Norma API 1104 – Ed. 2005

AÑ

O 2

011

MANEJO, CONTROL Y GESTION DE DOCUMENTACION

ESPECIFICA DE SOLDADURA

Welding of Pipelinesand Related Facilities

Ing. Aldo J. Senra

Control de Documentación – Año 2011

Ing. Aldo J. Senra

ALCANCE:Soldaduras de Juntas a Tope, de Filete y Socket, con procesos de soldadura por gas o arco en “Cañerías de Acero al Carbono y de Baja Aleación” utilizadas en operaciones de Compresión, Bombeo y Transmisión de Petróleo Crudo, Productos de Petróleo, Gases Combustibles, Dióxido y Nitrógeno y cuando es aplicable cubre la soldadura en Sistemas de Distribución.

SE APLICA A:

Construcciones nuevas.

Soldaduras en servicio.

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Norma API 1104 (Ed.2005)TEMAS QUE CONTIENE

1- General2- Publicaciones de Referencia3- Términos y Referencia4- Especificaciones de equipos y materiales5- Procedimientos de Soldadura y su Calificación6- Calificación de Soldadores7- Diseño y preparación de Juntas para Soldaduras de Producción8- Inspección y Ensayos de Soldaduras de Producción9- Estándares de Aceptación para Ensayos No Destructivos10- Remoción y reparación de defectos11- Procedimientos de Ensayos No Destructivos12- Soldadura Mecanizada con adición de metal de aporte13- Soldadura Automática sin la adición de metal de aporteApéndice A: Estándar de aceptación para soldaduras circunferencialesApéndice B: Soldaduras en Servicio

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PROCESOS CONTEMPLADOS

SMAW SAW(Shield Metal Arc Welding) (Submerged Arc Welding)

(Arco eléctrico con electrodo revestido) (Arco Sumergido)

GTAW GMAW(Gas Tungsten Arc Welding) (Gas Metal Arc Welding)

(Arco eléctrico con electrodo de W) (Arco eléctrico con electr. contínuo y prot. gaseosa)

FCAW PAW (Flux Cored Arc Welding) (Plasma Arc Welding)

(Arco eléctrico con electrodo contínuo tubular) (Arco de Plasma)

OFW FW (Oxyfuel Welding) (Flash butt welding)

(Oxigas)

Combinación de Procesos

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DECLARACIONLa Norma establece requerimientos de mínima en lo que

refiere a CALIDAD de Soldadura

Es por ello que cualquier trabajo realizado bajo esta Norma deberá cumplir o exceder los requerimientos contemplados

en la misma.

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MATERIALES CUBIERTOS POR LA NORMA

METAL BASE

Esta Norma es aplicable a la soldadura de cañerías y accesorios cuyos materiales base se encuentren incluidos en alguna de las

siguientes especificaciones

Especificación API 5LEspecificaciones ASTM aplicables

También se aplica a materiales cuyas propiedades mecánicas y composición química cumpla con lo indicado en cualquiera de

las dos especificaciones nombradas

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MATERIALES CUBIERTOS POR LA NORMAMETAL DE APORTE

Todos los metales de aporte utilizados deberán responder al menos a una de las siguientes especificaciones

Metales de aporte que no se encuentren dentro de las especificaciones citadas, podrán ser usados si se proporcionan

los procedimientos de soldadura calificados que definan su uso.

AWS A5.18AWS A5.20AWS A5.28AWS A5.29

AWS A5.1AWS A5.2AWS A5.5AWS A5.17

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WPS Welding Procedure Specification.Especificación de Procedimiento de Soldadura (EPS).

PQR Procedure Qualification Record.Calificación de Procedimiento de Soldadura (RCP).

WQR Welder Qualification Record.Registro de Calificación de Soldador (RCS).

El PQR se utiliza para mostrar la compatibilidad entre:- Metal Base - Metal de Aporte de soldadura - Procesos - Técnicas

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El EPS debe escribirse y calificarse antes de comenzar cualquier trabajo de producción.

La calidad de la soldadura se deberá demostrar a través de la aplicación de Ensayos Destructivos para que la misma quede calificada.

Cada Procedimiento de Soldadura deberá estar perfectamente identificado (poseer una clara trazabilidad)

GENERALIDADES

CALIFICACION DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA

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Cada EPS calificado genera un Registro de Calificación de Procedimiento (RCP), que también poseerá trazabilidad hacia el EPS.

En el RCP figurarán todos los valores reales leídos durante la calificación y deberá contener todos los resultados de los ensayos destructivos realizados para la Calificación.

En las EPS´s se deberán siempre explicitar rangos, y no valores fijos.

GENERALIDADES

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El EPS incluirá (como mínimo) toda la información siguiente:

- Proceso de Soldadura - Materiales de Caños y accesorios- Diámetros y espesores de caños - Diseños de Junta- Material de aporte y cantidad de pasadas- Características eléctricas o de la llama - Posición de soldadura- Dirección de soldadura (progresión) - Tiempo entre pasadas- Tipo y remoción del presentador - Limpieza- Precalentamientos y Post Tratamientos Térmicos- Gases de Protección y Caudal - Fundentes (Flux)- Velocidad de avance.

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Variable Esencial

Son aquéllas variables del proceso de soldadura que, si son modificadas más allá de ciertos límites, requiere la recalificación del procedimiento de soldadura.

Significa que son lo suficientemente importantes para que al cambiar, los resultados de la soldadura sean insatisfactorios, tanto desde un punto de vista mecánico como de defectología.

Modificar una variable esencial implica desarrollar una nuevaEspecificación de Procedimiento de Soldadura y realizar su

calificación

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Variables Esenciales para EPS´s

Tiempo entre pasadasDirección de Sold. (Progresión)Gas de Protección y CaudalFundentesVelocidad de SoldaduraPrecalentamientoTratamiento Térmico Post-Soldadura

Proceso o Método de Sold.Metales BaseDiseño de JuntasPosiciónEspesor de ParedMetales de AporteCaracterísticas Eléctricas

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Proceso o Método de SoldaduraUn Cambio en el Proceso de Soldadura o Método de aplicación establecido en la especificación de procedimiento constituye una variable esencial.

Metales BasePara el propósito de esta Norma, todos los materiales deben ser agrupados de la siguiente forma:

- Tensión de Fluencia Mínima especificada menor o igual a 42000 psi

- Tensión de Fluencia mínima especificada mayor a 42000 psi ymenor a 65000 psi.

- Para materiales con tensión de fluencia mínima especificada mayoro igual a 65000 psi, cada grado recibe un ensayo de calificación porseparado.

Cuando se sueldan dos materiales pertenecientes a dos grupos de materiales distintos, se debe utilizar el procedimiento que corresponde al material

de más alta resistencia.

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Diseño de JuntasConstituye una variable esencial un cambio mayor en el diseño de juntas (por ejemplo un cambio de bisel en “V” a bisel en “U” o a filete). Cambios menores (por ejemplo un cambio en los ángulos de biseles o alturas de talones) no son variable esencial.

PosiciónEs variable esencial un cambio en la posición del tubo rolado a tubo fijo y viceversa.

Espesor de ParedEs variable esencial, un cambio de un grupo de espesores de pared a otro.

Cuando se habla de grupos, no necesariamente se trata de los recomendados por la Norma, y que se definen en la parte correspondiente a Variables

Esenciales para “Calificación de Soldadores”. Pueden ser grupos definidos por la Compañía

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Metales de AporteLos siguientes cambios en los materiales de aporte constituyen una variable esencial.

- Un Cambio de un grupo de metales de aporte a otro.

- Para tubos de materiales con tensión de fluencia mínima especificada mayores o iguales a 65000 psi, es variable esencial el cambio de metal de aporte según la clasificación AWS.

Los Grupos de materiales de aporte se indican en la Tabla N° 1 de la Norma

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Tabla N° 1

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Características EléctricasEs una variable esencial el cambio de polaridad positiva a negativa y viceversa en corriente continua, o un cambio de corriente continua a corriente alterna y viceversa.

Tiempo entre pasadasEs una variable esencial el incremento en el tiempo máximo entre la terminación de la primera pasada y el comienzo de la segunda, de aquel registrado en la calificación del procedimiento de soldadura.

Dirección de Soldadura (Progresión)Es una variable esencial un cambio de la progresión de soldadura desde vertical ascendente a vertical descendente y viceversa.

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Gas de Protección y CaudalSe consideran variables esenciales a un cambio de un gas de protección a otro o de una mezcla de gases a otra. Asimismo, constituye una variable esencial un aumento o una disminución mayor en los caudales de gases de protección.

FundentesEs una variable esencial el cambio de metales depositados con diferente clasificación AWS de fundente metal.

Velocidad de SoldaduraEs una variable esencial un cambio en el rango de la velocidad de soldadura.

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PrecalentamientoEs variable esencial una disminución en la temperatura mínima de precalentamiento registrada durante la calificación del procedimiento de soldadura.

Tratamiento Térmico Post-SoldaduraEl agregado de un tratamiento térmico post-soldadura, o un cambio en las variables del tratamiento (temperatura y tiempo), constituye una variable esencial.

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Se debe realizar antes de comenzar la soldadura de producción.

Tiene como objetivo juzgar la habilidad del soldador para producir soldaduras a tope o de filete sanas usando un procedimiento

previamente calificado.

Se puede evaluar por medio de métodos destructivos y no destructivos (técnica radiográfica).

CALIFICACION DE SOLDADORES u OPERADORES

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Se debe mantener un registro de los Soldadores u Operadores calificados.Se debe mantener un registro de las pruebas de calificación realizadas (Registro de Calificación de Soldadores).

La calificación deberá ser conducida por un Inspector autorizado.

Un Soldador podrá calificar soldando un tubo completo o segmentos de tubos.

En la calificación de Soldadores también existe el concepto de Variables Esenciales.

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En esta Norma se pueden obtener dos tipos de Calificaciones

CALIFICACION MULTIPLE

CALIFICACION SIMPLE

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Calificación SimpleMetodología General

El Soldador puede realizar soldaduras en Posición Fija o Rolada. Si es fija, el eje puede ser vertical,

horizontal o con un ángulo respecto a la horizontal.

Para derivaciones, ya sean de Filete o similar (solapada), debe seguirse la especificación de

procedimiento de soldadura.

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Calificación SimpleVariables Esenciales para RCS´s

Proceso o Método de SoldaduraDirección de Soldadura (Progresión)Metales de AporteDiámetro exterior de la CañeríaEspesor de Pared de la CañeríaPosiciónDiseño de Juntas

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Proceso o Método de SoldaduraUn cambio de un proceso de soldadura a otro proceso de soldadura o combinaciones de procesos, como sigue:

1. Un cambio de un proceso de soldadura a otro proceso de soldaduradiferente; o

2. Un cambio en la combinación de procesos de soldadura, a menosque el soldador haya calificado en esos procesos en formaseparada.

Dirección de Soldadura (Progresión)Un cambio en la dirección de la soldadura de vertical ascendente a vertical descendente, o viceversa.

Metales de AporteUn cambio de clasificación en el Grupo del metal de aporte, de Grupo 1 ó 2 a Grupo 3, o de Grupo 3 a un Grupo 1 ó 2 (ver Tabla N° 1).

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Diámetro exterior de la CañeríaUn cambio desde un grupo de diámetro exterior a otro.

Estos grupos son definidos como sigue:1. Diámetro exterior menor a 2.375” (60,3mm)2. Diámetro exterior desde 2.375” (60,3mm) y hasta 12.750”

(323,9mm) inclusive.3. Diámetro exterior mayor a 12.750” (323,9mm).

Espesor de pared de la CañeríaUn cambio de un grupo de espesor de pared a otro.

Estos grupos están definidos como sigue:1. Un espesor nominal de pared del caño menor que 0.188” (4,8mm).2. Un espesor nominal de pared del caño mayor o igual a 0.188”

(4,8mm) y hasta 0.750” (19,1mm) inclusive. 3. Un espesor nominal de pared del caño mayor que 0.750” (19,1mm).

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Posición Un cambio en la posición por la cual el soldador ha sido anteriormente calificado (por ej.: un cambio desde la posición de rotado a fija o un cambio de eje vertical a horizontal o viceversa). Un soldador que paso exitosamente un ensayo de calificación de soldadura a tope, en posición fija con el eje inclinado a 45º (desde el plano horizontal) quedará calificado para realizar soldaduras a tope y soldaduras de filete solapado en todas las posiciones.

Diseño de JuntasUn cambio en el diseño de junta (por ej.: la eliminación de un respaldo o un cambio del tipo de bisel en “V” a bisel en “U”).

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Calificación MúltipleMetodología General

El Soldador deberá realizar una soldadura a tope con cañería de diámetro mínimo 6,625” (168,3 mm) y espesor mínimo de 0,25” (6,4 mm), en

posición fija horizontal o inclinada (hasta 45º).

Además, respetando las mismas dimensiones mínimas anteriores, el Soldador deberá trazar, cortar, ajustar y soldar una conexión en derivación de sección completa (branch-connection), con el eje de la cañería principal en posición horizontal, con el eje de la derivación en posición vertical (con

la abertura de conexión apuntando hacia abajo), la cual deberá mostrar completa penetración en todo el perímetro.

Ambas probetas deberán presentar resultados satisfactorios

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Calificación MúltipleAlcance

Un Soldador que hubiera pasado esta prueba de calificación soldando sobre cañería de diámetro exterior mayor o igual a 12,75” (323.9 mm), estará calificado para soldar:

1- Toda Posición2- Todo espesor de material3- Todo diseño de Junta y accesorio4- Todo diámetro

Si la prueba de calif. se hubiera realizado sobre caño de diámetro exterior menor a 12,75” (323.9 mm) y mayor a 6,625” (168,3 mm), quedará habilitado para soldar:

1- Toda Posición2- Todo espesor de material3- Todo diseño de Junta y accesorio4- Todo diámetro menor o igual al utilizado en la calif.

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Calificación MúltipleVariables Esenciales para RCS´s

Proceso o Método de SoldaduraDirección de Soldadura (Progresión)Metales de Aporte

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Proceso o Método de SoldaduraUn cambio de un proceso de soldadura a otro proceso de soldadura o combinaciones de procesos, como sigue:

1. Un cambio de un proceso de soldadura a otro proceso de soldaduradiferente; o

2. Un cambio en la combinación de procesos de soldadura, a menosque el soldador haya calificado en esos procesos en formaseparada.

Dirección de Soldadura (Progresión)Un cambio en la progresión de soldadura de vertical ascendente a vertical descendente, o viceversa.

Metales de AporteUn cambio de clasificación en el Grupo del metal de aporte, de Grupo 1 ó 2 a Grupo 3, o de Grupo 3 a un Grupo 1 ó 2 (ver Tabla N° 1).

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Calificación de Soldadores

Ensayo RadiográficoA opción de la Compañía pueden reemplazarse los ensayos destructivos por ensayos no destructivos de radiografiado.

Solo se admite para las calificaciones de juntas a tope.

Se debe radiografiar la totalidad de la soldadura.

La inspección radiográfica no deberá ser utilizada con el propósito de localizar áreas que posean discontinuidades y elegir el lugar de donde poder sacar probetas de ensayo para aprobar o desaprobar al soldador.

Los criterios de aceptación se dan en el Capítulo 6 de la Norma “Estándares de aceptación para ensayos no destructivos”

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Calificación de Soldadores

Recalificación del SoldadorUn Soldador se podrá recalificar en forma inmediata, si a juicio del

Inspector (Fabricante o Cliente) existen condiciones que se encuentran fuera del control del Soldador para lograr su objetivo.

Un Soldador calificado conserva esa condición indefinidamente, salvo condiciones específicas:

1. Contractuales2. Regulatorias

3. De Competencia

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