DISEÑO Y CONSTRUCCION DE
TANQUES DE ALMACENAMIENTO
ESTANDAR API 650 Realizado Por:
Carlos Tobaria
Cristian Camilo Sandoval
Marco Tulio Santana
Profesor: Jeffer Rojas Puentes
SENA REGIONAL DISTRITO CAPITAL / INSPECCION Y ENSAYOS CON
PROCESO NO DESTRUCTIVOS
“CENTRO DE MATERIALES Y ENSAYOS”
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO
CODIGO API 650
TANQUES DE ACERO SOLDADOS PARA ALMACENAMIENTO DE PETROLEO
11 Edición de Junio de 2007
(WELDED STEEL STORAGE TANKS)
ALCANCE
Este estándar cubre requerimientos para materiales,diseño, fabricación, montaje y pruebas de tanquessoldados verticales cilíndricos, no enterrados con extremosuperior abierto o cerrado en varios tamaños ycapacidades para presiones internas aproximadas a laatmosférica.
Está diseñado para construir tanques con seguridadadecuada y costos razonables para almacenamiento depetróleo y sus derivados y otros productos líquidoscomúnmente usados y almacenados por la industriapetrolera.
SECCIÓN 7 - MONTAJE.
7.1 GENERALIDADES
Se debe tener en cuenta este parágrafo para la construcción de la fundación
civil y el manejo de los materiales en el campo.
7.2 DETALLES DE SOLDADURA
7.2.1 Generalidades
7.2.1.1 Los tanques y sus elementos estructurales Se pueden soldar con los
siguientes procesos o una combinación de los mismos:
SMAW. Electrodo revestido.
GMAW. MIG
GTAW. TIG
OFW. Oxigas.
FCAW. Eléctrodo tubular (Flux cored).
SAW. Arco sumergido.
ESW. Electo escoria.
EGW. Electro gas.
SECCION 7 MONTAJE
7.2.1.2 Ninguna soldadura de ninguna clase se deberá efectuar cuando
las superficies a ser soldadas están húmedas por lluvia, nieve o hielo;
cuando la lluvia o la nieve están cayendo en tales superficies; o durante
períodos de vientos altos, a menos que el soldador y el trabajo estén
apropiadamente protegidos. También debe ser aplicado pre-
calentamiento cuando la temperatura del metal esté por debajo de la
temperatura requerida por la tabla 7-1. En tal caso el metal base deberá
ser calentado al menos hasta la temperatura indicada en la tabla 7-1
dentro de los 75 mm (3 in) del lugar donde la soldadura va aser iniciada y
mantenida 75 mm (3 in) adelante del arco.
SECCION 7 MONTAJE
Tabla 7-1 – Temperaturas de precalentamiento mínimo
Grupo de Material por Tabla 2-3 Espesor (t) de la lámina más gruesa mm (in.) Temperatura mínima de precalentamiento
Grupos I, II, III & IIIA t ≤ 32 (t ≤ 1.25) 0ºC (32ºF)
32 < t ≤ 38 (1.25 < t ≤ 1.50) 10ºC (50ºF)
t > 38 (t > 1.50) 93ºC (200ºF)
Grupos IV, IVA, V & VI t ≤ 32 (t ≤ 1.25) 10ºC (50ºF)
32 < t ≤ 38 (1.25 < t ≤ 1.50) 40ºC (100ºF)
t > 38 (t > 1.50) 93ºC (200°F)
SECCION 7 MONTAJE
Los puntos de armado de las juntas verticales de los cuerpos de los tanques se deben
remover y no se deben incorporar en la soldadura terminada cuando se utiliza proceso
manual. Cuando se utiliza proceso de arco sumergido (SAW) no se requiere remover los
puntos de soldadura si estos han sido limpiados y preparados para ser involucrados en la
soldadura final. Los puntos de soldadura deben ser aplicados utilizando un procedimiento
calificado y si van a permanecer en la soldadura final deben ser aplicados por un soldador
calificado. Cuando se utiliza el proceso de electrodo revestido (SMAW), se deben utilizar
electrodos de bajo hidrógeno para lo siguiente:
• Todas las soldaduras del cuerpo en los anillos con espesores mayores de 12.5 mm (1/2 in),
incluyendo las juntas cuerpo-fondo y del anillo perimetral del fondo.
• Todas las soldaduras del cuerpo en los anillos hechos con materiales de los grupos IV a VI,
incluyendo las juntas cuerpo-fondo y del anillo perimetral del fondo.
SECCION 7 MONTAJE
7.2.2 SOLDADURA DEL FONDO. La soldadura se debe hacer con una
secuencia que produzca la menor distorsión y por lo tanto una superficie
tan plana como sea posible. La soldadura del cuerpo al fondo se debe hacer
completamente antes de terminar cualquier junta del fondo que se haya
dejado abierta para compensar las distorsiones y deformaciones de las
soldaduras previamente ejecutadas.
Las láminas o chapas del cuerpo pueden ser alineadas por medio de grapas
metálicas soldadas a las láminas del fondo, y el cuerpo puede ser apuntado
con soldadura al fondo antes de hacer la soldadura continua de las láminas
del cuerpo a las láminas del fondo.
SECCION 7 MONTAJE
7.2.3 SOLDADURA DEL CUERPO. El desalineamiento máximo permitido
para las juntas verticales deberá ser menor de 1/8” o el 10% del espesor
de la lámina (el que sea menor) para láminas mayores de 5/8” y de
1/16” para láminas hasta 5/8” de espesor.
El desalineamiento máximo permitido para las juntas horizontales
deberá ser menor de 1/8” o el 20% del espesor de la lámina superior (el
que sea menor) y de 1/16” para láminas hasta 5/16” de espesor.
Las juntas circunferenciales y verticales en cuerpos de tanques
fabricados con materiales de espesores mayores de 38 mm (1-1/2 in),
basados en el espesor de la lámina más gruesa de la junta, se deben
soldar con pases múltiples (con pases no mayores de 19 mm (3/4 in)).
Para las soldaduras se requiere un precalentamiento mínimo de acuerdo
con lo establecido en el parágrafo 7.2.1.2 y la Tabla 7-1.
7.2.4 SOLDADURA CUERPO-FONDO. El pase inicial de soldadura por el
interior del cuerpo en la junta de unión cuerpo-fondo se debe inspeccionar
visualmente y por uno de los siguientes métodos, según se acuerde con el
cliente:
• Partículas magnéticas.
• Aplicando a la soldadura líquidos penetrantes removibles con solvente y
luego el revelador en la luz entre el fondo y el cuerpo por el otro lado y
dejando un tiempo mínimo de penetración de 1 hora.
• Aplicando a la soldadura líquidos penetrantes removibles con agua, igual
que el punto anterior. • Aplicando a la luz entre el fondo y el cuerpo, por
el otro lado de la soldadura un aceite de alto punto de ignición (flash
point) tal como el diesel dejándolo actuar como mínimo cuatro horas y
después inspeccionando para buscar evidencia de paso del aceite.
Inspección con la caja de vacío de ángulo recto y solución
jabonosa.
Como una alternativa a lo anterior se puede hacer una prueba
neumática de las soldaduras interior y exterior a una presión de
103 kPa (15 psi) según se indica en el parágrafo 7.2.4.2.
También se puede obviar la inspección anterior si se efectúan
las siguientes inspecciones a la circunferencia completa de las
soldaduras, de la siguiente manera:
a) Inspección visual al pase inicial de la soldadura (interior o
exterior).
b) Inspección visual a las superficies finales de la soldadura, tanto
interior como exterior.
c) Inspección por partículas magnéticas, líquidos penetrantes o con
la caja de vacío de ángulo recto y solución jabonosa.
7.2.5 TECHOS.
Excepto por la estipulación de que los elementos estructurales
(tales como vigas) deben quedar alineados y ajustados a la
superficie del techo, el código no establece reglas especiales
para el montaje del techo.
7.3 INSPECCION, PRUEBAS Y REPARACIONES.
El inspector del comprador deberá tener libre acceso en todo
momento a todas las partes del trabajo que se están haciendo
bajo el contrato.
7.3.2 INSPECCIÓN DE SOLDADURAS.
7.3.2.1 Soldaduras a tope.
Es requerida completa penetración y fusión de las soldaduras de las juntas de
las láminas del cuerpo entre sí. La inspección de la calidad de las soldaduras
deberá ser hecha por el método radiográfico especificado en 8.1 o
alternativamente, por acuerdo entre el comprador y el fabricante usando el
método de ultrasonido especificado en 8.3.1. Adicionalmente a la examinación
radiográfica o ultrasónica, estas soldaduras deberán ser inspeccionadas
visualmente. Los criterios de aceptación para la inspección visual están
especificados en 8.5.
7.3.2.2 Soldaduras de filete.
Las soldaduras de filete deberán ser inspeccionadas por el método visual. La
soldadura final deberá ser limpiada de escoria y otros depósitos antes de la
inspección. Los criterios de aceptación para la inspección visual están
especificados en 8.5
7.3.3 Exanimación y prueba del fondo del tanque.
Una vez terminada la soldadura del fondo del tanque las soldaduras y las
láminas del fondo se deberán inspeccionar visualmente para verificar si hay
defectos o fugas potenciales. Se deberá prestar atención particular a áreas
tales como los sumideros, abolladuras, cavidades, traslapes triples de
láminas, puntos de quiebre en las láminas del fondo, rastrilladuras del arco,
áreas donde se removieron elementos temporales y quemaduras por el cable
del arco de soldadura. Los criterios de aceptación para la inspección visual y
reparación están especificados en 8.5.
Adicionalmente, se deben probar las soldaduras finales terminadas del
fondo por uno de los siguientes métodos: • Inspección con la caja de vacío y
solución jabonosa, de acuerdo con el parágrafo 8.6 del código API 650. •
Prueba con gas marcador (tracer gas) de acuerdo con parágrafo 8.6.11. •
Después de que al menos el primer anillo del cuerpo ha sido unido al fondo
se deberá hacer una prueba hidrostática por el exterior, inundando por
debajo del fondo y hasta una altura de al menos 150 mm (6 in) por encima
del borde del fondo. Se deberá tener un cuidado razonable para preservar
la preparación del suelo debajo del tanque.
7.3.4 Inspección de las soldaduras de las láminas de refuerzo.
Después de terminar la fabricación pero antes de que el tanque sea
llenado con el agua de prueba, las láminas de refuerzo deberán ser
probadas aplicando una presión neumática de hasta 100 kPa (15
lb/in2 ) entre la lámina del cuerpo del tanque y la lámina de
refuerzo en cada boquilla, usando el agujero de detección de fugas
especificado en 5.5.7.1. Mientras cada espacio es sometido a dicha
presión, se deberá aplicar a cada soldadura de unión alrededor del
refuerzo una película de jabón, aceite de linaza u otro material
adecuado para la detección de fugas, tanto por el interior como por
el exterior del tanque.
7.3.5 PRUEBA DEL CUERPO.
Una vez terminado el tanque completo y la estructura del techo, se deberá probar el cuerpo (excepto para el cuerpo de tanques diseñados de acuerdo con el apéndice F) por uno de los siguientes métodos, como es especificado en la hoja de datos línea 14:
1. Si hay agua disponible para probar el cuerpo, el tanque se deberá llenar con agua como sigue: (1) hasta el nivel máximo de diseño de líquido, H; (2) para un tanque con un techo hermético, hasta 50 mm (2 pulgadas) por encima de la soldadura de unión de la lámina del techo o la barra de compresión con el ángulo superior o el cuerpo; (3) hasta un nivel más bajo que el especificado en el sub-item 1 o 2 cuando esté restringido por el sobre-llenado, un techo flotante interno u otro nivel por acuerdo entre el Comprador y el Fabricante; o 4) hasta un cierto nivel con agua del mar que produzca en la parte inferior del cuerpo un esfuerzo de membrana igual al producido por una prueba de altura total con agua fresca.
Se debe inspeccionar frecuentemente durante el proceso de llenado del
tanque para verificar defectos y el asentamiento del tanque en la fundación
civil, de la cual se deben tomar medidas antes de iniciar la prueba. Esta
prueba deberá ser hecha antes de que las tuberías externas permanentes
sean conectadas al tanque.
2. Si no hay disponible agua suficiente para llenar el tanque, este se puede
ser probado por (1) pintando todas las juntas por el interior con un aceite
altamente penetrante, tal como el de resortes de automóviles (spring oil) y
examinando cuidadosamente las juntas por el exterior para verificar que no
hay fugas; (2) aplicando vacío a cualquiera de los dos lados de las juntas o
aplicando una presión interna de aire como está especificado para la prueba
del techo en 7.3.7 y examinando cuidadosamente las juntas para verificar
que no hay fugas; o (3) usando una combinación de los métodos estipulados
en 7.3.5.b sub-items 1 y 2.
7.3.6 Requerimientos de prueba hidrostática
En este parágrafo se establecen las responsabilidades tanto del
Fabricante como del Comprador durante la prueba hidrostática, la
temperatura de prueba, las ratas de llenado y vaciaso del tanque
cuando se ha especificado por el Comprador la medición de
asentamientos, la metodología para la medición de los asentamientos
tanto del cuerpo como del fondo y la duración de la prueba.
7.3.7 PRUEBA DEL TECHO.
7.3.7.1 Una vez terminado un techo diseñado para ser hermético (gas
tight) (excepto para techos diseñados por 7.3.7.2, F.4.4 y F.7.6) este deberá
ser probado por uno de los siguientes métodos: a. Aplicando una presión
interna que no exceda del peso de las láminas del techo y aplicando a las
juntas soldadas del techo una solución jabonosa u otro material adecaudo
para la detección de fugas. b. Haciendo prueba de vacío a las juntas
soldadas de acuerdo con 8.6, para detectar cualquier fuga.
7.3.7.2 Una vez terminado un techo no diseñado para ser hermético
(gas tight), tal como un tanque con venteos de circulación periférica
o un tanque con venteos libres o abiertos, deberá recibir solamente
inspección visual de sus juntas soldadas, a menos que sea
especificada otra coas por el comprador.
7.4 REPARACIÓN DE SOLDADURAS. Todos los defectos encontrados en
las soldaduras deberán ser notificado al inspector del comprador y
deberá ser obtenida su aprobación antes de que el defecto sea
reparado. Todas las reparaciones una vez terminadas deberán estar
sujetas a la aprobación del inspector del comprador. Los criterios de
aceptación están especificados en 8.2, 8.4 y 8.5, como sea aplicabe.
7.5 TOLERANCIAS DIMENSIONALES. 7.5.1 Generalidades El propósito
de las tolerancias dadas en 7.5.2 hasta 7.5.7 es la de producir un
tanque de apariencia aceptable y permitir un funcionamiento
apropiado de los techos flotantes. Se deberán tomar mediciones
antes de la prueba hidrostática. A menos que sea eliminado o
modificado por el Comprador en la hoja se datos línea 15, o
establecido separadamente por acuerdo entre el Comprador y el
Fabricante, se aplican las siguientes tolerancias:
7.5.2 Verticalidad.
La máxima desviación de la verticalidad entre la parte superior
del cuerpo y el fondo no debe exceder de 1/200 de la altura
total del tanque. Para los anillos individuales se debe aplicar el
criterio de planitud y ondulamiento especificado en ASTM A6,
A20 o A480, según sea aplicable. El criterio de desviación de
la verticalidad menor de 1/200 también se debe aplicar a
las columnas de soporte del techo.
7.5.3 Redondez.
La redondez medida a 1 ft por encima de la soldadura en esquina del anillo
inferior del cuerpo al fondo, no debe exceder las tolerancias siguientes:
Diámetro del tanque Tolerancia en el radio
m(ft) mm (in)
< 12 (40) ± 13 (1/2)
De 12 (40) a < 45 (150) ± 19 (3/4)
De 45 (150) a < 75 (250) ± 25 (1)
≥ 75 (250) ± 32 (1-1/4)
7.5.4 Desviaciones locales. En este tipo de desviaciones las soldaduras de
las juntas verticales y circunferenciales se mueven hacia adentro o hacia
afuera de la superficie de la lámina. Son producto de armado inapropiado
de las juntas, demasiada entrada de calor en la junta por la soldadura
desde un lado o una inapropiada luz de prenetración entre los bordes de la
lámina de la junta.
Estas desviaciones pueden ocasionar los siguientes problemas:
• Deformación o aplanamiento de las láminas en las juntas.
• Incremento de los niveles de los esfuerzos residuales.
• Potencial de falla por fatiga si el área con la desviación trabaja durante
las condiciones de carga y descarga del producto en el tanque.
Las desviaciones locales de la forma teórica (por ejemplo,
discontinuidades de la soldadura y áreas planas) se deberán limitar como
sigue:
a. Desviaciones locales – Cresta (Peaking). En este tipo de desviación la
soldadura de la junta vertical se mueve hacia adentro o hacia afuera de
la superficie de la lámina.
La cresta en las juntas verticales no debe exceder de 1/2”. La
cresta de las soldaduras verticales se debe determinar usando una
regla horizontal de 36” curvada en su borde con el radio nominal
del tanque.
b.Desviaciones locales – Cintura (Banding). En estetipo de desviación la
soldadura de la junta vertical se mueve hacia adentro o hacia afuera de la
superficie de la lámina.
La cintura en las juntas horizontales no debe exceder de 1/2”. La cintura de
las soldaduras horizontales se debe determinar usando una regla vertical de
borde recto de 36” de longitud.
c. Áreas planas medidas en el plano vertical no deberán exceder los
requirimientos apropiados de planitud y ondulamiento dados en 7.5.2.
7.5.5 Fundación civil.
7.5.5.2 Para fundaciones en un plano horizontal verdadero, se deben cumplir las
siguientes tolerancias: a. Cuando existe anillo de concreto, el tope del anillo se
debe nivelar dentro de ±3 mm (±1/8 in) en cualquier 9 m (30 ft) de la
circunferencia y dentro de ±6 mm (±1/4 in) de la circunferencia medida del
promedio de elevación.
b. Cuando no existe anillo de concreto, la base bajo el cuerpo se debe nivelar
dentro de ±3 mm (±1/8 in) en cualquier 3 m (10 ft) de circunferencia y dentro de
±13 mm (±½ in) en la circunferencia total medida del promedio de elevación.
7.5.5.3 Para la fundación que está especificada para tener una inclinación, las
diferencias de elevación con respecto a la circunferencia real deberán ser
calculadas desde el punto más alto especificado. La diferencia real con respecto
a la circunferencia deberá ser se determinada desde la elevación real del punto
más alto especificado. Las diferencias reales de elevación no deberán desviarse
de las diferencias calculadas por más de las siguientes tolerancias:
a. Cuando existe anillo de concreto, dentro de ±3 mm (±1/8 in) en cualquier 9 m
(30 ft) de la circunferencia y dentro de ±6 mm (±1/4 in)de la circunferencia
total. b. Cuando no existe anillo de concreto, la base bajo el cuerpo se debe
nivelar dentro de ±3 mm (±1/8 in) en cualquier 3 m (10 ft) de circunferencia y
dentro de ±13 mm (±½ in) en la circunferencia total.
7.5.6 Boquillas. Las boquillas (excluyendo los accesos de hombre (manholes))
deberán ser instaladas dentro de las siguientes tolerancias:
a. Proyección especificada desde el exterior del cuerpo del tanque hasta el
extremo de la cara de la brida: ±5 mm (3/16 in).
b. Elevación de una boquilla en el cuerpo o la localización radial de una
boquilla en el techo: ±6mm (¼ in).
c. Inclinación de la brida en cualquier plano medido en la cara de la brida: ±1/2
grado para boquillas mayores de 12 in NPS de diámetro nominal. ±3 mm (1/8 in)
en el diámtro exterior de la brida para boquillas de 12 in NPS y menores de
diámetro nominal.
d. Orientación de los agujeros de la brida: ±3 mm (1/8 in.)
7.5.7 Accesos de hombre (manholes) Los accesos de hombre
(manholes) deberán ser instalados dentro de las siguientes
tolerancias:
a. Proyección especificada desde el exterior del cuerpo del
tanque hasta el extremo de la cara de la brida: ±13 mm (1/2 in).
b. Elevación y localización angular: ±13mm (1/2 in). c.
Inclinación de la brida en cualquier plano medido a través del
diámetro de la brida: ±13mm (1/2 in).
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