inspección de soldaduras aplicadas en ductos en servicio · 2 days ago · integridad de...
TRANSCRIPT
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Inspección de Soldaduras
aplicadas en ductos en servicio
Octavio Chablé Herrera
Gerente de Servicios de Construcción
TransCanada México
Mor
e in
fo a
bout
this
art
icle
: ht
tp://
ww
w.n
dt.n
et/?
id=
2529
2
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-007-ASEA-2016Transporte de gas natural, etano y gas asociado al carbón mineral pormedio de ductos.
8.3. Calificación del procedimiento de soldadura
Antes de que se realicen las soldaduras en un Ducto de acero se debe contar
con un procedimiento de soldadura calificado por los Regulados, de acuerdo con
lo establecido en las Normas Oficiales Mexicanas y a falta de éstas con las
normas, códigos o estándares internacionales vigentes. El procedimiento debe
de estar disponible para su utilización.
15. BIBLIOGRAFÍA
API 1104-2016, Soldadura de ductos e instalaciones asociadas.
API RP 2201-2010, Prácticas seguras de perforación de Ductos en servicio en
las industrias del Petróleo y Petroquímica.
________________________________________________________________
ASME PCC 2-2018, Reparación de equipos y tuberías a presión
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Definición de soldadura en servicio: Son aquellas que se
funden directamente en la pared del ducto o tubería en
operación.
(Anexo normativo B, API 1104, Septiembre de 2018)
Soldadura
circunferencial
de filete
Soldadura
longitudinal a
topeSoldadura
circunferencial de
filete
Ducto en servicio
(i.e. que contiene
hidrocarburos a
cualquier presión o
volumen de flujo,
incluso cero)
Envolvente
metálica para
reparación
Soldadura circunferencial
de filete
Soldadura longitudinal
a tope
Sin respaldo Con respaldo
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Ductos en México operados por
TransCanada:
La soldadura en servicio se aplica en los siguientes
casos:
• Reparaciones con envolventes metálicas
• Interconexiones mediante silletas o Tee´s
bipartidas
• Instalación de encapsulados
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Envolvente metálica
circunferencial completa
Silleta circunferencial
completa
Encapsulado metálico para
fugas / tomas ilegales
Tee bipartida
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Estándar API 1104 - Anexo B: Hay dos preocupaciones
principales con las soldadura en tuberías en servicio.
Penetración por calor o quemada pasante (Burn
through): donde el arco de soldadura hace que la
pared de la tubería se rompa.
es entonces un colapso local del charco de
soldadura debido a la penetración excesiva de
calor que resulta en un orificio en la pared
del ducto.
Agrietamiento por hidrógeno: las soldaduras hechas en
servicio se enfrían a un ritmo acelerado como
resultado de la capacidad de los contenidos que
fluyen para eliminar el calor de la pared del tubo.
Otros nombres:
Agrietamiento en frio
Agrietamiento debajo del cordón
Agrietamiento retardado
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Quemada pasante (Burn through)
Safety first !
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Tradición Aplicar la formula de Barlow al espesor no
fundido,
para calcular la presión que resiste el ducto durante
el proceso de soldadura en servicio.
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
API 1104 Anexo B: Es poco probable que la
penetración por calor suceda al instalar un
accesorio si:
1. El espesor de la pared es de 0.250 pulg. (6.4
mm) o superior
2. Se utilizan electrodos de bajo hidrógeno (tipo
EXX18)
3. Prácticas normales de soldadura.
Espesores <0.250 : usar un procedimiento que
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
API 2201-2010-Sección 6.2 Prevención de penetración por calor:
Para evitar el sobrecalentamiento y la penetración por calor:
- Los WPS´s deben basarse en la experiencia en la realización de
operaciones de soldadura en tuberías o equipos similares, y/o en
un análisis de transferencia de calor.
- Para minimizar la quemadura, el primer paso de soldadura al
equipo o tubería de menos de 1/4 pulg. (6,4 mm) de grosor debe
hacerse con un electrodo de soldar de 3/32 pulg. (2,4 mm) o un
diámetro menor para limitar la entrada de calor. Las pasadas
posteriores deben realizarse con un electrodo de 1/8 pulg. (3,2
mm) de diámetro, o más pequeño si el espesor del metal no
excede 1/2 pulg. (12,7 mm).
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Espesor de
pared del
ducto
Recomendaciones
API 1104 Anexo B
Recomendaciones
API 2201 Sección 6.2
Recomendaciones
ASME PCC-2 Art. 210
< 0.250”
• USAR WPS QUE LIMITE
LA ENTRADA DE CALOR
• Uso de electrodos de
bajo hidrogeno
• Aplicar practicas
normales de soldadura
• Usar electrodos de
3/32ӯ en primer paso y
subsecuentes
• USAR WPS
BASADOS EN LA
EXPERIENCIA Y/O
EN ANALISIS DE
TRANSFERENCIA DE
CALOR
Espesores ≤ 0.188”• CONTROL DE LA
ENTRADA DE
CALOR
Espesores ≤ 0.250”• Uso de
electrodos de
diámetro ≤ 3/32”
0.250” a
0.500”
• Uso de electrodos de
bajo hidrogeno
• Aplicar practicas
normales de soldadura
Q = V x I x 60
x RS x 1000
Q= entrada de calor del proceso de soldadura (KJ/mm)
V = voltaje (V)
I = corriente (A)
S = velocidad de la soldadura (mm/min)
R = rendimiento del proceso de soldadura
(SMAW = 0.75, GTAW = 0.80, GMAW = 0.90)
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Experimentos (años 70´s) mostraron lo siguiente:
• Con electrodos de bajo hidrógeno: las quemadas pasantes son
pocos probables si la temperatura interna de la superficie es
≤982°C
• Con electrodos celulósicos: las quemadas pasantes son poco
probables si la temperatura interna de la superficie es ≤ 760°C
1. Howden, D. G., "Welding on Pressurized Pipeline," Loss Prevention, Vol. 9
(New York, NY: American Institute of Chemical Engineers, 1975), pp. 8‐10.
2. Wade, J. B., "Hot Tapping of Pipelines," Australian Welding Research
Association Symposium, Paper No. 14 (Melbourne, Australia, 1973).
3. Cassie, B. A., "The Welding of Hot Tap Connections to High Pressure Gas
Pipelines," J. W. Jones, Memorial Lecture (Pipe Line Industries Guild, October
1974).
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Probabilidad de ocurrencia de una quemada pasante (burnthrough)
Electrodos
celulósicos
Temp > 760°C
Electrodos de
bajo hidrógeno
Temp > 982°C
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Durante un proceso de Soldadura en un ducto
en servicio: ¿Como se calcula la temperatura de la pared
interna del ducto?
Temp = ? °C
Q = V x I x 60
x RS x 1000
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
PRCI Pipeline repair manual
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Agrietamiento por hidrógeno
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
API 1104 Apéndice B:Para que ocurra el agrietamiento por hidrogeno, se deben satisfacer tres
condiciones simultáneamente:
- Hidrógeno en la soldadura
- Tensiones actuando sobre la soldadura
- El desarrollo de una microestructura susceptible al agrietamiento
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Solubilidad del hidrogeno en el Acero en función de la temperatura
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
AWS A5.1 Specification for Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arcwelding
Electrodos celulósicos: contienen 4 a 6% de humedad en el fundente (e.g. EXX10). Contiene
alrededor de 45% de celulosa, el cual se descomponen durante el proceso en dióxido de
carbono (CO2), monóxido de carbono (CO) y vapor de agua.
Electrodos de bajo hidrogeno: contienen menos de 0.6% de humedad en el fundente
(EXX15, EXX16, EXX18, EXX28). El fundente no produce vapor de agua.
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
API 5L = 0.28% C, max
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Ferrita
Perlita
Martensita
Austenita
Enfriamiento
“normal”Enfriamiento
rápido
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
• Precalentamiento
• Usar electrodos de
bajo hidrogeno.
• Eliminar restos de
aceite, grasa, cera,
oxido, herrumbre,
gel industrial,
pintura, tierra,
madera, etc.
• Controlar la velocidad de enfriamiento
para disminuir la presencia de
Martensita usando una entrada de
calor suficientemente ALTA.
• Asegurar un buen
ensamble para
evitar esfuerzos
de tensión.
• Diseño apropiado
de junta.
Esfuerzos Hidrógeno
Microestructura
susceptible
Grietas en
frio
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
PRCI Pipeline repair manual
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
No burnthrough Enfriamiento
no-rápido
t5
t4
t3
t2
0°C
Temp
tx =?
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
6”
1. Inspección visual del tramo descubierto (daños mecánicos,
desprendimiento del recubrimiento, perdidas de metal, defectos
geométricos, discontinuidades, etc.).
2. Inspección de desprendimientos de recubrimiento mediante partículas
magnéticas húmedas.
3. Limpieza de la tubería en la zona de interés mediante cardeo o
sandblasting (zona gris del dibujo).
4. Barrido de sanidad con ultrasonido de haz recto a la sección limpiada
para descartar laminaciones, inclusiones, perdidas de metal, etc.
5. Inspección con partículas magnéticas húmedas en las zonas a soldar
sobre el ducto.
6. Inspección ultrasonica con haz angular de las soldaduras longitudinales
y helicoidales que interceptarán las soldaduras en servicio y con la
perforación.
6”
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Enmantequillado y soldadura del accesorio.
API 1104, Anexo B:
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Superficie del
Metal base
Metal de aporte
Granos gruesos (≥50µm) de la ZAC
Granos finos (<50µm) de la ZAC
Región intercritica
Zonas de un cordón sencillo
Primer
pase
Desbaste del Primer pase 3/32” – 1/8”
Segundo
pase
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Inspección visual
Partículas mag. Húmedas
Partículas mag. Húmedas (12 horas después)
Inspección visual
Partículas mag. Húmedas
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Electrodo C Mn Si P S Ni Cr Mo V
E6010 0.20 1.20 1.00 - - - - - - 0.300 0.200 0.300 0.080
E6018 0.03 0.60 0.40 0.02 0.01 0.300 0.200 0.300 0.080
E7018 0.15 1.60 0.75 0.03 0.035 0.300 0.200 0.300 0.080
E8018 0.04 1.08 0.01 0.01 0.01 0.910 0.060 0.120 0.009
E8018-C1 0.12 1.25 0.80 0.03 0.030 2 – 2.750 - - - - - - - - -
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
45° 60°
70°70°
Pared del ducto de transporte
Pared del fitting o envolvente
Inspección con ultrasonido de haz angular de las Soldaduras de filete
- Transductores con frecuencias nominales entre 3.5 y 6 MHz.
- El cristal unitario de rastreo no debe exceder 0.500” para transductores circulares, o 1” en cualquier dirección para unidades rectangulares.
- Transductores de 70° sobre la pared del ducto para inspección
el pie de la Soldadura y grietas debajo del metal aportado.
- Transductores de 45° y 60° sobre la pared de la
envolvente para inspección del área de la raíz
y otras imperfecciones.
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
API 1176: Recommended Practice for Assessment and Management
of Cracking in Pipelines
FFI tiene su origen en la exploración sismica, donde los campos de onda
Acustica se usan para reconstruir estructuras y capas en la sub-superficie.
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México
Gracias por su atención!
Integridad de Soldaduras Aplicadas en Ductos en Servicio
Octavio Chablé – TransCanada México