INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL - DSpace...

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

“REPARACIÓN DE DUCTOS DE ACERO AL CARBONO QUE

TRANSPORTAN GAS”

TESIS PROFESIONAL

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO

PRESENTAN:

JUAN CARLOS LUNA GÓMEZ

CESAR TÉLLEZ TIRADO

MANUEL GONZÁLEZ PINEDA

ASESORES DE TESIS: M. en I. Jesús García Lira Ing. Dagoberto García Alvarado

México D.F. septiembre de 2012

REPARACIÓN DE DUCTOS DE ACERO AL CARBONO QUE TRANSPORTAN GAS.

AGRADECIMIENTOS

A MIS PADRES:

A QUIENES SIN ESCATIMAR ESFUERZOS HAN SACRIFICADO GRAN DE PARTE EN

FORMARME Y EDUCARME.

A QUIENES NUNCA PODRE PAGAR TODOS TUS DESVELOS Y APOYO INCONDICIONAL.

A MIS HERMANOS Y HERMANAS:

QUE ME HAN APOYADO EN LA VIDA Y EN ESTA ETAPA DE LA EDUCACIÓN.

AL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL:

QUIEN NOS APOYO EN LA FORMACIÓN DE LA EDUCACIÓN Y QUE NOS HA PERMITO SER

PERSONAS DE BENEFICIO CON LA ENSEÑANZA.

A LOS ASESORES DE TESIS:

POR EL TIEMPO DE ENSEÑANZA EN ESTA ETAPA DE FORMACIÓN ACADÉMICA.

Y A TODAS LAS PERSONAS QUE PARTICIPARON E HICIERON POSIBLE ESTE PROYECTO,

MUCHAS GRACIAS POR SU APOYO.

GRACIAS SINCERAMENTE

JUAN CARLOS LUNA GÓMEZ

CESAR TÉLLEZ TIRADO

MANUEL GONZÁLEZ PINEDA


PÁGINA I

ÍNDICE GENERAL

Pág.

Objetivos generales y particulares………….…………………………………………..…..…...……

Justificación………………….………………………………………………………...…….…...…..…

Resumen…………………………………………………………..…………………..….………..…...

Introducción….………………………………………………………………...…………………......…

Glosario….………………………………………………………………………………...…….....……

Símbolos y abreviaturas….……………………………………………………………...………....….

001

2

3

4

7

11

CAPITULO 1

“CONCEPTOS GENERALES DE SOLDADURA”

1.1 Soldadura y procesos de soldadura….......…...…………………………………..……..…….

1.1.1. Soldadura por arco metal protegido………….......……..…..…......……......………

1.2 Datos de juntas de soldadas……………….………………………………........….....….…….

1.2.1 Uniones de soldadura…………………….……..…….………......….…....….………

1.2.2 Tipos de juntas soldadas……….………….………………..….…….….............……

1.2.3 Partes de una junta soldada……….……………..…….….…….....…...............……

1.2.4 Ciclo térmico de las juntas soldadas……….....................……….............….…..…

1.2.5 Posiciones de soldadura….…….……….………..…...…….……….….............……

1.2.6 Esfuerzos residuales……….…………………..…..…...….……….……............……

1.2.7 Soldabilidad y carbono equivalente……….……………............….…..............……

1.2.8 Precalentamiento…………….…...….………………………..……..…......…...…..…

013

15

18

18

19

20

20

21

22

23

25


PÁGINA II

1.2.9 Temperatura entre pasos…………………………...…....…….…..…...............……

1.2.10 Calor aportado……………….…….……..…………..….....……….........…….….…

1.2.11 Tratamiento térmico posterior a la soldadura………………………….........…..…

1.3 Análisis térmico……………….……………………......................………..….…............…….

1.3.1 Modelo para análisis térmico……………...…….………………….……..….............….……

26

27

27

28

28

CAPITULO 2

“PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA Y NORMAS APLICABLES”

2.1 Códigos, normas y especificaciones….………………........….……………….…..........…….

2.1.1 Definición de términos empleados ……………………….…..…..............…...…….

2.1.2 Norma Oficial Mexicana (NOM)…………………………..…...…..............….…...…

2.1.3 Norma Mexicana (NMX) …….……………………………...…............…..….....……

2.1.4 Normas de Referencia (NRF)……….……………………..………...........…...…..…

2.1.5 Norma Internacional (NI)……….…….….………..………....…...............….…….…

2.1.6 Norma Extranjera (NE)………….…….…………..….…………….……................…

2.2 Normas, códigos y especificaciones para el procedimiento de soldadura……............…...

2.2.1 API STANDAR 1104 “Welding Of Pipelines And Related Facilities”…………...…

2.2.2 Cumplimiento de las normas…….………….……………..…..…................….…….

2.3 Calificación de procedimientos y personal de soldadura…………………................….…...

2.3.1 Especificación de procedimiento de soldadura…….……………...…................….

2.3.2 Calificación de la especificación del procedimiento de soldadura…..............……

2.3.3 Calificación de habilidad del soldador…….…………..........……………............……..…….

030

30

31

32

32

32

33

33

35

36

37

38

39

39


PÁGINA III

CAPITULO 3

“CONTROL DE CALIDAD EN TRABAJOS DE SOLDADURA”

3.1 Aseguramiento de la calidad y control de calidad………………...........…..............…….....

3.1.1 Aseguramiento de la calidad…..............................................................................

3.1.2 Control de calidad…..............................................................................................

3.1.3 La calidad en las uniones soldadas……………….……..…......................…...……

3.2 Inspección por ensayos no destructivos…..........................................................................

3.2.1 Inspección…………………...........………..………….……………….....…....…....…

3.2.2 Inspección de soldaduras…...................................................................................

3.2.3 Ensayos no destructivos aplicables a soldadura en servicio………...................…

3.2.3.1 Técnicas de inspección superficial…..................................................................

3.2.3.2 Técnicas de inspección volumétricas..............................................................…

3.3 Ensayos destructivos aplicables a soldaduras en servicio…..............................................

3.3.1 Ensayos mecánicos…...........................................................................................

3.3.1.1 Ensayo de resistencia a la tracción…………………………..................……....…

3.3.1.2 Ensayo de rotura por entalla………………………………................…..…...……

3.3.1.3 Ensayo de doblado………………………………………........................…..……..

3.3.1.4 Ensayo de dureza…………………………………………….........…...…....….…..

3.3.2 Análisis químico….................................................................................................

3.3.3 Análisis metalográfico…........................................................................................

3.4 Discontinuidades en soldadura y en metal base…………………...….….............….…..….

3.4.1 Clasificación de discontinuidades…......................................................................

041

41

42

43

45

45

46

49

50

55

59

59

61

63

64

65

66

66

68

68


PÁGINA IV

3.4.2 Discontinuidades en juntas soldadas ………….…………........................……...…

3.4.2.1 Porosidad…........................................................................................................

3.4.2.2 Inclusiones de escoria …...……….………..............…..................…........…....…

3.4.2.3 Fusión incompleta…...........................................................................................

3.4.2.4 Penetración incompleta…...................................................................................

3.4.2.5 Socavado ………….……………….……………......….............……..................…

3.4.2.6 Perfil incorrecto de la soldadura…......................................................................

3.4.2.7 Quemadura….....................................................................................................

3.4.2.8 Grietas ………….……………….……………..................…....................……...…

69

69

70

71

72

72

73

74

75

CAPITULO 4

“REPARACIÓN DE DUCTOS EN SERVICIO MEDIANTE ENVOLVENTES METÁLICAS”

4.1 Teoría sobre el reforzamiento con envolventes………………………...........……….............

4.2 Tipos de envolventes…........................................................................................................

4.2.1 Envolventes metálicas….........................................................................................

4.2.1.1 Envolventes mecánicas tipo A…..........................................................................

4.2.1.2 Envolventes metálicas tipo B…............................................................................

4.2.1.2.1 Soldaduras de filete de la envolvente tipo B…..................................................

4.2.1.2.2 Otras configuraciones de reparación con envolventes tipo B........................…

4.2.1.3 Envolventes mecánicas…....................................................................................

4.3 Precauciones, limitaciones y requerimientos adicionales….................................................

80

82

82

83

85

87

88

89

91


PÁGINA V

CAPITULO 5

“DESARROLLO DE ELABORACIÓN Y CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO”

5.1 Elaboración de la Especificación del Procedimiento de Soldadura (WPS)……..........…....

5.1.1 Registro…..............................................................................................................

5.1.2 Información de la especificación…........................................................................

5.1.2.1 Proceso de soldadura……….………….……....................……….....…….…..….

5.1.2.2 Materiales de la tubería y envolventes…............................................................

5.1.2.3 Diseño de junta……….………….………........................……..............……...…..

5.1.2.4 Metal de aporte………….……….…......................……....…................……...…..

5.1.2.5 Técnicas…..........................................................................................................

5.1.2.6 Precalentamiento y tratamiento térmico después de la soldadura…..................

5.1.2.7 Características eléctricas y velocidad de avance…............................................

5.1.2.8 Condiciones de funcionamiento del ducto….......................................................

5.1.2.9 Rango de entrada de calor…..............................................................................

5.1.2.10 Secuencia del depósito de soldadura…...........................................................

5.1.2.11 Estado final de la especificación del procedimiento de soldadura…................

5.2 Pruebas en campo y Calificación del Procedimiento de Soldadura…................................

5.2.1 Preparación del cupón de ensayo y soldadores…................................................

5.2.2 Control de calidad de materiales y equipo….........................................................

5.2.3 Proceso de soldadura y control de calidad…........................................................

5.3 Requerimientos y resultados de pruebas mecánicas y químicas a probetas..................…

5.3.1 Ensayo de resistencia a la tracción en soldaduras longitudinales….....................

93

93

95

95

95

99

100

102

103

104

104

105

109

110

113

113

115

119

124

124


PÁGINA VI

5.3.1.1 Resultados de ensaye de tensión en soldaduras longitudinales….....................

5.3.2 Ensayo de rotura por entalla en soldaduras longitudinales…................................

5.3.2.1 Resultados de ensayo de rotura por entalla en soldaduras longitudinales.........

5.3.3 Ensayo de doblez de raíz y cara en soldaduras longitudinales….........................

5.3.3.1 Resultados del ensayo de doblez de raíz y cara en soldaduras longitudinales..

5.3.4 Ensayo de rotura por entalla en soldaduras circunferenciales…...........................

5.3.4.1 Resultados de ensayo de rotura por entalla en soldaduras circunferenciales...

5.3.5 Ensayo de macrografía y dureza en soldaduras circunferenciales…....................

5.3.5.1 Resultados de macrografía y perfil de dureza en soldaduras circunferenciales.

5.3.6 Ensayo de doblez de cara en soldaduras circunferenciales…..............................

5.3.6.1 Resultados de doblez de cara en soldaduras circunferenciales.........................

125

125

126

127

129

129

130

131

133

134

134

Conclusiones……………………………………………………..……………….....….................…

Bibliografía….............................................................................................................................

140

142


PÁGINA 1

Objetivos generales y particulares.

Elaborar la especificación de un procedimiento de soldadura para producir soldaduras sanas en la

instalación de envolventes metálicas soldadas, para reparar un ducto de acero al carbono de 10

pulgadas de diámetro nominal, con espesores menores a 0.250 pulgadas, que transporta gas

dentro de los límites terrestres, el cual no puede sacarse de operación para ser reparado y cumplir

con los requerimientos de seguridad y mantenimiento de tuberías, requeridos en las normas

aplicables. También es parte del objetivo de este trabajo hacer notar la importancia de la

calificación del procedimiento de soldadura para la colocación de envolventes metálicas en

sistemas de tubería en servicio.

Así como, realizar la calificación del procedimiento de soldadura y soldadores, realizando la

instalación de una envolvente metálica soldada, en una sección de tubería de 10 pulgadas de

diámetro nominal, simulando condiciones más criticas a las reales del ducto, mediante envolventes

metálicas.


PÁGINA 2

Justificación.

Aplicando las normas para reparar ductos que transportan gas, se tienen diversos métodos, uno

de estos es la reparación permanente colocando envolventes metálicas soldadas, que se aplica

cuando el ducto no puede sacarse de operación. Para realizar este trabajo se requiere de un

procedimiento y personal calificados. Se consideran dos factores importantes en el análisis de las

condiciones de aplicación de la soldadura en servicio, el primero es la perforación del ducto debida

a quemadura pasante, el segundo es generar una mayor dureza por altas velocidades de

enfriamiento y por lo tanto mayor riesgo de agrietamiento. Además, de la presencia de esfuerzos

de tensión (esfuerzos residuales) y bajos espesores, lo cual aumenta el riesgo de perforar la

tubería durante la aplicación de la soldadura.


PÁGINA 3

Resumen.

En el presente trabajo de tesis se realizó la especificación de un procedimiento de soldadura para

realizar soldaduras sanas durante la instalación de envolventes metálicas en ductos en servicio

para el transporte y distribución de gas, de acuerdo a las normas y especificaciones aplicables.

Tomando en cuenta el riesgo que se tiene al realizar estas soldaduras en servicio, ya que el ducto

en operación cuenta con espesores menores 0.250 pulgadas, durante el proceso pueden

generarse grietas debidas a un enfriamiento rápido de las soldaduras, grietas generadas por

hidrogeno inherentes al proceso o bien perforación de la tubería.

Para minimizar estos riesgos, se siguen los requisitos y recomendaciones de prácticas

recomendadas y estándares para realizar soldaduras sobre ductos en servicio. Sin embargo, es

requerido probar que dicho procedimiento funcionará correctamente para realizar los trabajos de

reparación del ducto y calificar el procedimiento de soldadura. Se utilizó un cupón de ensayo, el

cual se realizó siguiendo los lineamientos del apéndice B “In-service welding” de la norma API STD

1104, el cupón se preparo con tubería recuperada de características mecánicas y físicas similares

a la que se encuentra en operación y simulando condiciones mas severas que las reales del ducto

en operación.

Para validar la calificación del procedimiento, el cupón ensayado se sometió a ensayos no

destructivos y destructivos, en los cuales se obtuvieron resultados aceptables por el estándar

aplicado. Dando cumplimiento a estos requerimientos y evaluando los resultados de los ensayos,

se concluyó que el procedimiento de soldadura es aptó para aplicarse en la reparación del ducto

en servicio de 10 pulgadas de diámetro externo que transporta gas y que los soldadores quedan

calificados para realizar las soldaduras de las envolventes metálicas.


PÁGINA 4

Introducción.

En la industria del petróleo, como parte del programa de mantenimiento en ductos para transporte

y distribución de hidrocarburos, requerido por las normas nacionales e internacionales, se debe

proceder a efectuar los trabajos requeridos en los mismos, conforme al tipo de mantenimiento

(preventivo y/o correctivo), que requiera el ducto en particular, los cuales deben cumplir con

requisitos específicos.

El mantenimiento a la extensa red de ductos es necesario para mantener su la integridad, en

términos de sus niveles de riesgo y ubicación con respecto a las áreas de altas consecuencias,

tanto de población, como ambientales e industriales. La administración de la integridad

proporciona información del estado en el que se encuentran los ductos, ya que toma en cuenta su

integridad, seguridad y operación.

Es requerido por las normas que una vez caracterizado y evaluado, cualquier defecto que requiera

reparación o remoción debe ser atendido inmediatamente.

De los métodos de reparación a utilizar en tuberías con defectos que no cumplen con el criterio de

aceptación y que requieren reparación, se tiene que si el ducto no puede sacarse de operación se

podrá optar por una reparación provisional colocando envolventes mecánicas tales como grapas

de fábrica o improvisadas atornilladas o por una reparación permanente del tipo reforzamiento,

consistente en la colocación de una envolvente metálica soldada o un refuerzo no metálico.

A un ducto de 10 pulgadas de diámetro nominal, con espesor nominal de 0.250 pulgadas, tubería

de especificación API 5L – Grado B, construido y puesto a opera desde el año de 1961 para el

transporte de gas; se le han realizado hasta el momento dos inspecciones mediante herramienta

de equipos instrumentados, para obtener la información detallada del estado físico del ducto, con

la cual se realizaron los Análisis de Integridad Mecánica, los cuales integran la información básica

para elaborar los programas de verificación y rehabilitación y mantenimiento.

De las inspecciones realizadas en campo con la finalidad de verificar las indicaciones reportadas

en la inspección interna con equipo instrumentado, se detectaron perdidas de metal interna,

externas e indicaciones lineales tipo grieta; con espesores en zona sana menores a 0.250

pulgadas, es decir menor al espesor nominal que se tenia como registro.

De las evaluaciones de integridad mecánica de los tramos de tubería donde se realizaron las

verificaciones de indicaciones y de los requerimientos de la normatividad aplicable, se determinó


PÁGINA 5

que las indicaciones evaluadas requieren reparación, teniendo como primera opción reparar

mediante la sustitución del tramo y como segunda opción reparar mediante la instalación de

camisas metálicas soldadas longitudinal y circunferencialmente, esto de acuerdo a la

disponibilidad del ducto y a criterio del personal responsable de la operación y mantenimiento del

ducto.

Aunado a los requerimientos de integridad mecánica se tiene el historial de fallas en el ducto, con

registros de fugas con explosiones, de las cuales de acuerdo al análisis de falla realizado, se

determinó que la falla se originó debido a un proceso de corrosión circunferencial asistido por

esfuerzos en un ambiente corrosivo y material susceptible al agrietamiento (C-SCC), es decir el

resultado es que el metal se fractura repentinamente, sin deformación, después de un cierto

tiempo de servicio; aunque el ataque que recibe la superficie es generalmente muy pequeño,

puede ser imprevisible y aparece tras pocas horas como tras meses o años de servicios

satisfactorios.

Debido a que recientemente este ducto había estado fuera de operación temporalmente, el

personal encargado de la operación y mantenimiento del ducto, determino que el ducto no podría

ser puesto fuera de operación en tiempo no definido. Ya que la producción de gas que se

transporta por este ducto no cuenta con otra opción para transportar dicha producción y tendría

que quemarse mientras se realizan los trabajos de reparación.

Con base a lo anterior, y al riesgo que se tiene al no reparar las indicaciones de tipo grieta a corto

plazo se determinó que la reparación a realizar en el gasoducto seria mediante la instalación de

camisas metálicas que actuaran como contenedoras de presión.

De acuerdo con las normas aplicables a este ducto, se requiere que las reparaciones mediante

camisas metálicas deben ser realizadas por soldadores calificados en acuerdo con un

procedimiento calificado que refleje las condiciones actuales en campo. Aun cuando muchas

compañías cuentan con procedimientos de soldadura calificado para reparación mediante

envolventes, este ducto en particular cuenta con espesores menores a 0.250 pulgadas, por lo cual,

se debe tener mayor atención a dos puntos básicos sobre soldadura de tuberías en servicio. El

primer punto es acerca de evitar falla por quemadura pasante, donde el arco de soldadura causa

una perforación en la pared de la tubería; el segundo punto es la fisuración por hidrógeno, donde

las soldaduras en servicio han sido hechas con una velocidad de enfriamiento rápida como


PÁGINA 6

resultado del flujo contenido que ayuda a la evacuación de calor por la pared de la tubería y el

tercer punto es por la formación de fases duras que pueden provocar gritas.

Un factor adicional en el análisis de las condiciones de aplicación de soldadura en servicio, esta

relacionado con la metalurgia para la fabricación de aceros, la aplicación de soldadura mediante

arco eléctrico, puede ser realizada sobre tubería de acero existentes, con composiciones químicas

que generan un mayor carbono equivalente y por lo tanto mayor riego a fisuración o en aceros

microaleados de fabricación reciente para tuberías que permiten lograr materiales con elevados

valores de esfuerzo de cedencia y una reducción en los espesores lo cual implicaría un mayor

riesgo de perforar la tubería durante la aplicación de la soldadura.

Con base al riesgo que los defectos detectados generan a la población, medio ambiente e

industriales; al riesgo que existe al realizar soldadoras de filete en la circunferencia de la tubería

en servicio con los espesores medidos, así como a los requerimientos normativos de seguridad,

operación y mantenimiento aplicables al ducto, se debe realizar y calificar el procedimiento de

soldadura, así como la calificación del personal que realizara las soldaduras en campo;

cumpliendo con los requerimientos normativos aplicables.


PÁGINA 7

Glosario.

Agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos (SCC). Forma de ataque ambiental al metal,

habiendo interacción entre un fluido corrosivo y un esfuerzo de tensión en el tubo, lo cual produce

la formación y crecimiento de grietas.

Análisis de integridad: Es el proceso sistemático de evaluación del estado estructural de un

elemento, basándose en la identificación del tipo y grado de severidad de las discontinuidades

presentes en él, a partir de la información técnica del elemento y de los resultados de los reportes

de inspección por ensayos no destructivos.

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.

Cupón de prueba: Soldadura realizada en una pieza de muestra de metal exactamente con las

mismas variables delineadas en la especificación para procedimiento de soldadura, para fines de

prueba e inspección.

Defecto: Es una discontinuidad, imperfección o indicación de magnitud suficiente, la cual no es

permitida por el criterio de aceptación del estándar aplicable.

Diámetro nominal (D.N.): Es el diámetro de la tubería, tal como se produjo, o tal como se

especificó, que no debe confundirse con el NPS que es adimensional. Por ejemplo, las tubería

NPS 12, tiene un diámetro exterior especificado de 12.750 pulgadas, NPS 10 tiene un diámetro

exterior especificado de 10.500 pulgadas y NPS 24 tiene un diámetro exterior especificado de

24.000 pulgadas.

Discontinuidad: Es una interrupción de la estructura típica de un material, tal como una falta d

homogeneidad en sus características mecánicas metalúrgicas o físicas. Puede ser una simple

variación en la geometría o una inclusión de un material extraño, una grieta, etc.

Ductilidad:. Capacidad de un metal para ser extendido, estirado o formado sin romperse.

Ducto: Sistema de tubería con diferentes componentes tales como: válvulas, bridas, accesorios,

espárragos, dispositivos de seguridad o alivio, entre otros, por medio del cual se transportan o

distribuyen los hidrocarburos (Líquidos o Gases).


PÁGINA 8

Ducto de recolección: Es el ducto que colecta aceite y/o gas y agua de los pozos productores

para su envío a una batería o estación de separación.

Ducto de transporte: Es la tubería que conduce hidrocarburos en una fase o multifases, entre

estaciones y/o plantas para su proceso, traslado en el que no se presenta ningún proceso físico o

químico de los fluidos. Se consideran ductos de transporte los que se encuentran dentro de

estaciones de: bombeo, compresión y almacenamiento.

Ducto en operación: Es el ducto que conduce hidrocarburos o sus derivados y se encuentra

operando a una determinada presión interna e incluye aquellos ductos que contienen

hidrocarburos o sus derivados y se encuentran fuera de operación temporal.

Entalle (entalla): Una entalla es un concentrador de tensiones, como grietas o huecos en

materiales, en donde las tensiones aumentan debido a la menor coalescencia entre las moléculas

en su proximidad. Por este motivo, algunos materiales dúctiles pueden fracturarse en entallas.

Equipo instrumentado: Equipo de inspección utilizado para registrar daños, defectos y espesores

en la pared del ducto, comúnmente llamado diablo.

Esfuerzo: Es la relación entre la fuerza aplicada y el área de aplicación, se expresa en kPa o

lb/pulg2.

Esfuerzo tangencial o circunferencial: Es el esfuerzo ocasionado en la pared de la tubería por la

presión interna de un fluido, se expresa en kPa o lb/pulg2.

Esmerilado: Medio para acabar una soldadura mediante el uso de un abrasivo.

Espesor nominal de pared: Es el espesor de pared de la tubería que es especificada por las

normas de fabricación.

Indicación: Es información obtenida, sobre la superficie de la pieza examinada, en la pantalla de

un instrumento electrónico o sobre una película radiográfica, que requieren de interpretación, a fin

de determinar su significación. Una indicación es el resultado o evidencia de la aplicación de un

ensayo no destructivo.

Soldadura en posición fija. Es la soldadura en la cual el tubo o el montaje se mantienen

estacionario.


PÁGINA 9

Gas natural: Es una mezcla de hidrocarburos que se encuentran en fase gaseosa, cuya

composición es principalmente metano y en menores cantidades propano y butano; el término

"gas natural" se aplica hoy en sentido estricto a las mezclas de gases combustibles,

hidrocarburados o no, que se encuentran en el subsuelo donde, en ocasiones, se hallen asociados

con petróleo líquido.

La eliminación de compuestos ácidos (H2S y CO2) mediante el uso de las tecnologías adecuadas.

El gas alimentado se denomina "amargo", el producto "gas dulce" y el proceso se conoce

generalmente como "endulzamiento”.

Integridad: Conjunto de actividades interrelacionadas enfocadas para asegurar la confiabilidad de

los sistemas de transporte de hidrocarburos y sus derivados. Cubre desde la fase de diseño,

fabricación, instalación, construcción, operación, mantenimiento y desmantelamiento.

Martensita: Es una solución sólida sobresaturada de carbono en hierro alfa. Se obtiene por

enfriamiento muy rápido de los aceros, una vez elevada su temperatura lo suficiente para

conseguir su constitución austenítica.

La martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal en lugar de

cristalizar en la red cúbica centrada, que es la del hierro alfa, debido a la deformación que produce

en su red cristalina la inserción de los átomos del carbono.

MMPCD (MMSCFD): Unidad de flujo volumétrico normalmente utilizada en la industria petrolera

para el gas y que indica millones de pies cúbicos por día de gas a condiciones estándar de 1 atm y

60°F.

Reparación definitiva: Reforzamiento o reemplazo de una sección de tubería conteniendo

defecto(s) o daño(s).

Reparación permanente: Es el reforzamiento de una sección de la tubería que contiene el

defecto, mediante la colocación de una envolvente no metálica o metálica soldada

longitudinalmente y donde la correspondiente soldadura circunferencial es opcional.

Reparación provisional: Es la acción de colocar envolventes tales como grapas o abrazaderas

de fábrica o improvisadas atornilladas en la sección de la tubería que contiene un daño o defecto y

que debe ser reparada en forma definitiva.


PÁGINA 10

Resina epóxica: Polímero termoestable que endurece cuando se mezcla con un agente

catalizador o endurecedor.

Sanidad: Condición de un ducto cuyo material base y/o soldadura no contiene defectos.

Soldadura de filete: Es toda soldadura de sección triangular aproximadamente, depositada entre

dos superficies en ángulo recto en una junta a traslape, en te o en rincón.

Soldadura en servicio: En muchas ocasiones, debido a necesidades de operación, es

imprescindible realizar soldaduras en tuberías que están en funcionamiento con presión y flujo

interior, este tipo de unión se denomina “soldadura en servicio”.

Socket Weld: Término no estandarizado en español, que se entiende como unión con enchufe

para soldar, se llama así cuando se introduce la punta de un tubo hasta que haga tope en el fondo

de un agujero (socket) de la otra pieza. Luego se aplica un cordón de soldadura por el borde

exterior que une el tubo con la otra pieza.

Tubería: Componente tubular que se utiliza para construir un sistema de ductos, tal componente

puede ser fabricado de diferentes materiales.

Variables esenciales: son aquellos factores que deben registrarse y, si se alteran de cualquier

modo, el procedimiento debe volverse a probar y a recalificar.

Variables no esenciales: son generalmente de menor importancia y pueden alterarse dentro de

límites prescritos.


PÁGINA 11

Símbolos y abreviaturas.

ANSI - American National Standards Institute (Instituto Nacional Americano de Estándares).

API - American Petroleum Institute (Instituto Americano del Petróleo).

ASM - American Society for Metals (Sociedad Americana para Metales).

ASME - American Society Mechanical Engineer (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos).

ASNT - American Society for Nondestructive Testing (Sociedad Americana de Pruebas No

Destructivas).

AWS - American Welding Society (Sociedad Americana de Soldadura).

CE - Carbono Equivalente.

CMRT - Reporte Certificado de Prueba del Material o registros de prueba FAT (Pruebas de

aceptación de fabricación)

D.N. - Nominal size (Diámetro nominal).

EWI - Edison Welding Institute (Instituto de soldadura Edison).

FB - Doblez de cara (Face Bend).

Gr - Grado.

HB - Dureza Brinell (Harness Brinell).

HR - Dureza Rockwel (Hardness Rockwell).

HV - Dureza Vickers (Harnesss Vickers).

IIW - International Institute of Welding (Instituto Internacional de Soldadura).

ISO - International Organization for Standardization (Organización Internacional de Normalización).

MT - Ensayo de macrografía (Macro Test)

NACE - National Association of Corrosion Engineers (Asociación Nacional de Ingenieros en

Corrosión).


PÁGINA 12

N/A - No aplica.

NB - Designación para ensayo de rotura por entalla (Nick Break - Sanidad).

NMX - Norma Mexicana NOM Norma Oficial Mexicana.

No. - Número.

Nominal pipe size - (Diámetro nominal de la tubería).

NRF - Norma de Referencia.

PQR - Procedure Qualification Record (Registro de Calificación de Procedimiento).

PRCI - Pipeline Research Council International, Inc. (Consejo de Investigación Internacional de

Tubería)

Pulg - Pulgadas (“).

PWHT - Postweld Heat Treatment (Tratamiento Térmico Posterior a la Soldadura).

RP - Recomended Practice (Práctica recomendada).

SC - Soldadura Circunferencial.

SL - Soldadura Longitudinal.

STD - Estándar (Standar ó norma).

WPS - Welding Procedure Specification (Especificación de Procedimiento de Soldadura).

WPQ - Welder's Performance Qualification (Calificación de Habilidad del Soldador)

SMYS - Specified Minimum Yield Strength (Esfuerzo Mínimo Especificado a la Cedencia), en kPa

(lb/pulg2).

UNE - Una Norma Española.

°C - Grado Celsius.

CAPITULO 1 “CONCEPTOS GENERALES DE SOLDADURA”

PÁGINA 13

CAPITULO 1

“CONCEPTOS GENERALES DE SOLDADURA”

La soldadura, al igual que la mayoría de los procesos industriales y disciplinas técnicas, posee sus

propios términos especializados, mismos que resultan necesarios para lograr una comunicación

efectiva entre la gente que de alguna manera está relacionada con los procesos, operaciones,

equipo, materiales, diseño y otras actividades pertenecientes a los métodos de unión involucrados.

Debido a que es indispensable el uso correcto y preciso de estos términos, los institutos y

organizaciones técnicas encargadas de las aplicaciones y del desarrollo científico y tecnológico de

la soldadura de diferentes países, han preparado y publicado normas que establecen los términos

estandarizados a emplearse y la definición de los mismos.

La norma AWS 3.0 “Standard Welding Terms and Definitions” (Términos y Definiciones Estándar

de Soldadura), de la Sociedad Americana de Soldadura que trata sobre este tema.

1.1 Soldadura y procesos de soldadura.

En su aspecto más amplio podemos definir la soldadura como un procedimiento de unión de

materiales iguales ó diferentes entre sí, bajo la acción del calor como forma de energía, seguida

de una solidificación, con ó sin adición de materiales de aporte, y en o sin presencia de presión

externa con el objeto de formar un todo continuo y homogéneo.

Como puede observarse, este procedimiento de unión da lugar a multitud de variantes y procesos

condicionados por infinidad de factores; como por ejemplo:

Forma de la fuente de energía.

Características de los materiales a unir (composición química).

Protección durante el proceso de la zona a unir, etc.

Es difícil hacer una clasificación de los numerosos procedimientos de soldadura conocidos

actualmente, ya que variaría considerablemente su ordenación según se tuvieran en cuenta uno u

otro de los factores que la afectan. A continuación vamos a exponer una clasificación

generalmente aceptada por los manuales y publicaciones sobre soldadura que en la actualidad se

utilizan de forma general.


PÁGINA 14

En general, las podemos clasificar en función de las características de los metales base y metales

de aporte (heterogénea y homogénea) y a su vez, esta clasificación en función del estado físico de

los bordes durante la soldadura; una clasificación general la podemos observar en la figura 1.1.

Figura 1.1 Diagrama general de clasificación de procesos de soldadura.

Las soldaduras se deben realizar por alguno de los procesos aceptados en los códigos, normas y

prácticas recomendadas aplicables, y con alguna de las técnicas automáticas, semiautomáticas,

manuales o combinación de los mismos. A continuación se enlistas los procesos de soldadura

aceptados en la NRF-020-PEMEX “Calificación y certificación de soldadura y soldadores”, en

concordancia con API PR 582 “Welding Guidelines for the Chemical, Oil and Gas Industries y API

1104 STD “Welding of Pipelines and Related Facilities”:

a) SMAW – Shielded Metal Arc Welding (Soldadura por Arco Metal Protegido).

b) GMAW – Gas Metal Arc Welding (Soldadura por Arco Metal Protegido con Gas).


PÁGINA 15

c) FCAW – Flux Cored Arc Welding (Soldadura por Arco con Núcleo de Fundente).

d) GTAW – Gas Tugsten Arc Welding (Soldadura por Arco de Tungsteno Protegido con Gas).

e) SAW – Submerged Arc Welding (Soldadura por Arco Sumergido).

Como hemos visto, existe una gran variedad tipos y procesos de soldadura, para nuestro caso de

aplicación será la unión de dos materiales de características similares, además de ser el proceso

con el que cuenta quien realizará la reparación, por lo cual, solo abundaremos en el proceso de

soldadura por arco metálico protegido.

1.1.1 Soldadura por arco metal protegido.

La soldadura por arco metal protegido (Shielded Metal Arc Welding – SMAW) es un proceso de

soldadura en el que se produce la posibilidad de unir dos o más materiales en un cuerpo único de

metales por medio del calor generado por un arco eléctrico que se mantiene entre la punta de un

electrodo cubierto y la superficie del metal base. También se le conoce con los nombres de

“soldadura manual”, “soldadura de varilla” y “soldadura eléctrica”.

La soldadura por arco de metal protegido es por mucho el más ampliamente utilizado de los

procesos de soldadura por arco. Aprovecha el calor del arco para fundir el metal base y la punta

de un electrodo consumible recubierto. El electrodo y la pieza de trabajo forman parte de un

circuito eléctrico, que comienza con la fuente de potencia eléctrica e incluye los cables de

soldadura, un porta electrodo, una conexión con la pieza de trabajo, la pieza de trabajo y un

electrodo de soldadura. En la figura 1.2 se muestra el diagrama típico de circuito de soldadura.

Figura 1.2 Diagrama típico de circuito de soldadura.


PÁGINA 16

La soldadura se inicia cuando se enciende un arco eléctrico entre la punta del electrodo y la pieza

de trabajo, el intenso calor del arco derrite la punta del electrodo y la superficie de trabajo cerca

del arco. En la punta del electrodo se forman con rapidez pequeños glóbulos de metal fundido, los

cuales se transfieren hasta el charco de soldadura fundida. De esta forma se deposita metal de

aporte conforme el electrodo se va consumiendo. El arco se mueve sobre la pieza de trabajo con

una longitud de arco y velocidad de desplazamiento apropiados, fusionando una porción del metal

base y añadiendo continuamente metal de aporte. En la figura 1.3 ejemplifica el proceso de

soldadura por arco metal protegido, donde se muestran los elementos que lo conforman.

Figura 1.3 Diagrama de soldadura por arco de metal protegido.

El electrodo revestido consiste en una varilla de acero cubierta por combinación de materiales, o

bien una varilla encerrando metal en polvo en una. En cualquiera de los casos, la varilla conduce

la corriente eléctrica al arco y suministra metal de aporte a la unión.

La protección empleada, junto con otros ingredientes del recubrimiento, controlan en gran medida

las propiedades mecánicas, la composición química y la estructura metalúrgica del metal de

soldadura, así como las características de arco del electrodo. Además, dependiendo del tipo de

electrodo que se use, el recubrimiento desempeña una o más de las siguientes funciones:

a) Provee un gas para proteger el arco y evitar una contaminación exclusiva del metal de

aporte derretido por parte de la atmósfera.

b) Suministra limpiadores, desoxidantes y agentes fundentes para purificar la soldadura y

evitar un crecimiento excesivo de granos en el metal de soldadura.

c) Establece las características eléctricas del electrodo.


PÁGINA 17

d) Proporciona un manto de escoria que protege la soldadura caliente del aire y mejora las

propiedades mecánicas, la forma del cordón y la limpieza superficial de dicho metal.

e) Constituye un medio para añadir elementos de aleación que modifiquen las propiedades

mecánicas del metal de soldadura.

f) En todos los casos, la cobertura contiene la mayor parte de los materiales de protección,

limpieza y desoxidación. La mayor parte de los electrodos para SMAW tienen un núcleo de

acero.

Para los electrodos empleados en este proceso, las especificaciones de la American Weld Society

(AWS) que aplican son las siguientes:

AWS A5.1 para electrodos de acero al carbono.

AWS A5.3 para electrodos de aluminio y sus aleaciones.

AWS A5.4 para electrodos de acero inoxidable (al Cromo y al Cromo-Níquel).

AWS A5.5 para electrodos de acero de baja aleaciones.

AWS A5.6 para electrodos de cobre y sus aleaciones.

AWS A5.11 para electrodos de Níquel y sus aplicaciones.

AWS A5.13 para electrodos sólidos con revestimientos superficiales.

AWS A5.15 para electrodos de hierro colado.

AWS A5.21 para electrodos compuestos para revestimientos superficiales.

Podemos clasificar los electrodos de acuerdo al proceso de soldadura que se utilice, para

soldadura por arco metal protegido (SMAW), la clasificación general de los estos electrodos

involucra la información siguiente, usando como ejemplo un electrodo de tipo E7018:

E: Designa un electrodo. Este designador puede ser omitido del grabado (del producto) requerido

para la identificación del electrodo.

70: Designa la resistencia mínima a la tensión, en miles de libras por pulgada cuadrada (ksi), del

metal correspondiente. En este ejemplo indica 70,000 libras/pulg² de resistencia mínima a la

tensión del metal de soldadura.


PÁGINA 18

1: Designa la posición de soldadura en que pueden ser empleados los electrodos. En este ejemplo

significa que el electrodo puede usarse en posiciones planas, vertical, horizontal y sobre cabeza.

8: Indica el tipo de recubrimiento y el tipo de corriente de soldadura para los cuales los electrodos

son adecuados. En este ejemplo significa revestimiento de bajo hidrogeno con potasio y polvo de

hierro; electrodo para ser empleado con corriente directa y electrodo al positivo.

1.2 Datos de juntas de soldaduras.

1.2.1 Uniones de soldadura.

La preparación de las piezas a soldar hace parte fundamental de un proceso de soldadura, ya que

esta afecta a las caras a unir. Una junta de soldadura, también llamada unión, es el contacto de

los bordes o superficies de metales, que van a ser unidos o que han sido unidos y depende

básicamente del espesor del material y la posición de los elementos a unir. Existen cinco tipos

básicos de uniones para integrar dos partes de una junta, mostrados en la figura 1.4 y definidos de

la siguiente forma:

a) Unión a Tope. Las partes se encuentran en el mismo plano, se unen en sus bordes.

b) Unión de Esquina. Las partes forman un ángulo recto y se unen en la esquina del ángulo.

c) Unión en “T”. una parte es perpendicular a la otra en forma parecida a la letra T.

d) Unión de Traslape. Consiste en dos partes que se sobreponen.

e) Unión de Borde o de Orilla. Las partes de los bordes están paralelas en al menos uno de

sus bordes en común.

Figura 1.4 Tipos básicos de uniones de soldadura.


PÁGINA 19

1.2.2 Tipos de juntas soldadas.

Una junta soldada es una unión de dos ó más miembros producida por la aplicación de un proceso

de soldadura. Según la forma, la sección transversal del metal de soldadura y otras características,

algunos de los tipos de soldadura existentes, se ejemplifican en la figura 1.5 y se enlistan a

continuación:

a) Soldadura de Ranura.

b) Soldadura de Filete.

c) Soldadura de Pernos.

d) Soldadura de Tapón.

e) Soldadura de Botón.

f) Soldadura de Puntos ó Proyección.

g) Soldadura de Respaldo.

h) Soldadura de Costura.

i) Soldadura de Borde ó Reborde

Figura 1.5 Tipos de juntas soldadas.


PÁGINA 20

1.2.3 Partes de una junta.

Las partes de las juntas soldadas o bien a soldarse son relativamente numerosas, y a fin de poder

interpretar y describir correctamente cualquier junta, es necesario identificar y ubicar cada una de

sus partes. Inicialmente, es necesario conocer las partes en la preparación del bisel como se

muestra en la figura 1.6.

Figura 1.6 Partes de un bisel en V para juntas a tope.

Las soldaduras ya terminadas involucran condiciones, partes y rasgos adicionales a aquellos

presentes en las juntas antes de ser soldadas, y resulta indispensable conocer la nomenclatura

para designar tales partes y rasgos a fin de describir e interpretar toda la información relativa a las

juntas soldadas. En la figura 1.7 se ejemplifican las principales partes de una soldadura de filete y

una soldadura a tope.

Figura 1.7. Partes de una junta soldada: a) A tope, b) De filete.

1.2.4 Ciclo térmico de las juntas soldadas.

Al efectuarse las operaciones de soldadura, las juntas experimentan un ciclo de calentamiento y

enfriamiento en el que sus diferentes partes se ven sometidas a un amplio intervalo de


PÁGINA 21

temperatura, que oscila desde temperaturas superiores a la fusión en el metal de soldadura hasta

prácticamente la temperatura ambiente en el metal base, pasando por intervalos de

transformación.

La porción del metal base que no se funde durante la soldadura, pero que es calentada a

temperaturas en las que se altera la micro-estructura y las propiedades mecánicas del metal base

es llamada zona afectada por el calor (ZAC) o zona afectada térmicamente, la figura 1.8 muestra

las principales partes de la zona afectada por el calor en una unión soldada.

La resistencia mecánica y la tenacidad de la zona afectada por el calor depende del tipo del metal

base, del proceso y el procedimiento de soldadura usados. Los metales base en los que más

influye la soldadura son aquellos cuya ZAC se ve sometida a recocido o endurecimiento por ciclos

térmicos que involucran altas temperaturas.

Figura 1.8 Principales partes de la zona afectada por el calor en una unión soldada.

1.2.5 Posiciones de soldadura.

En el proceso de soldadura por arco eléctrico, se pueden aplicar diversas posiciones, estas

dependen de la configuración de las piezas a soldar y del tipo de soldadura, es decir en las que

pueden aplicarse a estructuras como perfiles (soldadura filete), tubería (soldadura de filete o

ranura) o en placa (a tope o filete), por lo cual, los estándares de soldadura como ASME, AWS o

UNE clasifican de diversas formas las posiciones de soldadura. En la figura 1.9 se muestran

posiciones de soldadura comparadas entre dos normas.

Las posiciones de soldadura, se refieren exclusivamente a la posición del eje de la soldadura en

los diferentes planos a soldar. Básicamente son cuatro las posiciones de soldar y todas exigen un

conocimiento y dominio del soldador para la ejecución de una unión soldadura.


PÁGINA 22

Figura 1.9 Comparación de posiciones de soldadura aceptadas.

En la ejecución del cordón de soldadura eléctrica, aparecen piezas que no pueden ser colocadas

en posición cómoda. Según el plano de referencia fueron establecidas cuatro posiciones:

Posición plana.

Posición horizontal.

Posición vertical.

Posición sobre cabeza.

1.2.6 Esfuerzos residuales.

Las contracciones que ocurren a lo largo de las juntas soldadas, durante la fase de enfriamiento

del ciclo térmico de soldadura (mismas que se desarrollan a diferentes velocidades y varían en

magnitud en cada región de las juntas), originan esfuerzos residuales en éstas. Los esfuerzos


PÁGINA 23

residuales son definidos como aquellos que están presentes en los materiales (incluidas las juntas

soldadas) sin que estén sujetos a fuerzas externas como la gravedad o gradientes térmicos y

transformaciones de fase. Estos esfuerzos pueden ser de una magnitud suficiente para provocar,

en las partes soldadas, deformación, distorsión, agrietamiento y disminución de propiedades tales

como resistencia a la tensión, tenacidad y resistencia mecánica a bajas temperaturas.

En general, se distinguen tres clases de esfuerzos residuales de acuerdo con la distancia o rango

sobre el cual pueden ser observados. La primera clase de esfuerzos residuales, denominados

macroscópicos, son de naturaleza de largo alcance y se extienden sobre varios granos del

material. La segunda clase de esfuerzos residuales son denominados micro esfuerzos

estructurales, abarcan la distancia de un grano o parte de uno, y pueden presentarse entre fases

diferentes y tener características físicas distintas. La tercera clase de esfuerzos residuales se

presenta sobre varias distancias interatómicas dentro de un grano.

Algunos factores que influyen en los esfuerzos residuales son el grado de restricción de las juntas,

(tal como expansión impedida y contracción resultante de una distribución de temperatura no-

homogénea), efectos de enfriamiento rápido la diferencia de los coeficientes de expansión térmica

de los metales soldados, la secuencia de soldadura, el calor total aportado y la velocidad de

enfriamiento. Estos esfuerzos pueden reducirse y controlarse, en alguna medida, con el empleo de

precalentamiento y control sobre el calor aportado por paso.

Una vez generados en las partes soldadas, los esfuerzos residuales pueden eliminarse en porción

considerable mediante el empleo del tratamiento térmico posterior a la soldadura conocido como

alivio o relevado de esfuerzos.

1.2.7 Soldabilidad y carbono equivalente.

En este documento se han tratado del acero como si únicamente estuvieran aleados con carbono,

ya que este es el elemento de aleación que más afecta las propiedades de los aceros, incluida la

soldabilidad, pero todos los otros elementos presentes en la composición química también afectan

a las propiedades.

La soldabilidad puede definirse como la mayor o menor facilidad con que un metal permite que se

obtengan soldaduras sanas y homogéneas, que respondan a las necesidad para las que fueron

concebidas incluyendo códigos de fabricación. Desde el punto de vista metalúrgico durante la

soldadura en estado líquido en una región muy pequeña el material a ser soldado alcanza el


PÁGINA 24

estado líquido y luego solidifica. El aporte térmico suministrado se utiliza para fundir el metal de

aporte (si existe), fundir parcialmente el metal base y el resto se transfiere a través del metal de

soldadura modificando la microestructura (y propiedades mecánicas) inicialmente presentes.

Desde el punto de vista de la soldadura, el efecto de mayor interés es la composición química que

tiene en los aceros. Se considera que a mayor contenido de carbono corresponde una mayor

templabilidad y dureza, pero también menor soldabilidad.

Los otros elementos de aleación también afectan a la soldabilidad y su influencia puede ser

estimada en términos de su efecto comparado con el efecto del carbono. Así el efecto total del

contenido de aleantes puede ser expresado en términos de equivalente en carbono o carbono

equivalente (CE).

La soldabilidad, en términos de la sensibilidad al agrietamiento debajo de los cordones y de la

dureza, es inversamente proporcional al carbono equivalente.

El carbono equivalente (CE) puede ser utilizado como un medio para determinar la necesidad real

de precalentamiento y el nivel requerido, de acuerdo a la formula sugerida en el apéndice B de API

STD 1104, desarrollada por el International Institute of Welding (IIW) este carbono equivalente se

calcula como sigue:

Es importante mencionar que se debe tener en cuenta las normas o especificaciones para

fabricación de los materiales base (tubería), para determinar el carbono equivalente máximo,

permitido en fabricación, como la NRF-001-PEMEX “Tubería de acero para recolección y

transporte de hidrocarburos”, ANSI/API5L/ISO3138 “Specification for Line Pipe”, ASTM A572

“Standard Specification for High-Strength Low-Alloy Columbium-Vanadium Structural Steel, entre

otras:

Utilizando los siguientes criterios, aplicables a ductos podemos establecer la temperatura de

precalentamiento y del tratamiento térmico requerido.


PÁGINA 25

ASPE PCC2 “Repair of Pressure Equipment and Piping”, indica el siguiente criterio:

CE ≤ 0.45%; El precalentamiento normalmente es opcional.

0.45% ≤ CE ≤ 0.60%; precalentamiento entre 200°F (93 ºC) y 400 °F (204 ºC).

CE > 0.60%; precalentamiento entre 400 °F (º204 ºC) y 700 °F (371 ºC).

API RP 577 “Welding Inspection and Metallurgy, menciona lo siguiente:

Por lo general, los aceros con CE menor de 0.35% no requieren precalentamiento. Aceros con un

CE de 0.35 a 0.55% por lo general requieren de precalentamiento. Los aceros con un CE mayor

de 0.55% requieren tanto de precalentamiento y un Tratamiento Térmico Posterior a la Soldadura

(PWHT). Sin embargo, los requisitos para el precalentamiento deben ser evaluados para

considerar otros factores tales como el nivel de hidrógeno, humedad, y grosor de la sección a

soldar.

El Manual de Reparaciones de Tubería-PRCI (Pipeline Research Council International, Inc.),

requieren que el fabricante debe proveer el análisis químico de los materiales base (envolvente o

tubería), sino es así, estos se deben realizar, mostrando que el CE es menor o igual que 0.38,

usando la ecuación desarrollada por el Instituto Internacional de soldadura (IIW).

1.2.8 Precalentamiento.

El precalentamiento, para nuestros propósitos, se define como el calentamiento de la soldadura y

metal base que rodea a una temperatura predeterminada inmediatamente antes del inicio de la

soldadura. En soldaduras de pasos múltiples, también es la temperatura a la que se encuentra el

metal base antes de que se inicie el segundo paso y los subsecuentes.

Generalmente, en los procedimientos se especifica la temperatura mínima de precalentamiento,

aunque en algunos casos también el límite máximo, y éste coincide con la temperatura máxima

entre pasos.

El propósito primario del precalentamiento para aceros al carbón y de baja aleación es:

Reducir la tendencia del agrietamiento debido al hidrogeno inducido.

Disminuir la velocidad de enfriamiento, la cual previene la formación de martensita (evitar

formación de grietas) en la soldadura y en la zona afectada por el calor.


PÁGINA 26

Minimizar los efectos perjudiciales de los gradientes de temperaturas altos, o sea reduce

las variaciones de temperatura y los cambios dimensionales de expansión y concentración,

con lo que se reducen los esfuerzos residuales.

La temperatura de precalentamiento es definida por el código de construcción aplicable para el

equipo donde se realizará la soldadura, por ejemplo NRF-030-PEMEX “Diseño, construcción,

inspección y mantenimiento de ductos terrestres para transporte y recolección de hidrocarburos,

ASME B31.8 “Gas Transmission and Distribution Piping Systems”, etc. La temperatura de

precalentamiento depende principalmente del tipo de material, espesor de pared, composición

química y carbono equivalente.

El precalentamiento puede realizarse con la llama (aire-combustible u oxi-combustible), resistencia

eléctrica, o métodos de inducción eléctrica, tanto en taller y en campo. Independientemente del

método, la temperatura debe ser uniforme y por medio de espesor, a menos que se especifique lo

contrario. Para el monitoreo, una variedad de dispositivos están disponibles para la medición y

control de las temperaturas, equipo común son los crayones indicadores de temperatura y pistolas

térmicas.

El componente o pieza a soldar debe ser precalentado para permitir que el calor penetre en el

material. Siempre que sea posible, esto debe ser supervisado y validado. Control de la

temperatura de la superficie a una distancia predeterminada alejada del borde de la soldadura es

normalmente suficiente para la mayoría de las aplicaciones.

1.2.9 Temperatura entre pasos.

Cuando se realiza más de un cordón de soldadura (soldaduras de pasos múltiples), es la

temperatura a la que se encuentra el área a soldar entre pasos de soldadura. Normalmente se

especifica la temperatura máxima permitida entre pasos, aunque también suele establecerse la

mínima, que por lo general coincide con la mínima de precalentamiento.

Las temperaturas muy altas entre pasos provocan reducciones de la velocidad de enfriamiento,

incremento en el ancho de la zona afectada por el calor y excesivo crecimiento de grano, lo que a

su vez provoca que las propiedades mecánicas disminuyan. En la práctica, en los aceros simples

al carbono existen pocos problemas asociados con la temperatura entre pasos.


PÁGINA 27

1.2.10 Calor aportado.

El calor aportado (entrada de calor) por paso es la energía calorífica que se introduce en la junta

soldada en cada paso de soldadura, e influye de manera directamente proporcional en la

velocidad de enfriamiento. Para soldadura con arco eléctrico, el calor aportado puede calcularse

fácilmente por medio de la siguiente formula:

J = VA / S

Calor aportado (KJ/pulg)= (Amperios x Voltios x 60) / (Velocidad de soldadura [pulg/min] x 1000)

ó Calor de aporte (KJ/mm)= (Amperios x Voltios) / (Velocidad de soldadura [mm/seg] x 1000)

Donde:

J= calor aportado, en Joules/pulg.

V= voltaje del arco, en voltios.

A= corriente de soldadura, en amperios.

S= velocidad del arco, en pulgadas/minuto.

El excesivo calor aportado por paso puede ocasionar los mismos problemas que las temperaturas

entre pasos muy altas, y también pueden incrementar los esfuerzos residuales y la distorsión.

El propósito de las consideraciones anteriores es ilustrar la influencia que el precalentamiento, la

temperatura entre pasos y el calor aportado tienen sobre la velocidad de enfriamiento (y sobre la

microestructura y las propiedades de las juntas soldadas), y que hacer énfasis en el sentido de

que estas variables deben ser controladas de manera rigurosa, dentro de los intervalos

establecidos en las especificaciones de procedimiento de soldadura calificados, a fin de que el

inspector no pierda de vista la importancia que tiene el hecho de asegurar que durante sus

asignaciones de inspección, tales variables se mantengan dentro de los valores especificados.

1.2.11 Tratamiento térmico posterior a la soldadura.

Después de realizar las soldaduras se procede a llevar a cabo un tratamiento térmico posterior a la

soldadura (Postweld Heat Treatment – PWHT), en particular el de relevado de esfuerzos. Este se

emplea para reducir los esfuerzos residuales, mismos que, durante la soldadura pueden ser

minimizados mediante el empleo de diseños de junta y técnicas adecuadas, pero no pueden ser

evitados por completo.


PÁGINA 28

La determinación de realizar o no este tratamiento depende del código de construcción o posterior

a la construcción del ducto y esta ligado al precalentamiento y espesor de los materiales.

1.3 Análisis térmico.

El análisis térmico es una rama de la ciencia de los materiales, donde las propiedades de los

materiales son estudiados a medida que cambian con la temperatura. Varios métodos son

comúnmente utilizados, éstos se distinguen entre sí por las propiedades que miden, como el

análisis térmico dieléctrico ó el análisis térmico diferencial.

Es usual para controlar la temperatura de una manera predeterminada, ya sea por un aumento

continuo o disminución de la temperatura a una velocidad constante o llevando a cabo una serie

de determinaciones a diferentes temperaturas.

Además de controlar la temperatura de la muestra, también es importante para controlar su medio

ambiente (por ejemplo, la atmósfera). Las mediciones pueden llevarse a cabo en aire o en

atmósfera de gas inerte (por ejemplo, nitrógeno o helio). El Análisis Térmico se utiliza a menudo

como un término para el estudio de la transferencia de calor a través de estructuras.

1.3.1 Modelo para análisis térmico.

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, incluidos los modelos computacionales de análisis térmico.

Los anteriormente mencionados modelos computarizados para análisis térmico u otro método

probado debe ser utilizado para determinar los límites de calor de entrada para estas aplicaciones

como: “Development of Simplified Weld Cooling Rate Models for In-Service Gas Pipelines”, PRCI

Catalog No. L51660 or “Thermal Analysis Model for Hot-Tap Welding,” PRCI Catalog No. L51837.

El Edison Welding Institute (Instituto de soldadura Edison - EWI) desarrolló el “Thermal Analysis

Model for Hot-Tap Welding,” (PRCI Modelo de Análisis Térmico para soldaduras en Hot Tap). El

modelo está destinado a proporcionar a los ingenieros de soldadura una guía para establecer los

parámetros de seguridad para la soldadura en tuberías en servicio.

El modelo proporciona una guía para establecer los parámetros de seguridad, pero no proporciona

medios para demostrar que estos parámetros son prácticos en condiciones de campo, es decir el


PÁGINA 29

uso de este modelo no es un sustituto de la calificación del procedimiento de soldadura. Para

demostrar que los parámetros son prácticos, un procedimiento de soldadura sobre la base de

estas predicciones debe ser calificado bajo condiciones simuladas.

El Modelo de Análisis Térmico para soldadura en servicio es de fácil aplicación, basado en

complejos modelos matemáticos de elementos finitos, en la figura 1.10 se muestra una sección del

modelo computacional. El modelo posee un programa de solución de elementos finitos

desarrollado, con capacidades de generación de una malla, incluyendo envolventes, ramales, y las

geometrías de cordón sobre tubo, este último para aplicar capas de soldadura y reparaciones con

depósito de soldadura. Valores de disipador de calor, también puede ser predicho para la

comparación con valores de campo medidos. El diseño y desarrollo de este modelo satisface los

requerimientos del apéndice B de API STD 1104, y otros como ASME Sección IX.

El modelo permite controlar riesgos por quemada pasante, limitando la temperatura interna de la

superficie y el riesgo de agrietamiento por hidrógeno para ser controlado mediante la limitación de

velocidad de enfriamiento de la soldadura.

Figura 1.10. Vista del modelo de cómputo para análisis térmico.

CAPITULO 2 “PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA Y NORMAS APLICABLES”.

PÁGINA 30

CAPITULO 2

“PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA Y NORMAS APLICABLES”

2.1 Códigos, normas y especificaciones.

La seguridad pública está involucrada en el diseño, mantenimiento y la fabricación de estructuras

tales como edificaciones, líneas de tuberías, embarcaciones y recipientes de alta presión, entre

otros; para minimizar el peligro de fallas catastróficas, o incluso fallas prematuras, se han

establecido documentos para regir y regular estas actividades industriales. Incluso, aunque la

seguridad pública no esté envuelta, algunos productos son construidos para reunir requerimientos

definidos que aseguren un nivel de calidad y uniformidad; estos documentos son los llamados:

Normas, Especificaciones, Códigos, Estándares, Prácticas Recomendadas y Reglas.

Algunas normas, particularmente los códigos, son muy extensos y se refieren a todos los aspectos

de su campo de aplicación, por lo cual la intención de este capitulo es presentar la información

básica necesaria para adquirir una visión acerca de la estructura, campo de aplicación y requisitos

generales de normas con mayor aplicación para reparación de ductos, teniendo mayor enfoque en

procedimientos, calificación de procedimientos, personal de soldadura, inspección, pruebas y

requisitos de calidad.

2.1.1 Definición de términos empleados.

El personal que participa en la producción de bienes soldados, tienen la necesidad de conocer, por

lo menos, las porciones particulares de las normas que aplican a sus actividades.

Los códigos, normas, especificaciones y otros documentos de uso común en la industria tienen

diferencias en cuanto a su extensión, alcance, aplicabilidad y propósito. Estos, son documentos

que rigen y regulan actividades industriales. A continuación se mencionan las características

claves de algunos de estos documentos.

A) Código.- Conjunto de requisitos y recopilación de reglas técnicas que forma un sistema

completo que regulan de manera integral la selección, diseño, fabricación, montaje e inspección,

reparación, operación, mantenimiento, pruebas y certificación de elementos, equipos o sistemas

constructivos, ejemplo de esto son los códigos ASME.


PÁGINA 31

B) Norma ó estándar.- Son reglas o lineamientos que emite un organismo nacional o

internacional relativo a la materia; en México reconocido por el Gobierno Mexicano en términos de

la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, en los términos del derecho internacional.

Donde se fijan las condiciones de elaboración de un producto o servicio para obtener un óptimo

grado de calidad y se pueden clasifican como obligatorias y opcionales, tal es el caso de las

normas ANSI/ASTM, API, NMX, NOM.

C) Especificación.- Documento en donde se determina con todo detalle las características de

elaboración de un producto o condiciones de fabricación, los requerimientos esenciales y técnicos

que un material, producto, sistema o servicio debe satisfacer; ejemplo de esta son las

especificaciones de PEMEX, CFE, SCT.

D) Práctica recomendada.- Es generalmente considerada como una técnica, o un acercamiento

para resolver o para impedir ciertos problemas. Son normas cuyo propósito principal es brindar

asistencia a través de la descripción de reglas y principios de efectividad comprobada sobre una

actividad específica, la cual ha surgido como resultado de su experiencia acumulada.

E) Procedimiento.- Es un conjunto de instrucciones precisas y ordenadas para desarrollar una

actividad por ejemplo, todos los procedimientos operativos de soldadura.

F) Métodos y guías.- Indican las prácticas reconocidas para realizar actividades tales como las

pruebas, análisis, muestreos y mediciones aplicables a un campo específico. Este tipo de

documentos establecen los procedimientos necesarios para determinar la composición, integridad,

propiedades o funcionamiento de las partes o materiales a los que se aplican.

Un método describe procedimientos uniformes que aseguran o mejoran la confiabilidad de los

resultados a obtener, y no incluyen los límites numéricos de las propiedades o composición

involucradas; tales límites de aceptación están contenidos en las normas y códigos

correspondientes. Ejemplos de estos son los métodos de examen no destructivo.

2.1.2 Norma Oficial Mexicana (NOM).

Es la regulación técnica de observancia obligatoria expedida por las dependencias competentes,

conforme a las finalidades previstas por la Ley Federal Sobre Metrología y Normalización, que

establece reglas, especificaciones, atributos, directrices, etc. La característica de estas normas es

que son de aplicación obligatoria en México.


PÁGINA 32

Estas tendrán como finalidad establecer las características que deban reunir los productos y

procesos cuando estos puedan constituir un riesgo para la seguridad de las personas o dañar la

salud humana, animal, vegetal, el medio ambiente general o laboral; requerimientos de los

productos utilizados como materias primas, partes o materiales; las características que deban

reunir los servicios y lo relacionado con instrumentos para medir, los patrones de medida y sus

métodos de medición, verificación, calibración y trazabilidad, etc.

2.1.3 Norma Mexicana (NMX).

Es la norma que elabora un organismo nacional de normalización privado, o bien la Secretaria de

Energía. Su finalidad principal es establecer especificaciones de calidad de un bien, proceso o

servicio.

Es de uso común y repetido de reglas, especificaciones, atributos, métodos de prueba, directrices,

características o prescripciones aplicables a un producto, proceso, instalación, sistema, actividad,

servicio o método de producción u operación, así como aquellas relativas a terminología,

simbología, embalaje, marcado o etiquetado. Son de aplicación voluntaria, salvo en que los

particulares manifiesten que sus productos, procesos o servicios son conformes con las mismas y

sin perjuicio de que las dependencias requieran en una norma oficial mexicana su observancia

para fines determinados.

2.1.4 Normas de Referencia (NRF).

Con fundamento en la Ley Federal Sobre Metrología y Normalización, las Normas de Referencia

son las que elaboran las entidades de la administración pública federal (PEMEX, CFE, IMSS etc.),

en aquellos casos en que las normas mexicanas o internacionales, no cubran sus requerimientos,

o bien las especificaciones que se contengan se consideren inaplicables u obsoletas, cuando

dichas entidades requieran adquirir, arrendar o contratar bienes o servicios.

Una NRF es un documento técnico – administrativo donde se refleja la especificación técnica del

bien o servicio que se pretende adquirir, arrendar o contratar.

2.1.5 Norma Internacional (NI).

Es la norma que elabora un organismo internacional dedicado a la normalización y el cual ha sido

reconocido por el gobierno de México en los términos del derecho internacional. Como es la


PÁGINA 33

International Organization for Standardization (ISO), Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) o

la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU).

2.1.6 Norma Extranjera (NE).

Regulación técnica que expide el gobierno de otro país, o bien, sus organismos nacionales de

normalización, y cuya aplicación es de carácter local, como las normas americanas editadas por

API.- American Petroleum Institute (Instituto Americano del Petróleo), ASNT.- American Society for

Nondestructive Testing (Sociedad Americana para Pruebas No Destructivas) ó las normas

canadienses como las CSA - Canadian Standards Association (asociación de normas de Canadá).

2.2 Normas, códigos y especificaciones para el procedimiento de soldadura.

Las normas mexicanas (NOM, NMX, CFE, NRF) relacionadas con estructuras, líneas de tubería,

equipos y componentes soldados no cubre la amplia gama de este tipo de bienes que se producen

en el país, por lo que para cubrir las necesidades relacionadas con su diseño, construcción y,

mantenimiento, se tiene recurrir a normas extranjeras o internacionales.

Las Normas Mexicanas, en repetidas ocasiones hacen referencia, concordancia y/o equivalencia

con las normas o especificaciones internacionales o extranjeras que deben utilizarse en conjunto

con estas y a su vez son listadas su bibliografía.

Para la elaboración y calificación de un procedimiento de soldadura existen diversas normas, y su

aplicación depende de las directrices del código con que se diseñaron, construyeron o se les da

mantenimiento (pos-construcción).

En México, la NRF-030-PEMEX “Diseño, operación y mantenimiento de ductos para transporte y

recolección de hidrocarburos”, la cual dice que el procedimiento que se utilice para la operación de

soldadura en ductos debe ser calificado y certificado, mediante pruebas destructivas y no

destructivas, para asegurar que las soldaduras tengan propiedades mecánicas adecuadas para la

tubería y accesorios, conforme a lo establecido en la NRF-020-PEMEX. Para servicio no amargo,

la calificación de los procedimientos de soldadura debe realizarse de acuerdo a lo establecido en

el API STANDARD 1104 o equivalente. Para el caso de servicio amargo y trampas de diablos, la

calificación de los procedimientos de soldadura deben realizarse de acuerdo a lo establecido en la

Sección IX del Código ASME, y a la sección 7.3.3, Parte 2 de la NACE MR 0175/ISO 15156-2 o

equivalente.


PÁGINA 34

Por su parte, la NRF-020-PEMEX “Calificación y certificación de soldadores y soldadura, dice que

la calificación de los procedimientos de soldadura debe efectuarse por medio de las pruebas

indicadas en la normativa de referencia. Cada procedimiento de soldadura debe ser calificado

conforme a lo siguiente, más lo que indique el código de construcción de los elementos que se va

usar en particular:

Soldadura de estructuras metálicas debe ser de acuerdo al código AWS D1.1 (código de

soldadura estructural) o equivalente.

Soldadura de sistemas de tuberías de proceso y servicios debe ser la Sección IX del código

ASME o equivalente.

Soldadura de ductos terrestres y marinos para transporte de hidrocarburos debe ser de

acuerdo al API-1104, código ASME Sección IX o equivalente, según aplique.

Soldadura de recipientes a presión debe ser de acuerdo a la Sección IX del código ASME o

equivalente.

Soldadura de tanques atmosféricos debe ser de acuerdo a la Sección IX del código ASME o

equivalente.

Para el caso de reparaciones mediante encamisados, la NRF-030-PEMEX, dice que los

procedimientos, calificación de soldadores y soldadura deben cumplir con lo establecido en los

párrafos anteriores, por lo cual tendremos que utilizar API STD 1104, ya que es la norma aplacible

a ductos de transporte a campo traviesa, además de contener en su apéndice B los

requerimientos para soldadura en servicio.

Así mismo, la NOM-007-SECRE “Transporte de gas natural”, menciona que la soldadura en

tuberías de acero en un sistema de transporte, la soldadura debe ser realizada por un soldador

calificado utilizando procedimientos calificados. Ambos, los soldadores y los procedimientos,

deben cumplir además con los requerimientos de la norma.

La NOM-007-SECRE no especifica una norma para calificar el procedimiento, solo menciona que

antes de que se realicen las soldaduras en una tubería de acero se debe contar con un

procedimiento de soldadura calificado de acuerdo con las prácticas internacionalmente

reconocidas; aunque si menciona que los soldadores serán calificados de acuerdo con la sección


PÁGINA 35

6 de API STD1104; por lo cual para la calificación del procedimiento podemos utilizar esta norma

anexa en la bibliografía para dicha calificación y elaboración de procedimientos de soldadura.

En Estados Unidos, el códigos ASME B31.8, “Gas Transmission and Distribution Piping Systems”,

refiere las actividades en general de acuerdo al porcentaje de esfuerzos circunferenciales a los

que opera el ducto, que en la calificación de procedimientos y soldadores, aplica el mismo

contexto:

Los procedimientos de soldadura y los soldadores que realicen trabajos en tubería para

construcciones nuevas y fuera de servicio, deben estar calificados bajo la sección IX de ASME

“Boiler and Pressure Vessel Code o API 1104. Para soldadura en servicio, el procedimiento de

soldadura y los soldadores deben ser calificados bajo el apéndice B de API STD 1104.

2.2.1 API ESTÁNDAR 1104 “Welding Of Pipelines And Related Facilities”.

La norma API 1104 para Soldadura de Tuberías de línea e Instalaciones Relacionadas, establece

los requisitos de las soldaduras por arco y gas de uniones a tope, filete y socket weld en tuberías

de acero al carbono y de baja aleación utilizadas en la compresión, bombeo y transporte de

petróleo crudo, productos del petróleo, gases combustibles, dióxido de carbono y nitrógeno, y

donde sea aplicable; así mismo, esta norma cubre soldaduras en sistemas de distribución. Es

aplicable tanto para construcciones nuevas como aquellas que se encuentran en servicio.

También considerada como tuberías a campo traviesa, pide la calificación de procedimiento y de

soldador.

Presenta métodos para la producción de soldadura aceptables realizadas por soldadores

certificados que usan procedimiento, equipo de soldadura y materiales aprobados. También

presentan métodos para la producción de radiografías, inspección por ultrasonido, partículas

magnéticas, líquidos penetrantes e inspección visual, a fin de asegurar un análisis adecuado de la

calidad de la soldadura e incluye los estándares de aceptabilidad y reparación para defectos de

soldadura.

La especificación del procedimiento incluye el proceso, el material del metal base, el tamaño de la

tubería, su diámetro y el espesor de su pared, los detalles de la unión, el tipo de metal base, el tipo

de metal de aporte, tamaño y número de pasos, y las características eléctricas empleadas. Para

soldadura, la posición para soldar, el tipo de fundente, etc., se debe hacer constar.


PÁGINA 36

Si se cambia cualquiera de las variables esenciales, hay que establecer el procedimiento de

soldadura, remplazar el metal de aporte, cambiar el diámetro del electrodo, etc. Estos cambios se

describen en detalle. Al escribir un procedimiento calificado de soldadura hay que referir el código.

El estándar de soldadura, solo se aplica cuando es referida por la norma de fabricación, post-

construcción y por un código especifico. El estándar tiene una particular utilidad que es la

aplicación para soldadura en servicio, incluido en su apéndice B.

Este apéndice B 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.

El 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.

La mayor parte del apéndice tiene que ver con la prevención de fisuras por hidrógeno para

soldaduras en servicio. Donde, 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. Donde la aplicación exitosa de soldadura

en servicio debe lograr un balance entre seguridad por un lado y prevención de propiedades de

materiales no satisfactorios por el otro.

2.2.2 Cumplimiento de las normas.

El cumplimiento de los requisitos de las normas es obligatorio cuando tales están referidas o

especificadas en las jurisdicciones gubernamentales, o cuando estas están incluidas en contratos.

El cumplimiento de las prácticas recomendadas o especificaciones es opcional. Sin embargo, si

estos son referidos en los códigos, normas o en acuerdos contractuales, su uso se hace

obligatorio.


PÁGINA 37

Según la Ley Federal Sobre Metrología y Normalización, “sin perjuicio de lo dispuesto por la ley de

la materia, los bienes o servicios que adquieran, arrienden o contraten las dependencias y

entidades de la administración pública federal, deben cumplir con las normas oficiales mexicanas

y, en su caso, con las normas mexicanas, y a falta de éstas, con las internacionales.

Así mismo, las entidades de la Administración Pública Federal, deberán constituir comités de

normalización para la elaboración de las normas de referencia conforme a las cuales adquieran,

arrienden o contraten bienes y servicios, cuando las normas mexicanas o internacionales no

cubran los requerimientos de las mismas, o bien las especificaciones contenidas en dichas normas

se consideren inaplicables u obsoletas.

Debe tenerse en cuenta que muchos códigos y normas definen términos para el cumplimiento de

sus requerimientos o recomendaciones, como son el debe y puede.

2.3 Calificación de procedimientos y personal de soldadura.

En términos generales, todos los trabajos de soldadura necesitan de uno o más procedimientos de

soldadura que definan, con suficiente detalle de como deben realizarse las operaciones

involucradas.

La exigencia de los requisitos se debe a la existencia de muchos factores que influyen en las

características de las uniones soldadas. Entre estos factores pueden mencionarse los diferentes

procesos de soldadura con que puede realizarse una junta, los diversos materiales base (aceros al

carbono, aceros inoxidables, etc.), las variaciones del espesor del metal base y las diferentes

diseños de junta.

A fin de que las uniones producidas tengan, de manera consistente, las propiedades especificadas

y la calidad requerida, es necesario controlar, de manera rigurosa, todas las variables que

intervienen en la producción de las uniones soldadas, y tal control se logra mediante la

preparación por escrito los procedimientos de soldadura necesarios, la calificación de los mismos y

la calificación de la habilidad del personal que los empleará.

Además de una inspección completa antes, durante y después de soldar, a fin de asegurar que los

procedimientos establecidos son aplicados de manera correcta por el personal debidamente

calificado.


PÁGINA 38

2.3.1 Especificación de procedimiento de soldadura.

Una especificación de procedimiento de soldadura – EPS (Welding Procedure Specification –

WPS) es un documento que contiene y describe las variables que aplican a los procesos y

operaciones de soldadura a emplearse, así como los límites de los valores dentro de los que estas

variables están calificadas y pueden emplearse en producción, construcción o mantenimiento. La

definición de AWS para un procedimiento de soldadura es: “métodos y prácticas detallados

implícitos en la producción de una soldadura”.

Los WPS se preparan con el propósito de dirigir a soldadores y operadores para que hagan

soldaduras de manera que se asegure el cumplimiento de los requisitos de las normas aplicables.

Se usa un procedimiento de soldadura para hacer un registro de todos los elementos, variables y

factores involucrados en la producción de una soldadura específica. Los procedimientos de

soldadura deben estar escritos siempre que ello sea necesario con la finalidad de:

Mantener las dimensiones controlando la distorsión.

Reducir las tensiones residuales u localizadas.

Minimizar los cambios metalúrgicos dañinos.

Construir uniformemente un ensamble de soldadura del mismo modo.

Ajustarse a ciertas especificaciones y códigos.

Todo fabricante o contratista que realiza trabajos bajo un código, debe preparar por escrito, (ya

sea que se trate de procedimientos precalificados o a calificar con pruebas) todas las

especificaciones de procedimiento de soldadura a emplear, de manera que queden cubiertas

todas las variables, operaciones y aplicaciones de cada trabajo o proyecto, y cumpliendo con los

requisitos específicos del código aplicable; esto incluye al diseñador, inspector de soldadura,

supervisor de soldadura y en última instancia, pero no en menor grado, al soldador.

También debe proceder a su calificación y aprobación (esta última por parte del ingeniero o el

representante del propietario, o por el inspector autorizado). Así mismo, debe proporcionar estos

WPS al personal de soldadura para que le sirvan como guía para los trabajos a realizar, y tenerlas

disponibles para la revisión y las actividades de inspección de las segundas o terceras partes

involucradas, ya sea por requisitos contractuales o de norma.


PÁGINA 39

Diferentes códigos y especificaciones pueden tener requisitos ligeramente distintos para un

procedimiento de soldadura, pero en general un procedimiento de soldadura consta de tres partes,

como se describe a continuación.

Una explicación detallada y escrita acerca de la forma en que se hará el trabajo de soldado.

Un dibujo o esquema que muestre el diseño de la unión soldada y las condiciones para

realizar cada paso o depósito.

Un registro de los resultados de las pruebas realizadas sobre la soldadura resultante.

2.3.2 Calificación de la especificación del procedimiento de soldadura.

Todos los códigos y las especificaciones de soldadura son semejantes en lo que se refiere a los

procedimientos. En cada caso es necesario dejar por escrito el procedimiento de soldadura,

después probarlo para obtener la calificación del procedimiento.

Esto es, para respaldar al WPS es necesario probar y certificar los resultados de la soldadura, esto

se lleva a cabo realizando las soldaduras descritas en el WPS, maquinándolas, y examinando el

espécimen de acuerdo con el código. Para ello, se usa el Registro de Calificación de

procedimiento – RCP (Procedure Qualification Record – PQR), que se define como un documento

que proporciona los parámetros, pruebas y variables reales de soldadura, que se usaron para

producir una soldadura aceptable de prueba y los resultados de las pruebas efectuadas en la

soldadura con el fin de calificar una especificación de procedimiento de soldadura. Muchos de los

datos necesarios para el PQR son los mismos que la información para el WPS.

Es necesario tener WPS y PQR específicos para cubrir todos los procesos de soldaduras,

agrupamientos de materiales base con distinta prácticas, etc., para cumplir con las variables

implicadas

2.3.3 Calificación de habilidad del soldador.

Las normas establecen que el personal, antes de iniciar cualquier soldadura de producción o

construcción, debe estar debidamente calificado, esto es con una Calificación de Habilidad del

Soldador (Welder's Performance Qualification – WPQ), en la extensión y en los términos

especificados, ya sea que se trate de procedimientos calificados, precalificados o estándar.


PÁGINA 40

El personal de soldadura es clasificado como sigue: soldador si emplea métodos de aplicación

manuales o semiautomáticos y operador de equipo para soldar si aplica métodos mecanizados o

automáticos.

Las pruebas de calificación de habilidad tienen el propósito de demostrar si el personal tiene la

capacidad para depositar metal de soldadura sin defectos: habilidad manual para producir

soldaduras sanas en el caso del soldador, y habilidad mecánica para operar el equipo en el caso

de los operadores de equipo para soldar.

Para cada prueba aceptada debe generarse un registro de Calificación Habilidad del soldador. En

este documento se registran las condiciones y los valores reales de las variables que uso el

soldador u operador al soldar su cupón de prueba, así como el intervalo (limites) de las variables

en las que queda calificado. También se deben registrar los resultados de la inspección visual del

cupón y de los ensayos mecánicos o exámenes radiográficos.

CAPITULO 3 “CONTROL DE CALIDAD EN TRABAJOS DE SOLDADURA”.

PÁGINA 41

CAPITULO 3

“CONTROL DE CALIDAD EN TRABAJOS DE SOLDADURA”

Siempre ha existido la necesidad de obtener calidad en los bienes y servicios; sin embargo, los

sistemas que se han empleado para satisfacer ésta han variado notablemente a través del tiempo,

tanto en su contenido y enfoque como en sus formas de control, dando origen a la creación y

utilización de distintos sistemas de calidad.

Es así, como inicialmente se aplicaron métodos de inspección a productos al final de sus procesos

de manufactura; posteriormente la inspección se hizo extensiva a estos propios procesos.

Es responsabilidad de las empresas fabricantes de productos soldados, comprobar que la calidad

de sus productos este de conformidad con los requerimientos del cliente y lo establecido en

códigos y especificaciones.

3.1. Aseguramiento de la calidad y control de calidad.

3.1.1 Aseguramiento de la calidad.

El aseguramiento de calidad se define como todas las actividades planificadas y sistemáticas

aplicadas dentro del sistema de calidad que se requieren para asegurar que los materiales,

productos y servicios cumplan con los requisitos especificados. Y demostraciones cuando sea

necesario, para proporcionar la confianza adecuada de que una entidad cumplirá con los

requisitos de calidad.

Los sistemas de aseguramiento de la calidad y los procedimientos consisten en auditorías

periódicas y revisiones que garanticen que el sistema de Control de Calidad reunirá la totalidad de

sus propósitos declarados.

Los sistemas de garantía de calidad deben ser aplicados al diseño, procura, construcción,

pruebas, operación y actividades de mantenimiento.

Las organizaciones que realizan el diseño, fabricación, ensamblaje, montaje, inspección, prueba,

aplicación de instalación, operación y mantenimiento de sistemas de tuberías debe tener un

sistema de Aseguramiento de la Calidad por escrito de conformidad con los documentos

correspondientes. El registró o la certificación del sistema de Aseguramiento de la Calidad debe

ser por acuerdo entre las partes contratantes interesadas.


PÁGINA 42

3.1.2 Control de calidad.

El control de calidad se define como técnicas y actividades operacionales que se utilizan para

cumplir con los requisitos de calidad. El acto de ensayo, examen, prueba o medición que verifique

el cumplimiento de los procesos de criterios específicos (por ejemplo, la detección y medición de

las discontinuidades de soldadura o la supervisión de los individuos que participan), en la industria

de la soldadura la podemos definir como medidas, análisis relacionados con las características de

un material, equipo, estructura o componente y personal que permite la comprobación del

cumplimiento de especificaciones, códigos y normas impuestos previamente.

Actualmente estos sistemas se resumen en los planes de inspección y prueba que se elaboran

antes de iniciar los proyectos ya sean aplicados en las construcciones, modificaciones o

reparaciones.

Los criterios de aceptación de la calidad de soldadura pueden provenir de diversas fuentes. Los

dibujos de fabricación suelen mostrar el tamaño de los cordones, su longitud y ubicación. Estos

requisitos dimensionales generalmente han sido establecidos a través de cálculos tomados de

diseños que cumplen los requerimientos de la unión soldada.

Podemos tener la definición empírica de algunos conceptos de calidad con el objetivo de

establecer el criterio de calidad en función del artículo a producir.

Por lo tanto, la calidad se hace de acuerdo con el fin al que se va a destinar el artículo. Esto

significa que se tiene criterios de calidad y que éstos dependen de las operaciones del equipo.

Dada la importancia de la calidad, algunos códigos contemplan el control de calidad como parte de

los requerimientos para la fiabilidad de la operatividad de los equipos. Por ejemplo, la Sección VIII,

División 1 del Código ASME BPV, incluye el apéndice 10 obligatorio, "Sistema de Control de

Calidad", mismo que contiene previsiones para el control de materiales, programas de inspección

y ensayo, corrección de no conformidades, soldadura, ensayos no destructivos, calibración de

equipos de medición y equipos de ensayo, retención de registros y certificaciones, entre otras.

Por su parte, las normas de petróleos mexicanos mencionan que el contratista o licitante debe

entregar a PEMEX los procedimientos constructivos que apliquen, los cuales serán revisados y

comentados. Así mismo, se debe entregar el certificado del sistema de gestión de la calidad, los

certificados de calidad de los materiales y los certificados vigentes de calibración únicamente del


PÁGINA 43

equipo y maquinaria que requiera de calibración y que serán utilizados en la obra, otorgado por un

organismo de certificación acreditado.

Los códigos, normas y especificaciones establecen las diversas inspecciones y pruebas que se

deben aplicar para asegurar el cumplimento de los requisitos estipulados, quien debe realizar tales

actividades y cuando, los criterios de aceptación y los requisitos de calificación y certificación del

personal de inspección. En general, todas las normas hacen una distinción entre las actividades

de inspección y control de calidad que deben ser realizadas por el fabricante o contratista y

aquellas a ser llevadas a cabo por segundas o terceras partes.

3.1.3 La calidad en las uniones soldadas.

El aseguramiento de calidad en la industria de la soldadura la podemos definir como las medidas,

análisis relacionados con las características de un material, equipo, estructura o componente que

permite la comprobación del cumplimiento de especificaciones, códigos y normas impuestos

previamente.

El objetivos principal de este aseguramiento de calidad en soldadura es garantizar al usuario que

el componente equipo o sistema podrá ser confiable o bien cumplir con la función para la que fue

creado, es decir que para ofrecer esta garantía, se establecieron reglas de común acuerdo e

incuestionable y aceptables por el proveedor y cliente.

El primer paso para controlar la calidad del producto fabricado es asegurar que el soldador recibe

los materiales (tales como el metal base y los consumibles), con la debida calidad y equipos en las

condiciones optimas de operación. Un documento que se debe solicitar al proveedor es el CMRT

(reporte certificado de prueba del material) o registros de prueba FAT (Pruebas de aceptación de

fabricación), en caso de no poseerlo, se deben hacer los análisis, ensayos metalográficos y

mecánicos que estén ubicados en el estándar aplicable.

Los reportes de ensayo de materiales o certificados, a veces puede ser una herramienta muy

valiosa para el inspector y el ingeniero de soldadura. Por lo general son declaraciones ante notario

y son jurídicamente vinculantes. Normalmente hay dos tipos de informes de ensayos, un análisis

de la colada y un análisis del producto. Un certificado de fábrica del análisis de la colada, es una

instrucción del análisis químico y por ciento en peso de los elementos químicos presentes en un

lingote o un tocho (un lingote y un tocho son las formas habituales en el que se proyecta un metal

después de la fundición).


PÁGINA 44

Un análisis del producto es una instrucción del análisis químico del producto final y es suministrada

por el fabricante del material. Estos informes se pueden suministrar para cualquier tipo de material,

incluidos los productos forjados, tales como placas, tuberías, conexiones o tubos, piezas de

fundición y soldadura de metales de relleno. El análisis del producto es más útil para el inspector y

el ingeniero, ya que proporciona una identificación más fiable del material que se utiliza para la

nueva fabricación o la reparación de los equipos existentes.

La información sobre las pruebas de materiales, se refiere a los certificados de calidad de los

productos emitidos por el fabricante, que pueden ser para aceros al carbono, acero de baja

aleación y aceros inoxidables, entre otros. Sin embargo, debe señalarse que los documentos de

informe de ensayo de materiales pueden incluir, pero no se limitan a, los siguientes datos:

Nombre del fabricante del producto.

Fecha de fabricación.

Número de registro del certificado de calidad.

Número de la colada.

Análisis químico de la colada.

Las normas o especificaciones correspondientes a la que se ajustan la colada y el

producto, por ejemplo, ASTM, API, ASME o MIL-STD.

El tratamiento térmico, en su caso.

Los resultados de los ensayos mecánicas (Impacto, tracción, rotura por entalla, doblez).

Dureza del material.

Resultados de ensayos no destructivos

Resultados de la prueba de presión.

Información suplementaria (especificaciones del producto, espesor, dimensiones).

El segundo paso es verificar los requerimientos de diseño como el diseño de la junta con las

superficies de unión limpias y los procedimientos aplicables.


PÁGINA 45

En términos más generales, las operaciones previas a la soldadura, se deben llevar a cabo

conforme al procedimiento de soldadura aplicable.

Como parte de las tareas previas a la soldadura menciona que la importancia de las tareas en la

etapa de planificación y preparación de soldadura no debe ser subestimada. Muchos de los

problemas de soldadura se pueden evitar durante esta etapa cuando es más fácil de hacer

cambios y correcciones, en lugar de hacerlo después que de la soldadura se encuentra en

proceso o terminada.

3.2. Inspección por Ensayos No Destructivos.

Existen diversos tipos de inspección para tubería de transporte y distribución de hidrocarburos, los

cuales dependen del tiempo en servicio principalmente. La inspección de un ducto se debe realizar

de acuerdo a lo establecido en las normas aplicables, donde se indican: localización, equipo,

personal y frecuencia de inspección para cada nivel de inspección.

Cuando se requiera comprobar las condiciones del ducto en toda la longitud, se debe efectuar una

inspección de la tubería con un equipo instrumentado (diablo) y de acuerdo con los resultados de

la inspección se debe efectuar un AIM (Análisis de Integridad Mecánica) para programar los

trabajos de mantenimiento preventivo y/o correctivo.

3.2.1 Inspección.

Inspección es la supervisión y verificación continúa del estado de un elemento y el análisis de los

registros para asegurar que los requisitos especificados estén siendo cumplidos.

Actividades de inspección de soldadura se pueden separar en fases correspondientes al proceso

de trabajo de soldadura. Los inspectores deben realizar tareas específicas antes de la soldadura,

durante la soldadura y al término de la soldadura, aunque no suele ser necesario para

inspeccionar cada soldadura.

Para cumplir y verificar dentro de los complejos, plantas industriales o ductos de cualquier índole

en donde se realice la elaboración de soldaduras, es recomendable que se implanten sistemas de

aseguramiento de calidad y por lo tanto inspectores que lleven a cabo este control.


PÁGINA 46

Estos inspectores estarán capacitados y evaluados según los requerimientos del proyecto. Esto

significa que hay inspectores especializados, tal es el caso de: Inspectores AWS, Inspectores API,

Inspectores ASNT, Inspectores ASME e Inspectores ANSI.

De las cuales API define a un Inspector como una persona que está calificada y certificada para

llevar a cabo las inspecciones previstas en un código de inspección.

El inspector de soldadura es un trabajador técnico altamente especializado cuya función principal,

y que comparte con las organizaciones con las que participa, consiste en controlar y asegurar

efectivamente la calidad de los trabajos de fabricación, construcción y montaje de equipos,

estructuras e instalaciones en las que intervienen operaciones de soldadura.

Las normas sobre bienes soldados regulan todas o algunas de las actividades y funciones

relacionadas con la producción, operación, mantenimiento y reparación de tales bienes. Entre

estas funciones y actividades están incluidas las siguientes: diseño, control de materiales,

fabricación, construcción, montaje, calificación de procedimientos y personal de soldadura,

calificación y certificación de inspectores, inspección, pruebas y control de reportes y registros.

Las funciones y propósitos de los inspectores, y del personal de control y aseguramiento de

calidad están definidas en las normas correspondientes a cada aplicación así como en las políticas

y procedimientos internos de cada organización, tales como las normas AWS sobre la certificación

de inspectores de soldadura que establece con claridad cuales son sus responsabilidades y

deberes.

3.2.2 Inspección de soldaduras.

La norma AWS QC1 “Estándar for AWS Certification of Welding Inspectors” declara que “el

propósito de la inspección de soldadura es determinar si los ensambles soldados cumplen los

criterios de aceptación de un código, norma u otro documento especifico”.

Por su parte, el propósito fundamental de la inspección de soldadura, es determinar si las

ensambladuras soldadas satisfacen los requisitos o criterios de aceptación de un código o norma

específicos, o los de algún otro documento.

La falta de requisitos puede ocurrir de varias formas, desde las situaciones en las que no se

especifican claramente las normas aplicables a los trabajos a inspeccionar, hasta aquellas en las

que los contratos establecen exclusiones o el establecimiento de otros adicionales, en los dibujos


PÁGINA 47

no se tienen especificadas las instrucciones o símbolos, los tamaños de cada soldadura, o no se

establecen lo tipos, alcances y frecuencias de las inspecciones y pruebas a aplicar.

En algunos casos se especifica que la inspección se realiza en un cien por ciento de la

producción, y en otros, que estas se lleve a cabo por medio de muestreo, es decir, a través de la

inspección y de pruebas de muestras representativas de la producción, y por medio de estas,

llegar a conclusiones válidas sobre la cantidad del lote muestreado.

Por lo general, se requiere que la inspección sea completa en los equipos o partes para servicio

crítico, los cuales tienen especificados los requisitos de calidad mas altos; para juntas críticas por

lo común se especifica inspeccione visual conjuntamente con uno o mas métodos de examen no

destructivo, mientras que para los trabajos de soldadura típicos, la inspección a llevar a cabo

normalmente involucra una combinación de inspección visual al cien por ciento y muestreo al azar

por medio de uno o mas métodos de examen no destructivo.

En el control de calidad, si la inspección no se llevo a cabo desde las etapas iniciales del trabajo,

es difícil o imposible determinar si las juntas soldadas tienen las propiedades requeridas, si las

soldaduras fueron aplicadas con procedimientos calificados y por el personal con la habilidad

requerida y si se emplearon los metales base especificados.

En general, la inspección debe realizarse en tres etapas de producción, construcción o

mantenimiento, bien definidas: antes de la soldadura, durante y después de la soldadura. Las

actividades que deben llevarse a cabo en cada una de estas etapas se indica a continuación,

aunque debe tomarse en cuenta que esta es una guía, y en cada caso especifico pudiera no ser

aplicable una o más de tales actividades.

A) Antes de la soldadura.

Revisar los dibujos, normas y contratos aplicables.

Identificar planes de fabricación y calidad (inspección y pruebas).

Establecer puntos de verificación en los que debe realizarse un examen o prueba antes de

que continuar la fabricación.

Verificar que están disponibles y calificadas las especificaciones de procedimiento de

soldadura necesarias.


PÁGINA 48

Asegurar que le personal de soldadura esta disponible y calificado.

Revisar que los metales base cumplan con las especificación aplicable, están identificados,

no representan defectos y que son almacenados y manejados de manera que se asegure

que no se deterioren.

Asegurar que los metales de soldadura (electrodos, metales de aporte, gases, fundentes)

especificados están disponibles y que existen las provisiones para almacenarlos y

manejarlos de manera correcta.

Verificar que el ajuste y la alineación de los miembros de las juntas a soldar es el requerido

por el diseño o procedimiento de soldadura.

Verificar la disponibilidad del equipo de soldadura necesario y su adecuación para aplicar

los procedimientos aplicables.

Asegurar la disponibilidad de los procedimientos y secuencias de soldadura apropiados

para minimizar la contracción y la distorsión.

B) Durante las operaciones de soldadura.

En términos generales, asegurar que las operaciones de soldadura se llevan a cabo

conforme a lo establecido por los procedimientos aplicables (tipo, tamaño de los electrodos;

voltaje, amperaje y velocidad de soldadura; tipo de corriente y polaridad; tipo y flujo de los

gases de protección).

Verificar que la temperatura de precalentamiento y la temperatura entre pasos son las

especificadas por el procedimiento de soldadura, y que se dispone de los medios para el

control de estas.

En aplicaciones en las que es un requisito el control del calor aportado por paso,

asegurarse de que este control sea efectivo.

Asegurar que los materiales de soldadura se manejan y almacenan apropiadamente.

Verificar la calidad del paso de raíz, este paso es un parte críticas de las soldaduras.

En soldaduras de ranuras soldadas por los dos lados, asegurar de que antes de que suelde

el segundo lado, se prepara adecuadamente la raíz de la junta.

Verificar que la limpieza inicial, entre pasos y el final es la adecuada.


PÁGINA 49

Inspeccionar visualmente las capas o pasos subsecuentes.

Verificar la realización y los resultados de los exámenes no destructivos en proceso

especificados.

C) Al finalizar las tareas de soldadura.

Examinar la apariencia final de las soldaduras.

Medir el tamaño final de las soldaduras.

Determinar la longitud de las soldaduras. Al efectuar actividades indicadas en este inciso y

con los anteriores, se deben detectar e indicar discontinuidades presentes en las uniones

soldadas, así como evaluarlas y decidir, de acuerdo con los criterios aplicables, su

aceptación o rechazo.

Verificar las actividades de reparación y reinspección.

Asegurar que las estructuras completas (o las uniones soldadas, según sea aplicable) se

sometan al tratamiento térmico posterior a la soldadura, especificado.

Asegurar que se llevan acabo las pruebas (destructivas, no destructivas, hidrostáticas, etc.)

especificadas y sus resultados cumplen con los criterios de aceptación

Recopilar, distribuir y archivar la documentación (reportes, certificados y registros) de

fabricación e inspección requerida.

En términos generales, verificar el cumplimiento de las partes fabricadas con respecto a las

normas y dibujos.

3.2.3. Ensayos no destructivos aplicables a soldaduras en servicio.

La NRF-020-PEMEX define a los Ensayos No Destructivos (END), como la aplicación de métodos

físicos indirectos que tienen la finalidad de verificar la sanidad de la soldadura, sin alterar de forma

permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales.

Estos ensayos también son conocidos con otros nombres, tales como exámenes, pruebas,

inspección o evaluación no destructiva. La AWS considera que los dos últimos citados no son

términos estándar, pero en algunas normas los términos anteriores se emplean de manera

especifica; por ejemplo, en el contexto del código ASME para calderas y recipientes a presión, se


PÁGINA 50

estipula que en las actividades de control de calidad, incluidas las pruebas no destructivas, deben

referirse como exámenes si estas son realizadas por parte del fabricante contratista que produce

los vienes, y que el termino inspección queda reservado para las actividades que realiza el

inspector autorizado ASME.

Es muy importante en el control de calidad, los ensayos de las soldaduras, ya sea

destructivamente o no, depende de los siguientes criterios de inspección: requerimientos de

código, resistencia a la tracción desconocida, naturaleza del material desconocida, fallas en el

procedimiento.

Las ventajas y limitaciones de los métodos de inspección ayudan a determinar cual método es el

mejor para detectar discontinuidades o daño, de un tamaño, forma y orientación particular.

Según su aplicación los ensayos no destructivos se pueden dividir en inspección superficial,

inspección volumétrica, e Inspección de hermeticidad.

Los métodos de ensayos no destructivos que mas se utilizan en la actualidad son los siguientes:

Inspección visual (VT), Líquidos penetrantes (PT), Radiografía (RT), Ultrasonido (UT),

Electromagnetismo (ET), Detección de fugas (LT), Emisión acústica (AET), Análisis de vibraciones

(VA), Pruebas térmicas e infrarrojas (TIR) y Comprobación (Proof testing) (PRT), en este

documento solo se hablara de los ensayos aplicables a soldaduras en servicio.

3.2.3.1. Técnicas de inspección superficial.

Las técnicas superficiales se usan para detectar y evaluar las discontinuidades que afloran

(abiertas) a la superficie o aquellas clasificadas como sub superficiales (están muy cerca de la

superficie pero no afloran a esta). Dentro de esta categoría de métodos se encuentran la

Inspección Visual (VT), Líquidos Penetrantes (PT) y Partículas Magnéticas (MT).

A) Inspección Visual (VT).

El examen o inspección visual se define como el método de prueba no destructiva que emplea la

radiación electromagnética en las frecuencias visibles. Los cambios en las propiedades de la luz

después de su contacto con el objeto inspeccionado pueden ser detectados por la visión humana

o por medios mecanizados.


PÁGINA 51

Entre los productos sujetos a inspección visual están componentes estructurales, tanques, tubos,

accesorios, sistemas de tubería, recipientes a presión, calderas, embarcaciones, bombas,

válvulas, tornillos y otros productos roscados y partes y carrocerías de automóviles. Como ejemplo

se tiene la inspección visual en soldaduras a tope en tubería, mostrada en la figura 3.1 donde se

muestra una indicación detectada en soldadura y herramienta de apoyo para dimensionar la

indicación.

Figura 3.1 Inspección visual de soldaduras en tubería.

Las indicaciones detectables por inspección visual incluyen: corrosión externa, abolladuras,

entallas, fugas, defectos externos de uniones soldadas, anomalías en soportería, distorsión,

desplazamiento de tuberías, defectos de recubrimiento, vibración y contacto físico con cuerpos y

estructuras ajenas al ducto.

En otros términos, la inspección visual consiste en la observación cuidadosa de las partes sujetas

a examen durante las diferentes etapas de sus procesos de su producción, desde la recepción de

las materias primas hasta el producto terminado.

La mayor parte de las veces, esta inspección se hace a simple vista, pero puede ser reforzada o

hacerse posible mediante el uso de espejos, lupas, endoscopios y otros accesorios. Para el

dimensionamiento de las discontinuidades detectadas mediante esta técnica, se hace uso de

equipo y/o herramienta, como es le caso de micrómetros, barra puente, pit gage, galga brigde

cam, cámara fotográfica, vernier, regla de referencia, flexometros, entre otros. En la figura 3.2 se

muestra una barra puente con un micrómetro, que son algunos de los dispositivos auxiliares en la

inspección visual.


PÁGINA 52

Figura 3.2 Barra puente y micrómetro para medir profundidad.

B) Líquidos Penetrantes (PT).

La inspección por líquidos penetrantes es un método específico en la detección de

discontinuidades que se encuentran abiertas a la superficie en materiales no porosos. Las

discontinuidades típicas detectables por este método son: Grietas, Laminaciones, Traslapes en

frío y Porosidades.

Existe el método de ensayo con penetrantes visibles (los cuales son visibles bajo luz blanca) y

métodos de ensayo con penetrantes fluorescentes (visibles bajo luz ultravioleta). Los cuales

pueden ser base agua o base aceite, de acción rápida y lenta. Los ensayos por líquidos

penetrantes pueden ser clasificados por tipo y métodos, como se muestra en la siguiente tabla 1.1.

Tabla 1.1 Clasificación de métodos y tipos de ensayos penetrantes.

Tipo I - Examen por líquidos penetrantes fluorescentes.

Método A – Lavable con agua.

Método B – Post-emulsificable, lipofílico (propiedades de atraer moléculas de aceite).

Método C – Removible con solvente.

Método D – Post-emulsificable, hidrofílico (propiedad de atraer moléculas de agua).

Tipo II - Examen por líquidos penetrantes visibles.

Método A – Lavable con agua.

Método B – Removible con solvente.


PÁGINA 53

El examen por líquidos penetrantes permite la detección de discontinuidades en piezas de

geometría complicada de una variedad de materiales metálicos (ferrosos y no ferrosos) y no

metálicos, como plásticos, cerámicas, vidrios, etc., siempre y cuando no sean porosos; pueden

usarse independientemente de las propiedades físicas de los materiales, siempre y cuando la

superficie no sea absorbente y resulte compatible con el procedimiento, método y técnica

específicos a emplear. En la figura 3.3 se muestra la aplicación de líquidos penetrantes en una

soldadura y la detección de una grieta en metal base.

Figura 3.3 Aplicación de líquido penetrante en soldadura y detección de una grieta.

El principio el líquido penetrante consiste en limpiar perfectamente la superficie, aplicar el líquido

penetrante sobre la superficie a examinar, dejarlo a un tiempo sobre esta (tiempo de penetración),

para permitir que se introduzca dentro de las posibles discontinuidades superficiales, eliminar de la

superficie el exceso de líquido, para luego extraer el líquido que ha quedado atrapado por medio

de un polvo absorbente, mismo que revelara la presencia de las discontinuidades, si las hay, sobre

un fondo de contraste que intensifica la visibilidad de las indicaciones. El proceso básico de este

ensayo se ejemplifica en la figura 3.4.

Figura 3.4 Proceso básico de la aplicación de líquidos penetrantes.


PÁGINA 54

C) Partículas Magnéticas (MT).

La inspección por partículas magnéticas es un ensayo no destructivo que se emplea para detectar

discontinuidades superficiales y subsuperficiales, la prueba por partículas magnéticas depende del

establecimiento de un campo magnético dentro de una pieza, por lo cual, la pieza debe estar

fabricada de un material que pueda ser fuertemente magnetizado.

El principio físico en el que se basa el método es el Magnetismo (Fuerza invisible que tiene la

habilidad de desarrollar trabajo mecánico de atracción y repulsión de materiales magnetizables); la

sensibilidad es mayor en la superficie de la discontinuidad y disminuye rápidamente aumentando

la profundidad de las discontinuidades.

Existen básicamente dos métodos de ensayo, el método Continuo, donde las partículas

magnéticas se aplican mientras la fuerza magnética está actuando y el método Residual, en el

cual se magnetiza la pieza, después se remueve la fuerza y posteriormente aplicar las partículas.

La pieza a inspeccionarse se magnetiza induciendo en ella un campo magnético y se aplica

partículas ferromagnéticos (medio de examen) a la superficie sometida a ensayo, si esta contiene

discontinuidades perpendiculares a las líneas del campo magnético, estas se distorsionan

formando polos que atraen a las partículas, mismas que delinean el contorno de las

discontinuidades, en la figura 3.5 se muestra una indicación tipo grieta denotada por el flujo de

campo magnético. Al menos dos inspecciones separadas deben realizarse en cada área. Durante

la segunda inspección las líneas de flujo magnético deben ser aproximadamente perpendiculares

a la primera inspección.

Figura 3.5 Detección de indicaciones durante un ensayo por partículas magnéticas.

Existe una cantidad relativamente grande de variantes de este método, cada una de las cuales es

adecuada para diferentes aplicaciones y niveles de sensibilidad. Las principales variantes de las

técnicas tienen que ver con el tipo y forma de aplicaciones de las partículas, la secuencia de


PÁGINA 55

operación y con el método de magnetización. Las variantes de esta técnica que tienen que ver con

las partículas son la forma y colores de las partículas, aplicación por vía seca y aplicación por vía

húmeda.

El equipo necesario para realizar estos exámenes varia según las necesidades que cada

aplicación, y algunas situaciones puede bastar con el yugo o un equipo móvil, pero en otras puede

requerirse equipo de corriente directa para trabajo pesado, y para inspeccionar piezas producidas

en serie, por lo general es necesario contar con estaciones fijas de examen con partículas

fluorescentes aplicadas por vía húmeda que operan con varios tipos de corrientes y controles. La

figura 3.6 muestra la aplicación de partículas magnéticas en una soldadura, aplicando un campo

magnético con yugo.

Figura 3.6 Aplicación de partículas magnéticas en soldadura, magnetizada con yugo.

3.2.3.2 Técnicas de inspección volumétrica.

Son aquellas técnicas con las que se comprueba la integridad de un material en su espesor y se

detectan discontinuidades internas que no son visibles en la superficie de la pieza. Por regla

general estos métodos deben considerarse como complementarios entre sí, ya que cada uno es

especialmente sensible para apreciar un tipo determinado de indicaciones; por lo que la

combinación correcta de las técnicas permitirá detectar y evaluar correctamente las indicaciones

que pudieran encontrarse en el interior de un material y se realiza mediante ultrasonido industrial

(UT) y Radiografía Industrial (RT).

A) Ultrasonido Industrial (UT).

El principio del método se basa se basa en la capacidad de los materiales para transmitir ondas de

sonido de alta frecuencia y la interacción de ambos determina la sanidad, espesor de pared y


PÁGINA 56

variaciones de la estructura interna del material. Se utiliza en detección y caracterización de

discontinuidades internas, medición de espesores de pared, extensión de corrosión o erosión

interna, entre otras. Un ejemplo de equipo inspección ultrasónica y accesoria se muestra en la

figura 3.7.

Figura 3.7 Equipo de inspección ultrasónica y componentes básicos.

Los haces sonoros se dirigen por una trayectoria previsible dentro de la pieza y son reflejados por

las superficies que los interceptan, y lo ecos o reflexiones del sonido se detectan y su señal es

amplificada y llevada a un tubo de rayos catódicos, en el cual es desplegada como un

desplazamiento vertical, esto se ejemplifica en la figura 3.8.

Figura 3.8 Detección de una discontinuidad en el método pulso-eco.


PÁGINA 57

El método más comúnmente usado para la exploración manual de soldaduras es el de pulso-eco,

en el cual, el transductor se acopla a la superficie del material a ensayar, el sonido viaja a través

de este hasta que encuentre un obstáculo, que puede ser la superficie de la pared posterior de la

pieza de inspección.

El sonido se refleja y regresa al transductor, mismo que produce pulsos de voltaje cuando recibe la

energía del sonido. El impulso del voltaje es retro-alimentado al sistema del equipo y la señal

correspondiente se muestra en un tubo de rayos catódicos.

B) Radiografía Industrial (RT).

Este método se emplea para detectar discontinuidades internas y superficiales en juntas soldadas

y piezas forjadas o fundidas, además de usarse en otro tipo de industrias y aplicaciones, tales

como las médicas y de investigación.

En radiografía se emplea radiación para penetrar los objetos a examinar y producir una imagen de

su interior, misma que se fija en algún medio de registro (película fotográfica y papel sensitivo) o

puede ser desplegada en una pantalla fluorescente o en detectores electrónicos de radiación.

La mayoría de los procesos radiográficos convencionales que se usan en la actualidad involucran

el empleo de radiación electromagnética y el registro de la imagen en película radiográfica. En

términos generales, este proceso es similar a la radiografía, con la defenecía principal que en

radiografía se emplean rayos x o rayos gamma, cuya naturaleza es similar a la luz visible pero

poseen mayor longitud de onda y mayor energía, el registro final de las imágenes en la película es

el “negativo”. En la figura 3.9 se muestra el procedimiento básico de inspección radiográfica.

Figura 3.9 Procedimiento básico de inspección radiográfica.


PÁGINA 58

El procedimiento básico para obtener una radiografía es conocer el tipo de material, espesor y

geometría de la pieza a inspeccionar, seleccionar la energía de la radiación, seleccionar el tipo y

tamaño de película, seleccionar el Indicador de Calidad de Imagen, determinar la distancia fuente -

película y distancia objeto – película, cargado de la película en el chasis o porta-película,

elaboración de la plantilla de identificación, cálculo del tiempo de exposición, arreglo de la película,

el objeto y la ubicación de la fuente de radiación, exposición, revelado, secado de la película e

interpretación y evaluación de la radiografía.

La inspección básica por medio de radiografía requiere de los siguientes elementos esenciales:

una fuente de radiación, el objeto a ser radiografiado, el medio de registro o dispositivo para

desplegar las imágenes (película radiográfica empaquetada en un soporte a prueba de luz),

personal calificado, los recursos para procesar la película expuesta y personal capacitado para

realizar de manera adecuada la interpretación de las imágenes radiográficas.

Es aplicable para la detección, interpretación y evaluación de discontinuidades internas tales como

grietas, porosidades, inclusiones metálicas o no metálicas, faltas de fusión, etc., en uniones con

soldadura, piezas de fundición y piezas forjadas. En la figura 3.10 se observa el esquema de

discontinuidad en soldadura y una placa radiográfica de una unión soldada.

Figura 3.10 Esquema de discontinuidad y placa radiográfica en una unión soldada.


PÁGINA 59

3.3 Ensayos destructivos aplicables a soldaduras en servicio.

Como todos los productos que se fabrican y se construyen, las partes soldadas están destinadas a

realizar un servicio bajo condiciones específicas, y las juntas soldadas de tales productos se

diseñan para que posean propiedades y capacidad apropiadas para operar satisfactoriamente bajo

condiciones de servicio previstas. Con el propósito de asegurar que las juntas soldadas cumplirán

de manera efectiva, se llevan a cabo diversos ensayos, la prueba ideal seria la operación de la

estructura en las condiciones reales de operación, pero aun en los casos en los cuales su

ejecución fuera factible, resultaría cara y consumiría mucho tiempo.

Debido a esto, se emplean pruebas estandarizadas como los ensayos destructivos, y los

resultados de estas pueden relacionarse con materiales y estructuras que se han comportado

satisfactoriamente durante servicio.

La responsabilidad principal que el inspector de soldadura tiene con respecto de pruebas

destructivas consiste en confirmar que son conducidas adecuadamente, y que los resultados

satisfacen los criterios de aceptación especificados.

Por su parte AWS y ASTM proveen los términos, definiciones y métodos para pruebas mecánicas.

Mientras que para el caso de la calificación de procedimiento de soldadura para la instalación de

camisas metálicas de tubería en servicio, se deben seguir los requerimientos descritos de API STD

1104.

Los ensayos destructivos pueden definirse como aquellos en los cuales se inutiliza el espécimen

probado. Las pruebas destructivas a que se someten las juntas y productos soldados se pueden

clasificar en mecánicas, químicas y metalográficas, y cada una de estas clasificaciones incluye un

número relativamente de pruebas particulares para satisfacer los requisitos especificados.

3.3.1 Ensayos mecánicos.

Son aquellas que se emplean para determinar propiedades mecánicas, tales como la resistencia,

la tenacidad y la ductilidad. Por su parte, las propiedades mecánicas de un material son aquellas

que están relacionadas con sus reacciones elásticas o inelásticas (plásticas) cuando se le aplica

una fuerza, o aquellas que involucran la relación entre esfuerzo y deformación.

Los ensayos mecánicos son experimentos controlados, ya que sobre el procedimiento a seguir, los

dispositivos a utilizar y las probetas que se ensayen, se hacen numerosas hipótesis que buscan


PÁGINA 60

señalar las repuestas que pueden obtenerse, reduciéndolas a estándares. Por lo general, las

zonas a ensayar, el número de probetas, dimensiones, métodos, requisitos y criterios de

aceptación, dependerá de la norma aplicable.

Las pruebas mecánicas que se requieren para la calificación de procedimientos de soldadura en

servicio, de acuerdo con API STD 1104, son las siguientes:

Resistencia a la fluencia (tensión).

Rotura por entalla (sanidad).

Doblez guiado (raíz, cara y lateral).

Dureza.

Es conveniente mencionar algunas consideraciones básicas para el mejor entendimiento de los

ensayos mecánicos, los cuales se mencionan a continuación.

A) Deformación.- Medida del cambio en la forma o tamaño de un cuerpo, referido a su forma o

tamaño original.

B) Ductilidad.- Mide el grado de deformación que puede soportar un material sin romperse. Por lo

general se la evalúa por la elongación o la reducción de área en una prueba de tensión, o por el

radio del ángulo de doblez en una prueba de doblado.

C) Elasticidad.- Es la propiedad de un material en virtud de la cual, después de deformarse bajo la

aplicación de una fuerza (carga), tiende a recuperar en su tamaño y forma originales cuando deja

de aplicarse la fuerza.

D) Esfuerzo.- Intensidad de la fuerza por unidad de área, también pensada como la fuerza que

actúa en una pequeña área dentro de un plano. Puede dividirse en componentes, normal y

paralela al plano, llamadas esfuerzo normal y esfuerzo constante, respectivamente. Los esfuerzos

son expresados en términos de fuerza de unidad de área, tales como libras fuerza por pulgada

cuadrada, o en mega pascales.

E) Esfuerzo de cedencia.- Es el esfuerzo que divide los comportamientos elástico y plástico del

material.


PÁGINA 61

F) Fractura.- La fractura consiste en la separación o fragmentación de un cuerpo sólido en dos o

más partes bajo la acción de tensión. Se puede considerar que el proceso de fractura consiste en

dos etapas: la iniciación de una fisura y la propagación de la misma.

Los materiales metálicos pueden exhibir distintos tipos de fractura dependiendo del material, la

temperatura, el estado de tensiones y la velocidad de aplicación de la carga. Las dos más amplias

categorías son la fractura dúctil y la fractura frágil.

G) Limite elástico.- El esfuerzo más grande que un material es capaz de soportar sin ninguna

deformación permanente residual después de que se deja de aplicar el esfuerzo.

H) Tenacidad.- Capacidad de un metal de absorber energía y deformar plásticamente antes de

fracturarse. También se le define como la habilidad de un metal para resistir a la fractura en

presencia de una ranura o en talla, y para absorber las cargas deformándose plásticamente.

3.3.1.1 Ensayo de resistencia a la tracción.

Las pruebas de tracción se emplean para determinar la resistencia de los materiales bajo

esfuerzos de tensión (aquellos que son normales – perpendiculares al plano sobre el actúan y son

producidos por fuerzas cuyas direcciones se aparatan de tal plano). Es el esfuerzo obtenido de la

fuerza más alta aplicada, que es el esfuerzo máximo en la curva de esfuerzo-deformación.

Los ensayos de tracción proporcionan información sobre las capacidades de carga, diseño

conjunto, y la ductilidad de las uniones soldadas.

Los datos obtenidos de los ensayos de tensión pueden incluir: resistencia a la tensión, resistencia

a la cedencia, porcentaje de elongación, reducción de área, y la ubicación y el modo de fractura.

Estos datos suelen ser graficados, en un diagrama de esfuerzo - deformación para determinar la

resistencia de fluencia, entre otros; como en la figura 3.11.

Las superficies de fractura también pueden proporcionar información sobre la presencia y efectos

de las discontinuidades, como la fusión incompleta, penetración incompleta de la junta, porosidad

y grietas.


PÁGINA 62

Figura 3.11 Diagrama básico de esfuerzo - deformación.

De forma general, el procedimiento de prueba de tracción en una soldadura consiste en llevar el

espécimen de prueba (probeta) a la ruptura sometiéndola a carga de tensión (figura 3.12). La

resistencia de tensión se calculará con dividir la carga total de rotura por el área de sección recta

más pequeña del espécimen según se calculó por mediciones reales hechas antes que la carga se

aplicará. Estos resultados serán comparados con los criterios de aceptación de la norma aplicable,

para su aceptación o rechazo.

Figura 3.12. Ejemplo de ensayo de tracción con cabezal móvil.


PÁGINA 63

3.3.1.2 Ensayo de rotura por entalla.

El ensayo de rotura por entalla (ver figura 3.13)se utiliza para evaluar la técnica adecuada y los

parámetros de soldadura necesarios para obtener la sanidad en ranura y filete de uniones

soldadas en el tubo y la placa, es decir para determinar si el metal de soldadura tiene defectos

internos, tales como inclusiones de escoria, atrapamiento de gas, la falta de fusión y quemadura

de metal; es una prueba muy severa, por ejemplo, si existen discontinuidades mayores a las

toleradas por la norma aplicable se rechaza, si no fractura correctamente se rechaza. La prueba

de rotura por entalla, en ocasiones también se utiliza para verificar los resultados obtenidos

mediante técnicas no destructivas.

La muestra de una soldadura se obtiene por corte con un soplete o corte con segueta. Cada borde

de la soldadura en la unión se ranura por medio de una sierra, la cual cortara a través del centro.

Figura 3.13 Espécimen para ensayo de rotura por entalla para camisa metálica.

La pieza preparada es sujetada usando tornillo y banco o puenteando dos bloques de acero y

pegando con un mazo pesado hasta que la sección de la soldadura entre las ranuras fracture,

como se muestra en la figura 3.14.

Figura 3.14 Formas de romper el espécimen en ensayo de rotura por entalla.


PÁGINA 64

3.3.1.3 Ensayo de doblado.

Las pruebas de doblado se emplean para evaluar la sanidad (ausencia de efectos) de las juntas

soldadas, y la ductilidad, que por lo general se juzga verificando si el espécimen se fracturó bajo

condiciones especificadas de prueba. Estos ensayos consisten en doblar un espécimen bajo

cargas aplicadas gradual y uniformemente como se muestra en la figura 3.15, aunque a veces

también se aplican mediante impactos.

Figura 3.15 Ejemplo de ensayo de doblez.

Hay cuatro tipos de pruebas de doblado: libre, guiado, semiguiado y “doblez alrededor de”. Los

especímenes de doblez guiado son de cinco tipos: según su eje son transversal y longitudinal,

según su superficie exterior de doblez; son: Doblez Transversal Lateral, Doblez Transversal de

Cara (ver figura 3.16), Dobleces Transversales de Raíz (ver figura 3.16), Doblez Longitudinal de

Cara (ver figura 3.17), Prueba Longitudinal de Raíz (ver figura 3.17).

Figura 3.16 Diagrama típico espécimen para doblez transversal de cara y raíz.

Figura 3.17 Diagrama típico espécimen para doblez longitudinal de cara y raíz.


PÁGINA 65

3.3.1.4 Ensayo de dureza.

La dureza es la resistencia que ofrece un material a la deformación permanente, como es a la

depresión (indentación) y al rayado. Estos ensayos miden la resistencia de la superficie de un

material a la penetración por un objeto duro.

Las pruebas de dureza se emplean en la evaluación de metales base, metal de soldadura

depositado y zonas afectadas térmicamente. Las mediciones de dureza pueden proporcionar

información sobre los cambios metalúrgicos causados por las operaciones de soldadura. En los

aceros simples, al carbono y en de baja aleación, una dureza alta, por lo general indica la

presencia de martensita en la zona afectada térmicamente, mientras que valores bajos de dureza

pueden indicar condiciones de soldadura en las cuales el material se reblandeció debido a efectos

similares a los producidos por el tratamiento térmico.

De los métodos de uso mas común para ensayo de dureza en los metales base son Brinell y

Rockwell; y los ensayos, Vickers y Knoop, por su parte son pruebas de microdureza que producen

penetraciones muy pequeñas aplicables a las soldadura.

Hay pruebas de microdureza Vickers adecuadas para medir la dureza de las juntas soldadas en

sus diferentes regiones (metal base, metal de soldadura depositado y zonas térmicamente

afectadas), un ejemplo es la figura 3.18 donde se muestra la ubicación de zonas de dureza

Vickers en soldaduras de filete Algunas normas, para situaciones especiales o particulares,

especifican ciertos requisitos de dureza, pero para alguna aplicaciones, por ejemplo en aquellas

en las que los equipos soldados van a estar sometidos a condiciones corrosivas, los requisitos de

dureza pueden ser muy rigurosos.

Figura 3.18 Ejemplo de ubicación de zonas de dureza Vickers en soldadura de filete.


PÁGINA 66

3.3.3 Análisis químico.

Las pruebas químicas se emplean con dos propósitos principales: determinar la composición

química de metales base y de aporte, y para evaluar la resistencia a la corrosión de las juntas

soldadas.

La composición de los metales base, de aporte y metal de soldadura depositado (durante pruebas

estandarizadas), es determinada por los fabricantes de dichos productos, y es un requisito que

estos proporcionen los reportes o certificados de composición química correspondientes donde

demuestren que tales productos cumplen con los requisitos especificados por las normas

aplicables, cumplimiento que debe ser verificado por el inspector de soldadura.

En las situaciones en las cuales es necesario determinar la composición del metal de soldadura

depositado durante la aplicación de soldaduras de producción o construcción, tal tarea debe ser

llevada a cabo por el contratista que realiza las soldaduras, y el inspector debe asegurarse que tal

composición es la especificada y apropiada.

En cuanto a las pruebas de corrosión de juntas soldadas, la resistencia a la corrosión de juntas

soldadas puede diferir mucho de aquella de los metales base no soldados, debido que en las

soldaduras las regiones del metal depositado y la zona afectada térmicamente tiene estructuras

metalúrgicas y niveles de esfuerzos residuales diferentes a las del metal base.

Las técnicas que se emplean para el análisis químico son combustión directa para el carbono (C) y

azufre (S), colorimetría para el fósforo (P) y espectrofotometría de absorción atómica para el resto

de los elementos.

3.3.3 Análisis metalográfico.

Las pruebas metalográficas consisten en la obtención, preparación (mediante corte, desbaste,

pulido y ataque químico) y evaluación de muestras metálicas representativas en la estructura

metalúrgica que se desea examinar.

En la evaluación de las juntas soldadas, los exámenes metalográficos se usan para determinar

uno o más de los siguientes aspectos:

La sanidad (ausencia de defectos) de las juntas.

La distribución de inclusiones no metálicas en la junta.


PÁGINA 67

El numero de pasos de soldadura.

La localización y la profundidad de la penetración de la soldadura.

La extensión de la zona térmicamente afectada.

La estructura metalúrgica del metal de soldadura y la zona afectada térmicamente.

Los análisis metalográficos pueden ser:

Metalográfico.

Micrográfico.

En el análisis Macrográfico, el metal una vez preparado, es atacado con un reactivo químico

adecuado que “revela las diferentes estructuras en la zona de interés”. Se emplean secciones

grandes (observadas hasta 20x) y normalmente se hacen registros fotográficos, como se observa

en la figura 3.19.

Figura 3.19 Ensayo macrográfico de junta de ranura.

Permiten observar la estructura y configuración general de los cordones de la soldadura y su

penetración, así como la presencia de poros, grietas e inclusiones. Dos aplicaciones típicas de

estas pruebas son la calificación de procedimientos de soldadura de filete y de habilidad de

soldadores que van a depositar solamente soldaduras de filete y calificación de procedimientos de

soldadura de ranura de penetración parcial en la junta.

El análisis micrográfico sirve para estudiar las microestructuras de soldadura, aplicada para

conocer las microestructuras como la ferrita, martensita y perlita, se utilizan muestras pequeñas

desde 100x hasta 500x con un microscopio metalúrgico y de 500x y mayores con microscopia

electrónica.


PÁGINA 68

3.4 Discontinuidades en soldadura y en metal base.

Los metales base y las juntas soldadas generalmente presentan imperfecciones que varían en

naturaleza, tamaño, frecuencia, localización y distribución. Tales imperfecciones pueden

representar un riesgo en la integridad y la seguridad de equipo o estructura que las contiene.

Cada norma sobre bienes soldados establece los criterios de aceptación para las diferentes

imperfecciones que pueden presentarse en las uniones soldadas.

Normalmente a estas imperfecciones se les llama discontinuidades y casi siempre están presentes

en las uniones soldadas. Por otra parte, es frecuente que la gente use de manera indistinta los

términos “discontinuidad” y “defecto” al referirse a tales imperfecciones, pero un defecto siempre

es una discontinuidad, y una discontinuidad debe evaluarse para determinar si es un defecto.

Las discontinuidades se hacen presentes cuando a la pieza se le somete a una inspección,

prueba, ensayo, etc. Podemos decir, por tanto, que a la vista de una indicación lo que estamos

observando es una manifestación de la discontinuidad.

3.4.1 Clasificación de discontinuidades.

Es prácticamente imposible estudiar todos los defectos que pueden aparecer en las soldaduras o

en el metal base como consecuencia del proceso empleado, no obstante, hablaremos de los

defectos más importantes, de sus causas y de los medios para evitarlos o atenuarlos al punto que

no afecten al comportamiento en servicio de las uniones soldadas.

Desde un punto de vista general, las discontinuidades de la soldadura y metal base pueden

clasificarse en los cuatro grupos siguientes:

Discontinuidades de las juntas soldadas (metal de soldadura y zona afectada térmicamente).

Discontinuidades relacionadas con requisitos sobre dimensiones.

Discontinuidades relacionadas con las propiedades y estructura de las juntas soldadas.

Discontinuidades de los metales base.


PÁGINA 69

3.4.2 Discontinuidades en juntas soldadas.

Estas ocurren como parte inherente de las operaciones de soldadura y normalmente se describen

en términos de la interrupción de la integridad física del metal de soldadura o a la zona afectada

térmicamente, y no en el sentido de los cambios de la estructura metalográfica con lo que pudieran

estar asociados.

En los puntos siguientes, se abunda sobre algunas de las discontinuidades mas importantes en las

soldaduras y principalmente sobre soldadura en servicio.

3.4.2.1 Porosidad.

API STD 1104 define la porosidad 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, también

puede encontrase como porosidad distribuida unifórmenme mente (ver figura 3.20), porosidad

agrupada, porosidad lineal y poro tunel.

Figura 3.20 Ejemplo de porosidad distribuida uniformemente y porosidad superficial en

soldadura a tope.

Si la porosidad no es excesiva o el tamaño de los poros no es relativamente grande, su presencia

no es crítica y pueden ser aceptados por los criterios aplicables, debido a que no tiene bordes

agudos que pudieran causar concentraciones de esfuerzo.

La presencia de porosidad excesiva es evidencia de falta de control en los parámetros de

soldadura, diseño de junta inadecuado, mala preparación de las juntas e incompatibilidad entre el

metal de aporte y el metal base.

Las causas principales de la porosidad son la suciedad, herrumbre, humedad en la superficie del

metal base y contaminación en los electrodos.


PÁGINA 70

3.4.2.2 Inclusiones de escoria.

API STD 1104 define una inclusión de escoria 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 y líneas de escoria se encuentran generalmente en la zona de fusión. Las inclusiones

de escoria aisladas son de forma irregular y pueden localizarse en cualquier parte de la soldadura.

En la figura 3.21 se ejemplifica la forma y distribución de las inclusiones.

Figura 3.21 Ejemplo de forma y distribución de inclusiones de escoria en soldadura a tope.

Una vez que se forma la escoria (a partir del fundente y las reacciones de este con el metal de

soldadura fundido) y debido a que tiene un peso especifico menor que el metal, tiende a subir a la

superficie de este, pero si existen ranuras agudas en los bordes a unir del metal base, la escoria

puede quedar atrapada mecánicamente; en la figura 3.22 se ejemplifican indicaciones tipo escoria

en soldadura, detectadas mediante radiografiá.

Como prevención se debe preparar adecuadamente las juntas antes de depositar cada cordón,

disminuir la velocidad de solidificación del metal fundido, no soldar a temperaturas demasiado

bajas, tener el cuidado de corregir los contornos que pudieran dificultar el acceso completo del

arco, evitar ángulos de ranura muy cerrados y asegurar la remoción completa de escoria antes de

depositar el siguiente paso.

Figura 3.22 Ejemplo de inclusiones de escoria irregular de forma aislada en soldadura a

tope.


PÁGINA 71

3.4.2.3 Fusión incompleta.

También llamada falta de fusión, es definida por API STD 1104 como una imperfección superficial

entre el metal de soldadura y el metal base que esta abierta a la superficie, en la figura 3.23 se

esquematiza la fusión incompleta y se ejemplifica en una placa radiográfica. También se puede

generar una fusión incompleta debida a un traslape frío (ver figura 3.24), que se define como una

discontinuidad entre dos cordones adyacentes de soldadura o entre el metal de soldadura y el

metal base que, este no está abierto hacia la superficie.

Figura 3.23 Fusión incompleta en cordón de raíz o en la parte superior de la junta.

Las causas probables por las que se presentan estas discontinuidades pueden ser por calor de

soldadura insuficiente (baja intensidad de corriente o alta velocidad), falta de acceso a todas las

caras de fusión, escorio, capas de óxido adheridas al metal base y manipulación inapropiada del

electrodo. Se pueden prevenir empleando corrientes y velocidades de soldadura adecuadas,

remover óxidos y otros contaminantes de las superficies a unir, asegurar el diseño y preparación

de juntas que permitan el acceso a todas superficies de fusión.

Figura 3.24 Falta de fusión incompleta debida a un traslape en frío.


PÁGINA 72

3.4.2.4 Penetración incompleta.

Es una condición del cordón de raíz en la junta de soldadura en ranura en la cual el metal de

soldadura no se extiende a través de todo el espesor de la junta. Esta discontinuidad también es

conocida con el término de penetración inadecuada y puede darse sin desalineamiento, o debida a

desalineamiento como se muestra en la figura 3.25.

Figura 3.25 Penetración incompleta debida a desalineamiento.

Las soldaduras aplicadas en tuberías son especialmente susceptibles a este tipo de

discontinuidad, ya que generalmente el interior de los tubos es inaccesible; para minimizar los

riesgos de penetración incompleta en la junta, para prevenirla frecuentemente se usan anillos,

soleras de respaldo o insertos consumibles, diseños de la junta adecuados, electrodos del

diámetro apropiado y con la intensidad de corriente correcta, condiciones de operación que

proporcionen el calor de soldadura adecuado,

Las causas probables por la se generan son calor de soldadura insuficiente, diseño inadecuado de

la junta (por ejemplo, espesor demasiado grueso para que el arco de soldadura pueda penetrar,

tamaño excesivo de la cara de raíz, abertura de raíz muy pequeña o ángulo de ranura demasiado

pequeño), uso de electrodos de diámetro demasiado grande con respecto al diseño de la junta,

velocidades de la soldadura muy altas, corriente de soldadura insuficiente, control lateral

inadecuado del arco y óxidos o impurezas en las superficies a ser soldadas, particularmente en la

cara de la raíz.

3.4.2.5 Socavado.

Es una ranura dentro del metal base, adyacente al cordón de soldadura de vista (socavado

externo, esquematizado en la figura 3.26 y ejemplificado en la figura 3.27) o al cordón de raíz de la

soldadura (socavado interno). Tal ranura se forma debido a la fusión del metal base, y no es

llenada por el metal de soldadura.


PÁGINA 73

Figura 3.26 Socavado externo en cordón de soldadura a tope.

Esta ranura reduce el espesor del metal base y por lo tanto, la resistencia de la junta,

particularmente con respecto a los esfuerzos de fatiga; también crea una muesca que actúa como

un concentrador de esfuerzos.

Las causas probables son velocidad excesiva de soldadura y longitud de arco muy alto,

principalmente por la técnica incorrecta del soldador y posición de trabajo incómoda.

Figura 3.27 Radiografía de socavado externo en cordón de soldadura.

3.4.2.6 Perfil incorrecto de la soldadura.

El perfil de las soldaduras ya terminadas influye en el comportamiento durante servicio de las

partes soldadas, ya que las cargas involucradas pueden provocar efectos de concentración de

esfuerzos. En soldaduras de pasos múltiples, el perfil inadecuado de un cordón incrementa el

riesgo de ocurrencia de discontinuidades, tales como e inclusiones de escoria al aplicar los pasos

subsecuentes.

En el diseño de las uniones en ángulo deben especificarse las alturas de garganta y cuando no

cumplen con lo indicado se toma como soldadura defectuosa.


PÁGINA 74

Figura 3.28 Discontinuidades de perfil incorrecto en soldadura.

Las principales imperfecciones de está categoría son: los traslapes, tamaño insuficiente, garganta

insuficiente, soldaduras cóncavas y convexidad y refuerzos de soldadura excesivos (mostrados en

la figura 3.28). Por lo general, este tipo de discontinuidades involucran condiciones que pueden

alterar el comportamiento previsto durante servicio de las partes soldadas y poner en riesgo su

seguridad.

3.4.2.7 Quemadura.

Una quemadura 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 (ver figura 3.29),

aunque también se puede dar cuando el exceso de metal fundido se ha desprendido.

Figura 3.29 Quemadura en cordón de raíz de soldadura.

Este tipo de defecto se debe a varias razones; la primera es una mala preparación de la raíz, que

puede deberse a que la cara de la raíz es muy delgada, la abertura de raíz es muy ancha; otra

razón es el emplear corriente alta para soldar o bien una técnica incorrecta de aplicar el cordón de

soldadura en el paso de fondeo. La reparación de este defecto puede ser laboriosa y en ocasiones

debe retirarse la pieza por no lograrse una reparación satisfactoria según códigos.


PÁGINA 75

Es importante mencionar que para soldadura en servicio, API STD 1104 en su apéndice B,

menciona que hay dos preocupaciones fundamentales cuando se realiza soldadura en servicio.

Una de estas preocupaciones es evitar un quemón (perforación), donde el arco eléctrico de la

soldadura hace que se rompa la pared del tubo. En la figura 3.30 se muestra una quemadura en

cordón de soldadura tipo filete.

El quemón 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 EXX18) 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.

Figura 3.30 Quemadura en cordón de soldadura de filete.

Cuando la máxima entrada de calor permisible es insuficiente para evitar el quemón, se deben

usar precauciones alternativas para proveer una protección adecuada frente al agrietamiento por

hidrógeno, por ejemplo, una secuencia de aplicación de cordones de soldadura tipo deposito

revenido (ver figura 3.33).

3.4.2.8 Grietas.

Son discontinuidades de tipo fractura que se caracterizan por sus puntas agudas y la alta relación

de su longitud con respecto de su ancho, estas pueden estar localizadas exclusivamente en el

metal de soldadura, pero pueden propagarse de este a la zona afectada térmicamente y aun

dentro del metal base.

Como hemos visto, existen varios tipos de discontinuidades, de los cuales, las grietas son las más

perjudiciales, considerando los límites aceptables para las discontinuidades.


PÁGINA 76

Las grietas ocurren en los metales de soldadura y base cuando los esfuerzos localizados exceden

la resistencia última del material. Su ocurrencia esta asociada con la amplificación de los esfuerzos

cerca de discontinuidades de soldadura y metal base, o cerca de muescas mecánicas

relacionadas con el diseño del ensamble soldado. Algunos de los factores que favorecen su

aparición son los esfuerzos residuales altos y la fragilización debida al hidrógeno.

Hay varios tipos de grieta y éstas se clasifican generalmente en base de su orientación con

respecto a la soldadura y también por la temperatura a la que se desarrollan; desde este punto de

vista se agrupan en grietas en caliente y grietas en frío y dependiendo de su orientación, las

grietas se clasifican como longitudinales y transversales.

Las grietas dependiendo de su orientación mas comunes clasificadas por su orientación son las

grietas longitudinales, grietas trasversales, grietas en el cráter, grietas en el pie de la soldadura y

grietas en la raíz.

En términos generales, cuando se detecta agrietamiento en el metal de soldadura, las siguientes

acciones pueden ser tomadas con la finalidad de evitarlo o minimizarlo:

Disminuir la velocidad de avance a fin de proporcionar más metal de soldadura, hecho que

aumentará el espesor del depósito y por lo mismo, incrementara su resistencia a los

esfuerzos.

Modificar las características eléctricas o corregir la técnica de manipulación del electrodo a

fin de mejorar el contorno del cordón y la composición química del metal depositado.

Precalentar el metal base para reducir los esfuerzos térmicos.

Usar electrodos de bajo hidrógeno.

Establecer la secuencia de soldadura que permita balancear de manera adecuada los

esfuerzos de contracción.

Evitar cualquier condición que pueda favorecer enfriamientos bruscos y el templado de

partes de acero al carbono o de baja aleación.

A) Grietas longitudinales.

Son paralelas al eje de la soldadura (ver figura 3.31), ya sea que estén en la línea de centro del

metal de soldadura o bien, en el pie de esta, en la zona térmicamente afectada del metal base.


PÁGINA 77

Figura 3.31 Grieta longitudinal en soldadura a tope.

B) Grietas en el cráter.

Ocurren el los cráteres que se forman debido a una terminación inapropiada de un paso de

soldadura. Se consideran grietas en caliente y normalmente tiene poca profundidad. Algunas

veces son denominadas grietas estrella debido a que frecuentemente se propagan en varias

direcciones a partir del centro del cráter, pero también pueden tener otras formas. En la figura 3.32

se esquematiza este tipo de grieta.

Figura 3.32 Grietas en el cráter en soldadura a tope.

C) Grietas en frío (agrietamiento por hidrogeno).

Un fenómeno relacionado con la etapa de enfriamiento del ciclo térmico de soldadura es el

agrietamiento asociado con la absorción de hidrógeno en el metal de soldadura. Este fenómeno es

conocido como agrietamiento retardado, por hidrógeno, agrietamiento en frío, debajo del cordón o

agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC).


PÁGINA 78

El agrietamiento puede ocurrir tanto en metal de soldadura, tanto en la zona afectada

térmicamente (ZAT), dependiendo de la composición química de la mezcla del metal fundido,

cuando se sueldan aceros al carbono y de baja aleación, particularmente en aquéllos en los que

se forma una microestructura susceptible, normalmente martensita e hidrogeno durante el

enfriamiento.

Las grietas en frío se desarrollan después de que ha concluido el proceso de solidificación y

normalmente están asociadas con la fragilización por hidrógeno (cuando se trata de micro-

estructuras susceptible al agrietamiento al estar sometidas a esfuerzos). Este tipo de agrietamiento

ocurre después de que las juntas soldadas se han enfriado a temperaturas bajas (debajo de unos

150 ºC), algunas horas o algunos días después de la soldadura.

El apéndice B de API STD 1104, menciona que la segunda preocupación de soldadura en servicio

es la presencia de grietas 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.

Así mismo, esta norma menciona que 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 al

agrietamiento y presencia de esfuerzos de tensión en la soldadura y para prevenir las fisuras

por hidrógeno, se puede eliminar o minimizar, al menos, una estas tres condiciones.

El empleo de electrodos 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.

Las dos precauciones universalmente empleadas para minimizar los riesgos de ocurrencia de este

tipo de problemas son el pre-calentamiento del metal base para disminuir la velocidad de

enfriamiento y el empleo de procesos de bajo hidrógeno. Un precalentamiento, donde se pueda

aplicar, el empleo de una secuencia de depósito con pases revenidos, también puede reducir el

riesgo de agrietamiento por hidrógeno.

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.


PÁGINA 79

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 3.33 se muestran ejemplos típicos de la secuencia de depósito de cordones de soldadura

con pases de revenido.

Figura 3.33 Secuencias típicas de cordones de soldadura, tipo depósito revenido.

A partir de los datos obtenidos de pruebas de laboratorio con cargas sostenidas, se puede afirmar

que el comportamiento de aceros fragilizados con hidrógeno depende del nivel de esfuerzos, del

tiempo y de la temperatura, como se muestra en la figura 3.34.

Figura 3.34 Curva de agrietamiento inducido por hidrogeno (curva de fatiga estática).

Finalmente, 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.

CAPITULO 4 “REPARACIÓN DE DUCTOS EN SERVICIO MEDIANTE ENVOLVENTES METÁLICAS”.

PÁGINA 80

CAPITULO 4

“REPARACIÓN DE DUCTOS EN SERVICIO MEDIANTE ENVOLVENTES METÁLICAS”

Las tuberías que transportan gas, petróleo o algunos de sus derivados presentan daños por

fabricación o por servicio, que ponen en riesgo su integridad estructural, pueden repararse

mediante la aplicación de una envolvente externa conocida como camisa, aunque usualmente se

les reconoce como envolventes.

Una camisa es un elemento cilíndrico de alta resistencia mecánica y que envuelve completamente

por el exterior de la tubería la zona de dañada, con el propósito de constituir un refuerzo mecánico

para ayudar al ducto a soportar las expansiones causadas por la presión de operación o como un

contenedor hermético para el caso de un tubo con fuga. Ósea que una camisa puede ser un

refuerzo mecánico o un contenedor del fluido (contenedor de presión).

La reparación de ductos en servicio por técnica de envolventes presenta varias ventajas como:

puede aplicarse sin interrumpir el servicio, el montaje de la envolvente es relativamente rápido y

usualmente de menor riesgo que el reemplazo del tramo dañado, se reduce el riesgo de falla del

componente promoviendo al mismo tiempo la extensión de su vida útil, constituye un refuerzo

mecánico en el que generalmente la resistencia del tramo reparado es mayor que la de un tubo

similar sin defectos, generalmente es mas económico que reemplazar el tubo.

Sus desventajas son que su diseño e instalación requieren de personal altamente capacitado y no

siempre son una reparación permanente. En caso de reparación deben realizarse estudios de

Análisis de Integridad del ducto para cada uno de los defectos que presente, con el objeto de

asegurar que el tipo de encamisado sea el adecuado, determinar sus dimensiones y procedimiento

de instalación correctos, así como determinar el uso de camisas envolventes con o sin relleno

epóxico (transmisor de esfuerzos).

Algunos tipos de tubo y accesorios reparables son: tubo sin costura, tubo con costura recta, tubo

con costura helicoidal, tees y codos

4.1 Teoría sobre el reforzamiento con envolventes.

Para que una camisa funcione se requiere que realice alguna de las siguientes funciones, según el

modo de falla:


PÁGINA 81

Para las fallas dúctiles, que restrinja la deformación hacia el exterior de la zona del defecto.

Para las fallas frágiles, que restrinja la expansión del diámetro, transfiriendo los esfuerzos

del tubo hacia la camisa.

Para las fugas se requiere que la camisa obstaculice la cavidad de la fuga o bien que

contenga herméticamente el fluido fugante.

El logro de la primera función es para limitar la expansión localizada, por lo cual se requiere que la

envolvente sea suficientemente rígida y que se ajuste cerradamente sobre el tubo. La función más

difícil de conseguir y usualmente requiere de la presurización del espacio anular a una presión al

menos igual a la presión de operación de la envolvente, para que al colocarla sobre el tubo, la

contracción genere un esfuerzo compresivo.

El principio fundamental del reforzamiento por encamisado es que parte del esfuerzo en el tubo se

transfiera a la envolvente.

La resistencia de un tubo con camisa es incluso superior que la de un tubo sano; esto se debe, en

principio, al incremento del espesor de pared. Suponiendo que la camisa ajusta perfectamente

sobre el tubo, al espesor del tubo se le incrementa el espesor de la envolvente lo que hace que

automáticamente el esfuerzo disminuya. Estrictamente hablando la distribución de esfuerzos en el

espesor del tubo y la camisa no es continua, sino que en realidad los esfuerzos se redistribuyen.

Cuando la envolvente se instala con el tubo a una presión de reparación (Pr), la camisa no

comienza a funcionar sino hasta que la presión se incrementa por arriba de la presión de

reparación y por lo tanto el tubo experimentará una expansión antes de que ésta sea restringida

por la envolvente. Esto significa que entre mayor sea la presión del tubo al instalar una camisa,

menor es el efecto benéfico de ésta.

El siguiente aspecto importante es el espacio entre la camisa y el tubo. Si la camisa y el tubo

ajustan perfectamente, la camisa comienza a trabajar justo cuando la presión rebasa la presión a

la que estaba el ducto al repararlo, pero si existe un espacio, la camisa comenzará a trabajar

cuando entre en contacto con el tubo al expandirse. En general, las deformaciones de expansión

en un tubo son muy pequeñas (rara vez rebasan el 2% del diámetro antes de la cedencia), lo que

significa que un defecto puede fácilmente provocar una falla antes que la camisa restrinja la

expansión. Esto obliga a que una de las restricciones más importantes en el diseño e instalación


PÁGINA 82

de una envolvente sea el perfecto ajuste entre la camisa y el tubo. El relleno del espacio anular

con resinas endurecibles, busca asegurar un perfecto ajusté.

En conclusión, de la teoría del reforzamiento con envolventes se pueden obtener de las siguientes

tres reglas básicas:

1) - La camisa debe restringir la expansión del tubo.

2) - La camisa debe ajustar lo más cerradamente posible sobre el tubo.

3) - Lo más recomendable es reducir la presión durante la instalación de una camisa.

Las reparaciones de ductos de recolección, transporte y distribución de hidrocarburos mediante la

instalación de camisas es una práctica común en la industria petrolera y por lo mismo es incluida

en la mayoría de las normas y códigos relacionados con el mantenimiento.

4.2 Tipos de envolventes.

Existen varios tipos de envolventes, construidas de diversos tipos de materiales, cuyo criterio de

diseño obedece a alguno de los dos propósitos básicos, es decir, puede ser diseñada como

refuerzo o como contenedor de presión.

En la actualidad existen en el mercado numerosos tipos de camisas cuyos diseños varían en

función del material, la geometría y la forma en que se ajustan sobre el tubo. En general por el

material una camisa puede ser Metálica (tipo A, tipo B y mecánicas) y No metálica. Como se ha

aclarado, este documento esta enfocado solo a las reparaciones mediante envolventes metálicas

soldadas, por lo cual no se habla de las envolventes no metálicas.

4.2.1 Envolventes metálicas.

Una envolvente metálica puede ser diseñada para ajustarse sobre el tubo, donde la unión de las

dos mitades (medias cañas) puede realizarse por soldadura o con birlos (tornillos), puede ser

conformada de manera especial para seguir la curvatura del tubo en el contorno de las coronas de

soldadura del tubo base.

La envolvente puede ser fabricada a partir de un tubo de un diámetro un poco mayor al del tubo a

reparar, cortándose longitudinalmente a la mitad, o bien fabricadas por rolado de placa, forja y/o

fundición. Una camisa típica es fabricada a partir de dos mitades de cilindro, que se colocan


PÁGINA 83

alrededor del tubo dañado, alineándose y uniéndose longitudinalmente. Los códigos para

recipientes a presión y sistemas de tuberías requieren que la camisa sea diseñada para soportar

como mínimo la presión de diseño del ducto.

Para contener fugas, estas camisas cuentan con empaque de sello que se aprieta por medio de

tornillo. Las camisas metálicas pueden ser fabricadas de acero al carbón grado tubería o incluso

forjadas en formas especiales.

La unión de las dos mitades del cilindro puede realizarse por soldadura o por birlos. La unión por

soldadura puede ser: longitudinal a tope (a), mediante soldadura de una cinta de solapa (b); o por

la unión con birlos, con dos cejas a cada una de las dos mitades de cilindro (c), como se muestra

en la figura 4.1.

Figura 4.1 Diferentes montajes de camisas hechas a partir de medias cañas.

Una envolvente de acero en dos medias cañas colocada alrededor de una sección de tubería a ser

reparada y soldadas mediante dos costuras longitudinales, puede dividirse en dos tipos de

envolventes, referenciados como “tipo A” y “tipo B” y las unidas longitudinalmente mediante

tornillos conocidas como envolventes metálicas.

4.2.1.1 Envolventes metálicas tipo A.

En la envolvente tipo A las dos medias cañas de acero son unidas solo longitudinalmente por

soldadura y no es capaz de contener presión interna, pero funciona como un refuerzo mecánico

para un área con defectos. Esta es usada para defectos que no fugan y que se espera que no

crezcan durante el servicio, o cuando el mecanismo del daño que lo produce y la velocidad de

crecimiento son totalmente comprendidos.


PÁGINA 84

Las envolventes tipo A deben fabricarse de acero al carbono, cumpliendo las especificaciones del

código de construcción y la tubería en servicio debe de cumplir los requisitos del código de

construcción aplicable.

Para envolventes tipo A, es necesario lograr el mayor contacto entre la tubería y la envolvente en

la localización del defecto que va a ser reparado y un material apropiado de relleno debe usarse

para asegurar que la envolvente provea el refuerzo de las cargas de presión deseadas. En la

figura 4.2 se muestra la configuración de una envolvente metálica tipo A y los tipos permitidos para

unir las soldaduras longitudinales de las medias cañas.

Además, se recomienda que el área de la raíz de la soldadura se inspeccione visualmente durante

el soldado para verificar que se realice una apropiada penetración y fusión. Las soldaduras

longitudinales deben inspeccionarse después de terminadas, con líquidos penetrantes, partículas

magnéticas, o ultrasonido, según sea requerido por el código aplicable.

Figura 4.2 Envolvente tipo A y tipos de unión longitudinal entre las dos medias cañas.


PÁGINA 85

4.2.1.2 Envolventes metálicas tipo B.

La envolvente metálica tipo B, es capaz de contener presión interna por que además de unir las

soldaduras longitudinales, los extremos son soldados mediante soldaduras de filete a la tubería de

transporte. Puede usarse para reparar defectos fugantes o defectos que puedan eventualmente

fugar y también fortalecer la tubería que tengan defectos que reduzcan la capacidad de la tubería

de soportar cargas axiales.

Esta envolvente debe tener un espesor de pared igual o mayor que el espesor requerido por

presión máxima de diseño permitida, del esfuerzo equivalente de la tubería a ser reparada. Para

una envolvente ajustada, el ingeniero de diseño debe basarse en el espesor de pared de la tubería

en servicio, la configuración de una envolvente metálica tipo B y los tipos permitidos para unir las

soldaduras longitudinales de las medias cañas se muestran en la figura 4.3.

Figura 4.3 Envolvente tipo B y tipos de unión longitudinal entre las medias cañas.

Cargas de presión externas de la tubería dentro de la envolvente tipo B deberían ser consideradas

por el diseño de ingeniería. Ajustar la envolvente lo mas cerrada posible para asegurar la

transferencia de la carga desde la tubería a la envolvente, minimizando el espacio anular. Si esto

no es posible, se debe llenar el espacio anular con un material que endurezca.


PÁGINA 86

Se puede prever en el diseño un drenado (venteo), si el espacio anular no es llenado, se debería

verificar que el fluido inactivo entre la envolvente y la tubería no pueda causar corrosión.

Cuando se realizan soldaduras circunferenciales de filete en los extremos, las costuras

longitudinales de la envolvente deben ser a tope de penetración completa. Previsiones para el

venteo durante el cierre final deben realizarse. El procedimiento de soldadura de las juntas

circunferenciales de filete debe estar capacitado para los materiales y la condición del enfriamiento

severo de la soldadura en el punto de instalación en la tubería, de acuerdo con el código de

construcción (ó pos-construcción). Debería de usarse una técnica de soldadura de bajo hidrogeno.

Para las envolventes tipo B, el metal base de la tubería de trasporte debe ser inspeccionado

mediante ultrasonido, con la finalidad de detectar la existencia de grietas y posibles laminaciones

en el área donde la soldadura circunferencial será aplicada. Debe existir suficiente espesor de

pared para prevenir la quemada pasante. Si para las soldaduras longitudinales, no se va a usar la

cinta de respaldo, el área bajo la soldadura longitudinal también debe ser inspeccionada mediante

ultrasonido. Las soldaduras longitudinales deben ser inspeccionadas después de terminadas.

La presencia de la soldadura circunferencial o costura longitudinal del ducto que cuenten con un

refuerzo muy sobresaliente puede interferir con el intento por ajustar adecuadamente la

envolvente. Si es necesario remover el refuerzo de la soldadura por esmerilado para lograr un

ajuste adecuado, es indispensable que antes del esmerilado sea inspeccionada la soldadura

mediante ultrasonido ó radiografía, la presión de operación debe de ser reducida.

Alternativamente, las envolventes pueden ser fabricadas con una protuberancia circunferencial

para cruzar la soldadura, que contiene un abultamiento para encajar en soldadura circunferencial

existente, esta envolvente se ejemplifica en la figura 4.4.

Figura 4.4 Envolvente fabricada con abultamiento circunferencial.


PÁGINA 87

4.2.1.2.1 Soldaduras de filete de la envolvente tipo B.

En general, si el espesor de la envolvente es mayor que el espesor de la tubería que se va a

reparar, los extremos circunferenciales de dicha envolvente deben ser biselados hasta alcanzar un

espesor igual al de la tubería. Sin embargo, para mayor detalle se pueden seguir las siguientes

recomendaciones para el filete de la pierna de la soldadura en los extremos de la envolvente.

A) En una soldadura de filete completa si el espesor de la envolvente es menor o igual a 1.4 veces

el espesor de pared nominal de la tubería en servicio, la pierna de la soldadura debe ser igual al

espesor de la envolvente mas el espacio anular que se genera entre la envolvente y la tubería. Tal

como se muestra en la figura 4.5.

Figura 4.5 Tamaño de la soldadura de filete en envolvente tipo B con espesor menor o igual

a 1.4 veces el espesor de la tubería.

B) Si el espesor de la envolvente es mas gruesa que 1.4 veces el espesor de pared nominal de la

tubería, los extremos circunferenciales de la envolvente deberían ser biselados en un ángulo

aproximado de 45° hasta tener quedar debajo de 1.4 veces el espesor de pared nominal mas el

espacio entre la envolvente y la tubería, tal como se muestra en la figura 4.6.

El pie de la soldadura en la tubería debe de tener una transición suave desde la tubería hacia la

soldadura con el fin de minimizar los niveles de intensificadores de esfuerzos. El ángulo obtenido

entre el pie de la soldadura y la tubería no debe crear muescas agudas, y defectos tales como

socavados ya que estos no están permitidos.


PÁGINA 88

Figura 4.6 Tamaño de la soldadura de filete para envolvente con espesor mayor a 1.4 veces

el espesor de la tubería.

4.2.1.2.2 Otras configuraciones de reparación con envolventes tipo B.

A) Configuraciones de camisa para tubería curva.

Esto es posible para instalar una envolvente convencional tipo A ó tipo B sobre una pieza curva

(tales como codos y tubería doblada), la cual se le denomina camisa tipo armadillo. Obviamente,

cuanto más corta es la camisa en tal aplicación, mejor se ajustan a un tubo curvo.

Aunque otra opción para curvas es instalar segmentos mitrados. La unión entre cada segmento

puede ser con soldadura a tope para hacer envolventes continuas como se muestra en la figura

4.7.

Figura 4.7 Ejemplo de envolvente tipo armadillo.

B) Reparación de camisa sobre camisa.

La experiencia con grietas en la punta de las soldaduras de filete alrededor de los extremos de las

camisas convencionales del tipo B ha conducido al desarrollo de la configuración de reparación de

envolventes sobre envolventes. Esta configuración consta de dos o más anillos instalados fuera

del borde, a los extremos de la envolvente, la figura 4.8 muestra ejemplos de estas reparaciones.


PÁGINA 89

Grieta atreves del espesor de la tubería

Camisa inicial de reparación

Defecto en tubería

Grieta atreves del la soldadura de filete

Reparación con camisa sobre camisa

Camisa para calzar la siguiente camisa

Figura 4.8. Ejemplo de reparación de envolvente sobre envolvente.

4.2.1.3 Envolventes mecánicas.

Estas envolventes también forman parte de las camisas metálicas, las envolventes mecánicas son

unidas por tornillos (birlos) y que no se sueldan al tubo base, la figura 4.9 ejemplifica una

envolvente atornillada. Su característica principal el su uso para contener fugas, estas envolventes

cuentan con empaque de sello que se aprieta por medio de tornillos y dependiendo de la

temperatura, tipo de empaque y diseño, pueden resistir hasta 100 kg/cm2 (1400 psi), sin fugar.

El origen de las envolventes mecánicas se remonta a los coples mecánicos usados para unir

tuberías cuando aún no existía la soldadura. La gran ventaja de las envolventes mecánicas es que


PÁGINA 90

no restringen la deformación longitudinal y al mismo tiempo restringen eficientemente los

esfuerzos por flexiones y pandeos, resultando una excelente opción para la reparación de defectos

circunferenciales además de servir como junta de expansión.

Figura 4.9. Sección de una envolvente atornillada forjada.

Los fabricantes de juntas y coples envolventes son usualmente los proveedores de camisas

mecánicas, los cuales cuentan con una extensa variedad de diseños para proveer sello y refuerzo

a una reparación. La versatilidad de estas envolventes las hace aptas para prácticamente

cualquier tipo de reparación en servicio con la ventaja de que pueden aplicarse en ductos con

fugas activas, en cualquier ambiente y pueden fabricarse incluso en diseños adaptados para casos

especiales en tiempos muy cortos, la figura 4.10 muestra una envolvente de fabrica.

Figura 4.10 Envolvente atornillada marca Plidco para contener fugas.


PÁGINA 91

4.3 Precauciones, limitaciones y requerimientos adicionales.

Es importante aclarar que deben de seguirse las regulaciones de la tubería y sistemas de tuberías

respecto a reparaciones y las restricciones del código de diseño, respecto a las reparaciones. Sin

embargo, de forma general se tiene lo siguientes:

A) Personal de soldadura.

Las soldaduras deben ser instaladas por soldadores calificados en acuerdo con un procedimiento

calificado que refleje las condiciones actuales en campo.

Se deben seguir las técnicas establecidas en el procedimiento de reparación, las cuales deben

considerar la utilización de elementos tales como envolventes completas, selección de electrodos

y procedimientos de soldadura apropiados.

El procedimiento de soldadura, incluyendo los requisitos del precalentamiento y tratamiento

térmico después del proceso de soldadura. Los soldadores, deben ser calificados bajo el código

aplicable de construcción y en su caso pos-construcción.

B) Material de relleno.

Para reparaciones de abolladuras, grietas que puedan ser consideradas reparables, debe usarse

un material de relleno transmisor de esfuerzos para llenar el vacío entre la envolvente y la tubería,

con el propósito de transferir adecuadamente las cargas por presión del ducto conductor a la

camisa de refuerzo.

Si un material de relleno que endurezca se usa entre la envolvente y la tubería, este debe ser

compatible con la aplicación que se pretende. El material debe tener la capacidad para soportar la

temperatura de operación y para envolventes tipo B debe ser compatible con el fluido que se

transporta. El material puede aplicarse antes de la colocación de la envolvente o después de

colocar la envolvente inyectando a presión el material en el espacio anular entre la envolvente y la

tubería. Si el material de relleno es usado entre la tubería y la envolvente, debe de tenerse

cuidado que el material no llegue hasta las áreas donde se aplicara las soldaduras.

El quemado del material de relleno durante el proceso de soldadura, comprometerá la calidad de

la soldadura. El exceso de material de relleno debe ser removido antes del soldado. El inyectado a

presión del material de relleno dentro del espacio anular después que ha sido colocada la


PÁGINA 92

envolvente, en lugar de eliminar este problema, también se puede proveer mayor distancia en la

distancia anular con tal que el material de relleno circule en todos los espacios.

C) Dimensiones de la envolvente.

Las envolventes tipo A y tipo B deben de ser de al menos 100 mm (4 pulgadas) de longitud y

deben de extenderse al menos 50 mm (2 pulgadas) mas allá del defecto.

La camisa debe extenderse por lo menos 100 mm (4 pulg) a cada lado del defecto o la mitad del

diámetro, la dimensión mayor, siempre y cuando exista sanidad del tramo, con el propósito de

asegurar que la camisa cumpla satisfactoriamente su función. Esta dimensión puede reducirse

siempre y cuando se realice un estudio de integridad mecánica del daño.

Como mínimo deben tener el mismo espesor y especificación del ducto, además de ser habilitadas

y colocadas previa limpieza a metal blanco.

D) Preparación de la superficie del ducto.

La superficie del ducto debe prepararse antes de colocar el encamisado, ya que una correcta

instalación de la camisa requiere que exista un ajuste estrecho entre ésta y la zona dañada. Esto

requiere que los defectos superficiales que se extienden hacia el interior, como la corrosión

localizada (cazuelas) y las abolladuras, sean resanados con un material endurecible antes de

colocar la camisa.

La superficie del tubo deber estar limpia, libre de óxido, grasa, tierra, humedad y suciedad en

general, ya que estos afectan la soldadura, el ajuste de la camisa sobre el tubo y el sello del

empaque en camisas mecánicas.

E) Inspección.

Todos los ajustes de las envolventes deben ser inspeccionados antes de realizar el proceso de

soldadura, las soldaduras deben ser inspeccionadas visualmente.

CAPITULO 5 “DESARROLLO EXPERIMENTAL DE ELABORACIÓN Y CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA”.

PÁGINA 93

CAPITULO 5

“DESARROLLO EXPERIMENTAL DE ELABORACIÓN Y CALIFICACIÓN DEL

PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA”

En el presente trabajo se elaboró un procedimiento de soldadura, se realizó la calificación un

procedimiento de soldadura y la calificación de habilidad de dos soldadores, usando un cupón de

ensayo con simulación de flujo, utilizando en un tramo de tubo de acero al carbono recuperado del

ducto existente en operación y dos medias cañas de fabrica de acero al carbono, bajo los

requerimientos del apéndice B “In Service Welding” del API STANDARD 1104 Welding Of

Pipelines And Related Facilities, de acuerdo a lo dispuesto en la NRF-030-PEMEX y NRF-020-

PEMEX, complementado con practicas recomendadas, códigos y especificaciones aplicables de

tubería de transporte y recolección de hidrocarburos.

Las pruebas en campo sobre el cupón de ensayo se desarrollaron a temperatura ambiente en una

locación acondicionada para evitar las corrientes de aire que pudieran influir en los parámetros de

la calidad de la soldadura durante su aplicación.

5.1 Elaboración de la Especificación del Procedimiento de Soldadura (WPS).

5.1.1 Registro.

De acuerdo con las normas aplicables de ductos, el procedimiento que se utilice para la operación

de soldadura en ductos terrestres en servicio (campo atraviesa) será de acuerdo al apéndice B de

API STANDAR 1104.

Se deben registrar los detalles del procedimiento de soldadura, se debe utilizar un formato similar

al mostrado en API 1104 ó ASME SECC. IX. Considerando, que dicho formato debe ser similar, el

formato será modificado y adecuado para los de envolventes metálicas completas soldadas, ya

que la norma no cuenta con un formato sugerido para este caso especifico, sin embargo, el

formato contendrá todos los requisitos de dicha norma.

El formato propuesto por API STD 1104, para la elaboración del procedimiento de soldadura se

muestra en la tabla 5.1.


PÁGINA 94

Tabla 5.1 Formato de Especificación de Procedimiento de Soldadura (WPS) según API 1104.

Referencia: API Standard 1104, numeral 5.2

ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO N° ______

Para ____________________ Soldadura de __________________________Tubería y accesorios

Procesos ___________________________________________________________________Material ____________________________________________________________________Diámetro Exterior y Espesores de pared del tubo _________________________________________________ Diseño de la junta _____________________________________________________________Metal de aporte y No. de cordones ____________________________________________________________ Características eléctricas o de flama _________________________________________________ Posición _________________________________________________________________________________

Dirección de la soldadura ________________________________________________________ No. de soldadores _____________________________________________________________ Tiempo entre pasos ____________________________________________________________ Tipo y remoción de las abrazaderas de alineación ________________________________________ Limpieza y/o esmerilado _________________________________________________________ Precalentamiento / alivio de Tensiones _______________________________________________ Gas de protección y Caudal de flujo ___________________________________________________________ Fundente de protección _________________________________________________________ Velocidad de avance ______________________ Velocidad de flujo del gas plasma ______________ Composición del gas de plasma ______________________________________________________________ Tamaño de los orificios para el gas plasma _____________________________________________ Esquemas y tablas anexas _______________________________________________________ Ensayado ________________________________ Soldador _________________________________ Aprobado ________________________________ Supervisor de soldadura _______________________ Adoptado ________________________________ Ingeniero jefe ______________________________

Nota: Las dimensiones solo para ejemplo.

Tamaño del electrodo y número de cordones.

No. de pases Diámetro y tipo del

Electrodo Voltaje

Amperaje y polaridad

Velocidad


PÁGINA 95

5.1.2 Información de la especificación.

La especificación del procedimiento debe incluir la información siguiente, cuando sea aplicable.

5.1.2.1 Proceso de soldadura.

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, automático,

alguna combinación de estos.

En este caso, el cliente expone la asignación de una compañía externa para realizar los trabajos

de reparación en campo y por tanto se requiere la calificación de la habilidad de los soldadores de

dicha compañía. Por consiguiente, se decidió que la misma compañía sea quien suministre el

equipo y material para el cupón de ensayo, para que sus soldadores realicen las soldaduras sobre

este cupón y así calificar al mismo tiempo el procedimiento de soldadura y la calificación de

habilidad de los soldadores, por lo cual se acepta la propuesta de que la compañía realice los

trabajos con el proceso de: Soldadura por Arco Metal Protegido (SMAW), utilizando Electrodos

Revestidos de acero al carbono con técnica manual, quedando conforme con los procesos y

técnicas aceptadas por API STD 1104.

5.1.2.2 Materiales de la tubería y envolventes.

A) Características químicas y mecánicas de materiales base tubo y envolvente.

Para soldaduras en servicio los materiales y el carbono equivalente, para los cuales se aplica el

procedimiento, se deben identificar. Son aceptables los materiales base con especificación API 5L

o ASTM y estos se pueden clasificar por el Esfuerzo Mínimo Especificado a la Cedencia (SMYS).

Los metales base enumerados en el anexo IV de AWS B2.1:2005 “Specification for Welding

Procedure and Performance Qualification o sección IX:2010 del Código ASME para calderas y

recipientes a presión, serán considerados como materiales enumerados.

En este caso, el tramo de tubo a utilizar para la simulación, se obtuvo de una muestra de tubería

retirada del ducto existente. La composición química del acero se presenta en la tabla 5.2, con los

cuales se calculo el carbono equivalente mostrado en la tabla 5.3, los resultados de ensayos de

dureza se observan en la tabla 5.4, mientras que los resultados de resistencia mecánica se

muestran en la tabla 5.5. Estos datos se resumen a continuación:


PÁGINA 96

Especificación técnica de la tubería: acero al carbono, API 5L Grado B.

Carbono equivalente máximo en la tubería (% en peso), CEIIW = 0.24 (CEPCM = 0.17).

Esfuerzo Mínimo Especificado a la Cedencia en la tubería: 35,000 psi (lb/plg2).

Tabla 5.2 Composición química del acero (% en peso).

Se calculó en carbono equivalente para la composición química determinada de cada muestra de

acuerdo con API 5L 2000 utilizando las ecuaciones:

Los resultados obtenidos de los cálculos de carbono equivalente (CE) se muestran en la tabla 5.3.

Tabla 5.3. Carbono Equivalente Máximo de la Tubería (% en peso).


PÁGINA 97

Tabla 5.4 Resultados de dureza de acuerdo con ASTM E18.

Tabla 5.5 Resultados de resistencia mecánicas.

Para el caso de las envolventes metálicas a utilizar, son fabricadas a partir de tubería nueva Los

valores de composición química, calculo de carbono equivalente y propiedades mecánicas se

muestran la tabla 5.6, obtenidos del certificado de calidad del fabricante. De los cuales resulta con

las siguientes especificaciones:

Especificación técnica envolvente: acero al carbono, API 5L –X52.

Carbono equivalente máximo en envolvente (% en peso), CEIIW = 0.20 (CEPCM = 0.10).

Esfuerzo Mínimo Especificado a la Cedencia en envolvente: 52,000 psi (lb/plg2).

Tabla 5.6. Resultados pruebas de fabrica de la envolvente.

Los materiales base propuestos, quedarían dentro de los siguientes grupos de materiales de

acuerdo a API 1104:


PÁGINA 98

Tubo: Esfuerzo Mínimo Especificado a la Cedencia menor o igual que 290 MPa (42,000 psi).

Envolvente: Esfuerzo Mínimo Especificado a la Cedencia mayor que 290 MPa (42,000 psi), pero

menor que 448 MPa (65,000 psi).

Los materiales base aplicables a este procedimiento serán de acero al carbono, materiales que

pertenecen al numero 1 grupo 1, realizada con la finalidad de clasificar la compatibilidad

metalúrgica de los materiales para ser soldados, clasificados en la tabla IV-1 “Especificaciones de

metal base” del documento AWS B2.1 “Specification for Welding Procedure and Performance

Qualification”. Se toma esta referencia considerando que en API STD 1104, apéndice B, el grupo

de material base no es una variable esencial para realizar soldaduras sobre tubería en servicio.

Existen varias formulas para calcular el carbono equivalente (CE), sin embargo para este caso, en

el apéndice B de API STD 1104 se muestra la siguiente ecuación:

Por tanto, el Carbono Equivalente (CE) máximo: 0.35% para tubería y envolvente, calculado con la

formula del Instituto Internacional de Soldadura (IIW).

B) Diámetros y espesores de pared de los materiales base.

Se deben identificar los rangos de diámetros exteriores y espesores de pared para los cuales es

aplicable el procedimiento. Para nuestro caso los diámetros y espesores son los siguientes:

Diámetro Externo tubería: 10.750 pulg.

Espesor de Pared tubería (mínimo medido en cupón): 0.201 pulg.

Espesor de Pared Mínimo Medido en la envolvente: 0.432 pulg.

De acuerdo a lo sugerido en el estándar, estos datos, los podemos agrupar y quedarían de la

siguiente forma:

Diámetro externo tubería: de 2.375 pulg. (60.3 mm) hasta 12.750 pulg. (323.9 mm).

Grupos de espesor de pared:

Tubería: espesor de pared nominal de 0.188 pulg. (4.8 mm) hasta 0,750 pulg (19.1 mm).


PÁGINA 99

Envolvente: espesor de pared igual o mayor al espesor de la tubería.

5.1.2.3 Diseño de junta.

La especificación debe incluir los dibujos de la junta que muestre el ángulo del bisel, el tamaño de

la cara de raíz y la apertura de la raíz, 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.

El dibujo general para la ubicación de los elementos de la envolvente se muestra en la figura 5.1.

Figura 5.1 Dibujo típico para envolventes metálicas soldadas circunferencialmente.

El diseño de la junta de soldadura de filete debe ser como se muestra en la figura 5.2:

t Ducto

t Envolvente

12

3 65

41/16" Max.

espacio anular

Figura 5.2 Diseño de la soldadura de filete para extremos de la envolvente.

El diseño de la junta de soldadura de ranura (a tope), como se observa en la figura 5.3:


PÁGINA 100

1/16" - 1/32"

60° 5°1/16" - 3/32"

1/16"

3/32" 1/32"

12

3 4765

3/16" - 3/4"

Figura 5.3 Diseño de la soldadura de ranura para unión longitudinal de medias cañas.

Adicionalmente, todos los biseles de fábrica de la envolvente deben estar conforme al diseño de la

junta establecida en la especificación del procedimiento. Y los extremos de la envolvente deberían

ser biselados en el campo con una máquina o herramienta. Los extremos biselados deben ser

razonablemente lisos, uniformes y sus dimensiones deben estar de acuerdo con la especificación.

5.1.2.4 Metal de aporte.

Se deben mencionar el número de clasificación y tamaño del metal de aporte, el número mínimo y

secuencia de los cordones. Los materiales de aporte de soldadura, deben responder a lo

especificado en las normas AWS aplicables ó ASME sección II parte C.

Tabla 5.7 Clasificación de electrodos, según AWS A5.1.

AWS Clasification

A5.1 A4.1M Type of Covering Welding Position Type of Current

E6010 E4310 High cellulose sodium F,V,OH,H dcep

E6011 E4311 High cellulose pocassium F,V,OH,H ac or dcep

E6012 E4312 High titania sodium F,V,OH,H ac or dcep

E6013 E4313 High titatia potassium F,V,OH,H ac, dcep, or dcen

E6018 E4318 Low hidrogen potassium, iron power F,V,OH,H ac or dcep

E6019 E4319 Low oxide titania potassium F,V,OH,H ac, dcep or dcen

E6020 E4320 High iron oxide H-filler ac or dcen

E6022 E4322 Low iron oxide F, H-fillet ac or dcen

E6027 E4327 High iron oxide, iron powder H-fillet ac, dcep, or dcen

E7014 E4914 Iron powder, titania F,V,OH,H ac, dcep, or dcen

E7015 E4915 Low-Hydrogen sodium F,V,OH,H dcep

E7016 E4916 Low-Hydrogen potassium F,V,OH,H ac or dcep

E7018 E4918 Low-Hydrogen potassium, iron powder F,V,OH,H ac or dcep

E7018M E4918M Low-Hydrogen iron powder F,V,OH,H dcep


PÁGINA 101

En el estándar AWS A5.1 “Especificación para electrodos de acero al carbono para soldadura por

arco metal protegido”, establecen los requisitos para clasificación de estos electrodos; donde

podemos observar el tipo de recubrimiento, posición para soldar y tipo de corriente, entre otros

datos, además de observar las características de los electrodos y seleccionar aquel que cubra

nuestra necesidad. La tabla 5.7 muestra estas características de acuerdo a lo aplicable en este

procedimiento. En estos estándares también podemos observar los requerimientos de calidad que

deben cumplir los fabricantes.

Los grupos de electrodos se encuentran clasificados por API STD 1104, como se muestra en la

tabla 5.8.

Tabla 5.8 Grupos de metal de aporte, de acuerdo con API STD 1104.

Grupo Especificación AWS Electrodo Fundente

1 AWS A5.1 AWS A5.5

E6010, E6011 E7010, E7011

2 AWS A5.5 E8010, E8011

E9010

3 AWS A5.1 or AWS A5.5

AWS A5.5

E7015, E7016, E7018 E8015, E8016, E8018,

E9018

4a AWS A5.17

EL8, EL8K EL12, EM5K

EM12K, EM13K EM15K

F6XZ F6X0 F6X2 F7XZ F7X0 F7X2

5b

AWS A5.18 AWS A5.18 AWS A5.28 AWS A5.28

ER70S-2, ER70S-6

ER80S-D2 ER90S-G

6 AWS A5.2 RG60 - RG65 7 AWS A5.20 E61T-GSd, E71T-GSd 8 AWS A5.29 E71T8-K6 9 AWS A5.29 E91T8-G

En la aplicación de la soldadura se debe evitar el sobrecalentamiento, quemaduras pasantes y

evitar el riesgo de agrietamiento asistido por hidrogeno, se requiere utilizar electrodos de bajo

hidrogeno de la serie EXX18 para realizar las soldaduras de filete circunferenciales. Para

minimizar la quemadura pasante, la primera pasada de soldadura en tuberías con espesores

menores de 0.250 pulg (6,35 mm), se debe utilizando electrodos con diámetro de 3/32 pulgadas

(4,76 mm) o más pequeño, para limitar la entrada de calor.

En el procedimiento usaremos electrodos tipo E7018 del grupo 3; los tamaños del electrodo serán

de 3/32” y 1/8” de diámetro. En adición, de acuerdo a las recomendaciones de API 582 Y API 577


PÁGINA 102

en las soldaduras longitudinales a tope (soldadura de ranura, se permitirá el uso electrodos E6010

con diámetro de 3/32” para el cordón de raíz (fondeo). La secuencia de los cordones de soldadura

debe ser como se muestra en el diseño de las juntas.

5.1.2.5 Técnicas.

En esta sección, podemos englobar diversas especificaciones para realizar las soldaduras.

A) Posición.

La especificación debe indicar si la soldadura se realiza en posición fija o girada. 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.

Tomando en cuenta que un soldador que pasó satisfactoriamente un ensayo de calificación de

soldadura en la posición fija con el eje inclinado a 45º del plano horizontal estará calificado para

hacer juntas en todas las posiciones; la posición que se utilizara en este procedimiento de

soldadura será a 45º fija.

B) Dirección de la soldadura

La especificación debe indicar si la soldadura se realizará en progresión ascendente o

descendente. La progresión de las soldaduras se puede realizar de siguientes formas:

Vertical descendente y derivación en posición horizontal y vertical.

Vertical ascendente y derivación horizontal y vertical.

Vertical ascendente, descendente, derivación horizontal y vertical.

Dos cordones de soldadura no se deben iniciar en el mismo punto. Para esta especificación, en

beneficio de disminuir la penetración de la soldadura en el metal base, la progresión de todas las

soldaduras debe ser vertical ascendente.

C) Tipo y remoción de dispositivos de alineación.

La especificación debe indicar si el dispositivo de alineación es interno, externo, o si no se requiere

ninguno. Si son usados, se debe indicar el mínimo porcentaje del cordón de raíz que debe ser

completado antes de retirar el dispositivo.


PÁGINA 103

Para soldaduras de tipo camisa, el espacio anular (gap) entre la camisa y el tubo principal no

debería ser excesivo. Se debería usar un dispositivo sujetador para obtener un ensamble

apropiado. Cuando sea necesario, se puede emplear cordones de soldadura como sobreespesor

sobre el tubo principal para minimizar el espacio anular.

Para lograr el buen ajuste de las envolventes se deberá utilizar cadenas y gatos (mecánicos o

hidráulicos), los cuales se retiraran después de puentear las soldaduras longitudinales.

D) Limpieza y/o esmerilado.

La especificación debe indicar si se usarán herramientas eléctricas, neumáticas, etc., para los

procesos de limpieza y esmerilado. Esto, con la finalidad de realizar la limpieza y/o remoción de la

escoria, óxido, cascarilla, grasa, pintura, eliminación de salpicaduras de soldadura y rebabas

gruesas. 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.

El tipo de herramientas para la limpieza y/o remoción será con carda o cepillo eléctrico y cuando

se requiera se utilizara disco abrasivo; dejando la superficie limpia sin quitar el material de base.

No se permite el peening (martilleo).

E) Gas de protección y caudal de flujo.

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

el proceso que se utilizara, no aplica el gas de protección, caudal, tamaño y tipo de electrodo de

tugsteno, modo de transferencia y porcentaje de composición del gas.

F) Fundente de protección.

El tipo de fundente de protección debe ser especificado. Por el proceso y tipo de electrodos que se

utilizaran, no es aplicable este punto.

5.1.2.6 Precalentamiento y tratamiento térmico después de la soldadura.

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 pos-tratamiento térmico,

adecuados que se seguirán cuando los materiales o las condiciones atmosféricas hacen necesario

uno u otro tratamiento y también debe incluir la temperatura entre pasos de soldadura.


PÁGINA 104

Para nuestro caso, no es requerido el precalentamiento ni post-calentamiento, sin embargo

consideraremos los factores ambientales y otras recomendaciones. Por tanto, la temperatura de

precalentamiento será mayor a 20 ºC, temperatura entre pasos de 40 ºC. Si se realiza el

precalentamiento utilizar multiflama oxiacetileno (gas butano) y mantener flama neutra.

5.1.2.7 Características eléctricas y velocidad de avance.

Se deben designar la corriente, la polaridad, indicar el rango de voltaje y amperaje para cada

electrodo. Se debe especificar el intervalo de velocidad de avance en milímetros y/o pulgadas por

minuto, para cada pase de soldadura.

Estas variables, dependen principalmente de los electrodos y son recomendadas por AWS A5.1

aplicable y por el fabricante; los datos se resumen en las tablas 5.9 y 5.10.

Tabla 5.9 Parámetros de soldadura de ranura.

No. DESCRIPCIÓN PROCESOCLASIF. A.W.S.

DIÁMETRO PROGRESIÓN AMPERAJE VOLTAJE VEL. DE DEPOSITO TIEMPO ENTRE

PASOS

1 FONDEO SMAW E-6010 3/32” ASCENDENTE 75 – 95 20 – 26 5 - 8 PULG. / MIN. 12 - 18 MIN.

2 PASO

CALIENTE SMAW E-7018 1/8” ASCENDENTE 90 - 140 20 – 26 4 - 7 PULG. / MIN. 10 - 15 MIN.

3 RELLENO SMAW E-7018 1/8” ASCENDENTE 90 – 140 20 – 26 4 - 6 PULG. / MIN. 10 - 15 MIN.

4 VISTA SMAW E-7018 1/8” ASCENDENTE 90 - 140 20 – 26 5 - 8 PULG. / MIN. 10 - 15 MIN.

Tabla 5.10 Parámetros de soldadura de filete.

No. DESCRIPCIÓN PROCESOCLASIF. A.W.S.

DIÁMETRO PROGRESIÓN AMPERAJE VOLTAJE VEL. DE

DEPOSITO TIEMPO ENTRE

PASOS

1 FONDEO SMAW E-7018 3/32” ASCENDENTE 80 – 100 20 – 28 5 – 7 PULG. / MIN. 6 - 10 MIN.

2 PASO

CALIENTE SMAW E-7018 3/32” ASCENDENTE 80 – 100 20 – 28 4 – 6 PULG. / MIN. 6 - 10 MIN.

3 RELLENO SMAW E-7018 3/32” ASCENDENTE 80 – 100 20 – 28 3 – 6 PULG. / MIN. 6 - 10 MIN.

4 VISTA SMAW E-7018 3/32” ASCENDENTE 80 – 100 20 – 28 4 – 6 PULG. / MIN. 6 - 10 MIN.

5.1.2.8 Condiciones de funcionamiento del ducto.

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.


PÁGINA 105

Producto Transportado: Gas Húmedo. (Aplicable a crudo, aceite y gasolina natural).

Presión de Operación Actual: 43 Kg/cm2.

Velocidad de flujo volumétrico: 34 MMPCD (MMSCFD - Million Cubic Feet Per Day).

Temperatura de Operación: 27 °C (81 ºF).

5.1.2.9 Rango de entrada de calor.

Se deberá especificar el rango de entrada de calor requerido en el procedimiento propuesto para

vencer el efecto fluido usando un nivel suficiente de entrada de calor.

La entrada de calor (J) de aporte puede ser calculado a partir de la siguiente ecuación:

J = VA / S

Calor aportado (KJ/pulg)= (Amperios x Voltios x 60) / (Velocidad de soldadura [pulg/min] x 1000).

ó Calor de aporte (KJ/mm)= (Amperios x Voltios) / (Velocidad de soldadura [mm/seg] x 1000).

La entrada de calor es una medida relativa de la energía transferida por unidad de longitud de la

soldadura. Esta es una importante característica ya que influye en la velocidad de enfriamiento,

que puede afectar las propiedades mecánicas, estructura metalúrgica de la soldadura y la ZAC.

Los cálculos se muestran en la tabla 5.11.

Tabla 5.11 Cálculos de entrada de calor en soldadura circunferencial.

No. CLASIF.

A.W.S. DIÁMETRO

AMPERAJE

(max)

VOLTAJE

(max)

VEL. DE

DEPOSITO

(plg/min)

ENTRADA DE

CALOR

(KJ/plg)

1 E-7018 3/32” 95 26 8 19

2 E-7018 3/32” 95 28 7 21

3 E-7018 3/32” 95 28 6 25

4 E-7018 3/32” 95 28 5 30

Estos métodos probados son usados en la predicción del calor de aporte requerido para una

aplicación de soldadura en servicio; pero no son un sustituto de la calificación de procedimiento.


PÁGINA 106

Para la pared de la tubería es mas delgada que 0.250 pulg (6.4 mm), puede ser necesario limitar

el calor aportado para minimizar el riesgo de falla por quemadura pasante; sin embargo un bajo

nivel de calor de aporte puede ser insuficiente para superar la evacuación de calor por parte de la

pared de la tubería, resultando una excesiva velocidad de enfriamiento con los consecuentes

riesgos de fisuración por hidrógeno.

Por tanto, en este caso adicionalmente se realizó el análisis térmico de las soldaduras en el ducto

en operación, calculándolo mediante el software PRCI Thermal Analysis Model for Hot Tap

Welding, realizado por el Instituto de soldadura Edison (Edison Welding Institute - EWI) para

Pipeline Research Committee (PRCI).

Los cálculos del programa se realizaron mediante el método de composición química, ya que el

método es más preciso que utilizar el método de carbono equivalente e introduciendo los valores

de corriente y voltaje. El nivel de dureza por encima del cual se espera que ocurra el agrietamiento

por hidrógeno (nivel de dureza crítica), depende del nivel de carbono equivalente de los materiales

y del nivel de hidrógeno del proceso de soldadura.

El nivel crítico de dureza para soldaduras en servicio es función del nivel de carbono equivalente y

nivel de hidrógeno en la soldadura se muestra en la figura 5.4. Este criterio, es una modificación

de un trabajo previo de Matharu y Hart, desarrollado para soldaduras hechas bajo condiciones

simuladas en servicio durante trabajos anteriores en el EWI.

Después de ejecutar el programa de solución de elementos finitos, las predicciones de dureza

aparecen en forma de tabla. El solucionador predice la dureza en la ZAC utilizando el algoritmo de

Yurioka y el tiempo previsto (Δt8-5). Para evaluar el riesgo de agrietamiento por hidrógeno, el

usuario puede comparar la dureza predicha a los mostrados en la figura 5.5.

Las predicciones de temperatura de la superficie interior, son utilizadas para controlar el riesgo de

quemadura pasante. Parámetros de seguridad son definidos como aquellos que producen una

temperatura de la superficie interior de menos de 982 °C cuando se utiliza electrodos de bajo

hidrógeno. La diferencia de temperatura entre 278 °C y 982 °C fue introducido como un límite de

margen de seguridad.


PÁGINA 107

Figura 5.4 Dureza crítica para soldadura en servicio vs. Carbono equivalente.

En el programa se avaluaron los casos con valores máximos y mínimos de las variables aplicables

del procedimiento de soldadura, donde después de ejecutar el programa de PRCI, los resultados

muestran que la dureza calculada es menor a la dureza crítica de referencia para soldaduras en

servicio, aunado a que la velocidad de enfriamiento y el tiempo de enfriamiento se encuentran

dentro de los rangos recomendados, con lo cual el riesgo de agrietamiento por hidrogeno es

menor. Mientras que la temperatura máxima interna se encuentra dentro del rango de seguridad

(menos de 982 °C cuando se utiliza electrodos de bajo hidrógeno) y por lo tanto el riesgo de

quemadura pasante también es menor. Es decir, la mejor condición de soldadura la podemos

obtener con control de entrada de calor de alrededor de 25 KJ/pulg. Los resultados obtenidos del

análisis térmico se muestran en la tabla 5.12, los datos de entrada al programa se muestran en la

tabla 5.4 y las graficas de resultados después de correr el programa se muestran en la figura 5.5.

Tabla 5.12 Resultados obtenidos del programa PRCI Hot Tap Thermal Analysis.

Número de caso

Entrada de Calor (kJ/in)

Máxima velocidad de enfriamiento

(F/seg. @ 1000 °F)

Mínimo tiempo de enfriamiento

(t (800-500 °C), seg.)

Temperatura interna máxima

(°F - °C)

Dureza en la ZAC

(Hv)

1 21 65.5 3.56 1,605 – 874 210.43

2 25 44.7 4.63 1,682 – 917 198.65

3 30 32.1 6.27 1,774 – 968 187.91


PÁGINA 108

Tabla 5.13 Reporte de entrada de datos.

PRCI Hot Tap Analysis Input Report

Sleeve gas input

Joint Details

Pipe Sleeve Material = Low Carbon Steel Material = Low Carbon Steel

Thickness = 0.2010 in Thickness = 0.4320 in

Temperatura = 81 F Temperatura = 81 F

Outer Diameter = 10.7500 in Gap between Pipe / Sleeve = 0.0625 in

Base Metal Chemistry

Carbon: 0.13 Manganese 0.61 Silicom 0.12

Nickel: 0.03 Chromo 0.01 Molybdenum 0.00

Copper: 0.06 Vanadium 0.00 Niobium 0.00

Nitrogen: 0.00 (ppm) Borom 0.00 (ppm) Ce(IIW) = 0.30

Pipe Contents

Countent = Methane

Linear Flow Rate = 0.00 ft/sec Volume Flow Rate = Mmscfd

Temperature = 81.00 F

Pressure = 668.00 psig

Welding Conditions

Case: Low

Electrode Type = EXX18 Heat Input =

Electrode Diameter = 0.0940 in

Current = 95.00 (Amp) Voltage = 26.00 (V) Welding Speed = 7.00 in/min

Case: Medium




Case: Hight





PÁGINA 109

Figura 5.5 Curva de selección mejorada de entrada de calor.

5.1.2.10 Secuencia del depósito de soldadura.

Se debería especificar la secuencia de depósito de la soldadura en el procedimiento propuesto

para el vencimiento del efecto del contenido del fluido por el empleo de la secuencia de depósito

de cordones tipo depósito revenido.


PÁGINA 110

La figura 5.6 muestra la secuencia de soldadura sugerida; a decisión de la compañía se pueden

seguir otras. Las soldaduras longitudinales 1 y 2 se pueden realizar al mismo tiempo, mientras que

las soldaduras circunferenciales 3 y 4 se debe hacer una después de la otra y no se deben hacer

hasta que las soldaduras longitudinales se hayan terminado de soldar.

Figura 5.6 Diagrama típico de secuencia de soldaduras en envolventes metálicas soldadas.

5.1.2.11 Estado final de la especificación del procedimiento de soldadura.

En las tablas 5.14 y 5.15, se muestra la apariencia final del procedimiento de soldadura en el

formato recomendado.


PÁGINA 111

Tabla 5.14 Reporte final del Procedimiento de Soldadura.

DATOS DE LA COMPAÑÍA

No. WPS-IPN-003/2011

Rev.: 0 Fecha: Mayo de 2011

Código de Ref.: API 1104

Elaboró: Ing. Área: Inspector CWI N° XXXXX

Especificación del Procedimiento de soldadura (WPS)

Aprobó: Ing. Área: Jefe de ....

CÓDIGO DE CALIFICACIÓN DEL MÉTODO: APPENDIX B-IN SERVICE WELDING, API STD 1104 FECHA: MAYO DE 2011

PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA No.- WPS-IPN-003/2011 SOPORTE PQR. No.- PQR-IPN-003/2011

PROCESO DE SOLDADURA: SOLDADURA DE ARCO CON ELECTRODO REVESTIDO (SMAW)

TIPO (MANUAL, AUTOMÁTICA, SEMIAUTOMÁTICO): MANUAL

DISEÑO DE LA JUNTA

METAL BASE. TIPO Y GRADO DUCTO: De API 5L-Gr.B a X42 TIPO Y GRADO ENVOLVENTE: API 5L-X42 a X52, ASTM A 572 Gr.50

ESFUERZO MÍNIMO ESPECIFICADO A LA CEDENCIA DEL DUCTO (SMYS): Menor o igual a 42,000 PSI

ESFUERZO MÍNIMO ESPECIFICADO A LA CEDENCIA DE LA ENVOLVENTE (SMYS): Mayor a 42,000 PSI y menor a 65,000 PSI

ESPESOR DEL DUCTO: De 0.188 Pulg. a 0.750 Pulg. ESPESOR DE LA ENVOLVENTE: Menor o igual a 0.750 Pulg.

CARBONO EQUIVALENTE MAX. DUCTO: Mayor a 0.20 y Menor a 0.35 CARBONO EQUIVALENTE MAX. ENVOLVENTE: Mayor a 0.20 y Menor a 0.35

DIÁMETRO DEL DUCTO: De 2.375 a 12.750 Pulg. OTROS: N/A

METAL DE APORTE.

GRUPO: 3 ESPECIFICACIÓN AWS: A5.1 ó A5.5 ELECTRODO: E-7018 DIÁMETRO: 3/32” y 1/8”

FUNDENTE DE PROTECCIÓN: N/A OTROS: N/A

1/16" - 1/32"

60° ± 5°1/16" - 3/32"

1/16"

3/32" ± 1/32"

Detalle de la Junta a tope

12

3 4765

3/16" - 3/4"

Detalle de la Junta de Filete

t Ducto

t Envolvente

12

3 65

41/16" Max.

espacio anular

Junta a topeJunta de filete


PÁGINA 112

Tabla 5.15 (continuación) Reporte final del Procedimiento de Soldadura.

TÉCNICAS.

DIRECCIÓN DE SOLDADURA: Todas Ascendente POSICIÓN: inclinación 45°, Fija No. DE SOLDADORES: 2

LIMPIEZA INICIAL Y ENTRE PASOS: Disco Abrasivo y Carda TIPO Y REMOCIÓN DE ALINEADORES: Cadenas y Gatos

MODO DE TRANSFERENCIA (GMAW): N/A GAS DE PROTECCIÓN: N/A

TAMAÑO Y TIPO DE ELECTRODO DE TUGSTENO: N/A OTROS: N/A

PORCENTAJE DE COMPOSICIÓN: N/A (SIN GAS DE PROTECCIÓN)

PRECALENTAMIENTO Y TRATAMIENTO TÉRMICO.

TEMPERATURA DE PRECALENTAMIENTO: Mayores a 25 °C TEMPERATURA ENTRE PASOS: 40 °C min.

TEMPERATURA DE SOSTENIDO: N/A TIEMPO DE SOSTENIDO: N/A

EQ. DE PRECALENTAMIENTO: Multiflama Oxiacetileno CARACTERÍSTICAS DE FLAMA: Neutro

TRATAMIENTO TÉRMICO: N/A TEMPERATURA: N/A

CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS.

CORRIENTE: Directa (DC) POLARIDAD: Invertida (Electrodo al positivo, EP) AMPERAJE: 75 – 140 Amperes

VOLTAJE: 20 – 26 Volts OTROS : N/A

PARÁMETROS DE SOLDADURA DE RANURA

No. DESCRIPCIÓN PROCESO CLASIF. A.W.S.

DIÁMETRO PROGRESIÓN AMPERAJE VOLTAJE VEL. DE DEPOSITOTIEMPO ENTRE

PASOS

1 FONDEO SMAW E-6010 3/32” ASCENDENTE 75 - 95 20 – 26 5 - 8 PLG. / MIN. 12 - 18 MIN.

2 PASO

CALIENTE SMAW E-7018 1/8” ASCENDENTE 90 - 140 20 – 26 4 - 7 PLG. / MIN. 10 - 15 MIN.

3 RELLENO SMAW E-7018 1/8” ASCENDENTE 90 – 140 20 - 28 4 - 6 PLG. / MIN. 10 - 15 MIN.

4 VISTA SMAW E-7018 1/8” ASCENDENTE 90 - 140 20 - 28 5 - 8 PLG. / MIN. 10 - 15 MIN.

PARÁMETROS DE SOLDADURA DE FILETE


DIÁMETRO PROGRESIÓN AMPERAJE VOLTAJE VEL. DE DEPOSITOTIEMPO ENTRE

PASOS

1 FONDEO SMAW E-7018 3/32” ASCENDENTE 80 – 100 20 – 28 5 – 7 PLG. / MIN. 6 - 10 MIN.

2 PASO

CALIENTE SMAW E-7018 3/32” ASCENDENTE 80 – 100 20 – 28 4 – 6 PLG. / MIN. 6 - 10 MIN.

3 RELLENO SMAW E-7018 3/32” ASCENDENTE 80 – 100 20 – 28 3 – 6 PLG. / MIN. 6 - 10 MIN.

4 VISTA SMAW E-7018 3/32” ASCENDENTE 80 – 100 20 – 28 4 – 6 PLG. / MIN. 6 - 10 MIN.

CONDICIONES DE OPERACIÓN.

FLUIDO: Gas (aplicable también a: Aceite, Crudo, Gasolina natural) TEMPERATURA: 27 °C (81 °F) MÍN. PRESIÓN: 47 Kg/cm2 (668 PSI)

ANÁLISIS TÉRMICO:

DETERMINADO MEDIANTE EL ANÁLISIS TÉRMICO DE EN LÍNEAS EN OPERACIÓN (PRCI).

Número de caso

Entrada de Calor

(kJ/in)

Máxima velocidad de enfriamiento

(F/seg. @ 1000 °F)

Tiempo mínimo de enfriamiento

(t (800-500 °C), seg.)

Temperatura interna máxima

(°F - °C)

Dureza en la ZAC

(Hv)

1 21 65.5 3.56 1,605 – 874 210.43

2 25 44.7 4.63 1,682 – 917 198.65

3 30 32.1 6.27 1,774 – 968 187.91

SS


PÁGINA 113

5.2 Pruebas en campo y Calificación del Procedimiento de Soldadura.

5.2.1 Preparación del cupón de ensayo y soldadores.

La calificación del procedimiento se realizó en las instalaciones de la compañía, la cual

proporciono el equipo, material y herramienta, así como los soldadores y personal auxiliar. Para lo

cual se utilizó el procedimiento sugerido y montaje de ensayo de calificación de soldador mostrado

en el apéndice B de API STD 1104. Esta posición de ensayo califica los procedimientos para todas

las posiciones. Los ensayos pueden realizarse en otras posiciones, como es colocando el cupón

de ensayo en forma horizontal, vertical, plana o sobre cabeza los cuales calificarán sólo los

procedimientos para esa posición. Sin embargo, la mejor opción es colocar el cupón en forma

inclinada (45º aproximadamente) como se muestra en la figura 5.7, ya que el procedimiento y los

soldadores no quedaran limitados para su aplicación en campo.

Figura 5.7 Procedimiento sugerido y montaje de ensayo de calificación de soldador.

En esta sección se incluye el control de calidad de las soldaduras, para lo cual se reviso en primer

lugar el cumplimiento del cupón de ensayo para la calificación del procedimiento. El cupón se

instalo a un ángulo de 45º mediante una estructura metálica, en el cual se hizo fluir agua a través

del cupón y permitiendo el flujo del agua a través del cupón mientras el ensayo de la junta se

realizó, esto ha mostrado condiciones térmicas más severas que cualquier aplicación de soldadura

típica en servicio. En la figura 5.8 se muestra el cupón preparado la calificación del procedimiento


PÁGINA 114

y la verificación del ángulo de inclinación. Los procedimientos calificados bajo estas condiciones

son, por lo tanto, apropiados para cualquier servicio de aplicación típica.

Figura 5.8 Cupón de ensayo con flujo de agua y verificación de ángulo de inclinación.

Debido a los bajos espesores de la tubería y el desconocimiento de la habilidad de los soldadores,

se realizaron pláticas con los soldadores para dar a conocer los parámetros establecidos en el

procedimiento y se realizaron prácticas de habilidad para soldar sobre placas de acero (ver figura

5.9), midiendo los parámetros de temperatura, longitud y tiempo de avance por cada soldador.

Figura 5.9 Personal de la compañía aplicando soldadura sobre cupones de placa.

El ensayo en placas sirvió para medir los parámetros que se utilizaran en la calificación del

procedimiento, pero principalmente nos permitió conocer la habilidad de los soldadores y medir la


PÁGINA 115

profundidad de penetración de la soldadura para evitar la quemada pasante, y adicionalmente

mediante el corte transversal de los cupones verificar que no se generaran grietas.

Las secciones transversales de las placas soldadas fueron preparadas mediante pulido al espejo y

atacadas con ácido clorhídrico para evaluar las zonas afectadas por el calor para medir la

profundidad de penetración, las cuales se muestran en la figura 5.10. El valor de profundidad

máxima medida en las placas fue de 0.095 pulg., con lo cual podemos considerar que se

obtendrán buenas soldaduras en el cupón de ensayo, además de observar que los filetes

presentan buena apariencia y no observaron indicios de grietas.

Figura 5.10. Vista de sección en cupones de placa y profundidad de penetración.

5.2.2 Control de calidad de materiales y equipo.

Una vez obtenidos los resultados, se procedió a verificar las dimensiones de los biseles de las

envolventes metálicas, inspección visual a los metales base y de aporte, preparación, alineación y

montaje de las envolventes, revisar la calidad de los electrodos a utilizar, revisión de las máquinas

de soldar (cables, equipo de medición, entre otros).


PÁGINA 116

Se cotejaron y revisaron los certificados de calidad de fábrica de los electrodos (figuras 5.11 y

5.12) y envolventes (mostrados en la figura 5.13), mientras que para las máquinas de soldar se

revisaron y cotejaron los números de serie con los certificados de calibración (ver figuras 5.14 y

5.15).

Figura 5.11 Certificado de los electrodos E7018 (1/8 pulg. de diámetro).

Figura 5.12 Certificado de los electrodos E7018 (3/32 pulg. de diámetro).


PÁGINA 117

Figura 5.13 Certificado de calidad tubería para conformar las envolventes metálicas.

Figura 5.14. Certificado de calibración de maquina de soldar No. 1.


PÁGINA 118

Figura 5.15 Certificado de calibración de maquina de soldar No. 2.

Se verifico la calidad de los electrodos, retirando parte del recubrimiento doblando el electrodo,

para verificar la sanidad interna de estos, además de revisar el estado de los hornos eléctricos y el

tiempo y temperatura de calentamiento de los electrodos. La verificación de los hornos eléctricos y

la calidad de los electrodos se expresan en la figura 5.16.

Figura 5.16 Verificación de calidad de electrodos y hornos eléctricos.


PÁGINA 119

Teniéndose que los electrodos y envolventes cumplen con los requisitos de calidad, mientras que

las máquinas de soldar y equipo cuentan con calibración vigente y se encuentran en buenas

condiciones para operar.

Así mismo, de verificó que las envolventes cumplieran con las el diseño del bisel tanto longitudinal,

como circunferencial y se realizó la verificación de dimensiones internas en las medias cañas para

su correcto ajuste como se muestra en la figura 5.17.

Cabe mencionar que debido a que el espesor de las envolventes es mayor que el de la tubería se

realizó el biselado de los extremos circunferenciales a un espesor de 0.280 pulgadas para formar

un ángulo recto con la soldadura.

Figura 5.17 Verificación dimensional del diseño de biseles.

5.2.3 Proceso de soldadura y control de calidad.

Después de verificar los materiales, equipos y herramienta, se procedió a ajustar las dos

envolventes bipartidas en el tramo de tubería mediante cadenas y dos gatos hidráulicos, se

verificaron las dimensiones de ajuste, tales como espacio entre envolventes y tubo y apertura

entre la raíz de los biseles longitudinales (ver figura 5.18).


PÁGINA 120

Figura 5.18 Verificación dimensional para el ajuste de las envolventes.

Una vez ajustadas las envolventes cumpliendo los requerimientos del procedimiento se soldadura

se permitió el punteo de las soldaduras longitudinales, posteriormente se retiró el equipo de ajuste

y se realizaron simultáneamente las dos soldaduras longitudinales, mostrado en la figura 5.19.

Durante este proceso se verificó el depósito de soldadura sobre las ambas juntas longitudinales.

Figura 5.19 Punteo y aplicación de soldadura en soldaduras longitudinales.

Concluidas las soldaduras longitudinales, se realizó un precalentamiento en los materiales base

multiflama oxiacetilénica a 65 ºC (temperatura mínima mantenida durante todo el proceso), en

zonas cercanas a los biseles circunferenciales, esto para minimizar el riesgo de fisuración;

monitoreando la temperatura de precalentamiento con pistola térmica (figura 5.20). Se procedió a

realizar las soldaduras circunferenciales de filete, iniciando en la parte inferior de la estructura

formada, cada uno de los soldadores realizó el 50% de la soldadura de la circunferencia (figura

5.20); al completar en su totalidad la soldadura en la parte inferior, ambos soldadores continuaron


PÁGINA 121

con la aplicación de soldadura en la circunferencia superior de las envolventes, realizando

nuevamente cada uno el 50% de la circunferencia.

Figura 5.20 Precalentamiento y aplicación de soldaduras en juntas circunferenciales.

Durante el proceso de las soldaduras longitudinal y circunferencial, se verifico el cumplimiento de

los parámetros eléctricos mediante un multímetro digital (figura 5.21); de igual forma se verifico la

secuencia de las soldaduras y forma de depósito de la soldadura para cual se utilizó la careta;

también se midió la temperatura al inicio, durante y al finalizar las soldaduras para verificar la

temperatura de inicio y entre pasos (figura 5.21), se tomó el tiempo de avance en cada paso de

soldadura y se midió la longitud depositada de soldadura con la finalidad de calcular la velocidad

de avance.

Figura 5.21 Medición de amperaje y temperatura durante el proceso de soldado.


PÁGINA 122

Al concluir el proceso de soldadura, se realizó la inspección visual de las cuatro soldaduras,

siguiendo las recomendaciones del apéndice B de API STD 1104, es decir para que un cordón de

soldadura empleado en los ensayos de calificación pueda cumplir los requerimientos de

inspección visual, la soldadura debe estar libre de fisuras, penetración inadecuada y quemaduras.

Debe presentar una apariencia uniforme y bien acabada. Quedando estas cuatro soldaduras

aceptadas ya que no se detectaron indicaciones relevantes. La figura 5.22 muestra al personal

encargado del control de calidad realizando la inspección visual de las soldaduras.

Figura 5.22 Inspección visual a las soldaduras del cupón de ensayo.

Una vez aceptas las soldaduras, se trazaron y marcar las probetas de ensayo requeridas en el

apéndice B de API STD 1104, de acuerdo a las figura 5.23 y tabla 5.16 de este documento. El

marcado de las probetas en el cupón de ensayo en las soldaduras longitudinales se muestra en la

figura 5.24 y el marcado en las soldaduras circunferenciales se muestra en la figura 5.25.

Figura 5.23 Localización de probetas de ensayo para la calificación del procedimiento.


PÁGINA 123

Tabla 5.16 Tipo y número de probetas, ensayo para la calificación del procedimiento.

Numero de probetas

Espesor de pared

Tipo de soldadura

Tracción Entalle

(Sanidad) Doblez de raíz

Doblez de cara

Doblez lateral

Macrografía Total

≤ 12,7 mm (1/2 pulg)

Ranura 2 2 2 2 – – 8

Camisa – 4 – 4 – 4 12

Figura 5.24 Marcado de probetas soldaduras longitudinales en cupón de ensayo.

Figura 5.25 Marcado de probetas soldaduras circunferenciales en cupón de ensayo.

5.3. Requerimientos y resultados de pruebas mecánicas y químicas a probetas.

Como es usual, una vez concluida la prueba en campo del cupón de ensayo, este este es enviado

a un laboratorio para realizar las pruebas mecánicas. Por tanto, la preparación, método y

requisitos de las probetas estarán a cargo del personal de laboratorio. Sin embargo, el personal


PÁGINA 124

que realizara y supervisa el procedimiento y calificación del procedimiento, si así lo requiere

presenciar las pruebas o bien colaborar en el cumplimiento de los requisitos.

Los resultados de laboratorio de ensayos de tensión, ensayos de doblez, rotura por entalle y perfil

de durezas vickers, muestran que cumplen con los criterios de aceptación de API STD 1104,

donde cabe destacar que las durezas producidas en la ZAC son menores a 350 HV por lo cual, no

requieren evaluación especial con relación al riesgo de fisuración por hidrógeno.

5.3.1 Ensayo de resistencia a la tracción en soldaduras longitudinales.

De acuerdo con el párrafo B.2.4 (Ensayo de uniones soldadas, Costuras longitudinales en

soldaduras) de API STD 1104, para las probetas de la costura longitudinal en envolventes

metálicas completas se requiere realizar las pruebas mecánicas de resistencia a la tracción

(tensión), para lo cual las probetas deben ser probadas según el apartado 5.6.2 “Ensayo de

resistencia a la tracción” y preparadas como muestra la figura 5.26 de este documento.

Figura 5.26 Requisito de preparación de la muestra para ensayo de resistencia a la tracción.

De acuerdo al párrafo 5.6.2 de API STD 1104, las probetas para el ensayo de resistencia a la

tracción, deben ser de 230 mm (9 pulg.) de largo y de 25 mm (1 pulg.) de ancho,

aproximadamente. Pueden ser cortadas a máquina o con oxicorte, sin necesidad de ninguna otra

preparación, a menos que los lados contengan muescas o que no sean paralelos. De ser

necesario, las probetas deben ser maquinadas de tal manera que los lados queden lisos y

paralelos. El material de respaldo, si se usa, debería ser removido y las probetas pueden ser

acondicionados a la temperatura ambiente antes de ensayar.


PÁGINA 125

Las probetas se ensayan 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.

5.3.1.1 Resultados de ensaye de tensión en soldaduras longitudinales.

Las figura 5.27 y 5.28 muestran las probetas de las costuras longitudinales ensayadas a tracción

con los resultados obtenidos del ensayo. De acuerdo a los resultados de laboratorio se tiene que

la ruptura se presenta sobre el metal base y la resistencia a la tracción medida (77,988 psi) es

mayor a la resistencia a la tracción mínima especificada (66,700 psi) del material, por tanto el

ensaye de tensión realizado a las probetas, cumplen con los requerimientos establecidos en API

STD 1104.

Muestra Ancho (in) Espesor (in) Área (in2) Carga

máxima (lbf) UTS (psi)

T- 1 0.9902 0.4311 0.4269 33,290 77,988

Figura 5.27 Probeta 1 de la costura longitudinal ensayada a tracción y resultados obtenidos.

Muestra Ancho (in) Espesor (in) Área (in2) Carga

máxima (lbf) UTS (psi)

T-2 0.9969 0.4311 0.4297 33,290 77,464

Figura 5.28 Probeta 2 de la costura longitudinal ensayada a tracción y resultados obtenidos.

5.3.2 Ensayo de rotura por entalla en soldaduras longitudinales.

Siguiendo las indicaciones del párrafo B.2.4.2 (Ensayo de uniones soldadas, Costuras

longitudinales en soldaduras) de API STD 1104, para las probetas de soldaduras de costura

longitudinal de la envolvente, se requiere realizar ensaye de rotura por entalle (sanidad), para lo

cual las probetas deben ser probadas según el apartado 5.6.3 “Ensayo de rotura por entalla” de la

norma API STD 1104 y preparadas como se muestra en la figura 5.29 de este documento.


PÁGINA 126

Figura 5.29 Requisito de preparación de la muestra para ensayo de rotura por entalla.

Las probetas para ensayo de sanidad deben ser de 230 mm (9 pulg.) de largo y 25 mm (1 pulg.)

de ancho, aproximadamente, y pueden ser cortadas a máquina o con oxicorte. Se les debe hacer

una ranura con una sierra a cada lado, al centro de la soldadura; cada ranura debe ser de 3 mm

(1/8 pulg.) de profundidad, aproximadamente. En el costado izquierdo de la figura 5.30 se muestra

como se preparo la probeta para ensayarla y en el costado derecho muestra la probeta después

del ensayo.

Figura 5.30 Preparación de la muestra para ensayo de sanidad.

El método de ensaye dice que las probetas de sanidad se deben romper estirándolas en una

máquina de tracción, 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 pulg.) de ancho.

5.3.2.1 Resultados del ensaye de rotura por entalla en soldaduras longitudinales

Las probetas fueron ensayadas en una máquina universal, colocando la probeta sobre rodillos y

aplicando carga hasta su ruptura. Las figura 5.31 y 5.32 muestran las probetas de las costuras

longitudinales ensayadas. De la evaluación de los resultado se detectaron potos aislador con


PÁGINA 127

ancho y longitud menor a 1.6 mm (1/16 pulg.), consideradas como no relevantes. Mientras que

cada probeta muestra penetración y fusión completas, quedando aceptadas las probetas

ensayadas a la sanidad interna de las soldaduras longitudinales.

Figura 5.31 Probeta NB-1 de la costura longitudinal ensayada a rotura por entalle.

Figura 5.32 Probeta NB-2 de la costura longitudinal ensayada a rotura por entalle.

5.3.3 Ensayo de doblez de raíz y cara en soldaduras longitudinales.

De acuerdo con el párrafo B.2.4, para las probetas de soldaduras de costura longitudinal la

envolvente metálica, también se requiere realizar ensayo de doblez de raíz y doblez de cara, para

lo cual las probetas deben ser probadas según el apartado 5.6.4, “Ensayo de doblado de raíz y de

cara” de API STD 1104 y preparadas como se muestra en la figura 5.33 de este documento.

Las probetas para doblado de raíz y cara deben ser de 230 mm (9 pulg.) de largo, por 25 mm (1

pulg.) de ancho, aproximadamente, y sus bordes longitudinales deben ser redondeados. Los

bordes se pueden hacer con una máquina de corte o con oxicorte. El sobreespesor de cara y de


PÁGINA 128

raíz debe ser removido a nivel de la superficie de metal base de la probeta. Estas superficies

deben ser lisas y cualquier raya que exista debe ser ligera y transversal a la soldadura.

Figura 5.33 Preparación de probeta para ensayo de doblez de raíz y cara (espesor menor o

igual ½ plug).

En este método, las probetas a ensayar deben ser dobladas en una matriz para ensayo de

doblado guiado, similar a la que se muestra en la figura 5.34. 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 (macho) debe ser forzado dentro de la garganta hasta que la curvatura de la

probeta forme aproximadamente una “U”.

Figura 5.34 Matriz para ensayos de doblado guiado.


PÁGINA 129

5.3.3.1 Resultados de doblez de raíz y cara en soldaduras longitudinales

Las figuras 5.35 y 5.36, muestran las probetas de la costura longitudinal después del ensayo de

dobles, donde se observan que las probetas ensayas a doblez de raíz presentan indicaciones no

relevantes a lo largo de los bordes de la probeta, las cuales son menores a 6 mm (1/4 de pulgada),

además de ser indicaciones debidas al ensayo y no al proceso de soldadura. Las probetas

ensayadas a dobles de cara no presentan indicaciones. Así mismo, en las cuatro probetas no se

detectaron grietas dentro de la soldadura, por lo tanto los resultados son aceptables y cumplen

con los requerimientos establecidos en la norma aplicada.

Figura 5.35 Probetas de la costura longitudinal ensayada a doblez de raíz.

Figura 5.36 Probetas de la costura longitudinal ensayada a doblez de cara.

5.3.4 Ensayo de rotura por entalla en soldaduras circunferenciales.

Para las probetas de soldadura circunferencial de la envolvente metálica, se requiere realizar

ensaye de rotura por entalla (sanidad), para lo cual las probetas deben ser probadas según el

apartado 5.8 “Ensayo de juntas soldadas - Soldaduras de filete” de la API STD 1104 y preparadas

como se muestra en la figura 5.37 mostrada en este documento.

Para ensayar las uniones soldadas a filete, al menos cuatro probetas deben ser ensayadas. Las

probetas pueden ser cortadas mecánicamente o con oxicorte. Estás deben ser de al menos 25

mm (1 pulg.) de ancho, lo suficientemente largas como para que puedan ser rotas en la soldadura

y con profundidad de la muesca de 1/8 de pulgada.


PÁGINA 130

Figura 5.37 Requisito de preparación de la muestra para ensayo de rotura por entalla.

Las probetas de soldadura de filete deben ser rotas en la soldadura por cualquier método

conveniente. En la figura 5.38 se muestra la una probeta preparada para ensayo de rotura por

entalla y una probeta después del ensayo. Se sugiere atacar químicamente la unión soldada para

definir posición de la muesca.

Figura 5.38 Muestras antes y después de la rotura para ensayo de sanidad.

5.3.4.1 Resultados de ensayo de rotura por entalla en soldaduras circunferenciales

Las probetas se rompieron en una maquina universal aplicando una carga hasta romperla. En la

figura 5.39 se muestran las secciones de las soldaduras de filete extraídas de la parte superior del

cupón y la figura 5.40 muestra las secciones de las soldaduras extraídas de la parte superior del

cupón. Las superficies expuestas de cada probeta con soldadura de filete mostraron penetración y

fusión completa, así mismo, no se detectaron indicaciones relevantes en ninguna de las cuatro

probetas demostrando la sanidad interna de las cuatro probetas y por tanto quedan aceptadas,

cumpliendo con los requerimientos de la norma aplicada.


PÁGINA 131

Figura 5.39 Probetas de la costura circunferencial ensayada a rotura por entalle.

Figura 5.40 Probetas de la costura circunferencial ensayada a rotura por entalle.

5.3.5 Ensayo de macrografía en soldaduras circunferenciales.

Para las probetas de las soldaduras circunferenciales de la envolvente metálica se requiere

realizar cuatro ensayos de macrografía, las probetas deben ser probadas según el párrafo B.2.4.4

“Ensayos de macrografía de la sección transversal” de API STD 1104. En la figura 5.41 se muestra

la preparación de las probetas.

Las probetas para el ensayo de macrografía de la sección transversal deben tener al menos 13

mm (1/2 pulg.) de ancho. Se pueden cortar por máquina u oxicorte; sobredimensionadas y

maquinadas por procesos no térmicos para remover hasta 6 mm (1/4 de pulg.) desde el lado que

se prepararán. Cada probeta de ensayo de macroataque de la sección transversal, se debe

rectificar al menos una cara, en este caso se utilizó un abrasivo de grano fino No. 600 y se atacó

con ácido clorhídrico diluido, para dar una definición clara de la estructura de la soldadura.


PÁGINA 132

Figura 5.41 Preparación de la muestra para ensayo de macrografía.

Dos de las cuatro probetas para macrografía se deben preparar para el ensayo de dureza, de

acuerdo con el método de prueba estándar especicado en la norma ASTM E92 “Standard Test

Method for Vickers harness of Metallic Materials”. Realizando un mínimo de cinco indentaciones

empleando un indentador Vickers y una carga de 10 kilogramos en el grano grueso de la zona

afectada por el calor (ZAC) en el borde de la soldadura de cada probeta. En la figura 5.42 se

ejemplifica el metodo y ubicación de del perfil de durezas medidas, en el cual se realizó la

medición de diez identaciones en cada pierna de la soldadura de filete.

La sección transversal de la soldadura debe inspeccionarse 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.

Figura 5.42 Ubicación de las zonas identadas para medir el perfil de durezas.


PÁGINA 133

5.3.5.1 Resultados de macrografía y perfil de dureza en soldaduras circunferenciales

Las metalografías obtenidas del ensayo de macrografía se muestran en la figuras 5.43 a 5.46,

donde se inspeccionaron visualmente las cuatro secciones transversales de las soldaduras,

observando que estas muestran profundidad completa hasta la raíz y se encuentra libre de grietas,

la longitud y convexidad de las piernas se encuentra aceptable. En una de las soldaduras se

detectaron dos indicaciones tipo socavado, con profundidad menor al 12.5% de espesor aplicable,

las cuales se encuentran dentro de los límites aceptables por la norma.

Por otra parte, los valores obtenidos durezas son menores a 350 (HV), con lo cual se minimiza el

riesgo de agrietamiento por hidrógeno, mientras que las profundidades de penetración medidas

son considerablemente bajas reduciendo el riesgo a perforar la tubería en servicio.

Figura 5.43 Macrografía de la probeta MT-1 con dureza y profundidad de penetración.

Figura 5.44 Macrografía de la probeta MT-2 con profundidad de penetración.

Figura 5.45 Macrografía de la probeta MT-3 con dureza y profundidad de penetración.

Figura 5.46 Macrografía de la probeta MT-4 con profundidad de penetración.


PÁGINA 134

5.3.6 Ensayo de doblez de cara en soldaduras circunferenciales.

Para las probetas de soldaduras circunferencial de la envolvente, se requiere realizar ensayo de

doblez de cara, para lo cual las probetas deben ser probadas según con el párrafo B.2.4.5

“Ensayo de doblez de cara” de API STD 1104, preparándolas como en la figura 5.47.

Las probetas de doblado deben tener aproximadamente de 230 mm (9 pulg.) de largo y de 25 mm

(1 pulg.) de ancho. Cortados mediante mecanizado o por corte por oxigeno sobredimensionado y

mecanizado por un proceso no-térmico para remover al menos 3 mm (1/8 pulg.) de cada lado. Los

lados deben ser lisos y paralelos, y los bordes largos redondeados. Las envolventes metálicas se

deben remover a ras de la superficie, pero no debajo de la superficie la probeta de ensayo.

Cualquier socavado no debería removerse. Las probetas de ensayo no se deberían aplanar para

el ensayo.

Figura 5.47 Requisito de preparación de la muestra para ensayo de doblez de cara.

Las probetas de doblado de cara no deberían ensayarse antes de 24 horas, después de que se ha

terminado la soldadura. Cada espécimen debe colocarse con el ancho de la soldadura en el centro

del dispositivo para doblez. El punzón se debería forzarse dentro de la abertura hasta que la

curvatura del espécimen sea aproximadamente en forma de U.

5.3.6.1 Resultados de doblez de cara en soldaduras circunferenciales

De la evaluación a las cuatro probetas ensayadas a doblez de cara, las probetas no presentan

grietas, únicamente se detectó una indicación con dimensiones inferiores a 3.2 mm (1/8 pulg),

cumpliendo con los limites y requisitos de la norma aplicada.

Las probetas de costura circunferencial ensayadas a doblez de cara, se muestran la figura 5.48

(probetas extraídas de la parte superior del cupón soldado) y figura 5.49 (probetas extraídas de la

parte inferior del cupón soldado).


PÁGINA 135

Figura 5.48 Probetas extraídas de la parte superior del cupón, ensayadas a doblez de cara.

Figura 5.49 Probetas extraídas de la parte inferior del cupón, ensayadas a doblez de cara.

Finalmente, con los resultados obtenidos en campo de la simulación del cupón ensayado y con los

resultados en laboratorio de los ensayos destructivos aplicados se conforma la Calificación del

Procedimiento de Soldadura (mostrado en las tablas 5.17 a 5.19). Así mismo, con la información

obtenida y análizada, los soldadores que realizarón la simulación de la repación mediante el cupón

de prueba quedan calificados para realizar los trabajos en campo, el formato completo de la

Calificación de Habilidad de los soldadores se muestra en la tabla 5.20.


PÁGINA 136

Tabla 5.17 Formato completo de Calificación de Procedimiento de Soldadura.


No. PQR-IPN-003/2011




Calificación de la Especificación del Procedimiento de soldadura (PQR)

Aprobó: Ing. Área: Jefe de

DISEÑO DE LA JUNTA

METAL BASE.

TIPO Y GRADO DUCTO: API 5L-Gr.B TIPO Y GRADO ENVOLVENTE: API 5L- X52

ESFUERZO MÍNIMO ESPECIFICADO A LA CEDENCIA DEL DUCTO (SMYS): 42,000 PSI

ESFUERZO MÍNIMO ESPECIFICADO A LA CEDENCIA DE LA ENVOLVENTE (SMYS: 52,000 PSI

ESPESOR DEL DUCTO: 0.180 Pulg. (mínimo medido) ESPESOR DE LA ENVOLVENTE 0.438 Pulg.

CARBONO EQUIVALENTE MAX. DUCTO: 0.24% CARBONO EQUIVALENTE MAX. ENVOLVENTE: 0.20%

DIÁMETRO DEL DUCTO: 10.750 Pulg. OTROS: N/A

PRECALENTAMIENTO Y TRATAMIENTO TÉRMICO.

TEMPERATURA DE PRECALENTAMIENTO: 65 °C TEMPERATURA ENTRE PASOS: 65 °C

EQ. DE PRECALENTAMIENTO: Multiflama Oxiacetileno CARACTERÍSTICAS DE FLAMA: Neutro

CÓDIGO DE CALIFICACIÓN DEL MÉTODO: APPENDIX B-IN SERVICE WELDING, API STD 1104 FECHA: MAYO DE 2011

PQR. No.- PQR-IPN-003/2011 CALIFICA AL WPS No.- WPS-IPN-003/2011

NOMBRE DEL SOLDADOR (ES): X

PROCESO DE SOLDADURA: SOLDADURA DE ARCO CON ELECTRODO REVESTIDO (SMAW)

TIPO (MANUAL, AUTOMÁTICA, SEMIAUTOMÁTICO): MANUAL TIPO DE TRANSFERENCIA: N/A

CONDICIONES AMBIENTALES: SOLEADO FECHA DE CALIFICACIÓN: MAYO DE 2011

TÉCNICAS.

DIRECCIÓN DE SOLDADURA: Todas Ascendente POSICIÓN: 45° Fija No. DE SOLDADORES: 2

LIMPIEZA INICIAL Y ENTRE PASOS: Disco Abrasivo y Carda TIPO Y REMOCIÓN DE ALINEADORES: Cadenas y Gatos

TIPO DE MÁQUINA DE SOLDAR: Combustión a Diesel TAMAÑO DE MÁQUINA DE SOLDAR: 400 Amperes C.D.

Detalle de la Junta de Filete

tmin ︵ducto ︶ = 0.180"

t env. = 0.500"

12

3 54

1/32" espacio anular

14

0.250"

0.250"

1/32"

35°

3/32"

1/16"

3/32"

Detalle de la Junta a tope

123

54

0.500"


PÁGINA 137

Tabla 5.18 Formato completo de Calificación de Procedimiento de Soldadura. INSPECCIONES.

INSPECCIÓN VISUAL: Aceptado FECHA DE INSPECCIÓN: 12 de abril de 2011

PENETRACIÓN MÁXIMA ENVOLVENTE/DUCTO: 0.069 pulg.

CONDICIONES DE OPERACIÓN.

FLUIDO: Gas (con metano) TEMPERATURA: 30 °C (86 °F) PRESIÓN: 47 Kg/cm2 (668 PSI)

ANÁLISIS TÉRMICO:

CALCULADO MEDIANTE EL MODELOS DE ANÁLISIS TÉRMICO PARA SOLDADURA EN CALIENTE (PRCI).

Número de caso

Entrada de calor (kJ/in)

Máxima Velocidad de enfriamiento

(F / sec at 1000 °F)

MínimoTiempo de enfriamiento

(t (800-500 °C), sec)

Máxima temperatura interna (°F - °C)

Dureza en HAZ (Hv)

1 16 117 1.90 1,201 - 694 250.33

2 16 119 1.86 1,215 - 657 252.12

CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS.

CORRIENTE: Directa (DC) POLARIDAD: Invertida (Electrodo al positivo - EP) AMPERAJE: 80 – 110 Amperes

VOLTAJE: 23 – 27 Volts OTROS : N/A

G

PARÁMETROS DE SOLDADURA DE FILETE


DIÁMETRO PROGRESIÓN AMPERAJE VOLTAJE VEL. DE DEPOSITO TIEMPO ENTRE

PASOS

1 FONDEO SMAW E-7018 3/32” ASCENDENTE 80 25 7 PLG. / MIN. 10 MIN.

2 PASO

CALIENTE SMAW E-7018 3/32” ASCENDENTE 80 25 7 PLG. / MIN. 10 MIN.

3 RELLENO SMAW E-7018 3/32” ASCENDENTE 85 24 8 PLG. / MIN. 9 MIN.

4 VISTA SMAW E-7018 3/32” ASCENDENTE 85 24 8 PLG. / MIN. 9 MIN.


PARÁMETROS DE SOLDADURA DE RANURA


DIÁMETRO PROGRESIÓN AMPERAJE VOLTAJE VEL. DE DEPOSITO TIEMPO

ENTRE PASOS

1 FONDEO SMAW E-6010 1/8” ASCENDENTE 85 27 6 PLG. / MIN. 12 MIN.

2 PASO

CALIENTE SMAW E-7018 1/8” ASCENDENTE 105 24 4 PLG. / MIN. 10 MIN.

3 RELLENO SMAW E-7018 1/8” ASCENDENTE 105 24 4 PLG. / MIN. 10 MIN.




PÁGINA 138

Tabla 5.19 Formato completo de Calificación de Procedimiento de Soldadura. RESULTADOS DE PRUEBAS MECÁNICAS.

RESULTADOS DE ENSAYE DE TENSIÓN

IDENTIFICACIÓN SOLDADURA ANCHO

(in)

ESPESOR

(in)

ÁREA

(in2)

CARGA MÁXIMA

(lbf)

UTS

(psi) RESULTADO

SL-T1 TOPE 0.9902 0.4311 0.4269 33,290 77,988 ACEPTADA

SL-T2 TOPE 0.9969 0.4311 0.4297 33,290 77,464 ACEPTADA

RESULTADOS DE ENSAYE DE DOBLEZ DE RAÍZ RESULTADOS DE ENSAYE DE DOBLEZ DE CARA

IDENTIFICACIÓN SOLDADURA RESULTADO IDENTIFICACIÓN SOLDADURA RESULTADO

SL- RB1 LONGITUDINAL/A TOPE ACEPTADA SL-FB1 LONGITUDINAL/TOPE ACEPTADA

SL- RB2 LONGITUDINAL/A TOPE ACEPTADA SL-FB2 LONGITUDINAL/TOPE ACEPTADA

RESULTADOS DE ENSAYE DE DOBLEZ DE CARA

IDENTIFICACIÓN SOLDADURA RESULTADO

SC-FB-1 CIRCUNFERENCIAL/FILETE ACEPTADA




RESULTADOS DE ROTURA POR ENTALLE RESULTADOS DE ROTURA POR ENTALLE

IDENTIFICACIÓN SOLDADURA RESULTADO IDENTIFICACIÓN SOLDADURA RESULTADO

SC-FB-1 CIRCUNFERENCIAL/FILETE ACEPTADA SL-NB-1 LONGITUDINAL/TOPE ACEPTADA

SC-FB-2 CIRCUNFERENCIAL/FILETE ACEPTADA SL-NB-2 LONGITUDINAL/TOPE ACEPTADA

SC-FB-3 CIRCUNFERENCIAL/FILETE ACEPTADA -- -- --


RESULTADOS DEL PERFIL DE DUREZA (HV)

IDENTIFICACIÓN SOLDADURA DUREZA MAX. (HV) RESULTADO

MT-1 CIRCUNFERENCIAL/FILETE 320 ACEPTADA

MT-3 CIRCUNFERENCIAL/FILETE 307 ACEPTADA


PÁGINA 139

Tabla 5.20 Formato completo de la Calificación de Habilidad de Soldador (WQR).


No. WQR-ACA-001




Calificaciones de la Habilidad del Soldador (WQR)

Aprobó: Ing. Área: Jefe de

CALIFICACIONES DE LA HABILIDAD DEL SOLDADOR (WPQ)

Nombre del soldador: X Número de identificación: WQR - 001

FOTO

DESCRIPCIÓN DE LA PRUEBA

Identificación del WPS empleado: WPS-IPN-003/2011 Código empleado: API 1104, APENDICE B

Cupón de prueba Soldadura de producción Envolvente

Ramificación

Especificación del metal base (ducto/envolvente): API-5L, Gr. B / API-5L-X52 Espesores: 0.188” ducto / 0.500” env.

CONDICIONES DE PRUEBA Y LIMITES DE LA CALIFICACIÓN

Variables de soldadura Valores actuales Rango calificado Proceso de soldadura: SMAW SMAW

Tipo (manual, semiautomática, automática) empleado: Manual Manual

Respaldo (placa): N/A N/A

Tubería (introduzca el diámetro si es tubería o tubo): 10” D.N. 4.500” a 10.625”

Especificación(es) del metal de aporte o electrodo (AWS sólo para información): A 5.1 Y 5.5 A 5.1 Y 5.5

Clasificación(es) del metal de aporte o electrodo (sólo para información): E6010 / E7018 E6010 / E7018

Posición calificada (rolado, fijo, horizontal, vertical y 45°): 45° Todos

Progresión vertical (ascendente o descendente): Asc. Asc.

Tipo de corriente/polaridad (AC, DCEP, DCEN): DCEP DCEP

RESULTADOS

Inspección visual de la soldadura completa ACEPTABLE

Prueba de tensión: ACEPTABLE

Prueba de doblez circunferencial de cara: ACEPTABLE

Prueba de doblez longitudinal de raíz y cara: ACEPTABLE

N/A Prueba de doblez lateral: N/A

Prueba de rotura por entalla circunferencial: ACEPTABLE

Prueba de rotura por entalla longitudinal: ACEPTABLE

Prueba macrográfica: ACEPTABLE

Prueba de dureza: ACEPTABLE

Resultados radiográficos alternativos de la examinación: N/A

Otras pruebas: N/A Película o espécimen evaluados por: N/A. Compañía: N/A Pruebas mecánicas conducidas por: Ing. Número de pruebas de laboratorio: 22 Soldadura supervisada por: Juan Carlos Luna G./Cesar Téllez T:/Manuel González P. Certificamos que lo manifestado en estos registros son correctos y que las soldaduras de la prueba fueron preparadas, soldadas y probadas de acuerdo con los requerimientos de API-STD-1104. Comentarios: Pruebas realizadas con base en el apéndice B, de la API-1104, Para instalación de envolventes o encamisados

“CONCLUSIONES”.

PÁGINA 140

Conclusiones.

De acuerdo con la elaboración de la especificación del procedimiento de soldadura (WPS), la

calificación del procedimiento de soldadura (PQR) y calificación de habilidad de los soldadores

(WQR), para producir soldaduras sanas mediante el proceso de soldadura de arco eléctrico y

electrodo revestido (SMAW); los cuales se emplearan para realizar las soldaduras

circunferenciales de filete de las envolventes metálicas de un gasoducto de 10 pulg. de diámetro

nominal, se tiene lo siguiente:

1). La elaboración del procedimiento, la calificación del procedimiento de soldadura y la calificación

de los soldadores se realizaran bajo los requisitos descritos en las normas y especificaciones

aplicables en ductos de transporte y distribución de hidrocarburos, utilizando en primera

instancia las normas mexicanas, lo establecido en API-STD-1104 y complementados con

normas aplicables extranjeras.

2). Para la elaboración de la especificación del procedimiento de soldadura se utilizo el software

PRCI “Thermal Analysis Model for Hot-Tap Welding” (modelo para determinación del análisis

térmico en líneas en operación). En el programa se avaluaron los casos con valores máximos y

mínimos de las variables aplicables del procedimiento de soldadura, donde después de ejecutar

el programa de PRCI, los resultados muestran que la dureza calculada es menor a la dureza

crítica de referencia para soldaduras en servicio, aunado a que la velocidad de enfriamiento y el

tiempo de enfriamiento se encuentran dentro de los rangos recomendados, con lo cual el riesgo

de agrietamiento por hidrogeno es menor. La temperatura máxima interna se encuentra dentro

del rango de seguridad (menos de 982 °C) cuando se utilizan electrodos de bajo hidrógeno y

por lo tanto el riesgo de quemadura pasante también es menor. Es decir, la mejor condición de

soldadura la podemos obtener con control de entrada de calor de alrededor de 25 KJ/pulg.

3). Buscando igualar las características y condiciones físicas de la tubería en servicio, se consiguió

una sección de tubería recuperada de una sustitución del ducto actual. Con la finalidad de

determinar la sanidad del cupón prueba de 10” D.N., se realizó la inspección por ensayos no

destructivos, los cuales consistieron en inspección visual, medición de espesores, inspección

ultrasónica y aplicación de partículas magnéticas. Los resultados de las inspecciones

demuestran que la sección de tubería es apta para utilizarla como cupón de prueba, ya que no

se detectaron defectos en el metal base, el espesor mínimo medido en zona sana es de 0.180

pulg.

“CONCLUSIONES”.

PÁGINA 141

4). La calificación del procedimiento y soldadores consistió en la supervisión, control de calidad en

la preparación, alineación y aplicación de soldadura; inspección visual antes, durante y después

del proceso de soldadura y certificación del equipo y material. Verificando la correcta aplicación

de las variables indicadas en la especificación del procedimiento al realizar el cupón de prueba,

siento aceptado el proceso.

5). Para la calificación de la especificación del procedimiento se realizaron dos ensayos de tensión,

cuatro ensayos de doblez de cara, dos ensayos de doblez de raíz, dos ensayos de doblez

lateral, seis ensayos de rotura por entalle y dos ensayos de perfil de durezas Vickers. De

acuerdo con los resultados de la inspección visual a las soldaduras no se observaron

indicaciones relevantes, los valores de dureza Vickers (Hv/10) obtenidos en todos los puntos de

prueba, mientras que los ensayes de tensión y doblez realizados a las probetas, cumplen con

los requerimientos indicados en API- STD-1104.

6). Con base en los resultados de la inspección visual, la supervisión y el control de calidad de

soldadura, así como en los resultados de los ensayos mecánicos, no se observó la formación

de fases duras (Bainita ó Martensita), por lo que queda excluida la existencia de alguna

microestructura susceptible al agrietamiento, siendo favorable para una segura aplicación.

Se observa un buen control de la penetración sobre el material base del tubo conductor sobre la

cual se instalo la envolvente, siendo improbable que se presente una quemadura pasante,

siempre que se realice el proceso de soldado dentro de los parámetros establecidos en el

procedimiento de soldadura.

Por lo que la especificación del procedimiento de soldadura WPS-IPN-003 queda aprobada,

con la calificación identificada como PQR-IPN-003, y por consiguiente los soldadores han sido

calificados satisfactoriamente, para realizar soldaduras sanas siguiendo lo establecido en la

especificación del procedimiento.

“BIBLIOGRAFÍA”

PÁGINA 142

BIBLIOGRAFÍA.

1. Ley Federal Sobre Metrología y Normalización, ultima reforma DOF 30-04-2009.

2. ANSI/API SPEC 5L/ISO 3183-2007 “Specification for Line Pipe”, American Petroleum

Institute.

3. API RP 577-2004, “Welding Inspection and Metallurgy”, American Petroleum Institute.

4. API RP 582-2009 “Welding Guidelines for the Chemical, Oil, and Gas Industries”, American

Petroleum Institute.

5. API STD 1104-REAFFIRMED 2010 “Welding of Pipelines and Related Facilities”, American

Petroleum Institute.

6. API RP 2201-1995 “Procedures for Welding or Hot tapping on Equipment-In Service,

American Petroleum Institute.

7. ASME SECTION V-2010 “Nondestructive Examination”, American Society of Mechanical

Engineers.

8. ASME SECCTION IX-2010 “Welding Qualifications”, American Society of Mechanical

Engineers.

9. ASME SFA 5.1 “Specification for Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding”,

American Society of Mechanical Engineers.

10. ASME PCC 2-2008 “Repair of Pressure Equipment and Piping”, American Society of

Mechanical Engineers.

11. ASME B31.8-2010 “Gas Transmission and Distribution Piping Systems”, American Society of

Mechanical Engineers.

12. ASTM A 370-1997 “Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel

Products”, American Society for Testing and Materials.

13. ASTM E 6-1999 “Standard Terminology Relating to Methods of Mechanical Testing”,

American Society for Testing and Materials.

“BIBLIOGRAFÍA”

PÁGINA 143

14. ASTM E 8-2001 “Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials”, American

Society for Testing and Materials.

15. ASTM E 92-1982 “Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials”,

American Society for Testing and Materials.

16. ASTM E 165-1995 “Standard Test Method for Liquid Penetrant Examination”, American


17. ASTM E 1316-2001 “Standard Terminology for Nondestructive Examinations”, American


18. ASTM E 1444-2005 “Standard Practice for Magnetic Particle Testing”, American Society for

Testing and Materials.

19. AWS A5.1-2004 “Specification for Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding”,

American Welding Society.

20. AWS B2.1:2005 “Specification for Welding Procedure and Performance Qualification”,

American Welding Society.

21. AWS B4.0-2007 “Standard Methods for Mechanical Testing of Welds”, American Welding

Society.

22. AWS 3.0-1994 “Standar welding terms and definitions”, American Welding Society.

23. AWS QC1-1996 “Standard for AWS Certification of Welding Inspectors”, American Welding

Society.

24. CID-NOR-03-1998, “Reparaciones permanentes de defectos por medio de envolventes

bipartidas soldables en tuberías que transportan hidrocarburos”.

25. Ciencia e ingeniería de los materiales, Tercera edición, Ronald R. Askeland, Editorial

Internatinal Thomso Editores.

26. Curso de soldadura, Preparado por el Ing. Federico Quintana Reyes.

27. Curso Inspector de Soldadura AWS QC1:2007, preparado por el Instituto Chileno de Soldadura.

“BIBLIOGRAFÍA”

PÁGINA 144

28. ISO/IEC 27000:2009, “Information technology — Security techniques — Information security

management systems - Overview and vocabulary“.

29. ISO 15609-1:2004, “Specification and qualification of welding procedures for metallic

materials - Welding procedure specification”

30. ISO/TR 17671-1:2002, “Welding - Recommendations for welding of Metallic Materials, Part

1”.

31. NMX-B-124-1987, Norma mexicana “Industria Siderúrgica – Practica Recomendada Para La

Inspección Con Partículas Magnéticas”,

32. NMX-B-482-1991, Norma mexicana “Capacitación, Calificación y Certificación de Personal

de Ensayos No Destructivos”.

33. NOM-007-SECRE-2010, Norma Oficial Mexicana “Transporte de gas natural”, Comité

Consultivo Nacional de Normalización.

34. NOM-027-SESH-2010, Norma Oficial Mexicana “Administración de la integridad de ductos

de recolección y transporte de hidrocarburos”, Comité Consultivo Nacional de Normalización.

35. NRF-020-PEMEX-2005, Norma de Referencia “Calificación y certificación de soldadores y

soldadura”, Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios.

36. NRF-030-PEMEX-2009, Norma de Referencia “Diseño, construcción, inspección y

mantenimiento de ductos terrestres para transporte y recolección de hidrocarburos”, Comité

de Normalización de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios.

37. PIPELINE REPAIR MANUAL-1994, Prepared for the Pipeline Corrosion Supervisory

Committee Pipeline Research Committee.

38. PRCI Thermal Analysis Model for Hot-Tap Welding - V 4.2, Users Guide - Revision 3;

Prepared for the Materials Supervisory Committee of Pipeline Research Council

International, Inc.

39. SNT-TC-1A-2006, “Personnel Qualification and Certification in Nondestructive Testing”,

American Society for Nondestructive Testing.

“BIBLIOGRAFÍA”

PÁGINA 145

Direcciones electrónicas como fuentes de información:

1. http://www.asme.org/catalog/

2. http://www.api.org/cat/toc.cgi

3. http://web.ansi.org/public/search.asp

4. http://www.gas.pemex.com

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL - DSpace...

Documents

Transcript of INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL - DSpace...