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Integrantes:

GRUPOS:

Vargas Sebastián, Merchán Alex, Tisalema Julio,

Sagbay Luis, Flores Franklin.

Semestre: 10mo A

Periodo Académico:

Septiembre 2013 – Enero 2014

Fecha: 09-12-2013

Docente: Ing. Cevallos Edgar

Riobamba- Ecuador

NORMA API 1104

E S P O C H FACULTAD DE MECANICA

Escuela de Ingeniería Automotriz

SOLDADURAS ESPECIALES

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SOLDADURAS DE TUBERÍAS Y FACILIDADES RELACIONADAS

Objetivos:

Estudiar el alcance y utilización de la Norma API 1104 con los conocimientos adquiridos por nuestro tutor.

Interpretar los apartados que componen la misma, con el fin de obtener los conocimientos necesarios sobre actividades de Inspección, Ensayos y Control en

base a los requerimientos de la norma.

Conocer los criterios de aceptación de esta norma.

INTRODUCCIÓN

Dentro de la industria en general, actualmente es de suma importancia la aplicación de soldaduras en tuberías metálicas, porque su utilización es muy amplia, sobre todo en las empresas que se dedican a transportar y/o conducir fluidos como petróleo y sus

derivados, gases combustibles, otros.

El propósito de esta Norma es presentar métodos para la producción de soldaduras de

alta calidad, a través del empleo de soldadores calificados que utilicen procedimiento de

soldadura, materiales y equipos aprobados. Este propósito también incluye presentar

métodos de inspección para asegurar el análisis correcto de la calidad de soldadura

mediante el uso de técnicos calificados y métodos y equipos aprobados. Se aplica tanto

a nuevas construcciones como a soldadura en servicio.

La norma API 1104, nos presenta de algunos capítulos, entre los cuales destacamos los temas tales como la calificación de los procesos de soldadura, la calificación de los

soldadores, el diseño y preparación de las juntas para soldadura y la inspección de y ensayos de soldaduras.

REQUISITO

Todos los trabajos realizados de acuerdo a la norma API 1104 deben cumplir o exceder los requerimientos establecidos en la misma, ya que establece requerimientos de

mínima calidad de construcciones soldadas.

ESPECIFICACIONES

Equipamiento:

El equipamiento para soldadura por gas o arco deberá ser del tamaño apropiado y esta en condiciones adecuadas. Para soldadura por arco los rangos de amperaje y voltaje deberán ser los utilizados en la calificación del procedimiento. Para soldadura por gas,

el tipo de gas, características de la llama y tobera deberán ser los utilizados en la calificación del procedimiento.

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Materiales:

Tuberías y accesorios (Metales base): API 1104 se aplica a los siguientes materiales:

Tuberías de acuerdo a API 5L.

Especificaciones ASTM aplicables.

Se puede utilizar además en materiales con propiedades mecánicas y composición química que cumplan con algunas de las normas indicadas aunque no hayan sido

fabricados de acuerdo a las mismas

Metales de aporte:

Deberán ser de acuerdo a las siguientes normas:

AWS 5.1

AWS 5.2

AWS 5.5

AWS 5.17

AWS 5.18

AWS 5. 20

AWS 5.28

AWS 5.29

CALIFICACION DE PROCEDIMIENTOS

Especificar un procedimiento de soldadura y calificarlo antes de comenzar con la

soldadura de producción.

La calificación deberá ser realizada por medio de ensayos destructivos.

Solo pueden realizarse los cambios de las variables esenciales (material base,

material de aporte, características eléctricas, velocidad de avance, pre calentamiento, otros)

Registros:

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La calificación de un procedimiento genera un REGISTRO DE

CALIFICACION DE PROCEDIMIENTO (PQR). El mismo se mantiene tanto tiempo como el procedimiento sea utilizado.

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ESPECIFICACION DE PROCEDIMIENTOS

Información:

Procesos de soldadura.

Materiales de tubos y accesorios deberán ser agrupados considerando que los ensayos de calificación fueron realizados sobre el material con la tensión de fluencia mínima especificada del mayor del grupo.

Diámetros y espesores de pared: Los rangos de diámetros y espesores para los cuales el procedimiento es aplicable deberán ser agrupados.

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Diseño de junta: esquema. Tipo de respaldo.

Metales de aporte y Nº de pasadas: (Nº mínimo y secuencia).

Características eléctricas.

Características de la llama.

Posición y dirección de soldadura.

MAXIMO tiempo entre pasadas (raíz y 1º--2º y final)

Tipo y remoción de presentadores.

Limpieza y/o amolado.

Precalentamiento.

Gases de protección y caudal.

Tipo de Flux.

Velocidad de avance (rango en inch (mm)/mín.).

Variables Esenciales:

Los cambios en las mismas requieren recalificación del procedimiento. Son

variables que según API 1104 afectan la unión metalúrgica.

Otros cambios que no estén dados en el grupo de las variables esenciales pueden

ser realizados en el procedimiento sin necesidad de recalificación, siempre que la especificación del procedimiento sea revisada para mostrar los cambios.

Las variables que la norma API 1104 considera esenciales son las siguientes:

Proceso o método de aplicación.

Metales base: Constituye una variable esencial un cambio en el metal base. A

los fines de la Norma los metales base se agrupan como sigue:

a) Tensión de fluencia mínima especificada menor o igual a 42.00psi (290MPa).

b) Tensión de fluencia mínima especificada mayor que 42.00psi (290MPa) pero

menor que 65.000psi (448MPa). c) Para materiales con tensión de fluencia mínima especificada mayor o igual a

65.00psi (448MPa), cada grado recibe un ensayo por separado. Cuando se suelden dos materiales de grupos separados deberá utilizarse el procedimiento para el de mayor resistencia.

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Diseño de junta: Constituye una variable esencial un cambio mayor en el diseño

de junta (desde V a U o a filete). Cambios menores por ejemplo un cambio en los ángulos de bisel o talones no son variables esencial.

Posición

Espesor de la pared.

Metales de aporte: Uno de los siguientes cambios en los metales de aporte

constituye una variable esencial. a) Un cambio desde un grupo a otro (Tabla 1)

b) Para tuberías con tensión de fluencia mínima especificada mayor o igual a 65.000psi (448MPa), un cambio en la clasificación AWS del metal de aporte

Características eléctricas: Un cambio de DC positivo a DC negativo o viceversa

o un cambio de DC a AC o viceversa

Tiempo entre pasada

Progresión

Gas de protección y caudal

Fundentes

Velocidad de soldadura

Precalentamiento

Tratamiento térmico pos soldadura (PWHT)

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ENSAYO DE PROBETAS DE CALIFICACION.

Figura 3 muestra la ubicación de las probetas. La Tabla 2 da la cantidad de probetas.

• Para tuberías menores de 2,375inch (60,3mm) se deben ensayar 2 cupones para

obtener la cantidad de probetas • Para tuberías menores o iguales de 1,315inch (33,4mm) el ensayo de la sección

completa reemplaza cuatro muestras de rotura de muesca de sección reducida y doblez de raíz.

ENSAYO DE TRACCION

Aceptación:

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La resistencia a la tracción deberá ser mayor o igual a la resistencia mínima

especificada del material de la tubería, pero no necesariamente mayor o igual a la real. Pueden darse dos casos:

• Que la probeta se rompa en el metal base (fuera de la soldadura y línea de

fusión) y cumpla los requisitos mínimos de aceptación. • Que la probeta se rompa en la soldadura o línea de fusión.

Si la probeta se rompe con una resistencia menor a la del material de la cañería la

calificación será rechazada.

ENSAYO DE ROTURA DE MUESCA

Aceptación: La superficie fracturada deberá mostrar penetración y fusión completa. La porosidad se evalúa según su tamaño.

La escoria se evalúa según su tamaño.

ENSAYO DE PLEGADO

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Evalúa la aparición de fisuras o defectos en superficies, en metal de soldadura o borde

de fusión. De acuerdo al espesor de la muestra el plegado puede ser de raíz, de cara o lateral.

Aceptación: Porosidad y fisuras menores a 3mm o la mitad del espesor (lo que sea menor) 6mm para defectos en bordes de probetas no relacionados con la soldadura.

CALIFICACION DE SOLDADURAS EN FILETE

La Figura 10 muestra los detalles de las probetas a realizar. Aceptación: Las probetas deberán presentar:

• fusión y penetración completa

• La máxima dimensión del poro aislado deberá ser menor de 1,6mm.

• El área máxima de poros deberá ser menor al 2% del área evaluada.

• Las inclusiones de escoria menores de 0,8mm de ancho y 3mm de profundidad

(o la mitad del espesor –el menor de ambos) • Debe existir al menos 12mm de separación entre escorias adyacentes.

CALIFICACION DE SOLDADORES

• De debe utilizar un procedimiento previamente calificado.

• El soldador antes de comenzar la soldadura de producción deberá ser calificado.

• Debe cumplir con los requisitos de la norma para la calificación.

• Se evalúa por métodos destructivos o radiográficos.

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• Probetas de ensayos necesarias para la calificación, criterios de aceptación

• La calificación deberá ser conducida por un inspector autorizado

• 6.2.2 y 6.2.3 Variables esenciales para la calificación del soldador.

Existen dos tipos de calificación: Calificación simple y calificación múltiple Calificación Simple:

• Deberá soldar un tubo completo o segmentos de tubos

• Soldadura en posición fija o móvil.

• En posición fija los ejes de tubería en el plano horizontal o a 45º.

• Pude calificar a tope, filete o en conexiones con penetración completa.

Calificación Múltiple

Probetas: Para lograr una calificación múltiple el soldador deberá soldar dos cupones de soldadura.

1) Soldadura a tope de una tubería de diámetro exterior ≥6.625 in (168,3mm) y espesor de pared ≥0,250in (6,4mm), sin respaldo, posición fija – eje a 5º con la

horizontal. Criterios de aceptación 6.4 ;6.5 y 6.6. 2) Con las mismas dimensiones de las anteriores deberá el soldador deberá cortar,

presentar y soldar una derivación sobre la tubería. Eje tubería horizontal derivación verticalmente hacia abajo. La soldadura final deberá presentar una buena apariencia.

La soldadura deberá presentas penetración completa alrededor de la

circunferencia entera. La raíz no debe contener quemaduras mayores de 1/4in

(6mm).

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

La Norma establece:

Figura 12 (ubicación de las probetas) en el diámetro exterior

Tabla 3: Cantidad de probetas.

Para diámetro exterior ≤ 1,315in (33,4mm) se realiza un ensayo de tracción en

probeta completa.

Probetas de ensayos

Probetas de tracción: Para el soldador no se evalúa la resistencia a la tracción.

• Si la probeta se rompe en el metal base (fuera de la soldadura y línea de fusión)

esta aprobada. • Si la probeta se rompe en la soldadura o línea de fusión: deberá cumplir con los

requisitos de los ensayos de muesca.

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EXAMEN VISUAL

La soldadura deberá estar libre de:

• Fisuras

• Falta de penetración

• Quemaduras

• Deberá tener “buena apariencia” (aspecto uniforme y adecuado) • Socavaduras

• Mantener en valor mínimo el descuelgue de raíz en soldaduras semiautomáticas

y automáticas.

ENSAYO DE TRACCION

Aceptación: La resistencia a la tracción deberá ser mayor o igual ala resistencia mínima especificada del material de la tubería, pero no necesariamente mayor o igual a la real.

Pueden darse dos casos: • Que la probeta se rompa en el metal base (fuera de la soldadura y línea de

fusión) y cumpla los requisitos mínimos de aceptación. • Que la probeta se rompa en la soldadura o línea de fusión: Si la probeta rompe

con una resistencia menor a la del material de la cañería la calificación será

rechazada.

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CALIFICACION DEL SOLDADOR POR RADIOGRAFIA

La calificación de soldadores en soldaduras a tope podrá ser por radiografía

6.6.2: Los criterios de aceptación de la radiografía se muestran en 9.3. Indica lo que no se debe hacer

RECALIFICACION

Si la falla se produce por condiciones no evitables, la recalificación puede ser

inmediata.

Para futuras calificaciones se necesita una práctica previa.

La calificación del soldador es indefinida salvo por condiciones: Contractuales, regulatorias o de competencia

DISEÑO Y PREPARACION DE JUNTAS PARA SOLDADURA EN

PRODUCCION

• Se deben utilizar procedimientos y soldadores calificados.

• Preparación previa

• Para tubos de espesor iguales deberá se menor de 3mm.

• El sobre espesor deberá ser menor de 1,6mm. El llenado no puede ser inferior a

la superficie exterior. • Dos piletas no pueden comenzar en la misma posición. El ancho de la soldadura

final deberá ser aproximadamente 3mm mayor al bisel inicial.

REPARACION Y REMOCION DE DEFECTOS

Autorización para reparar:

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a) Las fisuras pueden ser reparadas con autorización previa y si están de acuerdo a

9.3.10. La longitud es menor al 8% de la longitud soldada y con un procedimiento de reparación.

b) Defectos en la raíz y llenado pueden ser reparados con previa autorización c) Defectos en el llenado puede repararse sin previa autorización.

Se requiere calificar un procedimiento de reparación para b y c sin cambio de

proceso de soldadura o reparo soldaduras previamente reparadas

REPARACION Y REMOCION DE DEFECTOS

Procedimiento de reparación.

Como mínimo debe incluir:

Método de detección del defecto.

Método de eliminación de defectos

Forma de detectar la eliminación del defecto

Requisitos de precalentamiento y temperatura entre pasadas.

Variables de soldadura.

Requisito de END

CERTIFICACIÓN DEL PERSONAL DE LA PRUEBA NO DESTRUCTIVA

El personal de ensayo no destructivo debe estar certificado en los niveles I, II y III

según las recomendaciones de la ASNT, Practica Recomendada No. SNT-TC-1A, ACCP, u otro programa de certificación nacional reconocida que sea aceptado por la compañía en cuanto al método utilizado. Solo el personal Nivel II ó III debe interpretar

resultados del ensayo

Radiografía

Partículas magnéticas

Líquidos penetrantes

Ultrasonido

Fuente: Norma API 1104 API STANDARD 1104 NINETEENTH EDITION, SEPTEMBER 1999