El Dilema Rendimiento Vs. Calidad de Soldadura por María Lombardi- Consultor

LECCIONES APRENDIDAS

Boletín Inspfalca Hace un año en nuestra edición de Enero 2012 hablamos del poder de la visión como punto de partida de todo proyecto y enfatizábamos la

importancia de desarrollar y compartir esta visión para alinear el equipo y remar todos en la misma dirección. En esa oportunidad también

se dio una introducción sobre lo crítico de transformar esa visión en metas y estrategias concretas. Durante el 2012 aprendimos mucho

desarrollando, discutiendo, compartiendo y ejecutando nuestra visión en la empresa y también con nuestros clientes, proveedores y amigos.

Es así como ahora en este inicio del 2013 tenemos la convicción de que estamos preparados para ir al próximo nivel, es el momento de

optimizar, es el momento de exigirnos nosotros mismos como individuos y como equipos, es el momento de especificar a donde queremos

llegar, cuando vamos a llegar, como vamos a llegar y como lo vamos a medir. Es el momento de “Metas y Estrategias”. En Inspfalca

estamos muy agradecidos y comprometidos en la oportunidad de ser catalizador de la formulación de esas Metas y Estrategias que traerán

la satisfacción del logro, de la misión cumplida, del éxito y el desarrollo. Vamos todos juntos hacia el éxito en este 2013, que con metas y

estrategias claras ya tenemos un 75% de trabajo hecho. Francesco Solari – Presidente INSPFALCA

LA COLUMNA DE LA INDUSTRIA

Cuidado con tramos de tuberías con

flujo estancado – «Dead Legs»

34,898 HH ALCANZADAS EN

ENERO 2013

SIN ACCIDENTES INCAPACITANTES

A lo largo de mi vida profesional he enfrentado múltiples situaciones donde se ha requerido analizar la aplicación de procesos de soldaduras y variantes de ellos en la búsqueda del mayor rendimiento sin sacrificio de la calidad y ultimadamente sin comprometer la eficiencia de la unión. He tenido la oportunidad de trabajar en interesantes proyectos de soldadura en Refinación y Petroquímica donde los mayores retos son la unión de materiales “exóticos” a veces de difícil soldabilidad y donde el futuro desempeño de la unión soldada esta comprometido a su resistencia a múltiples mecanismos de degradación. También he estado involucrada en proyectos de soldadura en líneas de transmisión, donde si bien la metalurgia y los mecanismos de degradación no son tan exóticos, se tienen otros retos como son rendimiento lo cual se hace critico en tendidos costa afuera donde los costos de construcción son muy elevados. Estas aplicaciones costa afuera han llevado a la industria a desarrollar tecnología en la automatización de la soldadura y en la selección del proceso de soldadura mas adecuado de acuerdo a la configuración del mecanismo de automatización, lado de aporte del cordón de raíz, uso de respaldo (backing) y potenciales defectos de soldadura que se podrían generar. En este contexto de automatización de soldadura, ventajas y desventajas de diversas configuraciones y procesos; he encontrado este articulo “The Long and Welding Road to Pipelines” que quiero compartir en esta tribuna. Particularmente me gusto el enfoque histórico del tema que arranca en 1927 con la introducción del electrodo celulósico por parte de Lincoln y la evolución hasta el siglo 21, discutiendo las ventajas y retos de diferentes combinaciones de automatización y procesos de soldadura CO2, GMAW, etc.. Espero encuentren este articulo útil en la formación de conciencia para el control de calidad e inspecciones en servicio de soldaduras dependiendo del proceso de soldadura usado y el grado de automatización.

A continuación enlace de acceso al articulo: Historia de Automatización de Soldadura

Edición XV- Enero 2013 24 Años

Un incendio de grandes proporciones que ocurrió en una refinería de Valero en Texas en el 2007 donde varios trabajadores sufrieron graves quemaduras motivo una detallada investigación por parte del Chemical Safety Board (CSB) que finalmente genero importantes recomendaciones para la American Petroleum Institute (API) las cuales hoy en día ya han sido incorporadas en normas y códigos. Los mayores aprendizajes de este incidente fueron alrededor del manejo de tuberías con flujo estancado (dead regs) y revestimiento a prueba de fuego (fire proofing) para columnas de estructuras metálica en refinerías. La falla del “Dead Leg” en este caso ocurrió debido al congelamiento en invierno de agua acumulada, es bien conocido que el flujo estancado y agua acumulada en combinación con otros agentes corrosivos presentes en unidades de procesos también puede generar depósitos, severa y acelerada corrosión localizada. El aprendizaje que queremos enfatizar sobre este incidente es precisamente orientado a la identificación “Dead Legs”, lo cuales pueden ocurrir en las plantas por diversas razones, a veces deficiencias de diseño, o practicas operaciones, o cambios en el proceso que no identifican la generación de “Dead Legs”. Todo esfuerzo de inspección en plantas debe incluir la identificación de Dead Legs en su fase inicial a través de revisiones conjuntas con Operaciones y Procesos. Todo Dead Leg identificado y no eliminado debe ser listado en un régimen especial de alta frecuencia de inspección según API-570. Reuniones periódicas con Operaciones y Procesos para evaluar cambios que pudieran generar nuevos Dead Legs deben llevarse a cabo para garantizar total cobertura de inspección. A continuación enlace a un excelente video preparado por el CSB que muestra las dramáticas consecuencias de este incidente, la secuencia de eventos y otros factores contribuyentes: Incendio en Refinería Valero

Fuente: Indicadores SIHOA Enero 2013

A C T U A L I Z A C I Ó N T E C N O L Ó G I C A

Años

• 2013 Nace Conference – Orlando, Florida, Marzo 17 a Marzo 21 – 2013 • 2013 Spring Refining and Standards Meeting – Las Vegas Nevaada, Abril 22 a Abril 26 • ILTA 33rd Conference and Trade Show, Houston, Texas Junio 3 a Junio 5. • International Chemical and Petroleum Industry Inspection Technology (ICPIIT) XIII Conference – Houston, Texas, Junio 12 a Junio 15 • NACE 2013 Risk Management of Corrodible Systems – Washington DC, Junio 18 a Junio 20

PRÓXIMOS EVENTOS

Edición XV- Enero 2013 24 Años

Entendiendo la unión soldada (material de aporte, zona de fusión y zona de afectada por el calor) como la unión de dos elementos (materiales base) que anteriormente se encontraban físicamente separados, es legitimo esperar que la unión tenga como mínimo la resistencia mecánica y química de los elementos unidos, de manera que el nuevo conjunto (unión soldada) pueda cumplir con su propósito. El concepto de eficiencia de junta aparece como una medida de la capacidad de transmisión de carga de la unión soldada, basado en la relación entre la resistencia de la unión soldada vs. la resistencia del material base; la cual se desea sea igual o mayor a 1, es decir “En la Unión esta la Fuerza” se espera que la unión tenga mas resistencia mecánica que el material base, y para ello hay que garantizar que las propiedades mecánicas del material (ensayo a tracción) y la ausencia e defectos que comprometan la unión (ensayos no destructivos) Bajo este principio de producir uniones soldadas de mayor resistencia que el material base se fundamentan los protocolos de calificación de Procedimientos de Soldadura (WPS) los cuales especifican variables de diseño de la junta, materiales base y de aporte, PWHT, variables eléctricas, etc.,; y culminan con el registro de los resultados de ensayos a tracción de probetas del material soldado, donde una vez mas se espera que la ruptura ocurran en el material base y no en la soldadura. Sin embargo la calidad de la soldadura aun depende de otros factores, en primer lugar factores humanos; es decir la habilidad del operador del proceso de soldadura, y en el caso muy común de soldadura manual, estamos hablando de la Calificación del Soldador (PQR) para ejecutar las especificaciones de un WPS; lo cual culmina con la evaluación con ensayos no destructivos de las probetas para determinar si los Defectos de Soldaduras que se puedan haber generado no comprometen el desempeño de la unión. La industria ha generado códigos bien precisos para la calificación de soldaduras y soldadores según sea la aplicación (ASME IX, API 1104, AWS D1.1, etc.); y también para la evaluación de los defectos de soldadura según la aplicación (ASME B31.3, ASME B31.4, ASME VIII, etc.) Sin embargo se ha aprendido que además de la resistencia mecánica, se requiere resistencia química a los mecanismos de degradación a que la unión soldada estará sometida una vez en servicio, lo cual depende de la metalurgia de la unión soldada. Variables adicionales a las del WPS han sido especificadas en diferentes publicaciones de la industria (NACE MR 0103, NACE RP 0472) las cuales especifican requerimientos para evitar agrietamiento en servicio. Una publicación que merece mención especial es el API 582 “Guías de Soldadura para Industria Petrolera, Química y Gas”, esta practica recomendada proporciona un aproximación muy proactiva en el diseño y fabricación de uniones soldadas considerando las futuras condiciones de servicio y potenciales mecanismos de degradación, especificando limitaciones y precauciones para diferentes procesos de soldadura, consideraciones sobre materiales de aporte y variables de tratamiento térmico para diferentes servicios, uniones de materiales disimiles, guías para la reparación de cladding, soldaduras de tubos a placa tubular, etc.. Para los efectos de inspección de soldaduras en servicio hay que considerar que por mas esfuerzos que se han hecho para producir uniones de alta resistencia mecánica y similar resistencia química al metal base, es prácticamente imposible crear un continuo de propiedades a través de la unión soldada “En la Unión esta la Debilidad”, y por lo tanto habrá que asumir que toda unión soldada es una discontinuidad en cierto grado; y que por lo tanto creara zonas preferenciales para el ataque de mecanismos de degradación. Determinar el adecuado alcance y frecuencia de inspección para soldaduras es un reto que requiere la evaluación de los antecedentes de la soldadura desde el diseño de la junta (WPS), la calidad de su ejecución (PQR + END), las consideraciones metalúrgicas y de servicio, los cambios en proceso, etc.. Para tales efectos la industria también a generado guías como el API 577 “Inspección de Soldaduras y Metalurgia UN PODEROSA APROXIMACION PARA EFECTIVA Y EFICIENTEMENTE EVALUAR LA INTEGRIDAD MECANICA DE UN CIRCUITO ES COLOCAR CMLs EN UNIONES SOLDADAS EN ZONAS DE EXPANSION, VAPORIZACION, CONDENSACION O ESTANCAMIENTO Y UTILIZAR RADIOGRAFIA (CONTACTO O PERFIL) PARA EVALUAR LA SOLDADURA Y METAL BASE CERCANO,

SOLDADURA – “EN LA UNION ESTA LA FUERZA o LA DEBILIDAD”

Algunos Tips de API 582 A continuación un breve resumen de algunos elementos importantes de esta publicación: • Limitaciones de Procesos de Soldadura:

• No usar GMAW-S para conexiones de ramales, boquillas o socket welds • FCAW-S puede ser usado solo para Acero al Carbono estructural • SAW semiautomático no es permitido para partes a presión

• Consideraciones de Materiales de Aporte: En general se requiere el uso de electrodos bajo hidrogeno, sin embargo el uso de electrodos celulósicos esta permitido en ciertos casos, ejemplo fabricación de tanques (API 650 / 620) espesores < 1/2” y material base TS<70KSI

• Soldaduras de Materiales Disimiles: • Unión de Materiales (PI –P5) a Materiales (P6-P8): Usar aporte tipo 309 en

temperaturas de diseño que no excedan 600F. NO USAR ER310 o ERNiCrFe-6. • Unión de P3 a P5 en Recipientes a Alta Presión / Temperatura en servicio

Hidrogeno: Seguir lineamientos de soldadura por API 934 • Soldaduras de Aceros Inoxidables:

• El Contenido mínimo de ferrita (FN) en depósitos de SS 347 debe ser 5. • El FN 9 máximo cuando depósitos FCAW de acero inoxidable austeniticos son

sometidos a temperaturas sobre 1000F • Aceros inoxidables dúplex: Seguir recomendaciones de API 938

• Temperaturas Interpases y PWHT: • Máxima Temperatura Interpases (PI-P5) es 600F. • Máxima Temperatura Interpases (P8) es 350F.

A su solicitud quedamos a la orden para ampliar estos “tips” de soldadura y/o discutirlos en mas detalle. Importante Tips para reparación de claddings y overlay

Pasos en la Evaluación de Soldaduras en

Servicio

1. Revisar documentación de fabricación original (WPS, WPQ, Código de

Evaluación de Defectos y Requerimientos Especiales por Servicio) para determinar potenciales defectos que pueden haber quedado de fabricación, así como susceptibilidad de la unión soldada al ataque de mecanismos de degradación del servicio.

2. Revisar condiciones de proceso (actuales e históricas) contra el API-571 para determinar potenciales mecanismo de degradación presentes.

3. Elegir la técnica de inspección de soldadura en servicio mas adecuada (Radiografía, Ultrasonido Haz Angular, Phase Array, TOFD, etc.)

4. Evaluación de defectos por API 579 “Fitness for Service” y no por códigos de Fabricación.

5. Si se detectan danos por mecanismos de degradación en soldaduras expandir el muestreo a mas uniones soldadas y otras zonas del material base afectadas por los mismos mecanismos de degradación.

6. Realizar análisis de la causa raíz del daño para determinar si hay variables del proceso de soldadura que requieren modificarse para el WPS de reparación, y si se requiere implementar requerimientos suplementarios para mitigar el ataque de mecanismos de degradación presentes.