de la imperfección no debe superar 12,5 % de la circunferencia del tubo. La altura máxima de la imperfección no debe ser mayor a 50 % del espesor de la pared del tubo. La altura permisible de las imperfecciones subterráneas se trata de igual modo que la altura permisible de las imperfecciones de aparición superficial (Surface-Breaking).


93

El factor de seguridad incorporado en el tamaño aceptable de la imperfección puede adaptar una cantidad determinada de tamaño menor de la altura de la imperfección sin un impacto negativo en la integridad de la soldadura. La incertidumbre que se asume para la altura es de menos de 1,5 mm (0,060 pulgadas) y 8 % del espesor de la pared del tubo. No es necesaria ninguna reducción en el tamaño permisible de la imperfección si la tolerancia para la inspección (término alterno para el error de inspección) es mayor que la incertidumbre asumida para la altura. La altura permisible de la imperfección se debe reducir por la diferencia entre la tolerancia para la inspección y la incertidumbre asumida para la altura si las condiciones arriba indicadas no se satisfacen13. A.5.1.2.1 Cálculo del nivel de carga Pr Es necesario determinar el esfuerzo por el flujo del material con el fin de obtener un nivel de carga Pr. El esfuerzo por el flujo es el valor promedio de la resistencia mínima especificada para la cedencia (SMYS) y la resistencia mínima especificada para la tracción (SMTS). Como alternativa, el esfuerzo por el flujo de API 5L Grado X52 a X80 se puede estimar conservadoramente como:

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

3027521

1

,

yyf

,σ

σσ (A.3)

En la cual el grado del tubo, σy, está en unidades de ksi. El nivel de carga, Pr, está dado como:

f

arP

σσ

=

A.5.1.2.2 Ejemplos de aplicación de la opción 1 Es siguiente es un ejemplo para realizar una evaluación crítica de ingeniería con la metodología de la opción 1. Se considera una tubería con diámetro exterior (OD) de 609,6 mm (24 pulgadas) con un espesor nominal de la pared (WT) de 12,7 mm (0,50 pulgadas) con el grado de API 5L X70. Después de revisar las secciones A.1 y A.2 de este anexo y de consultar con el ingeniero del proyecto (si así se requiere) se entiende que el esfuerzo máximo de diseño axial es de 424,03 MPa (61,5 ksi). Los datos del ensayo de la soldadura realizado según los requisitos del anexo indican que el valor mínimo de CTOD este 0,2794 mm (0,011 pulgadas). Estos parámetros se resumen así: OD de la tubería: 609,6 mm (24 pulgadas) WT de la tubería: 12,7 mm (0,500 pulgadas) SMYS: 482.63 MPa (70 ksi) SMTS: 565,37 MPa (82 ksi) CTOD: 0,2794 mm (0,011 pulgadas) σa: 424,03 MPa (61,5 ksi) Tolerancia para la inspección: 1,27 mm (0,050 pulgadas) 13 Véase el ejemplo de problema en el literal A.5.1.2.2.


94

Los siguientes pasos detallan el cálculo de la evaluación crítica de ingeniería.

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,00,000 0,025 0,050 0,075 0,100 0,125

Longitud permisible / circunferencia de la tubería

Altu

ra p

erm

isib

le /

tube

ría W

.T.

0,975

0,950

0,925 0,900

0,875

0,850

0,8250,800

0,775 0,750 0,725P =0,700

Figura A.7. Límites de la imperfección según la opción 1 para CTOD ≥ 0,25 mm (0,010 pulgadas)

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,00,000 0,025 0,050 0,075 0,100 0,125

Longitud permisible / circunferencia de la tubería

Altu

ra p

erm

isib

le /

tube

ría W

.T.

0,975 0,950

0,925 0,900

0,8750,850

0,8250,800

0,775 0,750 P = 0,725

0,700

0,675 0,650

0,625 0,600

0,575 0,550

Figura A.8. Límites de la imperfección según la opción 1 para 0,10 mm (0,004 pulgadas) ≤ CTOD < 0,25 mm (0,010 pulgadas)

Paso 1, Determinar el esfuerzo por el flujo Determine el esfuerzo por el flujo con la Ecuación A.3 substituyendo 482,63 MPa (70 ksi) para σy:

767470

7521170

302

,, ,

f =⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=σ

Observe que, para este ejemplo, el esfuerzo por el flujo se puede determinar alternativamente como el valor promediado de SMYS y SMTS o en este caso 524 MPa (76 ksi), un valor muy cercano al valor derivado utilizando la Ecuación A.3.


95

Paso 2, Determinar el nivel de carga aplicado El nivel de carga Pr se calcula introduciendo los valores arriba mencionados para σa y σƒ:

82307674561

,,,

Pf

ar ===

σσ

Paso 3, Determinar el tamaño inicial permisible de la imperfección La Figura 7 se utiliza para determinar el tamaño inicial permisible de la imperfección (CTOD ≥ 0,010 pulgadas o 0,25 mm). Las curvas de Pr = 0,825 en la figura se utiliza ahora para las interpolaciones. El tamaño permisible de la imperfección se tabular en la Tabla 1 y se ilustra en la Figura 9. Las cantidades permisibles para la altura, indicadas en la segunda columna de la Tabla 1, se derivan al multiplicar el valor de altura permisible/WT del tubo por el espesor de la pared que en este ejemplo de este 12,7 mm (0,500 pulgadas). De igual modo, la longitud permisible se calcula al multiplicar la cantidad de longitud permisible/circunferencia del tubo por la circunferencia del tubo (π x OD) o 3,14 x 24 pulgadas. Paso 4, Determinar el ajuste de la altura Se asume que la incertidumbre de la altura = menos de 8 % de WT y 0,060 pulgadas = 0,040 pulgadas (1,02 mm). La tolerancia para la inspección (es decir, el error de inspección) = 0,50 pulgadas (1,27 mm). Ajuste de la altura de la imperfección = tolerancia para la imperfección - incertidumbre asumida para la altura = 0,050 – 0,040 = 0,010 pulgadas (0, 25 mm).

Tabla A.1. Tamaño inicial permisible de la imperfección para Pr = 0,825

En de permisible/WT en del tudel tubo

Altura permisible mm

(pulgadas)

Longitud permisible/circunferen

cia del tubo Longitud permisible

(pulgadas)

0,5 6,35 (0,25) 0,025 48,26 (1,9) 0,4 5,08 (0,2) 0,032 60,96 (2,4) 0,3 3,81 (0,15) 0,042 81,28 (3,2) 0,2 2,54 (0,1) 0,063 181,92 (4,8) 0,1 1,27 (0,05) 0,128 246,38 (9,7)

Paso 5, Elaborar la tabla de aceptación final Los resultados de la evaluación crítica de ingeniería se deberían tabular en un formato fácil de utilizar para el usuario. La Tabla 2 sugiere tal formato para este ejemplo de evaluación. Sin embargo, un proyecto con un espesor de pared superior puede tener más filas en una tabla similar14.

14 Pueden ser convenientes ajustes adicionales, véase el paso 8 del literal A.5.1.3.2.


96

Tabla A.2. Ejemplo de tabla de aceptación

Altura permisible de la imperfección mm (pulgadas)

Longitud permisible de la imperfección mm (pulgadas)

0 a 1,27 (0 a 0,05) 203,2 (8,0) 1,27 a 3,81 (0,05 a 0,15) 76,2 (3,0) 3,81 a 6,1 (0,15 a 0,24) 48,26 (1,9)

> 6,1 (> 0,24) 0,0

0,25

0,20

0,15

0,10

0,05

0,000

Longitud permisible (pulgadas)

Altu

ra p

erm

isib

le (p

ulga

das)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0,30Ajuste de altura

Tamaño inicial deimperfecciónpermisible

Tamaño final deimperfección permisibledespués del ajuste de altura

Figura A.9. Curvas del tamaño permisible de la imperfección antes y después del ajuste de la altura A.5.1.3 Determinación del tamaño aceptable de la imperfección según la opción 2 A.5.1.3.1 Antecedentes El procedimiento subrayado de la opción 2 es el diagrama de evaluación de la falla (FAD). Existen tres componentes clave en la evaluación con formato FAD, véase las Figura A.10: 1. Curva de evaluación de la falla (FAC), 2. Esfuerzo o relación de la carga, Sr o Lr, y 3. Relación de tenacidad, Kr. Le curva de evaluación de la falla es un lugar geométrico que define los estados críticos en términos de relaciones de esfuerzo y tenacidad. La relación de esfuerzo define la probabilidad del colapso plástico. La relación de tenacidad es la relación de la fuerza aplicada de dirección de la grieta sobre la tenacidad de la fractura del material. Define la probabilidad de la fractura por fragilidad. El enfoque del diagrama de evaluación de la falla complejo para los cálculos. Es necesario el conocimiento y la experiencia con respecto a la mecánica de la fractura para garantizar que el procedimiento se aplica correctamente. Un programa validado de computador simplificaría en gran medida el cálculo.


97

Punto decálculo

Regiónaceptable

Colapso plástico

Brittlefracture

K t

L t

Límite, Eq. (A-6)

Regióninaceptable

Punto de fallacurva, Eq. (A-5)

δ ∞e d , Eq. (A-8)xJeσy

K ∞r , Eq. (A-7)δeδmst

r , Eq. (A-15)σc

σaL ∞

Figura A.10. Resumen esquemático del procedimiento de la opción 2 A.5.1.3.2 Determinación del tamaño crítico de la imperfección El tamaño crítico de la imperfección se puede calcular de manera iterativa utilizando las ecuaciones que se suministran en el literal A.5.1.3.3. Se deben seguir los siguientes pasos: 1. Seleccione un tamaño de imperfección como punto de salida. Un punto de salida

razonable es una imperfección con la altura máxima permitida,η = 0,5 y una longitud de imperfección pequeña que representa la longitud mínima de imperfección que los métodos de inspección seleccionados pueden detectar con seguridad.

2. Determine el punto de evaluación en el formato FAD según lo indicado en el literal

A.5.1.3.3. 3. Si el punto de evaluación está en la región de seguridad, incremente la longitud de la

imperfección y repita el paso 2. 4. Si el punto de evaluación está afuera de la región de seguridad, reduzca la longitud de

la imperfección y repita el paso 2. 5. Si punto de evaluación está en la curva FAC:

a) Este representa un estado crítico con la combinación de carga, propiedad del material y tamaño de la imperfección. Tome nota de la altura y la longitud de la imperfección.

b) Reduzca la altura de la imperfección en un incremento pequeño, a saber Δη = 0,05.

Empiece con la longitud de la imperfección determinada en (a) y repita el paso 2.


98

6) Elabore una tabla de la altura y la longitud críticas de la imperfección. 7) Aplique un factor de seguridad de 1,5 en la longitud de la imperfección para obtener una

tabla preliminar de la altura permisible de la imperfección frente a la longitud de la imperfección.

8) Haga el ajuste necesario a la tabla preliminar para garantizar la detectabilidad de los

métodos de inspección seleccionados15 y la práctica sólida de soldadura16. Elabore la tabla final de la altura permisible de la imperfección frente a la longitud de la imperfección.

La longitud total de la imperfección no debe ser superior a 12,5 % de la circunferencia del tubo. La altura máxima de la imperfección no debe superar 50 % del espesor de la pared. La altura permisible de las imperfecciones subterráneas se trata igual que la altura permisible de las imperfecciones que salen a la superficie. El factor de seguridad incorporado en el tamaño aceptable de la imperfección puede adaptar una cantidad determinada de tamaño menor de la altura de la imperfección sin un impacto negativo en la integridad de la soldadura. La incertidumbre que se asume para la altura es de menos de 1,5 mm (0,060 pulgadas) y 8 % del espesor de la pared del tubo. No es necesaria ninguna reducción en el tamaño permisible de la imperfección si la tolerancia para la inspección es mayor que la incertidumbre asumida para la altura. La altura permisible de la imperfección se debe reducir por la diferencia entre la tolerancia para la inspección y la incertidumbre asumida para la altura, si las condiciones arriba indicadas no se satisfacen. A.5.1.3.3 Determinación de los componentes claves en el procedimiento FAD Curva de evaluación de la falla (FAC) La curva FAC está dada por:

( ) ( ) ( )[ ]62 65070301401 rrrr L,exp,,L,LfK −+−== (A.5) El corte de la curva FAC en el eje Lr está en:

yfcutoffr /L σσ= (A.6)

En la cual el esfuerzo por el flujo σƒ es el valor promediado de SMYS y SMTS, o el valor que se determinó alternativamente con la Ecuación A.3. Punto de evaluación, relación de tenacidad Kr La relación de tenacidad está dada como:

15 Es necesario garantizar que la altura y la longitud mínimas de la imperfección se pueden detectar de

manera confiable mediante el método de inspección seleccionado. 16 Para tubos con pared gruesa, la altura máxima permisible de 50 % del espesor de la pared podría ser un

valor grande. La altura máxima permisible se puede reducir si dicho valor grande se juzga innecesario mediante una práctica sana de soldadura.


99

mat

erK

δδ

= (A.7)

En la cual δmat es la tenacidad CTOD del material. El componente elástico de la fuerza de transmisión CTOD δe, se puede calcular como:

y

ene

Jd

σδ = (A.8)

El valor de J para el factor de conversión CTOD, dn, se estima así:

88201

1931

6932

,n

,n

,dn +⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛= (A.9)

En la cual n es el exponente de endurecimiento por deformación en la siguiente relación entre esfuerzo (σ) y deformación (ε):

n

y

y

E,

E ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+=

σσσσε 0050 (A.10)

En la cual E es el módulo de Young. El exponente de endurecimiento por deformación se puede estimar a partir de la relación Y/T:

( )( ){ }T/Y/n

,/nn t

11

00501 ε= (A.11a)

Para un material ferroso con grados API 5L X52 a X80, la relación Y/T se puede estimar como:

3027521

21

1,

y

,T/Y

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=

σ

(A.11b)

Y la deformación uniforme se estima como:

220001750 ,, yt +−= σε (A.11b) El grado del tubo, σy, es la unidad de ksi en la Ecuación A.11. La integral J elástica está dada por:

( ) y/E

KJe 2

21

1 υ−= (A.12)

ba aFK πσ=1 (A.13)


100

El parámetro Fb es una función de la relación del diámetro del tubo, α, y la longitud relativa de la imperfección, β, y la altura relativa de la imperfección η,

( )

( )

⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪

⎨

⎧

<⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ =

>≥⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ =

≤≥

=

10101080

8010

80

8010

,,,,

,F

y,,,F

y,,,F

,,F

bo

bo

bo

b

ηαπ

βα

αη

πβηη

αη

πβα

αη

πβηηβα

ηβα (A.14a)

En la cual:

( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+++= 2

80601983090607910312091 mm

,,,,F ,,,,bo βα

αβηβαηβα (A.14b)

2

1 34501630009850 ηη ,,,m −−−= (A.14c) 2

2 1550182004160 ηη ,,,m +−−= (A.14d) Punto de evaluación, relación de esfuerzo Lr La relación de esfuerzo Lr está dada por:

c

arL

σσ

= (A.15)

El esfuerzo en el colapso plástico está dado por:

( ) ( )

050

22050385

452

,if

sincos, y

,c

<

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −+=

ηβ

σβπηηβπηβπσ

(A.16a)

( )

050

224

,if

sincos yc

≥

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

ηβ

σβπηηβππσ

(A.16b)

A.5.1.4 Determinación del tamaño aceptable de la imperfección según la opción 3 A.5.1.4.1 Generalidades En la mayoría de tuberías y líneas de flujo mar adentro, se presenta la aplicación de carga cíclica durante la construcción y la operación. Se permiten los procedimientos de la opción 3 cuando se espera un crecimiento significativo de la imperfección. Dependiendo de la aprobación de la compañía, se pueden utilizar procedimientos aptos para el propósito validados con el fin de desarrollar criterios de aceptación de la imperfección. Uno de


101

los procedimientos más ampliamente aceptado es el BS 7910. Los procedimientos deben ser aplicados por analistas/ingenieros calificados que tengan el control demostrado de los principios de la mecánica de la fractura, de la soldadura de las tuberías y de END. Cualquier procedimiento seleccionado se debe tomar como un todo en el desarrollo de los criterios de aceptación con consideraciones convenientes para los factores de seguridad. Se debe reconocer que las presunciones básicas de diversos procedimientos de evaluación accesibles al público pueden ser diferentes de aquellos de las opciones 1 y 2. No se recomienda mezclar partes de diferentes procedimientos. A.5.1.4.2 Crecimiento del defecto por fatiga Se debe llevar a cabo un análisis adecuado de la fatiga con el fin de determinar los criterios iniciales de aceptación del defecto. Están disponibles varios procedimientos y software accesibles al público para determinar el crecimiento del defecto (por ejemplo, la sección 8 de BS 7910). Se debe verificar la existencia de la fractura estática para todas las cargas durante la totalidad del espectro de carga de fatiga. Los programas de software disponibles pueden ser usados por personas calificadas para realizar este análisis de la fatiga y verificar las condiciones de la falla estática durante la totalidad de la aplicación de las cargas cíclicas. El tamaño permisible del defecto en la opción 1 se puede utilizar como tamaño inicial del defecto tanto para defectos subterráneos como aquellos que aparecen en la superficie. Si se alcanza el tamaño crítico del defecto o se presenta la fractura por las cargas pico estáticas antes de finalizar la vida útil (con el diseño o el factor de seguridad adecuados), es necesario reducir los tamaños iniciales del defecto. Se debe tener precaución al seleccionar las curvas correctas del crecimiento del defecto (curvas da/dN) para el tipo de servicio. Las Tablas 4 y 5 de BS 7910 brindan directrices para la selección de tales curvas y la compañía puede brindar información complementaria utilizada para generar las curvas de crecimiento del defecto para diferentes condiciones del producto dentro del tubo. Para relaciones D/t pequeñas, el esfuerzo a través del espesor de los tubos no es uniforme. Son necesarios los análisis en diferentes lugares de defectos múltiples iniciales. A.5.1.4.3 Error de inspección y factores de seguridad en el tamaño permisible de

imperfección La altura permisible del defecto se debe reducir por medio del error de la inspección extractado de los resultados de calificación END de sistema/procedimiento/operario de inspección, calificados para el proyecto específico o el proyecto con un material y un procedimiento de soldadura similares. A.5.1.5 Imperfecciones planas transversales Las imperfecciones planas transversales que son indicación de un proceso inadecuado de soldadura o de una ejecución inadecuada de dicho proceso se deben reparar o eliminar. La altura de las imperfecciones acumuladas debido a comienzos y detenciones de la soldadura no debe exceder el 50 % del espesor de la pared. A.5.2 Límites aceptables de las imperfecciones volumétricas Las imperfecciones volumétricas subterráneas, como escoria o porosidad, contenidas en el material con tenacidad alta a la fractura son causas menos probables de falla que las imperfecciones planas. Estas imperfecciones se pueden tratar y evaluar como imperfecciones planas o mediante el método simplificado de la Tabla 3. Las imperfecciones que aparecen en la superficie, y las imperfecciones subterráneas que se reclasifican como superficiales mediante las reglas de interacción de imperfección, se deben tratar y evaluar como imperfecciones


102

planas. Los requisitos de tenacidad CTOD mínima y de energía de impacto de Charpy se aplican independientemente de la manera en que se evalúen las imperfecciones

Tabla A.3. Límites de aceptación para imperfecciones volumétricas sub-superficiales Tipo de imperfección Altura o ancho Longitud

Porosidad Menor de t/4 o 6,35 mm (0,25 pulgadas) Menor de t/4 o 6,35 mm (0,25 pulgadas)

Escoria Menor de t/4 o 6,35 mm (0,25 pulgadas) 4t

A.5.3 Quemaduras por arco Las quemaduras por arco se pueden presentar en la superficie interna o externa del tubo como resultado de golpes involuntarios del arco o por puesta a tierra inadecuada. Por lo general, aparecen como una cavidad o una perforación visible a simple vista o como un área densa en la radiografía. La cavidad puede estar rodeada por una zona dura afectada por el calor que puede tener menos tenacidad que el material base o que el depósito de soldadura. Los límites de aceptación para quemaduras por arco sin reparar se indican en la Tabla 4 y se basan en la premisa de que las zonas afectadas por el calor tienen una tenacidad de cero, pero que cualquier imperfección plana que se origine en la zona afectada por el calor es despuntada en el borde de la zona. Los datos significativos indican que la profundidad total de la quemaduras por arco, incluyendo la zona afectada por el calor es menor que la mitad del ancho de la quemadura.

Tabla A.4. Límites aceptables para las quemaduras por arco sin reparación

Dimensión medida Límite de aceptación Ancho Menor de t o 7,94 mm (5/16 pulgadas)

Longitud (cualquier dirección) Menor de t o 7,94 mm (5/16 pulgadas)

Profundidad (hasta el fondo de la depresión) 1,59 mm (1/16 pulgadas)

Las quemaduras por arco que tienen grietas visibles a simple vista o en radiografías convencionales no están cubiertas por éste anexo y se deben reparar y eliminar. A.5.4 Interacción de las imperfecciones Si las imperfecciones adyacentes están lo suficientemente cercanas, se pueden comportar como una sola imperfección más grande. La Figura A.11 se debe utilizar para determinar si existe la interacción. Si es así, el tamaño eficaz de la imperfección que se indica en la Figura A.11 se debe calcular y se debe evaluar la aceptabilidad de la imperfección eficaz mediante los criterios de aceptación aplicables. Si está indicada una reparación, todas las imperfecciones que interactúan se deben reparar de acuerdo con lo indicado en el literal A.7. A.6 REGISTRO El tipo, la ubicación y las dimensiones de todas las imperfecciones aceptadas según éste anexo se deben registrar en los formularios correctos. Este registro se debe archivar con las radiografías y otros registros de ensayos no destructivo de la tubería.


103

A.7 REPARACIONES Todas las imperfecciones que no son aceptables según las disposiciones de éste anexo se deben reparar o eliminar de acuerdo con los numerales 9 y 10. A.8 NOMENCLATURA17 a altura de la imperfección (pulgadas o mm) c longitud media de la imperfección (pulgadas o mm) D diámetro exterior del tubo (pulgadas o mm) dn integral J para el factor de conversión CDOT (sin unidad) E módulo de Young (ksi o MPa)


104

Caso Figura Existe interacción Si:

Si existe interacción, el tamaño efectivo de la

imperfección Es:

Caso 1

2c 2cs

aa

1 2

1

2

s c c< +1 2 ae = a2

2ce = 2c1 + s + 2c2

Caso 2

21

12

2

1

d

2a

2as

s c c1 1 2< + y

s a a2 1 2< +

2ce = 2a1 + s2 + 2a2

2ce = 2c1 + s1 + 2c2

Caso 3

1 21

2

2s

a

12a

s c c1 1 2< + y

s aa

2 12

2< +

ae = 2a1 + s2 + a2

2ce = 2c1 + s1 + 2c2

Caso 4

d

2a

2c

d a<

ae = d + 2a

2ce = 2c

Caso 5

1

12

31

2

s2c

2c

2a

2a2a

3s

s c c2 1 2< + y

s a a3 1 2< +

2ae = 2a3

2ce = 2c1 + s1 + 2c2

Continua…

Figura A.11 Criterios de evaluación de interacción de discontinuidades


105

Je parte elástica de la integral J (ksi pulgadas o MPa mm) KI factor de intensidad de esfuerzo (ksi (pulgadas)1/2 o MPa (mm)1/2) Kr relación de tenacidad en el formato FAD (sin unidad) Lr relación de esfuerzo en el formato FAD (sin unidad) Lcorte

r relación de esfuerzo de corte en el formato FAD (sin unidad) n exponente de endurecimiento por deformación (sin unidad) Pr esfuerzo aplicado normalizado o nivel de carga Pr = σa / σƒ (sin unidad) t espesor de la pared del tubo (pulgadas o mm) α relación entre el diámetro del tubo y el espesor de la pared, α = D/t (sin unidad β relación entre la longitud de la imperfección y la circunferencia del tubo,β = 2c/πD (sin

unidad) δe parte elástica de CTOD (pulgadas o mm) δmat tenacidad CTOD (pulgadas o mm) t espesor nominal de la pared del tubo η relación entre la altura de la imperfección y el espesor de la pared del tubo, η = a/t (sin

unidad) υ relación de Poisson (sin unidad) σa esfuerzo máximo de diseño axial (ksi o MPa) σc esfuerzo de colapso plástico (ksi o MPa) σt, T resistencia máxima a la atracción del material del tubo, o UTD (ksi o MPa) σy resistencia mínima especificada para la cedencia del material del tubo, o SMYS (ksi o

MPa) εt deformación uniforme (sin unidad).

Figura A.11 (Final)


106

ANEXO B

SOLDADURA EN SERVICIO B.1 GENERALIDADES Este Apéndice cubre prácticas recomendadas de soldadura para la realización de reparaciones o instalación de conexiones de líneas y sistemas de tuberías que están en servicio. Para el propósito de este Apéndice, se define como sistemas de tuberías o de líneas en servicio, aquellas que contienen petróleo crudo, productos derivados del petróleo o gases combustibles que pueden estar presurizados y/o que fluyen. Este Apéndice no cubre sistemas de líneas y tuberías que han sido aislados y que están completamente fuera de servicio o no han estado en servicio. Hay dos preocupaciones fundamentales para la soldadura sobre líneas en servicio. La primera preocupación es evitar un “quemón o perforación“, donde el arco eléctrico de la soldadura hace que se rompa la pared del tubo. La segunda preocupación es el agrietamiento o presencia de fisuras por hidrógeno, ya que las soldaduras hechas en servicio se enfrían a velocidades aceleradas, como resultado de la fluidez del contenido capaz de disipar el calor de la pared del tubo. El quemón o perforación es improbable si el espesor de la pared es de 6,4 mm (1/4 de pulgada) o mayor, cuando se empleen electrodos de bajo hidrógeno (del tipo E XX18) y prácticas normales de soldadura. Es posible la soldadura sobre líneas en servicio de pared delgada, y muchas compañías la consideran de rutina; sin embargo, a menudo se especifican precauciones especiales, tales como el empleo de un procedimiento que limite la entrada de calor. Para que se presenten fisuras por hidrógeno, tienen que cumplirse tres condiciones simultáneamente. Estas condiciones son: hidrógeno en la soldadura, el desarrollo de una microestructura de la soldadura susceptible a la grieta y actuación de esfuerzos de tensión en la soldadura. Para prevenir las fisuras por hidrógeno, se puede eliminar o minimizar, al menos, una de las tres condiciones necesarias para que esto ocurra. El empleo de electrodos de bajo hidrógeno o un proceso de soldadura de bajo hidrógeno ha tenido éxito para soldaduras realizadas sobre líneas en servicio, siempre que se puedan garantizar niveles bajos de hidrógeno, usando procedimientos que minimicen la formación de microestructuras susceptibles de grietas. Los procedimientos más comunes usan un nivel suficientemente elevado de entrada de calor para vencer el efecto de fluido contenido. Se han desarrollado varios métodos de predicción de la entrada de calor, incluido un modelo7 computacional de análisis térmico. Mientras se empleen este u otros métodos comprobados en la predicción de la entrada de calor necesaria para la aplicación de una soldadura en servicio, no hay un sustituto para la calificación del procedimiento (véase el literal B.2). 7 (“Investigation and Prediction of Cooling Rates During Pipeline Maintenance Welding, and User’s Manual for

Battelle’s Hot Tap Thermal Analysis Models”, API Order No. D 12750).


107

Un precalentamiento, donde se pueda aplicar, y/o el empleo de una secuencia de depósito con pases revenidos (Temper-Bead), también pueden reducir el riesgo de agrietamiento por hidrógeno. Para algunas líneas en condiciones de operación, la capacidad del fluido en movimiento para extraer calor de la pared del tubo tiende a dificultar la efectividad de un precalentamiento. En la Figura B.1 se muestran ejemplos típicos de la secuencia de depósito de cordones de soldadura con pases de revenido.

Soldadura por bifurcación Soldadura de unión tipo camisa

NOTA 1 Se deposita primero una capa de metal de soldadura (enmantequillado), empleando cordones de soldadura entrecruzados. NOTA 2 Se usan niveles elevados de entrada de calor para los pases subsiguientes, los cuales refinan y controlan el tratamiento térmico de la zona afectada por el calor, ZAC, de la primera capa.

Figura B.1. Ejemplos de secuencias típicas de cordones de metal de soldadura, tipo depósito revenido. Para minimizar la acción del esfuerzo sobre la soldadura, se debería poner atención a un montaje adecuado para minimizar la concentración de esfuerzos en la soldadura de raíz. Se debe alcanzar la aplicación apropiada de la soldadura en servicio como un balance entre la seguridad disponible, por un lado y la precaución con las propiedades inaceptables del material, por otro lado. Por ejemplo, si la pared del tubo es delgada, menos de 6,4 mm (1/4 de pulgada), puede ser necesario limitar la entrada de calor para minimizar el quemón; sin embargo, un nivel bajo en la entrada de calor puede ser insuficiente para vencer la capacidad del contenido para remover el calor desde la pared del tubo, resultando una excesiva relación de enfriamiento en la soldadura y un riesgo posterior de agrietamiento por hidrógeno. Por esto se debe alcanzar un compromiso. Cuando la máxima entrada de calor permisible para evitar el quemón es insuficiente, se deben usar precauciones alternativas para proveer una protección adecuada frente al agrietamiento por hidrógeno, como, por ejemplo, una secuencia de aplicación de cordones de soldadura tipo deposito revenido. La mayor parte de este Apéndice tiene que ver con la prevención de fisuras por hidrógeno para soldaduras en servicio. Si el espesor de la pared del tubo es menor a 6,4 mm (1/4 de pulgada), se debería considerar el riesgo de un quemón. Se debería emplear el modelo computacional para el análisis térmico, mencionado previamente, u otro método demostrado, para determinar los límites de entrada de calor para estas aplicaciones. Se deberían establecer consideraciones adicionales para soldadura sobre sistemas de tuberías y líneas en servicio que contengan productos que lleguen a ser un explosivo inestable bajo la aplicación de calor o que contengan productos que afectarán el material del tubo porque lo


108

hacen susceptible a un incendio, a un agrietamiento por esfuerzos por corrosión o fragilización. Se puede encontrar una guía adicional en la práctica recomendada API 2201. Los requisitos para soldaduras de filete planteados en el cuerpo principal de la NTC 4991 (API 1104) se deberían aplicar en soldaduras en servicio que estén en contacto con el tubo transportador (carrier), excepto por los requisitos alternativos o adicionales especificados en este apéndice. Para soldeo en servicio donde existan discrepancias entre este apéndice y el cuerpo principal en la NTC 4991, debería aplicarse el apéndice. B.2 CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDEO EN SERVICIO Los requisitos para la calificación del procedimiento para soldaduras de filete establecidos en el Capítulo 5 se deberían aplicar a soldaduras en servicio, excepto por los requisitos adicionales o alternativos especificados en este apéndice. B.2.1 Especificación del procedimiento B.2.1.1 Información de la especificación B.2.1.1.1 Materiales del tubo y de los accesorios. Para soldaduras en servicio el carbono equivalente8 de los materiales para los cuales el procedimiento aplica, debería ser identificado en adición al mínimo esfuerzo de fluencia especificado. Los niveles de carbono equivalente pueden ser agrupados. Un procedimiento nuevo debe ser usado para materiales con un carbono equivalente superior al del material calificado, donde las condiciones térmicas son menos severas que en las condiciones en la condición de calificación de procedimiento y no incremente el riesgo de agrietamiento por hidrógeno. B.2.1.1.2 Condiciones de funcionamiento de la línea Para soldaduras en servicio, se deberían identificar las condiciones de operación de la línea (contenido del tubo, caudal del flujo, entre otros) para las cuales se aplica el procedimiento. Estas condiciones se pueden agrupar. B.2.1.1.3 Rango de entrada de calor Se debería especificar el rango de entrada de calor requerido en el procedimiento propuesto para vencer el efecto del contenido del fluido usando un nivel suficiente de entrada de calor (procedimiento con controlar de entrada de calor),

000160

xxx

)utomin/adalgpu(soldaduradeavancedeVelocidadvoltiosAmperios

)adalgpu/kJ(calordeEntrada =

o

0001xx

)seg/mm(soldaduradeavancedeVelocidadvoltiosAmperios

)mm/kJ(calordeEntrada =

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


109

B.2.1.1.4 Secuencia del depósito de soldadura Se debería especificar la secuencia de deposición de la soldadura en el procedimiento propuesto para el vencimiento del efecto del contenido del fluido por el empleo de la secuencia de deposición de cordones tipo depósito revenido. B.2.2 Variables esenciales B.2.2.1 Cambios que requieren recalificación B.2.2.1.1 Material del tubo y de los accesorios Para soldaduras en filete en servicio, la resistencia a la fluencia mínima especificada no es una variable esencial. B.2.2.1.2 Condiciones de operación de la línea Para soldaduras en servicio, un aumento en la severidad de las condiciones de operación del oleoducto (en términos de velocidades de enfriamiento) arriba del grupo calificado, constituye una variable esencial. B.2.2.1.3 Espesor de la pared del tubo Para soldaduras de filete en servicio, el espesor de la pared del tubo no es una variable esencial. B.2.2.1.4 Secuencia del depósito de soldadura Un cambio de una secuencia de deposición de cordones de calentamiento a otra secuencia de deposición, constituye una variable esencial. B.2.3 Soldadura de uniones de ensayo Los requisitos relacionados en el numeral 5.7 para soldaduras de bifurcación y uniones tipo camisa son apropiados para soldaduras en servicio. Las condiciones de operación de la línea que afecten la habilidad de fluidez del contenido para remover el calor desde la pared del tubo, se deberían simular mientras se fabrican las uniones de ensayo. NOTA Llenar la sección de ensayo con agua y permitir que ésta fluya a través de la sección de ensayo mientras se manufactura la unión ha mostrado que produce condiciones térmicas equivalentes o más severas que cualquier aplicación típica de soldadura en servicio (véase la Figura B.2). Los procedimientos calificados bajo estas condiciones son más apropiados para cualquier aplicación típica en servicio. Se puede usar otro medio, aceite de motor, para simular condiciones térmicas menos severas.


110

45° ±5°

Entradade fluido

Platina enel extremo

Salida defluido

V H

Postesoporte

NOTA Esta posición de ensayo califica el procedimiento para todas las posiciones. Los ensayos pueden ser desarrollados en otras posiciones las cuales calificarán el procedimiento solamente para esa posición.

Figura B.2. Procedimiento y ensamble de ensayo sugeridos para calificar al soldador B.2.4 Ensayo de uniones soldadas B.2.4.1 Preparación Los requisitos establecidos en el numeral 5.8 son apropiados para la soldadura en servicio, excepto que las probetas de ensayo se deberían cortar de la unión de acuerdo con la ubicación señalada en la Figura B.3 y en la Tabla B.1, en donde se establecen el número mínimo de probetas y los ensayos a los cuales éstas estarán sujetas. B.2.4.2 Costuras longitudinales en soldaduras Las costuras longitudinales en soldaduras que rodean completamente la unión tipo camisa se deberían ensayar de acuerdo con el numeral 5.6. El material de respaldo, si fue usado, se debería remover, y las probetas antes del ensayo se pueden maquinar a ras, a temperatura ambiente. B.2.4.3 Soldaduras de bifurcación y de unión tipo camisa Las soldaduras de bifurcación y de unión tipo camisa se deberían probar de acuerdo con el numeral 5.8, excepto para el ensayo de probetas adicionales indicado en el literal B.2.4.1.


111

NB

FB

NB FB

NB

FB

NBFBMT

TRB o SB

NBFB o SB

NB FB

FB NB

MT

Soldadura camisa Soldadura bifurcación NOTA T = Tracción RB = Doblez de raíz FB = Doblez de cara NB = Doblez de sanidad SB = Doblez de lado MT = Ensayo de macroataque

Figura B.3. Localización de probetas de ensayo. Ensayo para la calificación del procedimiento de soldadura en servicio

Tabla B.1. Tipo y número de probetas. Ensayo para la calificación del procedimiento de soldadura en servicio

Número de probetasa Espesor de la

pared Tipo de

soldadura Tensión Sanidad Doblez raíz

Doblez cara

Doblez lado

Macro ataque Total

< 12,7 mm (1/2 de pulgada)

Ranura 2 2 2 2 - - 8

Camisa - 4b - 4 - 4 12 Bifurcación - 4b - 4 - 4 12 > 12,7 mm (1/2 de pulgada)

Ranura 2 2 - - 4 - 8

Camisa - 4b - 4 - 4 12 Bifurcación - 4b - 4 - 4 12

a Se pueden requerir dos soldaduras para diámetro de tubo o bifurcación menor o igual a 114,3 mm (4 1/2 de pulgada).

b Como una opción para el propietario, la porción restante de estas probetas se puede preparar y

someter al ensayo de doblez de cara (véase el literal B.2.4.5.), después se someterán al ensayo de sanidad.


112

Tabla B.2. Tipo y número de pruebas de soldaduras longitudinales a tope

Número de probetas

Espesor de la pared Tensión Sanidad Doblez raíz

Doblez cara

Doblez lado Total

< 12,7 mm (1/2 de pulgada) 1 1 1 1 - 4

> 12,7 mm (1/2 de pulgada) 1 1 - - 2 4 B.2.4.4 Ensayos de macroataque de la sección transversal Soldaduras de bifurcación y de unión tipo camisa B.2.4.4.1 Preparación Las probetas para el ensayo de macroataque de la sección transversal (véase la Figura B.4) deberían tener al menos 13 mm (1/2 pulgada) de ancho. Se pueden cortar por máquina u oxicorte; sobredimensionadas y maquinadas por procesos no térmicos para remover hasta 6 mm (1/4 de pulgada) desde el lado o lados que se prepararán. Para cada probeta de ensayo de macroataque de la sección transversal, se debería rectificar al menos una cara con un abrasivo de grano fino No. 600 y se atacará con una sustancia apropiada, tal como persulfato de amonio o ácido clorhídrico diluido, para dar una definición clara de la estructura de la soldadura.

Espesor delaccesorio

Espesordel tubo

> 13 mm(1/2 pulgada)

NOTA Al menos una cara de sección transversal de cada probeta de soldadura lisa y atacada con un reactivo apropiado, para dar una definición clara a la estructura de la soldadura.

Figura B.4. Probeta para el ensayo de macroataque para soldaduras en servicio B.2.4.4.2 Inspección visual La sección transversal de la soldadura será inspeccionada visualmente con suficiente luz para que revele claramente la sanidad de la soldadura. No es necesario el empleo de aparatos ópticos o de tintas penetrantes.


113

B.2.4.4.3 Ensayo de dureza Se deberían preparar dos de las cuatro probetas para macroataque para el ensayo de dureza, de acuerdo con la norma ASTM E92. Se debería realizar un mínimo de cinco (5) indentaciones empleando un indentador Vickers y una carga de 10 kg en el grano grueso de la zona afectada por el calor (ZAC) en el borde o talón de la soldadura de cada probeta. B.2.4.4.4 Requisitos Una inspección visual de la sección transversal de la soldadura debería mostrar que está fundida completamente hasta la raíz y libre de grietas. La soldadura de filete debería tener al menos las longitudes o brazos iguales a lo especificado en la calificación de procedimiento, y no debe desviarse en más de 1,6 mm (1/16 de pulgada) en concavidad o convexidad. La profundidad de socavado no debería exceder de 0,8 mm (1/32 de pulgada) o del 12,5 % del espesor de la pared del tubo, la que sea más pequeña. Los procedimientos que generen valores de dureza en la zona afectada por el calor, ZAC, mayores a 350 HV se deberían evaluar con respecto al riesgo de agrietamiento por hidrógeno. B.2.4.5 Ensayo de doblez de cara Soldaduras de bifurcación y de tipo camisa B.2.4.5.1 Preparación Las probetas para el doblez de cara (véase la Figura B.5) deberían ser aproximadamente de 230 mm (9 pulgadas) de longitud y 25 mm (1 pulgada) de ancho, aproximadamente. Se pueden cortar a máquina o por oxicorte; sobredimensionadas, y maquinadas por procesos no térmicos para remover al menos 3 mm (1/8 de pulgada) de cada lado. Los lados deberían ser planos y paralelos, y los bordes a lo largo serán redondeados. Se debería remover la bifurcación o camisa y el sobreespesor dejándolos al mismo nivel con la superficie, pero no por debajo de la superficie de la probeta de ensayo. Cualquier socavado no debería ser removido. NOTA En vez de obtener probetas separadas por el ensayo de doblez de cara, se puede emplear la porción restante de las probetas para rotura de sanidad


114

Espesorde la pared

Soldadura bifurcación Soldadura camisa

Espesorde la pared

Probeta deensayo (nota 3)

(Nota 1)



R 3 mm (1/8 de pulgada) máximo todas las que vengan

Camisa/bifurcaciónremovida

Soldadura a ras(véase la nota 2)

NOTA 1 Las probetas para ensayo se pueden cortar, sobredimensionar con máquina o con oxicorte y luego maquinar (véase el literal B.2.4.5.1). NOTA 2 El sobreespesor en la soldadura de la unión tipo camisa o de la bifurcación debería ser removido al mismo nivel de la superficie de la probeta de ensayo. La probeta de ensayo de la soldadura tipo bifurcación se muestra en la dirección axial; las probetas en la otra dirección son curvadas. Las probetas de ensayo no se deberían aplanar para el ensayo. NOTA 3 Cuando el espesor de la pared es mayor a 12,7 mm (1/2 de pulgada), se puede reducir a 12,7 mm (1/2 de pulgada) maquinando el interior de la superficie. NOTA 4 En vez de obtener probetas separadas para el ensayo de doblez de cara, se puede usar la porción restante de las probetas del ensayo de sanidad.

Figura B.5. Probeta para el doblado de cara B.2.4.5.2 Método Las probetas de doblez de cara no deberían ser ensayadas antes de 24 h después de la soldadura. Las probetas de doblez de cara se deberían doblar en una matriz para el ensayo de doblez guiado similar al que se muestra en la Figura 9. Cada probeta se debería colocar sobre la matriz con la soldadura en la mitad. La cara de la soldadura se debería ubicar hacia la separación. El punzón se debería forzar dentro de la ranura hasta que la curvatura de la probeta tenga una forma de U, aproximadamente B.2.4.5.3 Requisitos El ensayo de doblez de cara se debería considerar aceptable si, después del doblez, no se presentan grietas u otras imperfecciones que excedan 3,2 mm (1/8 de pulgada) o la mitad del espesor nominal de la pared, cualquiera que sea el menor, en cualquier dirección en el metal de soldadura o en la zona afectada por el calor, ZAC. No se deberían considerar las grietas que se originen durante el ensayo en la parte exterior del doblez, en los bordes de la probeta y que sean inferiores a 6 mm (1/4 de pulgada), medidos en cualquier dirección, a menos que se observen las imperfecciones obvias.


115

B.3 CALIFICACIÓN DEL SOLDADOR EN SERVICIO Para la soldadura en servicio, el soldador debería ser calificado para desempeñarse en el procedimiento especificado que esté en uso de acuerdo con los requisitos del numeral 6.2, excepto los requisitos alternativos o adicionales especificados en este apéndice. Un soldador calificado en un diámetro de tubería exterior menor a 323,9 mm (12,75 pulgadas) queda calificado para todos los diámetros menores o iguales al diámetro utilizado en la prueba de calificación. Un soldador calificado en un diámetro exterior de tubería mayor o igual a 323,9 mm (12,75 pulgadas) queda calificado para todos los diámetros. Un soldador que posea una calificación múltiple de acuerdo al numeral 6.3 y una calificación de soldadura en servicio acorde al anexo B.3 queda calificado como un soldador en servicio para todas las posiciones, diámetros y espesores de pared dentro de los límites de las variables esenciales del numeral 6.3 B.3.1 Ensamble para soldadura de ensayo Para la soldadura en servicio, se deberían simular las condiciones de operación de la línea que afectan la capacidad del fluido, para remover el calor de la pared del tubo mientras se fabrican las uniones de ensayo. NOTA Llenar la sección de ensayo con agua y permitir que ésta fluya a través de la sección de ensayo, mientras se manufactura la unión de ensayo, ha mostrado que produce condiciones térmicas equivalentes o más severas que aplicaciones típicas de soldadura en servicio (véase la Figura B.2). Los soldadores calificados bajo estas condiciones quedan calificados más apropiadamente para cualquier aplicación típica en servicio. Se puede usar otro medio, como el aceite de motor, para simular condiciones térmicas menos severas. Adicionalmente a la realización de la junta de prueba usada en el ensayo destructivo definido en el literal B.3.2, el soldador debe demostrar a satisfacción de la compañía su habilidad para cumplir con aspectos de la especificación del procedimiento de soldadura (WPS), relacionados con la prevención del desarrollo de microestructuras susceptibles al agrietamiento y a la prevención del quemon (Burning Through). Para procedimientos que incluyan control de la entrada de calor, el soldador debe ser capaz de demostrar la habilidad necesaria para mantener un nivel de entrada de calor dentro del rango especificado por la especificación del procedimiento. Para procedimientos con una secuencia de pases del tipo pase-revenido, el soldador debe ser capaz de demostrar la aplicación de los cordones de soldadura dentro de las tolerancias dimensionales definidas por la especificación del procedimiento. B.3.2 Ensayo de la unión soldada La soldadura se debería probar y considerar aceptable si cumple con los requisitos de los numerales 6.4 y 6.5. Para soldaduras longitudinales a tope el número mínimo de probetas y las pruebas que se les deben aplicar se muestran en la tabla B.2. B.3.3 Registros Se deberían identificar las condiciones de operación (contenido del tubo, de flujo, etc) para que el soldador se califique. Se pueden agrupar las condiciones.


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B.4 PRÁCTICAS SUGERIDAS PARA SOLDADURAS EN SERVICIO Los requisitos para la soldadura de producción del Capítulo 7 se deberían aplicar a las soldaduras en servicio, excepto para los requisitos alternativos o adicionales especificados en este apéndice. Antes de soldar sobre una línea en servicio o un sistema de tubería, los soldadores deberían considerar los aspectos que afectan su seguridad, tales como presión de operación, condiciones del flujo y espesor de la pared en la ubicación de la soldadura. Las áreas por soldar se deberían inspeccionar para asegurar que no se presenten imperfecciones y que el espesor de la pared sea adecuado. Todos los soldadores que ejecuten trabajos de reparación, deberían estar familiarizados con las precauciones de seguridad asociadas con el corte y la soldadura de tubos que contienen o han contenido petróleo crudo, productos del petróleo o gases combustibles. La Práctica recomendada API RP 2201 puede ser una guía adicional. B.4.1 Alineamiento B.4.1.1 Ensamble Para soldaduras de caballete y de tipo camisa, la garganta o ranura entre la camisa o el caballete y el tubo principal no debería ser excesiva. Se debería usar un dispositivo sujetador para obtener un ensamble apropiado. Cuando sea necesario, se puede emplear metal de soldadura como sobreespesor sobre el tubo principal (enmantequillado) para minimizar la ranura o garganta. B.4.1.2 Apertura de raíz Soldaduras de costuras longitudinales. La abertura de raíz (espacio entre bordes enfrentados) para soldaduras a tope longitudinales que rodeen totalmente la unión tipo camisa, cuando se requiere penetración 100 %, debería ser suficiente. Estas uniones se deberían ajustar con respaldo de una tira de acero suave o una cinta conveniente para prevenir la penetración de la soldadura dentro del tubo principal. NOTA La penetración de la soldadura a tope longitudinal dentro del tubo principal es inconveniente ya que cualquier grieta que se desarrolle está expuesta al ciclo de esfuerzos del tubo principal. B.4.2 Secuencia de la soldadura La secuencia sugerida de la soldadura en la unión tipo camisa y en bifurcación, se muestra en las Figuras B.6 hasta la Figura B.11. Para accesorios soldados alrededor de todo su contorno y que requieran soldaduras de filete, deben ser completados los cordones longitudinales antes de iniciar las soldaduras circunferenciales. La circunferencia en un extremo del accesorio debe ser completada antes de iniciar la soldadura del otro. Para otros tipos de accesorios debe ser usada una secuencia de soldadura que minimice los esfuerzos residuales.


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21

3

NOTA Esta es una sugerencia de secuencia de soldadura; se pueden ejecutar otras a discreción de la compañía.

Figura B-6. Refuerzo tipo cuello o ruana

2

3

1


Figura B.7. Refuerzo tipo caballete (Silla de montar)


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5

Diseñoalternativo

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NOTA Esta es una sugerencia de secuencia de soldadura; se pueden ejecutar otras, a discreción de la compañía y no es necesario realizar soldaduras circunferenciales, como los números 3 y 4.

Figura B.8. Unión tipo camisa alrededor del tubo principal

3

12

NOTA 1 Esta es una sugerencia de secuencia de soldadura; se pueden ejecutar otras a discreción de la compañía. NOTA 2 Cuando está en operación, el accesorio está a la presión de la línea.

Figura B.9. Tipo te circunferencial


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3

7

6

1

alternativoDiseño

5

4

2 NOTA Esta es una sugerencia de secuencia de soldadura; se pueden ejecutar otras a discreción de la compañía y no es necesario realizar soldaduras circunferenciales, como los números 3 y 4.

Figura B.10. Tipo camisa circunferencial y caballete

31

alternativoDiseño

5

4

2


Figura B.11. Tipo caballete circunferencial B.5 INSPECCIÓN Y ENSAYO DE SOLDADURAS EN SERVICIO Se deberían aplicar los requisitos del Capítulo 8 para la inspección y el ensayo de soldaduras en servicio, excepto para los requisitos alternativos o adicionales especificados abajo. Ya que las soldaduras en servicio que contacten el tubo principal pueden ser particularmente susceptibles a socavados o agrietamiento retardado por hidrógeno, se debería emplear un método de inspección capaz de detectar estas grietas, particularmente en el talón o borde de la soldadura del tubo principal.


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NOTA El ensayo de partículas magnéticas o de ultrasonido o combinación de los dos, empleando con propiedad procedimientos desarrollados, calificados y aprobados, ha demostrado ser efectivo para detectar grietas por hidrógeno en el borde de las soldaduras de unión de camisa, caballete o bifurcación sobre el tubo principal. B.6 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN. ENSAYO NO DESTRUCTIVO (INCLUIDA INSPECCIÓN

VISUAL) Se deberían aplicar los criterios de aceptación del Capítulo 9 para imperfecciones localizadas por ensayo no destructivo para soldaduras en servicio. B.7 REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS Se deberían aplicar los requisitos del Capítulo 10 para la reparación y remoción de defectos de soldaduras en servicio. Se debería tener cuidado durante la remoción del defecto para asegurar que el espesor de la pared no se reduzca por debajo del aceptable para la presión de operación del tubo principal.


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DOCUMENTO DE REFERENCIA AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE. Welding of Pipelines and Related Facilities. Washington. 2005, 68 p (API 1104), API 1104 Errata/Addendum (July 2007). API Standard 1104, Welding of Pipelines and Related Facilities, Washington, 15 p.

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