BT5 Material Estándar

7/24/2019 BT5 Material Estndar

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Clnica de Cdigo: Estndar API 1104

Pontificia Universidad Catlica del Per

Bloque temtico 5:

Apndices

Apndice A: Estndares alternativos de aceptacin paracordones de soldadura circunferenciales

A.1 Generalidades

Los estndares de aceptacin dados en la Seccin 9 estn basados en criteriosempricos de destreza y confieren una importancia primordial al tamao (longitud) de la

imperfeccin. Tal criterio ha provisto un excelente registro de confiabilidad en lneas deservicio de tuberas por muchos aos. El uso del anlisis de mecnica de la fractura yel criterio de adecuacin al servicio para determinar el criterio de aceptacin es unmtodo alternativo e incorpora la evaluacin tanto de la altura de la imperfeccin comode su longitud. Tpicamente, pero no siempre, el criterio de "adecuacin al servicio"provee una muy generosa aceptacin en la longitud de la imperfeccin. Se requiereensayos adicionales de calificacin, anlisis de esfuerzos e inspeccin para usar elcriterio de adecuacin al servicio. Realizar el anlisis basado en los principios de"aptitud para el servicio" tambin se denomina calificacin crtica de ingeniera o ECA(engineering critical assessment).

El criterio de "adecuacin al servicio" en la versin anterior de este apndice requerauna mnima tenacidad CTOD de 0.005 o 0.010 pulg. (0.13mm o 0.25mm) y eraindependiente de cualquier valor alto de tenacidad a la fractura. Mejoras en losconsumibles de soldadura y con procedimientos de soldadura ms precisos,especialmente, con el incremento en el uso de aparatos automatizados de soldaduraha resultado en una mayor y uniforme resistencia y ductilidad en la mayora de lassoldaduras. Al mismo tiempo, valores de tenacidad menores a 0.005 pulgadas hansido observados, en especmenes CTOD con muescas, con procedimientos msestrictos que en las versiones anteriores de este apndice. Soldaduras con unatenacidad menor a 0.005 pulgadas han mostrado un adecuadoperformancecuando elcriterio de aceptacin ha sido apropiadamente ajustado para tener en cuenta la menortenacidad. Los criterios de aceptacin son revisados de tal manera que sean

proporcionales con su resistencia medida y con las magnitudes de las cargasaplicadas.

Este apndice incluye tres opciones para la determinacin de los lmites de aceptacinde las imperfecciones planares. En orden numrico, la complejidad de las opciones vacreciendo pero ofrece un amplio rango de aplicacin. La Opcin 1 provee lametodologa ms simple. La Opcin 2 permite la utilizacin total de la resistencia delmaterial, ya que brinda mayor exactitud en el criterio pero requiere mayor clculo. Lasdos primeras opciones fueron desarrolladas con un solo conjunto de procedimientosfundamentales pero son limitados a aplicaciones con bajas a moderadas cargas defatiga como se describe en A.2.2.17. La Opcin 3 se brinda principalmente para

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Wang, Y.-Y. and Liu, M., A Comprehensive Update in the Evaluation of Pipeline Weld Defects U.S.DOT Agreement No. DTRS56-03-T-0008, PRCI Contract No. PR-276-04503, Draft report to DOT andPRCI, November 2004.


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Estndar API 1104Bloque temtico 5

Facultad de Ciencias e Ingeniera

aquellos casos donde la carga de fatiga excede los lmites establecidos de las dosprimeras opciones. La Opcin 3 no est establecida y como consecuencia podra sersignificativamente menor que las Opciones 1 y 2. La Opcin 3 debe ser empleada

nicamente, cuando sea necesario, por profesionales calificados con conocimientosdemostrados en mecnica de la fractura y el anlisis de carga de tuberas. Con estastres opciones, esta revisin actual del apndice proporciona un enfoque ms completopara determinar los lmites de inspeccin y aceptaciones para las imperfecciones.

No es usualmente prctico calificar individualmente soldaduras de tuberas con loslmites alternativos de aceptacin despus que un defecto bajo el criterio de la Seccin9 es detectado, porque son requeridos ensayos destructivos para establecer laspropiedades mecnicas requeridas para el procedimiento de soldadura enconsideracin.

Este apndice provee procedimientos para determinar los mximos tamaos de

imperfeccin permitidos. Esto no excluye el uso de la Seccin 9 para determinar loslmites de aceptacin de cualquier soldadura. El uso de este apndice escompletamente una opcin de la compaa.

En este apndice, el uso de la frase lmites de aceptacin de imperfeccin ycualquier otra frase con la palabra imperfeccin no implica una condicin defectuosa oalgn carecimiento de la integridad de la soldadura. Todas las soldaduras contienenciertas caractersticas muchas veces descritas como imperfecciones, discontinuidadeso fallos. Estos trminos son largamente aceptados y con usos intercambiables. Elobjetivo principal de este apndice es definir, bajo una base de un anlisis tcnico, elefecto de varios tipos, medidas, y formas de tales anomalas en la aplicabilidad de

toda la soldadura para un servicio especfico.

El uso de este apndice est restringido a las siguientes condiciones:

Soldaduras circunferenciales entre tuberas de igual espesor nominal de pared.

Inspeccin no destructiva realizada en, esencialmente, todas las soldaduras.

La resistencia de la soldadura no es menor a la del material base, ver A.3.2.1.

El mximo esfuerzo axial de diseo no es mayor al mnimo esfuerzo de fluenciaespecificado (SMYS: specified mnimum yield strength).

La mxima deformacin axial de diseo no es mayor que el 0.5%.

Las soldaduras en estaciones de compresin y bombeo, soldaduras de

reparacin, accesorios y vlvulas en la lnea principal estn excluidas.

A.2 Anlisis de esfuerzos

A.2.1 Esfuerzo axial de diseo

Para usar este apndice, la compaa debe realizar un anlisis de esfuerzosque le permita determinar los mximos esfuerzos axiales de diseo para latubera en donde las soldaduras circunferenciales puedan estar sujetas aestos esfuerzos, durante la construccin y operacin. El anlisis de esfuerzos

debe incluir esfuerzos que se presentan durante la instalacin de la lnea detuberas y esfuerzos inducidos por condiciones ambientales y operacionales.


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Bajo condiciones tpicas de construccin en tierra, el mayor esfuerzo axialpuede ocurrir durante el proceso de instalacin de la tubera. El esfuerzo eninstalacin es controlado fundamentalmente por la altura de elevacin de la

tubera respecto al fondo del canal. Los esfuerzos de perforacin horizontalpueden ser estimados a partir de la curvatura en la trayectoria de la tubera,fuerzas de empuje, y la interaccin entre la tubera y el terreno circundante(incluyendo la friccin)8. Estos esfuerzos pueden alcanzar diferentes valoresmximos en tiempos diferentes. El esfuerzo mximo de diseo es el mayoresfuerzo total dado en cualquier momento de la vida de diseo de la lnea detubera9.

A.2.2 Esfuerzos cclicos

A.2.2.1 Anlisis

El anlisis de esfuerzos cclicos debe incluir la determinacin delespectro de fatiga predicho al cual la tubera estar expuesta a lolargo de su vida de diseo. Este espectro debe incluir, pero no estlimitado a, los esfuerzos impuestos por el ensayo hidrosttico,esfuerzos de instalacin, y donde sea aplicable, esfuerzos trmicos,ssmicos y esfuerzos por hundimiento. El espectro debera consistiren varios niveles de esfuerzos axiales cclicos y del nmero de cicloscorrespondientes a cada nivel de esfuerzos. Si los niveles deesfuerzos varan de ciclo en ciclo, se debera emplear un mtodo deconteo como el mtodo rainflow para determinar la cuenta de losniveles de esfuerzos cclicos y nmero de ciclos10.

La severidad del espectro de carga S*, debera ser calculada a partirde la siguiente frmula:

S*

Donde:S* = severidad del espectro,Ni = nmero de ciclos en el i-simo nivel de esfuerzos cclicos.

i = rango de esfuerzos cclicos en kilo libras por pulgada cuadradak = nmero de niveles de esfuerzos cclicos,

i = rango de incrementos de 1 a k.

8Ms detalles del anlisis de esfuerzos pueden ser encontrados en la referencia M. Liu, Y-Y. Wang,

and G. Rogers, Stress Analysis of Pipe Lowering-in Process During Construction, Proceeding of the7th International Pipeline Conference, Paper N IPC2008-64630, Calgary, Alberta, Canada,September 29 to October 3, 2008.9 Para consistencia con el clculo computacional del flujo de esfuerzos del material con este

apndice, las relaciones de esfuerzo-deformacin basados en los valores mnimos nominaless sonrecomendados cuando se convierte las deformaciones axiales a esfuerzos axiales. Usando relacionesactuales de esfuerzo-deformacin puede resultar en una sobre-estimacin del nivel de la cargaaplicado, cuando el flujo de esfuerzos es computado con los valores mnimos nominales Ver ejemplo

A.5.1.3.10

Para ver un ejemplo del mtodo rainflow revise el texto de N. E. Dowling Fatigue FailurePredictions for Complicated Stress-Strain Histories, Journal of Materials, March 1972, Volume 7,Number 1, pp. 71-87.


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Si la severidad del espectro es menor que 5x106, y adems el uso delas curvas de crecimiento de rotura para acero en-aire, comoaquellas definidas en la Tabla 4, BS 7910:1999, es apropiada, los

criterios de aceptacin de las opciones 1 y 2 (A.5.1.3 y A.5.1.4)podran aplicarse sin necesidad de un anlisis de fatiga posterior11. Sila severidad del espectro excede de 5x106, y/o las curvas decrecimiento de rotura en-aire no son aplicables, las Opciones 1 y 2podran usarse con anlisis posterior, o los procedimientos de laOpcin 3 pueden usarse12.

A.2.2.2 Efectos del ambiente sobre la fatiga

El crecimiento de las imperfecciones de la soldadura debido a lafatiga es una funcin de la intensidad de los esfuerzos, el nmerode ciclos de carga, el tamao de las imperfecciones y lascondiciones ambientales en la punta de la grieta. En ausencia deelementos contaminantes, las grasas, el petrleo u otroshidrocarburos no son considerados ms perjudiciales que el aire.Sin embargo, agua, salmuera y soluciones acuosas que contienenCO2 o H2S pueden incrementar la velocidad de crecimiento de lagrieta por fatiga. Es normal que pequeas cantidades de estoscomponentes estn presentes en ambientes no corrosivos detuberas. Cuando la concentracin tanto de CO2 como de H2Ssupera determinados lmites histricos observados en tuberas nocorrosivas, este apndice no debera ser usado, a menos que existaevidencia que los niveles propuestos de contaminantes no aceleran

la velocidad de crecimiento de la grieta por fatiga. El efecto delambiente en el crecimiento de grietas por fatiga en la superficieexterior de la tubera, en cordones de soldadura circunferenciales,es mitigado normalmente por recubrimientos externos y porproteccin catdica, y por consiguiente, no limita el uso de esteapndice.

A.2.3 Fisuracin por carga sostenida

Ciertos ambientes pueden favorecer el crecimiento de imperfecciones enservicio bajo carga constante o inducir la fragilizacin del material en las

11El factor de seguridad implicado en el lmite de espectro de severidad de la fatiga de las Opciones 1

y 2 vara, dependiendo de, por ejemplo, el espesor de pared de la tubera y la distribucin delespectro de fatiga. Para una amplia gama de escenarios de tuberas en tierra y en alta mar, el lmitede la severidad del espectro se estima para proporcionar un factor de seguridad de ms de 2 o 5 enciclos cuando las tasas de crecimiento de la fatiga se basan en la media + 2 desviaciones estndar olos valores medios de BS 7910 (Tabla 4, R> 0.5), respectivamente.12

Las opciones 1 y 2 proporcionan un adecuado factor de seguridad a la fractura debido a cargascclicas moderadas arriba mencionadas, siempre y cuando las curvas acero en-aire sean aplicables.En otros ambientes, por ejemplo, cuando se determinan los tamaos permisibles del defecto en eldimetro exterior de una tubera en altamar con junta de recubrimiento epxido de campo depsitadopor fusin y bajo proteccin catdica, no es apropiado el uso de la curva acero en -aire, y el uso dela Opcin 1 o la Opcin 2 no debe ser muy conservativa. De manera similar, si las cargas cclicas

exceden la severidad del espectro definido de 5x106

, por ejemplo, debido a esfuerzos cclicos decargas en instalaciones en altamar en el soldado de la tubera, el uso de la Opcin 1 o la Opcin 2tampoco puede ser muy conservativa.


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zonas aledaas a la imperfeccin al punto que otras imperfecciones inactivasse vuelvan crticas. Estos ambientes contienen tpicamente H2S pero tambinpueden contener hidrxidos fuertes, nitratos o carbonatos. Cuando estas

sustancias estn presentes dentro de la tubera se debe establecer un umbralmnimo de esfuerzos y este apndice no debe ser usado si los esfuerzoscalculados exceden este umbral. Con respecto al servicio en condicionesambientales que contienen H2S, la definicin de tales condiciones debe seraquellas establecidas en la norma NACE MR0175. Asimismo, se hacomprobado en un pequeo nmero de casos que la exposicin de tuberas asuelos conteniendo carbonatos y nitratos produce corrosin bajo tensin(SCC: stress corrosion cracking). La fisuracin es normalmente axial y estasociada a esfuerzos circunferenciales ms que a esfuerzos axiales. Sinembargo, fallas circulares por SCC pueden ocurrir en ubicaciones dondeesfuerzos longitudinales se han incrementado durante la vida de servicio de lalnea de tubera, por ejemplo, sobredoblados en pendientes inestables.

La frecuencia y severidad de la SCC puede ser mitigada por el uso deapropiados recubrimientos y de proteccin catdica. El uso de este apndiceno est excluido cuando se previene la exposicin a estos ambientesagresivos mediante recubrimientos adecuadamente seleccionados.

A.2.4 Carga dinmica

El anlisis de esfuerzos debe incluir consideraciones de carga dinmicapotencial en cordones de soldadura circunferenciales, tales como cargasoriginadas por el cierre de vlvulas check. Este apndice no se aplica a

soldaduras sometidas a velocidades de deformacin mayores a 10

-3

s (unavelocidad de aplicacin de esfuerzos del orden de 30 ksi/sec para el acero).

A.2.5 Esfuerzo residual

Los efectos de las tensiones residuales de soldadura se representanespecificando la tenacidad CTOD mnima y la energa Charpy e incorporandoun apropiado factor de seguridad en los procedimientos de la Opcin 1 y laOpcin 2 (A.5.1.3 y A.5.1.4). La determinacin del esfuerzo residual no esrequerida bajo estas condiciones. Los efectos del esfuerzo residual podranevaluarse por todos los mecanismos de falla dependientes del tiempo, comola fatiga.

A.3 Procedimiento de soldadura

A.3.1 Generalidades

Los controles de las variables necesarias para asegurar un nivel aceptable detenacidad a la fractura en un procedimiento de soldadura son ms exigentesque aquellos que se ejecutan cuando no estn presentes exigencias mnimasde tenacidad en la unin soldada. Un adecuado programa de control decalidad debe ser establecido para asegurar que la soldadura es realizada

dentro de los parmetros del procedimiento. La calificacin de los procesosde soldadura para ser usados con este apndice, deben estar en


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concordancia con las Secciones 5 o 12 de este estndar, con los apropiadosensayos de propiedades mecnicas adicionales en concordancia con A.3.4.

A.3.2 Variables esenciales

Cualquier cambio en las variables esenciales especificadas a continuacindebe requerir re-calificacin del procedimiento de soldadura:

a. Un cambio en el proceso de soldadura, modo de transferencia de arco omtodo de aplicacin.

b. Un cambio en cualquiera de lo siguiente:

1. El grado;

2. Origen/fabricacin de acero (bloque, lingote, tocho, etc);

3. Facilidad de procesamiento para planchas o bobinas usadas parafabricar tuberas.

4. Facilidad de fabricacin de tuberas.

5. Proceso de fabricacin de tuberas, incluyendo conformado detuberas y el proceso de tratamiento trmico (EW, SAWL, SAWHL,sin costura , expandido vs no expandido tratado trmicamente vs notratado trmicamente);

6. Composicin qumica fuera de los lmites definidos por laespecificacin del procedimiento de fabricacin (MPS) de acuerdocon API 5L o, alternativamente, si la tubera no es fabricada por unMPS, un cambio en alguno de los siguientes:

I. Incrementar el Pcm>=0.02 para aceros con contenido decarbono==0.03 para aceros con contenido decarbono>0.12% (CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5),

III. Incremento de C>=0.02%.

Las exigencias de composicin qumica deben ser basadas en losresultados del anlisis de calor.

c. Un cambio importante en el diseo de la junta (ej. cambiar de una juntatipo U a una tipo V). Cambios menores en el ngulo del bisel o en laposicin del canal de la junta (welding groove) que no producen un

cambio en el rando del aporte de calor calificado, no son variablesesenciales.

d. Un cambio en la posicin (con rotacin de la tubera a una posicin fijade la tubera, o viceversa; o de posicin vertical a horizontal, oviceversa).

e. Un cambio en el espesor de pared nominal superior a 0.125 pulgadas.

f. Un cambio en el tamao, tipo, nmero colada/lote, o un cambio defabricante del metal de aporte y el fundente, as se encuentre el materialdentro de una clasificacin AWS.

Se puede calificar un nuevo colada/lote de metal de aporte con una solasoldadura del mismo procedimiento que es ensayada por traccin

(A.3.4.1), ensayo Charpy (A.3.4.2), ensayo CTOD (A.3.4.3).


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Son aceptables las siguientes definiciones del lote dentro de AWS A5.01:C2, C3, C4, C5, S2, S3, S4, T2, T3, y T4. Las definiciones del lote S1 sonaceptables cuando las condiciones del lote son aceptados entre el

proveedor y el comprador.1. Los metales de aporte identificados mediante el nmero de colada

debe ser producido desde una colada. Para metales de aporteidentificados por el nmero de colada, un cambio de nmero decolada requerir recalificacin.

2. Los metales de aporte identificados por nmero de lote deben serhechos a partir de cualquier material identificado por el nmero decolada o por composicin qumica controlada, definidos en AWSA5.01, Seccin 4.2, 4.3, 4.4 y 4.5. Para alambre slido y alambrestubulares, la variacin controlada de la composicin qumicapermitida en cada elemento, acerca de su valor medio especfico, esmostrado en la Tabla A.1.

Tabla A-1: Rango de variacin permitido a partir de los valores medios especficos para un Lotdefinido mediante composicin qumica controlada

Elementosaleantes

Composicin de alambreslido

Depsitossoldados de

electrodo tubular

%C +-0.02 +-0.02

%Mn +-0.10 +-0.15

%Si +-0.10 +-0.10

%Ni +-0.10+-0.10

%Cr +-0.05 +-0.05

%Mo +-0.05 +-0.05

%Ti +-0.10 +-0.02

%V +-0.02 +-0.02

%Nb +-0.01 +-0.01

%Cu +-0.05 +-0.05

%P +-0.005 +-0.005

%S +-0.005 +-0.005

%B +-0.001 +-0.002

g. Un incremento en el tiempo entre la culminacin de la primera pasada odepsito de raz y el inicio de la segunda pasada.

h. Un cambio en la direccin (ej. de vertical descendente a verticalascendente, o viceversa)

i. Un cambio de un gas de proteccin a otro o de una mezcla de gases aotra mezcla diferente.

j. Un cambio en el caudal de flujo del gas de proteccin calificado mayor al

10%.

k. Un cambio en el fundente de proteccin, incluso un cambio en elfabricante, dentro de una clasificacin AWS.


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l. Un cambio en el tipo de corriente (CA o CC) o un cambio en la polaridad.

m. Un cambio en los requerimientos para el tratamiento deprecalentamiento.

n. Un cambio en la temperatura del interpase13. Si la temperatura delinterpase es menor que la mnima temperatura del interpase registradadurante la prueba de calificacin del procedimiento, o si la temperaturadel interpase es 45F (25) mayor que la mxima temperatura delinterpase registrada durante el prueba del procedimiento de calificacin.

o. Un cambio en los requerimientos para el tratamiento de postcalentamiento, o la adicin u omisin de un requerimiento para eltratamiento post calentamiento.

p. Un cambio en el dimetro exterior nominal, mayor al -0.25D o +0.5D,donde D es el dimetro exterior de la tubera del procedimiento desoldadura calificado.

q. Un cambio en el calor de aporte (heat input) nominal de cualquier

depsito mayor al 10%. El calor de aporte puede ser calculado a partirde la siguiente ecuacin:

J = 60VA/S

Donde:J = calor de aporte (en joules por pulgada)V = voltajeA = amperajeS = velocidad de soldeo (en pulgadas por minuto)

A.3.3 Calificacin de tuberas de mltiples fuentes

Para procesos de soldadura de baja dilucin, tal como GMAW mecanizado, lacalificacin de un procedimiento de soldeo comn para mltiples materialesde tubera como es definido por A3.1 b) puede lograrse garantizando:

a) Cada material de la ZAC ser ensayado por CTOD con A.3.4.3.3,b) Cada material de la ZAC ser ensayado por CVN con A3.4.2, yc) El ensayo de traccin de la seccin transversal de la soldadura se realizar

en todas las posibles combinaciones usados en los tems a) o b)

No es necesario ensayar soldadura hechas en todas las posiblescombinaciones del material de la tubera.

13 La temperatura cercana a la ubicacin de la posicin inicial del arco de soldadura grabada

inmediatamente antes de iniciar el pase consecutivo o pases (Proceso de multiarcos)


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A.3.4 Ensayo de propiedades mecnicas

A.3.4.1 Propiedades de traccin de la soldadura

A.3.4.1.1 Preparacin y ensayo del espcimen

Los especmenes de ensayo son de seccin transversalrectangular con una reduccin en el ancho en la mitadde su longitud. Las probetas deben ser preparadas enconcordancia con los requerimientos de la Figura A-1. Elsobreespesor de la soldadura no necesita ser removido.Las partes finales de las probetas deben ser adecuadaspara ser sujetada en la mquina de ensayo.

Figura A-1: Vista superior (anchura en direccin circunferencial) del espcimen de ensayo detraccin

A.3.4.1.2 Requerimientos

Los requerimientos de la soldadura, basado en losresultados de los ensayos mecnicos, son lossiguientes:

a. Si la probeta falla a una tensin igual o mayor quela mnima tensin a la rotura especificada de latubera, el resultado es aceptable, siempre ycuando el requerimiento de esfuerzo se cumpla, sedebera evitar esfuerzos del metal de soldadura pordebajo del esfuerzo del metal base14.

14La compaa es prevenida de considerar soldadura con menor resistencia en lo que respecta al

doblado u otras cargas de tensin longitudinales en la tubera. Un ejemplo de evaluacin de

resistencia de la soldadura cuando es menor al metal base es dada en Wang, Y.-Y., Liu, M., Hrley, D.,y Bauman G Un aproximamiento escalonado del criterio de aceptacin de los defectos de soldadurascircunferenciales para el diseo de lneas de tuberas basado en el esfuerzo. Sexta Conferencia


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b. La soldadura debe ser rechazada si la probeta fallaen el cordn de soldadura o en la zona afectada porel calor (ZAC), a un esfuerzo por debajo de la

mnima tensin a la rotura especificada del materialde la tubera.

c. Si la probeta falla fuera de la soldadura o la ZACcon una tensin de rotura menor que el 100%, perono menor que el 95% de la mnima tensin a larotura del material de la tubera, entonces se debeensayar dos probetas adicionales. Ambas probetasde re-ensayo deben satisfacer la mnima tensin ala rotura del material. Si cualquiera de estas dosprobetas falla, no es permitido un ensayo adicional.

d. Se debe rechazar cualquier probeta que falla fuera

de la soldadura o en la ZAC a una tensin menorque el 95% de la mnima tensin de rotura delmaterial de la tubera, y adems no se permite el re-ensayo.

A.3.4.2 Energa de impaacto Charpy

A.3.4.2.1 Preparacin de la Probeta

La probeta o espcimen de impacto Charpy con entalleen V debe prepararse con sus longitudes paralelas al eje

de la tubera. El tamao mximo de la probeta permitidopor el espesor de tubera debera ser usado. Lasprobetas de espesores menores deberan tener comomnimo un 80% del espesor de la pared. Seis muestrasdeben ser removidas de cada una de las siguientesposiciones horarias: 12, 6 y 3 o 9, para un total de 18probetas..

Para cada una de estas posiciones, tres muestrasdeberan tener el entalle en V ubicado en la lnea centralde la tubera; y las otras tres deberan tener el entalle enV ubicada en la ZAC, tal como se muestra en la Figura

A-2.

Internacional de Lneas de Tuberas. Artculo No. IPC2006-10491, setiembre 25-29, 2006, Calgary,Alberta, Canad.


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Figura A-2: Probeta de ensayo Charpy y localizacin del entalle en V para el ensayo de impactode la ZAC

A.3.4.2.2 Ensayo

Debe ser ensayado al menos nueve probetas vlidaspara cada ubicacin del entalle (en el cordn desoldadura o la ZAC) a la temperatura de diseo o menorque ella en concordancia con los requerimientos deASTM E 23.

A.3.4.2.3 Requerimientos

La energa de Impacto para cada ubicacin del entalle(en el cordn de soldadura o la ZAC) es aceptablecuando se cumplen los siguientes criterios:

a) La energa promedio absorbida por cada tresprobetas debe ser igual o mayor que 30 Pies-Libra(40 J)

b) La energa mnima absorbida por cada tresprobetas debe ser igual o mayor que 22 Pies-Libra(30J).

c) Cuando las probetas Charpy de menor tamao sonusadas, deben aplicarse los requerimientos de

energa, sin correccin o conversin, como semostraron en los tems anteriores a) y b).

A.3.4.2.4 Re-ensayos

El re-ensayo es permitido cuando no ms de unespcimen, en cada nueve especmenes (del cordn desoldadura o la ZAC), genera una energa absorbidamenor que 22 Pies-Libra (30 J), pero la energapromedio absorbida de tres probetas, que contienen elmenor valor individual, excede a 30 Pie-Libra (40 J).


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a) Las tres probetas re-ensayadas deben ser extradasdesde una ubicacin tan cerca como sea posible ala probeta que gener el menor resultado.

b) La energa absorbida de todas tres probetas re-ensayadas deben cumplir o exceder a 30 Pies-Libra(40 J).

Si Los criterios anteriores son satisfechos, losresultados del ensayo Charpy son aceptables. Si loscriterios anteriores no se satisfacen, no es permitidoningn otro ensayo y la soldadura es rechazada.

A.3.4.3 Ensayo de Tenacidad a la Fractura

A.3.4.3.1 Generalidades

Para usar este criterio de aceptacin alternativo, losensayos de tenacidad a la fractura deben ser realizadosde acuerdo a la norma BS EN ISO 15653, comocomplementado en este apndice.

A.3.4.3.2 Preparacin de probeta

La probeta de ensayo preferida (B x 2B) debe ser usada.Como muestra la Figura A-3, la probeta debera serorientada de modo que su longitud sea paralela al ejedel tubo y su ancho est en la direccin circunferencial;es decir, que la lnea del vrtice de la grieta estorientada en la direccin del espesor. El espesor de laprobeta (ver Figura A-4) debera ser igual al espesor deltubo menos la cantidad mnima necesaria de materialque ha de ser eliminado por esmerilado para produciruna probeta con la seccin transversal rectangular deacuerdo a lo prescrito y con un acabado superficial apartir de un segmento curvo del tubo. La sobremonta decara y de raz deben removerse. La probeta debera seratacada despus de la preparacin inicial a fin de

revelar el depsito de soldadura y la geometra de lazona afectada por el calor. Para ensayos del metaldepositado, el entalle as como el vrtice de la fisuragenerada por fatiga deben ser localizadoscompletamente dentro del depsito (ver Figura A-5).


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Figura A-3: Ubicacin de las Probetas para el Ensayo CTOD

Figura A-4: Maquinado Objetivo para el Ensayo CTOD respecto a la Pared del Tubo

Figura A-5: Ubicacin de la entalla para la probeta de soldadura de metal

Para las pruebas de la ZAC, las prefisuras de fatigadeben ser direccionadas para que intercepten en lasregiones de la ZAC con los granos ms grandes, toscosy sin refinar dentro del 70% de la parte central delespesor de probeta (ver Figura A6). Cada una de estas


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tres probetas de la ZAC debera ubicarse en diferentesregiones con granulado basto dentro del 70% de la zonacentral. Si hay menos de tres que se ubiquen en la

regin 70% central, entonces mltiples probetas podranapuntarse en la misma regin. Mltiple muestreo en elpase de capa de grano basto de la ZAC deberaevitarse. No ms de una probeta debera ser colocadaen el pase de capa de la ZAC. Para identificar lasregiones de grano basto de la ZAC, puede resultar tilrealizar una examinacin de microdureza para localizarla regin de la ZAC mas basta que hayanexperimentado el menor grado de revenido por lossubsecuentes pases de soldadura.

Figura A-6: Ubicacin de la entalla para la probeta de la zona afectada por el calor

A.3.4.3.3 Ensayo CTOD de tenacidad

Para cada procedimiento de soldadura, tanto lasoldadura como la zona afectada por el calor deben serensayadas. Cada ensayo (la soldadura como la zonaafectada por el calor) debe consistir como mnimo detres pruebas con probetas validas ensayadas en odebajo de la temperatura mnima de diseo. Las tresprobetas deben ser en cada una de las posicionesnominales horarias: 12, 3 9, 6 en la prueba de

soldadura y podra ser permanentemente marcada paraidentificar la posicin original.

Despus del ensayo se debera prestar atencinespecial a los criterios de calificacin de 12.4.(particularmente 12.4.3) de la norma BS 15653: Parte 2;estos criterios tienen que ver con la geometra del frentede la fisura por fatiga. Para este apndice, el valor

apropiado de CTOD debe ser c u m. (Estosvalores son trminos mutuamente excluyentes definidospor la norma BS EN ISO 15653 que describe tresposibles y mutuamente excluyentes resultados del

ensayo. El valor de i [CTOD en la iniciacin delcrecimiento estable de la grieta] no tiene ningn


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significado con relacin a este apndice y no esnecesario que sea medido)]. Cuando se emplea el valor

m, se debera tener cuidado al medir el primer punto

que alcance la carga mxima; se debe considerar unposible efecto de Pop-in cracking (estallido de la grieta)al controlar el ensayo si es que se produce una cadarepentina de la carga. El reporte del ensayo debe incluirtodos los puntos especificados en la seccin 13 de lanorma BS EN ISO 15653. Se debera prestar particularatencin para reportar la posicin de la probeta deensayo en la calificacin de la soldadura y para poder

distinguir si el valor CTOD reportado representa a c, u,

o m. El reporte del ensayo debe incluir tambin unacopia legible de la curva de carga-desplazamiento y unregistro de la aparicin de las superficies de fractura;este ltimo requerimiento puede ser satisfecho a travsde una fotografa ntida de una o de ambas superficiesde fractura o por la conservacin de una o las dossuperficies de fractura (adecuadamente preservadas eidentificadas) para su observacin directa. A menos quese indique lo contrario por la compaa, la ubicacin dela entalla debe ser definida como posicin para lasoldadura por BS EN ISO 15653, es decir, no serequiere metalografa posterior a la soldadura.

A.3.4.3.4 Re-ensayos

Re-ensayos son permitidos remplazando una a unasolo cuando una de las siguientes condiciones existe:

1. Probetas que son mecanizadas incorrectamente.

2. El frente de la fisura por fatiga falla en alcanzar losrequerimientos de rectitud

3. Las Imperfecciones substanciales de soldadurasson observadas adyacentes al frente de la fisurasobre la fractura de la probeta.

A.3.4.3.5 RequerimientosEl mnimo valor CTOD de las seis probetas debe sermayor que 0.002 pulg. (0.05mm), para usar este anexo.

A.3.4.4 Calificacin de tuberas de mltiples fuentes

Para procesos de soldadura de baja dilucin, tal como GMAWmecanizado, la calificacin de un procedimiento de soldaduracomn para varios materiales de tuberas, como es definido porA.3.2 b), puede lograrse asegurando:

a) Cada material de ZAC ser ensayada con CTOD por A.3.4.3,

b) Cada materoal de la ZAC ser ensayada con CVN por A.3.4.3,


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16



c) Ensayos de traccin de la seccin transversal de soldadura esrealizado en todas las combinaciones de los ensayos desoldadura de los tems a) o b).

No es necesario ensayar soldadura hechas en todas lasposibles combinaciones del material de la tubera

A.4 Calificacin de soldadores

Los soldadores deben ser calificados de acuerdo a la Seccin 6. Para soldaduraautomtica, la unidad de soldadura y cada operador debern ser calificados deacuerdo a 12.6.

A.5 Inspeccin y Lmites de Aceptabilidad

A.5.1 Imperfecciones planares

A.5.1.1 Generalidades

La longitud y altura de una imperfeccin, y su profundidad debajo dela superficie, deben estar establecidas por una apropiada tcnica deinspeccin no destructiva o de otra manera justificada antes depoder realizar una decisin para aceptar o rechazar. Radiografaconvencional, como se describe en 11.1, es adecuado paramedicin de la longitud de imperfeccin pero es insuficiente paradeterminar la altura, particularmente en imperfecciones planarescomo fisuras, falta de fusin, socavacin, y algunos tipos de falta depenetracin. El uso de tcnicas de ultrasonido, tcnicasradiogrficas que emplean medidores de densidad o estndares dereferencia visual comparativa, imgenes acsticas, limitacionesinherentes a las imperfecciones de tamao debido a la geometradel pase de soldadura, o cualquier otra tcnica que determine laaltura de la imperfeccin es aceptable, teniendo en cuenta que laprecisin de la tcnica haya sido establecida (ejemplo, ver 11.4.4para AUT) y cualquier imprecisin potencial es incluida en la

medicin; por ejemplo, la determinacin de la imperfeccin de alturadebe ser conservativa. El uso de radiografa convencional (ver 11.1)para identificar imperfecciones que requieren medicin de altura porotros medios es aceptable.

A.5.1.2 Estructuras de procedimientos para determinar el mximotamao aceptable de imperfeccin

Los procedimientos para determinar el mximo tamao aceptablede imperfeccin planar son dados en tres opciones. Opcin 1 esuna simplificacin aproximada en un formato grfico. Esto dependetericamente de la sanidad y es experimentalmente validado por

criterios de colapso plstico, y ha sido modificado por el enfoque dela opcin 2 cuando es apropiado. La Opcin 2 es una forma de


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diagrama de evaluacin de falla, o FAD. El formato FAD permite laconsideracin simultnea de factura frgil, colapso plstico, y lasinteracciones entre estos dos modos de falla (fractura elsto-

plstica). Las Opciones 1 y 2 son limitadas a lnea de tuberas concargas limitadas de fatiga como est especificado en A.2.2. LaOpcin 3 permite el uso de procedimientos vlidos de aptitud parael servicio cuando la carga cclica excede los requerimientosespectrales de las Opciones 1 y 2.

Los procedimientos de la Opcin 1 estn limitados a la resistenciaCTOD igual o mayor que 0.004 pulgadas (0.1 mm). Losprocedimientos de las opciones 2 y 3 podran ser aplicados acualquier nivel mayor de resistencia CTOD que el mnimo valorrequerido de 0.002 pulgada (0.05 mm).

Las bases de los procedimientos de las Opciones 1 y 2 no indicanlmite en el dimetro de la tubera o en la relacin del dimetro conel espesor de pared (relacin D/t). La validacin terica hademostrado que los procedimientos son vlidos para D/t 10.

Las lneas de tuberas con ultra-grande Y/T ratio (Y/T>0.95) sonusualmente asociadas con baja uniformidad de deformacin(deformacin de ingeniera en el ltimo esfuerzo de resistencia) ybaja ductilidad. Pruebas adicionales y validaciones podran sernecesarias para usar el criterio alternativo de aceptacin en esteapndice.

A.5.1.3 Determinacin del tamao aceptable de imperfeccinutilizando la Opcin 1.


Dos configuraciones de aceptacin de criterio sondados, dependiendo del valor de tenacidad CTOD.

Cuando la tenacidad CTOD es igual o mayor que 0.010pulgadas (0.25 mm), el tamao mximo de imperfeccin

aceptable est dada en la Figura A-7 en varios nivelesde carga. Si el nivel de carga no est dado en la FiguraA-7, el tamao mximo aceptable de imperfeccinpuede obtenerse con la interpolacin de las curvasadyacentes o tomando el valor del siguiente nivel decarga.

Cuando la tenacidad CTOD es igual o mayor que 0.004pulgadas (0.10 mm) y menor que 0.010 pulgadas (0.25mm), el tamao mximo de imperfeccin aceptable estdado por la Figura A-8.


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Figura A-7: Limites de imperfeccin para CTOD 0.010 pulg. (0.25 mm)

Figura A-8: Lmites de imperfeccin para 0.004 pulg. CTOD 0.010 pulg. (0.25 mm)


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El tamao de imperfeccin aceptable podra ser ms limitante que latomada de la Opcin 2 como los lmites de la Figura A-7 y la FiguraA-8 fueron calibrados a una tenacidad CTOD de 0.010 pulgadas

(0.25 mm) y 0.004 pulgadas (0.10 mm) respectivamente.

La longitud total de imperfeccin no debe ser mayor que el 12.5%de la circunferencia de la tubera. La mxima altura de laimperfeccin no debe ser mayor que el 50% del valor del espesorde la tubera.

La altura aceptable de imperfecciones internas es tratada de lamisma forma que la altura de las imperfecciones superficiales.

El factor de seguridad de construccin para el tamao aceptable dela imperfeccin puede acomodar cierta cantidad de reduccin de la

altura de imperfeccin con ningn impacto negativo de la integridadde la soldadura. La altura asumida de incertidumbre es el menor de0.006 pulgadas (1.5 mm) y 8% del espesor de pared de tubera.Ninguna reduccin del tamao aceptable de la imperfeccin esnecesario si la aceptacin de la inspeccin (alternativamentellamada error de inspeccin) es mejor que la incertidumbre de laaltura asumida.

La altura aceptable de la imperfeccin debe reducirse con ladiferencia entre la aceptacin para la inspeccin y la incertidumbrede la altura asumida si la condiciones de arriba no se puede

conocer

15

.

A.5.1.3.2 Clculo del nivel de carga Pr

Para obtener el nivel de carga Pr, es necesariodeterminar el esfuerzo del flujo del material. Este es elvalor promedio del mnimo esfuerzo de fluenciaespecificado (SMYS) y el ltimo esfuerzo de tensinespecificado (SMTS). Alternativamente, el esfuerzo deflujo de API 5L Grado X52 a X80 puede ser estimadoconservadoramente como:

Donde el grado de la tubera, donde yest en ksi. El

nivel de carga Prest dada como:

15Ver ejemplo en A.5.1.3.3.


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A.5.1.3.3 Ejemplo de aplicacin de la Opcin 1

Lo mostrado a continuacin es un ejemplo para

desarrollar un ECA con la metodologa de la Opcin 1.Un lnea de tubera con dimetro exterior (OD: outsidediameter) de 24 pulgadas con una espesor de parednominal (WT) de 0.50 pulgadas con el grado de API 5LX70 es considerado. Despus de revisar la seccionesA.1 y A.2 de este apndice y consultando con elingeniero de proyecto (como es requerido), secomprende que el mximo esfuerzo axial de diseo es61.5 ksi. La data de la prueba de soldadura conducidapor los requerimientos de este apndice indica que elvalor CTOD nominal es 0.011 pulgadas. Estosparmetros son resumidos de la siguiente manera:

OD de tubera: 24 pulgadasWT de tubera: 0.500 pulgadasSMYS: 70 ksiSMTS: 82 ksiCTOD: 0.011 pulgadas

a: 61.5 ksiTolerancia de inspeccin: 0.050 pulgadas

Los siguientes pasos detallan el clculo ECA.

Paso 1, determinar el esfuerzo de flujoSe determina el esfuerzo de flujo con la ecuacin A-3

sustituyendo 70 ksi por y,

NotaPara este ejemplo, el esfuerzo de flujo puede seralternativamente determinado como el valor promediode SMYS y SMTS, o en este caso 76 ksi, un valor muy

parecido con el valor derivado de la ecuacin A-3.

Paso 2, determinar el nivel de carga aplicada

El nivel de carga Pr, es ahora calculado insertando los

valores mencionados para ay f

Paso 3, determinar el tamao inicial admisible deimperfeccinLa Figura A-7 es utilizada para determinar el tamao

inicial admisible de la imperfeccin(CTOD 0.010 in. o 0.25 mm). La curva de P r= 0.825


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en la Figura ahora es utilizada para las interpolaciones.El tamao permitido de imperfeccin es tabulado en laTabla A-2 y mostrado en la Figura A-9.

Tabla A-2: Tamao inicial admisible de la imperfeccin para Pr=0.825

Altura permitida /WT tubera

Altura permitida(pulg.)

Longitud permitida /Circunferencia de la tubera

Longitud permitida(pulg.)

0.5 0.25 0.025 1.9

0.4 0.20 0.032 2.4

0.3 0.15 0.042 3.2

0.2 0.10 0.063 4.8

0.1 0.05 0.128 9.7

Figura A-9: Curvas de la permisividad de inspeccin antes y despus del ajuste de altura

Las cantidades de alturas admisibles, mostradas en lasegunda columna de la Tabla A-2, son derivadasmultiplicando el valor de Altura aceptable/ WT tubera

por el espesor de pared, que en este ejemplo es 0.50pulg. Similarmente, la longitud permitida es calculadamultiplicando la cantidad circunferencial LongitudPermitida/Circunferencia de la tubera permitida por lacircunferencia de la tubera ( OD) o 3.14 24 pulg.

Paso 4, determinar el ajuste de alturaIncertidumbre de altura asumida = menor que el 8% WTy 0.06 pulg = 0.04 pulg. (1.02 mm)

Tolerancia de inspeccin (ejemplo: error de inspeccin)= 0.05 pulg. (1.27 mm)


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Ajuste de imperfeccin de altura = Tolerancia deinspeccin incertidumbre asumida de altura= 0.050-0.040 = 0.010 pulg. (0.25 mm)

Paso 5, tabla final de aceptacin producidaLos resultados de la ECA debera ser tabulada en unformato amigable para el usuario. La Tabla A-3 sugiereun formato amistoso para el operador con este ejemploECA. Sin embargo, un proyecto con un mayor espesorde pared podra tener ms filas en una Tabla similar16.

Tabla A-3: Ejemplo de Tabla de aceptacin

Altura de imperfeccinpermitida(pulgadas)

Longitud de imperfeccinpermitida(pulgadas)

0 a 0.05 8.0

0.05 a 0.15 3.0

0.15 a 0.24 1.9

> 0.24 0.0

A.5.1.4 Determinacin del tamao aceptable de imperfeccin porla Opcin 2

A.5.1.4.1 Informacin previa

La importancia del procedimiento de la Opcin 2 es eldiagrama de evaluacin de falla (FAD). Existen trescomponentes claves en la evaluacin en el formatoFAD, ver la Figura A-10:

1. Curva de Evaluacin de falla (FAC)

2. Esfuerzo o relacin de carga, Sro Lry

3. Relacin de Tenacidad, Kr.

La FAC es el foco que define los estados crticos entrminos de relacin de esfuerzo y tenacidad. Larelacin de esfuerzo define la explicacin del colapsoplstico. La relacin de tenacidad es la relacin de unafuerza que controla la fisura segn la tenacidad defractura del material. Esto define la probabilidad de lafractura frgil.

16Mas ajustes podra ser deseable, mirar el paso 8 de A.5.1.4.2


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La FAD aproximada es computacionalmente compleja.Es necesario dominio y entendimiento de losmecanismos de fractura para asegurar que el

procedimiento sea aplicado correctamente. Un programade computacin validado debera simplificarenormemente el clculo.

Figura A-10: Resumen esquemtico del procedimiento de la Opcin 2

A.5.1.4.2 Determinacin del tamao crtico deimperfeccin

El tamao crtico de imperfeccin puede ser calculadoiterativamente usando las ecuaciones dadas enA.5.1.4.3. Se debe realizar los siguientes pasos:

1. Inicialmente seleccionar un tamao deimperfeccin. Un razonable punto de inicio es una

Reginaceptable

Fractura frgil

Regininaceptable

Colapso plstico

Punto devaloracin


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imperfeccin con una altura mxima de aceptacin, = 0.5, y una longitud pequea de imperfeccinque representa la menor longitud de imperfeccin

que el mtodo seleccionado con confianza puededetectar.

2. Determinar el punto de evaluacin en el formatoFAD en concordancia con A.5.1.4.3.

3. Si el punto de evaluacin falla dentro de la reginsegura, reducir la longitud de imperfeccin y repetirel paso 2.

4. Si el punto de evaluacin falla cae dentro de laregin segura, incrementar la longitud de laimperfeccin y repetir el paso 2.

5. Si el punto de evaluacin falla cae en la FAC:

a. Esto representa un estado crtico con lacombinacin de carga, propiedad de material, yla imperfeccin de falla. Realizar una anotacinde la altura y longitud de la imperfeccin.

b. Reducir la altura de imperfeccin en un valorpequeo, digamos = 0.05. Empezar desdela longitud de imperfeccin determinada en (a)y repetir el paso 2.

6. Realizar una Tabla crtica de imperfecciones de

altura y tamao.7. Aplicar un factor de seguridad de 1.5 en la longitud

de la imperfeccin para producir un borrador de laTabla de la altura de imperfeccin permitida versusla longitud de imperfeccin permitida.

8. Hacer los ajustes necesarios a la tabla preliminarpara asegurar detectabilidad de los mtodos deinspeccin seleccionados17y la buena prctica de lasoldadura18. El procedimiento de la tabla final de laaltura admisible de imperfeccin versus longitud deimperfeccin.

La longitud total de imperfeccin no debe ser mayor queel 12.5% de la circunferencia de la tubera. La mximaaltura de imperfeccin no debe ser mayor que el 50%del espesor de pared de tubera.

La altura permisible de imperfecciones internas se tratade la misma forma que la altura permisible deimperfecciones externas.

17Es necesario garantizar que la altura y longitud ms pequea de imperfeccin podra detectarse de

manera fiable por el mtodo de inspeccin seleccionado.18

En tuberas de pared gruesa, la altura mxima permitida del 50% de espesor de pared puede serun valor grande. La altura mxima permitida puede reducirse si un valor tan grande se juzgainnecesario.


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El factor de seguridad de construccin en el tamaoaceptable de imperfeccin puede alojar cierta cantidad

reducciones de altura de imperfecciones sin afectarnegativamente la integridad de la soldadura. Laincertidumbre de la altura asumida es el menor entre0.060 pulg. (1.5 mm.) y 8% de espesor de pared detubera. La no disminucin en el tamao de imperfeccinadmisible es necesaria si la tolerancia para la inspeccin(alternativamente, denominado error de inspeccin) esmejor que la incertidumbre de altura asumida.

La altura admisible de imperfeccin debe reducirsemediante la diferencia entre la tolerancia de inspeccin yla incertidumbre de altura asumida si la condicin no

puede cumplirse.

A.5.1.4.3 Determinacin de los componentes claves delprocedimiento FAD

Curva de Evaluacin de Falla (FAC)La FAC est dada como:

El corte de la FAC con el eje Lres en:

Donde el esfuerzo de flujo f es el valor promedio deSMYS y SMTS, o alternativamente determinada por laecuacin dada en A-3.

Punto de Evaluacin, Ratio de tenacidad KrLa relacin de tenacidad est dado por:

Donde mat es la tenacidad CTOD del material. El

componente elstico de la fuerza conductora CTOD, epuede ser calculada como:

La J para el factor de conversin CTOD, dn,es estimadacomo,


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Donde n es el exponente del esfuerzo delendurecimiento en la siguiente relacin de esfuerzodeformacin.

Donde Ees el mdulo de Young.

El exponente del esfuerzo de endurecimiento podra serestimado desde la relacin Y/T,

Para el material ferrtico del API 5L, grados X52 a X80,

la relacin Y/Tpodra ser estimada como,

Y la deformacin uniforme es estimada como,

El grado de la Tubera, y, est en unidades ksi en laecuacin A-11. La integral J elstica es dada como,

El parmetro Fb es una funcin de la relacin deldimetro de tubera, , y la longitud relativa deimperfeccin, , y la altura de imperfeccin relativa .

(A-11)

(A-12)

(A-13)

(A-14)

(A-15)


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= 0.00985 0.163 0.345

= 0.00416 2.18 0.155

Punto de Evaluacin, Ratio de Esfuerzo, Lr

El ratio de esfuerzos, Lr, es dada como,

El esfuerzo de colapso plstico est dado como,

Nota: Las unidades de estn en radianes.

A.5.1.5 Determinacin del tamao aceptable de imperfeccin dela Opcin 3


En la mayora de las tuberas submarinas y lneas deflujo, estn presentes cargas cclicas durante laconstruccin y operacin. Los procedimientos de laOpcin 3 estn permitidos cuando existe expectativa decrecimiento de las imperfecciones.

(A-16)

(A-17)

(A-20)

(A-21)

(A-22)

(A-18)

(A-19)


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Sujeto a la aprobacin de la compaa, procedimientosvalidados por aptitud para el servicio podran ser

usados para desarrollar criterios de aceptacin deimperfeccin. Uno de los procedimientos ampliamenteaceptados es BS 7910. Los procedimientos deben seraplicados con analistas e ingenieros bien calificados quetienen demostrado dominio en los principios demecnica de la fractura, soldadura de tuberas y END.Cualquier procedimiento seleccionado debe ser tomadocomo un todo en el desarrollo del criterio de aceptacincon apropiadas consideraciones de factores deseguridad. Esto debera reconocer que las asuncionesbsicas de varios procedimientos de evaluacinaccesibles al pblico pueden ser diferentes como las

tomadas en las Opciones 1 y 2. Mezclar partes dediferentes procedimientos es rechazado.

A.5.1.5.2 Crecimiento de la falla por fatiga

Anlisis apropiados de fatiga deben ser conducidos paradeterminar el inicio del criterio de aceptacin de falla porfatiga. Varios procedimientos accesibles y programasson adecuados para determinar el crecimiento de la falla(por ejemplo, Seccin 8 de BS7910). La resistencia de lafractura esttica debe ser chequeada para todos los

picos de carga durante todo el espectro de la carga de lafatiga. Programas de computadora disponibles podranser usados por usuarios habilidosos para conducir esteanlisis por fatiga y chequear las condiciones de fallaesttica durante toda la aplicacin de las cargas cclicas.

El tamao de falla aceptable de la opcin 1 puede serusado como el tamao de defecto inicial para fallasinternas y superficiales. Si el tamao crtico de falla esalcanzado o falla cuando ocurre un pico de cargaesttica antes del fin de la vida de servicio (con elapropiado diseo y factor de seguridad), los tamaos

iniciales de falla necesitan ser reducidos. Se deberatomar precaucin, cuando se selecciona las curvasapropiadas para el crecimiento de la falla (Curvasda/dN) para el tipo de servicio. Las Tablas 4 y 5 de BS7910 proveen gua para la seleccin de estas curvas, yla compaa podra suministrar informacin para serusada para generar las curvas de crecimiento de fallapara diferentes condiciones del producto dentro de latubera. Para una pequea relacin D/t en tuberas, elesfuerzo no es uniforme en todo el espesor. Anlisis deubicaciones iniciales de falla son necesarios.


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A.5.1.5.3 Error de inspeccin y factor de seguridad en eltamao de aceptacin de imperfeccin

La aceptacin del tamao de falla debe ser reducida conla extraccin del error de inspeccin desde losresultados de las calificaciones END desistema/procedimiento/operador de inspeccin calificadapara el proyecto especfico o proyectos con similaresmateriales y procedimientos de soldadura.

A.5.1.6 Imperfecciones planares transversales

Imperfecciones planares transversales deben ser reparadas oremovidas. El tamao de las indicaciones agrupadas desde losinicios y paradas de soldadura no debe exceder al menor entre

(6.4 mm) o el 50% del espesor de pared.

A.5.2 Imperfecciones volumtricas

Imperfecciones volumtricas internas, como escoria y porosidad contenidasen el material con alta tenacidad a la fractura tienen mucha menorprobabilidad de causar falla como las imperfecciones planares. Estasimperfecciones podran ser tratadas y evaluadas como las imperfeccionesplanares o por el mtodo simplificado de la Tabla A-4. Imperfecciones deroturas de superficie, e imperfecciones internas que son recategorizadascomo fracturas de superficie por las reglas interaccin de imperfeccin, debenser tratadas y evaluadas como imperfecciones planares. Los requerimientosde la tenacidad mnima CTOD y la energa de impacto Charpy son aplicablessin importar cmo son evaluadas las imperfecciones.

Tabla A-4: Lmites de aceptacin para imperfecciones internas y volumtricas

Tipo de Imperfeccin Altura o Ancho Longitud

Porosidad Menor a t/4 o 0.25 pulg. Menor a t/4 o 0.25 pulg.

Escoria Menor a t/4 o 0.25 pulg. 4t

A.5.3 Golpes de arco (arc burns)

Los golpes de arco pueden ocurrir en superficies internas o externas del tubocomo resultado de encendidos de arco inadvertidos o inapropiadasconexiones a tierra. Aparecen generalmente como una picadura o cavidadvisible a simple vista o como un rea densa en la radiografa. La cavidadpuede estar rodeada por una zona afectada por el calor endurecida quepuede presentar una menor tenacidad que la del material base o del depsitode soldadura.

Los lmites de aceptacin para golpes de arco que no han sido reparadas seindican en la Tabla A-5 y estn basados en la premisa de que la zonaafectada por el calor (ZAC) tendr una tenacidad nula pero que cualquier

imperfeccin plana originada dentro de la ZAC esta mitigada en el extremo dela zona. Informacin substancial indica que la profundidad total del quemado


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de arco, incluyendo la ZAC, es menor que la mitad del ancho de la reginquemada.

Tabla A-5: Lmites de aceptacin para quemaduras de arco no reparadas

Dimensiones medidas Lmite de aceptacin

Ancho < t o 5/16 pulgadas

Longitud (en todas direcciones) < t o 5/16 pulgadas

Profundidad (al fondo del crter) 1/16 pulgada

Los golpes de arco que contienen grietas visibles a simple vista o a travs deradiografas convencionales no son cubiertas por este apndice y deben serreparadas o removidas.

A.5.4 Interaccin de imperfecciones

Si las imperfecciones adyacentes estn lo suficientemente juntas, ellaspueden ser consideradas como una sola imperfeccin ms grande. La FiguraA-11 debe ser empleada para determinar si existen o no interacciones. Si elloocurre, el tamao de la imperfeccin efectiva mostrado en la Figura A-11debe ser calculado y la aceptabilidad de la imperfeccin efectiva deber serevaluada mediante el criterio de aceptacin aplicable. Si se indica lanecesidad de reparacin, cualquier interaccin de imperfecciones debe serreparada de acuerdo con A.7.

A.6 Registro

El tipo, ubicacin y dimensiones de todas las imperfecciones aceptadas enconcordancia con este apndice debe ser registrado en adecuados formatos. Esteregistro debe ser archivado con la radiografa y otros registros de ensayos nodestructivos de la lnea de tuberas.

A.7 Reparaciones

Cualquiera de las imperfecciones que no son aceptadas, bajo lo provisto en esteapndice, debe ser reparado o removido en concordancia con las Secciones 9 y 10.

A.8 Nomenclatura19

a = altura de la imperfeccin (pulg. o mm)

c = mitad de la longitud de la imperfeccin (pulg. o mm)

D = dimetro exterior de tubera (pulg. o mm)

19

Las unidades mostradas aqu son para propsitos ilustrativos. Es necesario asegurar laconsistencia de las unidades que son utilizadas de todos los clculos hechos. Algunas ecuaciones,como por ejemplo A-3 y A-11, deben usar unidades especficas.


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dn = factor de conversin J integral a CTOD (sin unidades)

E = Modulo de Young (ksi o MPa)

Je = parte elstica de la integral J (ksi pulg. o MPa mm)

KI = factor de intensidad de esfuerzo (ksi (pulg.)1/2 o MPa (mm)1/2)

Kr = relacin de tenacidad en formato FAD (sin unidad)

Lr = relacin de esfuerzo en formato FAD (sin unidad)

Lrcu o

= relacin de esfuerzo de corte en formato FAD (sin unidad)

n = exponente de esfuerzo de dureza (sin unidad)

Pr = esfuerzo aplicado normalizado o nivel de carga, Pr= a/ f(sin unidad)

t = espesor de tubera (pulg. o mm)

= relacin del dimetro de tubera para espesor de pared, = D/t (sin unidad)

= relacin de longitud de imperfeccin para la circunferencia de la tubera,

= 2c/D, (sin unidad)

e = deformacin elstica para CTOD (pulg. o mm)

mat = tenacidad CTOD (pulg. o mm)

t = espesor nominal de la pared de tubera

= relacin de la imperfeccin de altura para el espesor de pared de tubera,

= a/t, (sin unidades)

= relacin de Poisson (sin unidades)

a = mximo esfuerzo axial de diseo (ksi o MPa)

c = esfuerzo de colapso plstico (ksi o MPa)

f = esfuerzo de flujo del material de tubera (ksi o MPa)

t,T = esfuerzo ltimo del material de la tubera, o UTS (ksi o MPa)

y,Y = esfuerzo de fluencia mnimo especificado para el material de la tubera, oSMYS (ksi o MPa)

t = deformacin uniforme (sin unidades)


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Figura A-11: Criterio de evaluacin de interaccin de imperfecciones


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Apndice B: Soldaduras en servicio

B.1 Generalidades

Este apndice cubre las prcticas de soldadura recomendadas para realizarreparaciones o instalar accesorios en lneas o sistemas de tuberas que estn enservicio. Para propsitos de este apndice, las lneas en servicio y sistemas detuberas son definidas como aquellas que contienen petrleo crudo, productos depetrleo o gases combustibles que pueden ser presurizados y/o conducidos. Lassoldaduras en servicio se definen como aquellas que se funden directamente en lapared de una lnea o sistema de tubera en servicio. Este apndice no cubre lneas ysistemas de tuberas que han sido completamente aisladas y sacadas de servicio o nohan sido puestas en servicio.

Hay dos puntos bsicos sobre soldadura de tuberas en servicio. El primer punto esacerca de evitar falla por quemn (burning thhrough), donde el arco de soldaduracausa una rajadura en la pared de la tubera. El segundo punto es la fisuracin porhidrgeno, donde las soldaduras en servicio han sido hechas con una velocidad deenfriamiento rpida como resultado del flujo contenido que ayuda a la evacuacin decalor por la pared de la tubera.

La falla por quemn es poco probable si el espesor de pared es de 0.25 pulg. (6.4 mm)o mayor, se emplea electrodos de bajo hidrgeno (tipo EXX18) y con prcticas desoldadura normales. Soldadura de lneas de servicio en espesores de pared delgadases considerada como rutina por muchas compaas; sin embargo, precauciones

especiales, tales como el uso de procedimientos que limitan el calor de aporte, sonfrecuentemente especificados. La falla por quemn se hace ms probable cuando sesuelda directamente sobre la tubera, lo cual puede ocurrir cuando se est depositandocapas de enmantequillado en una secuencia de pases o cuando se realiza soldadurade reparacin.

Para que ocurra la fisuracin por hidrgeno deben cumplirse tres condicionessimultneamente. Estas condiciones son: hidrgeno en la soldadura, el desarrollo deuna estructura susceptible a la fisuracin y esfuerzos de traccin actuando en lasoldadura. Para prevenir la fisuracin por hidrogeno, al menos una de estas trescondiciones necesarias para su ocurrencia debe ser eliminada o minimizada. Ensoldaduras hechas sobre lneas en servicio, se han logrado resultados exitosos

usando electrodos o procesos de bajo hidrgeno y como bajos niveles de hidrgenono pueden siempre ser garantizados, se usan procedimientos que minimicen laformacin de microestructuras susceptibles a la fisuracin. El procedimiento mscomn usa un suficiente alto nivel de calor de aporte para superar el efecto de ladisipacin. Muchos mtodos para predecir el calor de aporte han sido hechos, inclusoun modelo computarizado de anlisis trmico20. Aunque estos u otros mtodosprobados sean usados en la prediccin del calor de aporte requerido para unaaplicacin de soldadura en servicio dada, estos no son un sustituto de la calificacinde procedimiento (seccin B.2).

20Development of Simplified Weld Cooling Rate Models for In -Service Gas Pipelines, PRCI Catalog

No. L51660 or Thermal Analysis Model for Hot-Tap Welding Version 4.2 PRCI Catalog No L51837.


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El precalentamiento, donde sea aplicable, y/o el uso de una secuencia de deposicinde pases, puede tambin reducir el riesgo de una fisuracin por hidrgeno. Paraalgunas condiciones de operacin de lneas, la facilidad para evacuar calor por la

pared de la tubera obliga a realizar dificultosos precalentamientos. Ejemplos de tpicassecuencias de deposicin de pases son mostrados en la Figura B-1. Para minimizar elesfuerzo actuante en la soldadura, debera tambin darse una apropiada disposicinpara minimizar la concentracin de esfuerzos en la raz de la soldadura.

Soldadura de ramal Soldadura de cubierta metlica

Notas:

1. Una capa de metal de soldadura, enmantequillado (buttering), es primeramentedepositado usando cordones rectos.

2. Mayores niveles de calor de aporte son usados para los siguientes pases, los cualesrefinarn y recocern la ZAC de la primera capa.

Figura B-1-Ejemplo de secuencia tpica de deposicin de cordones

La aplicacin exitosa de soldadura en servicio debe lograr un balance entre seguridad

por un lado y prevencin de propiedades de materiales no satisfactorios por el otro.Por ejemplo, si la pared de la tubera es delgada (menor que 0.250 pulg. [6.4 mm]),puede ser necesario limitar el calor aportado para minimizar el riesgo de falla porquemn; sin embargo, un bajo nivel de calor de aporte puede ser insuficiente parasuperar la evacuacin de calor por parte de la pared de la tubera, resultando en unaexcesiva velocidad de enfriamiento con los consecuentes riesgos de fragilizacin porhidrgeno. Luego un compromiso debe ser alcanzado. Cuando el mximo caloraportado admisible para evitar falla por quemn es insuficiente para proveer unaadecuada proteccin contra fisuracin por hidrgeno, precauciones alternativas (comouna secuencia de deposicin de pases) deben ser usados.

La mayor parte de este apndice previene la fisuracin por hidrgeno en soldaduras

de servicio. Si el espesor de pared de la tubera es menor que 0.250 pulg. (6.4 mm), elriesgo de falla por quemn debera ser considerado. El modelo computarizado deanlisis trmico7previamente mencionado u otro mtodo preventivo debera ser usadopara determinar el lmite de calor aportado para determinada aplicacin.Consideraciones adicionales deberan tambin ser dadas para soldaduras en servicioen lneas y sistemas de tuberas que contienen productos que pueden llegar a serexplosivamente inestables despus de la aplicacin de calor, o que contenganproductos que afectaran el material de la tubera por proporcionar susceptibilidad aignicin, corrosin bajo tensin o fragilizacin. Guas adicionales pueden serencontradas en la prctica recomendada API 2201.

Los requerimientos para soldadura de filete en el cuerpo principal de este estndardeberan ser aplicados en soldaduras de servicio que hagan contacto con los soportestransportadores de tubera, excepto para los requerimientos alternativos/adicionales


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especificados en este apndice. Para soldadura en servicio, donde existandiscrepancias entre este apndice y el cuerpo principal, el apndice deber prevalecer.

B.2 Calificacin de procedimientos de soldadura en servicio

B.2.1 Generalidades

Los requerimientos de los procesos de soldadura de filete de la Seccin 5deberan ser aplicados a soldaduras en servicio, excepto para losrequerimientos alternativos/adicionales especificados en este apndice.

B.2.2 Especificacin de procedimiento de soldadura

B.2.2.1 Informacin de especificacin

B.2.2.1.1 Materiales

Para soldaduras en servicio, el carbono equivalente21delos materiales al que se aplica el procedimiento deberaser identificado incluyendo la mnima resistencia a lafluencia. Los niveles de carbono equivalente puedenagruparse.

Un procedimiento para materiales con mayor carbonoequivalente que el material utilizado, puede serempleado para el procedimiento de calificacin con talque las condiciones trmicas sean menos severas queen el procedimiento de calificacin y no se incremente elriesgo de fisuracin por hidrgeno.

B.2.2.1.2 Condiciones de operacin de tubera en lnea

Para soldaduras en servicio, las condiciones deoperacin de las lneas (los contenidos de la tubera,velocidad de flujo, etc.) para las cuales el procedimiento

aplica deberan ser identificadas. Las condicionespueden agruparse.

B.2.2.1.3 Rango de calor de aporte

Para procedimientos destinados a superar el efecto delflujo de los contenidos usando un alto nivel de calor deaporte22 (procedimientos de control de calor aportado),el rango requerido de calor de aporte debera serespecificado. Para procedimientos destinados a superar

21CEIIW= %C + %Mn/6 + (%Cu + %Ni)/15 + (%Cr + %Mo + %V)/5.

22

Calor Aportado (kJ/pulg) = (Amperios x Voltios x 60) / (Velocidad de soldadura [pulg./min] x 1000) -o - Calor de aporte (kJ/mm) = (Amperios x Voltios) / (Velocidad de soldadura [mm/seg] x 1000).


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el efecto del flujo de los contenidos usando unasecuencia de deposicin de cordones de soldadura(procedimientos de cordones), el rango de calor de

aporte requerido para cada capa debe ser especificado.

B.2.2.1.4 Secuencia del depsito de cordones desoldadura

Para procedimientos destinados a superar el efecto delflujo de los contenidos empleando una secuencia dedeposicin de cordones de soldadura (procedimientosde cordones), los requerimientos de la secuencia de loscordones de soldadura deberan ser especificados. Lasecuencia de deposicin debera incluir tolerancias parasoldaduras intermitentes y as asegurar un adecuadorevenido de los pases previos.

B.2.3 Variables esenciales

B.2.3.1 Cambios que requieren recalificacin

B.2.3.1.1 Materiales

Para soldaduras de filete en servicio, la mnima

resistencia a la fluencia no es una variable esencial.

Nota: Para soldaduras en servicio, diferentes a lassoldaduras en filete, el esfuerzo de la soldadurasatisface o supera el esfuerzo mnimo especificado delos materiales de la tubera y accesorios.

Un incremento en el carbono equivalente por encima delmaterial usado para la calificacin del procedimiento,constituye una variable esencial excepto lo que se indicaa continuacin.

Puede ser usado un procedimiento para materiales conmayor carbono equivalente que el material usado para lacalificacin del procedimiento, siempre que lascondiciones trmicas sean menos severas que lascondiciones de la calificacin del procedimiento y noincrementen el riesgo de fisuracin por hidrgeno.

B.2.3.1.2 Condiciones de operacin en lnea de tubera

Para soldaduras en servicio, un aumento en la severidadde las condiciones de operacin de la tubera en lnea(desde el punto de vista de la velocidad de enfriamiento

de la soldadura) sobre el grupo calificado constituye unavariable esencial.


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B.2.3.1.3 Espesor de pared de la tubera

Para soldaduras en filete de servicio, el espesor de

pared de la tubera no es una variable esencial. Sinembargo, el espesor de pared de los materiales queestn siendo soldados deberan considerarse cuando seconsidera la severidad trmica de las condiciones deoperacin de la lnea.

Nota: Para las reparaciones de soldadura, elprocedimiento de soldadura calificado no es usado enun espesor de pared de tubera remanente, a menosque se haya empleado durante la calificacin.

B.2.3.1.4 Secuencia del depsito de cordones desoldadura

Un cambio en la secuencia del depsito de soldaduraconstituye una variable esencial. Para una secuencia dedeposicin que concluye en el revenido, un cambio en elespaciamiento de cordones intermitentes ms all de loslmites de la especificacin del procedimiento, constituyeuna variable esencial.

B.2.4 Ensayos de uniones soldadas

B.2.4.1 Generalidades

Las condiciones de operacin de las tuberas en lnea que afectan lacapacidad de los contenidos para remover el calor de la pared de la tuberadeberan simularse mientras las uniones de prueba son realizadas.

Nota: llenando la seccin de prueba con agua y permitiendo un flujo de aguaa travs de la seccin a prueba, mientras el ensayo de la junta est siendohecha, ha mostrado condiciones equivalentes trmicas o ms severas quecualquier aplicacin de soldadura tpica en servicio (ver Figura B-2). Losprocedimientos calificados bajo estas condiciones son, por lo tanto,apropiados para cualquier servicio de aplicacin tpica. Los otros medios (ej.,

petrleo) pueden ser empleados para simular condiciones trmicas menosseveras.

B.2.4.2 Soldaduras de ramal (branch) y cubierta metlica (sleeve)

Los requerimientos en 5.7 para soldaduras de ramal y cubierta metlicasonapropiados para soldaduras en servicio.

B.2.4.3 Reparacin de soldadura

La reparacin de soldadura debera ser realizada sobre una seccin de

tubera que simule la perdida de material en la pared de la tubera. El rea deprdida de pared simulada debera ser de tamao suficiente para extraertodas las probetas de ensayo requeridas, est zona de ensayo puede


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consistir de una sola rea grande o de varias reas pequeas (ver B.2.5.1).Otra disposicin de probetas puede ser usada a discrecin de la compaa. Elespesor de pared remanente de la prdida de pared simulada no debera ser

mayor que el valor mnimo especificado en el procedimiento de soldadura. Lareparacin de la deposicin de soldadura debera ser depositada de talmanera que el espesor de pared original sea completamente restaurado.

B.2.5 Prueba de uniones soldadas

B.2.5.1 Preparacin

Los requerimientos en 5.8 son apropiados para soldaduras enservicio, excepto cuando las probetas de prueba deberan sercortadas de las uniones en las ubicaciones mostradas en la Figura

B-3 o Figura B-4 y el mnimo nmero de probetas y pruebas semuestran en la Tabla B-1.

B.2.5.2 Soldaduras de costura longitudinal

Las soldaduras de costuras longitudinales de cubierta metlicacompleta deberan probarse segn la Seccin 5.6. El material derespaldo, si se usa, debera ser removido y las probetas pueden seracondicionadas a la temperatura ambiente antes de ensayar.

B.2.5.3 Soldaduras de ramal (branch) y cubierta metlica (sleeve)

Las soldaduras de ramal y cubierta metlica deberan probarse enconformidad con la Seccin 5.8, a excepcin de ensayos deprobetas adicionales indicados en la Seccin B.2.5.1.


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Nota:Esta posicin de prueba califica los procedimientos para todas las

posiciones. Ensayos pueden realizarse en otras posiciones, los cualescalificarn solo los procedimientos para esa posicin.

Figura B-2: Procedimiento sugerido y montaje de prueba decalificacin de soldador

B.2.5.4 Ensayo de macrografas de soldaduras de ramal ycubierta metlica

B.2.4.4.1 Preparacin

Las macrografas del espcimen de ensayo (ver FiguraB-4) deberan ser por lo menos 1/2 pulg. (13 mm) deancho. Pueden ser cortados por mecanizado u oxicorte,a sobre medida, y luego mecanizados por un proceso notrmico para remover por lo menos 1/4 pulg. (6 mm) dellado(s) que ser preparado. Para cada macrografa delespcimen de ensayo, por lo menos una cara deberacabarse a por lo menos 600 grit y ser atacado con unapropiado reactivo, tal como nital, persulfato de amonioo cido hidroclrico diluido, para dar una clara definicinde la estructura de soldadura.

B.2.4.4.2 Examen Visual

La seccin transversal de la soldadura ser visualmenteexaminada con luz suficiente para que d a conocer losdetalles de la integridad de la soldadura. El uso dedispositivos pticos o de tintes penetrantes no esnecesario.

B.2.4.4.3 Ensayo de Dureza

Dos de las cuatro probetas de prueba macro desoldaduras de ramal y cubierta metlica deberan ser

preparados para ensayos de dureza segn ASTM E384.Un mnimo de cinco indentaciones debera hacerseusando un indentador Vickers y una carga de 10 kg enla zona afectada (ZAC) del pie de soldadura de cadaespcimen.

B.2.4.4.4 Requerimientos

Un examen visual de la seccin transversal de lasoldadura debera mostrar fusin completa en la raz ylibre de fisuras. El depsito de soldadura debera tenerlongitudes del cateto de soldadura por lo menos igual a

las longitudes especificadas en el procedimiento decalificacin y no debera desviarse en la concavidad o


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convexidad por ms de 1/16 pulg. (1.6 mm). Laprofundidad del socavado no debera exceder 1/32 pulg.(0.8 mm) o 12 1/2 % del espesor de pared de la tubera,

cualquiera sea menor. Los procedimientos que producendureza en la ZAC mayores de 350 HV deberanevaluarse con relacin al riesgo de fisuracin porhidrgeno.

Soldadura de cubierta metlica Soldadura de ramal

Nota:T = tensin; RB = doblado de raz, FB = doblado de cara; NB = rotura con entalla;SB = doblado de lado; MT = ensayo de macrografa.

Figura B-3: Ubicacin de las probetas de ensayo - Ensayo de calificacin deprocedimiento de soldaduras en servicio


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Donde:FB Probeta para ensayo de dobladoMT Probeta para ensayo macrogrfico y de durezaSB Probeta para ensayo de doblado de ladoNB Probeta para ensayo de rotura con entalla

Nota 1: Las probetas de ensayo son cortadas por mecanizado u obtenidos por otro proceso de

corte no trmico. Las superficies cortadas necesitan estar lisas y paralelas. La superficiessoldadas necesitan ser lisas y al ras de la superficie de la tubera

Nota 2: Las probetas son preparadas de acuerdo con los requerimiento de 10.3.7.2.

Nota 3: Las probetas para ensayo de doblado de cara y de lado son posicionados en la gua delpunzn o pin de doblado de tal manera que la zona afectada por el calor sea requerido a traccin.

Figura B-4: Ubicacin sugerida de probetas para reparacin de soldadura.


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Tabla B-1: Tipo y nmero de probetasEnsayos de calificacin de procedimiento desoldaduras en servicio

Nmero de probetasa

Espesorde pared

Tipo desoldadura

TraccinRotura

con entallaDobladode raz

Dobladode cara

Dobladode lado

Macrografa Total

0.500 pulg.(12.7 mm)

Canal 2 2 2 2 8

Cubierta 4b 4 4 12

Ramal 4b 4 4 12

WDRc

2 4 2d

8

>0.500 pulg.(12.7 mm)

Canal 2 2 4 8

Cubierta 4b 4 4 12

Ramal 4b 4 4 12

WDRc

2 2 2 2d

8

aPara tubos o ramales con dimetro exterior menor o igual a 4.500 pulg. (114.3 mm), podran ser

necesarias dos soldaduras.bEs la opcin del propietario que la porcin sobrante de las probetas podra ser preparada y sometida

al ensayo de doblado de cara (ver B.2.4.5), despus de ser sometidas al ensayo de rotura conentalla.cReparacin de soldadura.

d A opcin de la compaa, la porcin remanente de estas probetas pueden ser reparados

presentados y sometidos a ensayo de doblado de cara o doblado de lado ( ver B2.5.5 o 5.6.5) luegoson sometidos a ensayo de macrografa.

Nota:Al menos una cara de la seccin transversal de cada probeta de soldadura se pulir yatacar con un apropiado reactivo para dar una clara definicin de la estructura soldada.

Figura B-5: Probeta de ensayo para macrografa de soldaduras en servicio


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B.2.5.5 Ensayo de doblado de cara en soldaduras de ramal ycubierta metlica

B.2.4.5.1 Preparacin

Las probetas de doblado (ver Figura B-6) deberan seraproximadamente de 9 pulg. (230 mm) de largo y de 1pulg. (25 mm) de ancho. Pueden ser cortadas mediantemecanizado, o por oxicorte sobredimensionado ymecanizado por un proceso no-trmico para remover almenos 1/8 pulg. (3 mm) de cada lado. Los ladosdeberan ser lisos y paralelos, y los bordes largosredondeados. Los ramales, cubiertas metlicas y losrefuerzos deberan ser removidos a ras de la superficie,

pero no debajo de la superficie del espcimen deprueba. Cualquier socavacin no debera removerse.Las probetas no deberan ser preparadas antes delensayo.

NotaEn lugar de tomar las probetas para el doblado de caraseparados, la porcin sobrante del ensayo de roturacon entalla pueden usarse.

B.2.4.5.2 MtodoLas probetas de doblado de cara no deberan probarseantes de 24 horas despus de realizada la soldadura.Las probetas de doblado de cara deberan doblarse enuna curva orientada parecida a la mostrada en la Figura9. Cada espcimen debera colocarse con el ancho de lasoldadura en el medio. La cara de la soldadura deberaponerse hacia la abertura del molde. El punzn deberaforzarse dentro de la abertura hasta que la curvatura delespcimen sea aproximadamente en forma de U.

B.2.4.5.3 RequerimientoEl ensayo de doblez de cara debera considerarseaceptable si, despus del doblado, no presenta fisuras uotras imperfecciones que excedan a 1/8 pulg. (3 mm) ola mitad del espesor nominal de pared (el que seamenor), presente en cualquier direccin en el metal desoldadura o en la zona afectada por el calor. Las grietasque se originan en el radio exterior a lo largo de loslados del espcimen durante la prueba y que sonmenores que pulg. (6 mm), medidos en cualquierdireccin, no deberan ser considerados a menos que

obvias imperfecciones sean observadas.


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Notas:

1. Las probetas de ensayo pueden ser cortadas por mecanizado u oxicortesobredimensionado y luego

2. s (ver B.2.4.5.1).

3. Los refuerzos en ramales y cubiertas metlicas deberan ser removidos de lasuperficie del espcimen de ensayo. Los ensayos de los ramales soldados sonmostrados en la direccin axial; probetas en otra direccin son curvadas. Lasprobetas de ensayo no deberan ser aplanadas antes del ensayo.

4. Cuando el espesor del ensayo es mayor que 0.500 pulg. (12,7 mm), pueden serreducidos a 0.500 pulg. (12.7 mm) por maquinado de la cara interior.

5. En el caso de tomar un espcimen separado para el ensayo de doblado de cara, laporcin restante del ensayo por entalla puede ser usado.

Figura B-6: Probeta de ensayo de doblado de cara

B.3 Calificacin de Soldadores en Servicio

B.3.1 Generalidades

Para soldadura en servicio, el soldador debera estar calificado para aplicar el

procedimiento especfico que est siendo usado de acuerdo a losrequerimientos de la seccin 6.2, excepto para los requerimientos alternativoso adicionales especificados en este apndice.

Un soldador calificado en una tubera con un dimetro exterior menor a12.750 (323.9 mm) deber ser calificado para todos los dimetros menores oiguales al dimetro utilizado en el ensayo de calificacin. Un soldadorcalificado en una tubera con un dimetro exterior mayor o igual a 12.750(323.9 mm) deber ser calificado para todos los dimetros de tubera. Unsoldador que posea una mltiple calificacin existente para 6.3 y unacalificacin en servicio para B.3 deber ser calificado como soldador en

servicio para todas las posiciones, dimetros y todos los espesores de pareddentro de los lmites de las variables esenciales en 6.3.


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Para reparaciones de depsitos de soldadura, los soldadores que realizansoldaduras de ensayo en la parte interior (bottom) de la tubera califican entodas las posiciones de soldadura. Los soldadores que realizan soldaduras de

prueba en el lado de la tubera califican solo para soldaduras en el lado y laparte superior de la tubera. Los soldadores que realizan soldaduras deprueba en la parte superior de la tubera califican solo para soldaduras en laparte superior de la tubera.

B.3.2 Soldadura de la junta de ensayo

Para soldadura en-servicio, las condiciones de operacin de las tuberas queafectan la capacidad de que fluya el calor removido de la pared de la tuberadeberan ser simuladas mientras las juntas de ensayo estn siendo hechas.

NotaLlenar la seccin del cupn con agua y permitir que el agua fluya a travsde ella mientras la junta est siendo hecha permite producir las condicionestrmicas equivalentes a una tpica o una ms severa aplicacin desoldadura en servicio (ver Figura B-2). Los soldadores calificados bajoestas condiciones estn tambin calificados para cualquier aplicacin tpicaen servicio. Se puede utilizar otro medio (p. ej. aceite de motor) parasimular condiciones trmicas menos severas.

Adems de realizar la junta de ensayo usada para el ensayo destructivodescrito en B.3.3, el soldador debe demostrar, para satisfaccin de la

compaa, la habilidad para completar los aspectos de las especificacionesdel procedimiento de soldadura a fin de evitar la formacin demicroestructuras susceptibles a la fisuracin y/o prevencin del quemado.Para procedimientos de control de calor aportado, el soldador debera sercapaz de demostrar habilidad para mantener un nivel de calor aportadodentro del rango especificado en el procedimiento. Para procedimientos decordones revenidos y reparacin de la deposicin de soldadura, la compaapuede elegir requerir el soldador que demuestre un apropiadoposicionamiento del cordn dentro de las tolerancias dimensionalesespecificadas en el procedimiento y la habilidad para mantener un aporte decalor dentro del rango especificado.

B.3.3 Ensayos de las juntas soldadas

La soldadura debe ser ensayada y considerada como aceptable si rene losrequerimientos de 6.4 y 6.5. Para costuras longitudinales, el nmero mnimo deprobetas y de ensayos a los cuales deben ser sujetas es mostrado en la TablaB-2. Para soldadores de pases de relleno el nmero mnimo de probetas yensayos a los cuales deben ser sujetos es mostrado en la Tabla B-1.


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Tabla B-2: Tipo y nmero de probetas para soldaduras de costuraslongitudinalesEnsayos de calificacin de soldadores

Espesor de

pared Traccin

Rotura con

entalla

Doblado

de raz

Doblado

de cara

Doblado

de lado Total

0.500 pulg.(12.7 mm)

1 1 1 1 4

>0.500 pulg.(12.7 mm)

1 1 2 4

B.3.4 Registro

Se deben identificar las condiciones de operacin de la lnea de tuberas(contenido de la tubera, flujo, etc.) para las cuales es calificado el soldador.

Las condiciones pueden ser agrupadas.

B.4 Prcticas sugeridas de soldadura en servicio

B.4.1 Generalidades

Los requerimientos para soldadura de produccin de la Seccin 7 deberan seraplicados a las soldaduras en servicio, excepto para los requerimientosalternativos/adicionales especificados en este apndice.

Antes de soldar una lnea de tuberas en servicio o un sistema de tuberas, lossoldadores deberan considerar aspectos que afecten la seguridad, tales como lapresin de operacin, las condiciones de flujo y el espesor de pared en la zona desoldadura. Las reas a ser soldadas deberan ser inspeccionadas para asegurar queno hay imperfecciones y el espesor de pared es el adecuado. Todos los soldadoresque realicen trabajos de reparacin deberan estar familiarizados con las precaucionesde seguridad asociadas con el corte y soldadura de tuberas que contengan o hayancontenido petrleo crudo, productos del petrleo o gases combustibles. Una guaadicional se puede encontrar en el documento Prcticas Recomendadas API RP 2201.

B.4.2 Alineamiento

B.4.1.1 Montaje

Para soldaduras de cubierta metlica (sleeve) y soporte (saddle), laabert

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