Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD PUCP – PAIDEIA DIPLOMATURA DE ESTUDIO INSPECTOR DE SOLDADURA –
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Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD
PUCP – PAIDEIA DIPLOMATURA DE ESTUDIO INSPECTOR DE SOLDADURA – INSPECSOLD
INFORME N°2
CONSTRUCCION DE LA DERIVACION DE UNA LINEA DE TUBERIA PARA TRANSPORTE DE PETROLEO
INTEGRANTES GRUPO 4:
OROSCO LEON, MANUEL GUILLERMO CHERRES CASTAÑEDA, BRIAN VILLLALOBOS VILLANUEVA, CARLOS ALBERTO MAXIMO ANTONIO ARIAS ARIAS GÓMEZ MONTOYA, RAMON
Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD 1.- Tipos de ensayo que se utilizaran para calificar a los soldadores y el procedimiento de soldadura para el proyecto. PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA (WPS) En la calificación del procedimiento de soldadura se requiere los siguientes tipos de ensayo según el API 1104.
4 probetas para pruebas de ensayo de tracción. 4 probetas para pruebas de ensayo de rotura por entalla (Nick-Break Test). 4 probetas para pruebas de doblez de raíz. 4 probetas para pruebas de doblez de cara.
CALIFICACION DE SOLDADORES Sección 6.2 calificación simple y debe ser aceptada si reúne los requerimientos de las secciones 6.4 y alguno de las secciones 6.5 o 6.6: De acuerdo a la sección 6.4 Inspección visual, tiene que cumplir la aceptación en la inspección visual con los límites permitidos en esta sección. De acuerdo a la sección 6.5 ensayos destructivos, es requisito tomar probetas para realizar los siguientes ensayos: Ver tabla adjunta. 4 probetas para pruebas de ensayo de tracción. 4 probetas para pruebas de ensayo de rotura por entalla (Nick-Break Test). 2 probetas para pruebas de doblez de raíz.
Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD 2 probetas para pruebas de doblez de cara.
De acuerdo a la sección 6.6 “Inspección por Radiografía solo en juntas a tope”, en la opción de la compañía, la calificación de juntas a tope puede ser examinada por radiografía en lugar de los Ensayos especificados en Sección 6.5. La inspección radiográfica no será usada con el propósito de localizar áreas sanas o que presenten imperfecciones y después hacer ensayos en tales áreas para calificar o descalificar un soldador.
Ensayo de tracción.- Se debe de preparar para el ensayo de resistencia a la tensión probetas de aproximadamente de 9” de longitud y 1” de ancho, estas deben ser cortadas por máquina y no se necesita otra preparación adicional a menos que los bordes estén muescados o no sean paralelos, Si es necesario las muestras deben ser maquinadas para que los lados queden lisos y paralelos; las muestras del ensayo de resistencia a la tensión deben ser rotas bajo carga de tensión con equipo capacitado para medir la carga con la que ocurre la falla. La resistencia a la tensión debe ser computada, dividiendo la carga máxima en el momento de la falla por la menor área de la sección transversal de la muestra como fue medido antes que la carga fuera aplicada. Ensayo de rotura con entalla (Nick-break).- Las muestras de ensayo de rotura de muesca deben ser aproximadamente de 9” de longitud y 1” de ancho, ellas deben ser muescadas con una sierra de metal en cada lado de centro de la soldadura y cada muesca debe ser aproximadamente de 1/8 de pulgadas (3mm) de profundidad.
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Las muestras deben ser rotas mediante estiramiento en una máquina de tensión, sujetando los bordes y golpeando el centro, o sujetando un extremo y golpeando el otro con un martillo. El área expuesta de la fractura debe tener un mínimo de ¾ “(19mm) de ancho.
Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD Ensayo de Doblez de cara y Raíz.- Las muestras de ensayo para doblez de raíz y cara deben ser de aproximadamente 9” de largo por 1” de ancho, y sus bordes largos deben ser redondeados. Los refuerzos de sobremonta y cordón de raíz deben ser removidos hasta el nivel de la superficie de la muestra. Estas superficies deben ser lisas y cualquier raspadura que se presente debe ser ligera y transversal a la soldadura. Las muestras de dobles de raíz y de cara deben ser dobladas en un dispositivo para doblez guiado similar al mostrado a la figura 3. Cada muestra debe ser colocada entre los asientos de la hembra con la soldadura en el punto medio entre luz, las muestras de dobles de cara deben ser colocadas con la cara de la soldadura directamente hacia la abertura, y las muestras de dobles de raíz deben ser colocadas con la raíz de la soldadura directamente hacia la abertura. El macho debe ser empujado hacia la abertura hasta que la curvatura de la muestra tenga aproximadamente la forma de U.
Ensayo de Doblez de lado.- Las muestras de dobles de lado deben ser de aproximadamente 9” de longitud y ½” de ancho, y los bordes longitudinales deben ser redondeados, los bordes deben ser lisos y paralelos, los esfuerzos de sobremonta y de cordón de raíz deben ser removidos hasta el nivel de la superficie de la muestra. Las muestras de dobles de lado deben ser dobladas en un dispositivo de doblez guiado similar a la que se muestra en la figura 5, cada muestra debe ser colocada sobre asientos de la abertura (hembra) con la soldadura en el punto medio entre luz y con la cara de la soldadura perpendicular hacia la abertura. El macho debe ser empujado hacia la abertura hasta que la curvatura de la muestra tenga aproximadamente la forma de U.
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Figura 4: probeta para ensayo de Doblez de lado
Figura 5: Doblado mediante dispositivo de dobles guiado
Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD 2.- Ensayos No Destructivos Utilizados para el proyecto Los ensayos no destructivos que se realizaran en el proyecto serán: VT (100%DE JUNTAS), LP (100% DE JUNTAS EN EL PASE RAIZ), RT (100% DE JUNTAS, 3 PLACAS DE 12” C/U POR JUNTA ENSAYADA) o UT dependiendo de lo que se adecue mayor a la zona de ejecución y disposición del cliente; estas deberán ser efectuados por personal certificado en los niveles I, II y III según las recomendaciones de la ASNT, Practica recomendada No SNT-TC- 1A, ACCP, u programa de certificación nacional reconocida que sea aceptado por la compañía en cuanto al método utilizado, solo el personal Nivel II o III debe interpretar resultados del ensayo. Examinacion Visual: Para que la soldadura de las juntas elaboradas en campo reúna los requisitos y aceptación para la examinación visual, esta debe estar libre de fisuras, penetración inadecuada, quemaduras transversales y debe presentar una apariencia ordenada y profesional. La profundidad de la socavación colindante con la ultima costura en la parte exterior del tubo no debe exceder 1/32 “ (0.8mm) o 12.5% del espesor de la pared del tubo, considerando la que sea menor, y no debe haber mas de 2 “ (50mm) de socavación en una longitud continua de soldadura de 12 “ ( 300mm). Cuando se usa soldadura automática o semi automática se debe mantener al mínimo la cantidad de alambre de aporte que ingresa al interior del tubo. Líquidos Penetrantes: Detectaremos discontinuidades superficiales, fisuras poros los cuales ingresaran por pequeñas aberturas, tales como fisuras o porosidades por fuerte acción capilar, es un ensayo sencillo, el cual se realizara según la norma ASTM E165 “ Prueba Radiográfica: La radiografía es un método de ensayos no destructivos basado en el principio de transmisión o absorción de radiación preferencial. Las areas de espesor reducido o menor densidad transmiten mas, y en consecuencia absorben menos radiación. La radiación que pasa a través del objeto de ensayo formara una imagen contraste en una película que recibe la radiación. Las áreas de alta transmisión de radiación, o baja absorción, en la película revelada aparecen como áreas negras. Las áreas de baja transmisión de radiación, o alta absorción, en las películas reveladas aparecen como áreas claras. Para liberar y dar por concluido los ensayos de RT se debe de considerar los criterios de aceptación según la norma API 1104 donde se tocan los siguientes puntos Penetración inadecuada sin desalineamiento Penetración inadecuada debido al desalineamiento Penetración transversal inadecuada
Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD Fusión incompleta Fusión incompleta debido a superposición fría Concavidad interna Quemadura- Transversal Inclusiones de escoria porosidad fisuras Prueba por Ultrasonido. Si el cliente especifica la prueba de ultrasonido para inspeccionar las soldaduras a tope circunferenciales nueva, se aplican los requisitos de la seccion correspondiente a la norma API 1104. Debe establecerse y registrarse un procedimiento detallado para el uso de tecnicas de ultrasonido individuales. El uso y alcance de la prueba ulñtrasonica son opcion del cliente. El cliente debe estar de acuerdo con los procedimientos ultraonicos antes de la realizacion de la prueba de produccion. El cliente debe solicitar al subcontratista de ultrasonido demostrar procedimientos propuestos para producir resultados aceptables y apropiados, asi como utilizar tales procedimientos para soldadura de produccion. Para el presente proyecto el retiro de la cubierta (longitud de la tuberia desnuda) en los extremos de la tuberia necesarios para el ultrasonido, deberian estar especificados antes de tapar la tuberia. Las ralladuras en la tuberia debe ser alisadas, con la superficie de la tuberia a distancia necesaria para el ultrasonido. Procedimiento del ensayo de ultrasonido Como minimo, el procedimiento para la prueba ultrasonica de soldaduras debe incluir los siguientes detalles de aplicación especificos: a) Tipo de soldaduras, dimensiones de preparacion de la junta y procesos de soldadura b) Tipo de material ( por ejemplo tamaño, grado, espesor, proceso de manufacturacion. c) Preparacion y condicion de la superficie de trabajo (Scanning) d) Instrumento y sistema de ultrasonido ( caracteristicas) e) Automatico o manual f)
Acoplante
g) Tecnicas de pruebas:
Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD 1. Angulos 2. Frecuencias (MHz) 3. Temperaturas y rangos 4. Modelos y velocidades del trabajo. 5. Dato de referencia y marcadores de localizacion (ejemplo cara de raíz y localizaciones circunferenciales). h) Patrones de referencia- Detallan bosquejos que muestran dimensiones de vision de planta y vision de seccion transversal del material de produccion y bloques de referencia. i)
Requisitos de calibracion- El intervalo en el cula se requiere la calibracion del instrumento o sistema, la secuencia de selección de la calibracion antes de inspeccionar soldaduras, incluyendo los bloques de calibracion a ser utilizaos, los reflectores de sensibilidad a ser utilizados, la funcion de nivel de sensibilidad(por ejemplo DAC o TCG), y los intervalos para verificacion de funciones de la calibracion
j)
Nivel de trabajo- la funcion de sencibilidad en decibeles(dB) a ser agregada a la sensitividad de referencia para el trabajo
k) Nivel de evaluacion- el nivel o altura de los ecos detectados durante el trabajo en la que se requiere una evaluacion mayor, y cualquier ajuste de sensitividad a realizarse antes de evaluar para aceptacion o rechazo l)
Registro de resultado- Tipo de registro )ejemplo:bosquejo, impresión termica, disco compacto, etc)
m) Reporte de examinacion por ultrasonido- un ejemplo de los reportes de examinacion 3.- Determinar que tipo e prueba y que presion de ensayo serian recomendados Para evaluar la linea en tuberia se debe cumplir con lo establecido en el codigo ASME B31.3 o equivalente y calcular la presion de prueba utilizando la ecuacion. Sistema de tuberia:
Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD Si esta presión calculada produce esfuerzo superiores al esfuerzo de cedencia del material a la temperatura de prueba, la presión de prueba debe ser inferior a la máxima presión a la cual se pueda exceder dicho valor de cedencia del material. La presión de diseño de la tubería se calcula de acuerdo con la formula siguiente: (ASME B31.8)
Factor de diseño por densidad de población “F” El factor de diseño se selecciona en función de la clase de localización, el cual se debe emplear en la formula (1). Dicho factor se encuentra en los cuadros siguientes: TABLA 1: Factor de diseño básico por densidad de población (F)
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3.1.1 Localización clase 1. El área unitaria que cuenta con diez o menos construcciones para ocupación humana. 3.1.2 Localización clase 2. El área unitaria con más de diez y hasta cuarenta y cinco construcciones para ocupación humana. 3.1.3 Localización clase 3. El área unitaria que cuenta con cuarenta y seis construcciones o más para ocupación humana. El tramo de una tubería clase 1 o 2 sera reclasificado como clase 3 cuando el eje de dicho tramo se encuentre a una distancia igual o menor a 100 metros de: a) Una construcción ocupada por veinte o más personas, al menos 5 días en la semana, en 10 semanas en un periodo de 12 meses. Los días y las semanas no tienen que ser consecutivos, por ejemplo: escuelas, hospitales, iglesias, salas de espectáculos, cuarteles y centros de reunión. b) Un área al aire libre definida que sea ocupada por veinte o más personas al menos 5 días a la semana, en 10 semanas en un periodo de 12 meses, los días y las semana no tienen que ser consecutivos, por ejemplo: campos deportivos, áreas recreativas, teatro al aire libre u otro lugar público de reunión.
Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD c) Un área destinada a fraccionamiento o conjunto habitacional o comercial que no tenga las características de la clase 4. 3.1.4 Localización clase 4. El área unitaria en la que predominen construcciones de cuatro a mas niveles incluyendo la planta baja, donde el tráfico vehicular es intenso o pesado y donde pueden existir numerosas instalaciones subterráneas. Según el caso presentado en donde aclara que se trata del primer frente del proyecto podemos concluir que el factor F es 0.8 (clase 1). 3.2 Factor de eficiencia de la junta longitudinal de la tubería Según la tabla 3 se da el factor de eficiencia de la junta longitudinal para el tipo de tubería de nuestro caso.
Entonces E=1
Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD Según la ecuación (2)
La Presión manométrica de diseño seria
Ahora según la ecuación (1)
Considerando
Por lo tanto:
4.- Para la calificación de soldadores y WPS del presente proyecto según Norma API 1104 se deberá utilizar los ensayos mostrados en las tablas Nº3 y Nº2 respectivamente. Para calificación de soldadores según tabla Nº3: 4 ensayos de resistencia a la tracción 4 ensayos de rotura con entalla (Nick Break) 2 ensayos de doblez de cara 2 ensayos de doblez de lado
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En figura
esta se
muestra la ubicación de probetas del cupón, para la calificación de soldadores.
Para la calificación de WPS según tabla Nº2: 4 Ensayos de resistencia de tracción. 4 Ensayos de rotura con entalla (Nick-Break). 4 Ensayos de doblez de cara. 4 Ensayos de doblez de lado.
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En esta figura se muestra la ubicación de probetas del cupón, para calificación WPS.
Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD 5.- RECOPILACION DE LAS ETAPAS DE LA INSPECCION DE UN PROYECTO Aquí resumiremos las etapas de inspección para nuestro proyecto: Estudio de la documentación Revisión de toda la documentación del proyecto en mención y de esta manera se desarrolla un “plan de puntos de inspección” el cual es un esquema donde se organiza las actividades de las inspecciones para identificar soldaduras, las pruebas a realizar, además de tener claro los criterios de aceptación y rechazo para cada etapa del proyecto. - Estudio de planos y alcances del proyecto - Revisión de normas a consultar para este proyecto (API 1104) - Elaboración de Plan de Puntos de Inspección Estudio de los procedimientos de soldeo y calificación de los soldadores Se estudian los procedimientos de soldeo entregados y verifica que estén calificados y sean aplicables a las fabricaciones a realizar. Se examinaran las calificaciones de los soldadores u operarios de soldadura que vayan a realizar cada una de las uniones y al ejecutarlas verificando que sean acordes al respectivo procedimiento usado. Si hubiere alguna disconformidad con los procedimientos y calificación respectiva de los soldadores u operarios se pedirá y realizara la adecuación respectiva para el trabajo a realizar. Comprobación de la calidad del material base y de aporte Se debe comprobar con los respectivos certificados de calidad de material base y de aporte las características de los materiales a usar y al existir alguna duda o falta de información específica de alguno de estos materiales se solicitara las consultas y ensayos respectivos y posteriores resultados para dar con la conformidad de estos acorde a la documentación establecida. Inspección de Soldadura Antes, Durante y Después de las Soldadura ANTES • -
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Inspección de preparación de la junta: Los extremos de cada bisel de la cañería serán limpiados previamente a la alineación y soldadura. El ángulo de la ranura de fin de soldadura se realizará de acuerdo a los requerimientos de los planos/proyecto y la desviación permitida será más 5 menos 0 grados. El tamaño y ángulo de la ranura será medido con un calibre de ranuras para soldaduras. Las dimensiones de los biselados del piping y accesorios cumplirán con los requerimientos del código se soldadura aplicable y la WPS calificada. Cualquier material de aleación que sea cortado con llama a base de oxiacetileno será amolado hasta metal brillante, previamente a la soldadura. Inspección de soldaduras de punto (apuntalado): Las soldaduras de puntos serán examinadas y chequeadas debido a la ocurrencia de defectos tales como fisuras, penetración inadecuada y otras
Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD discontinuidades. Las soldaduras de puntos y soldaduras temporales de accesorios serán ejecutadas solamente por soldadores calificados. • Se utilizaran mordazas para alineación de cañerías. • La desalineación máxima en la superficie interior de la cañería por juntas circunferenciales será +/-1/8” (3,2 mm). La desalineación podrá ser medida mediante el uso de patrones o del calibre de soldadura PASA / NO PASA. • No se permitirá el calentamiento o enfriamiento de la cañería con propósitos de alineación. DURANTE Durante el proceso de ejecución real de la soldadura, los siguientes puntos deberán ser inspeccionados: •
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Limpieza de biseles – El área a soldar estará libre de aceite, oxido, cascarilla o cualquier otro material suelto ajeno, al menos dentro de los 50 mm del área de soldadura para asegurar soldaduras firmes. Todas las superficies soldadas de los biseles serán cepilladas externamente y donde sea posible internamente antes de comenzar a soldar. Asegurar que el calentamiento post-soldadura sea realizado, si esta especificado en el procedimiento de soldadura aplicable. Remoción de escoria en cada capa de soldadura. La limpieza final y la de las pasadas intermedias se hará manualmente o con herramientas mecánicas. Identificación adecuada de los soldadores/operadores de soldadura y números de soldadura. Los códigos de soldadores deberán ser marcados al lado de la soldadura hecha. Esta prohibido el uso de matrices metálicas para la identificación de cañerías o soldaduras. Cualquiera de los dos cordones de soldadura adyacentes o sucesivos no podrán empezarse ni terminarse en el mismo lugar. Toda soldadura tendrá esencialmente una sección transversal uniforme alrededor del caño, con una transición suave dentro de la superficie del caño y el refuerzo externo (sobremonta) cumplirá con lo requerido en el código de soldadura aplicable. La soldadura no será ejecutada cuando el viento sea lo suficientemente fuerte como para afectar la estabilidad del arco o la cobertura del gas de protección. Se requerirán protectores contra viento o carpas cuando el viento o la arena en el aire es suficiente como afectar la calidad de la soldadura. No se realizaran soldaduras cuando la superficies estén mojadas o húmedas o expuestas a la lluvia o nieve o cuando los soldadores/operadores estén expuestos a condiciones extremas. Toda superficie mojada o húmeda deberá ser secada por precalentamiento requerida antes de la soldadura. Deberá ser evitada toda contaminación del amiente tal como el arrastre de arena por el viento.
DESPUES Después de completada la soldadura, se realizara inspección visual de lo siguiente: •
Todas las juntas de soldadura de tope serán marcadas para su identificación con un número de soldadura y un símbolo de soldador/operador de soldadura.
Diplomatura de estudio Inspector de soldadura INSPECSOLD • Toda soldadura será completada será limpiada previamente a la inspección visual. • Las soldaduras con bisel serán hechas con refuerzo de frente mínima o pequeña, excepto si es indicado de otra manera. En el caso de soldaduras a tope el refuerzo de frente no excederá 1/16” y tendrá una transición gradual al plano de la superficie de metal de base, libre de socavaduras. • Las soldaduras estarán preferentemente libres de superposiciones. • De ser posible, se evitaran golpes de arco o arrastres de electrodo fuera del área de soldaduras permanentes en cualquier metal base. • La soldadura y el metal base adyacente será limpiado por cepillado u otro medio apropiado para remover la escoria. • No se permitirán soldaduras alternas o de puntos. • El tamaño de la superficie de fusión en soldaduras de filetes corresponderá con lo indicado en los planos. Realización de los ensayos Se verificara cada uno de los diversos ensayos a realizar (VT, UT ó RT) así como cada uno de los instructivos, calificaciones del personal y de procedimientos aprobados y firmados por una persona autorizada y certificada, a realizar según documentación establecida para este proyecto: -
Indicando fecha de examen, equipo y soldaduras inspeccionadas Procedimiento de ensayo identificado: el equipo utilizado, cada uno de los pasos seguidos, etc., de acuerdo a la normativa aplicable. Según la norma API 1104 se tendrá en cuenta los criterios de aceptación y/o rechazo para los resultados de distintos ensayos.
Realización de las reparaciones y los contraensayos requeridos Al existir resultados negativos en alguno de los ensayos se notificaría al fabricante para que realice las respectivas y oportunas reparaciones. Seguido de estos correctivos se procederán a realizar los respectivos contraensayos especificados en la norma aplicable. Elaboración del Informe Final de Inspección Se realizara un informe final en el que, con base en cada una de las etapas anteriores mencionadas y detalladas, se indicara si el conjunto soldado esta apto o no para el servicio según todos los requisitos establecidos en el código o documentos aplicables para este proyecto. Se adjuntan 2 Planes de Inspección y Ensayos que podemos utilizar en el proyecto.
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