NORMA TÉCNICA
COLOMBIANA
NTC
4991
2001-10-31
SOLDADURA DE LÍNEAS DE TUBERÍA PARA
TRANSPORTE DE GAS Y PETRÓLEO, Y DE
INSTALACIONES RELACIONADAS
E:
ASOCIACION
COLOMBIANA
DE SOLDADURA
WELDING OF GAS AND PETROL TRANSPORTATION
PIPELINES AND RELATED FACILITIES
CORRESPONDENCIA:
esta norma es equivalente (EQV) a la
API 1104
DESCRIPTORES:
tubería
para
gas;
soldadura para tubería.
soldadura;
I.C.S.: 25.160.01; 75.200.00
Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC)
Apartado
14237
Bogotá,
D.C.
Tel.
678888
Fax
2221435
Prohibida su reproducción
Editada 2002-01-31
PRÓLOGO
El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo
nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.
ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental
para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el
sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en
los mercados interno y externo.
La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica
está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último
caracterizado por la participación del público en general.
La NTC 4991 fue ratificada por el Consejo Directivo del 2001-10-31
Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en
todo momento a las necesidades y exigencias actuales.
A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a
través de su participación en el Comité Técnico 000006 Soldadura.
ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE SOLDADURA
CRYOGAS S.A.
ELECTROMANUFACTURAS S.A.
GAS NATURAL S.A. E.S.P.
INSPEQ INGENIERÍA LTDA.
PROMIGAS
UNIVERSIDAD
AUTÓNOMA
OCCIDENTE
UNIVERSIDAD DEL NORTE
UNIVERSIDAD NACIONAL
DE
Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las
siguientes empresas:
AGA FANO
ATM INGENIERÍA LTDA.
CENTREGAS S.A.
COMPAÑÍA GENERAL DE ACEROS
CQA LTDA.
ECOPETROL
ELECTRODOS OERLIKON DE COLOMBIA
GENERAL PIPE SERVICE
J Y W INGENIEROS LTDA.
NATIONAL MECHANICAL BOARD E.U.
SAGER S.A.
SENA (CENTRO DE DESARROLLO
PROFESIONAL
DE
FUNDICIÓN
Y
SOLDADURA)
SIDOR
SOLDADURAS MEGRIWELD
TECNICONTROL
TENCO-ANDINA
TUBOS DEL CARIBE
UNIVERSIDAD DEL VALLE
ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados
normas internacionales, regionales y nacionales.
DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
ÍNDICE
PÁGINA
1.
GENERALIDADES .................................................................................................... 1
1.1
OBJETO..................................................................................................................... 1
2.
NORMAS QUE DEBEN CONSULTARSE.................................................................. 2
3.
DEFINICIÓN DE TÉRMINOS ................................................................................... 3
3.1
GENERALIDADES .................................................................................................... 3
3.2
DEFINICIONES .......................................................................................................... 3
4.
ESPECIFICACIONES ................................................................................................ 4
4.1
EQUIPO ..................................................................................................................... 4
4.2
MATERIALES ............................................................................................................ 4
5.
CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA EN UNIONES
SOLDADAS CON METAL DE APORTE.................................................................... 6
5.1
CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO ................................................................... 6
5.2
REGISTRO................................................................................................................. 6
5.3
ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO .............................................................. 6
5.4
VARIABLES ESENCIALES ....................................................................................... 9
5.5
SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO - SOLDADURAS A TOPE...................... 12
5.6
ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS - SOLDADURAS A TOPE ............................. 12
5.7
SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO - SOLDADURAS DE FILETE ................. 21
5.8
ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS - SOLDADURAS DE FILETE ......................... 21
6.
CALIFICACIÓN DE SOLDADORES ...................................................................... 23
6.1
GENERALIDADES .................................................................................................. 23
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
PÁGINA
6.2
CALIFICACIÓN SENCILLA ..................................................................................... 24
6.3
CALIFICACIÓN MÚLTIPLE ..................................................................................... 25
6.4
INSPECCIÓN VISUAL ............................................................................................. 29
6.5
ENSAYO DESTRUCTIVO ........................................................................................ 29
6.6
RADIOGRAFÍA - ÚNICAMENTE PARA SOLDADURAS A TOPE- ......................... 31
6.7
RECALIFICACIÓN................................................................................................... 31
6.8
REGISTROS ........................................................................................................... 32
7.
DISEÑO Y PREPARACIÓN DE UNA JUNTA PARA SOLDADURA DE
PRODUCCIÓN ......................................................................................................... 32
7.1
GENERALIDADES .................................................................................................. 32
7.2
ALINEAMIENTO ...................................................................................................... 32
7.3
USO DE ALINEADORES PARA SOLDADURAS A TOPE ..................................... 32
7.4
BISEL....................................................................................................................... 32
7.5
CONDICIONES ATMOSFÉRICAS ........................................................................... 32
7.6
ESPACIO LIBRE ..................................................................................................... 33
7.7
LIMPIEZA ENTRE CORDONES .............................................................................. 33
7.8
SOLDADURA EN POSICIÓN FIJA.......................................................................... 33
7.9
SOLDADURA EN POSICIÓN GIRADA.................................................................... 33
7.10
IDENTIFICACIÓN DE LAS SOLDADURAS............................................................. 34
7.11
PRECALENTAMIENTO Y POSTRATAMIENTO TÉRMICO .................................... 34
8.
INSPECCIÓN Y ENSAYO DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN ......................... 34
8.1
DERECHOS DE INSPECCIÓN ................................................................................ 34
8.2
MÉTODOS DE INSPECCIÓN .................................................................................. 34
8.3
CALIFICACIÓN DEL PERSONAL DE INSPECCIÓN .............................................. 34
8.4
CERTIFICACIÓN DEL PERSONAL DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS.............. 35
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
PÁGINA
9.
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS................ 35
9.1
GENERALIDADES .................................................................................................. 35
9.2
DERECHOS DE RECHAZO..................................................................................... 35
9.3
ENSAYO RADIOGRÁFICO...................................................................................... 35
9.4
ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS ............................................................ 45
9.5
ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES ................................................................... 46
9.6
ENSAYO DE ULTRASONIDO ................................................................................. 47
9.7
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN VISUAL PARA EL SOCAVADO ............................ 49
10.
REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS........................................................ 50
10.1
AUTORIZACIÓN PARA REPARAR......................................................................... 50
10.2
PROCEDIMIENTO DE REPARACIÓN..................................................................... 50
10.3
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN................................................................................ 51
10.4
SUPERVISIÓN ......................................................................................................... 51
10.5
SOLDADOR............................................................................................................. 51
11.
PROCEDIMIENTOS PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS................................. 51
11.1
MÉTODOS DE ENSAYO RADIOGRÁFICO ............................................................. 51
11.2
MÉTODO DE ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS...................................... 60
11.3
MÉTODO DE ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES ............................................. 60
11.4
MÉTODO DE ENSAYO POR ULTRASONIDO ........................................................ 60
12.
SOLDADURA AUTOMÁTICA CON ADICIÓN DE METAL DE APORTE................. 67
12.1
PROCESOS ACEPTABLES .................................................................................... 67
12.2
CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO ................................................................. 67
12.3
REGISTRO............................................................................................................... 67
12.4
ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO ............................................................ 67
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
PÁGINA
12.5
VARIABLES ESENCIALES ..................................................................................... 69
12.6
CALIFICACIÓN DEL EQUIPO DE SOLDADURA Y DE LOS OPERADORES ........ 71
12.7
REGISTROS PARA LA CALIFICACIÓN DE OPERADORES ................................. 71
12.8
INSPECCIÓN Y ENSAYO DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN ......................... 71
12.9
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS................ 71
12.10 REPARACIÓN Y ELIMINACIÓN DE DEFECTOS.................................................... 71
12.11 ENSAYO RADIOGRÁFICO...................................................................................... 71
13.
SOLDADURA AUTOMÁTICA SIN ADICIONES DE METAL DE APORTE .............. 71
13.1
PROCESOS ACEPTABLES .................................................................................... 71
13.2
CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO ................................................................. 72
13.3
REGISTROS ............................................................................................................ 76
13.4
ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO ............................................................ 76
13.5
VARIABLES ESENCIALES ..................................................................................... 77
13.6
CALIFICACIÓN DEL EQUIPO Y DE LOS OPERADORES...................................... 77
13.7
REGISTROS DE LA CALIFICACIÓN DEL OPERADOR ......................................... 77
13.8
GARANTÍA DE LA CALIDAD EN LAS SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN ........... 78
13.9
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS................ 78
13.10 REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS........................................................ 79
13.11 PROCEDIMIENTO RADIOGRÁFICO....................................................................... 79
Apéndice A. Criterios alternativos de aceptación para soldaduras
circunferenciales .............................................................................................................. 80
A.1
GENERALIDADES .................................................................................................. 80
A.2
REQUISITOS ADICIONALES PARA ANÁLISIS DE ESFUERZOS ......................... 81
A.3
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA...................................................................... 82
A.4
CALIFICACIÓN DE SOLDADORES ........................................................................ 88
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
PÁGINA
A.5
INSPECCIÓN Y LÍMITES DE ACEPTACIÓN........................................................... 88
A.6
REGISTRO............................................................................................................... 91
A.7
EJEMPLO ................................................................................................................ 91
A.8
REPARACIONES..................................................................................................... 98
A.9
NOMENCLATURA................................................................................................... 98
Apéndice B. Soldadura en servicio ............................................................................... 100
B.1
GENERALIDADES ................................................................................................ 100
B.2
CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA EN SERVICIO......... 100
B.3
CALIFICACIÓN DEL SOLDADOR EN SERVICIO................................................. 108
B.4
PRÁCTICAS SUGERIDAS PARA SOLDADURAS EN SERVICIO ........................ 108
B.5
INSPECCIÓN Y ENSAYO DE SOLDADURAS EN SERVICIO .............................. 112
B.6
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS,
(INCLUIDA INSPECCIÓN VISUAL) ....................................................................... 112
B.7
REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS...................................................... 112
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
SOLDADURA DE LÍNEAS DE TUBERÍA PARATRANSPORTE DE GAS
Y PETRÓLEO, Y DE INSTALACIONES RELACIONADAS
1.
GENERALIDADES
1.1
OBJETO
Esta norma trata acerca de la soldadura con gas combustible y con arco eléctrico de
soldaduras a tope, de filete, y soldadura embonada en tuberías de acero al carbono y de baja
aleación usadas en la compresión, bombeo y transmisión de petróleo crudo, productos del
petróleo, gases combustibles, dióxido de carbono y nitrógeno y, donde sea posible, cubre
soldaduras en sistemas de distribución. Esta norma se aplica tanto a soldaduras de
construcciones nuevas como en servicio. La soldadura puede ser realizada empleando los
procesos de arco eléctrico con electrodo revestido, arco sumergido, arco eléctrico con electrodo
continuo y gas protector, arco eléctrico con electrodo de tungsteno y gas protector, soldadura
con arco de plasma, arco eléctrico con electrodo tubular, soldadura de oxi-acetileno, soldadura
de resistencia a tope por destello; o por una combinación de estos procesos usando una
técnica manual, semiautomática, automática o una combinación de estas técnicas. Las uniones
soldadas pueden ser efectuadas por soldadura en posición fija, girada o por una combinación
de estas posiciones.
Esta norma también trata de los procedimientos de ensayo por radiografía, partículas
magnéticas, líquidos penetrantes y ultrasonido; también trata de los criterios de aceptación
para ser aplicados a las soldaduras de producción efectuadas y ensayadas por métodos
destructivos o inspeccionadas por radiografía, partículas magnéticas, líquidos penetrantes,
ultrasonido e inspección visual
Los valores establecidos dentro de cualquiera de los dos sistemas de unidades en libras –
pulgadas o unidades en Sistema Internacional deben ser considerados separadamente como
normativos. Cada sistema debe ser considerado independiente del otro, sin combinar valores
de ninguna manera.
Otros procesos diferentes de aquellos que fueron descritos anteriormente serán considerados
para incluirse en esta norma. Quienes deseen tener otros procesos incluidos, deberán
suministrar como mínimo la siguiente información para consideración del comité:
a)
una descripción del proceso de soldadura,
b)
una propuesta sobre las variables esenciales,
1
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
c)
una especificación del proceso de soldadura,
d)
métodos de inspección de soldadura,
e)
tipos de discontinuidades de soldadura y sus límites de aceptabilidad propuestos,
y
f)
procedimientos de reparación.
Se pretende que todos los trabajos realizados de acuerdo con esta norma cumplan o excedan
los requisitos de la misma.
2.
NORMAS QUE DEBEN CONSULTARSE
Las siguientes normas contienen disposiciones que, mediante la referencia dentro de este
texto, constituyen la integridad del mismo. En el momento de su publicación eran válidas las
ediciones indicadas. Todas las normas están sujetas a actualización; los participantes,
mediante acuerdos basados en esta norma, deben investigar la posibilidad de aplicar la última
versión de las normas mencionadas a continuación.
NTC 2191:1998, Soldadura. Electrodos de acero al carbono recubiertos para soldadura por arco
(ANSI/AWS A.5.1).
NTC 2229: 1986, Metalurgia. Soldadura. Terminología y definiciones (AWS A.3.0).
NTC 2253:2000, Soldadura. Electrodos recubiertos para soldar por arco eléctrico aceros de baja
aleación (AWS A.5.5).
NTC 2632:1998 Soldadura. Electrodos y varillas de acero al carbono para soldadura por arco
eléctrico y gas protector (AWS A.5.18).
NTC 2677: 1990 Metalurgia. Soldadura. Electrodos de acero al carbono y fundentes para
soldadura por arco sumergido (ANSI/AWS A.5.17).
NTC 3570: 1993, Siderurgia. Soldadura. Metales de aporte para soldadura por arco eléctrico con
gas protector de aceros de baja aleación (ANSI/AWS A.5.28).
NTC 3572: 1993, Siderurgia. Soldadura. Varillas de acero al carbono y de acero de baja aleación
para soldadura con mezcla de gas combustible y oxígeno (ANSI/AWS A.5.2).
NTC 3778:1995, Ensayos no destructivos. Indicadores de calidad de imagen tipo orificio
(perforados) empleados para radiografía (ASTM E 1025).
NTC 4039:1995, Soldadura. Electrodos de acero de baja aleación para soldadura por arco
eléctrico y metal de aporte con fundente en el núcleo (ANSI/AWS A.5.29).
NTC 4041:1995, Soldadura. Electrodos de acero al carbono para soldadura por arco eléctrico y
metal de aporte con fundente en el núcleo (ANSI/AWS A.5.20).
NTC 4748:1999, Tubería metálica. Tubería de línea y producción para la industria petrolera.
(API 5L).
2
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
ASNT RP SNT - TC 1A, Personnel Qualification and Certification in Nondestructive Testing.
ASNT ACCP, ASNT Central Certification Program.
ASTM E 164, Standard Practice for Ultrasonic Contact Examination of Weldments.
ASTM E 165, Standard Test for Liquid Penetrant Examination.
ASTM E 709, Standard Guide for Magnetic Particle Examination.
ASTM E 747, Standard Practice for Design, Manufacture and Material Grouping Classification of
Wire Image Quality Indicators (IQI) Used for Radiology.
BS 7448-2, Fracture Mechanics Toughness Tests Part 2, Method for Determination of Klc
Critical CTOD and Critical J Values of Welds in Metallic Materials.
NACE MR0175 Sulfide Stress Cracking Resistant Metallic Materials for Oil Field Equipment.
3.
DEFINICIÓN DE TÉRMINOS
3.1
GENERALIDADES
Los términos de soldadura usados en esta norma están definidos en la NTC 2229 (AWS A.3.0)
con las adiciones y modificaciones mostradas en el numeral 3.2.
3.2
DEFINICIONES
3.2.1 Soldadura automática: se refiere a la soldadura de arco eléctrico con equipo, el cual
ejecutará completamente la operación de soldadura sin manipulación manual del arco o
electrodo, tan solo guiado o conducido y sin requerirse una destreza de parte del operador
3.2.2 Compañía: se refiere a la empresa propietaria o a la agencia de ingeniería a cargo de la
construcción. La compañía puede actuar a través de un inspector u otro representante
autorizado.
3.2.3 Contratista: incluye al contratista principal y cualquier subcontratista comprometido en
los trabajos amparados por esta norma.
3.2.4 Defecto: una imperfección de magnitud suficiente que asegura el rechazo basado en las
estipulaciones de esta norma.
3.2.5 Imperfección: una discontinuidad o irregularidad que es detectable por los métodos
descritos en esta norma.
3.2.6 Indicación: evidencia obtenida por un ensayo no destructivo.
3.2.7 Concavidad interna: es un cordón que está apropiadamente fundido y penetra
completamente el espesor de la pared del tubo a lo largo de ambos lados del bisel, pero cuyo
centro está un poco abajo de la superficie interna de la pared del tubo. La magnitud de la
concavidad es la distancia perpendicular entre la extensión axial de la superficie de la pared del
tubo al punto más bajo de la superficie del cordón de soldadura.
3
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
3.2.8 Soldadura en posición fija: es la soldadura en la cual el tubo o el montaje se mantiene
estacionario.
3.2.9 Soldador calificado: es un soldador que ha demostrado su habilidad para producir
soldaduras que cumplan los requisitos del Capítulo 5 ó 6.
3.2.10 Calificación del procedimiento de soldadura: es un método que ha sido ensayado y
probado detalladamente con el cual se producen soldaduras sanas y con apropiadas
propiedades mecánicas.
3.2.11 Radiólogo: es una persona que desempeña operaciones radiográficas.
3.2.12 Reparación: cualquier reproceso sobre una soldadura terminada que requiere de
soldadura para corregir una imperfección inicial, la cual ha sido descubierta por inspección
visual o ensayo no destructivo y está más allá de los límites de aceptabilidad de esta norma.
3.2.13 Soldadura girada: es la soldadura en la cual el tubo o el montaje es girado mientras el
metal de aporte es depositado en o cerca a la parte central superior.
3.2.14 Cordón de fondeo (de raíz): es el primer cordón recto que inicialmente une dos
secciones del tubo, una sección de tubo a un accesorio o dos accesorios.
3.2.15 Soldadura semiautomática: soldadura de arco eléctrico con equipo y que controla
solamente la alimentación del metal de aporte. El avance de la soldadura se controla
manualmente.
3.2.16 “Debe” (Shall): término que indica un requisito obligatorio. El término “debería” (should)
indica una práctica recomendada.
3.2.17 Soldadura: se refiere a la soldadura completa en la unión de dos secciones de tubo, de
una sección de tubo con un accesorio o de dos accesorios.
3.2.18 Soldador: la persona que realiza una soldadura.
4.
ESPECIFICACIONES
4.1
EQUIPO
El equipo de soldadura, ya sea de gas o de arco eléctrico, debe ser de un tamaño y tipo
apropiados para el trabajo, y debe ser mantenido en condiciones tales que asegure soldaduras
aceptables y continuidad de operación y seguridad del personal. El equipo de soldadura con
arco eléctrico debe ser operado dentro de los rangos de voltaje y amperaje dados en el
procedimiento calificado de soldadura. El equipo de soldadura de gas debe ser operado con las
características de llama y tamaño de boquilla dados en el procedimiento calificado de
soldadura. Cualquier equipo que no reúna estos requisitos debe ser reparado o reemplazado.
4.2
MATERIALES
4.2.1 Tubos y Accesorios
Esta norma debe aplicarse para la soldadura de tubos y accesorios conforme a las siguientes
especificaciones:
4
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
a)
NTC 4748 (API 5L).
b)
Especificaciones NTC y ASTM aplicables.
Esta norma es empleada, además, para materiales con propiedades químicas y mecánicas que
cumplan con una de las especificaciones mencionadas en los literales a) y b) citados
anteriormente, aunque el material no esté manufacturado de acuerdo con la especificación.
4.2.2 Metal de aporte
4.2.2.1 Tipo y tamaño. Todos los materiales de aporte deben acogerse a una de las siguientes
especificaciones:
a)
NTC 2191 (AWS A.5.1)
b)
NTC 3572 (AWS A.5.2)
c)
NTC 2253 (AWS A.5.5)
d)
NTC 2677 (AWS A.5.17)
e)
NTC 2632 (AWS A.5.18)
f)
NTC 4041 (AWS A.5.20)
g)
NTC 3570 (AWS A.5.28)
h)
NTC 4039 (AWS A.5.29)
Los metales de aporte que no se ajusten a las especificaciones anteriores pueden ser usados
previendo que los procedimientos de soldadura que contemplan su uso sean calificados.
4.2.2.2 Almacenamiento y manejo de metales de aporte y fundentes. Los metales de aporte y
fundentes deben ser almacenados y manejados de tal manera que se evite daño a ellos y a los
recipientes en los cuales son empacados. Metales de aporte y fundentes que estén en
recipientes abiertos deben ser protegidos del deterioro, y los metales de aporte revestidos
deben ser protegidos de cambios excesivos de humedad. Metales de aporte y fundentes que
muestren signos de daño o deterioro no deben ser empleados.
4.2.3 Gases de protección
4.2.3.1 Tipos. Las atmósferas para la protección de un arco eléctrico son de varias clases
como: gases inertes, gases activos o mezclas de gases inertes y activos. El nivel de pureza y
sequedad de estas atmósferas tienen gran influencia en la soldadura y deberían ser de valores
apropiados para el proceso y los materiales por soldar. La atmósfera protectora por usar debe
ser calificada para el material y el proceso de soldadura.
4.2.3.2 Almacenamiento y manejo. Los gases protectores serán mantenidos en los recipientes
en que son suministrados y los recipientes deben ser almacenados lejos de temperaturas
extremas. Los gases no deben ser mezclados en sus recipientes en campo. No deben ser
usados los gases que sean de una pureza dudosa y aquellos en recipientes que muestren
signos de daño.
5
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
5.
CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA EN UNIONES SOLDADAS
CON METAL DE APORTE
5.1
CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO
Antes de iniciar una soldadura de producción, se debe establecer y calificar una especificación
detallada del procedimiento para demostrar que la soldadura se puede realizar con
propiedades mecánicas adecuadas (tales como resistencia, ductilidad y dureza) y buenas
condiciones de servicio con este procedimiento. La calidad de la soldadura debe ser
determinada por ensayos destructivos. Se deben seguir estos procedimientos fielmente,
excepto donde un cambio sea específicamente autorizado por la compañía, como se prevé en
el numeral 5.4.
5.2
REGISTRO
Se deben registrar los detalles de cada procedimiento calificado. El registro debe mostrar
resultados completos del ensayo de calificación del procedimiento. Se deberían usar formatos
similares a los que se muestran en la Figuras 1 y 2. Se debe conservar el registro mientras se
emplee el procedimiento.
5.3
ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO
5.3.1 Generalidades
La especificación del procedimiento debe incluir la información establecida en el numeral 5.3.2,
cuando sea aplicable.
5.3.2
Información específica
5.3.2.1 Proceso de 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 o automático o alguna combinación de estos.
5.3.2.2 Materiales del tubo y del accesorio. Se deben identificar los materiales para los cuales
se aplica el procedimiento. Un tubo con especificación NTC 4748 (API 5L), así como materiales
que tienen las especificaciones aceptadas por la ASTM, se pueden clasificar (véase el numeral
5.4.2.2), con la condición que los ensayos para la calificación se realicen con el material de la
más alta resistencia a la fluencia mínima especificada del grupo.
5.3.2.3 Diámetros y espesores de pared. Se deben identificar los rangos de diámetros y
espesores de pared para los cuales es aplicable el procedimiento. En el numeral 6.2.2, literales
d) y e) se dan ejemplos de grupos sugeridos.
5.3.2.4 Diseño de junta. La especificación debe incluir uno o más dibujos de la junta que
muestre el ángulo del bisel, el tamaño de la cara de raíz y la apertura de la raíz o el espacio
entre miembros adyacentes. Se deben señalar la forma y el tamaño de las soldaduras de filete
. Si se usa un respaldo, se debe especificar el tipo de respaldo.
5.3.2.5 Metal de aporte y número de cordones. Se deben mencionar el número de clasificación
y tamaño del metal de aporte, el número mínimo y secuencia de los cordones.
5.3.2.6 Características eléctricas. Se deben designar la corriente y la polaridad, y se debe
indicar el rango de voltaje y amperaje para cada electrodo, varilla o alambre.
6
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
referencia: NTC 4991 (API 1104), numeral 5.2
ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO N° ______
Fecha ________________________________Empresa responsable _____________________________________
Soldadura de ________________________________________________________________ Tubos y accesorios
Procesos _____________________________________________________________________________________
Material ______________________________________________________________________________________
Diámetro___________________________________ Espesor de pared __________________________________
Diseño de la junta ______________________________________________________________________________
Metal de aporte ______________________________ N° de cordones_____________________________________
Características eléctricas o de llama ________________________________________________________________
Posición
____________________________________Progresión
de
la
soldadura
_____________________________
N° de soldadores_______________________________________________________________________________
Tiempo entre pases_____________________________________________________________________________
Tipo y remoción de las abrazaderas de alineación ____________________________________________________
Limpieza y/o esmerilado_________________________________________________________________________
Precalentamiento / alivio de tensiones_______________________________________________________________
Gas de protección_____________________________ Caudal de flujo_____________________________________
Fundente de proteccion__________________________________________________________________________
Velocidad de avance____________________________________________________________________________
Composición del gas plasma ____________________Relación de flujo del gas plasma _______________________
Tamaño de los orificios para el gas plasma __________________________________________________________
Esquemas y tablas anexas ______________________________________________________________________
Ensayó ________________________________
Soldador ___________________________________________
Aprobó ________________________________
Supervisor de soldadura_______________________________
Adoptó ________________________________
Ingeniero jefe __________________________________
1,6 mm
(1/16 de pulgada)
0,8 mm - 1,6 mm
(1/32 de pulgada
- 1/16 de pulgada)
T
Aproximadamente
1,6 mm (1/16 de pulgada)
1,6 mm ± 0,8 mm
(1/16 de pulgada ±
1/32 de pulgada)
Junta normalizada a tope con bisel en V
Aproximadamente
3 mm (1/8 de pulgada)
5
4
3
2
1
T
Secuencia de cordones
Tamaño del electrodo y número de cordones
Cordón
Número
Tamaño y tipo de electrodo
Voltaje
Amperaje y polaridad
Figura 1. Ejemplo de formato para la especificación del procedimiento
7
Velocidad
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
REGISTRO DE LOS ENSAYOS DEL ENSAMBLE DE PRUEBA
Fecha____________________________________
Ensayo No.______________________________________
Localización __________________________________________________________________________________
Estado____________________________________
Posición de soldadura____________ Girada
Fija
Soldador__________________________________
Estampe________________________________________
Tiempo de soldadura: _______________________
Hora: __________________________________________
Temperatura media: ________________________
Cortavientos usado: _______________________________
Condiciones atmosféricas: _______________________________________________________________________
Voltaje: __________________________________
Amperaje: _______________________________________
Tipo de máquina de soldar: ___________________
Capacidad de la máquina de soldar: __________________
Metal de aporte: _______________________________________________________________________________
Tamaño del refuerzo o sobreespesor: ______________________________________________________________
Tipo y grado de tubería: ________________________________________________________________________
Espesor de pared: __________________________ Diámetro exterior: ___________________________________
1
2
3
4
5
6
7
Marcado de la probeta
Dimensiones originales de la
probeta
Área original de la probeta
Carga máxima
Esfuerzo de tensión
Localización de la fractura
Procedimiento
Soldador
Tensión máxima
Ensayo de calificación
Ensayo de línea
__ Tensión mínima
Calificado
Descalificado
Tensión media
______
Observaciones a los ensayos de resistencia a la tensión
1.___________________________________________________________________________________________
2.___________________________________________________________________________________________
3.___________________________________________________________________________________________
4.___________________________________________________________________________________________
Observaciones a los ensayos de doblado
1.___________________________________________________________________________________________
2.___________________________________________________________________________________________
3.___________________________________________________________________________________________
4.___________________________________________________________________________________________
Observaciones a los ensayos de sanidad
1.___________________________________________________________________________________________
2.___________________________________________________________________________________________
3.___________________________________________________________________________________________
4.___________________________________________________________________________________________
Ensayo realizado a: ___________________________
Fecha: ____________________________________
Ensayado por: _______________________________
Supervisado por: ____________________________
Nota: Para observaciones adicionales, utilice el respaldo. Este formato puede ser usado para registrar un ensayo de
calificación de procedimiento o un ensayo de calificación de soldador.
Figura 2. Ejemplo de formato para registro de ensayos
8
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
5.3.2.7 Características de la llama. La especificación debe designar si la llama es neutra,
carburizante u oxidante. Se debe especificar el diámetro del orificio de la boquilla para cada
tamaño de varilla o alambre de aporte.
5.3.2.8 Posición. La especificación debe indicar si la soldadura se realiza en posición fija o
girada.
5.3.2.9. Progresión de la soldadura. La especificación debe indicar si la soldadura se realizará
en progresión ascendente o descendente.
5.3.2.10 Tiempo entre pases. Se debe indicar el tiempo máximo entre la terminación del pase
de raíz y el comienzo del segundo cordón, así como también el tiempo máximo entre la
terminación del segundo cordón y el comienzo de otros cordones.
5.3.2.11 Tipo y remoción de alineadores. La especificación debe señalar si el alineador es
interno o externo o si no se requiere alineador. Si se usa un alineador, se debe especificar el
mínimo porcentaje de soldadura en el cordón de raíz que tiene que ser aplicado antes de
soltarlo.
5.3.2.12 Limpieza y/o esmerilado. La especificación debe señalar las herramientas, manuales o
mecánicas, que pueden ser utilizadas para limpieza o esmerilado (amolado) o ambos.
5.3.2.13 Precalentamiento y postratamiento térmico. Se deben indicar los métodos, la
temperatura, el mecanismo de control de la temperatura y el rango de temperatura ambiente
para el proceso de precalentamiento y postratamiento térmico (véase el numeral 7.11).
5.3.2.14 Gas protector y caudal de flujo. Se debe señalar la composición del gas protector y el
rango del flujo.
5.3.2.15 Fundente de protección. Se debe señalar el tipo de fundente de protección.
5.3.2.16 Velocidad de avance. Se debe especificar el intervalo de velocidad de avance en
milímetros (pulgadas) por minuto, para cada pase.
5.4
VARIABLES ESENCIALES
5.4.1 Generalidades
Un procedimiento de soldadura debe ser replanteado como una nueva especificación del
procedimiento y puede ser completamente recalificado cuando se cambia alguna de las
variables esenciales mencionadas en el numeral 5.4.2. Otros cambios distintos a los dados en
el numeral 5.4.2 pueden ser planteados en el procedimiento sin necesidad de recalificación,
con tal que la especificación del procedimiento sea revisada para mostrar los cambios.
5.4.2 Cambios que requieren recalificación
5.4.2.1 Proceso de soldadura o método de aplicación. Un cambio en el proceso de soldadura o
en el método de aplicación establecido en la especificación del procedimiento (véase el
numeral 5.3.2.1) constituye una variable esencial.
5.4.2.2 Material base. Un cambio en el material base constituye una variable esencial. Cuando
se sueldan materiales de dos grupos diferentes, el procedimiento de soldadura por usarse debe
ser el del material del grupo de mayor resistencia. Para los propósitos de esta norma, todos los
materiales deben ser agrupados como sigue:
9
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
a)
de resistencia a la fluencia mínima especificada menor o igual a 290 MPa
(42.000 psi);
b)
de resistencia a la fluencia mínima especificada mayor que 290 MPa (42.000 psi),
pero menor que 448 MPa( 65.000 psi).
c)
Para materiales con especificación mínima de resistencia a la fluencia igual o
mayor a 448 MPa (65.000 psi), cada grado debe recibir un ensayo de calificación
separado.
Nota. Los grupos especificados en el numeral 5.4.2.2 no implican que los materiales base o los metales de aporte de
composición diferente dentro de un grupo pueden ser sustituidos indiscriminadamente por un material que fue usado en
el ensayo de calificación, sin considerar la compatibilidad de los materiales base y los metales de aporte desde el punto
de vista de las propiedades metalúrgicas, mecánicas y de los requisitos de precalentamiento y postcalentamiento.
5.4.2.3 Diseño de la junta. Un cambio importante en el diseño de la junta (por ejemplo, de
ranura en V a ranura en U) constituye una variable esencial. Los cambios menores en el ángulo
del bisel o en la superficie de la ranura de la soldadura no son variables esenciales.
5.4.2.4 Posición. Un cambio en la posición de girada a fija o viceversa constituye una variable
esencial.
5.4.2.5 Espesor de pared. Un cambio de un grupo de espesor de pared a otro constituye una
variable esencial.
5.4.2.6 Metal de aporte. Los siguientes cambios en el metal de aporte constituyen variables
esenciales.
a)
Un cambio de un grupo de metal de aporte a otro. (véase la Tabla 1).
b)
Para materiales base con especificación de resistencia a la fluencia mínima igual o
mayor a 448 MPa (65 000 psi), un cambio en la clasificación AWS del metal del
aporte (véase el numeral 5.4.2.2).
Los cambios en el metal de aporte dentro de los grupos de metal de aporte se
pueden hacer dentro de los grupos de materiales especificados en el numeral
5.4.2.2. La compatibilidad del material base y el metal de aporte deberían
considerarse desde el punto de vista de las propiedades mecánicas.
5.4.2.7 Características eléctricas. Un cambio de electrodo positivo CC a electrodo negativo CC, o
viceversa, o un cambio en la corriente de CC a CA, o viceversa, constituyen una variable esencial.
5.4.2.8 Tiempo entre pases. Un incremento en el tiempo máximo establecido entre el fin del
cordón de raíz y el inicio del segundo cordón constituye una variable esencial.
5.4.2.9 Progresión de la soldadura. Un cambio en la progresión de la soldadura de vertical
descendente a vertical ascendente, o viceversa, constituye una variable esencial.
5.4.2.10 Gas protector y rata de flujo. Un cambio de un gas de protección a otro o de una
mezcla de gases a otra constituye una variable esencial. Un aumento o disminución en el rango
de la rata de flujo de gas de protección también constituye una variable esencial.
10
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
5.4.2.11 Fundente de protección. Referido a la Tabla 1, Nota de pie de página a), para cambios
en el fundente de protección que constituyen variables esenciales.
5.4.2.12 Velocidad de avance. Un cambio en el intervalo de la velocidad de avance constituye
una variable esencial.
5.4.2.13 Precalentamiento. Una disminución en la temperatura mínima de precalentamiento
especificada constituye una variable esencial.
5.4.2.14 Tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). La adición de un tratamiento
térmico posterior a la soldadura o un cambio en los rangos o valores especificados en el
procedimiento constituye una variable esencial.
Tabla 1. Grupos de metal de aporte
Grupo
Especificación NTC o AWS
Electrodo
1
NTC 2191 (AWS A 5.1)
NTC 2253 (AWS A 5.5)
E6010, E6011
E7010, E7011
2
NTC 2253 (AWS A 5.5)
E8010, E8011, E9010
3
NTC 2191(AWS A 5.1)
NTC 2253 (AWS A 5.5)
NTC 2253 (AWS A 5.5)
E7015, E7016, E7018
Fundente
c
E8015, E8016, E8018,
E9018
4
a
NTC 2677 (AWS A 5.17)
EL8
EL8K
EL12
EM5K
EM12K
EM13K
EM15K
5
b
NTC 2632 (AWS A 5.18)
NTC 2632 (AWS A 5.18)
NTC 3570 (AWS A 5.28)
NTC 3570 (AWS A 5.28)
ER70S-2
ER70S-6
ER80S-D2
ER90S-G
6
7
NTC 3572 (AWS A 5.2)
NTC 4041 (AWS A 5.20)
8
9
NTC 4039 (AWS A 5.29)
NTC 4039 (AWS A 5.29)
RG60 - RG65
d
E61T-GS
d
E71T-GS
E71T8-K6
E91T8-G
P6XZ
F6X0
F6X2
F7XZ
F7X0
F7X2
Nota. Pueden usarse otros electrodos, metales de aporte y fundentes pero requieren una calificación del procedimiento
por separado
a)
Puede usarse cualquier combinación de fundente y electrodo del grupo 4 para calificar el
procedimiento. La combinación debe ser identificada por su clasificación AWS completa, tales como:
F7A0-EL12 ó F6A2-EM12K. Solamente se permitirán sin recalificación aquellos sustitutos que
resulten en el mismo número de clasificación AWS.
b)
El gas de protección (véase el numeral 5.4.2.10) debe ser empleado con los electrodos del grupos 5.
c)
En la designación del fundente, la X puede ser:
A. Tal como quedó soldado
d)
P. Tratamiento térmico después de la soldadura
Solamente para el pase de soldadura de raíz.
11
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
5.5
NTC 4991
SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO. SOLDADURAS A TOPE
Para soldar la junta de ensayo en soldaduras a tope, deben ser unidos dos niples de tubo,
siguiendo todos los detalles de la especificación del procedimiento.
5.6
ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS. SOLDADURAS A TOPE
5.6.1 Preparación
Para ensayar la unión soldada a tope, se deben cortar las probetas de ensayo de la unión, en
los lugares que se muestran en la Figura 3. (Véase el Capítulo 13, para los requisitos de
ensayo aplicados al procedimiento de soldadura de destello o flash). El número mínimo de
probetas y los ensayos a los cuales estas se deben someter se detallan en la Tabla 2. Las
probetas se deben preparar como se muestra en las Figuras 4, 5, 6 ó 7.
Para tubos de diámetro menor a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada) de diámetro exterior, se deben
realizar dos soldaduras de ensayo con el fin de obtener el número de probetas de ensayo. Las
probetas deben ser enfriadas al aire hasta la temperatura ambiente, antes de ser ensayadas.
Para tuberías de diámetro exterior menor o igual a 33,4 mm (1 5/16 pulgadas), puede ser
sustituida una probeta de sección completa por las cuatro probetas de sección reducida para
ensayo de sanidad y de doblado de raíz. La probeta de sección completa se debe ensayar de
acuerdo con el numeral 5.6.2.2 y debe cumplir con los requisitos establecidos en el numeral 5.6.2.3.
Tabla 2. Tipo y número de probetas para el ensayo de la calificación del procedimiento
Diámetro exterior del tubo
mm
Pulgadas
Resistencia a
la tracción
Número de probetas
Doblado Doblado
Sanidad
de raíz
de cara
Doblado
lateral
Total
Espesor de pared ≤12,7 mm (½ pulgada)
< 60,3
60,3-114,3
>114,3-323,9
>323,9
< 2 3/8
2 3/8 - 4 1/2
>4 1/2-12 3/4
>12 3/4
b
0
b
0
2
4
2
2
2
4
2
2
2
4
0
0
2
4
0
0
0
0
a
4
4
8
16
Espesor de pared > 12,7 mm (½ pulgada)
= 114.3
>114.3-323,9
> 323.9
=4 ½
>4 ½-12 ¾
>12 ¾
b
0
2
4
2
2
4
0
0
0
0
0
0
2
4
8
4
8
16
a)
Se deben tomar, de cada una de las dos soldaduras de ensayo, una probeta de sanidad y
una probeta para doblado de raíz. Para tubos de diámetros menores o iguales a
33.4 mm (1 5/16 de pulgada) se debe tomar una probeta de sección completa para el
ensayo de resistencia a la tracción.
b)
Para materiales con resistencia mínima a la fluencia mayor a 290 MPa (42 ksi), se requiere
como mínimo un ensayo de resistencia a la tracción.
12
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Parte superior del tubo
Sanidad
D < 60,3 mm
(2 3/8 de pulgada)
Una probeta de tensión de
sección completa puede
usarse para tuberías con D <
33,4 mm (1 5/16 de pulgada)
Doblado de raíz
Parte superior del tubo
Doblado de raíz
o lateral
Sanidad
60,3 mm < D < 114,3 mm
(2 3/8 pulgadas) (4 1/2 pulgadas)
Sanidad
También para D < 114,3 mm
(4 1/2 pulgadas) cuando el
espesor de pared es
E > 12,7 mm (1/2 pulgada)
Doblado de raíz
o lateral
Figura 3. Localización de probetas de ensayo para calificación del procedimiento.
Ensayo de soldadura a tope
Continúa . . .
13
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Parte superior del tubo
Doblado de cara o lateral
Tracción
Doblado de raiz o lateral
Sanidad
114,3 mm < D < 323,8 mm
(4 1/2 de pulgada) ( 12 3/4 de pulgada)
Sanidad
Doblado de raiz o lateral
Tracción
Doblado de cara o lateral
Parte superior del tubo
Doblado de cara o lateral
Doblado de raiz o lateral
Sanidad
Tracción
Tracción
Doblado de raiz o lateral
Doblado de cara o lateral
Sanidad
D > 323,8 mm
( 12 3/4 de pulgada)
Doblado de raiz o lateral
Doblado de cara o lateral
Sanidad
Sanidad
Tracción
Tracción
Doblado de raiz o lateral
Doblado de cara o lateral
Figura 3. Localización de probetas de ensayo para calificación del procedimiento.
Ensayo de soldadura a tope
(Final)
14
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
5.6.2 Ensayo de resistencia a la tracción
5.6.2.1 Preparación. Las probetas para el ensayo de resistencia a la tracción (véase la Figura 4),
deben ser de 230 mm (9 pulgadas) de largo, aproximadamente, y de 25 mm (1 pulgada) de
ancho, aproximadamente. Pueden ser cortadas a máquina o con oxicorte, sin necesidad de
ninguna otra preparación, a menos que los lados estén entallados con muescas o que no sean
paralelos. De ser necesario, las probetas deben ser maquinadas de tal manera que los lados
queden lisos y paralelos.
5.6.2.2 Método. Las probetas para el ensayo a la tracción deben ser rotas bajo carga de
tracción, usando un equipo capaz de medir la carga a la cual ocurre la falla. La resistencia a la
tracción se debe calcular dividiendo la carga máxima de falla por el área transversal mínima de
la probeta, tal como fue medida antes de la aplicación de la carga.
5.6.2.3 Requisitos. La resistencia a la tracción de la soldadura, incluida la zona de fusión de
cada probeta, debe ser igual o mayor que la resistencia a la tracción mínima especificada para
el material del tubo, pero no necesariamente igual o mayor que la resistencia a la tracción real
del material del tubo.
La probeta puede ser cortada a máquina
o con oxicorte.
Los cantos deben ser lisos y paralelos
25,4 mm
(1 pulgada)
aprox.
230 mm (9 pulgadas) aprox.
E
El sobreespesor de la soldadura no
debería ser removido de ningún lado
de la probeta
Figura 4. Probeta para el ensayo de resistencia a la tracción
15
Espesor
de pared
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Si la probeta se rompe fuera de la soldadura y de la zona de fusión (es decir, en el material del
tubo), y reúne los requisitos de resistencia a la tracción mínimos especificados, entonces la
soldadura debe ser aceptada por cumplir los requisitos. Si la probeta se rompe en la soldadura
o en la zona de fusión y la resistencia a la tracción es igual o mayor a la resistencia mínima a la
tracción especificada del material del tubo, y cumple los requisitos de sanidad establecidos en
el numeral 5.6.3.3, entonces la soldadura debe ser aceptada por cumplimiento de los
requisitos.
Si la probeta se rompe con un valor de resistencia a la tracción por debajo del mínimo
especificado para el material del tubo, la soldadura debe ser descartada y se debe hacer una
nueva soldadura de ensayo.
5.6.3 Ensayo de sanidad (Mella o Nick)
5.6.3.1 Preparación. Las probetas para ensayo de sanidad (véase la Figura 5) deben ser de
230 mm (9 pulgadas) de largo, aproximadamente, y 25 mm (1 pulgada) de ancho,
aproximadamente, y pueden ser cortadas a máquina o con oxicorte. Se les debe hacer una
ranura con una sierra a cada lado y al centro de la soldadura; cada ranura debe ser de 3 mm
(1/8 de pulgada) de profundidad, aproximadamente.
Las probetas de sanidad de soldadura preparadas de esta manera, realizadas con ciertos
procesos automáticos y semiautomáticos, pueden fallar a través del tubo, en lugar de la
soldadura. Cuando la experiencia en ensayos previos indique que puede esperarse fallas a
través del tubo, el sobreespesor externo puede ranurarse hasta una profundidad que no
exceda 1,6 mm (1/16 de pulgada), medidos desde la superficie original de la soldadura. Como
opción de la compañía, las probetas de sanidad destinadas para calificar un procedimiento
usando un proceso de soldadura semiautomático o automático pueden ser macroatacadas
antes de ser ensayadas por sanidad.
5.6.3.2 Método. Las probetas de sanidad se deben romper estirándolas en una máquina de
tracción, o soportando los extremos y golpeando el centro, o soportando un extremo y
golpeando el otro extremo con un martillo. El área expuesta de la fractura debe ser, al menos,
de 19 mm (3/4 de pulgada) de ancho.
5.6.3.3 Requisitos. Las superficies expuestas de cada probeta de sanidad deben mostrar
penetración y fusión completas. La dimensión más grande de cualquier porosidad no debe
exceder de 1,6 mm (1/16 de pulgada), y el área combinada de todas las porosidades no debe
exceder el 2 % del total del área de la superficie expuesta. El ancho de las inclusiones de
escoria no debe exceder de 0,8 mm (1/32 de pulgada), y su longitud no debe exceder de 3 mm
(1/8 de pulgada) o la mitad del espesor nominal de la pared, cualquiera que sea menor. Debe
haber por lo menos 13 mm (1/2 pulgada) de metal de soldadura sano entre inclusiones de
escoria adyacentes. Las dimensiones deberían ser verificadas tal como se indica en la
Figura 8. Ojos de pescado, como se define en la NTC 2229 (AWS A3.0), no son causa de
rechazo.
16
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Ranuras cortadas con sierra.
La probeta puede ser cortada con
máquina o con oxicorte.
Los bordes deben ser lisos y paralelos
3,00 mm
(1/8 de pulgada) aprox.
19 mm
(3/4 de pulgada) mín.
3,00 mm
(1/8 de pulgada) aprox.
230 mm (9 pulgadas) aprox.
E
El sobreespesor de la soldadura no debería
ser removido de ningún lado de la probeta.
Espesor
de pared
3,00 mm (1/8 de pulgada) aprox.
La ranura transversal no
debe exceder 1,6 mm
(1/16 de pulgada) en
profundidad
19 mm (3/4 de pulgada) mín.
Probeta opcional para ensayo
de sanidad en proceso
automático y semiautomático.
Figura 5. Probeta para el ensayo de sanidad (mella o nick)
17
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
Máximo radio en las esquinas
3,00 mm (1/8 de pulgada)
NTC 4991
La probeta puede ser cortada a
máquina o con oxicorte.
25 mm
(1 pulgada)
aprox.
230 mm (9 pulgadas) aprox.
E
Espesor
de pared
Soldadura
Nota. La sobremonta o refuerzo de la soldadura debe ser removido de ambas caras y nivelado con la superficie de la
probeta. La probeta no debe aplanarse antes del ensayo.
Figura 6. Probeta para ensayo de doblado de cara y de raíz. Espesor de pared E ≤ 12,7 mm (1/2 pulgada)
La sobremonta o refuerzo de la soldadura
debe ser removido de ambas caras y
nivelado con la superficie de la probeta
Espesor de pared
230 mm (9 pulgadas) aprox.
Máximo radio en las esquinas
3,00 mm (1/8 de pulgada)
Ancho 13 mm
(1/2 pulgada)
Ancho de la
probeta
Espesor de pared
Las probetas pueden ser cortadas a máquina, con un ancho de 13 mm (1/2 pulgada) o con oxicorte, con un
ancho de aproximadamente 19 mm (3/4 de pulgada) y luego maquinadas o esmeriladas suavemente hasta
dejarla de 13 mm (1/2 pulgada) de ancho. Las superficies cortadas deben ser lisas y paralelas.
Figura 7. Probeta para ensayo de doblado lateral. Espesor de pared E > 12,7 mm (1/2 pulgada)
18
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
5.6.4 Ensayo de doblado de raíz y de cara
5.6.4.1 Preparación. Las probetas para doblado de raíz y cara (véase la Figura 6) deben ser de
230 mm (9 pulgadas) de largo, aproximadamente, por 25 mm (1 pulgada) de ancho,
aproximadamente, y sus bordes largos deben ser redondeados. Los bordes se pueden hacer
con una máquina de corte o con oxicorte. La sobremonta o refuerzos de cara y de raíz deben
ser removidos y nivelado con la superficie de la probeta. Estas superficies deben ser lisas y
cualquier raya que exista debe ser ligera y transversal a la soldadura.
5.6.4.2 Método. Las probetas de cara y de raíz deben ser dobladas en una matriz para ensayo
de doblado guiado, similar a la que se muestra en la Figura 9. Cada probeta debe ser colocada
sobre la matriz con la soldadura en la parte media de la garganta. Las probetas para doblado
de cara deben ser colocadas con la cara de la soldadura hacia la garganta de la matriz; las
probetas para doblado de raíz deben ser colocadas con la raíz de la soldadura hacia la
garganta de la matriz. El émbolo (o macho) debe ser forzado dentro de la garganta hasta que la
curvatura de la probeta forme aproximadamente una U.
5.6.4.3 Requisitos. El ensayo de doblado debe ser considerado como aceptable si no hay
grietas presentes u otros defectos que excedan 3 mm (1/8 de pulgada) o la mitad del espesor
nominal de la pared, cualquiera que sea menor, en cualquier dirección dentro de la soldadura o
entre la soldadura y la zona de fusión, después del doblado. Las grietas que se originen a lo
largo de los bordes de la probeta, durante el ensayo, y las cuales sean menores a 6 mm
(1/4 de pulgada), medidas en cualquier dirección, no deben ser consideradas, a menos que se
observen defectos evidentes. Cada probeta sujeta al ensayo de doblado debe cumplir con
estos requisitos.
Ancho máximo
0,8 mm (1 32 de pulgada)
Mínimo 12 mm
(1/2 pulgada)
Longitud máxima 3 mm (1/8 de pulgada)
ó la mitad del espesor de pared
Figura 8. Dimensiones de las discontinuidades en probetas de soldadura
19
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Nota. Esta figura no está a escala.
A. Radio del émbolo = 45 mm (1 3/4 de pulgada)
B. Radio de la matriz = 60 mm (2 5/16 de pulgada)
C. Ancho de la matriz = 50 mm (2 pulgadas)
C
B
A
Figura 9. Matriz para ensayos de doblado guiado
5.6.5 Ensayo de doblado lateral
5.6.5.1 Preparación. Las probetas para el ensayo de doblado lateral (véase la Figura 7) deben
ser de 230 mm (9 pulgadas) de largo, aproximadamente, por 13 mm (1/2 pulgada) de ancho,
aproximadamente; sus bordes largos deben ser redondeados. Se deben cortar con máquina o
pueden ser cortadas con oxicorte a 19 mm (3/4 de pulgada) de ancho, aproximadamente, y
luego maquinadas o esmeriladas a un ancho de 13 mm (1/2 pulgada). Los lados deben ser
lisos y paralelos. Los sobreespesores de cara y raíz deben ser removidos y nivelados con la
superficie de la probeta.
5.6.5.2 Método. Las probetas de doblado lateral deben ser dobladas en una matriz para ensayo
de doblado guiado, similar a la mostrada en la Figura 9. Cada probeta debe ser colocada en la
matriz con la soldadura en la parte media de la garganta y con la cara de la soldadura a 90°
con relación a la garganta. El émbolo (o macho) debe ser forzado dentro de la garganta hasta
que la curvatura de la probeta forme aproximadamente una U.
5.6.5.3 Requisitos. Cada probeta de doblado lateral debe cumplir con los requisitos
establecidos en el numeral 5.6.4.3 para ensayo de doblado de cara y de raíz.
20
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
5.7
NTC 4991
SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO - SOLDADURAS DE FILETE
Para soldar la junta de ensayo para una soldadura de filete, se debe efectuar una soldadura de
filete de acuerdo con uno de los esquemas que se muestran en la Figura 10, siguiendo todos
los detalles de la especificación del procedimiento.
5.8
ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS - SOLDADURAS DE FILETE
5.8.1
Preparación
Para ensayar las juntas soldadas de filete, las probetas de ensayo se deben cortar de la junta
en las zonas indicadas en la Figura 10. Se deben obtener y preparar al menos cuatro probetas
como se indica en la Figura 11. Las probetas pueden ser cortadas con máquina o con oxicorte.
Deberían ser de por lo menos 25 mm (1 pulgada) de ancho, y con longitud suficiente como para
que se puedan romper dentro de la soldadura. Para tubos con diámetros inferiores a 60,3 mm
(2 3/8 pulgada), pueden necesitarse dos soldaduras de ensayo, para obtener el número
requerido de probetas de ensayo. Se deben enfriar las probetas al aire hasta la temperatura
ambiente antes del ensayo.
5.8.2 Método
Las probetas de soldadura en filete se deben romper en la soldadura por cualquier método
conveniente.
5.8.3 Requisitos
Las superficies expuestas de cada probeta con soldadura de filete deben mostrar penetración y
fusión completa y:
a)
La dimensión máxima de cualquier porosidad no debe exceder 1,6 mm
(1/16 de pulgada).
b)
Las áreas combinadas de todas las porosidades no deben exceder el 2 % del área
de la superficie expuesta.
c)
Las inclusiones de escoria no deben ser superiores a 0,8 mm (1/32 de pulgada) de
ancho, y su longitud no debe ser mayor a 3, mm (1/8 de pulgada) o la mitad del
espesor nominal de pared, el que sea menor.
d)
Debe haber por lo menos 12 mm (1/2 pulgada) de metal de soldadura sano entre
inclusiones adyacentes. Las dimensiones de las discontinuidades deberían ser
medidas como se indica en la Figura 8.
21
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Dos probetas de la parte superior de la conexión y
dos a 90° de ésta
Nota. Esta figura muestra la localización de probetas para juntas con diámetros mayores o iguales a 60,3 mm
(2 3/8 de pulgada). Para juntas con diámetros menores, las probetas deben ser cortadas en la misma localización
general, pero se deben retirar dos probetas de cada una de las dos soldaduras ensayadas.
Figura 10. Localización de probetas para el ensayo de sanidad en soldadura de filete. Ensayo de soldaduras
para la calificación del procedimiento de soldadura y del soldador.
22
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25 mm (1 pulgada)
aproximadamente
La ranura puede
hacerse con sierra
Corte con sierra
45°
aproximadamente
Corte con llama
Corte con
sierra
Bisel a 30°
aproximadamente
25 mm (1 pulgada)
aproximadamente
25 mm (1 pulgada)
aproximadamente
Corte con llama
50 mm (2 pulgadas)
aproximadamente
50 mm (2 pulgadas)
aproximadamente
Figura 11. Localización de probetas para ensayo de sanidad en soldaduras de filete. Ensayo de soldadura
para calificación del procedimiento y del soldador. Incluye el ensayo de calificación del soldador de
conexiones en derivaciones de igual tamaño.
6.
CALIFICACIÓN DE SOLDADORES
6.1
GENERALIDADES
El propósito del ensayo de calificación del soldador es determinar la habilidad de los
soldadores en la ejecución de soldaduras sanas, a partir del uso de procedimientos de
soldadura previamente calificados para soldaduras a tope o soldaduras de filete.
Antes de ejecutar alguna soldadura de producción, los soldadores deben ser calificados de
acuerdo con los requisitos establecidos en los numerales 6.2 al 6.8, inclusive.
La intención de esta norma es que un soldador que realice satisfactoriamente el ensayo de
calificación del procedimiento sea un soldador calificado, siempre y cuando se haya tomado el
número de probetas de ensayo establecidas en 6.5, ensayadas, y que satisfagan los criterios
de aceptación del parágrafo 5.6, para cada soldador.
Antes de iniciar los ensayos de calificación, se le debe permitir al soldador un tiempo razonable
para ajustar el equipo de soldadura por emplearse. El soldador debe usar la misma técnica de
soldadura y procederá con la misma velocidad que él usaría si aprueba el ensayo y se le
permite hacer soldadura de producción. La calificación de los soldadores debe ser ejecutada en
presencia de un representante aceptado de la compañía.
El soldador debe calificar para la soldadura ejecutando un ensayo en segmentos de niples de
tubería o en niples de tubo completos, como se especifica en el numeral 6.2.1.
23
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Cuando se usan segmentos de niples de tubo, estos deben ser soportados de tal manera que
se produzcan las soldaduras típicas de posición plana, vertical y sobre cabeza.
Las variables esenciales asociadas con el procedimiento y la calificación del soldador no son
idénticas. Las variables esenciales para la calificación del soldador se especifican en los
numerales 6.2.2 y 6.3.2.
6.2
CALIFICACIÓN SENCILLA
6.2.1 Generalidades
Para calificación sencilla, un soldador debe hacer un ensayo de soldadura, usando un
procedimiento calificado para unir niples de tubería o segmentos de niples de tubería. El
soldador debe hacer una soldadura a tope en cualquiera de las posiciones girada o fija.
Cuando el soldador se esté calificando en la posición fija, el eje del tubo debe estar en el plano
horizontal, en el plano vertical o inclinado con un ángulo no mayor a 45° con relación al plano
horizontal.
Un soldador que ejecute un ensayo de calificación sencilla para conexiones en ramal,
soldaduras de filete, u otras configuraciones similares, debe seguir las especificaciones del
procedimiento establecido.
Los cambios en las variables esenciales descritas en el numeral 6.2.2 requieren recalificación
del soldador. La soldadura se debe aceptar si cumple los requisitos del numeral 6.4 y 6.5 ó 6.6.
6.2.2 Alcance
Un soldador que ha completado satisfactoriamente los ensayos de calificación descritos en el
numeral 6.2.1 debe ser calificado dentro de los límites de las variables esenciales descritos
abajo. Si cualquiera de las siguientes variables esenciales se cambian, el soldador debe ser
recalificado usando un nuevo procedimiento.
a)
Un cambio de un proceso de soldadura a cualquier otro proceso, o combinación
de procesos de soldadura, como sigue:
1)
un cambio de un proceso de soldadura a otro diferente; o
2)
un cambio en la combinación de procesos de soldadura, a menos que el
soldador se haya calificado en ensayos separados de calificación,
empleando cada uno de los procesos establecidos para ser usados por la
combinación de procesos de soldadura.
b)
Un cambio en la dirección de soldadura, de vertical ascendente a vertical
descendente, o viceversa.
c)
Un cambio de clasificación del metal de aporte desde el grupo 1 ó 2 al grupo 3, o
desde el grupo 3 al grupo 1 ó 2 (véase la Tabla 1).
d)
Un cambio de un grupo de diámetro exterior de tubería a otro. Estos grupos son
definidos como sigue:
24
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
e)
6.3
NTC 4991
1)
diámetro exterior de tubería menor a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada);
2)
diámetro exterior de tubería desde 60,3 mm (2 3/8 de pulgada) hasta
323,9 mm (12 3/4 de pulgada);
3)
diámetro exterior de tubería mayor a 323,9 mm (12 3/4 pulgada).
Un cambio de un grupo de espesor de pared a otro. Estos grupos son definidos
como sigue:
1)
espesor nominal de la pared del tubo menor a 4,8 mm (3/16 de pulgada);
2)
espesor nominal de la pared del tubo desde 4,8 mm (3/16 de pulgada)
hasta 19,1 mm (3/4 de pulgada);
3)
espesor nominal de la pared del tubo mayor a 19,1 mm (3/4 de pulgada).
f)
Un cambio en la posición para la cual el soldador ya ha calificado (por ejemplo, un
cambio de posición girada a fija, o un cambio de vertical a horizontal o viceversa).
Un soldador que pasa satisfactoriamente un ensayo de calificación de soldadura a
tope en la posición fija, con el eje inclinado 45° desde el plano horizontal, debe ser
calificado para efectuar soldaduras a tope y soldaduras de filete en traslape en
todas las posiciones.
g)
Un cambio en el diseño de la junta (por ejemplo, la eliminación de una platina de
respaldo o un cambio de chaflán en V a chaflán en U).
CALIFICACIÓN MÚLTIPLE
6.3.1 Generalidades
Para la calificación múltiple, un soldador debe completar satisfactoriamente los dos ensayos
descritos a continuación, empleando procedimientos calificados.
Para el primer ensayo, el soldador debe hacer una soldadura a tope en posición fija con el eje
del tubo en el plano horizontal o en un plano inclinado, con un ángulo no mayor de 45° con
relación al plano horizontal. Esta soldadura a tope debe ser realizada sobre un tubo cuyo
diámetro sea al menos de 168,3 mm (6 5/8 de pulgada), y el espesor de la pared sea al menos
de 6,4 mm (1/4 de pulgada) sin platina de respaldo. La soldadura debe ser aceptada si cumple
los requisitos del numeral 6.4 y cualquiera de los numerales 6.5 y 6.6. Las probetas se pueden
tomar de la soldadura de ensayo de acuerdo con las localizaciones indicadas en la Figura 12, o
pueden ser seleccionadas en las localizaciones relativas indicadas en la Figura 12, pero sin
referencia a la parte superior del tubo; o pueden ser seleccionadas de las localizaciones que
están igualmente espaciadas alrededor de toda la circunferencia del tubo. La secuencia de los
tipos de probetas adyacentes debe ser idéntica a la mostrada en la Figura 12, para los
diferentes diámetros de tubo.
25
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Para el segundo ensayo, el soldador debe trazar, cortar, ajustar y soldar una conexión de
tamaño completo sobre el tubo. Este ensayo se debe realizar con un tubo cuyo diámetro sea al
menos de 168,3 mm (6 5/8 de pulgada), y un espesor nominal de pared al menos de 6,4 mm
(1/4 de pulgada). Un agujero de tamaño natural debe ser realizado por corte en la tubería
principal.
La soldadura debe ser efectuada con el eje del tubo principal en la posición horizontal, y el eje
de la conexión del tubo debe extenderse colocado verticalmente hacia abajo desde el tubo
principal. El acabado de la soldadura debe presentar una apariencia pulida, uniforme y que
revele buena apariencia.
La soldadura debe presentar penetración completa alrededor de toda la circunferencia. Los
cordones completos de raíz no deben contener ningún quemón que exceda 6 mm (1/4 de
pulgada). La suma de las máximas dimensiones de los quemones separados sin reparar en
cualquier longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) de soldadura no debe exceder 13 mm
(1/2 pulgada).
Se deben tomar de la soldadura cuatro probetas para el ensayo de sanidad , de acuerdo con
las ubicaciones mostradas en la Figura 10. Estas deben ser preparadas y ensayadas de
acuerdo con los numerales 5.8.1 y 5.8.2.
Las superficies expuestas deben cumplir los requisitos establecidos en el numeral 5.8.3.
6.3.2 Alcance
Un soldador que ha completado satisfactoriamente el ensayo de calificación de soldadura a
tope descrita en el numeral 6.3.1 en tuberías de diámetro de 323,9 mm (12 3/4 de pulgada), o
mayores, y una conexión de un tramo de tamaño natural soldado sobre un tubo de 323,9 mm
(12 3/4 de pulgada), o mayor en diámetro, debe ser calificado para soldar en todas las
posiciones; en todos los espesores de pared, diseños de junta, y accesorios; y en todos los
diámetros de tubería.
Un soldador que haya completado exitosamente los requisitos de soldadura a tope y de
conexiones de ramales o derivaciones establecidos en el numeral 6.3.1 en tubos de diámetro
menores a 323,9 mm a (12 3/4 de pulgada) debe ser calificado para soldar en todas las
posiciones; en todos los espesores de pared, diseños de junta y accesorios; y en todos los
diámetros de tubería menores o iguales al diámetro usado por el soldador en los ensayos de
calificación.
26
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NTC 4991
Parte superior del tubo
Sanidad
D < 60,3 mm
(2 3/8 de pulgada)
Una probeta de tensión de
sección completa puede
usarse para tuberías con D <
33,4 mm (1 5/16 de pulgada)
Doblado de raíz
Parte superior del tubo
Doblado de raíz
o lateral
Sanidad
60,3 mm < D < 114,3 mm
(2 3/8 de pulgada) (4 1/2 pulgadas)
Sanidad
También para D < 114,3 mm
(4-1/2 pulgadas) cuando el
espesor de pared es
E > 12,7 mm (1/2 pulgada)
Doblado de raíz
o lateral
Figura 12. Localización de probetas de ensayo de soldadura a tope para el ensayo
de calificación del soldador.
Continúa . . .
27
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Parte superior del tubo
Tracción
Tracción
Sanidad
114,3 mm < D < 323,9 mm
(4 1/2 pulgadas) (12 3/4 pulgadas)
Sanidad
Doblado de raiz o lateral
Doblado de raíz o lateral
Parte superior del tubo
Doblado de cara o lateral
Doblado de raiz o lateral
Sanidad
Tracción
Tracción
Sanidad
D > 323,9 mm
(12 3/4 pulgadas)
Sanidad
Sanidad
Tracción
Tracción
Doblado de raiz o lateral
Doblado de cara o lateral
Nota. Como opción para la compañía puede ser rotada; siempre y cuando estén igualmente espaciadas alrededor
del tubo, sin embargo, las probetas no deben incluir soldaduras longitudinales
Figura 12. Localización de probetas de soldadura a tope para el ensayo
de calificación del soldador
Final
28
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Si se cambia cualquiera de las siguientes variables esenciales en la especificación del
procedimiento, el soldador debe ser recalificado usando un nuevo procedimiento
a)
6.4
Un cambio de un proceso de soldadura a otro proceso de soldadura o a una
combinación de procesos de soldadura, como los siguientes:
1)
un cambio de un proceso de soldadura a otro diferente; o
2)
un cambio en la combinación de procesos de soldadura, a menos que el
soldador se haya calificado en ensayos separados de calificación,
empleando cada uno de los mismos procesos de soldadura que son
usados para la combinación de procesos de soldadura.
b)
Un cambio en la dirección de la soldadura, de vertical ascendente a vertical
descendente, o viceversa.
c)
Un cambio de clasificación en el metal de aporte desde el grupo 1 ó 2 al grupo 3 ó
desde el grupo 3 al grupo 1 ó 2 (véase la Tabla 1).
INSPECCIÓN VISUAL
Para que un ensayo de calificación de soldadura cumpla los requisitos para la inspección
visual, la soldadura debe estar libre de grietas, penetración inadecuada y quemones, y debe
presentar apariencia de limpieza y destreza en su ejecución. El socavado adyacente al cordón
final en el exterior del tubo no debe exceder 0,8 mm (1/32 de pulgada) de profundidad o el 12,5 %
del espesor de pared del tubo, la que sea más pequeña de las dos, y no debe haber más de
50 mm (2 pulgadas) de longitud de socavado en cualquier soldadura continua de 300 mm
(12 pulgadas) de longitud.
Cuando se use soldadura automática o semiautomática, la proyección del alambre de aporte
en el interior del tubo debe ser mantenida al mínimo.
La falla en el cumplimiento de los requisitos de esta subsección debe ser causa suficiente para
la eliminación de un ensayo adicional.
6.5
ENSAYO DESTRUCTIVO
6.5.1 Muestreo del ensayo de soldaduras a tope
Para probar soldaduras a tope, las muestras se deben cortar de cada soldadura de ensayo.
La Figura 12 indica la ubicación desde donde se tomarán las probetas, si la soldadura de
ensayo es una soldadura completamente circunferencial. Si la soldadura de ensayo se
relaciona con segmentos de niples de tubo, un número aproximadamente igual de probetas
deben ser tomadas de cada segmento. El número total de probetas y de ensayos a los cuales
cada una de las muestras se debe someter, se indican en la Tabla 3. Las probetas deben ser
enfriadas al aire hasta la temperatura ambiente antes del ensayo. Para un tubo con diámetro
menor o igual a 33,4 mm (1 5/16 de pulgada), una probeta de tubo de sección completa puede
ser sustituida por las probetas para los ensayos de doblado de raíz y de sanidad.
29
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
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La probeta de sección completa debe ser ensayada de acuerdo con el numeral 5.6.2.2 y debe
cumplir los requisitos del numeral 5.5.3.
Tabla 3. Tipo y número de probetas de ensayo de soldadura a tope para la calificación del
soldador y para el ensayo destructivo de soldaduras de producción
Diámetro exterior del tubo
mm
Pulgadas
Resistencia
a la tracción
Número de probetas
Doblado de Doblado
Sanidad
raíz
de cara
Doblado
lateral
Total
Espesor de pared ≤ 12.7 mm (½ pulgada)
< 60,3
60,3-114,3
>114,3-323,9
>323,9
< 2 3/8
2 3/8 - 4 1/2
>4 1/2-12 3/4
>12 ¾
0
0
2
4
2
2
2
4
2
2
2
2
0
0
0
2
0
0
0
0
a
4
4
6
12
Espesor de pared > 12.7 mm (½ pulgada)
=114.3
>114.3-323,9
> 323.9
a
=4 ½
>4 ½-12 ¾
>12 ¾
0
2
4
2
2
4
0
0
0
0
0
0
2
2
4
4
6
12
Para tubos de diámetros menores o iguales a 1 5/16 pulgada (33,4 mm) se deben tomar probetas
de dos soldaduras o una probeta de sección completa para el ensayo de resistencia a la tracción.
6.5.2 Procedimientos para los ensayos de resistencia a la tracción, sanidad y doblado
para soldaduras a tope
Las probetas deben ser preparadas para los ensayos de resistencia a la tracción, sanidad y
doblado, y los ensayos deben ser ejecutados como se describe en el numeral 5.6. Sin
embargo, para el propósito de la calificación del soldador, no es necesario calcular la
resistencia a la tracción para los cuerpos de ensayo (cupones).
El ensayo de resistencia a la tracción puede omitirse; en tal caso las probetas designadas para
este ensayo se deben someter al ensayo de sanidad.
6.5.3 Requisitos del ensayo de resistencia a la tracción para soldaduras a tope
Para el ensayo de resistencia a la tracción, si alguna de las probetas de sección reducida o la
probeta de sección completa rompen por la soldadura o en la unión de la soldadura y el metal
base y no se cumplen los requisitos de sanidad del numeral 5.6.3.3, el soldador debe ser
descalificado.
6.5.4 Requisitos del ensayo de sanidad para soldaduras a tope
Para el ensayo de sanidad, si una probeta cualquiera presenta imperfecciones que exceden las
permitidas en el numeral 5.6.3.3, el soldador debe ser descalificado.
6.5.5 Requisitos para el ensayo de doblado en soldaduras a tope
Para los ensayos de doblado, si una probeta cualquiera presenta imperfecciones que exceden
lo permitido en los numerales 5.6.4.3 ó 5.6.5.3, el soldador debe ser descalificado. Las
soldaduras en tubo de alta resistencia no pueden doblarse en forma de U completa. Estas
soldaduras deben ser consideradas como aceptables si las probetas que se agrieten se
rompen aparte y sus superficies expuestas cumplen los requisitos del numeral 5.6.3.3.
30
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
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Si una de las probetas del ensayo de doblado falla en el cumplimiento de estos requisitos y, en
opinión de la compañía, la imperfección observada no es representativa de la soldadura, la
probeta del ensayo puede ser reemplazada por una probeta adicional cortada, adyacente a
aquella que ha fallado. El soldador debe ser descalificado si la probeta adicional también
presenta imperfecciones que excedan los límites establecidos.
6.5.6 Muestreo del ensayo de soldaduras de filete
Para ensayar las soldaduras de filete, las probetas se deben cortar de cada soldadura de
ensayo. La Figura 10 muestra la localización de donde se van a obtener las probetas, si la
soldadura de ensayo es una soldadura completamente circunferencial. Si la soldadura de
ensayo se relaciona con segmentos de niples de tubo, un número aproximadamente igual de
probetas debe ser tomado de cada segmento. Las probetas deben ser enfriadas al aire hasta la
temperatura ambiente antes de ensayarlas.
6.5.7 Método de ensayo y requisitos para soldaduras de filete
Las probetas de soldadura de filete deben ser preparadas y el ensayo debe ser realizado como
se describe en el numeral 5.8.
6.6
RADIOGRAFÍA. ÚNICAMENTE PARA SOLDADURAS A TOPE
6.6.1 Generalidades
Como opción para la compañía, la soldadura a tope por calificarse puede ser inspeccionada
por radiografía en lugar de los ensayos establecidos en el numeral 6.5.
6.6.2 Requisitos de inspección
Se deben realizar radiografías de cada una de las soldaduras de ensayo. El soldador debe ser
descalificado si cualquiera de las soldaduras de ensayo no cumple con los requisitos del
numeral 9.3.
La inspección radiográfica no debe ser usada con el propósito de localizar áreas sanas o áreas
que presenten imperfecciones y después hacer ensayos en tales áreas para calificar o
descalificar un soldador.
6.7
RECALIFICACIÓN
Si, en la opinión mutua de los representantes de la compañía y el contratista, la falla de un
soldador para pasar el ensayo de calificación se debió a condiciones inevitables o condiciones
más allá de su control, en tal caso, al soldador puede dársele una segunda oportunidad de
calificación. No deben darse oportunidades adicionales hasta que el soldador haya mostrado
pruebas de entrenamiento posterior que sean aceptadas por la compañía
6.8
REGISTROS
Se debe mantener un registro de las pruebas realizadas a cada uno de los soldadores y de los
resultados detallados de cada prueba. Se debería usar un formato similar al que se muestra en
la Figura 2. (Este formato se debería desarrollar hasta satisfacer las necesidades individuales
de cada compañía, pero debe ser suficientemente detallado para demostrar que la calificación
de la prueba satisface los requisitos de esta norma). Se debe mantener una lista de los
soldadores calificados y de los procedimientos para los cuales ellos se calificaron. Un soldador
puede ser requerido para su recalificación, si surge duda acerca de su competencia.
31
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7.
DISEÑO Y PREPARACIÓN DE UNA JUNTA PARA SOLDADURA DE PRODUCCIÓN
7.1
GENERALIDADES
La tubería debe ser soldada por soldadores calificados empleando procedimientos calificados.
Las superficies a ser soldadas deben estar lisas, uniformes y libres de laminaciones,
rasgaduras, cascarilla, escoria, grasa, pintura y otras discontinuidades del material que
pudieran afectar adversamente la soldadura. El diseño de la junta y el espaciamiento entre los
extremos a tope deben estar de acuerdo con la especificación del procedimiento usado.
7.2
ALINEAMIENTO
El alineamiento de los extremos a tope debe ser de tal forma que minimice el desalineamiento
entre las superficies. Para los extremos de tubería del mismo espesor nominal de pared, el
desalineamiento no debe exceder 3 mm (1/8 de pulgada). Se permiten variaciones mayores
siempre y cuando sean causadas por el cambio en las dimensiones del extremo del tubo dentro
de las tolerancias especificadas de la compra, y tales variaciones hayan sido distribuidas por
igual alrededor de la circunferencia del tubo. El martilleo del tubo para obtener una alineación
apropiada debe ser empleado al mínimo.
7.3
USO DE ALINEADORES PARA SOLDADURAS A TOPE
El alineador se debe usar en soldaduras a tope de acuerdo con la especificación del
procedimiento. Cuando es permitido retirar el alineador antes de terminar el cordón de raíz, las
partes continuas de cordón deben estar espaciadas en segmentos aproximadamente iguales,
alrededor de la circunferencia de la junta. Sin embargo, cuando se usa un alineador interno
(clamp) y las condiciones hacen difícil prevenir el movimiento del tubo o si la soldadura
estuviera sometida a esfuerzos indebidos, el cordón de raíz debe ser terminado antes de liberar
la tensión del alineador (clamp). Los segmentos del cordón de raíz aplicados en conexiones con
los alineadores externos, deben ser espaciados uniformemente alrededor de la circunferencia
del tubo y deben tener una longitud acumulativa de por lo menos el 50 % de la circunferencia
del tubo antes de remover el alineador.
7.4
BISEL
7.4.1 Bisel de fábrica
Todos los biseles de fábrica en los extremos del tubo deben estar conforme al diseño de la
junta establecida en la especificación del procedimiento de soldadura.
7.4.2 Bisel de campo
Los extremos del tubo deberían ser biselados en el campo con una máquina, herramienta o
con máquina de corte con oxígeno. Si la compañía autoriza, se puede emplear, también, el
corte manual con oxígeno. Los extremos biselados deben ser razonablemente lisos y uniformes
y sus dimensiones deben estar de acuerdo con la especificación del procedimiento.
7.5
CONDICIONES ATMOSFÉRICAS
La soldadura no debe ser realizada cuando la calidad de la totalidad de la soldadura se vea
deteriorada por las condiciones atmosféricas prevalecientes, incluidos, sin limitarse a ellos, l la
humedad del aire, vientos con arena, o vientos fuertes. Pueden usarse protectores contra el
viento cuando sea práctico. La compañía debe decidir si las condiciones atmosféricas son
apropiadas para la soldadura.
32
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
7.6
NTC 4991
ESPACIO LIBRE
Cuando se suelda el tubo sobre la tierra, el espacio libre de trabajo alrededor del tubo para la
soldadura no debería ser menor de 406 mm (16 pulgadas). Cuando se suelda el tubo en una
zanja, el hueco tipo campana debe ser de suficiente tamaño para proveer al soldador o
soldadores un acceso fácil a la junta.
7.7
LIMPIEZA ENTRE CORDONES
La cascarilla y la escoria deben ser removidas de cada ranura y cordón. Se deben utilizar
herramientas mecánicas cuando esté determinado por la especificación del procedimiento de
soldadura; de otra manera, la limpieza puede realizarse con herramientas mecánicas o manuales.
Cuando se use una soldadura automática o semiautomática, los grupos de porosidad
superficial, los inicios del cordón y los puntos altos deben ser removidos por esmerilado antes
de depositar el metal de soldadura sobre ellos. Cuando la compañía así lo requiera, los
depósitos vidriosos y duros de escoria deben ser removidos antes de depositar el metal de
soldadura sobre ellos.
7.8
SOLDADURA EN POSICIÓN FIJA
7.8.1 Procedimiento
Todas las soldaduras en posición fija deben ser realizadas con las partes aseguradas para
evitar algún movimiento y con un espacio libre adecuado alrededor de la junta para permitir
trabajar al soldador o soldadores.
7.8.2 Cordones de relleno y acabado
Para soldadura en posición fija, el número de cordones de relleno y acabado debe ser tal que
la soldadura completa tenga una sección transversal sustancialmente uniforme alrededor de
toda la circunferencia del tubo. En ningún punto la superficie superior de la soldadura debe
estar por debajo de la superficie exterior del tubo, ni debería sobresalir del metal base por más
de 1,6 mm (1/16 de pulgada).
Dos cordones de soldadura no se deben iniciar en el mismo punto. La cara de la soldadura
completa debería ser aproximadamente 3 mm (1/8 de pulgada) mayor que el ancho de la
ranura (chaflán) original. La soldadura completa se debe cepillar y limpiar totalmente.
7.9
SOLDADURA EN POSICIÓN GIRADA
7.9.1 Alineamiento
A opción de la compañía, se debe permitir la soldadura en posición girada, previniendo que sea
mantenida la alineación con el uso de polines o un armazón estructural con un número
adecuado de rodillos para prevenir el pandeo del tubo en la longitud soportada.
7.9.2 Cordones de relleno y acabado
Para soldadura en posición girada, el número de cordones de relleno y acabado debe ser tal
que la soldadura completa tenga una sección transversal sustancialmente uniforme alrededor
de toda la circunferencia del tubo. Ningún punto de la superficie superior de la soldadura debe
estar por debajo de la superficie exterior del tubo, ni debería sobresalir del metal base por más
de 1,6 mm (1/16 de pulgada).
33
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
La cara de la soldadura completa debería ser aproximadamente 3 mm (1/8 de pulgada) mayor
que el ancho de la ranura (chaflán) original. A medida que avanza la soldadura, se debe girar el
tubo para mantener la soldadura en la parte superior del tubo o cerca de ella. La soldadura
completa se debe cepillar y limpiar totalmente.
7.10
IDENTIFICACIÓN DE LAS SOLDADURAS
Cada soldador debe identificar su trabajo del modo prescrito por la compañía.
7.11
PRECALENTAMIENTO Y POSTRATAMIENTO TÉRMICO
La especificación del procedimiento debe establecer el precalentamiento y postratamiento
térmico adecuados que se seguirán cuando los materiales o las condiciones atmosféricas
hacen necesario uno u otro tratamiento, o ambos.
8.
INSPECCIÓN Y ENSAYO DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN
8.1
DERECHOS DE INSPECCIÓN
La compañía debe tener el derecho para inspeccionar todas las soldaduras por medios no
destructivos o tomando soldaduras y sometiéndolas a ensayos mecánicos. La inspección
puede ser realizada durante la soldadura o después, cuando la soldadura ha sido terminada.
La frecuencia de inspección debe ser como la especifique la compañía.
8.2
MÉTODOS DE INSPECCIÓN
El ensayo no destructivo puede consistir en la inspección radiográfica u otro método
especificado por la compañía. El método usado debe producir indicaciones de imperfecciones,
que puedan ser interpretadas y evaluadas con exactitud. Las soldaduras deben ser evaluadas
con base en el Capítulo 9, o como opción para la compañía, de acuerdo con el Apéndice A de
esta norma. En último caso, se exigirá una inspección más extensiva para determinar el
tamaño de la imperfección.
El ensayo destructivo debe consistir en la remoción de las soldaduras completas, la selección
de las soldaduras en probetas y la inspección de las probetas. Las probetas deben ser
preparadas y deben cumplir con los requisitos del numeral 6.5. La compañía debe tener el
derecho de aceptar o rechazar cualquier soldadura que no cumpla los requisitos por el método
por el cual esta fue inspeccionada. El soldador o soldadores que ejecutan una soldadura que
fallan en el cumplimiento de los requisitos pueden ser descalificados para un trabajo posterior.
Los operarios del equipo de inspección no destructiva pueden ser requeridos para demostrar la
capacidad en el procedimiento de inspección para detectar defectos rechazables, y su
habilidad para interpretar apropiadamente las indicaciones dadas por el equipo.
No se deben usar métodos de ensayo por trepanación u horadación.
8.3
CALIFICACIÓN DEL PERSONAL DE INSPECCIÓN
El personal de inspección de soldadura debe ser calificado por la experiencia y el
entrenamiento para la tarea específica de inspección que ellos realizan. Sus calificaciones
deben ser aceptadas por la compañía. La documentación de estas calificaciones será
conservada por la compañía y debe incluir lo siguiente, sin limitarse a ello:
34
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
8.4
NTC 4991
a)
educación y experiencia,
b)
entrenamiento,
c)
resultados de algunas exámenes de calificación.
CERTIFICACIÓN DEL PERSONAL DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
8.4.1 Procedimientos
El personal de ensayos no destructivos debe ser certificado para el Nivel I, II, o III de acuerdo
con las Prácticas Recomendadas de la Asociación Norteamericana para Ensayos No
Destructivos No. SNT-TC-1ª, ACCP o cualquier otro programa de certificación de
reconocimiento nacional que será aceptado por la compañía para el método de ensayo
empleado. Únicamente personal de Nivel II ó III debe interpretar los resultados del ensayo.
8.4.2 Registro
La compañía debe mantener un registro del personal certificado en ensayos no destructivos. El
registro debe incluir los resultados de las pruebas de certificación, la agencia, la persona que
otorga la certificación y la fecha de la certificación. El personal de ensayos no destructivos
puede ser solicitado para ser recertificado como una opción de la compañía o en caso de
surgir alguna duda sobre su habilidad. El personal de ensayos no destructivos de nivel I y II
debe ser recertificado al menos cada tres años. El personal de ensayos no destructivos de nivel
III debe ser recertificado al menos cada 5 años.
9.
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
9.1
GENERALIDADES
Los criterios de aceptación presentados en esta sección se aplican a discontinuidades
localizadas por los métodos de ensayo de radiografía, partículas magnéticas, tintas penetrantes
y ultrasonido. Ellos también pueden ser aplicados en la inspección visual.
Los ensayos no destructivos no deben ser utilizados para seleccionar soldaduras que estén
sometidas a ensayos destructivos de acuerdo con el numeral 8.1.
9.2
DERECHOS DE RECHAZO
Todos los métodos de ensayos no destructivos están limitados en la información que se puede
derivar de las indicaciones que ellos producen. La compañía puede, por lo tanto, rechazar
cualquier soldadura que aparentemente se encuentre dentro de los criterios de aceptación si,
en su opinión, la profundidad de una discontinuidad puede ser crítica y perjudicial para la
soldadura.
9.3
ENSAYO RADIOGRÁFICO
Nota. Todas las densidades referidas en el numeral 9.3.1 hasta el 9.3.13 están basadas en imágenes negativas
(negativos).
35
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
9.3.1 Falta de penetración sin desalineamiento (IP)
La falta de penetración sin que esté presente un desalineamiento (IP, Inadequate Cross
Penetration), se define como el llenado incompleto de la raíz de la soldadura. Esta condición se
muestra esquemáticamente en la Figura 13. La falta de penetración de la raíz debe ser
considerada como un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones:
a)
La longitud de una indicación individual de IP excede 25 mm (1 pulgada).
b)
La longitud total acumulada de indicaciones IP en cualquier longitud de soldadura
continua de 300 mm (12 pulgada) excede 25 mm (1 pulgada).
c)
La longitud total acumulada de indicaciones IP excede el 8 % de la longitud
soldada, en cualquier longitud de soldadura inferior a 300 mm (12 pulgadas).
9.3.2 Falta de penetración debida a desalineamiento (IPD)
La falta de penetración debida a desalineamiento (IPD, Inadequate Penetration Due to HighLow), se define como la condición que existe cuando un borde de la raíz está expuesto (o no
unido) porque el tubo adyacente o el accesorio de la unión están desalineados. Esta condición
se muestra gráficamente en la Figura 14. La IPD debe ser considerada un defecto si existiera
alguna de las siguientes condiciones:
a)
La longitud de una indicación individual de IPD excede 50 mm (2 pulgadas).
b)
La longitud total de las indicaciones de IPD en cualquier longitud continua de
soldadura de 300 mm.(12 pulgadas) excede 75 mm (3 pulgadas).
9.3.3 Inadecuada penetración en la sección transversal (ICP)
Inadecuada penetración en la sección transversal (ICP, Inadequate Cross Penetration) se
define como una discontinuidad subsuperficial entre el primer pase interior y el primer pase
exterior que es causado por falta de penetración en a las caras verticales de la junta. Esta
condición se muestra esquemáticamente en la Figura 15. La ICP debe ser considerada un
defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones:
a)
La longitud de una indicación individual de ICP excede los 50 mm (2 pulgadas).
b)
La longitud total de indicaciones de ICP en cualquier longitud continua de
soldadura de 300 mm (12 pulgadas) excede los 50 mm (2 pulgadas).
9.3.4 Fusión incompleta (IF)
La fusión incompleta (IF, Incomplete Fusion) se define como una discontinuidad superficial
entre el metal de soldadura y el material base que está abierto a la superficie. Esta condición
se muestra esquemáticamente en la Figura 16. La IF debe ser considerada un defecto si
existiera alguna de las siguientes condiciones:
36
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
9.3.5
NTC 4991
a)
La longitud de una indicación individual de IF excede 25 mm (1 pulgada).
b)
La longitud total acumulada de las indicaciones de IF en cualquier longitud
continua de soldadura de 300 mm (12 pulgadas) excede 25 mm (1 pulgada).
c)
La longitud total acumulada de las indicaciones de IF excede el 8 % de la longitud
soldada, en cualquier longitud de soldadura inferior a 300 mm (12 pulgadas).
Fusión incompleta debida a un traslape frío (IFD)
La fusión incompleta debida a un traslape frío (IFD, Incomplete Fusión Die to Cold Lap), se define
como una discontinuidad entre dos cordones adyacentes de soldadura o entre el metal de
soldadura y el metal base que no está abierto hacia la superficie.
Esta condición se muestra esquemáticamente en la Figura 17. La IFD debe ser considerado un
defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones:
a)
La longitud de una indicación individual de IFD excede 50 mm (2 pulgadas).
b)
La longitud total acumulada de las indicaciones de IFD en cualquier longitud de
soldadura continua de 300 mm (12 pulgadas) excede 50 mm (2 pulgadas).
c)
La longitud total acumulada de indicaciones de IFD excede el 8 % de la longitud
de soldadura.
9.3.6 Concavidad Interna (IC)
La concavidad interna (IC, Internal Concavity) está definida en el numeral 3.2.7 y se muestra
esquemáticamente en la Figura 18. Cualquier longitud de concavidad interna es aceptable,
siempre que la densidad de imagen de la radiografía de la concavidad interna no exceda la
densidad del metal base adyacente más delgado. Para las áreas que excedan la densidad del
metal base adyacente más delgado, se aplica el criterio de quemón. (Véase el numeral 9.3.7).
Relleno incompleto
en la raíz
Nota. Una o ambas caras de la raíz pueden ser inadecuadamente rellenas en la superficie interior.
Figura 13. Penetración inadecuada sin desalineamiento (IP)
37
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Relleno incompleto
en un lado de la raíz
Figura 14. Inadecuada penetración debida a desalineamiento (IPD)
Figura 15. Inadecuada penetración en la sección transversal (ICP)
Ausencia de unión; la
imperfección está
conectada a la superficie
Figura 16. Fusión incompleta en el cordón de raíz o en la parte superior de la junta (IF)
38
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Traslape frío entre
cordones adyacentes
Traslape frío entre cordón
de soldadura y metal base
Nota. El traslape frío mostrado no está abierto a la superficie.
Figura 17. Fusión incompleta debido a traslape frío (IFD)
El cordón de la raíz esta fusionado
completamente,pero el centro del
pase de raíz esta significativamente
abajo de la superficie interna del tubo
Figura 18. Concavidad interna (IC)
9.3.7 Quemón (BT)
9.3.7.1 Un quemón (BT, Burn Through) se define como una parte del cordón de raíz en donde
la penetración excesiva ha causado que el charco de metal de soldadura sea soplado dentro
del tubo.
9.3.7.2 Para un tubo con diámetro exterior mayor o igual a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada), un BT
debe ser considerado como un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones:
a)
La dimensión máxima excede 6 mm (1/4 de pulgada) y la densidad de imagen del
BT excede la densidad del metal base adyacente más delgado.
39
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
b)
La dimensión máxima excede el más delgado de los espesores nominales de las
paredes unidas y la densidad de la imagen del BT excede la densidad del metal
base adyacente más delgado.
c)
La suma de las dimensiones máximas de los BT separados cuya densidad de
imagen excede la densidad del metal base adyacente más delgado, mayor a
13 mm (1/2 pulgada) en cualquier longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) o de
la longitud total de la soldadura, cualquiera que sea menor.
9.3.7.3 Para un tubo con diámetro exterior menor a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada), un BT debe
ser considerado un defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones:
a)
La dimensión máxima excede 6 mm (1/4 de pulgada) y la densidad de imagen del
BT excede la densidad del metal base adyacente más delgado.
b)
La dimensión máxima excede el más delgado de los espesores nominales de las
paredes unidas y la densidad de la imagen del BT excede la densidad del metal
base adyacente más delgado.
c)
Se presenta más de un BT de cualquier tamaño y la densidad de más de una de
las imágenes excede la densidad del metal base adyacente más delgado.
9.3.8 Inclusiones de escoria
9.3.8.1 Una inclusión de escoria se define como un sólido no metálico atrapado en el metal de
soldadura o entre el metal de soldadura y el material base.Por ejemplo, inclusiones de escoria
alargadas (ESI, Elongated Slag Inclusions), líneas de escoria continuas o líneas de escoria
interrumpidas o huellas de tractor (wagon tracks) se encuentran generalmente en la zona de
fusión. Las inclusiones de escoria aisladas (ISI, Isolated Slag Inclusions) son de forma irregular
y pueden localizarse en cualquier parte de la soldadura.
Para propósitos de evaluación, cuando se mide el tamaño de una indicación radiográfica de
escoria, la máxima dimensión de la indicación debe ser considerada como su longitud.
9.3.8.2 Para tubería con un diámetro exterior mayor o igual a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada), las
inclusiones de escoria deben ser consideradas un defecto si existiera alguna de las siguientes
condiciones:
a)
La longitud de una indicación de ESI excede los 50 mm (2 pulgadas).
Nota. Indicaciones paralelas de ESI separadas aproximadamente por el ancho del cordón de raíz
(huellas de tractor) deben ser consideradas como una indicación sencilla, a menos que el ancho de
cualquiera de ellas exceda 0,8 mm (1/32 de pulgada). En este caso, deben ser consideradas como
indicaciones separadas.
b)
La longitud total acumulada de indicaciones de ESI en cualquier longitud continua
de soldadura de 300 mm (12 pulgadas) excede los 50 mm (2 pulgadas).
40
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
c)
El ancho de una indicación de ESI excede 1,6 mm (1/16 de pulgada).
d)
La longitud total acumulada de indicaciones de ISI en cualquier longitud continua
de soldadura de 300 mm (12 pulgadas) excede 13 mm (1/2 pulgada).
e)
El ancho de una indicación de ISI excede 3 mm (1/8 de pulgada).
f)
Si más de cuatro indicaciones de ISI con un ancho máximo de 3 mm (1/8 de pulgada)
están presentes en cualquier longitud continua de soldadura de 300 mm
(12 pulgadas).
g)
La longitud total acumulada de indicaciones de ESI y de ISI excede el 8 % de la
longitud soldada.
9.3.8.3 Para tubería con diámetro exterior menor a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada), las inclusiones
de escoria deben ser consideradas un defecto si existiera cualquiera de las siguientes
condiciones:
a)
La longitud de una indicación de ESI excede tres veces el espesor nominal de la
más delgada de las paredes unidas.
Nota. Las indicaciones de ESI paralelas separadas aproximadamente el ancho del cordón de raíz
(huellas de tractor) deben ser consideradas como una indicación individual a menos que el ancho de
cualquiera de ellas exceda 0,8 mm (1/32 de pulgada). En este caso, deben ser consideradas como
indicaciones separadas.
b)
El ancho de una indicación de ESI excede 1,6 mm (1/16 de pulgada).
c)
La longitud total acumulada de indicaciones de ISI excede dos veces el espesor
nominal de la más delgada de las paredes unidas, y el ancho excede la mitad del
espesor nominal de la más delgada de las paredes soldadas.
d)
La longitud total acumulada de indicaciones de ESI y de ISI excede el 8 % de la
longitud soldada.
9.3.9 Porosidad
9.3.9.1 La porosidad se define como el gas atrapado durante la solidificación del metal de
soldadura, antes de que el gas tenga la posibilidad de ascender a la superficie del charco
fundido y escapar. La porosidad es, generalmente, esférica pero puede ser de forma alargada
o irregular, tal como la porosidad tubular (agujeros de gusano).
Cuando se mide el tamaño de la indicación radiográfica producida por un poro, se deben
aplicar los criterios dados en el numeral 9.3.9.2 hasta el numeral 9.3.9.4, a la dimensión
máxima de la indicación.
9.3.9.2 La porosidad individual o dispersa (P, Porosity) debe ser considerada un defecto si
existiera cualquiera de las siguientes condiciones:
41
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
a)
El tamaño de un poro individual excede 3 mm (1/8 de pulgada).
b)
El tamaño de un poro individual excede el 25 % del espesor nominal de la más
delgada de las paredes unidas.
c)
La distribución de porosidad dispersa excede la concentración permitida por la
Figura 19 ó 20.
Mezclada al azar
Grande
Mediana
Fina
Alineada (Tres o más)
4T
2T
2T
1T
Nota. El tamaño de las porosidades no está dibujado a escala; para dimensiones, referirse al numeral 9.3.9.
Figura 19. Distribución máxima de porosidades. espesores de pared menores
o iguales a 12,7 mm (1/2 pulgada)
42
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Mezclada al azar
Grande
Mediana
Fina
Alineada (Tres o más)
4T
2T
2T
1T
Nota. El tamaño de las porosidades no está dibujado a escala; para dimensiones referirse al numeral 9.3.9.
Figura 20. Distribución máxima de porosidades. espesores de pared mayores a 12,7 mm (1/2 pulgada)
43
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
9.3.9.3 La porosidad en grupo (CP, Cluster Porosity) que ocurre en cualquier pase de
soldadura, excepto en el pase de presentación, debe cumplir con los criterios del numeral
9.3.9.2. La CP que ocurra en el pase de presentación debe ser considerada un defecto si
existiera alguna de las siguientes condiciones:
a)
El diámetro del grupo de poros excede 13 mm (1/2 pulgada).
b)
La longitud total acumulada de CP en cualquier tramo continuo de soldadura de
300 mm (12 pulgadas) de longitud de soldadura excede 13 mm (1/2 pulgada).
c)
Un poro individual en un grupo excede 2 mm (1/16 de pulgada) en tamaño.
9.3.9.4 La porosidad en túnel (poro túnel) (HB, Hollow Bead) se define como una porosidad
lineal alargada que ocurre en el pase de raíz. La HB debe ser considerada un defecto si existe
alguna de las siguientes condiciones:
a)
La longitud de una indicación individual de HB excede 13 mm (1/2 pulgada)
b)
La longitud total acumulada de indicaciones de HB en cualquier longitud de
soldadura continua de 300 mm (12 pulgadas) excede los 50 mm (2 pulgadas).
c)
Las indicaciones individuales de HB, de longitud mayor a 6 mm (1/4 pulgada),
están separadas por menos de 50 mm (2 pulgadas).
d)
La longitud total acumulada de indicaciones de HB excede el 8 % de la longitud
soldada.
9.3.10 Grietas
Las grietas (C, Crack) deben ser consideradas un defecto, si existiera alguna de las siguientes
condiciones:
a)
Que la grieta, de cualquier tamaño o localización en la soldadura, no sea una
grieta de cráter superficial o una grieta estrella.
b)
La grieta es de cráter superficial o una grieta estrella, con longitud que excede
4 mm (5/32 de pulgada).
Nota. Las grietas de cráter superficial o grietas estrella están localizadas en los puntos finales de los
cordones de soldadura y son el resultado de las contracciones en el metal de soldadura durante la
solidificación.
9.3.11 Socavado
El socavado se define como una acanaladura o ranura fundida en el metal base en la
presentación o la raíz de la unión, que no es llenada por el metal de soldadura.
44
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
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El socavado adyacente al pase de presentación (EU, External Undercutting) o al pase de raíz
(IU, Internal Undercutting) debe ser considerado un defecto si existe alguna de las siguientes
condiciones:
a)
La longitud total acumulada de indicaciones de EU o de IU, en cualquier
combinación, en una longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) de soldadura,
excede los 50 mm (2 pulgadas).
b)
La longitud total acumulada de EU y de IU, en cualquier combinación, excede 1/6
de la longitud soldada.
Nota. Véase el numeral 9.7 a cerca de los criterios de aceptación para el socavado cuando se
emplean las mediciones visual y mecánica.
9.3.12 Acumulación de discontinuidades
Excluyendo la penetración incompleta, debida al desalineamiento y al socavado, cualquier
acumulación de discontinuidades (AD, Acumulation of Discontinuities) debe ser considerada
como un defecto si existe alguna de las siguientes condiciones:
a)
La longitud total de indicaciones en cualquier longitud continua de 300 mm
(12 pulgadas) de soldadura, excede los 50 mm (2 pulgadas).
b)
La longitud total acumulada de indicaciones excede el 8 % de la longitud soldada.
9.3.13 Discontinuidades en el tubo o los accesorios
Se deben reportar a la compañía las imperfecciones detectadas por ensayo radiográfico en el
tubo o los accesorios. La compañía debe tomar la decisión de repararlas o removerlas.
9.4
ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS
9.4.1 Clasificación de las Indicaciones
9.4.1.1 Las indicaciones que se muestran por el ensayo de partículas magnéticas no son
necesariamente imperfecciones. Las variaciones magnéticas y metalúrgicas pueden producir
indicaciones que son similares a las originadas por imperfecciones pero que no son relevantes
para la aceptación. Los criterios dados en los numerales 9.4.1.2 y en 9.4.1.3 se aplican para
evaluar las indicaciones.
9.4.1.2 Cualquier indicación con una dimensión máxima de 1,6 mm (1/16 de pulgada), o menor,
se debe clasificar como no relevante. Cualquier indicación más grande que se crea que no es
relevante, se debe considerar relevante hasta que sea reinspeccionada por partículas
magnéticas o por otro método de ensayo no destructivo, para determinar si existe o no una
discontinuidad real. La superficie puede ser esmerilada o acondicionada de otra manera antes
de una reinspección.
Después de que una indicación se determina como no relevante, no es necesario
reinspeccionar otras indicaciones no relevantes del mismo tipo.
45
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
9.4.1.3 Las indicaciones relevantes son aquellas ocasionadas por las imperfecciones. Las
indicaciones lineales son aquellas en las cuales la longitud supera tres veces el ancho. Las
indicaciones redondeadas son aquellas en las cuales la longitud es igual o menor a tres veces
el ancho.
9.4.2 Criterios de Aceptación
Las indicaciones relevantes se deben considerar como defectos si existe alguna de las
siguientes condiciones:
a)
Las indicaciones lineales evaluadas como grietas de cráter o grietas estrella
exceden 4 mm (5/32 de pulgada) en longitud.
b)
Las indicaciones lineales se evalúan como otras grietas, diferentes de grietas de
cráter o grietas estrella.
c)
Las indicaciones lineales se evalúan como fusión incompleta, IF, y su longitud total
excede 25 mm (1 pulgada) en una longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) de
soldadura o el 8 % de la longitud soldada.
Las indicaciones redondeadas deben ser evaluadas de acuerdo con los criterios de los
numerales 9.3.9.2 y 9.3.9.3, el que sea aplicable. Para propósitos de evaluación, la dimensión
máxima de una indicación redondeada debe ser considerada como su tamaño.
Nota. Cuando exista duda acerca del tipo de discontinuidad dada por una indicación, la verificación se puede
obtener usando otros métodos de ensayo no destructivo.
9.4.3 Discontinuidades en el tubo o los accesorios
Se debe reportar a la compañía las discontinuidades detectadas por el ensayo de partículas
magnéticas en el tubo o los accesorios. La decisión para repararlas o removerlas debe ser
tomada por la compañía.
9.5
ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES
9.5.1 Clasificación de las Indicaciones
9.5.1.1 Las indicaciones mostradas por el ensayo de tintas penetrantes no son necesariamente
imperfecciones. Las marcas de mecanizado, rayones y condiciones superficiales pueden
producir indicaciones similares a las mostradas por imperfecciones pero que no son relevantes
para la aceptación. Los criterios dados en los numerales 9.5.1.2 y 9.5.1.3 se aplican para
evaluar las indicaciones.
9.5.1.2 Cualquier indicación con una dimensión máxima de 2 mm (1/16 de pulgada), o menor,
debe ser clasificada como no relevante. Cualquier indicación mayor estimada como no
relevante debe ser considerada como relevante hasta que sea reinspeccionada por tintas
penetrantes o cualquier otro método de ensayo no destructivo, para determinar si existe o no
una discontinuidad real. La superficie puede ser esmerilada o acondicionada de otra forma
antes de su reinspección.
46
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Después de determinar una indicación como no relevante, otras indicaciones no relevantes del
mismo tipo no necesitan ser reinspeccionadas.
9.5.1.3 Las indicaciones relevantes son aquellas causadas por las imperfecciones. Las
indicaciones lineales son aquellas en las cuales la longitud es mayor a tres veces el ancho. Las
indicaciones redondeadas son aquellas en las cuales la longitud es igual o menor a tres veces
el ancho.
9.5.2 Criterios de aceptación
Las indicaciones relevantes deben ser consideradas como defectos si existiera cualquiera de
las siguientes condiciones:
a)
Las indicaciones lineales evalúan como grietas de cráter o grietas estrella y
exceden 4 mm (5/32 de pulgada) en longitud.
b)
Las indicaciones lineales se evalúan como grietas diferentes de grietas de cráter o
grietas estrella.
c)
Las indicaciones lineales se evalúan como una fusión incompleta, IF, y su longitud
total excede 25 mm (1 pulgada), en una longitud continua de 300 mm
(12 pulgadas) de soldadura o el 8 % de la longitud soldada.
Las indicaciones redondeadas deben ser evaluadas de acuerdo con el criterio de los numerales
9.3.8.2 y 9.3.8.3, el que sea aplicable. Para propósitos de evaluación, la dimensión máxima de
una indicación redondeada debe ser considerada como su tamaño.
Nota. Cuando exista duda acerca del tipo de discontinuidad dada por una indicación, la verificación se puede
obtener usando otros métodos de ensayo no destructivo.
9.5.3 Discontinuidades en el tubo o los accesorios
Se deben reportar a la compañía las discontinuidades detectadas en el tubo o los accesorios
por el ensayo de tintas penetrantes. La decisión para repararlas o removerlas debe ser
asumida por la compañía.
9.6
ENSAYO DE ULTRASONIDO
9.6.1 Clasificación de las Indicaciones
9.6.1.1 Las indicaciones producidas por el ensayo de ultrasonido no son necesariamente
defectos. Los cambios en la geometría de la soldadura debidos a desalineación de los
extremos de los tubos colindantes, cambios en el perfil del sobreespesor o sobremonta de la
soldadura en raíz del diámetro interior, ID, y los pases de presentación del diámetro exterior,
OD, transiciones internas y la conversión del modo de onda ultrasónica debida a tales
condiciones pueden ocasionar indicaciones geométricas que son similares a aquellas
ocasionadas por imperfecciones de la soldadura, pero que no son relevantes para su
aceptabilidad
47
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
9.6.1.2 Las indicaciones lineales se definen como indicaciones con su dimensión mayor en la
dirección de la longitud de la soldadura. Las indicaciones lineales típicas pueden ser
ocasionadas por los siguientes tipos de discontinuidades, aunque no están limitadas a ellos:
penetración inadecuada sin desalineamiento (IP), penetración inadecuada debida a
desalineamiento (IPD), inadecuada penetración en la sección transversal (ICP), fusión
incompleta (IF), fusión incompleta debida a traslape frío (IFD), inclusión de escoria alargada
(ESI), grietas (C), socavado adyacente al pase de presentación (EU) o al pase de raíz (IU) y
porosidad alargada o poro túnel (HB).
9.6.1.3 Las indicaciones transversales se definen como indicaciones con su dimensión mayor a
través de la soldadura. Las indicaciones transversales típicas pueden ser causadas por los
siguientes tipos de discontinuidades, aunque no están limitadas a ellos: grietas (C), inclusiones
de escoria aislada (ISI) y fusión incompleta debida a traslape frío (IFD) en los arranques o
paradas de los pases de soldadura.
9.6.1.4 Las indicaciones volumétricas se definen como indicaciones tridimensionales. Tales
indicaciones pueden ser ocasionadas por inclusiones, agujeros o poros múltiples o sencillos.
Los poros, agujeros parcialmente llenos, o las inclusiones pequeñas en los arranques o
paradas en los pases de soldadura pueden ocasionar indicaciones mayores en la dirección
transversal que en la dirección longitudinal de la soldadura
Las indicaciones volumétricas típicas pueden ser ocasionadas por () los siguientes tipos de
discontinuidades, aunque no están limitadas a ellos: concavidad interna (IC), quemones (BT),
inclusiones de escoria aislada (ISI), porosidad (P) y porosidad agrupada (CP).
9.6.1.5 Las indicaciones relevantes las ocasionadas por las imperfecciones. Las indicaciones
relevantes deben ser valoradas de acuerdo con el nivel de evaluación dado en el numeral
11.4.7 para los criterios de aceptación establecidos en el numeral 9.6.2.
Nota. Cuando existan dudas acerca del tipo de imperfección que se revela por una indicación, se puede obtener una
verificación al emplear otros métodos de ensayo no destructivos.
9.6.2 Criterios de aceptación
9.6.2.1. Las indicaciones establecidas como grietas (C) deben ser consideradas defectos.
9.6.2.2 Las indicaciones lineales superficiales (LS) (diferentes de las grietas) identificadas por
estar abiertas a la superficie del diámetro exterior o del diámetro interior, deben ser
consideradas defectos si existiera cualquiera de las siguientes condiciones:
a)
La totalidad acumulada de las indicaciones lineales superficiales, en cualquier
longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) de soldadura excede 25 mm
(1 pulgada).
b)
La totalidad acumulada de las indicaciones lineales superficiales excede el 8 % de
la longitud de la soldadura.
9.6.2.3 Las indicaciones lineales subsuperficiales (LB) (diferentes de las grietas), identificadas
por estar por debajo de la superficie, dentro de la soldadura y sin conexión a la superficie del
diámetro exterior o del diámetro interior, deben ser consideradas defectos si existiera alguna
de las siguientes condiciones:
48
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
a)
La longitud total acumulada de las indicaciones ocultas, en cualquier longitud
continua de 300 mm (12 pulgadas) de soldadura, excede los 50 mm (2 pulgadas).
b)
La longitud total acumulada de las indicaciones ocultas excede el 8 % de la
longitud de la soldadura.
9.6.2.4 Las indicaciones transversales (T) (diferentes de las grietas) deben ser consideradas
volumétricas y evaluadas a partir del uso de los criterios para indicaciones volumétricas. La
letra T se debe usar para designar todas las indicaciones transversales en los registros.
9.6.2.5 Las indicaciones volumétricas agrupadas (VC) deben ser consideradas defectos
cuando la dimensión máxima de las indicaciones VC exceda 13 mm (1/2 pulgada).
9.6.2.6 Las indicaciones volumétricas individuales (Vl) deben ser consideradas defectos
cuando la dimensión máxima de las indicaciones Vl exceda 6 mm (1/4 de pulgada), tanto de
ancho como de largo.
9.6.2.7 Las indicaciones volumétricas de raíz (VR), identificadas por estar abiertas a la
superficie del diámetro interior, deben ser consideradas defectos si existiera alguna de las
siguientes condiciones:
a)
La máxima dimensión de las indicaciones VR excede 6 mm (1/4 pulgada).
b)
La longitud total acumulada de las indicaciones VR excede 13 mm (1/2 pulgada),
en cualquier longitud continua de 300 mm (12 pulgadas).
9.6.2.8 Cualquier acumulación de indicaciones relevantes (AR) debe ser considerada un
defecto si existiera alguna de las siguientes condiciones:
a)
La longitud total acumulada de las indicaciones sobre el nivel de evaluación
excede 50 mm (2 pulgadas) en cualquier longitud de 300 mm (12 pulgadas) de
soldadura.
b)
La longitud total acumulada de las indicaciones sobre el nivel de evaluación
excede el 8 % de la longitud de la soldadura.
9.6.3 Discontinuidades en el tubo o los accesorios
Se deben reportar a la compañía las discontinuidades detectadas por el ensayo de
ultrasonido en el tubo o los accesorios. La decisión para repararlas o removerlas debe ser
asumida por la compañía.
9.7
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN VISUAL PARA EL SOCAVADO
9.7.1 Generalidades
El socavado se definió en el numeral 9.3.11. Los criterios de aceptación establecidos en el
numeral 9.7.2 complementan pero no reemplazan los requisitos de inspección visual
establecidos en otra parte de esta norma.
49
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9.7.2 Criterios de aceptación
Cuando se emplean medios visuales y mecánicos para determinar la profundidad, el socavado
adyacente al cordón de presentación o de raíz no debe exceder las dimensiones dadas en la
Tabla 4. Cuando a un mismo tiempo las mediciones mecánicas y radiográficas están
disponibles, deben regir las mediciones mecánicas.
Tabla 4. Dimensiones máximas del socavado
Profundidad
Longitud
Mayor a 0,8 mm (1/32 de pulgada) o mayor al
12,5 % del espesor de pared del tubo, cualquiera
que resulte menor.
No aceptable
Mayor a 0,4 mm (1/64 pulgada) o mayor al
intervalo entre 6,0 % y el 12,5 % de la pared del
tubo, cualquiera que resulte menor.
50 mm (2 pulgadas) en una longitud de
soldadura continua de 300 mm
(12 pulgadas) ó 1/6 de la longitud
soldada, la que resulte más pequeña
Menor o igual a 0,4 mm (1/64 pulgada) o menor o
igual al 6,0 % del espesor de la pared del tubo, la
que resulte más pequeña.
Aceptable,
longitud
10.
REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS
10.1
AUTORIZACIÓN PARA REPARAR
indiferentemente
de
la
10.1.1 Grietas
La soldaduras agrietadas se deben retirar de la línea, a menos que estén permitidas por el
numeral 9.3.10, o cuando la compañía autorice la reparación . Se pueden reparar grietas donde
la longitud de la grieta es menor del 8 % de la longitud soldada, y se usará un procedimiento
calificado de reparación de soldadura.
10.1.2 Defectos diferentes a grietas
Los defectos en los pases de raíz y de relleno pueden ser reparados con la autorización previa
de la compañía. Los defectos en el pase de presentación pueden ser reparados sin
autorización previa de la compañía. Se requiere el uso de un procedimiento calificado de
reparación de soldadura siempre que una reparación se efectúe con un proceso diferente al
usado originalmente para realizar la soldadura o cuando las reparaciones se hacen en un área
reparada previamente.
10.2
PROCEDIMIENTO DE REPARACIÓN
Cuando se requiera un procedimiento de reparación de soldadura, el procedimiento se debe
establecer y calificar para demostrar que puede producirse una soldadura con las propiedades
mecánicas convenientes y confiables. Este debe ser aprobado por un ensayo destructivo y el
tipo y número de tales ensayos debe estar a discreción de la compañía. El procedimiento de
reparación, como mínimo, debe incluir los siguientes aspectos:
10.2.1 Método de exploración del defecto
50
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10.2.2 Método para la remoción del defecto
10.2.3 La ranura de reparación debe ser inspeccionada para confirmar la remoción completa
del defecto.
10.2.4 Requisitos para el precalentamiento y el calentamiento entre pases.
10.2.5 Procesos de soldadura y otra información específica contenida en el numeral 5.3.2.
10.2.6 Requisitos para los ensayos no destructivos entre pases.
10.3
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN
10.3.1 Las áreas reparadas deben ser inspeccionadas por los mismos medios utilizados
previamente. Si la compañía prefiere, puede reinspeccionar toda la soldadura que contiene una
reparación, de la misma manera como se permite la inspección de cualquier soldadura de
producción (véanse los numerales 8.1 y 8.2). Las reparaciones deben estar de acuerdo con los
criterios de aceptación del Capítulo 9.
10.4
SUPERVISIÓN
10.4.1 La reparación se debe hacer bajo la supervisión de un experto en las técnicas de
reparación de soldadura.
10.5
SOLDADOR
10.5.1 La soldadura debe ser realizada por un trabajador calificado.
11.
PROCEDIMIENTOS PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
11.1
MÉTODOS DE ENSAYO RADIOGRÁFICO
11.1.1 Generalidades
Este numeral 11.1 establece los requisitos para la producción de imágenes de radiografía en
película u otros medios mediante el uso de rayos X o rayos gamma. Se debe establecer y
registrar un procedimiento pormenorizado para la producción de imágenes. Las radiografías en
película que se produzcan con el empleo de este procedimiento deben tener la densidad
(véase el numeral 11.1.10), claridad y contraste exigidos por esta norma. Las imágenes
producidas por otros sistemas deben tener la sensibilidad requerida para definir claramente el
agujero esencial o el diámetro del alambre del penetrómetro adecuado. Se deben usar los
siguientes criterios para evaluar las imágenes de las radiografías:
a)
Una calidad aceptable de imagen es aquella que está libre de velo (nube) y de
irregularidades de procesado que pueden ocultar la imagen de una imperfección
real.
b)
El penetrómetro prescrito y el agujero esencial o el diámetro del alambre.
c)
Un sistema de identificación aceptable.
51
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d)
Una técnica y montaje adecuados.
e)
Compatibilidad con los criterios de aceptación.
Todos los requisitos referentes a la calidad de las imágenes resultantes deben aplicarse
igualmente a rayos X y a rayos gamma. El uso de la inspección radiográfica, así como la
frecuencia de tal uso, debe quedar a opción de la compañía.
La compañía y el contratista radiográfico deberían acordar el procedimiento radiográfico o
procedimientos por usarse, antes del inicio de la producción de radiografía. La compañía debe
solicitar al contratista una demostración de que el procedimiento radiográfico propuesto en
realidad producirá imágenes aceptables, y le debe exigir, por tanto, el uso de dichos
procedimientos para la producción de la radiografía.
11.1.2 Detalles del procedimiento
11.1.2.1 Generalidades. Se deben registrar los detalles de cada uno de los procedimientos
radiográficos. Se debe suministrar una copia del registro a la compañía, para sus archivos. El
informe puede ser en forma escrita, en esquema o una combinación de ambos. Cada uno de
los procedimientos debe incluir, como mínimo, los detalles planteados en los numerales
11.1.2.2 y 11.1.2.3.
11.1.2.2 Película radiográfica. El procedimiento para la película radiográfica debe incluir, como
mínimo, los siguientes detalles:
a)
Fuente de radiación. El tipo de fuente de radiación, el tamaño efectivo de la fuente
o del punto focal y el rango de voltaje del equipo de rayos X.
b)
Pantallas intensificadoras. El tipo y ubicación de las pantallas y si se emplea
plomo, su espesor.
c)
Película. La marca comercial de la película, el tipo, o ambos, y el número de
placas en el casete. Para técnicas de película múltiple, se debe especificar la
forma en la cual se debe ver la película .
d)
Geometría de la exposición. Ya sea exposición de pared sencilla para visión de
pared sencilla (SWE/SWV), exposición de pared doble para visión de pared
sencilla (DWE/SWV), o exposición de pared doble para visión de pared doble
(DWE/DWV); distancia de la fuente o punto focal a la película; posiciones relativas
de la película, soldadura, fuente, penetrómetros e intervalo o marcas de
referencia; y el número de exposiciones requeridas para radiografiar una
soldadura completa.
e)
Condiciones de exposición. Ya sea miliamperios o curie por minuto, voltaje de
rayos X o el voltaje y amperaje de entrada, y el tiempo de exposición.
f)
Procesamiento. Ya sea manual o automático; tiempo y temperatura de revelado y
tiempo para el baño o enjuague de parada, fijado y lavado; y detalles del secado.
g)
Materiales. El tipo y rango de espesor del material para los cuales el
procedimiento es adecuado.
52
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h)
Penetrómetros. Para penetrómetro tipo agujero: el tipo, material, número de
identificación y agujero esencial; material y espesor de la calza (Shim). Para
penetrómetros tipo alambre: el tipo, material, la letra de identificación del juego
ASTM y el diámetro del alambre esencial.
i)
Protector de calor. Material, espesor y la distancia del lado de la película del
protector de calor a la superficie del tubo.
11.1.2.3 Otros medios para la obtención de imágenes.El procedimiento para radiografía,
cuando se usen medios de imagen diferentes a película, debe incluir, como mínimo, los
siguientes detalles:
a)
Fuente de radiación. Tipo de fuente de radiación, tamaño efectivo de la fuente o
del punto focal y el rango de voltaje del equipo de rayos X.
b)
El sistema de colección de imagen usado.
c)
El sistema de procesamiento de la imagen usado.
d)
El sistema de observación de la imagen usado.
e)
El sistema de almacenamiento de la imagen usado.
f)
Geometría de la exposición. Ya sea SWE/SWV, DWE/SWV ó DWE/DWV; sea en
movimiento o en imagen fija; la velocidad de barrido para imagen en movimiento;
la distancia desde la fuente o punto focal a la superficie del objeto; las posiciones
relativas de la superficie del objeto, soldadura, fuente, penetrómetros y los
marcadores de referencia o intervalos; la cantidad de amplificación geométrica, la
amplificación total usada para la visión y el número de imágenes requeridas en la
radiografía de una soldadura completa.
g)
Condiciones de exposición. Ya sea miliamperios o curie por minuto, voltaje de
rayos X, o el voltaje y amperaje de entrada y, cuando se pueda aplicar, el tiempo
de exposición.
h)
Materiales. El tipo y rango de espesor del material para los cuales el
procedimiento es adecuado.
i)
Penetrómetros. Para los de tipo agujero: el tipo, material, número de identificación
y agujero esencial; material y espesor de la calza (shim). Para penetrómetros tipo
alambre: el tipo, material, la letra de identificación del juego ASTM y el diámetro
del alambre esencial.
j)
Protector de calor. Material, espesor y la distancia del lado de la película del
protector de calor a la superficie del tubo.
11.1.3 Geometría de la exposición
11.1.3.1 Película radiográfica. Cuando una fuente radiográfica se centra dentro de un tubo,
para exponer una soldadura a tope, resulta adecuada una exposición para la inspección
radiográfica de la soldadura completa (SWE/SWV).
53
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Cuando la fuente radiográfica está a máximo 13 mm (1/2 pulgada) por fuera de la superficie de
la soldadura, se deben realizar, mínimo, tres exposiciones separadas por 120 grados para la
inspección radiográfica de una soldadura completa (DWE/SWV).
Cuando la fuente radiográfica está a más de 13 mm (1/2 pulgada) por fuera de la superficie de
la soldadura, deben realizarse por lo menos cuatro exposiciones separadas 90 grados para la
inspección radiográfica de una soldadura completa (DWE/SWV).
Cuando el diámetro de la tubería que contiene la soldadura es de 88,9 mm (3,5 pulgadas), o
menor, se puede utilizar un procedimiento DWE/DWV. Cuando se usa este procedimiento y el
haz de radiación está desplazado de tal manera que no se traslapan tramos de soldadura del
lado de la fuente y del lado de la película en las áreas de la radiografía que se evalúa, entonces
deben hacerse, mínimo, dos exposiciones separadas 90 ° para la inspección radiográfica de la
soldadura completa.
Cuando la imagen de las partes de la soldadura del lado de la fuente y del lado de la película
se superponen, deben hacerse por lo menos tres exposiciones separadas 60 ° para la
inspección radiográfica de la soldadura completa.
Cuando el diámetro es pequeño y se toma radiografía del tubo de pared gruesa, deberían
hacerse exposiciones adicionales para minimizar la distorsión de las imágenes de las
imperfecciones en los extremos de las radiografías.
La distancia mínima entre la fuente o punto focal y el objeto del lado de la fuente que se está
radiografiando debe ser determinada por la fórmula siguiente (utilizando unidades de medición
constantes):
D = S t/k
Donde:
D
=
distancia mínima en pulgadas, entre el punto focal o fuente y el objeto por
radiografiar, medido del lado de la fuente.
S
=
tamaño efectivo de la fuente o del punto focal, en pulgadas.
t
=
es el espesor de la soldadura, incluido el sobreespesor de refuerzo, más la
distancia entre la soldadura del lado de la película y la película, en
pulgadas.
k
=
factor de penumbra geométrica.
Cuando se determina t para los procedimientos SWE/SWV y DWE/SWV, se debe emplear el
espesor de la pared individual y su sobreespesor de soldadura. Cuando se determina t para los
procedimientos DWE/DWV, se debe usar el diámetro exterior de la soldadura (esto es, el
diámetro exterior del tubo más dos veces la altura promedio de la convexidad o sobreespesor
de la soldadura).
Normalmente, k es 0,5 mm (0,02 pulgadas), para materiales cuyo espesor es menor o igual a
50,8 mm (2 pulgadas). La aceptación final de la geometría de la exposición de cada radiografía
se debe basar en la capacidad para observar la imagen del penetrómetro prescrito y el agujero
esencial o el diámetro del alambre.
54
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11.1.3.2 Otros medios de imágenes. La aceptación final de la geometría de la exposición se
debe basar en la habilidad para ver el penetrómetro prescrito y el agujero esencial o el
diámetro del alambre. Para imágenes en movimiento, la geometría de exposición debe ser
evaluada a la misma velocidad de barrido por usar durante la inspección radiográfica de una
soldadura completa.
11.1.4 Tipos de penetrómetros
Los penetrómetros deben estar de acuerdo con los requisitos de ASTM E1025 ó de la Figura 21,
para los penetrómetros tipo agujero, ó con la norma ASTM E747, para los penetrómetros tipo
alambre. La compañía debe determinar los requisitos por usar. Los penetrómetros deben ser
fabricados de material radiográficamente similar al material que se suelda.
11.1.5 Selección de penetrómetros
11.1.5.1 Penetrómetros tipo agujero. El espesor máximo del penetrómetro tipo agujero a ser
usado, esta basado en el espesor de la pared del tubo o de la soldadura y su número de
identificación, se muestran en la Tabla 5 para penetrómetros ASTM E1025 y en la Tabla 6,
para los penetrómetros de la Figura 21.
Si la selección del penetrómetro usado está basada en el espesor de la soldadura, laminillas o
calzas (Shim) de material que sean radiográficamente iguales al material del tubo y
equivalentes en espesor al promedio del sobreespesor o sobremonta de soldadura deben ser
colocadas debajo del penetrómetro.
Si la selección de los penetrómetros usados está basada en el espesor de la pared del tubo, no
se usarán laminillas o calzas (Shim). Como una opción del contratista de radiografías, pueden
usarse penetrómetros más delgados que los especificados anteriormente, siempre que se
obtenga la sensibilidad radiográfica requerida.
Las imágenes radiográficas del penetrómetro tipo agujero, deben mostrar claramente su
contorno, el número de identificación, y el agujero esencial. Los agujeros esenciales, tanto para
los penetrómetros ASTM E1025, como para los penetrómetros de la Figura 21, deben ser como
el agujero 2T. Para los penetrómetros de la Figura 21, el agujero 2T no necesita ser menor de
1,6 mm (1/16 de pulgada) en diámetro.
55
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38 mm (11 2 pulgadas)
T
13 mm
(1 2 pulgada)
C
B
3
2,4 mm mínimo ( 32 de pulgada)
A
Número de identificación
Notas:
1)
T = Espesor del penetrómetro: Diámetro A = 2T; Diámetro B = T; Diámetro C = 4T.
2)
Ningún agujero requiere un diámetro menor de 1,6 mm (1/16 pulgadas).
3)
Los agujeros deben ser circulares y taladrados perpendicularmente a la superficie. Los bordes deben estar
libres de rebabas, pero no achaflanados.
4)
Cada penetrómetro debe llevar su número de identificación en plomo.
5)
Las tolerancias para espesores de penetrómetros y diámetros de agujeros deben ser ± 10 % o la mitad del
espesor entre tamaños de penetrómetros, cualquiera que sea menor
Figura 21. Penetrómetro normalizado
Tabla 5. Espesor del tubo vs espesor del penetrómetro ASTM E1025
Espesor de pared del tubo o soldadura
mm
0-6,4
>6,4-9,5
>9,5-12,7
>12,7-19,1
>19,1-25,4
>25,4-50,8
pulgadas
0-1/4
>1/4-3/8
>3/8-1/2
>1/2-3/4
>3/4-1
>1 - 2
Espesor máximo del penetrómetro
mm
0,32
0,38
0,44
0,51
0,64
0,76
56
pulgadas
0,0125
0,015
0,0175
0,0200
0,0250
0,0300
Numero de
identificación
12
15
17
20
25
30
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Tabla 6. Espesor del tubo vs espesor del penetrómetro *
Espesor de pared del tubo o
soldadura
mm
pulgadas
0 - 6,4
0-¼
6,4 - 9,5
> ¼ - 3/8
>9,5- 12,7
> 3/8 - ½
>12,7-15,9
½ - 5/8
>15,9-19,1
5/8 - ¾
>19,1-22,2
> ¾ - 7/8
>22,2-25,4
7/8 - 1
>25,4-31,8
1-1¼
>31,8-38,1
>1 ¼ - 1.5
>38,1-50,8
>1½-2
*
Espesor máximo del
penetrómetro
mm
pulgadas
0,13
0,0050
0,19
0,0075
0,25
0,0100
0,32
0,0125
0,38
0,0150
0,44
0,0175
0,501
0,0200
0,64
0,0250
0,76
0,0300
0,89
0,0350
Número de
identificación
5
7
10
12
15
17
20
25
30
35
Véase la Figura 21
11.1.5.2 Penetrómetros tipo alambre. El diámetro del alambre esencial por emplear, basado en
el espesor de la soldadura, se muestra en la Tabla 7 para penetrómetros de alambre ASTM E
747. Como una opción para el contratista de la radiografía, se pueden usar penetrómetros de
alambre de diámetro muy pequeño que se hayan especificado anteriormente, siempre y
cuando se obtenga la sensibilidad requerida de la radiografía..
En las imágenes de radiografía para penetrómetros tipo alambre aparecerán claramente
identificados el número de referencia y la letra de ASTM. La imagen del diámetro del alambre
esencial debe aparecer claramente a través del área completa de interés.
Tabla 7. Espesor del tubo vs diámetro del alambre del penetrómetro ASTM E747
Espesor de soldadura
mm
0 - 6,4
>6,4 - 9,5
>9,5- 12,7
>12,7-19,1
>19,1-25,4
>25,4-50,8
pulgadas
0 – 1/4
> 1/4 - 3/8
> 3/8 – 1/2
>1/2 – 3/4
> 3/4 - 1
>1-2
Diámetro esencial del
alambre
mm
pulgadas
0,20
0,008
0,25
0,010
0,33
0,013
0,41
0,016
0,51
0,020
0,64
0,25
Juego de letras
ASTM
A
A ó B
B
B
B
B
11.1.6 Localización de los penetrómetros.
11.1.6.1 Película. Excepto como se prevé en el parágrafo c, abajo, los penetrómetros deben
ser colocados en contacto con la tubería.
a)
Penetrómetros tipo agujero. Cuando se tome radiografía de una soldadura
completa, con una sola exposición usando una fuente dentro del tubo, se deben
usar al menos cuatro penetrómetros, colocados paralelamente a la soldadura y
espaciados aproximadamente igual alrededor de la circunferencia. Para el
procedimiento DWE/DWV se debe colocar un penetrómetro sobre el tubo, por el
lado de la fuente y adyacente a la soldadura, de tal manera que su imagen no se
superponga sobre la imagen de la soldadura.
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Para los procedimientos DWE/SWV ó SWE/SWV que requieren de exposición
múltiple para la inspección completa de la soldadura y cuando la longitud de la
película por interpretar sea mayor de 130 mm (5 pulgadas), se deben usar dos
penetrómetros colocados paralelos a la soldadura y ubicados sobre el lado de la
película. Uno debe estar a 25 mm (1 pulgada) del extremo de la longitud de la
película, y el otro se debe colocar centrado en la película. Cuando la longitud de la
película que se interpreta es de 130 mm (5 pulgadas), o menos, debe colocarse un
penetrómetro sobre el lado de la película, paralelo a la soldadura y ubicado en el
centro de la longitud de interpretación. Cuando se toma una radiografía de una
soldadura reparada, al menos un penetrómetro se debe colocar adyacente a cada
área reparada.
b)
Penetrómetros tipo alambre. El número y localización del penetrómetro tipo
alambre deben ser los mismos que se describieron para el penetrómetro tipo
agujero, excepto que los alambres deben ser ubicados a través de la soldadura y
perpendicular a la longitud de la misma.
c)
Protectores de calor. Los penetrómetros pueden ser ubicados sobre un protector
de calor en lugar de estar en contacto con el tubo, siempre y cuando se demuestre
la aceptabilidad de la ubicación del penetrómetro antes del ensayo de producción
11.1.6.2 Otros medios para la obtención de imágenes. Para la obtención de imágenes por otros
medios diferentes a la película, la ubicación del penetrómetro debe ser la misma que la
establecida en 11.1.6.1. Los penetrómetros se pueden localizar sobre la superficie del tubo, o
mantener en posición entre la superficie del tubo y la cámara, por un medio que los asegure a
ella o al aparato de barrido. La aceptabilidad de la ubicación del penetrómetro debe ser
calificada antes de la radiografía de producción, usando penetrómetros puestos en contacto
con el tubo, simultáneamente y adyacentes a los ubicados o colocados por un medio de
fijación sobre la superficie del tubo.
11.1.7 Producción de radiografías
Solamente los radiólogos Nivel II o III deben interpretar las imágenes de soldadura de
producción. Los radiólogos deben reportar a la compañía todas los defectos observados en las
radiografías, a menos que la compañía requiera que se registren todas las imperfecciones
observadas. El radiólogo debe indicar si la soldadura cumple con los requisitos del Capítulo 9.
La compañía debe determinar la disposición final de la soldadura.
11.1.8 Identificación de Imágenes
Las imágenes deben ser claramente identificadas empleando números de plomo, letras de
plomo, marcas u otras identificaciones, de tal manera que la soldadura en cuestión y cualquier
imperfección en ella se puedan localizar con rapidez y precisión.
La compañía puede especificar el procedimiento de identificación por utilizarse. Siempre que se
use más de una imagen en la inspección de una soldadura, las marcas de identificación deben
aparecer en cada imagen y las imágenes adyacentes se deben traslapar. La última marca de
referencia al final de cada imagen debe aparecer en las imágenes adyacentes, de modo que se
establezca que ninguna parte de la soldadura ha sido omitida.
58
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11.1.9 Almacenamiento de películas y otros medios de imagen
11.1.9.1 Película. Todas las películas no expuestas deben ser almacenadas en un lugar limpio
y seco, donde las condiciones del medio no afecten perjudicialmente la emulsión. Si existe
duda en relación con la condición de la película virgen, deben revelarse en forma normal la
primera y última hoja de cada paquete o una longitud de la película igual a la circunferencia de
cada rollo original, sin exponerla a la radiación o a la luz visible. Si la película procesada
muestra niebla o velo, debe descartarse el rollo o la caja completa de la cual se tomó la
película de muestra, a menos que las películas de ensayo adicionales demuestren que la
película restante en la caja ó rollo está libre de niebla o velo de pre-exposición que exceda de
una densidad transmitida de 0,30 H&D, para películas de base transparente, o una densidad
reflejada de 0,05 H&D, para películas de base opaca.
Nota. H&D se refiere al método de Hurter - Driffield que define cuantitativamente el ennegrecimiento de la película.
11.1.9.2 Otros Medios para la obtención de imágenes. Otros medios para la obtención de
imágenes deben ser almacenados en estricta concordancia con las recomendaciones del
fabricante.
11.1.10 Densidad de la película
11.1.10.1 Densidad de la película. A excepción de las pequeñas áreas localizadas causadas
por configuraciones de soldadura irregular, la densidad transmitida H&D en el área de interés
de la base transparente de la película no debe ser menor de 1,8 ni mayor de 4,0. La densidad
reflejada H&D para película opaca no debe ser menor de 0,5 ni mayor de 1,5. Las densidades
transmitidas H&D a través de pequeñas áreas localizadas pueden sobrepasar estos límites; sin
embargo, las densidades mínimas no deben ser menores de 1,5 y las máximas no deben
exceder de 4,2. La densidad H&D reflejada no debe ser menor de 0,25 y no debe exceder de
1,8.
11.1.10.2 Equipo visualizador de película (Negatoscopio). El equipo de visualización
(negatoscopio) debe ser del tipo de alta intensidad variable y debe ser capaz de visualizar
densidades de películas dentro de los rangos del numeral 11.1.10.1. Debe estar equipado para
prevenir la luz proveniente de los alrededores del borde de la radiografía o a través de
porciones de baja densidad de la radiografía, que interfiera con la interpretación.
11.1.10.3 Facilidades para la visualización de película. Las facilidades para la visualización de
las películas deben proveer una iluminación de fondo suave que no cause problemas de
reflexiones, sombras o deslumbramientos al radiólogo.
11.1.11 Procesamiento de la imagen
Cuando la compañía lo requiera, las películas u otros medios para la obtención de imágenes se
deben procesar, manipular y almacenar de tal manera que las imágenes se puedan interpretar,
como mínimo, tres años luego de ser producidas.
11.1.12 Área de procesamiento
El área de procesamiento y todos los accesorios deben estar permanentemente limpios.
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11.1.13 Protección contra la radiación
El radiólogo debe ser el responsable de la protección y control de todas las personas que
trabajen con o cerca de las fuentes de radiación. La protección y el monitoreo deben cumplir
con los reglamentos aplicables nacionales, departamentales y municipales.
11.2
MÉTODO DE ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS
Cuando el ensayo de partículas magnéticas esté especificado por la compañía, se debe
establecer un procedimiento escrito detallado para el ensayo de partículas magnéticas, que
cumpla con los requisitos de ASTM E 709. La compañía y el contratista del ensayo no
destructivo deberían acordar el procedimiento o procedimientos del ensayo de partículas
magnéticas antes de llevar a cabo los ensayos en producción.
La compañía debe solicitar al contratista demostrar que los procedimientos propuestos
producirán resultados aceptables y debe exigir que el contratista use aquellos procedimientos
contemplados en el ensayo de producción.
11.3
MÉTODO DE ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES
Cuando la compañía especifique el ensayo de tintas penetrantes, se debe establecer un
procedimiento escrito detallado para el ensayo de tintas penetrantes que cumpla los requisitos
de ASTM E 165. La compañía y el contratista del ensayo no destructivo deberían acordar el
procedimiento del ensayo de tintas penetrantes antes de llevar a cabo los ensayos de
producción.
La compañía debe solicitar al contratista demostrar que los procedimientos propuestos
producirán resultados aceptables y debe exigir que el contratista use aquellos procedimientos
contemplados en el ensayo de producción.
11.4
MÉTODO DE ENSAYO POR ULTRASONIDO
11.4.1 Generalidades
Cuando la compañía especifica el ensayo por ultrasonido, para la inspección de soldaduras a
tope circunferenciales nuevas o en servicio, se deben aplicar los requisitos de este numeral .
Se debe establecer y registrar un procedimiento detallado para el uso individual de las técnicas
de ultrasonido. El empleo del ensayo por ultrasonido y el alcance del mismo deben quedar a
elección de la compañía.
La compañía y el contratista del ensayo por ultrasonido deberían acordar los procedimientos
por ultrasonido antes de la ejecución del ensayo de producción. La compañía debe exigir al
contratista de ultrasonido demostrar los procedimientos propuestos para producir resultados
exactos y aceptables y debe exigir al contratista usar tales procedimientos para el ensayo de
producción.
Se aconseja precaución cuando se aplique este método para la inspección de soldadura en
servicio debido a las potenciales imperfecciones de la superficie y del material base que
pueden interferir con el uso de la técnica por ultrasonido.
Todas las superficies por explorar en el ensayo de ultrasonido deben estar limpias y sin
revestimiento. Para proyectos nuevos de construcción, la eliminación del revestimiento
(longitud del tubo sin protección) en los extremos del tubo, necesaria para la exploración por
ultrasonido, debería ser especificado antes de revestir el tubo. Las costuras longitudinales de
60
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los tubos deberían nivelarse o amolarse a ras con la superficie del tubo, a la distancia
necesaria para la exploración por ultrasonido.
11.4.2 Detalles del procedimiento
11.4.2.1 Generalidades. Se deben registrar los detalles de cada procedimiento por ultrasonido .
Se debe suministrar una copia del informe a la compañía, para sus registros. Los informes
deben ser por escrito y con esquemas. Como mínimo, cada procedimiento debe incluir los
detalles aplicados mencionados en el numeral 11.4.2.2.
11.4.2.2 Procedimiento por ultrasonido. El ensayo de soldaduras por ultrasonido debe incluir,
como mínimo, los siguientes detalles específicos aplicables:
a)
Tipos de soldaduras por ensayar, dimensiones de preparación de la junta y
procesos de soldadura.
b)
Tipo de material (por ejemplo: para la especificación NTC 4748 (API 5L): tamaño,
grado, espesor, proceso de fabricación).
c)
Preparación y acondicionamiento de la superficie de exploración.
d)
Etapa en la que la inspección será ejecutada.
e)
Instrumento/ Sistema de ultrasonido y palpadores (por ejemplo: fabricante, tipo,
tamaño, entre otros).
f)
Automático o manual.
g)
Acoplante.
h)
Técnica de ensayo:
i)
1)
Ángulos.
2)
Frecuencias (MHz).
3)
Temperaturas e intervalos.
4)
Formas y velocidades de exploración.
5)
Datos de referencia y marca de localización. (por ejemplo: ubicaciones de
cara, de raíz y circunferencial).
Bloques de referencia. Esquemas de detalle que muestren las dimensiones de la
vista de planta y de la vista de la sección transversal de los bloques patrón de
referencia, del material de producción y todos los reflectores de referencia.
61
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
j)
Requisitos de calibración. El intervalo para el cual se requiere la calibración del
instrumento o del sistema , la secuencia del ajuste de calibración de la instalación
antes de inspeccionar soldaduras, incluidos todos los bloques patrones de
calibración por usar, el ajuste del nivel de sensibilidad de referencia (por ejemplo:
DAC o TCG), y los intervalos para verificación de los ajustes de calibración.
k)
Nivel de exploración o barrido. EI ajuste de sensibilidad en decibeles (dB) por
agregar a la sensibilidad de referencia para la exploración o barrido.
l)
Nivel de evaluación. El nivel o altura de los ecos detectados durante la exploración
para los cuales se requiere una evaluación adicional, y cualquier ajuste de
sensibilidad que se haga antes de la evaluación de aceptación o rechazo.
m)
Registro de los resultados. Tipo de registro (por ejemplo: dibujo, impresora, disco
compacto, etc.) y la determinación acerca de si todos los reflectores o únicamente
los reflectores no aceptables serán registrados.
n)
Registro de inspección por ultrasonido. Un ejemplo de los registros de inspección.
11.4.3 Requisitos del personal de ensayo por ultrasonido
Un Nivel III en ensayos no destructivos, en ultrasonido, debe desarrollar la técnica de
aplicación y preparar y aprobar el procedimiento de ensayo. Únicamente personal certificado
en Nivel II o III debe calibrar el equipo e interpretar los resultados del ensayo. El personal Nivel
Il o III en ultrasonido debe ejecutar el ensayo y evaluar los resultados bajo los criterios de
aceptación o rechazo.
El personal de ensayo por ultrasonido debe ejecutar inspecciones de acuerdo con
procedimientos aprobados y calificados (véase el numeral 11.4.4).
El personal responsable por el ensayo debe ser capaz de determinar la aceptación de soldaduras
a tope circunferenciales de acuerdo con los criterios de aceptación establecidos en el numeral
9.6.
La compañía tiene el derecho, en cualquier momento, de exigirle al personal que demuestre
sus capacidades para llevar a cabo los requisitos del procedimiento calificado.
11.4.4 Calificación del procedimiento de ensayo
Antes de la aprobación final escrita, la compañía debe exigir al contratista que demuestre la
aplicación del procedimiento y los sistemas por ultrasonido. Debe ser generado un registro de
la calificación del procedimiento y los resultados deben ser documentados antes de emplearlos
en soldaduras reales de campo. El proceso de calificación debe ser como sigue:
a)
Las soldaduras (mínimo 2 por procedimiento de soldadura) que contengan
defectos e imperfecciones aceptables deben ser preparadas de muestras reales
del material del tubo de producción utilizando la especificación del procedimiento
de soldadura aprobado. Pueden ser usadas las soldaduras de calificación de
soldadores.
62
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
b)
Se deben hacer
documentar.
radiografías de las soldaduras y los resultados se deben
c)
Se debe aplicar el procedimiento por ultrasonido dentro de los intervalos de
temperatura detallados, y los resultados se documentan y se comparan con las
radiografías.
d)
Se deben documentar las diferencias en los resultados de detección. (Se pueden
observar diferencias en el grado de detección y resolución entre el ultrasonido y la
radiografía). Si la compañía lo exige, se debe realizar el ensayo destructivo de la
muestra de soldadura para revelar o confirmar los resultados.
e)
EI uso del procedimiento por ultrasonido en la soldadura de producción se debe
basar en la capacidad de implementar el método/técnica/sistema para:
1)
Localización circunferencial
2)
Dimensionar una longitud
3)
Determinar la profundidad desde la superficie del diámetro exterior y
4)
Localizar axialmente (sección transversal de la soldadura) imperfecciones
o defectos solicitados en las muestras de ensayo.
Además, el procedimiento debe determinar exactamente la aceptación de
las soldaduras de acuerdo con los criterios establecidos en los numerales
9.6 y 11.4.7.
11.4.5 Criterios de referencia de sensibilidad API
La sensibilidad del ensayo manual por ultrasonido se debe basar en un nivel de dos o tres
puntos de referencia (por ejemplo: corrección de amplitud de distancia [DAC] o ganancia
corregida con el tiempo (TCG)) derivada de una entalla N10 introducida dentro de una muestra
del tubo por inspeccionar. (Véanse las Figuras 22A y 22B).
El punto más alto de la DAC/TCG no debe ser menor que el 80 % de la altura de la pantalla
completa. La norma de referencia también se debe usar para determinar la velocidad real del
haz del sonido, ángulo refractado y la distancia de la trayectoria en el material del tubo por
inspeccionar.
63
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
B
N
N
T
Vista lateral del bloque entallado
C
A
D
E
Vista frontal
E
R2
R3
R1
Dimensiones:
T
N
A
B
C
D
E
R1
R2
R3
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
espesor nominal de la pared del tubo.
profundidad de la entalla: 10 %T ± 10 % N.
longitud mínima de 50 mm (2 pulgadas).
ancho máximo de la entalla 3,2 mm (1/8 de pulgada).
longitud mínima igual a 11.35 T más 50 mm (2 pulgadas).
ancho mínimo de 80 mm (3,1 pulgada).
longitud mínima de la entalla de 25 mm (1 pulgada).
radio exterior del tubo
radio interior de la entalla = R1 menos 0.90 T
radio exterior de la entalla = R1 menos 0.10 T
Figura 22A. Bloque de referencia para ensayo por ultrasonido manual.
A
B
Con el transductor en la posición A, maximice el eco de la entalla interior y ajuste la amplitud hasta al menos el 80 %
de la altura del total de la pantalla completa. Mida la distancia de superficie desde la entalla interior hasta el punto de
salida del transductor. La distancia de superficie dividida por el espesor de pared medido es igual a la tangente del
ángulo refractado.
Ubique el transductor en línea con la entalla exterior al doble de la distancia usada para maximizar la entalla interior
(Posición B). Verifique que el pico del eco de la entalla exterior esté en o cerca a la lectura de profundidad cero. Esto
comprobará que los ajustes de ángulo refractado y velocidad son suficientemente exactos.
Figura 22B. Establecimiento de la distancia, ángulo refractado y la velocidad
64
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
La velocidad desconocida y el ángulo refractado se deben determinar cuando se vayan a
inspeccionar soldaduras en tubería de diferentes especificaciones químicas, espesor de pared
y diferente diámetro, o de más de un fabricante de tubos. Esto se puede llevar a cabo con el
uso de dos palpadores del mismo ángulo y frecuencia nominales, dirigidos el uno hacia el otro.
(Véase la Figura 22C). Cuando se observa una diferencia en la velocidad, ángulo, o distancia
de la trayectoria del sonido; se debe fabricar otro factor de referencia a partir del nuevo material
del tubo.
Para el ensayo por ultrasonido automatizado, y cuando la compañía lo requiera para el ensayo
por ultrasonido manual, se deben maquinar agujeros de fondo plano dentro de una muestra del
tubo por inspeccionar. Esta muestra se debe usar como reflector de calibración, además de las
entallas N 10 en las superficies interna y externa. El diámetro de cada agujero de fondo plano
debería ser aproximadamente igual al espesor de un pase de relleno de soldadura. La
superficie plana de reflexión de cada agujero se debe colocar en el mismo ángulo y posición
como la preparación de la unión a soldar por cada pase de relleno requerido por el
procedimiento de soldadura. Adicionalmente, los reflectores planos o agujeros de fondo plano
se deben colocar en la posición de la línea central de la soldadura con sus superficies planas
de reflexión verticales a la soldadura.
Todos los reflectores deberían estar espaciados de tal manera que dos de ellos no estarán
simultáneamente dentro de la dispersión del haz de un palpador.
Para ensayar en otra construcción nueva y diferente, se debe usar una muestra del tubo del
mismo grado, espesor de pared, y diámetro que los del tubo por inspeccionar, para establecer
los criterios de referencia. Se debe emplear una técnica de transferencia usando palpadores
con los mismos ángulos y frecuencias nominales por emplearse para la inspección, para
determinar la distancia de salto completo real, ángulo refractado real, y atenuación en el
material por inspeccionar. (Véase la Figura 22C).
Usando dos transductores de igual ángulo y frecuencia, uno transmitiendo y otro recibiendo, maximice el eco
recibido. Mida la distancia de superficie entre los puntos de salida de los transductores. La mitad de la distancia de
superficie dividida por el espesor de pared medido es igual a la tangente del ángulo refractado. Sin cambiar los
ajustes del instrumento, repita este proceso sobre el tubo con velocidad, ángulo refractado, y atenuación
desconocidas para determinar cualquier diferencia.
Figura 22C. Procedimiento de transferencia.
11.4.6 Ensayo por ultrasonido del material base
Después de la culminación de la soldadura a tope circunferencial, antes de su ensayo por
ultrasonido se debe ejecutará un ensayo de onda de compresión del material base en ambos
lados de la soldadura (distancia mínima = 1.25 x la distancia del salto más largo de la superficie
por usar). Se deben observar y registrar en el registro de la inspección todos los reflectores de
haz completo y parcial que interfieren (distancia y localización de los datos desde el borde de la
soldadura) .
65
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
11.4.7 Exploración y nivel de evaluación
11.4.7.1 Ensayo por ultrasonido del material base. El ensayo manual de onda de compresión
del material base se debe ejecutar con el segundo eco de fondo del patrón de referencia
(Figura 22 A) ajustado al menos al 80 % de la altura de la pantalla total.
El ensayo por ultrasonido automatizado del material base se debe ejecutar usando el mismo
método de calibración y nivel de evaluación como aquél para la onda de compresión manual, o
una técnica diferente si se demuestra que es igual o mejor que el método manual.
11.4.7.2 Ensayo de soldadura por ultrasonido manual. El ensayo de soldadura por ultrasonido
manual se debe ejecutar a una sensibilidad de exploración de referencia DAC/TCG más
6 dB, como mínimo. Se deben evaluar todas las indicaciones que excedan el 50 % de la altura
de pantalla DAC/TCG .
La sensibilidad de la evaluación para el ensayo de soldadura por ultrasonido manual debería
ser la sensibilidad de referencia DAC/TCG más 6 dB, como mínimo, con un nivel de evaluación
para todas las indicaciones al 50% de la altura de pantalla DAC/TCG.
Después de que los niveles de la sensibilidad de referencia, sensibilidad de exploración y
sensibilidad de evaluación hayan sido establecidos, se deben calificar e incorporar en el
procedimiento final y en el reporte de calificación final.
11.4.7.3 Ensayo de soldadura por ultrasonido automático. El ensayo de soldadura por
ultrasonido automatizado se debería ejecutar a una sensibilidad de exploración de referencia
de altura de pantalla del 80 %, más 4 dB, cuando se use la técnica de pulso-eco. La
sensibilidad de la evaluación debería ser la misma que la sensibilidad de exploración o barrido.
La evaluación del nivel de la altura de pantalla (umbral registrado) debería estar al 40 % de la
altura de la pantalla completa empleando la técnica automatizada de pulso-eco. Se pueden
usar otras técnicas automatizadas, reflectores de referencia, sensibilidades de referencia,
sensibilidades de exploración, sensibilidades de evaluación, y los niveles de evaluación, si se
demuestra que son equivalentes a la técnica de pulso-eco para la detección y evaluación de las
discontinuidades de soldadura.
11.4.8 Ensayo por ultrasonido en la producción
Los técnicos de ultrasonido deben reportar a la compañía todos los defectos, a menos que la
compañía requiera que se reporten todas las indicaciones observadas (nivel de evaluación y
superiores) . La compañía debe determinar la disposición final de la soldadura.
11.4.9 Identificación de las indicaciones registradas
EI registro de la inspección de soldaduras realizado por el ensayo de ultrasonido debe incluir el
número de la soldadura, datos de localización, longitud, profundidad desde la superficie del
diámetro exterior y clasificación del defecto (lineal, transversal, o volumétrico) de todas las
indicaciones registradas.
66
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
12.
SOLDADURA AUTOMÁTICA CON ADICIÓN DE METAL DE APORTE
12.1
PROCESOS ACEPTABLES
La soldadura automática se debe realizar haciendo uso de uno o más de los siguientes
procesos:
12.2
a)
soldadura por arco sumergido (SAW);
b)
soldadura de arco eléctrico y alambre sólido protegido con gas, MIG/MAG
(GMAW);
c)
soldadura de arco eléctrico y electrodo de tungsteno protegido con gas, TIG
(GTAW);
d)
soldadura de arco eléctrico con electrodo tubular con o sin protección externa
(FCAW);
e)
soldadura por arco eléctrico y plasma.
CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO
Antes de comenzar el proceso de soldadura, se debe establecer y calificar una especificación
detallada del procedimiento, para demostrar que las soldaduras se pueden producir sanas y
con propiedades mecánicas aceptables (tales como resistencia, ductilidad y dureza). Se deben
unir dos tramos de tubo o niples siguiendo detalladamente la especificación del procedimiento.
La calidad de la soldadura se debe determinar por ensayos destructivos y no destructivos y
debe cumplir los requisitos del numeral 5.6 y del Capítulo 9, respectivamente.
Estos procedimientos se deben cumplir, excepto cuando la compañía autorice un cambio, tal
como se estipula en el numeral 12.5.
12.3
REGISTRO
Se deben registrar los detalles de cada procedimiento calificado. Este registro debe mostrar los
resultados completos del ensayo de calificación del procedimiento. Se deberían usar unos
formatos similares a los mostrados en las Figuras 1 y 2. El registro se debe mantener tanto
tiempo como el procedimiento se encuentre en uso.
12.4
ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO
12.4.1 Generalidades
La especificación del procedimiento debe incluir toda la información pertinente al ajuste y
mantenimiento conveniente para la operación del equipo, tal como se especifica en el
numeral 12.4.2.
67
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
12.4.2 Información específica
12.4.2.1 Proceso. Se debe identificar el proceso especificado o la combinación de los procesos
usados.
12.4.2.2 Materiales del tubo y de los accesorios. Se deben identificar los materiales con los
cuales se aplica el procedimiento. Se pueden agrupar especificaciones para tubería NTC 4748
(API 5L), como también materiales que reúnan aceptablemente las especificaciones ASTM
(véase el numeral 5.4.2.2), previniendo que los ensayos de calificación se realicen en los
materiales con la más alta especificación de resistencia mínima de fluencia en el grupo
escogido.
12.4.2.3 Diámetros. Se deben identificar el rango de diámetros sobre el cual es aplicable el
procedimiento.
12.4.2.4 Grupo de espesores de pared y número y secuencia de los cordones (pases). Se debe
identificar el rango de espesores de pared sobre el cual es aplicable el procedimiento, así como
el rango de número de cordones requeridos para estos espesores de pared y la maquinaria
usada para cada cordón.
12.4.2.5 Diseño de la junta. La especificación debe incluir un dibujo o dibujos de la junta, que
muestren el tipo de unión (por ejemplo, en V o U), el ángulo del bisel, el tamaño de la cara de la
raíz y la abertura de la raíz. Se debe designar el tipo de respaldo, si se utiliza.
12.4.2.6 Metal de aporte. Se debe designar el tamaño y el número de clasificación de la AWS
para el metal de aporte.
12.4.2.7 Características eléctricas. Se debe especificar la corriente, la polaridad, el rango de
voltaje y de amperaje para cada tamaño o tipo de electrodo.
12.4.2.8 Posición. La especificación debe indicar si la soldadura se ejecutará en posición girada
o fija.
12.4.2.9 Progresión de la soldadura. Únicamente para soldadura en posición fija, la
especificación debe indicar si la soldadura se realiza en dirección ascendente o descendente.
12.4.2.10 Tiempo entre pases. Se debe indicar el tiempo máximo entre la terminación del pase
de raíz y el inicio del segundo pase, así como también el tiempo máximo entre la terminación
del segundo pase y el inicio de los demás pases.
12.4.2.11 Tipo de alineadores. La especificación debe indicar, si el alineador será interno o
externo o si no hay necesidad de él.
12.4.2.12 Limpieza. La especificación debe describir la limpieza requerida al final de los pases
y entre pases.
12.4.2.13 Precalentamiento. Se deben especificar métodos, ancho por precalentar, temperatura
mínima al comienzo de la soldadura y temperatura ambiente mínima por debajo de la cual se
requiere precalentar.
12.4.2.14 Post tratamiento térmico. Se deben especificar métodos, ancho por calentar,
temperatura mínima y máxima, tiempo del postratamiento térmico, y métodos para el control
de la temperatura para el postratamiento térmico.
68
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
12.4.2.15 Gas protector y caudal. Se debe designar la composición del gas protector y el rango
del caudal.
12.4.2.16 Fundente protector. Se debe designar el número de clasificación de la AWS, si está
disponible, o el número de marca del fundente protector.
12.4.2.17 Velocidad de avance. Se debe especificar para cada pase, el rango para la velocidad
de avance en milímetros (pulgadas) por minuto.
12.4.2.18 Otros factores. Se deben designar otros factores importantes, en la medida en que
pueden ser necesarios para la correcta operación del proceso o que pueden afectar la calidad
del trabajo producido. Estos pueden incluir la localización y el ángulo para la soldadura por arco
sumergido, distancia del tubo de contacto al material base, ancho de la oscilación y la
frecuencia.
12.5
VARIABLES ESENCIALES
12.5.1 Generalidades
Se debe reestablecer un procedimiento de soldadura como una nueva especificación de
procedimiento y se debe recalificar completamente cuando se combinen cualesquiera de las
variables esenciales establecidas en el numeral 12.5.2. Los cambios diferentes de aquellos
dados en el numeral 12.5.2 se pueden efectuar en el procedimiento sin necesidad de
recalificarlo, siempre y cuando se revise la especificación del procedimiento para mostrar estos
cambios.
12.5.2 Cambios que requieren recalificación
12.5.2.1 Proceso de soldadura. Un cambio del proceso de soldadura establecido en la
especificación del procedimiento constituye una variable esencial.
12.5.2.2 Material del tubo. Un cambio en el material de la tubería constituye una variable
esencial. Para los propósitos de esta norma, todos los aceros al carbono se deben agrupar
como sigue:
a)
La mínima resistencia a la fluencia especificada es menor o igual a 290 MPa
(42000 psi).
b)
La mínima resistencia a la fluencia especificada es mayor a 290 MPa (42000 psi) ,
pero menor a 448 MPa (65000 psi).
c)
Para aceros al carbono con una especificación de resistencia a la fluencia igual o
mayor de 448 Mpa (65000 psi), cada grado recibirá un ensayo de calificación por
separado.
Nota. La agrupación especificada en el numeral 12.5.2.2 no implica que los materiales base o metales de aporte de
análisis diferentes dentro de un grupo, se puedan sustituir indiscriminadamente por el material usado en el ensayo de
calificación, sin considerar la compatibilidad de los materiales base y de los metales de aporte, desde el punto de vista
de las propiedades metalúrgicas, propiedades mecánicas y requisitos para el precalentamiento y el postcalentamiento.
69
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
12.5.2.3 Diseño de la junta. Un cambio importante en el diseño de la junta (por ejemplo, de una
ranura en V a una ranura en U) o cualquier cambio más allá del rango establecido en la
especificación del procedimiento por factores tales como espaciamiento, cara de la raíz y
ángulo del bisel, constituyen una variable esencial.
12.5.2.4 Espesor de la pared. Un cambio en el espesor de la pared más allá del rango
establecido en la especificación del procedimiento constituye una variable esencial.
12.5.2.5 Diámetro del tubo. Un cambio en el diámetro del tubo más allá del rango establecido
en la especificación del procedimiento constituye una variable esencial.
12.5.2.6 Metal de aporte. Los siguientes cambios en el metal de aporte constituyen variables
esenciales:
a)
un cambio de un grupo de metal de aporte a otro (véase la Tabla 1);
b)
para materiales del tubo con especificación mínima de resistencia a la fluencia
mayor o igual a 448,16 MPa (65000 psi) , un cambio de la clasificación AWS del
metal de aporte (véase el numeral 5.4.2.2).
Pueden realizarse cambios en el metal de aporte dentro de los grupos especificados en el
numeral 12.5.2.2, literales a y b. La compatibilidad del material base y del metal de aporte se
debería considerar desde el punto de vista de las propiedades mecánicas.
12.5.2.7 Diámetro del alambre del metal de aporte. Un cambio en el diámetro del alambre como
metal de aporte constituye una variable esencial.
12.5.2.8 Tiempo entre pases. Un incremento en el tiempo máximo para completar el pase de
raíz y el comienzo del segundo pase, constituye una variable esencial.
12.5.2.9 Progresión de la soldadura. Un cambio en la progresión de la soldadura de vertical
ascendente a vertical descendente, o viceversa, constituye una variable esencial.
12.5.2.10 Gas protector y caudal. Un cambio de un gas protector a otro, o de una mezcla de
gases a otra, constituyen una variable esencial. Un incremento o disminución en el caudal
establecido para el gas protector también constituye una variable esencial.
12.5.2.11 Fundente protector. Con relación a la Tabla 1, Nota a, para los cambios en el
fundente protector, constituyen una variable esencial.
12.5.2.12 Velocidad de avance. Un cambio en el rango de la velocidad de avance de la
soldadura constituye una variable esencial.
12.5.2.13 Requisitos del precalentamiento y postratamiento térmico. Un cambio en los
requisitos del precalentamiento y postratamiento térmico constituye una variable esencial.
12.5.2.14 Características eléctricas. Un cambio en las características eléctricas constituye una
variable esencial.
12.5.2.15 Diámetro del orificio o composición del gas del orificio. Para la soldadura por arco de
plasma, un cambio en el diámetro del orificio o un cambio en la composición nominal de los
orificios del gas.
70
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
12.6
NTC 4991
CALIFICACIÓN DEL EQUIPO DE SOLDADURA Y DE LOS OPERADORES
Cada unidad de soldadura y cada operador (operario) se deben calificar para producir una
soldadura aceptable utilizando procedimientos de soldadura calificados. La soldadura completa
se debe ensayar por métodos destructivos o métodos no destructivos, o ambos, y debe cumplir
con los requisitos del numeral 6.4 hasta el numeral 6.7.
Cada operador debe haber recibido entrenamiento adecuado en el funcionamiento del equipo,
antes de comenzar a soldar y debe estar familiarizado totalmente con el equipo que maneja.
Las unidades idénticas de soldadura, bien sean adicionales o de reemplazo, se pueden calificar
por ensayos no destructivos en soldaduras de producción. Si el procedimiento de soldadura
conlleva más de una operación o un operador, cada operador se debe calificar en la unidad o
unidades de soldadura que usará en la soldadura de producción.
12.7
REGISTROS PARA LA CALIFICACIÓN DE OPERADORES
Se debe realizar un registro de los ensayos establecidos en el numeral 12.6 y de los resultados
detallados de cada ensayo. Se debería usar un formato similar al que se muestra en la Figura 2
(Este formato debería ser desarrollado para satisfacer las necesidades de la compañía, pero
debe ser lo suficientemente detallado para demostrar que el ensayo de calificación cumple los
requisitos de esta norma).
Se debe mantener una lista de operadores calificados y de los procedimientos para los cuales
están calificados. Un operador puede ser llamado a recalificación si surgen dudas acerca de
su competencia o capacidad.
12.8
INSPECCIÓN Y ENSAYOS DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN
Las soldaduras de producción se deben inspeccionar y ensayar de acuerdo con el Capítulo 8.
12.9
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
Los criterios de aceptación para ensayos no destructivos deben estar de acuerdo con el
Capítulo 9, o, como una opción para la compañía, con el Apéndice.
12.10 REPARACIÓN Y ELIMINACIÓN DE DEFECTOS
La reparación y eliminación de defectos debe estar de acuerdo con el Capítulo 10.
12.11 ENSAYO RADIOGRÁFICO
El ensayo radiográfico debe estar de acuerdo con el numeral 11.1.
13.
SOLDADURA AUTOMÁTICA SIN ADICIONES DE METAL DE APORTE
13.1
PROCESOS ACEPTABLES
Se debe realizar la soldadura automática sin adiciones de metal de aporte usando el proceso
de soldadura por destello a tope (FW).
71
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
13.2
NTC 4991
CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO
13.2.1 Procedimiento
Antes de comenzar la soldadura de producción, se debe establecer y calificar una
especificación detallada del procedimiento y para demostrar que las soldaduras que se pueden
hacer con el procedimiento presentan sanidad y propiedades mecánicas aceptables (tales
como resistencia, ductilidad y dureza). Se deben hacer por lo menos dos soldaduras uniendo
tramos de tubos, juntas completas o niples y siguiendo todos los detalles de la especificación
del procedimiento. La calidad de la soldadura se debe determinar por ensayos destructivos y
no destructivos y debe cumplir los requisitos de los numerales 13.2.3 y 13.9.
Se deben seguir estos procedimientos excepto cuando la compañía autorice un cambio
específico, tal como se establece en el numeral 13.5.
13.2.2 Radiografía previa al ensayo mecánico
Cada calificación del procedimiento de soldadura debe cumplir los requisitos del numeral 13.9,
antes de ser sometida al ensayo mecánico.
13.2.3 Ensayo mecánico de uniones de soldadura a tope
13.2.3.1 Generalidades. Las probetas para el ensayo mecánico se deben cortar de la unión de
soldadura, tal como se muestra en las Figuras 23, 24 y 25. El número mínimo de probetas y de
los ensayos a las cuales se van a someter se dan en la Tabla 8. Estas probetas se deben
preparar y ensayar como se especifica en los numerales 13.2.3.2 hasta 13.2.3.4.
13.2.3.2 Ensayos de resistencia a la tracción
13.2.3.2.1 Preparación. Las probetas para ensayo de resistencia a la tracción se deben
preparar de acuerdo con el numeral 5.6.2.1.
13.2.3.2.2 Método. En el ensayo de resistencia a la tracción se deben ensayar las probetas de
acuerdo con el numeral 5.6.2.2.
13.2.3.2.3 Requisitos. La resistencia a la tracción de la soldadura, incluyendo la zona de fusión
en cada probeta, debe ser mayor o igual a la resistencia mínima a la tracción especificada para
el material del tubo, pero no es necesario que sea mayor o igual a la resistencia real del
material. Si la probeta se rompe por fuera de la zona soldada y de fusión (material base del
tubo), y cumple los requisitos de resistencia a la tracción mínima establecida en la
especificación, la soldadura debe ser aceptada.
Si la probeta se rompe en la soldadura o en la zona de fusión y la resistencia a la tracción
observada es mayor o igual a la mínima resistencia a la tracción especificada para el material
del tubo, y la soldadura cumple los requisitos de sanidad planteados en el numeral 13.2.3.3.3,
la soldadura debe ser aceptada, ya que reúne los requisitos.
72
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
2 de sanidad
NTC 4991
Parte
superior
del tubo
Tracción
2 de sanidad
Tracción
Doblado lateral
Doblado lateral
2 de sanidad
2 de sanidad
457 mm < D < 610 mm
(18 pulgadas) (24 pulgadas)
2 de sanidad
2 de sanidad
Doblado lateral
Doblado lateral
Tracción
Tracción
2 de sanidad
2 de sanidad
Nota. Las probetas de sanidad deben estar de acuerdo con la Figura 26.
D = diámetro exterior
Figura 23. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a tope para el ensayo de calificación del
procedimiento. Soldadura por Destello (Flash).
3 de sanidad
Parte
superior
del tubo
Tracción
3 de sanidad
Tracción
Doblado lateral
Doblado lateral
3 de sanidad
3 de sanidad
610 mm < D < 762 mm
(24 pulgadas) (30 pulgadas)
3 de sanidad
3 de sanidad
Doblado lateral
Doblado lateral
Tracción
Tracción
3 de sanidad
3 de sanidad
Nota. Las probetas de sanidad deben estar de acuerdo con la Figura 26.
D = diámetro exterior.
Figura 24. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a tope para el ensayo de calificación del
procedimiento. Soldadura por destello (Flash).
73
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
4 de sanidad
Parte
superior
del tubo
Tracción
4 de sanidad
Tracción
Doblado lateral
Doblado lateral
4 de sanidad
4 de sanidad
D > 762 mm
(30 pulgadas)
4 de sanidad
4 de sanidad
Doblado lateral
Doblado lateral
Tracción
Tracción
4 de sanidad
4 de sanidad
Nota. Las probetas de sanidad deben estar de acuerdo con la Figura 26.
D = diámetro exterior.
Figura 25. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a tope para el ensayo de calificación del
procedimiento. Soldadura por destello (Flash).
Tabla 8. Tipo y número de probetas de ensayo para el ensayo de la calificación del procedimiento.
(Soldadura por destello FW únicamente)
Diámetro exterior
del tubo
mm
Pulgadas
>457-610
>18-24
>610-762
>24-30
> 762
>30
Resistencia a
la tracción
4
4
4
Número de probetas
Doblado
Ensayo de sanidad
lateral
Normal
2 pulgadas
0
16
4
0
24
4
0
32
4
Total
24
32
40
13.2.3.3 Ensayo de sanidad (Mella o Nick)
13.2.3.3.1 Preparación. El número de probetas de dos pulgadas para el ensayo de sanidad
(mella) requerido en la Tabla 8, se preparará conforme a la Figura 26.
Los lados de la probeta deben ser macroatacados para localizar la línea de fusión. Los lados
de la probeta deben ser ranurados a lo largo de la línea de fusión con una sierra, cada ranura
debe ser de 3 mm (1/8 de pulgada) de profundidad, aproximadamente. Adicionalmente, el
diámetro interior y exterior del sobreespesor de la soldadura debe ser ranurado a una
profundidad no mayor de 1,6 mm (1/16 pulgada), medidos desde la superficie soldada.
13.2.3.3.2 Método. La probeta de sanidad se debe ensayar acuerdo con el numeral 5.6.3.2.
74
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
13.2.3.3.3 Requisitos. Las superficies expuestas de cada probeta de sanidad deben mostrar
penetración y fusión completas. Las inclusiones de escoria no deben exceder de 3 mm
(1/8 de pulgada) en longitud o ancho. Debe haber por lo menos 13 mm (1/2 pulgada) de metal
de soldadura sano entre inclusiones de escoria adyacentes.
13.2.3.4 Ensayo de doblado de lado
13.2.3.4.1 Preparación. Las probetas para el ensayo de doblado de lado se deben preparar de
acuerdo con el numeral 5.6.5.1.
13.2.3.4.2 Método. Las probetas para el ensayo de doblado de lado se deben ensayar de
acuerdo a con el numeral 5.6.5.2.
13.2.3.4.3 Requisitos. Los requisitos para la realización de la probeta de doblado de lado deben
estar de acuerdo con el numeral 5.6.4.3.
3 mm (1/8 de pulgada) aproximadamente
44 mm (1 3/4 de pulgada) mínimo
Ranura hecha con sierra. La probeta puede
ser cortada con oxicorte o maquinada. Los
cantos deben ser lisos y paralelos
3 mm (1/8 de pulgada) aproximadamente
230 mm (9 pulgadas) aproximadamente
Espesor de pared
La ranura transversal no debe
exceder de 1,6 mm (1 16
de pulgada) en profundidad
La ranura transversal no debe
exceder de 1,6 mm (1 16
de pulgada) en profundidad
El sobreespesor de la soldadura
no debe removerse en ningun
lado de la soldadura de la probeta
3 mm
(1/8 de pulgada)
aproximadamente
44,5 mm
(1 3/4 de pulgada)
mínimo
La ranura transversal no debe
exceder de 1,6 mm (1 16
de pulgada) en profundidad
Figura 26. Probeta de dos pulgadas para ensayo de sanidad
75
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
13.3
NTC 4991
REGISTROS
Los detalles de cada procedimiento calificado se deben registrar en un formato que contenga,
como mínimo, todos los numerales establecidos en el numeral 13.4.
Este registro debe mostrar los resultados completos de los ensayos de la calificación del
procedimiento y deben ser mantenidos tanto tiempo como se encuentre en uso el
procedimiento.
13.4
ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO
La especificación del procedimiento debe incluir toda la información que sea pertinente para
adecuar y mantener la operación apropiada del equipo como se indica en los siguientes
literales:
a)
Proceso de soldadura.
b)
Material de la tubería.
c)
Espesor de pared y diámetro de la tubería.
d)
Preparación del extremo de la tubería y del diámetro del tubo.
e)
Preparación del metal base, incluido esmerilado de la soldadura de costura del
tubo, y limpieza de los extremos de la tubería para el contacto eléctrico.
f)
Posición de soldadura.
g)
Requisitos para el tratamiento de precalentamiento.
h)
Requisitos para la limpieza e inspección de las zapatas de contacto.
i)
Rango del voltaje de soldadura, que se debe registrar en una carta.
j)
Rango del amperaje de soldadura, que se debe registrar en una carta.
k)
Rango de velocidad axial, que se debe registrar en una carta.
l)
Intervalo de tiempo en el ciclo de soldadura, que se debe identificar y registrar en
una carta.
m)
Rango de carrera de recalcado, que se debe registrar en una carta.
n)
Tiempo de espera antes de retirar las abrazaderas.
o)
Método para remover el equipo de destello interno.
p)
Método para remover el equipo de destello externo.
q)
Requisitos para el postratamiento térmico, incluidos tiempo de calentamiento,
temperatura máxima, tiempo de temperatura, método para determinar el
calentamiento alrededor de la circunferencia y la velocidad de enfriamiento.
76
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
13.5
NTC 4991
VARIABLES ESENCIALES
13.5.1 Generalidades
Se debe reestablecer un procedimiento de soldadura como una nueva especificación de un
procedimiento y se debe recalificar completamente, cuando se cambie cualesquiera de las
variables esenciales planteadas en el numeral 13.5.2. Se pueden ejecutarse cambios en el
procedimiento diferentes de aquellos dados en el numeral 13.5.2, sin necesidad de recalificar,
siempre y cuando se revise la especificación del procedimiento para mostrar los cambios.
13.5.2 Cambios que requieren la recalificación
Un cambio en alguno de los factores relacionados a continuación, del literal a) al k) constituye
una variable esencial:
13.6
a)
material de la tubería,
b)
espesor de pared o diámetro de la tubería,
c)
preparación de las dimensiones de la tubería,
d)
posición de soldadura,
e)
requisitos para el precalentamiento,
f)
tolerancias en el voltaje de soldadura,
g)
tolerancias en el amperaje de soldadura,
h)
tolerancias en la velocidad axial,
i)
intervalos de tiempo en el ciclo de soldadura,
j)
tolerancias en la carrera de recalcado,
k)
requisitos para el tratamiento térmico posterior.
CALIFICACIÓN DEL EQUIPO Y DE LOS OPERADORES
Cada equipo de soldadura y cada operador se deben calificar para producir una soldadura
aceptable usando procedimientos calificados de soldadura. La soldadura completa debe ser
probada mediante radiografía y los métodos de ensayos mecánicos especificados en el
numeral 13.2. Cada operador debe recibir un entrenamiento adecuado en la operación del
equipo antes de empezar a soldar y debe familiarizarse completamente con el equipo que
usará.
13.7
REGISTROS DE LA CALIFICACIÓN DEL OPERADOR
Se debe realizar un registro de los ensayos establecidos en 13.6 detallando los resultados de
cada ensayo. Se debería usar un formato similar al de la Figura 2. (Este formato debería ser
desarrollado de acuerdo con las necesidades de la compañía pero debe hacerse lo
suficientemente detallado para demostrar que los ensayos de calificación satisfacen los
77
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
requisitos de esta norma). Se debe mantener una lista de operadores calificados y de los
procedimientos para obtener estas calificaciones. Un operador puede ser solicitado para
recalificación si hay dudas acerca de su competencia.
13.8
GARANTÍA DE CALIDAD EN LA SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN
13.8.1 Derecho de inspección
La compañía debe tener el derecho a inspeccionar todas las soldaduras por métodos no
destructivos, removiendo soldaduras, y llevándolas a ensayos metalúrgicos o mecánicos, o
ambos. La compañía debe especificar la frecuencia de inspecciones y ensayos adicionales.
13.8.2 Rechazos basados en la carta de registro
Durante la secuencia de soldadura automática, el operador debe monitorear los parámetros
eléctricos y mecánicos del procedimiento de la máquina de soldar, registrándolos en una carta
de registro apropiada. Si alguno de estos parámetros de soldadura se desvía más allá de las
tolerancias especificadas en el procedimiento, se debe rechazar la soldadura. Si la carta
establecida no fuera aceptada luego de completar la soldadura, se debe rechazar la junta y se
debe remover de la línea.
13.8.3 Rechazos basados en ensayos no destructivos
Cada soldadura de producción se debe inspeccionar visual y radiográficamente después de
retirar las salpicaduras y de que se termine el postcalentamiento . La compañía puede requerir,
además, otros ensayos no destructivos. Cada soldadura de producción debe cumplir con los
requisitos del numeral 13.9.
13.8.4 Rechazos basados en el sobreespesor
El diámetro interior de un sobreespesor de soldadura no debe tener un relieve por encima del
metal base mayor de 2 mm (1/16 de pulgada). El diámetro externo de un sobreespesor de
soldadura no debe tener un relieve por encima del metal base mayor a 3 mm (1/8 de pulgada).
13.8.5 Rechazos basados en postratamiento térmico
Como mínimo, cada soldadura completada por destello a tope se debe calentar, después de
soldarse, a una temperatura cercana a AC3, seguida de un enfriamiento controlado o
enfriamiento al aire. El ciclo de tratamiento térmico se debe documentar usando un registro
gráfico; cualquier desviación más allá de los rangos especificados para los tiempos de
calentamiento, máxima temperatura o velocidad de enfriamiento, deben ser causa de un nuevo
tratamiento térmico.
13.9
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
13.9.1 Generalidades
Los criterios de aceptación dados en el numeral 13.9.2 son aplicables para la determinación del
tamaño y tipos de imperfecciones localizadas por radiografía y otros métodos de ensayo no
destructivo. Ellos también pueden ser aplicados a la inspección visual.
78
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
13.9.2 Defectos
Las inclusiones aisladas de escoria ISI se deben considerar como un defecto si cualquier
inclusión aislada de escoria excede 3 mm (1/8 pulgada), o la longitud total acumulada de las
inclusiones aisladas de escoria ISI en cualquier longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) de
soldadura excede 13 mm (1/2 pulgada). En las soldaduras a tope por destello son
considerados defectos las grietas, la fusión incompleta o la porosidad detectadas por ensayos
no destructivos.
13.10 REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS
13.10.1 Reparaciones permitidas
Se permiten las siguientes reparaciones:
a)
Se pueden remover por esmerilado defectos superficiales, siempre y cuando se
afecte el mínimo espesor de pared del tubo.
b)
Los defectos se pueden remover de la soldadura por esmerilado, cincelado,
acanalado o una combinación de estos métodos, seguidos de una reparación con
soldadura de acuerdo con el Capítulo 10.
Se permiten las reparaciones por soldadura únicamente si hay un acuerdo con la compañía.
13.10.2 Reparaciones no permitidas
No se permite la reparación de porosidad encontrada en soldaduras a tope por destello; sin
embargo, se permite porosidad en un depósito de soldadura de reparación realizado con un
proceso de soldadura diferente, si está dentro de los límites definidos en el numeral 9.3.8.2 ó
9.3.8.3; cualquiera de ellos que sea aplicable.
13.11 PROCEDIMIENTO RADIOGRÁFICO
Los ensayos radiográficos deben estar de acuerdo con el numeral 11.1.
79
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Apéndice A
Criterios alternativos de aceptación para soldaduras circunferenciales
A.1
GENERALIDADES
Las normas de aceptación establecidas en el Capítulo 9 están basadas en criterios empíricos
dados por la mano de obra y dan mayor importancia a la longitud de la imperfección. Tales
criterios están respaldados por un excelente registro de confiabilidad en el servicio de líneas
por muchos años. El uso del análisis de mecánica de fractura y el criterio “propuesto para tal
fin” (fitness-for-purpose) es un método alternativo para determinar los criterios de aceptación e
incorporar las evaluaciones relevantes para la altura de las imperfecciones y longitud de las
mismas. El criterio “Propuesto para el fin” provee criterios de aceptación permisibles más
generosos, pero solamente cuando se ejecutan ensayos adicionales de calificación del
procedimiento, análisis de esfuerzos e inspecciones. Este Apéndice presenta los requisitos
mínimos que permiten el empleo de las normas alternativas de aceptación. Esto no impide el
uso del Capítulo 9 para determinar los defectos límites aceptados para alguna soldadura, ni
impone alguna restricción en la tensión admisible, donde este aspecto está cubierto por otras
normas y reglamentos. El uso de este Apéndice para la evaluación de todos o algunos
defectos, incluidas las grietas circunferenciales, es completamente opcional por parte de la
compañía.
Es impráctico, usualmente, calificar soldaduras individuales de una línea, a través de los límites
alternativos de aceptación, después de que se evalúa un defecto bajo el Cpaitulo 9, debido a
que el ensayo destructivo se requiere para establecer el mínimo nivel de tenacidad de fractura
para el procedimiento de soldadura en consideración. Solamente las soldaduras
circunferenciales entre tubos de igual espesor nominal de pared están cubiertas por este
apéndice. Las soldaduras en estaciones de bombeo o compresión están excluidas, tales como
accesorios y válvulas en la tubería principal. La reparación de soldaduras también está
excluida. Las soldaduras sujetas a la aplicación de un esfuerzo axial de más de 0,5 % no están
cubiertas por este apéndice. Las normas alternativas de aceptación están restringidas a
secciones de líneas de tubería en las cuales la inspección no destructiva se ejecuta,
esencialmente, en todas las soldaduras circunferenciales. La capacidad de proponer unos
criterios de aceptación se puede aplicar a cualquier número de soldaduras circunferenciales de
una línea que no esté excluida y que reúna los requisitos adicionales de este apéndice.
En este apéndice, el uso de la frase "límites de aceptación de imperfecciones" y otras frases
que contienen la palabra "imperfección" no intenta implicar una condición defectuosa o alguna
falta de integridad en la soldadura. Todas las soldaduras encierran ciertos rasgos distintivos
descritos en forma variada como, imperfecciones o discontinuidades. El objetivo principal de
este Apéndice es definir, sobre la base de análisis técnicos, el efecto de varios tipos, tamaños y
formas de tales anomalías (llamadas imperfecciones aquí) sobre la capacidad de adecuación
del conjunto soldado para un servicio específico.
Nota. Este Apéndice contiene solamente valores expresados en unidades de libra-pulgada; sin embargo, es aceptable
para realizar evaluaciones con valores expresados en unidades del Sistema Internacional, SI.
80
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
A.2
NTC 4991
REQUISITOS ADICIONALES PARA ANÁLISIS DE ESFUERZOS
A.2.1 Esfuerzos axiales de diseño
Para utilizar este apéndice, la compañía debe realizar un análisis de esfuerzos con el fin de
determinar el esfuerzo máximo de diseño para la tubería. La totalidad de esfuerzos axiales que
actúan sobre una imperfección, incluidos los esfuerzos residuales debidos a la soldadura, los
cuales en el caso de soldaduras que no tienen un tratamiento térmico adecuado de alivio de
tensiones, pueden aproximarse al punto de fluencia del material. La totalidad de esfuerzos de
tensión aplicados y los esfuerzos residuales pueden exceder el punto de fluencia y es más
conveniente tratarlos en porcentajes de tensión. Se asumió un esfuerzo residual de fluencia del
0,2 % de la resistencia a la tensión en el desarrollo de los criterios de aceptación dados en esta
norma. La compañía debe determinar y documentar, por análisis de esfuerzos, el máximo
esfuerzo axial aplicado a una línea de tubería en particular .
A.2.2 Esfuerzos cíclicos
A.2.2.1 Análisis. El análisis de esfuerzos cíclicos debe incluir la determinación de un espectro
de predicción de fatiga, para el cual se expondrá la línea de tubería durante el diseño de su
vida útil. Este espectro debe incluir, sin estar limitado por esfuerzos impuestos por el ensayo
hidrostático, esfuerzos de instalación y, donde sean aplicables, esfuerzos térmicos, sísmicos y
de asentamiento. El espectro debería consistir en diversos niveles de esfuerzos planos y el
número de ciclos aplicados con cada uno de ellos. Si el nivel de los esfuerzos axiales cíclicos
varía entre ciclo y ciclo, se debería utilizar un método apropiado de conteo, como el método de
flujo de lluvia, para determinar los niveles de esfuerzos cíclicos y el número de ciclos.
Nota. Como un ejemplo del uso del método de flujo de lluvia, ver N.E. Dowling "Fatigue Failure Predictions for
Complicated Stress- Strain Histories" Journal of Materials, Marzo 1972, Volumen 7, Número 1, pp 71-87.
La severidad del espectro, S*, se debe calcular mediante la siguiente fórmula:
S * = N i (∆ σ 1 )3 + N 2 (∆ σ 2 )3 + .... + N k (∆ σ k )3
(A-1)
Donde:
S*
=
severidad del espectro
Ni
=
número de ciclos del décimo nivel de esfuerzo cíclico
∆σ1
=
rango del esfuerzo cíclico, en ksi
Subíndice
k
=
número de niveles de esfuerzos cíclicos
Subíndice
i
=
rango de incrementos desde 1 hasta k
Los tamaños de imperfecciones permisibles que se muestran en la Figura A-5 se aplican
cuando S* es menor o igual que 4 x 107. Cuando S* es mayor que 4 x 107 no se debe utilizar
este Apéndice.
81
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
A.2.2.2 Efectos del medio ambiente sobre la fatiga. El alargamiento de las imperfecciones en
las soldaduras, debido a la fatiga, es función de la intensidad del esfuerzo, ciclos de carga,
tamaño de la imperfección y las condiciones ambientales en la punta de la grieta. En ausencia
de elementos contaminantes, el petróleo y los hidrocarburos, son considerados no más dañinos
que el aire. Agua, salmuera y soluciones acuosas que contengan CO2 o H2S pueden, no
obstante, incrementar la tasa de crecimiento de la grieta. Es normal que se presenten
pequeñas cantidades de estos componentes en las tuberías nominalmente anticorrosivas. Este
Apéndice no debe ser utilizado cuando la concentración de uno u otro, CO2 o H2S, excede los
niveles típicos experimentados en tuberías anticorrosivas, , a menos que existan evidencias de
que los niveles propuestos no conducen a acelerar el crecimiento de la grieta por fatiga. Los
efectos del medio ambiente sobre el crecimiento de una grieta externa por fatiga en una
soldadura circunferencial de un tubo se atenúan, normalmente, por un revestimiento externo y
protección catódica, y no limitan el uso de este apéndice.
A.2.3 Agrietamientos bajo carga estática
Ciertos ambientes pueden incrementar el crecimiento de la grieta en servicios bajo carga
estática o inducen fragilidad en el material circundante a la punta de la grieta, que de una u otra
manera hace que esa grieta inactiva llegue a ser crítica. Estos ambientes contienen
típicamente H2S, pero también pueden contener hidróxidos fuertes, nitratos o carbonatos.
Cuando estos materiales estén presentes en el interior de la tubería, se debe establecer un
umbral mínimo de esfuerzo, y no se deberá usar este Apéndice si el esfuerzo calculado excede
el valor del umbral. Con respecto a la influencia del H2S, la definición de tal intervención debe
ser la dada en NACE MR-01-75. Si bien externamente hay exposición a carbonatos y nitratos
presentes en el terreno y ha sido demostrado que produce agrietamiento debido a los
esfuerzos por corrosión en un pequeño número de casos, el agrietamiento es, normalmente,
axial y se asocia con esfuerzos circunferenciales antes que con esfuerzos axiales. No se
conocen fallas en las tuberías originadas por agrietamiento debido a los esfuerzos por
corrosión en una soldadura circunferencial.
Se puede atenuar la frecuencia y severidad del agrietamiento por corrosión con el uso de
revestimientos y protección catódica adecuados. No se impide el uso de este Apéndice cuando
la exposición directa al medio ambiente agresivo se previene por un revestimiento diseñado
para resistir dicho medio.
A.2.4 Carga dinámica
Los análisis de esfuerzos deben incluir consideraciones de cargas dinámicas potenciales sobre
las soldaduras circunferenciales, tales como cargas debidas al cierre de válvulas-cheque. Este
Apéndice no se aplica a soldaduras sometidas a esfuerzos con frecuencias mayores a 10-3
segundos-1 (una frecuencia de esfuerzo de 30 kips por pulgada cuadrada por segundo para el
acero).
A.3
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
A.3.1 Generalidades
Los controles de las variables necesarias para garantizar un nivel aceptable de la resistencia a
la fractura en un procedimiento de soldadura son más estrictos que los procedimientos de
soldadura controlados sin un mínimo requerido de tenacidad. La calificación de los
procedimientos de soldadura para ser empleados con este apéndice deben estar de acuerdo
con los Capítulos 5 ó 12 de esta norma, con las siguientes excepciones y requisitos
adicionales:
82
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
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a)
El ensayo de desplazamiento del borde y abertura de la grieta (crack-tip openingdisplacement, CTOD) se debe realizar de acuerdo con el literal A.3.3.
b)
La probeta de ensayo de resistencia a la tensión usada para calificar el
procedimiento de soldadura no debe presentar falla en la soldadura.
Cualquier cambio en las variables esenciales especificadas a continuación deb requerir
recalificación del procedimiento de soldadura:
a)
Un cambio en el proceso de soldadura o método de aplicación.
b)
Un cambio en el grado o fabricante del material del tubo, o un cambio básico en la
composición química o un proceso particular de manufactura.
c)
Un cambio importante en el diseño de la junta (por ejemplo, de una ranura en U, a
una ranura en V). Cambios menores en el ángulo del bisel o superficie de la
ranura no son cambios esenciales.
d)
Un cambio en la posición, de girada a fija o viceversa.
e)
Un cambio en el espesor nominal de pared del tubo de más de ± 1/8 pulg.
f)
Un cambio en el tamaño o tipo de metal de aporte, incluido un cambio de
fabricante aún cuando esté dentro de la clasificación AWS.
g)
Un incremento en el intervalo de tiempo entre la terminación del cordón de raíz y
el comienzo del segundo cordón.
h)
Un cambio en la dirección (por ejemplo, de vertical ascendente a vertical
descendente o viceversa).
i)
Un cambio de un gas protector a otro, o de una mezcla de gases a otra diferente.
j)
Un incremento o disminución en la razón de flujo del gas protector.
Nota. Se deben establecer tanto valores altos como bajos del caudal flujo de gas, durante el ensayo
de calificación del procedimiento. Se requieren ensayos mecánicos completos, incluido el ensayo
CTOD, excepto que el ensayo CTOD en la zona afectada por el calor se requiera sólo para una
caudal de consumo de gas, preferiblemente tanto las altas como las bajas relaciones.
k)
Un cambio en el fundente de protección, incluso un cambio en el fabricante dentro
de la clasificación AWS.
l)
Un incremento o disminución en el calor de entrada de algún cordón, más allá del
rango realmente especificado en el ensayo de calificación del procedimiento. Se
puede calcular el calor de entrada a partir de la siguiente ecuación:
J =
60 * V * A
S
83
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Donde:
J
=
calor de entrada, en julios por pulgada
V
=
voltaje
A
=
amperaje
S
=
velocidad, en pulgadas por minuto.
Nota. Se deben reestablecer, durante el ensayo de calificación del procedimiento, los valores de
entrada de calor tanto altos como bajos. Se requieren ensayos mecánicos completos, incluso el
ensayo CTOD.
m)
Un cambio en el tipo de corriente (AC ó DC) o polaridad.
n)
Un cambio en los requisitos para el precalentamiento.
o)
Un cambio en los requisitos para un tratamiento térmico posterior o adición o
supresión de un requisito para un tratamiento térmico posterior.
p)
Para procedimientos automáticos, un cambio en el diámetro del tubo.
A.3.2 Ensayo de tenacidad a la fractura
Para usar el criterio alternativo en soldadura circunferencial, la tenacidad a la fractura de la
soldadura se debe determinar por ensayo. El método para determinar la tenacidad es el ensayo
CTOD. Para el propósito de este Apéndice, uno de los dos niveles de tenacidad mínima
aceptables es: 0,005 ó 0,010 pulgadas.
Como suplemento de este Apéndice, se deben realizar los ensayos CTOD, de acuerdo con BS
7448. Parte 2,. Se debe utilizar la probeta preferida para el ensayo, que consiste en un
rectángulo (B x 2B), . Como se muestra en la Figura A-1, la probeta se debería orientar de
manera que la parte larga sea paralela al eje del tubo y el ancho esté en la dirección
circunferencial; así, la línea de la punta de la grieta estará orientada en la dirección del
espesor. El espesor de la probeta (véase la Figura A-2), debería ser igual al espesor del tubo
menos la mínima cantidad de fresado y pulido necesario para producir una probeta transversal
rectangular prescrita y superficie pulida de un segmento de tubo curvado. (Se debe remover el
sobreespesor de la soldadura.). La probeta debería ser atacada después de la preparación
inicial para revelar el depósito de soldadura y la geometría de la zona afectada por el calor.
Para ensayos del metal de soldadura, la entalla y la punta de la grieta debidas a la fatiga se
debería localizar completamente en el metal de soldadura; además, para preparaciones típicas
de soldaduras circulares, la entalla y la punta de la entalla debida a la fatiga se deberían
localizar en el centro de la soldadura. (Véase la Figura A.3).
84
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Figura A.1. Localización de probetas para el ensayo de CTOD
B
t
2B
Figura A-2. Objetivo de maquinado de probetas para el ensayo de CTOD
con respecto a las paredes del tubo
Remoción del sobreespesor
de la soldadura
Límite del depósito
de soldadura
Figura A-3. Localización de la entalla o muesca para probetas de metal de soldadura
85
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Para cada ensayo en la zona afectada por el calor, se debería efectuar un estudio de
microdureza sobre la misma probeta o sobre una sección transversal soldada que se toma de
una vecindad inmediata de la probeta (véase la Figura A-4). El objetivo de este estudio es
localizar el área de máxima dureza (lecturas defectuosas de irregularidades aisladas). Esta
área se encontrará, normalmente, en la zona afectada por el calor, inmediatamente adyacente
a la línea de fusión del último pase de soldadura. La entalla y la punta de la grieta por fatiga
deberían localizarse de tal manera que ellos crucen el área de máxima dureza, desconociendo
el hecho que la mayoría de los resultados de grieta por fatiga, usualmente no está localizado
en la zona afectada por el calor.
Ensayos posteriores, deberían dar atención particular a la validez de los criterios 12.4.1
de BS 7448, Parte 2; estos criterios tratan de la geometría del frente de grieta por fatiga. Para
este apéndice, los valores apropiados de CTOD serán δc, δu o δm.. (Estos términos son
mutuamente- exclusivos definidos en BS 7448: Parte 2, que describe los tres posibles y
mutuamente exclusivos resultados del ensayo. El valor de δ1 [CTOD lo relaciona con la
iniciación de un crecimiento estable de la grieta) no tiene significado respecto a este apéndice y
no necesita ser medido]. Cuando se aplica δm, se debería tener cuidado al tomar la medida del
punto de primera obtención de la carga máxima. "Pop-in-cracking" debe ser considerado con el
registro de los sucesos, si alguna carga decreciente actúa.
El informe del ensayo debe incluir todos los ítems especificados en la Sección 13 de BS 7448,
Parte 2. Debería prestársele particular atención en el informe a la posición de la probeta
ensayada para la calificación de la soldadura y a las características, ya que se reportarán en el
CTOD los valores representados en δc, δu, ó δm..
86
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Muestra de la remoción del
sobreespesor de la soldadura
Pared original
del tubo
Posición entalla. Altas durezas
en la zona afectada por el calor
210
205
170
165
170
206
190
172
158
168
Dimensión de la probeta
CTOD después del maquinado
Límite de la zona
afectada por el calor
Figura A-4. Localización de la entalla en probeta con zona afectada por el calor
87
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
El informe del ensayo también debe incluir una copia legible del registro de cargadesplazamiento y un registro de la apariencia de las superficies de las fracturas; el requisito
anterior se puede satisfacer por una fotografía clara de una o de las dos superficies de la
fractura o por retención de una o ambas superficies de la fractura (preservada e identificada
apropiadamente) para una observación directa.
A.3.3 Ensayos de CTOD para la calificación del procedimiento
El ensayo CTOD para calificación de procedimiento se debe realizar como se describe más
abajo y debe estar conforme a los detalles del ensayo descrito en el literal A.3.2. Para cada
procedimiento de soldadura, ambos, el metal de soldadura y la zona afectada por el calor se
deben ensayar y deben satisfacer el requisito de tenacidad a la fractura antes de emplear el
criterio de aptitud para el propósito. Cada ensayo (del metal de soldadura o la zona afectada
por el calor) debe consistir en, mínimo, 3 probetas ensayadas a la más baja temperatura
prevista de servicio.
Las tres probetas deben consistir, cada una, en la posición nominal horaria de las 12, 3 y 6 en
punto, en el ensayo de soldadura y se debería marcar e identificar permanentemente la
posición inicial. Si solamente una de las tres probetas válidas del ensayo falla al reunir el
requisito de tenacidad de fractura, se puede realizar un segundo grupo de tres probetas para
ensayarlas; cinco de los seis resultados de los ensayos de las probetas válidas deben
satisfacer los requisitos de tenacidad de fractura para que el ensayo completo (para el metal de
soldadura y para la zona afectada por el calor) sea satisfactorio.
La falla de una sola probeta, que no cumpla con el CTOD requerido, necesita de un segundo
grupo de ensayos del metal de soldadura o de la zona afectada por el calor únicamente; no es
necesario repetir el ensayo para la otra porción de soldadura si fue originalmente satisfactoria.
Ambos ensayos para el metal de soldadura y la zona afectada por el calor deben cumplir con
los requisitos de tenacidad a la fractura para el procedimiento para ser calificado mediante el
empleo de los criterios alternativos de aceptación.
Las probetas maquinadas incorrectamente, que fallan al no satisfacer el criterio para curvatura
del frente de grieta por fatiga, o que exhiben una fractura sustancial de agrietamiento
adyacente al frente de grieta, se definen como probetas invalidadas. La probeta invalidada
debe ser descartada y reemplazada por una probeta nueva teniendo en cuenta uno por uno los
principios fundamentales.
El procedimiento de soldadura puede estar calificado para un requisito mínimo de tenacidad a
la fractura, ya sea de 0,005 pulgadas ó de 0,010 pulgadas, y así poder ser elegido para
emplearse con el criterio de aceptación aplicable. Un intento fallido de calificar para el CTOD
mínimo de 0,010 pulgadas puede calificar para el nivel mínimo de 0,005 pulgadas.
A.4
CALIFICACIÓN DE SOLDADORES
Los soldadores se deben calificar de acuerdo con el Capítulo 6. Para soldadura automática, la
unidad de soldadura y cada operador debe ser calificado de acuerdo con el numeral 12.6.
A.5
INSPECCIÓN Y LÍMITES DE ACEPTACIÓN
A.5.1 Imperfecciones
La longitud y la altura de una imperfección y su profundidad bajo la superficie se deben
establecer por una técnica de inspección apropiada no destructiva o algún otro camino
justificado antes de aceptar o rechazar la decisión. La radiografía convencional, descrita en el
88
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
numeral 11.1 es adecuada para medir la longitud de una imperfección, pero es insuficiente para
determinar la altura, particularmente para las imperfecciones planas tales como una grieta, falta
de fusión, socavados y algunos tipos de falta de penetración.
Es aceptable el uso de técnicas de ultrasonido, técnicas radiográficas que emplean
densímetros o una referencia visual normalizada, imágenes acústicas, limitaciones de tamaño
de imperfecciones inherentes debido a la geometría de la soldadura, o cualquier otra técnica
para determinar la altura de la imperfección; se han establecido técnicas precisas y cualquier
imprecisión potencial se incluye en la medición; por ejemplo, la determinación de la altura de la
imperfección debe ser moderada. Es aceptable el uso de la radiografía convencional (véase el
numeral 11.1) para identificar imperfecciones que exijan la medición de su altura por otros
medios. Los límites de aceptación para las imperfecciones planas circunferenciales se
muestran en la Figura A-5. Se deben reparar o remover las imperfecciones planas
transversales a la periferia de la soldadura, tales como las grietas transversales.
Tamaño permitido de fluencia a* (pulgadas)
0,8
0,7
0,6
0,5
CTOD=0,010 pulgadas
0,4
0,3
0,2
CTOD=0,005 pulgadas
0,1
0
0
0,001 0,002 0,003 0,004 0,005
Máxima deformación axial aplicada ( εa )
Notas.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
En adición a todas las otras limitaciones, la altura no debe exceder la mitad del espesor de la pared.
Para discontinuidades interactuantes, la longitud y la altura de la discontinuidad debe estar determinada por
la Figura A-6.
Para imperfecciones superficiales, la altura permitida de la imperfección (a*) está sujeta a la restricción de la
nota 1.
Para imperfecciones profundas, la altura permitida de la imperfección (2a*) está sujeta a la restricción de la
nota 1. El estado de una imperfección profunda está determinado por la Figura A-6, caso 4.
Los limites sobre la longitud de la imperfección están dados en la Tabla A-3.
La máxima deformación axial aplicada permitida puede estar limitada por otras normas y regulaciones.
En cada una de las curvas se incluye un esfuerzo residual de 0,002 pulgadas/pulgadas
Figura A-5. Criterios alternativos para discontinuidades planas circunferenciales
89
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
A.5.2 Imperfecciones volumétricas
Las imperfecciones volumétricas ocultas o enterradas (tridimensionales), tales como escoria o
porosidad, contenidas en materiales con alta tenacidad a la fractura, tienen menos
probabilidades de causar fallas que las imperfecciones planas, y se pueden evaluar por los
mismos métodos usados para las imperfecciones planas o por el método simplificado que se
muestra en la Tabla A-1. Las imperfecciones volumétricas unidas superficialmente se deben
tratar como imperfecciones planas y se evalúan de acuerdo con el criterio de la Figura A-5.
Tabla A-1. Límites aceptados para imperfecciones volumétricas ocultas
Tipo de imperfección
Porosidad*
Escoria
Quemón de lado a lado
sin reparar
Altura o ancho
< t/4 o 0,250”
< t/4 o 0,250”
t/4
Longitud
< t/4 o 0,250”
4t
2t
Nota. Los límites simplificados dados en esta Tabla se pueden aplicar para niveles mínimos CTOD de
0,005 pulgadas ó 0,010 pulgadas, únicamente dentro del alcance de este Apéndice. Alternativamente, la compañía
tiene la opción de tratar las imperfecciones como imperfecciones planas y emplear la Figura A-5. Esta tabla no se
debe utilizar en imperfecciones volumétricas conectadas a nivel de superficie (Figura A-6, Caso 1) y
discontinuidades interactuantes superficiales (Figura A-6, Casos 3 y 4), las cuales se deben evaluar de acuerdo con
la Figura A-5.
*
Limitada al 3 % del área proyectada.
A.5.3 Quemones de arco
Los quemones de arco pueden ocurrir en la superficie interna o externa de un tubo como
resultado de un salto de arco inadvertido o una conexión a tierra inapropiada. Estos aparecen,
generalmente, como un hoyo o cavidad visible al ojo o como un área densa en la radiografía.
La cavidad puede estar rodeada por una zona dura afectada por el calor, que puede tener una
tenacidad más baja que el material base o que el depósito de soldadura.
Los límites de aceptación de quemones de arco sin reparar se dan en la Tabla A-2 y se basan
en la premisa de que la zona afectada por el calor tiene cero tenacidad, pero que cualquier
imperfección plana originada dentro de la zona afectada por el calor es embebida en el borde
de la zona. Datos sustanciales indican que la profundidad total del quemón de arco, incluida la
zona afectada por el calor, es menor que la mitad del ancho del quemón.
Los quemones de arco que contienen grietas visibles a simple vista o en una radiografía
convencional no se tratan en este Apéndice; se deben reparar o remover.
A.5.4 Interacción de las discontinuidades
Si las imperfecciones adyacentes son bastante cercanas, estas se pueden tratar como únicas
imperfecciones grandes. La Figura A-6 se debe usar para determinar la interacción existente. Si
es así, los tamaños efectivos de las imperfecciones que se muestran en la Figura A-6 se deben
computar y la aceptabilidad de la imperfección efectiva se debe evaluar por el criterio de
aceptación aplicado. Si se indica una reparación, cualquier discontinuidad interactuante se
debe reparar de acuerdo con A.8.
90
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Tabla A-2. Límites de aceptación para quemones de arco sin reparar
Dimensiones medidas
Ancho
Longitud (en cualquier dirección)
Profundidad (al fondo del cráter)
Límites aceptados,
pulgadas
Menor de t ó 5/16 pulgadas
Menor de t ó 5/16 pulgadas
1/16 pulgadas
Nota. Los límites que se dan en esta Tabla se aplican para niveles mínimos del CTOD de 0,005 pulgadas a
0,010 pulgadas, pero sólo dentro del alcance de este apéndice.
A.6
REGISTRO
El representante de la compañía debe registrar en un formato adecuado, el tipo, localización y
dimensiones de todas las imperfecciones aceptadas de acuerdo con este Apéndice. Este
registro se debe complementar con las radiografías u otros registros de ensayos no
destructivos
A.7
EJEMPLO
A.7.1 Descripción
Considere un proyecto de tubería que emplea 36 pulgadas de diámetro, 0,812 pulgadas de
espesor de pared, tubería API-5L-65. La soldadura circunferencial de tubo a tubo en campo
está para realizar por soldadura automática de arco eléctrico y electrodo metálico y gas
protector, GMAW y recibe esencialmente ensayos no destructivos al 100 %. El procedimiento
de soldadura ha sido calificado para un valor de CTOD de 0,010 pulgadas, de acuerdo con el
Apéndice. El resultado del análisis de esfuerzos estima un máximo de deformación axial
aplicado de 0,002 pulgadas por pulgada. Ninguna de las restricciones del literal A.2.2 hasta el
literal A.2.4 se han violado. La compañía ha dispuesto el uso de la técnica de ensayos no
destructivos capaz de determinar altura de la imperfección, y tiene suficiente documentación
para demostrar que la imperfección no será mayor a las 0,050 pulgadas de lo indicado por el
registro de inspección. La compañía ha escogido aplicar esta técnica de inspección sólo para
imperfecciones que no cumplan con las normas de aceptación del Capítulo 9, y emplea la
radiografía convencional para determinar la conformidad a ese Capítulo.
A.7.2 Cálculos y criterios de aceptación
Los pasos para calcular las dimensiones admisibles de imperfecciones planas están dados en
los literales A.7.2.1 a A.7.2.9.
A.7.2.1 Paso 1. Se recolecta la siguiente información pertinente.
a)
El diámetro del tubo, D es 36 pulgadas.
b)
El espesor de pared del tubo, t es 0,812 pulgadas.
c)
El mínimo CTOD calificado es 0,010 pulgadas.
91
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d)
La máxima deformación para el esfuerzo axial aplicado, ea , es
0,002 pulgadas/pulgadas.
e)
El error admisible para inspección es 0,050 pulgadas.
A.7.2.2 Paso 2. Se consulta la Figura A.5 para determinar a*.
Para
Se tiene
ea
=
0,002 pulgadas, y
CTOD =
0.010 pulgadas
a*
0.36 pulgadas.
=
A.7.2.3 Paso 3. Se determinan la altura tentativa admisible de una imperfección superficial
(véase la Figura A.5, Nota 3) y la altura tentativa admisible para una imperfección oculta o
interna (véase la Figura A.5, Nota 4).
Para imperfecciones superficiales,
a all.s.t. = a* = 0,36 pulgadas
Para imperfecciones internas u ocultas,
2a all.b.t. = 2a* = 0,72 pulgadas
A.7.2.4 Paso 4. Se compara el tamaño tentativo de imperfecciones permisible con la Figura A.5
Nota 1, para determinar el máximo tamaño permisible de la grieta:
a máx = 0,5t = 0,406 pulgadas
Para imperfecciones superficiales,
a all.s.t. < a máx
por lo tanto,
a all.s = a all.s.t. = 0,360 pulgadas
para imperfecciones internas u ocultas,
2a all.b.t. > a máx
92
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por lo tanto,
2a all.b. = a máx = 0,406 pulgadas
A.7.2.5 Paso 5. De acuerdo con la Figura A-5, Nota 5, se consulta la Tabla A-3, para
determinar los límites sobre la longitud permisible de la imperfección. Las dimensiones
pertinentes de la imperfección se calculan de la siguiente manera:
Para a/t = 0,25
a1 = 0,25t = 0,203 pulgadas
2c1 = 0,4D = 14,40 pulgadas
2c2 = 4t = 3,25 pulgadas
A.7.2.6 Paso 6. Se calcula la relación D/t y, de conformidad con la Tabla A-3, Nota 2, se verifica
como sigue:
D/t = 36/0,812 = 44,3 > 17
por lo tanto, 2c2, es invariable.
A.7.2.7 Paso 7. El límite de altura para imperfección poco profundas, a1 se compara con los
máximos tamaños de imperfección permisibles, para determinar cuál de las imperfecciones
mayores al 25 % del espesor de pared son permisibles.
Para imperfección superficiales,
a1 < a all.s
2c2,S = 2c2 = 3,25 pulgadas
Tabla A-3. Límites de longitud de la discontinuidad
Relación de altura
para espesor de pared
0 < a/t ≤ 0,25
Longitud permisible
de discontinuidad, 2c
0,4 D
1,25 < a/t ≤ 0,50
4t (véase la Nota 2)
0,50 < a/t
0
Notas.
1.
Los límites que se dan en esta Tabla se aplican para niveles mínimos CTOD de 0,005 pulgadas
a 0,010 pulgadas, únicamente dentro del alcance de este apéndice.
2.
Estos valores son aplicables cuando D/t es mayor a 17; la Figura A-7 es aplicable cuando D/t es menor o
igual a 17.
93
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Para imperfecciónes internas,
a1 < all,s
2c 2. b = 2c 2 = 3,25 pulgadas
Nota. Si el tamaño permisible de una imperfección interna fuese menor que a1, el valor respectivo de 2c2, podria ser 0,
y el respectivo valor de a1, sería reducido al respectivo valor de aall determinado en A.7.2.4.
A.7.2.8 Paso 8. Se construye una tabla con dimensiones de discontinuidades permisibles, de
acuerdo con la Tabla A-3. La Tabla A-4 es un ejemplo de dicha tabla, empleando las
dimensiones admisibles y anotación de este ejemplo.
Tabla A-4. Dimensiones admisibles de imperfecciones para el ejemplo
Imperfecciones superficiales
Imperfecciones internas
0 - a1s
Longitud
admisible
2c1
0 - a1b
Longitud
admisible
2c1
a1s - aall.s
2c2.s
A1b - 2a all.b
2c2.b
0 pulgadas - 0,203 pulgadas
14,4 pulgadas
0 pulgadas - 0,203 pulgadas
14,4 pulgadas
0,204 pulgadas - 0,36 pulgadas
3,25 pulgadas
0,204 pulgadas - 0,406 pulgadas
3,25 pulgadas
Altura
Altura
A.7.2.9 Paso 9. Se determinan las dimensiones admisibles para las imperfecciones planas a
partir de las dimensiones permisibles, sustrayendo los errores permisibles de inspección de
cada valor de altura o profundidad.
a acc = a all - (error permisible para la inspección)
La Tabla A-5 proporciona las dimensiones admisibles para las imperfecciones planas de este
ejemplo.
Tabla A-5. Dimensiones admisibles de imperfecciones planas para el ejemplo
Imperfecciones superficiales
Imperfecciones internas
Altura medida
(pulgadas)
0 - 0,153
Longitud admisible
(pulgadas)
14,4
Altura medida
(pulgadas)
0 - 0,153
Longitud admisible
(pulgadas)
14,40
0,154 - 0,310
3,25
0,154 - 0,356
3,25
> 0,310
0
> 0,356
0
94
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
A.7.3 Evaluación de imperfecciones
La Tabla A-1 proporciona los límites admisibles para poros, escoria o quemones sin reparar.
Como lo muestra la nota de la tabla indicada, la compañía podría elegir el tratamiento de éstas
como imperfecciones planas y emplear los mismos criterios de aceptación.
En este ejemplo, la compañía decide no hacerlo así, y prefiere emplear los tamaños
determinados por la Tabla A-1. Los criterios resultantes de aceptación se dan en la Tabla A-6. El
factor de seguridad de inspección no está incluido en este caso porque los tamaños de
discontinuidad permisibles son ya más pequeños que el tamaño de imperfección de la fractura
crítica para tamaños de imperfecciones planas.
La Tabla A-6 también incluye criterios de aceptación de los quemones de arco determinados
por la Tabla A-2.
Tabla A-6. Ejemplo de criterio alternativo de aceptación
Tipo de Imperfecciones
Discontinuidades superficiales planas
Imperfecciones profundas planas
Porosidad
Escoria
Quemones de lado a lado sin reparar
Quemones de arco
Rango de altura
(pulgadas)
0 - 0,153
0,154 - 0,310
0 - 0,153
0,154 - 0,356
a
0,203
b
0,203
b
0,203
b
1/16
a
Tamaño admisible para cualquier dimensión
b
Altura admisible
c
Ancho y longitud admisibles
Longitud aceptable
(pulgadas)
14,40
3,25
14,40
3,25
a
0,203
3,25
1,62
5/16c
El inspector toma copias de la Tabla A-6 y la Figura A-6 al sitio de trabajo y luego ejecuta los
siguientes pasos para cada imperfección localizada en la radiografía:
a)
El inspector determina el tipo de imperfección y su longitud a partir de la
radiografía.
b)
El inspector compara el tipo y la longitud con el criterio de aceptación del Capítulo
9. Si las imperfecciones son admisibles, la reparación o remoción no se requiere.
c)
Si las imperfecciones no cumplen con el criterio de aceptación del Capítulo 9, el
inspector determina la altura de la imperfecciones (y para imperfecciones internas,
la proximidad a la superficie), usando la técnica de inspección auxiliar. (Si la
técnica de inspección auxiliar también mide la longitud de la imperfección, la
compañía puede elegirla para mejorar la estimación de esta longitud al mismo
tiempo).
95
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
d)
El inspector compara las imperfecciones con la Figura A-6 para determinar qué
interacciones existen y qué imperfecciones nominalmente internas se tratarán
como imperfecciones internas o superficiales. Si existe interacción con otras
grietas o superficies libres, el inspector analiza los nuevos tamaños efectivos de
las imperfecciones como se muestra en la Figura A-6.
e)
El inspector compara las dimensiones de las imperfecciones con la Tabla A-6 para
determinar la aceptación final. Si las imperfecciones son admisibles, no se
requiere reparación o corte, pero el A.6 requiere que se registren y archiven según
el tipo de discontinuidad, localización y dimensiones. Si no se aceptan las
imperfecciones, es necesario repararlas o removerlas.
96
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
Caso
NTC 4991
Figura
2c 1
s
Existe interacción
Si:
Si existe interacción, el
tamaño efectivo de la
imperfección Es:
s < c1 + c 2
ae = a2
2c 2
Caso 1
2ce = 2c1 + s + 2c2
a1
a2
1
1
2
s1 < c1 + c 2
Caso 2
y
d
s2 < a1 + a 2
2a 2
2a 1
2ce = 2a1 + s2 + 2a2
2ce = 2c1 + s1 + 2c2
s2
1
1
s1 < c1 + c 2
2
Caso 3
y
s2 < a1 +
2a 1
a2
2
ae = 2a1 + s2 + a2
2ce = 2c1 + s1 + 2c2
a2
s2
2c
d<a
Caso 4
ae = d + 2a
2ce = 2c
2a
d
s1
2c1
Caso 5
2c2
s 2 < c1 + c 2
s3
y
2ae = 2a3
s3 < a1 + a 2
2a3
2a1
2ce = 2c1 + s1 + 2c2
2a2
Figura A-6. Criterios de evaluación de interacción de discontinuidades
97
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
A.8
NTC 4991
REPARACIONES
Cualquier imperfección que no se acepte bajo los criterios de este Apéndice, debe repararse o
removerse de acuerdo con los Capítulo 9 y 10.
A.9
NOMENCLATURA
a
=
altura máxima de una imperfección superficial o la mitad de la altura de una
imperfección interna medida en dirección radial (Figura A-8).
a*
=
tamaño de referencia de la imperfección (véase la Figura A-5).
aacc
=
tamaño admisible de imperfección plana.
=
a all - (tamaño por error de inspección).
aall
=
tamaño de imperfección admisible.
amáx
=
máximo tamaño de imperfección admisible.
ae
=
tamaño efectivo de la imperfección (véase la Figura A-6)
ab
=
tamaño de imperfección interna.
as
=
tamaño de imperfección superficial.
at
=
tamaño de imperfección tentativo.
a1
=
límite de altura de la imperfección superficial.
B
=
espesor de la probeta CTOD.
2c1
=
longitud máxima de la imperfección superficial.
2c2
=
longitud máxima de la imperfección interna.
D
=
diámetro exterior del tubo.
d
=
profundidad de una grieta interna debajo de la superficie libre más cercana
(véanse las Figuras A-6 y A-8).
J
=
calor de entrada.
S*
=
severidad del espectro de fatiga.
t
=
espesor nominal de la pared del tubo.
d
=
desplazamiento del borde y abertura de la grieta (CTOD), pulgadas.
dc
=
CTOD en una u otra fractura inestable o con evidencia de crecimiento externo de
una grieta ligera.
98
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
du
=
CTOD en fractura inestable o con evidencia de crecimiento de una grieta ligera.
dm
=
CTOD al primer logro de carga máxima.
4
3,6
3,2
2c/t
Aplicable únicamente cuando
3 D/t 17
y
0,25 < a/t < 0,50
2,8
2,4
2
3
5
7
9
11
13
15
17
D/t
Nota. Esta figura es aplicable solo cuando 3 ≤ D / t ≤ 17 y
0.25 < a / t ≤ 0.50
Figura A-7. Distancia límite de la imperfección profunda
en paredes gruesas de tubería
2c
2c
d
t
a
2a
D= diámetro exterior
Figura A-8. Nomenclatura para las dimensiones de las imperfecciones internas y superficiales
99
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Apéndice B
Soldadura en servicio
B.1
GENERALIDADES
Este Apéndice cubre prácticas recomendadas de soldadura para la realización de reparaciones o
instalación de conexiones de líneas y sistemas de tuberías que están en servicio.
Para el propósito de este Apéndice, se define como sistemas de tuberías o de líneas en servicio,
aquellas que contienen petróleo crudo, productos derivados del petróleo o gases combustibles
que pueden estar presurizados y/o que fluyen.
Este Apéndice no cubre sistemas de líneas y tuberías que han sido aislados y que están
completamente fuera de servicio o no han estado en servicio.
Hay dos preocupaciones fundamentales para la soldadura sobre líneas en servicio. La primera
preocupación es evitar un “quemón o perforación“ donde el arco eléctrico de la soldadura hace
que se rompa la pared del tubo. La segunda preocupación es el agrietamiento o presencia de
fisuras por hidrógeno, ya que las soldaduras hechas en servicio se enfrían a velocidades
aceleradas, como resultado de la fluidez del contenido capaz de disipar el calor de la pared del
tubo.
El quemón o perforación es improbable si el espesor de la pared es de 6,4 mm (1/4 de pulgada) o
mayor, cuando se empleen electrodos de bajo hidrógeno (del tipo E XX18) y prácticas normales
de soldadura.
Es posible la soldadura sobre líneas en servicio de pared delgada, y muchas compañías la
consideran de rutina; sin embargo, a menudo se especifican precauciones especiales, tales como
el empleo de un procedimiento que limite la entrada de calor.
Para que se presenten fisuras por hidrógeno, tienen que cumplirse tres condiciones
simultáneamente. Estas condiciones son: hidrógeno en la soldadura, el desarrollo de una
microestructura de la soldadura susceptible a la grieta y actuación de esfuerzos de tensión en la
soldadura.
Para prevenir las fisuras por hidrógeno, se puede eliminar o minimizar, al menos, una de las tres
condiciones necesarias para que esto ocurra.
El empleo de electrodos de bajo hidrógeno o un proceso de soldadura de bajo hidrógeno ha
tenido éxito para soldadura realizadas sobre líneas en servicio, siempre que se puedan
garantizar niveles bajos de hidrógeno, usando procedimientos que minimicen la formación de
microestructuras susceptibles de grietas.
Los procedimientos más comunes usan un nivel suficientemente elevado de entrada de calor
para vencer el efecto de fluido contenido.
Se han desarrollado varios métodos de predicción de la entrada de calor, incluido un modelo
computacional de análisis térmico (“Investigation and Prediction of Cooling Rates During Pipeline
Maintenance Welding, and User’s Manual for Battelle’s Hot Tap Thermal Analysis Models”, API
Order No. D 12750)
100
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
Mientras se empleen este u otros métodos comprobados en la predicción de la entrada de calor
necesaria para la aplicación de una soldadura en servicio, no hay un sustituto para la calificación
del procedimiento (literal B.2).
Un precalentamiento, donde se pueda aplicar, y/o el empleo de una secuencia de depósito con
pases revenidos (Temper-Bead), también pueden reducir el riesgo de agrietamiento por hidrógeno.
Para algunas líneas en condiciones de operación, la capacidad del fluido en movimiento para
extraer calor de la pared del tubo tiende a dificultar la efectividad de un precalentamiento. En la
Figura B.1 se muestran ejemplos típicos de la secuencia de depósito de cordones de soldadura
con pases de revenido.
Soldadura por bifurcación
Soldadura de unión tipo camisa
Notas:
1)
Se deposita primero una capa de metal de soldadura (enmantequillado), empleando cordones de soldadura
entrecruzados.
2)
Se usan niveles elevados de entrada de calor para los pases subsiguientes, los cuales refinan y controlan el
tratamiento térmico de la zona afectada por el calor, ZAC, de la primera capa.
Figura B.1. Ejemplos de secuencias típicas de cordones de metal de soldadura, tipo depósito revenido.
Para minimizar la acción del esfuerzo sobre la soldadura, se debería poner atención a un
montaje adecuado para minimizar la concentración de esfuerzos en la soldadura de raíz.
Se debe alcanzar la aplicación apropiada de la soldadura en servicio como un balance entre la
seguridad disponible, por un lado y la precaución con las propiedades inaceptables del material,
por otro lado. Por ejemplo, si la pared del tubo es delgada, menos de 6,4 mm (1/4 de
pulgada), puede ser necesario limitar la entrada de calor para minimizar el quemón; sin embargo,
un nivel bajo en la entrada de calor puede ser insuficiente para vencer la capacidad del contenido
para remover el calor desde la pared del tubo, resultando una excesiva relación de enfriamiento
en la soldadura y un riesgo posterior de agrietamiento por hidrógeno. Por esto se debe alcanzar
un compromiso.
Cuando la máxima entrada de calor permisible para evitar el quemón es insuficiente, se deben
usar precauciones alternativas para proveer una protección adecuada frente al agrietamiento por
hidrógeno, como, por ejemplo, una secuencia de aplicación de cordones de soldadura tipo
deposito revenido.
101
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 4991
La mayor parte de este Apéndice tiene que ver con la prevención de fisuras por hidrógeno para
soldaduras en servicio. Si el espesor de la pared del tubo es menor a 6,4 mm (1/4 de pulgada),
se debería considerar el riesgo de un quemón. Se debería emplear el modelo computacional
para el análisis térmico, mencionado previamente, u otro método demostrado, para determinar
los límites de entrada de calor para estas aplicaciones.
Se deberían establecer consideraciones adicionales para soldadura sobre sistemas de tuberías
y líneas en servicio que contengan productos que lleguen a ser un explosivo inestable bajo la
aplicación de calor o que contengan productos que afectarán el material del tubo porque lo
hacen susceptible a un incendio, a un agrietamiento por esfuerzos por corrosión o fragilización.
Se puede encontrar una guía adicional en la práctica recomendada API 2201.
Los requisitos para soldaduras de filete planteados en el cuerpo principal de la NTC 4991
(API 1104) se deberían aplicar en soldaduras en servicio que estén en contacto con el tubo
transportador (carrier), excepto por los requisitos alternativos o adicionales especificados a
continuación.
B.2
CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA EN SERVICIO
Los requisitos para la calificación del procedimiento para soldaduras de filete establecidos en el
Capítulo 5 se deberían aplicar a soldaduras en servicio, excepto por los requisitos adicionales o
alternativos especificados a continuación.
B.2.1 Especificación del procedimiento
B.2.1.1 Información de la especificación
B.2.1.1.1 Materiales del tubo y de los accesorios. Para soldaduras en servicio, se debería
identificar el carbono equivalente del material para el cual se aplica el procedimiento, además de
la resistencia mínima de fluencia. Se pueden agrupar los niveles de carbono equivalente.
El carbono equivalente según el Instituto Internacional de Soldadura es:
CEIIW = %C + % Mn/6 + (% Cu + % Ni)/15 + (% Cr + % Mo + % V)/5
B.2.1.1.2 Condiciones de funcionamiento de la línea. Para soldaduras en servicio, se deberían
identificar las condiciones de operación de la línea (contenido del tubo, caudal del flujo, entre
otros) para las cuales se aplica el procedimiento. Estas condiciones se pueden agrupar.
B.2.1.1.3 Rango de entrada de calor. Se debería especificar el rango de entrada de calor
requerido en el procedimiento propuesto para vencer el efecto del contenido del fluido usando un
nivel suficiente de entrada de calor (procedimiento con controlar de entrada de calor),
Entrada de calor (kJ / pu lg ada ) =
Amperios x voltios x 60
Velocidad de avance de soldadura( pu lg ada/ min uto) x 1 000
o
Entrada de calor ( kJ / mm) =
Amperios x voltios
Velocidad de avance de soldadura ( mm / seg) x 1 000
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B.2.1.1.4 Secuencia del depósito de soldadura. Se debería especificar la secuencia de
deposición de la soldadura en el procedimiento propuesto para el vencimiento del efecto del
contenido del fluido por el empleo de la secuencia de deposición de cordones tipo depósito
revenido.
B.2.2 Variables esenciales
B.2.2.1 Cambios que requieren recalificación
B.2.2.1.1 Material del tubo y de los accesorios. Para soldaduras en filete en servicio, la
resistencia a la fluencia mínima especificada no es una variable esencial.
B.2.2.1.2 Condiciones de operación de la línea. Para soldaduras en servicio, un aumento en la
severidad de las condiciones de operación del oleoducto (en términos de velocidades de
enfriamiento) arriba del grupo calificado, constituye una variable esencial.
B.2.2.1.3 Espesor de la pared del tubo. Para soldaduras de filete en servicio, el espesor de la
pared del tubo no es una variable esencial.
B.2.2.1.4 Secuencia del depósito de soldadura. Un cambio de una secuencia de deposición de
cordones de calentamiento a otra secuencia de deposición, constituye una variable esencial.
B.2.3 Soldadura de juntas de ensayo
Los requisitos relacionados en el numeral 5.7 para soldaduras de bifurcación y uniones tipo
camisa son apropiados para soldaduras en servicio.
Las condiciones de operación de la línea que afecten la habilidad de fluidez del contenido para
remover el calor desde la pared del tubo, se deberían simular mientras se fabrican las juntas de
ensayo.
Nota. Llenar la sección de ensayo con agua y permitir que ésta fluya a través de la sección de ensayo mientras se
manufactura la junta ha mostrado que produce condiciones térmicas equivalentes o más severas que cualquier
aplicación típica de soldadura en servicio (véase la Figura B.2).
Los procedimientos calificados bajo estas condiciones son más apropiados para cualquier aplicación típica en servicio.
Se puede usar otro medio, aceite de motor, para simular condiciones térmicas menos severas.
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V
H
Salida de
fluido
Platina en
el extremo
45° ±5°
Poste
soporte
Entrada
de fluido
Nota. Esta posición de ensayo califica el procedimiento para todas las posiciones. Los ensayos pueden ser
desarrollados en otras posiciones las cuales calificarán el procedimiento solamente para esa posición.
Figura B.2. Procedimiento y ensamble de ensayo sugeridos para calificar al soldador
B.2.4 Ensayo de uniones soldadas
B.2.4.1 Preparación. Los requisitos establecidos en el numeral 5.8 son apropiados para la
soldadura en servicio, excepto que las probetas de ensayo se deberían cortar de la junta de
acuerdo con la ubicación señalada en la Figura B.3 y en la Tabla B.1, en donde se establecen el
número mínimo de probetas y los ensayos a los cuales éstas estarán sujetas.
B.2.4.2 Costuras longitudinales en soldaduras. Las costuras longitudinales en soldaduras que
rodean completamente la unión tipo camisa se deberían ensayar de acuerdo con el numeral 5.6.
El material de respaldo, si fue usado, se debería remover, y las probetas antes del ensayo se
pueden maquinar a ras, a temperatura ambiente.
B.2.4.3 Soldaduras de bifurcación y de unión tipo manguito. Las soldaduras de bifurcación y de
unión tipo manguito se deberían probar de acuerdo con el numeral 5.8, excepto para el ensayo
de probetas adicionales indicado en el literal B.2.4.1.
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FB
FB
NB
NB
FB
NB
MT
NB
FB
NB
FB
T
RB o SB
NB
FB o SB
MT
FB
NB
Soldadura camisa
Soldadura bifurcación
Nota.
T = Tracción
NB = Doblez de sanidad
RB = Doblez de raíz
SB = Doblez de lado
FB = Doblez de cara
MT = Ensayo de macroataque
Figura B.3. Localización de probetas de ensayo. Ensayo para la calificación del
procedimiento de soldadura en servicio
Tabla B.1. Tipo y número de probetas. Ensayo para la calificación del
procedimiento de soldadura en servicio
a
Número de probetas
Espesor de la
pared
< 12,7 mm
(1/2 de pulgada)
> 12,7 mm
(1/2 de pulgada)
Tipo de
soldadura
Ranura
Tensión Sanidad
Doblez
raíz
2
Doblez
cara
2
Doble
z lado
-
Macro
ataque
-
Total
2
2
8
Camisa
Bifurcación
Ranura
2
4
b
4
2
b
-
4
4
-
4
4
4
-
12
12
8
Manguito
Bifurcación
-
4
b
4
b
-
4
4
-
4
4
12
12
a
Se pueden requerir dos soldaduras para diámetro de tubo o bifurcación menor o igual a
114,3 mm (4 1/2 de pulgada).
b
Como una opción para el propietario, la porción restante de estas probetas se puede preparar y
someter al ensayo de doblez de cara (véase el literal B.2.4.5.), después se someterán al ensayo de
sanidad.
105
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B.2.4.4 Ensayos de macroataque de la sección transversal. Soldaduras de bifurcación y de unión
tipo camisa
B.2.4.4.1 Preparación. Las probetas para el ensayo de macroataque de la sección transversal
(véase la Figura B.4) deberían tener al menos 13 mm (1/2 pulgada) de ancho.
Se pueden cortar por máquina u oxicorte; sobredimensionadas y maquinadas por procesos no
térmicos para remover hasta 6 mm (1/4 de pulgada) desde el lado o lados que se prepararán.
Para cada probeta de ensayo de macroataque de la sección transversal, se debería rectificar al
menos una cara con un abrasivo de grano fino No. 600 y se atacará con una sustancia
apropiada, tal como persulfato de amonio o ácido clorhídrico diluido, para dar una definición clara
de la estructura de la soldadura.
Espesor del
accesorio
Espesor
del tubo
> 13 mm
(1/2 pulgada)
Nota. Al menos una cara de sección transversal de cada probeta de soldadura lisa y atacada con un reactivo apropiado,
para dar una definición clara a la estructura de la soldadura.
Figura B.4. Probeta para el ensayo de macroataque para soldaduras en servicio
B.2.4.4.2 Inspección visual. La sección transversal de la soldadura será inspeccionada
visualmente con suficiente luz para que revele claramente la sanidad de la soldadura. No es
necesario el empleo de aparatos ópticos o de tintas penetrantes.
B.2.4.4.3 Ensayo de dureza. Se deberían preparar dos de las cuatro probetas para macroataque
para el ensayo de dureza, de acuerdo con la norma ASTM E 92. Se debería realizar un mínimo de
cinco (5) indentaciones empleando un indentador Vickers y una carga de 10 kg en el grano grueso
de la zona afectada por el calor (ZAC) en el borde o talón de la soldadura de cada probeta.
B.2.4.4.4 Requisitos. Una inspección visual de la sección transversal de la soldadura debería
mostrar que está fundida completamente hasta la raíz y libre de grietas. La soldadura de filete
debería tener al menos las longitudes o brazos iguales a lo especificado en la calificación de
procedimiento, y no debe desviarse en más de 1,6 mm (1/16 de pulgada) en concavidad o
convexidad.
La profundidad de socavado no debería exceder de 0,8 mm (1/32 de pulgada) o del 12,5 % del
espesor de la pared del tubo, la que sea más pequeña.
Los procedimientos que generen valores de dureza en la zona afectada por el calor, ZAC,
mayores a 350 HV se deberían evaluar con respecto al riesgo de agrietamiento por hidrógeno.
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B.2.4.5 Ensayo de doblez de cara. Soldaduras de bifurcación y de tipo camisa
B.2.4.5.1 Preparación. Las probetas para el doblez de cara (véase la Figura B.5) deberían ser
aproximadamente de 230 mm (9 pulgadas) de longitud y 25 mm (1 pulgada) de ancho,
aproximadamente. Se pueden cortar a máquina o por oxicorte; sobredimensionadas, y
maquinadas por procesos no térmicos para remover al menos 3 mm (1/8 de pulgada) de cada
lado. Los lados deberían ser planos y paralelos, y los bordes a lo largo serán redondeados. Se
debería remover la bifurcación o camisa y el sobreespesor dejándolos al mismo nivel con la
superficie, pero no por debajo de la superficie de la probeta de ensayo. Cualquier socavado no
debería ser removido.
Nota. En vez de obtener probetas separadas por el ensayo de doblez de cara, se puede emplear la porción restante de
las probetas para rotura de sanidad
Soldadura a ras
(véase la nota 2)
Espesor
de la pared
Espesor
de la pared
Soldadura bifurcación
Soldadura camisa
Probeta de
ensayo (nota 3)
(Nota 1)
25 mm (1 pulgada)
aproximadamente
230 mm (9 pulgadas)
aproximadamente
R 3 mm (1/8 de pulgada) máximo
todas las que vengan
Camisa/bifurcación
removida
Notas:
1)
Las probetas para ensayo se pueden cortar, sobredimensionar con máquina o con oxicorte y luego maquinar
(véase el literal B.2.4.5.1).
2)
El sobreespesor en la soldadura de la unión tipo camisa o de la bifurcación debería ser removido al mismo
nivel de la superficie de la probeta de ensayo. La probeta de ensayo de la soldadura tipo bifurcación se
muestra en la dirección axial; las probetas en la otra dirección son curvadas. Las probetas de ensayo no se
deberían aplanar para el ensayo.
3)
Cuando el espesor de la pared es mayor a 12,7 mm (1/2 pulgada), se puede reducir a 12,7 mm (1/2 pulgada)
maquinando el interior de la superficie.
4)
En vez de obtener probetas separadas para el ensayo de doblez de cara, se puede usar la porción restante de
las probetas del ensayo de sanidad.
Figura B.5. Probeta para el doblado de cara
B.2.4.5.2 Método. Las probetas de doblez de cara no deberían ser ensayadas antes de 24 h
después de la soldadura. Las probetas de doblez de cara se deberían doblar en una matriz para
el ensayo de doblez guiado similar al que se muestra en la Figura 9. Cada probeta se debería
colocar sobre la matriz con la soldadura en la mitad. La cara de la soldadura se debería ubicar
hacia la separación.
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El punzón se debería forzar dentro de la ranura hasta que la curvatura de la probeta tenga una
forma de U, aproximadamente
B.2.4.5.3 Requisitos. El ensayo de doblez de cara se debería considerar aceptable si, después
del doblez, no se presentan grietas u otras imperfecciones que excedan 3,2 mm (1/8 de pulgada)
o la mitad del espesor nominal de la pared, cualquiera que sea el menor, en cualquier dirección
en el metal de soldadura o en la zona afectada por el calor, ZAC. No se deberían considerar las
grietas que se originen durante el ensayo en la parte exterior del doblez, en los bordes de la
probeta y que sean inferiores a 6 mm (1/4 de pulgada), medidos en cualquier dirección, a menos
que se observen las imperfecciones obvias.
B.3
CALIFICACIÓN DEL SOLDADOR EN SERVICIO
Para la soldadura en servicio, el soldador debería ser calificado para desempeñarse en el
procedimiento especificado que esté en uso de acuerdo con los requisitos del numeral 6.2,
excepto los requisitos alternativos o adicionales especificados abajo.
B.3.1 Ensamble para soldadura de ensayo
Para la soldadura en servicio, se deberían simular las condiciones de operación de la línea que
afectan la capacidad del fluido, para remover el calor de la pared del tubo mientras se fabrican las
juntas de ensayo.
Nota. Llenar la sección de ensayo con agua y permitir que ésta fluya a través de la sección de ensayo, mientras se
manufactura la junta de ensayo , ha mostrado que produce condiciones térmicas equivalentes o más severas que
cualquier aplicación típica de soldadura en servicio (véase la Figura B.2).
Los soldadores calificados bajo estas condiciones quedan calificados más apropiadamente para cualquier aplicación
típica en servicio.
Se puede usar otro medio, como el aceite de motor, para simular condiciones térmicas menos severas.
Para procedimientos de soldadura con control de la entrada de calor, el soldador debería estar
habilitado para demostrar mantener un nivel de entrada de calor dentro del rango especificado.
Para procedimientos con una secuencia de pases del tipo pase-revenido, el soldador debería ser
hábil para mostrar la colocación apropiada de los cordones de soldadura.
B.3.2 Ensayo de soldadura
La soldadura se debería probar y considerar aceptable si cumple con los requisitos de los
numerales 6.4 y 6.5.
B.3.3 Registros
Se deberían identificar las condiciones de operación (contenido del tubo, de flujo, etc) para que el
soldador se califique. Se pueden agrupar las condiciones.
B.4
PRÁCTICAS SUGERIDAS PARA SOLDADURAS EN SERVICIO
Los requisitos para la soldadura de producción del Capítulo 7 se deberían aplicar a las
soldaduras en servicio, excepto para los requisitos alternativos o adicionales especificados abajo.
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Antes de soldar sobre una línea en servicio o un sistema de tubería, los soldadores deberían
considerar los aspectos que afectan su seguridad, tales como presión de operación, condiciones
del flujo y espesor de la pared en la ubicación de la soldadura. Las áreas por soldar se deberían
inspeccionar para asegurar que no se presenten imperfecciones y que el espesor de la pared sea
adecuado. Todos los soldadores que ejecuten trabajos de reparación, deberían estar
familiarizados con las precauciones de seguridad asociadas con el corte y la soldadura de tubos
que contienen o han contenido petróleo crudo, productos del petróleo o gases combustibles.
La Práctica recomendada API 2201 puede ser una guía adicional.
B.4.1 Alineamiento
B.4.1.1 Ensamble. Para soldaduras de caballete y de tipo camisa, la garganta o ranura entre el
manguito o el caballete y el tubo principal no debería ser excesiva. Se debería usar un dispositivo
sujetador para obtener un ensamble apropiado.
Cuando sea necesario, se puede emplear metal de soldadura como sobreespesor sobre el tubo
principal (enmantequillado) para minimizar la ranura o garganta.
B.4.1.2 Apertura de raíz. Soldaduras de costuras longitudinales. La abertura de raíz (espacio
entre bordes enfrentados) para soldaduras a tope longitudinales que rodeen totalmente la unión
tipo camisa, cuando se requiere penetración 100 %, debería ser suficiente. Estas uniones se
deberían ajustar con respaldo de una tira de acero suave o una cinta conveniente para prevenir
la penetración de la soldadura dentro del tubo principal.
Nota. La penetración de la soldadura a tope longitudinal dentro del tubo principal es inconveniente ya que cualquier
grieta que se desarrolle está expuesta al ciclo de esfuerzos del tubo principal.
B.4.2 Secuencia de la soldadura
La secuencia sugerida de la soldadura en la unión tipo manguito y en bifurcación, se muestra en
las Figuras B.6 hasta la Figura B.11.
3
2
1
Nota. Esta es una sugerencia de secuencia de soldadura; se pueden ejecutar otras a discreción de la compañía.
Figura B-6. Refuerzo tipo cuello o ruana
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3
1
2
Nota. Esta es una sugerencia de secuencia de soldadura; se pueden ejecutar otras a discreción de la compañía.
Figura B.7. Refuerzo tipo caballete (Silla de montar)
5
3
1
2
4
Diseño
alternativo
Nota. Esta es una sugerencia de secuencia de soldadura; se pueden ejecutar otras, a discreción de la compañía y no
es necesario realizar soldaduras circunferenciales, como las número 3 y 4.
Figura B.8. Unión tipo camisa alrededor del tubo principal
110
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1
2
3
Notas:
1.
Esta es una sugerencia de secuencia de soldadura; se pueden ejecutar otras a discreción de la compañía.
2.
Cuando está en operación, el accesorio está a la presión de la línea.
Figura B.9. Tipo te circunferencial
5
7
6
3
4
1
2
Diseño
alternativo
Nota. Esta es una sugerencia de secuencia de soldadura; se pueden ejecutar otras a discreción de la compañía y no
es necesario realizar soldaduras circunferenciales, como las número 3 y 4.
Figura B.10. Tipo camisa circunferencial y caballete
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5
3
1
4
2
Diseño
alternativo
Nota. Esta es una sugerencia de secuencia de soldadura; se pueden ejecutar otras a discreción de la compañía.
Figura B.11. Tipo caballete circunferencial
B.5
INSPECCIÓN Y ENSAYO DE SOLDADURAS EN SERVICIO
Se deberían aplicar los requisitos del Capítulo 8 para la inspección y el ensayo de soldaduras en
servicio, excepto para los requisitos alternativos o adicionales especificados abajo.
Ya que las soldaduras en servicio que contacten el tubo principal son particularmente
susceptibles a socavados o agrietamiento retardado por hidrógeno, se debería emplear un
método de inspección competente para detectar estas grietas, particularmente en el talón o borde
de la soldadura del tubo principal.
Nota. El ensayo de partículas magnéticas o de ultrasonido o combinación de los dos, empleando con propiedad
procedimientos desarrollados, calificados y aprobados, ha demostrado ser efectivo para detectar grietas por hidrógeno
en el borde de las soldaduras de unión de camisa, caballete o bifurcación sobre el tubo principal.
B.6
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN. ENSAYO NO DESTRUCTIVO (INCLUIDA INSPECCIÓN
VISUAL)
Se deberían aplicar los criterios de aceptación del Capítulo 9 para imperfecciones localizadas
por ensayo no destructivo para soldaduras en servicio.
B.7
REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS
Se deberían aplicar los requisitos del Capítulo 10 para la reparación y remoción de defectos de
soldaduras en servicio.
Se debería tener cuidado durante la remoción del defecto para asegurar que el espesor de la
pared no se reduzca por debajo del aceptable para la presión de operación del tubo principal.
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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
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DOCUMENTO DE REFERENCIA
AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE. Welding of Pipelines and Related Facilities. Washington.
1999, 70 p (API 1104)
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