universidad politÉcnica salesiana sede quito · 2020. 3. 11. · clasificación aws - a.5.1 para...
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UNIVERSIDAD POLITEacuteCNICA SALESIANA
SEDE QUITO
CARRERA
INGENIERIacuteA MECAacuteNICA
Trabajo de titulacioacuten previo a la obtencioacuten del tiacutetulo de
Ingeniero Mecaacutenico
TEMA
DESARROLLAR UN MANUAL DE PROCEDIMIENTOS PARA LA
INSPECCIOacuteN EN UNIONES DE SOLDADURA A TOPE Y TIPO T
EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO FABRICADOS DE
ACERO ASTM- A36
AUTOR
CHRISTIAN RODRIGO PEacuteREZ PAREDES
TUTOR
MARCOS ANTONIO HECHAVARRIacuteA SAacuteNCHEZ
Quito marzo del 2020
i
CESIOacuteN DE DERECHOS DE AUTOR
Yo Christian Rodrigo Peacuterez Paredes con documento de identificacioacuten Ndeg
1003710843 manifiesto mi voluntad y cedo a la Universidad Politeacutecnica Salesiana la
titularidad sobre los derechos patrimoniales en virtud de que soy autor del trabajo de
titulacioacuten ldquoDESARROLLAR UN MANUAL DE PROCEDIMIENTOS PARA LA
INSPECCIOacuteN EN UNIONES DE SOLDADURA A TOPE Y TIPO T EN TANQUES
DE ALMACENAMIENTO FABRICADOS DE ACERO ASTM- A36rdquo mismo que
ha sido desarrollado para optar por el tiacutetulo de Ingeniero Mecaacutenico en la Universidad
Politeacutecnica Salesiana quedando la Universidad facultada para ejercer plenamente los
derechos cedidos anteriormente
En aplicacioacuten a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual en mi condicioacuten de
autor me reservo los derechos morales de la obra antes citada En concordancia
suscribo este documento en el momento que hago entrega del trabajo final en formato
digital a la Biblioteca de la Universidad Politeacutecnica Salesiana
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
CI 1003710843
Quito marzo 2020
ii
DECLARATORIA DE COAUTORIacuteA DEL DOCENTE TUTOR
Yo declaro que bajo mi direccioacuten y asesoriacutea fue desarrollado el trabajo Proyecto
Teacutecnico ldquoDESARROLLAR UN MANUAL DE PROCEDIMIENTOS PARA LA
INSPECCIOacuteN EN UNIONES DE SOLDADURA A TOPE Y TIPO T EN TANQUES
DE ALMACENAMIENTO FABRICADOS DE ACERO ASTM- A36rdquo realizado por
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes obteniendo un producto que cumple con todos los
requisitos estipulados por la Universidad Politeacutecnica Salesiana para ser considerados
como trabajo final de titulacioacuten
Quito marzo 2020
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
CI 1756684369
iii
DEDICATORIA
El presente trabajo de titulacioacuten se lo dedico a mi hijo Christian por ser mi fuerza
para lograr mis metas
iv
AGRADECIMIENTO
Agradezco primeramente a Dios por darme la fortaleza para lograr superar esta etapa
de mi vida a mis padres Jaime y Mariacutea por su apoyo incondicional durante todas las
etapas de mi vida por todo el sacrificio para que pueda lograr mis metas a mi hermano
Jaime Geovanny por apoyarme en todo momento por ser mi inspiracioacuten y mi guiacutea a
mi esposa Paola por inspirarme con su ejemplo de fortaleza y dedicacioacuten
Al Ingeniero Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez director del trabajo de titulacioacuten
por dedicar su tiempo y compartir su conocimiento durante la elaboracioacuten de este
proyecto de titulacioacuten
Al Ingeniero Juan Gangotena por la asesoriacutea y recomendaciones las cuales fueron
parte fundamental para lograr culminar este proyecto
v
IacuteNDICE
CESIOacuteN DE DERECHOS DE AUTOR I
DECLARATORIA DE COAUTORIacuteA DEL DOCENTE TUTOR II
DEDICATORIA III
AGRADECIMIENTO IV
IacuteNDICE V
GLOSARIO XIII
RESUMEN XVI
ABSTRACT XVII
INTRODUCCIOacuteN XVIII
CAPIacuteTULO I 1
MARCO TEOacuteRICO 1
11 Tanques de almacenamiento 1
111 Tanques atmosfeacutericos soldados 1
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento 3
12 Meacutetodos de soldadura 3
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW 3
13 Ensayos no destructivos 4
131 Inspeccioacuten visual 5
132 Ultrasonido 6
133 Liacutequidos penetrantes 11
14 Juntas de soldadura 15
141 Juntas a tope 16
142 Juntas tipo ldquoTrdquo 16
15 Discontinuidades 17
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura 17
152 Discontinuidades superficiales 19
153 Discontinuidades internas 20
CAPIacuteTULO II 22
METODOLOGIacuteA 22
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento 22
211 Procedimiento 22
212 Manual de procedimientos 22
vi
22 Construccioacuten de probetas 26
221 Caacutelculo del espesor de la plancha 26
222 Probeta tipo tanque 27
223 Probeta tipo juntas 29
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras 29
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual 29
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes 31
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido 38
CAPIacuteTULO III 41
DESARROLLO 41
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650 41
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual 41
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes 42
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases 43
32 Construccioacuten de probetas 44
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque 44
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope 45
323 Soldadura 46
33 Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea 47
331 Defectos en las probetas tipo junta 47
332 Defectos en la probeta tipo tanque 49
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades 51
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque 51
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta 54
35 Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten 56
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido 57
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes 59
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual 60
36 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura 63
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual 63
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes 68
vii
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido por
arreglo de fases 74
CAPIacuteTULO IV 80
COSTO 80
41 Costos directos 80
411 Mano de obra 80
412 Material y equipo 80
42 Gastos generales 81
43 Costo total del proyecto 81
CONCLUSIONES 82
RECOMENDACIONES 83
LISTA DE REFERENCIAS 84
viii
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo 2
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW 4
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos 4
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales 7
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales 8
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan 9
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan 9
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan 9
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan 10
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico 10
Figura 11 Transductor de incidencia angular 11
Figura 12 Tensioacuten superficial 13
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes 14
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante 14
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador 15
Figura 16 Junta a tope 16
Figura 17 Junta tipo T 16
Figura 18 Junta a tope con bisel en V 16
Figura 19 Tipos de defectos superficiales 18
Figura 20 Tipos de defectos internos 18
Figura 21 Socavadura 19
Figura 22 Falta de soldadura 19
Figura 23 Falta de Fusioacuten 20
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta 20
Figura 25 Quemoacuten 20
Figura 26 Inclusioacuten 21
Figura 27 Porosidad agrupada 21
Figura 28 Fisura 21
Figura 29 Membrete de encabezado 23
Figura 30 Membrete de firmas 23
Figura 31 Proceso de barolado 28
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala 28
ix
Figura 33 Proceso de repujado 28
Figura 34 Probeta junta tipo T 29
Figura 35 Proceso de Inspeccioacuten con penetrantes visibles 32
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana 33
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa
INDIMA SA 34
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso 35
Figura 39 Tiempo del revelado 36
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW 38
Figura 41 Planchas baroladas 45
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento 45
x
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END 25
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo 42
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) 43
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW 46
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas 48
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus causas
49
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases 51
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes 53
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual 54
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta 55
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta 55
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta 56
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido 57
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta 58
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo tanque 59
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo junta 60
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta 61
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta tipo
tanque 61
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes 69
Tabla 20 Costo mano de obra 80
xi
Tabla 21 Costo materiales y equipo 80
Tabla 22 Gastos generales 81
Tabla 23 Costo total del proyecto 81
xii
IacuteNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 90
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual 91
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes 91
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases 92
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ) 93
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS) 94
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM 95
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI
Pruebas amp Inspecciones 96
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones 97
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 98
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 99
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
tanque por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 100
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
junta por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 101
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125 102
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque 102
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta 103
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 103
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 104
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas 104
Anexo 20 Fuentes Luminosas 105
xiii
GLOSARIO
Ensayos destructivos Es la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos para el anaacutelisis de la
estructura fiacutesica de los materiales piezas o estructuras en buacutesqueda de defectos que
se puedan encontrar [1]
ASTM Siglas en ingleacutes para la American Society of Testing Materials que significa
Asociacioacuten Americana de Ensayo de Materiales Son los encargados de probar la
resistencia de los materiales para la construccioacuten [2]
Capilar Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones
fiacutesicas anaacutelogas tales como en medios porosos) que vienen producidos por la tensioacuten
superficial en funcioacuten de las magnitudes relativas de la cohesioacuten del liacutequido [3]
Viscosidad Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo
cortante [3]
Atenuacioacuten Es la perdida de la intensidad afectada por una radiacioacuten cuando se
propaga en un medio [4]
Reflexioacuten Es la cantidad de energiacutea ultrasoacutenica que se refleja al incidir en una
interfase acuacutestica La ley de reflexioacuten dice que el aacutengulo de onda reflejada es igual al
aacutengulo de onda incidente del mismo tipo [4]
Refraccioacuten Este fenoacutemeno se produce en una interfaz debido a las diferentes
velocidades de las ondas acuacutesticas que se encuentran en el interior del material [5]
Cohesioacuten Es la fuerza que mantiene las moleacuteculas de un cuerpo a distancias cercanas
una de las otras [6]
Certificacioacuten Es el testimonio escrito de que un individuo cumple con los
requerimientos de una praacutectica especifica o norma [7]
END Abreviatura de Ensayos No Destructivos [8]
xiv
Trazabilidad Son procedimientos preestablecidos que permiten conocer el histoacuterico
de un elemento o varios [9]
Grietas en la corona Es una fisura presente en la zona superior del cordoacuten de
soldadura [10]
Golpe de arco Son pequentildeos puntos que se encuentran alejados de la junta en la cual
la superficie se derrite [11]
Presioacuten de Operacioacuten Es la presioacuten de trabajo en condiciones normales de
funcionamiento de un tanque de almacenamiento [12]
Defectos de soldadura Son indicaciones o discontinuidades que se forman en el
cordoacuten de soldadura por alguacuten proceso mal realizado durante su fabricacioacuten
Discontinuidad Es la falta de continuidad en la estructura de un material que debido
a esta interrupcioacuten se ve comprometida la resistencia del material o soldadura [13]
Junta Soldada Es la unioacuten de dos o maacutes piezas generados por un cordoacuten de soldadura
[14]
Mordedura es un tipo de discontinuidad superficial es una depresioacuten en la superficie
del material base adyacente al cordoacuten de soldadura [15]
VT Visual Testing [16]
PT Liquid penetrant testing [16]
UT Ultrasonic testing [16]
Probeta Elemento que es sometido a una serie de ensayos para ser estudiada [17]
Tolerancia Es la variacioacuten permisible del tamantildeo para un adecuado funcionamiento
[18]
xv
Heterogeneidad Los elementos que lo componen son diferenciables entre siacute [19]
Hidrocarburos Sustancias quiacutemicas que se forman en la naturaleza debido a la
mezcla de hidrogeno y carbono [20]
Lineamientos tendencia rasgo caracteriacutestico de algo [21]
Luminiscente Es cuando un electrodo de simple valencia es estimulado [22]
Incidencia Acontecimiento que sobreviene en el transcurso de una situacioacuten [23]
Alumbramiento Accioacuten de alumbrar o llenar de luz
Salpicadura Son partiacuteculas de material no metaacutelico las cuales salen dispersas durante
el proceso de soldadura [24]
Confort Bienestar fiacutesico en determinadas condiciones
Traslape es la unioacuten entre dos elementos permitiendo que los elementos se
prolonguen [25]
Escoria Es una capa protectora que se genera para proteger el cordoacuten de soldadura
J1 Junta uno
P1T Probeta uno seccioacuten Transversal
P2F Probeta dos seccioacuten frontal
xvi
RESUMEN
El objetivo de este proyecto de titulacioacuten es desarrollar un manual de procedimientos
para la aplicacioacuten de ensayos no destructivos como inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases aplicados a juntas a tope y tipo T
presentes en tanques de almacenamiento de petroacuteleo de acuerdo a la Norma API 650
desarrollando procedimientos especiacuteficos para cada tipo de ensayo y su aplicacioacuten en
probetas con defectologias
Mediante un anaacutelisis comparativo del porcentaje de error en la deteccioacuten de fallos o
discontinuidades se validan los procedimientos de inspeccioacuten desarrollados con los
realizados por una entidad externa certificada basado en los criterios de aceptacioacuten y
rechazo de la Norma API 650 seccioacuten 8 el porcentaje de error fue menor del 10
como liacutemite los procedimientos de inspeccioacuten son aplicables para cordones de
soldadura de tanques de almacenamiento atmosfeacuterico
Dichos procedimientos se encuentran agrupados en un manual estos fueron
desarrollados para las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases
Este manual constituye una guiacutea para el desarrollo de nuevos procedimientos para las
entidades que se especializan en la aplicacioacuten de ensayos no destructivos y que buscan
la certificacioacuten de sus inspecciones
Palabras Clave Procedimientos Inspeccioacuten Inspeccioacuten Visual Liacutequidos
Penetrantes Ultrasonido Arreglo de Fases Probeta Ensayos No Destructivos
xvii
ABSTRACT
The objective of this titling project is to develop a manual of procedures for the
application of non-destructive tests such as visual inspection penetrating liquids and
ultrasound phases arrangement applied to tope and type T joints present in petroleum
storage tanks according to API Standard 650 developing specific procedures for each
type of non-destructive test and its application in defection specimens A comparative
analysis that corroborates the validity of the inspection procedures applied and those
performed by a certified external entity evaluated by means of acceptance and
rejection criteria of API Standard 650 obtaining as a result a percentage of error below
the 10 limit corresponding to the human and environmental factor in the taking of
measurements in conclusion the inspection procedures are applicable for welding
cords of atmospheric storage tanks
These procedures are described in manuals developed for the different inspection
techniques visual penetrant liquids and ultrasound phase arrangement
This manual is going to be a guide for the new procedure developing for entities which
are specialized in the application of non-destructive testing and which are looking for
the certification of their inspection
Keywords Procedures Inspection Visual Inspection Penetrating Liquids
Ultrasound Phase Arrangement Test Tube Non-Destructive Testing
xviii
INTRODUCCIOacuteN
La actividad petrolera en el Ecuador es una fuente de ingresos importante para su
economiacutea en el antildeo 2019 hasta el mes de octubre se extrajeron un total de 52745926
barriles de petroacuteleo el cual es almacenado hasta su procesamiento en tanques
dependiendo de la presioacuten y la volatilidad del petroacuteleo variacutean su estructura y material
siendo el maacutes importante el acero ASTM-A36
La aplicacioacuten de normas establecidas por el Instituto Americano de Petroacuteleo (API)
garantiza la fabricacioacuten y funcionamiento de tanques soldados para almacenamiento
mediante paraacutemetros aplicados a meacutetodos de deteccioacuten de discontinuidades como los
ensayos no destructivos los cuales son teacutecnicas que permiten la deteccioacuten de
indicaciones superficiales y subsuperficiales en uniones de soldadura posibilitando el
mantenimiento y reparacioacuten oportuna de estructuras de grandes dimensiones Para la
aplicacioacuten adecuada de este tipo de ensayos es necesario estandarizar los
procedimientos mediante manuales que sirvan de complemento al momento de
inspeccionar
En la actualidad existen manuales que permiten el uso de los equipos de ensayos no
destructivos Jaime Peacuterez et al en el antildeo 2015 elaboroacute un manual de procedimientos
para la inspeccioacuten en uniones a tope para tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y
coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido Olympus EPOCH 1000i en la que
se destaca la importancia de aplicar dichos ensayos para determinar la integridad
estructural de los materiales y estructuras en tuberiacuteas Daniel Perera en el antildeo 2017
elaboroacute un manual de introduccioacuten al ultrasonido industrial en el que se destaca la
necesidad de definir los pasos de una inspeccioacuten ultrasoacutenica cumpliendo con las
normas internacionales brindar una guiacutea para el desarrollo de manuales de
procedimiento de empresas dedicadas al aacutembito de las inspecciones de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo aplicando ensayos no destructivos Esta es una razoacuten de
gran importancia para desarrollar un manual de procedimientos que permita la
inspeccioacuten en uniones de dos importantes tipos de soldadura a tope y tipo T en
tanques de almacenamiento de petroacuteleo fabricados de acero ASTM- A36
xix
Problemaacutetica
Siendo el Ecuador un paiacutes que basa su economiacutea en la produccioacuten de petroacuteleo tiene la
necesidad de aumentar la construccioacuten de tanques para su almacenamiento mismos
que necesitan un debido control de calidad para verificar el cumplimiento de todos los
lineamientos establecidos para la puesta en operacioacuten de los mismos de lo contrario
puede existir la presencia de fallas estructurales que podriacutean causar derrames de
petroacuteleo lo que generariacutea peacuterdidas econoacutemicas a las empresas petroleras y dantildeos
irreparables al medio ambiente
Ademaacutes las empresas constructoras de los tanques en mencioacuten contratan a otras
especializadas en ensayos no destructivos de soldaduras para realizar las debidas
inspecciones y al considerar que cada procedimiento requiere de un manual para su
aplicacioacuten en respuesta a dichos requerimientos se elabora el presente trabajo
Justificacioacuten
Es necesario la elaboracioacuten de un manual praacutectico y faacutecil de usar que permita realizar
un correcto procedimiento de inspeccioacuten en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo y evaluar el proceso de soldadura detectando posibles
defectos que ocasionen fuga del liacutequido almacenado que perjudicariacutea de manera
irreparable al medio ambiente y provocariacutea peacuterdidas econoacutemicas a la empresa
petrolera cabe destacar que este tipo de manual de procedimiento no los posee
cualquier entidad y son de uso principal de empresas dedicadas al aacuterea de los ensayos
no destructivos
Objetivo General
- Desarrollar un Manual de Procedimientos para la inspeccioacuten en uniones de
soldadura a Tope y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero
ASTM- A36
Objetivos Especiacuteficos
- Determinar los requerimientos establecidos por la norma API 650 y para la
inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope con la aplicacioacuten de los meacutetodos de
inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
xx
- Identificar y evaluar las discontinuidades presentes en probetas soldadas con
uniones a tope y tipo T fabricadas de acero ASTM- A36 con el uso de las teacutecnicas
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
- Validar los procedimientos de inspeccioacuten a efectuar en cada tipo de prueba en un
prototipo de tanque de almacenamiento construido a escala basado en la Norma
API 650
- Desarrollar el Manual de Procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a Tope
y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero A-36 por los meacutetodos
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
1
CAPIacuteTULO I
MARCO TEOacuteRICO
En este capiacutetulo se considera los tipos de tanques que se utilizan en el almacenamiento
de petroacuteleo describiendo sus caracteriacutesticas principales como el tipo de unioacuten para su
construccioacuten forma del techo y la capacidad de presioacuten de funcionamiento el proceso
de soldaduras que se pueden utilizar para la fabricacioacuten de tanques de almacenamiento
dependiendo de la capacidad y uso que se va a aplicar el proceso de calidad que deben
cumplir estos tanques para su funcionamiento asiacute como los tipos de teacutecnicas de
ensayos no destructivos utilizados (inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes
ultrasonido) para verificar y certificar que el tanque se encuentra apto para su
funcionamiento despueacutes de su fabricacioacuten describiendo las caracteriacutesticas tipos y
propiedades de cada uno de ellos los tipos de juntas presentes en la construccioacuten de
los tanques de almacenamiento de petroacuteleo los tipos de discontinuidades maacutes comunes
que pueden existir en este tipo de uniones soldadas las partes y contenido que tiene
un manual de procedimientos y la descripcioacuten de cada punto a ser tratado en una
inspeccioacuten
11Tanques de almacenamiento
Los tanques son estructuras disentildeadas para el almacenamiento o proceso de fluidos
previos a la refinacioacuten del petroacuteleo Se los puede disentildear de diferentes formas tamantildeos
y materiales dependiendo de la funcioacuten que se les deacute La volatilidad y la presioacuten del
fluido almacenado determinan el disentildeo del tanque que se debe usar [26]
111 Tanques atmosfeacutericos soldados
Estos tanques son generalmente utilizados en instalaciones petroleras como refineriacuteas
de petroacuteleo y estacioacuten de bombeo Estos son disentildeados para soportar presiones internas
de 15 psi
En la norma API 650 se contempla dos tipos de tanques de almacenamiento los de
techo fijo y los de techo flotante la diferencia entre los dos tipos es que los de techo
flotante se utilizan para el almacenamiento de productos altamente volaacutetiles como la
gasolina Los de techo fijo son utilizados para el almacenamiento de productos poco
2
volaacutetiles como el petroacuteleo Los tanques de almacenamiento a presioacuten atmosfeacuterica de
techo fijo seraacuten los que formen parte del presente estudio [27]
a Tanques atmosfeacutericos de techo fijo
Estos sirven para almacenar petroacuteleo agua o productos con una presioacuten de vapor
relativamente baja Es decir que son aquellos que no tienen tendencia a producir
vapores a la temperatura ambiente [28] La presioacuten de operacioacuten de estos tanques es
de 15 psi esto se logra por los respiraderos que se encuentran en la parte superior del
tanque De acuerdo a la norma API 650 para los tanques de techo fijo existen las
siguientes configuraciones de acuerdo al tipo de techo coacutenico sombrilla domo Los
tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo son los estudiados en este proyecto de
investigacioacuten [29]
minus Tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo
Tienen un cuerpo ciliacutendrico un fondo plano y su parte superior es similar a una
superficie esfeacuterica como se puede observar en la figura 1 estos tanques atmosfeacutericos
de techo tipo domo soportan presiones de 15 psi en ocasiones esta presioacuten puede
aumentar 25 psi debido a la generacioacuten de vapores internos [30] Su proceso de
fabricacioacuten es laborioso debido a que cada segmento del techo deben ser
conformados con un radio de curvatura comprendido en un rango de 08 ndash 12 veces el
diaacutemetro nominal del tanque [29] El disentildeo de la probeta tipo tanque que se fabricaraacute
en este proyecto seraacute en base a las caracteriacutesticas principales de este tipo de tanques
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo
Fuente Recipientes a presioacuten Diacuteaz del Castillo Rodriacuteguez 2018
3
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
Los tanques atmosfeacutericos son infraestructuras que representan el 95 de
almacenamiento de petroacuteleo del paiacutes Las normas que se aplican en este tipo de
estructuras son elaboradas por muchos organismos uno de los cuales es la API [31]
a Instituto americano de petroacuteleo (API)
Las normas y estaacutendares para tanques son hechos para proveer confiabilidad ante
factores criacuteticos de disentildeo los coacutedigos que son emitidos por el API son los encargados
de reducir los riesgos por cataacutestrofe debido a sus consideraciones de seleccioacuten de
materiales soldadura uniones meacutetodos de inspeccioacuten y fabricacioacuten y se aplican a la
industria quiacutemica alimenticia petrolera entre otras de esta manera entregan
aceptabilidad viabilidad asiacute como tambieacuten utilidad mediante el aseguramiento de la
calidad fiabilidad y seguridad de los disentildeos practicas operaciones y equipamientos
Por ende la norma que se va a utilizar en el proyecto para las inspecciones de juntas a
tope y tipo T es la norma API 650 en tanques soldados para almacenamiento de
petroacuteleo
minus Norma API 650
Esta norma tiene como finalidad facilitar la fabricacioacuten y adquisicioacuten de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo de varios tamantildeos y capacidades para presiones internas
no mayores a 172 kPa (212 lbfin) En esta norma se puede encontrar informacioacuten
sobre materiales de fabricacioacuten procedimientos de soldadura pruebas e inspecciones
asiacute como algunos lineamientos para la puesta en operacioacuten [32] [14]
12Meacutetodos de Soldadura
Los meacutetodos maacutes conocidos de soldadura tipo arco que se aplican en la construccioacuten
de tanques de almacenamiento son SMAW (soldadura de electrodo revestido)
GMAW (Soldadura de arco con proteccioacuten de gas) y GTAW (soldadura de electrodo
de tungsteno) Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento de petroacuteleo se ha
seleccionado el proceso SMAW
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW
Es un proceso de soldadura por arco el cual consiste en la utilizacioacuten de un electrodo
con recubrimiento a traveacutes de este electrodo se genera un arco eleacutectrico con el material
4
base como se observa en la figura 2 este arco puede llegar a tener temperaturas de
hasta 5500 degC fundieacutendose el nuacutecleo del electrodo al material base que se estaacute
soldando el recubrimiento del electrodo combustiona creando una atmosfera que
protege el proceso de soldeo de la humedad y elementos contaminantes Tambieacuten este
crea una escoria que recubre el cordoacuten de soldadura [33]
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
minus Tipo de electrodo utilizado en el proceso SMAW
Para la seleccioacuten del electrodo se debe seleccionar en base al material del que estaacute
construido el nuacutecleo tambieacuten se debe tener en cuenta el material del cual estaacute
compuesto el recubrimiento ademaacutes se debe considerar el diaacutemetro del electrodo [33]
para la identificacioacuten de un electrodo se puede guiar en la figura 3
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
13 Ensayos no destructivos
Los procesos de soldeo se encuentran presentes en diferentes tipos de construcciones
a nuestro alrededor ya sean estas estructuras de edificios puentes maacutequinas barcos
trenes aviones vehiacuteculos o en cualquier unioacuten que esteacute formada por diferentes piezas
Los elementos y piezas soldadas requieren de una verificacioacuten de coacutemo se realizoacute el
proceso de fabricacioacuten asiacute como tambieacuten sirven para realizar mantenimientos
preventivos a nivel industrial ya que la presencia de grietas nudos imperfecciones y
5
escoria pueden provocar la rotura de las piezas [34] Los ensayos no destructivos que
se van a utilizar para esta investigacioacuten son inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido con arreglo de fases
131 Inspeccioacuten visual
Este tipo de ensayo no destructivo es el maacutes baacutesico e inevitable de realizar en cada
inspeccioacuten ayuda a detectar discontinuidades superficiales que a simple vista no son
evidentes Existen algunas ayudas oacutepticas que se utilizan durante la inspeccioacuten visual
minus Magnificadores son accesorios que convergen o divergen la luz por refraccioacuten
se los llama lupas permiten magnificar el tamantildeo de la imagen La curvatura en el
lente convergente es un factor que permite la magnificacioacuten de la imagen que va
desde los 15X a 2000X
minus Linternas Permiten iluminar aacutereas con falta de luz natural o claridad Se debe
tener precaucioacuten en la utilizacioacuten de este accesorio en ambientes explosivos El
tipo de linternas maacutes usados son las haloacutegenas La intensidad de la luz debe ser de
1000 lux
minus Calibrador vernier o pie de rey son utilizados para realizar mediciones muy
finas con una alta exactitud [35]
a Visioacuten
Es la capacidad que permite a traveacutes de la luz interpretar nuestro entorno con la
percepcioacuten de las ondas de luz captadas por el ojo e interpretadas por el cerebro se
transforman en visioacuten
b Fundamento de la luz
La luz es el principio fiacutesico indispensable en la inspeccioacuten visual la frecuencia del
espectro electromagneacutetico estaacute entre 370 y 770 nm (nanoacutemetros) Existen algunos
tipos de luz
minus Incandescentes son laacutemparas de filamento con un manto de gas y arco de carboacuten
piro luminiscente
6
minus Luminiscente son laacutemparas de descarga de gas laser diodos que emiten luz led y
fluorescente [35]
132 Ultrasonido
Es una teacutecnica de ensayo no destructivo la cual es empleada en deteccioacuten de defectos
de soldadura Este hace uso de las ondas acuacutesticas de igual naturaleza que las ondas
sonoras con la diferencia de que su campo de frecuencia se localiza por encima de la
zona perceptible para el oiacutedo
El campo de las ondas ultrasoacutenicas comprende las frecuencias superiores a los 20 kHz
El liacutemite para la frecuencia puede ser percibida por el oiacutedo y depende de la praacutectica
para que pueda existir generacioacuten y recepcioacuten de estas frecuencias [36] Estas ondas
ultrasoacutenicas se generan debido a las siguientes propiedades
minus Efecto piezoeleacutectrico
Es un fenoacutemeno fiacutesico que poseen algunos cristales por lo cual se forma un diferencial
de potencial eleacutectrico en el cristal cuando eacuteste se encuentra sometido a una
deformacioacuten mecaacutenica generaacutendose ondas ultrasoacutenicas a frecuencias sobre los 100
KHz con cristales delgados [5]
minus Efecto magnetoestrictivo
Debido al efecto del campo magneacutetico existen materiales ferromagneacuteticos que tienen
la propiedad de contraerse o expandirse En el acero ferromagneacutetico se genera un
campo magneacutetico si este es expuesto a un esfuerzo de compresioacuten o traccioacuten [39]
La aplicacioacuten de esta teacutecnica necesita una fuente de emisioacuten e interaccioacuten de las ondas
con la pieza con los defectos y un verificador de indicaciones [37] Las ondas
ultrasoacutenicas se propagan a traveacutes de todos los medios por donde exista fracciones de
materia aacutetomos o moleacuteculas capaces de vibrar debido a esto su propagacioacuten tendraacute
lugar en los gases liacutequidos y soacutelidos [5]
Este meacutetodo no destructivo en el que un haz o conjunto de ondas de alta frecuencia se
los introduce en materiales para la deteccioacuten de fallas en la superficie y sub-superficial
[38]
7
a Onda ultrasoacutenica
Todo material con propiedades elaacutesticas puede propagar ondas soacutenicas y ultrasoacutenicas
a traveacutes de eacutel en tanto las fuerzas elaacutesticas son capaces de retraer las partiacuteculas a su
posicioacuten de reposo
En cuerpos con estructura cristalina como los metales en estado soacutelido las partiacuteculas
que conforman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones de equilibrio
describiendo oscilaciones con trayectorias diversas en funcioacuten de la energiacutea mecaacutenica
aplicada originando distintos tipos de ondas ultrasoacutenicas [40]
minus Ondas longitudinales
Estas ondas viajan a traveacutes de los materiales con una alternancia entre compresioacuten y
refraccioacuten generando que las partiacuteculas transmitan ondas de vibracioacuten de ida y vuelta
en la misma direccioacuten por la cual viajaron las ondas tal como se puede observar en la
figura 4 Este mismo tipo de onda es el que transmite el sonido a traveacutes de los cuerpos
soacutelidos y liacutequidos [36] [41]
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra (a) el graacutefico de la amplitud del desplazamiento de la partiacutecula versus la
distancia que viaja la onda ambas con la resultante del punto maacutes bajo de la refraccioacuten
y la cresta de la compresioacuten (b) Representacioacuten de la presioacuten instantaacutenea del
desplazamiento de la partiacutecula El eje horizontal representa el tiempo instantaacuteneo de la
distancia recorrida [41]
8
minus Ondas transversales
Si el medio es capaz de transmitir esfuerzos de cizalladura lo cual ocurre en la mayor
parte de los cuerpos soacutelidos las partiacuteculas oscilan en direccioacuten transversal de la
emisioacuten de la onda originaacutendose de esta manera las ondas transversales como se
puede observar en la figura 5 [36]
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra el esquema de la oscilacioacuten de las partiacuteculas onda frontal direccioacuten de la
onda y la longitud de la onda correspondiente a un ciclo [41]
b Pantallas del equipo de ultrasonido
Para examinar las sentildeales que detecta el equipo de ultrasonido este se ayuda de cuatro
diferentes pantallas en las cuales se detectan variables utilizadas para interpretar los
resultados del barrido realizado durante la inspeccioacuten
minus A-SCAN
En esta pantalla se muestran sentildeales oscilantes mostrando un oscilograma del eco de
amplitud del reflector encontrado indicando los paraacutemetros dimensionales de la
ubicacioacuten del defecto presente en el aacuterea inspeccionada esto se pueden observar en la
figura 6
9
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
minus B-SCAN
Como se observa en la figura 7 esta pantalla muestra las dimensiones de profundidad
y longitud de la discontinuidad teniendo como referencia la superficie frontal del
elemento inspeccionado
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan
Fuente Cursillo sobre la deteccioacuten de defectos por ultrasonido OLYMPUS 2015
minus C-SCAN
En la pantalla se visualiza la vista superior del aacuterea inspeccionada similar a una
radiografiacutea se puede observar varias discontinuidades a la vez la intensidad de cada
elemento se la representa en gamas de colores donde el elemento maacutes relevante tiene
la maacutes alta intensidad de color que es el rojo como se muestra en la figura 8
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan
Fuente Inspeccioacuten de soldaduras empleando el ensayo de ultrasonido en lugar de radiografiacutea
Carlos Enrique Suaacuterez Navas 2011
10
minus S-SCAN
Esta pantalla permite visualizar la profundidad de la pieza en la cual se muestra dos
ejes el de la distancia proyectada y el del recorrido entregando una imagen del sector
angular como se puede observar en la figura 9 [5]
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
c Transductor
Es un elemento muy importante en el sistema ultrasoacutenico de instrumentacioacuten debido
al elemento piezoeleacutectrico que se encarga de convertir la sentildeal eleacutectrica en vibraciones
mecaacutenicas y de vibraciones mecaacutenicas a sentildeales eleacutectricas se lo puede observar en la
figura 10 [5]
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico
Fuente Christian Peacuterez
minus Hay dos tipos de transductores con respecto a la direccioacuten del haz y a la superficie
estos son transductores de incidencia normal y transductores de incidencia
angular
Para la deteccioacuten defectologica en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento se va a utilizar un transductor de incidencia angular
11
minus Transductores de incidencia angular
Son aquellos que generan ondas cortas son empleados en equipos de ultrasonido con
arreglo de fases de pulso-eco su funcioacuten es detectar discontinuidades (inspeccioacuten en
defectologiacutea) Los aacutengulos de refraccioacuten maacutes comunes en este tipo de transductores
son de 35 45 6070 80 y 90deg a estos aacutengulos se los denomina de entrada como se
observa en la figura 11 [5]
Figura 11 Transductor de incidencia angular
Fuente Ajustes de equipo de medicioacuten por ultrasonido usando un brazo roboacutetico Arroyo
Francisco 2015
133 Liacutequidos penetrantes
Es un meacutetodo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades
superficiales en materiales no demasiados rugosos Hoy en diacutea la evolucioacuten de la
prueba de liacutequidos penetrantes permite el uso de un tipo de aceite la adicioacuten de
pigmentos removedores y reveladores [42] las fallas encontradas a traveacutes de los
liacutequidos penetrantes dan solamente una indicacioacuten aproximada de la profundidad y
tamantildeo del defecto [43]
Se los aplica en diferentes materiales como aluminio plaacutesticos magnesio acero
latoacuten bronce vidrio y fundiciones Todos estos materiales producen discontinuidades
ya sea por defectos de manufactura servicio fundicioacuten se considera como los maacutes
relevantes las porosidades grietas traslapes fisuras granulaciones internas falta de
fusioacuten y grietas de fatiga [44]
Estaacuten basados en la propiedad que tiene un liacutequido para filtrarse dentro de las
cavidades que se encuentran abiertas a la superficie estos permanecen en la cavidad
mientras el exceso de liacutequido es removido El liacutequido remanente es extraiacutedo para
formar una indicacioacuten que es mucho maacutes visible que la propia cavidad [42] [36] A
continuacioacuten se enlista la clasificacioacuten de los liacutequidos penetrantes
12
a) Por su tipo
- Tipo I Penetrantes fluorescentes
- Tipo II Penetrantes visible
- Tipo III Dual
b) Por su meacutetodo de remocioacuten
- Meacutetodo A Lavable con agua
- Meacutetodo B Post emulsificable (emulsificador lipofiacutelico)
- Meacutetodo C Removible con solvente
- Meacutetodo D Post emulsificable (emulsificador hidrofiacutelico)
c) Por la forma del revelador
- Forma a Polvo seco
- Forma b Soluble en agua
- Forma c Suspendible en agua
- Forma d No acuoso para tipo I
- Forma e No acuoso para tipo II
- Forma f Aplicaciones especiales
En presente estudio se utilizaraacute la configuracioacuten meacutetodo C - tipo II ndash forma e [42]
a Penetrantes visibles
Estos pueden ser inspeccionados con luz natural o artificial El penetrante usualmente
es de color rojo para que las indicaciones que se producen con el contraste blanco del
fondo blanco del revelador sean bien definidas [45] Se utiliza para la deteccioacuten de
discontinuidades de fabricacioacuten en talleres o en el campo Soldaduras en estructuras
de acero soldaduras en recipientes sujetos a presioacuten piezas de fundicioacuten piezas
forjadas piezas con maquinado final
Las indicaciones del penetrante visibles pueden ser examinadas sea con luz visible
natural o artificial Se necesita una iluminacioacuten adecuada para no tener fallas en la
sensibilidad de la inspeccioacuten [46]
- Caracteriacutesticas del penetrante visible
La caracteriacutestica fundamental de un liacutequido penetrante es su poder de penetracioacuten Lo
que no es suficiente para que sea apto para examinar un producto sino que precisa de
13
otras propiedades Por lo cual un penetrante ideal deberiacutea reunir las siguientes
caracteriacutesticas [5] poder penetrar en discontinuidades o grietas muy finas poder
permanecer en discontinuidades muy gruesas no evaporarse o secarse raacutepidamente
ser faacutecilmente eliminable de la superficie que la limpieza superficial no afecte al
penetrante retenido por la discontinuidad permanecer en estado fluido para poder
emerger con facilidad al aplicar el revelador poder extenderse en peliacuteculas finas y de
espesor uniforme conservar el color o la fluorescencia durante un tiempo suficiente
su color o fluorescencia contraste bien sobre el fondo no ser corrosivo ni atacar a los
materiales que se examinen no tener olor intenso o desagradable ser estable en las
condiciones de uso o almacenamiento no tener componentes toacutexicos ser
econoacutemicamente rentables [36]
- Propiedades baacutesicas de los penetrantes visibles
El penetrante es un liacutequido de tipo aceitoso transparente incoloro y sin sabor el cual
cuenta con las siguientes propiedades [42]
minus Tensioacuten superficial
Es la unioacuten de las moleacuteculas que se encuentran en una superficie liacutequida con un mismo
volumen tomando la forma de la superficie tal como se puede observar en la figura
12 La forma que tiene la gota permite la simplificacioacuten de este concepto [47]
Figura 12 Tensioacuten superficial
Fuente Liacutequidos Penetrantes Echevarria Ricardo 2003
minus Humectabilidad
Es la propiedad de los liacutequidos que les permite expandirse adhirieacutendose a la superficie
de la pieza a inspeccionar Esta depende de la interaccioacuten del liacutequido con la fase soacutelida
y gaseosa en la que se encuentra [47]
minus Aacutengulo de contacto
Es el aacutengulo que se forma entre la interfase liacutequido- soacutelido tal como se observa en la
Figura 13 En la unioacuten del penetrante con el material se debe producir un aacutengulo de
14
contacto menor de 90deg este generaraacute un resultado satisfactorio durante la inspeccioacuten
[42]
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
minus Accioacuten capilar
Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones fiacutesicas
anaacutelogas tales como en medios porosos) que es producida por la tensioacuten superficial
[3]
minus Viscosidad
Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo cortante La
viscosidad de los liacutequidos se reduce con el aumento de temperatura estas propiedades
tienen efecto contrario en los gases [3]
minus Tensioacuten superficial
Es el trabajo que realiza un liacutequido al transportar moleacuteculas hasta la superficie como
se observa en la figura 14 [48]
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
minus Volatilidad
Es una propiedad de los liacutequidos que les permite pasar al estado gaseoso con facilidad
Esta propiedad depende principalmente de la temperatura y la presioacuten interna a la cual
se encuentra la mezcla del liacutequido penetrante [48]
15
b Removible con solventes
Este tipo de meacutetodo se emplea para la remocioacuten del exceso de liacutequido penetrante
visibles que no es soluble en agua Son muy praacutecticos de utilizar ya que el solvente
generalmente se presenta en aerosol [49]
c Reveladores huacutemedos no acuosos
Es un polvo suspendido en un liacutequido volaacutetil se lo puede utilizar con todos los tipos
de penetrantes y procesos Este tiene la maacutes alta sensibilidad de todos los reveladores
Se debe tener mucha precaucioacuten que la zona esteacute friacutea antes de ser aplicado el producto
[50] La principal propiedad de los reveladores huacutemedos no acuosos es la siguiente
- Accioacuten capilar
El revelador provee de un recubrimiento que permite extrae el penetrante de la cavidad
donde se encuentre actuando como un papel secante tal como se observa en la figura
15 [42]
a) El revelador dispersa el penetrante de forma lateral de esta manera ensancha la
indicacioacuten
b) Expande las tintas del penetrante alrededor de las partiacuteculas del revelador para
resaltarlas
c) Trabaja verticalmente a traveacutes del revelador para incrementar el espesor del tinte
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
14 Juntas de soldadura
Es la unioacuten de elementos o miembros a ser soldados permanentemente [51] Existe una
gran variedad de juntas soldadas utilizadas para la construccioacuten de tanques de
almacenamiento de las cuales se va a utilizar a tope y en ldquoTrdquo
16
141 Juntas a tope
Los elementos o miembros de metal se unen por su espesor o sus extremos tal como
se puede observar en la figura 16 [15]
Figura 16 Junta a tope
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
142 Juntas tipo ldquoTrdquo
La zona a soldar consta de la unioacuten de la cara de uno de los elementos de metal y el
borde de otro [31] tal como se puede observar en la figura 17
Figura 17 Junta tipo T
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
a Biselado
El bisel en V es utilizado generalmente para la unioacuten de tanques de almacenamiento
de petroacuteleo el cual sirve para unir elementos por la parte exterior o interior del tanque
[31]
- Juntas con biselado en V
Es la ranura maacutes conocida en uniones de tipo a tope [15] requiere un biselado con un
aacutengulo que puede variar desde 15deg hasta los 60deg en la cara simple de las piezas
coincidentes [52] [15] tal como se puede observar en la figura 18
Figura 18 Junta a tope con bisel en V
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
17
15 Discontinuidades
Por lo general las juntas soldadas y el material base presenta discontinuidades
comprometiendo la integridad de la estructura
En las normas existen distintos criterios de aceptacioacuten de las discontinuidades
estableciendo el tipo tamantildeo nuacutemero y distribucioacuten dependiendo de los valores
especificados podriacutean ser consideradas aceptables caso contrario la junta soldada
debe ser reparada y se estima una fecha para realizar nuevamente la inspeccioacuten
Hay grandes diferencias entre discontinuidades y defectos cuando se habla de una
interrupcioacuten anormal en la estructura del material como por ejemplo las propiedades
mecaacutenicas presentan una falta de homogeneidad o en la metalurgia etc es una
discontinuidad el defecto es una discontinuidad en siacute y se produce cuando por su
naturaleza excede los valores liacutemite para ser aceptados por una Norma o coacutedigo y
dicha soldadura quedara automaacuteticamente rechazada Las discontinuidades se dividen
en [5]
- Relevantes son aquellas que requieren de la interpretacioacuten y evaluacioacuten de sus
caracteriacutesticas (tamantildeo forma o localizacioacuten) durante el proceso de inspeccioacuten
- No relevantes aquellas que requieren uacutenicamente ser interpretadas sus
caracteriacutesticas durante el proceso de inspeccioacuten (no requieren de evaluacioacuten)
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura
Existen dos tipos de defectos de tipo superficial e internos los cuales se encuentran
especificados en las figura 19 y figura 20 respectivamente [5]
18
Figura 19 Tipos de defectos superficiales
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Figura 20 Tipos de defectos internos
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Discontinuidades Superficiales
Exceso de penetracioacuten
Falta de penetracioacuten
Concavidad externa
Concavidad internaSocavaduras
Quemones
Salpicaduras
Discontinuidades internas
Fisurasbull Longitudinales
bull Transversales
Falta de penetracioacuten
Falta de fusioacutenbull En la raiacutez
bull Entre pasadas
Inclusiones
Porosidadbull Esferica
bull Aislada
bull Agrupada
bull Alineada
bull Alargada
Escoria
Desalineamiento
19
152 Discontinuidades superficiales
A continuacioacuten se enlista los defectos superficiales maacutes recurrentes en la
construccioacuten de tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Socavadura
Es la falta de metal en los bordes del cordoacuten de soldadura tiene la forma de surcos con
longitudes variadas son concentradores de tensioacuten y disminuyen el espesor de la plancha las
causas para que se generen son la inapropiada teacutecnica y corrientes altas como se observa en
la figura 21
Figura 21 Socavadura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Falta de soldadura
Es la falta de material de aporte en la superficie del cordoacuten de soldadura como se
observa en la figura 22 esta discontinuidad tambieacuten puede generarse en la raiacutez de la
junta
Figura 22 Falta de soldadura
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
- Falta de fusioacuten
Es un tipo de discontinuidad en la que no existe una fusioacuten completa entre el metal de
soldadura y las paredes de los cordones de soldaduras cercanas o el bisel del metal
puede ser superficial o sub-superficial y se debe a una teacutecnica deficiente por parte del
soldador que realiza el cordoacuten de soldadura inadecuado disentildeo de la junta o
contaminacioacuten excesiva como se observa en la figura 23
20
Figura 23 Falta de Fusioacuten
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
153 Discontinuidades internas
A continuacioacuten se enlista los defectos internos maacutes recurrentes en la construccioacuten de
tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Falta de penetracioacuten en la junta
Se ubica de manera adyacente a la raiacutez de la junta y es producida por la falta de
penetracioacuten de la soldadura ya que no se extiende en toda la junta es causada por una
mala teacutecnica o inexperiencia del soldador disentildeo deficiente o contaminacioacuten excesiva
como se observa en la figura 24 [15] [5] [53]
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Quemones
Son discontinuidades que se producen cuando existe penetracioacuten excesiva en el sector
de la pasada de raiacutez provocando que el aporte de soldadura se solape dentro de la
misma su causa maacutes frecuente es un exceso en la corriente un manejo inadecuado y
bajas en la velocidad del electrodo como se observa en la figura 25 [15] [5] [53]
Figura 25 Quemoacuten
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
21
- Inclusiones
Es cuando se halla un material metaacutelico o no metaacutelico totalmente ajeno en la soldadura
La inclusioacuten maacutes comuacuten es por presencia de escoria como se observa en la figura 26
[15] [5] [53]
Figura 26 Inclusioacuten
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Porosidad agrupada
Son discontinuidades provocadas por gases agentes oxidantes o exceso de humedad
en el revestimiento del electrodo o en el metal base atrapados en el interior del metal
de soldadura durante el proceso de solidificacioacuten formando cavidades llamadas
tambieacuten nido de poros en el interior del cordoacuten de soldadura como se observa en la
figura 27 [15] [5] [53]
Figura 27 Porosidad agrupada
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
- Fisura
Es una discontinuidad lineal que se caracteriza por presentar en sus extremos
geometriacuteas agudas debido a esto tiende a propagarse por el cordoacuten de soldadura y
crecer especialmente aquellos que se someten a cargas de fatiga como se observa en
la figura 28 [15] [5] [53]
Figura 28 Fisura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
22
CAPIacuteTULO II
METODOLOGIacuteA
En este capiacutetulo se describe el contenido de cada uno de los puntos que debe tener un
manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras
Se indica el procedimiento para la construccioacuten de un prototipo a escala de un tanque
de almacenamiento atmosfeacuterico de petroacuteleo se realiza el disentildeo de la estructura el
proceso de ensamblaje y la unioacuten de la estructura por medio de cordones de soldadura
tambieacuten se describe el proceso de fabricacioacuten de otras probetas de tipo juntas a tope y
T con discontinuidades en su cordoacuten de soldadura
Se trata tambieacuten sobre los procesos de inspeccioacuten con ensayos no destructivos
(inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido) que se deben realizar bajo la
norma API 650 describiendo cada punto que se debe tomar en cuenta para una correcta
inspeccioacuten y evaluacioacuten de los cordones de soldadura
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento
211 Procedimiento
Es el proceso que se realiza para desarrollar un trabajo estaacute conformado por tareas que
se deben realizar Se pretende que el procedimiento relacione una tarea que se estaacute
realizando con otras que la siguen [49]
212 Manual de procedimientos
Es un documento en el cual se describe las actividades que se debe seguir para realizar
funciones de un proceso En esta seccioacuten se describe cada elemento que como miacutenimo
debe contener un manual de procedimientos asiacute como la especificacioacuten del contenido
a ser incluido en este [5]
1 Caraacutetula
Para elaborar un manual de procedimiento se debe colocar membretes que permitan
identificar el origen y la validez de este los mismos que estaacuten constituidos por
membretes de encabezado y de firmas
23
- Membrete encabezado
Este elemento consta de cuatro casilleros como se observa en la figura 29 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 29 Membrete de encabezado
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
Casillero 1 se coloca el logotipo de la institucioacuten a la que pertenece el manual
Casillero 2 se coloca el tipo de meacutetodo con el cual se va a realizar el procedimiento
Casillero 3 se coloca un coacutedigo de referencia para identificar el procedimiento asiacute
como el nuacutemero de procedimientos con los cuales cuenta la institucioacuten
Casillero 4 se coloca el nuacutemero de paacuteginas total de las que consta el manual
- Membrete firmas
Este elemento consta de seis casilleros como se observa en la figura 30 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 30 Membrete de firmas
Elaborado por Christian Peacuterez 2020
Casillero 1 se coloca el nombre de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 2 se coloca el nombre de la persona que va hacer la revisioacuten del
procedimiento
Casillero 3 se coloca el nombre de la persona que va aprobar el procedimiento
Casillero 4 se coloca firma de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 5 se coloca firma de la persona que reviso el procedimiento
Casillero 6 se coloca firma de la persona que aproboacute el procedimiento
Casillero 7 se coloca fecha en la que se elaboroacute el procedimiento
24
Casillero 8 se coloca fecha en la que se revisoacute el procedimiento
Casillero 9 se coloca fecha en la que se aproboacute el procedimiento
2 Objetivo
El objetivo debe describir los requerimientos de trabajo y el meacutetodo de ensayo no
destructivo con el que se va a realizar el procedimiento
3 Alcance
Da a conocer la cantidad maacutexima de requisitos que permite el procedimiento a ser
realizado
4 Personal
Seguacuten la normativa se describe a la persona autorizada a realizar el procedimiento en
campo
5 Normas y coacutedigos de referencia
Se realiza una lista de las normas y coacutedigos que regiraacuten el procedimiento durante el
proceso de inspeccioacuten
6 Materiales y caracteriacutesticas dimensionales
Es necesario conocer con exactitud el elemento del material a inspeccionar asiacute como
tambieacuten sus paraacutemetros constructivos y dimensiones
7 Geometriacutea de la junta
El tipo de unioacuten de soldadura debe ser detallado para poder realizar la inspeccioacuten
8 Equipo
Se describen las caracteriacutesticas del equipo y accesorios a ser utilizados durante la
inspeccioacuten
9 Teacutecnica a ser usada
Dependiente del trabajo a realizar en este punto se especifica la teacutecnica adecuada para
la imperfeccioacuten de soldadura seleccionada de acuerdo a la tabla 1
25
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END
Imperfecciones en
Soldaduras
Superficial Sub-Superficial Volumeacutetricas
VT PT MT ET RT UTA UTS AE UTT
Quemoacuten Grietas
Refuerzo
ExcesivoInadecuado
Inclusiones (escoria)
Fusioacuten incompleta
Penetracioacuten
incompleta
Desalineacioacuten
Traslape
Porosidad
Concavidad de raiacutez Desbaste
Leyenda
VT - Inspeccioacuten Visual
PT- Inspeccioacuten por Tintas Penetrantes
MT- Inspeccioacuten por Partiacuteculas Magneacuteticas
ET - Inspeccioacuten por Electromagnetismo
RT- Inspeccioacuten por Radiografiado
UTA - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz angular
UTS - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz recto
AE - Inspeccioacuten por Emisiones Acuacutesticas
UTT - Inspeccioacuten por Ultrasonido para medicioacuten de
espesores
Todos o la mayoriacutea de las teacutecnicas estaacutendar detectaraacuten esta imperfeccioacuten bajo todas o la mayoriacutea
de condiciones
Una o maacutes teacutecnicas estaacutendar detectaraacute esta imperfeccioacuten bajo ciertas condiciones
Se requieren teacutecnicas condiciones yo requisitos especiales de personal para detectar esta
imperfeccioacuten
Fuente Nondestructive Examination ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2019 pag 37
10 Condiciones superficiales
En esta seccioacuten se describiraacute la condicioacuten en la que se debe encontrar la superficie
previas a la inspeccioacuten existen especificaciones baacutesicas en los coacutedigos y normas
utilizados
11 Criterios de registro e identificacioacuten
Se detallan ciertos criterios que permiten la aceptacioacuten de las discontinuidades
encontradas en el proceso de inspeccioacuten
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Los criterios de aceptacioacuten-rechazo que rige la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se detallaraacuten en este iacutetem
13 Reporte
En esta seccioacuten se detallan los resultados obtenidos en el ensayo utilizado
26
22 Construccioacuten de probetas
221 Caacutelculo del espesor de la plancha
Para la construccioacuten del tanque prototipo a escala es necesario conocer el espesor de
la plancha que se va a utilizar para la fabricacioacuten del mismo para esto se debe aplicar
la ecuacioacuten (1) descrita a continuacioacuten
119905119889 =26 times119863 times(119867minus1)times119866
119878119889+ 119862119860 (1)
Donde
119905119889 espesor de la plancha [in]
D diaacutemetro nominal del tanque [ft]
H nivel maacuteximo del liacutequido a almacenar [ft]
G gravedad especifica del liacutequido a almacenar
CA corrosioacuten admisible [in]
119878119889 esfuerzo admisible del material [psi]
Los valores del diaacutemetro nominal y altura del tanque se toman del tanque de
almacenamiento real debido a que si se toman los datos del tanque a escala el espesor
seraacute inferior al miacutenimo exigido por la norma API 650 Para el nivel maacuteximo de liacutequido
a almacenar se debe tomar el 80 de la altura del cuerpo del tanque de
almacenamiento debido a que no se puede hacer uso de todo el espacio con el liacutequido
a almacenar A continuacioacuten se muestran los valores del diaacutemetro nominal y la altura
del liacutequido a almacenar
D= 27432 [mm] D= 90 [ft]
H= 97536 [mm] H= 32 [ft]
Los valores para la gravedad especiacutefica corrosioacuten admisible y esfuerzo admisible
fueron tomadas del documento bibliograacutefico Memorias de caacutelculo Mecaacutenico [54]
Gravedad especifica de petroacuteleo crudo a 205 degF= 092
Corrosioacuten admisible= 00625 [in]
27
Esfuerzo admisible A-36= 36000 [psi]
119905119889 =26 times 90 ft times (32 ft minus 1) times 092
36000 psi+ 00625 in
119905119889 = 024 [in] 119905119889 = 6 09 [mm]
Debido a que no existe en el mercado planchas de acero ASTM A-36 con espesor de
6 09 [mm] se debe seleccionar la plancha de espesor 6 [mm]
222 Probeta tipo tanque
Para el disentildeo de las probetas con defectologias se elaboraraacute un tanque probeta a
escala 125 de un modelo tomado de la empresa puacuteblica Petroamazonas el cual tendraacute
diferentes defectologias en sus uniones soldadas
a Barolado
Este proceso de conformado mecaacutenico por flexioacuten consiste en la deformacioacuten plaacutestica
de laacuteminas con la ayuda de rodillos en configuraciones de tres o maacutes rodillos
doblando la plancha metaacutelica obligaacutendola a tomar la forma curva que se desea obtener
como se observa en la figura 31
El proceso para barolar una plancha consiste en la aplicacioacuten de presioacuten de uno de los
rodillos el que tiene una movilidad en el eje vertical hasta que roce el material y con
el movimiento de los otros rodillos permitir que la pieza empiece a tomar curvatura
se debe ir presionando un poco maacutes cada vez que ingrese nuevamente el material a la
baroladora Este tipo de baroladora no posee ninguacuten tipo de instrumento de medicioacuten
de presioacuten por lo que la presioacuten aplicada fue de forma mecaacutenica hasta lograr un
cilindro del diaacutemetro requerido [55] [56]
28
Figura 31 Proceso de barolado
Fuente Disentildeo y Construccioacuten de una maacutequina prototipo para rebordear fondos toriesfeacuterico de
tanques de almacenamiento Cuichaacuten Fausto Malte Javier 2012
Cuando la plancha ya ha tomado la forma curva deseada se unen los pedazos de
plancha ya barolados y mediante puntos de soldadura se da forma al cuerpo del tanque
de almacenamiento prototipo a escala como se observa en la figura 32 [55] [56]
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala
Fuente Christian Peacuterez
b Repujado
Este proceso de conformado se lo emplea para dar la forma coacutencava deseada a una
chapa metaacutelica plana se coloca la chapa sujeta a un eje rotativo y mediante rodillos se
va dando la forma deseada por medio de presioacuten como se observa en la figura 33 [55]
[56]
Figura 33 Proceso de repujado
Fuente The Fabricator Dished end manufacturing for beginners 2018 [57]
29
223 Probeta tipo juntas
Estas probetas se las desarrolloacute con el proceso de soldadura SMAW con la finalidad
de desarrollar una simulacioacuten de un corte de las juntas presentes en tanques de
almacenamiento se puede observar en la figura 34 un ejemplo de probeta tipo junta
en T
Figura 34 Probeta junta tipo T
Fuente Christian Peacuterez
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras
Se describe el procedimiento teoacuterico para realizar una inspeccioacuten asiacute como los pasos
previos a la misma
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual
Las fallas tiacutepicas que se pueden encontrar en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
por medio de una inspeccioacuten visual son corrosioacuten agrietamiento y desunioacuten [31]
[58] Existen factores que afectan la durante la inspeccioacuten visual que se deben
considerar
minus El acceso al aacuterea que se desea inspeccionar
minus Adecuada iluminacioacuten
minus Evitar el alumbramiento directo y reflejado
minus Es importante limpiar las zonas a ser inspeccionadas de cualquier tipo de suciedad
contaminacioacuten o cualquier objeto que impida la deteccioacuten de fallas en el cordoacuten de
soldadura
minus El factor ambiental es muy importante en la inspeccioacuten como es temperaturas
altas lluvia viento asiacute como otros factores que alteren el clima y no permitan un
buen proceso de inspeccioacuten visual
30
minus El personal que la va a realizar debe tener conocimientos del objeto que va a
inspeccionar de esta manera podraacute examinar de forma adecuada
minus Se debe inspeccionar los targets o blancos especiacuteficos debido a que el
funcionamiento del ojo ciega al mover de un punto a otro la mirada evitando el
escaneo del aacuterea total
minus Las marcas como decoloraciones dan indicios de un defecto en la zona
minus La corrosioacuten en la inspeccioacuten visual es muy criacutetica el personal debe tener
experiencia en deteccioacuten de corrosioacuten que se encuentra en ciertos puntos de la
estructura de los tanques
a Desarrollo de actividades
1 Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste
como solicita la norma API 650 [14] Se debe realizar una inspeccioacuten preliminar en
toda el aacuterea con fines de limpieza deteccioacuten de objetos extrantildeos objetos deformados
corrosioacuten salpicaduras u otros dantildeos
2 Preparacioacuten de la superficie
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe
dantildear ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante
que impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
minus Para la limpieza de las zonas a ser inspeccionadas se puede utilizar detergentes
limpiadores alcalinos desengrasantes de vapor solventes saca pintura limpieza
ultrasoacutenica limpieza a vapor limpieza mecaacutenica
minus Con el fin de realizar una correcta inspeccioacuten visual a la pieza que se va a examinar
se recomienda que la superficie del material tenga un acabado miacutenimo SSPC-SP3
(limpieza con herramienta manual mecaacutenica) [31]
3 Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie [59]
31
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas en el anexo 21
4 Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
5 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo la
cual tendraacute como variables calificaciones de soldador material a inspeccionar
cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem caracteriacutesticas de la discontinuidad y
observaciones de ser el caso
6 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 se determina los
paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
7 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [31]
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
La inspeccioacuten que se realiza con la teacutecnica de liacutequidos penetrantes se la puede
subdividir en procesos tipos meacutetodos o teacutecnicas de examinacioacuten Se utiliza
comuacutenmente dos grupos penetrantes fluorescentes penetrantes visibles
El proceso que se emplea se puede ver en la figura 35 La teacutecnica por liacutequidos
penetrantes consiste en la aplicacioacuten del liacutequido penetrante sobre la pieza previamente
32
sometida a un proceso de limpieza el penetrante generalmente tiene una tonalidad
rojiza y presenta baja viscosidad que en funcioacuten de esta propiedad penetra en las
discontinuidades existentes en la superficie de la pieza Bajo el principio de
capilaridad se realiza la limpieza de la pieza por medio de un liacutequido removedor cuya
funcioacuten es la eliminacioacuten del exceso de liacutequido penetrante que ha quedado en la
superficie Posteriormente se aplica el revelador el cual normalmente tiene talco en
suspensioacuten El liacutequido penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades de la pieza seraacute absorbido por el revelador en consecuencia
mostraraacute las discontinuidades existentes en la pieza ya que se tornan de color rojizo
[43]
Figura 35 Proceso de inspeccioacuten con penetrantes visibles
Elaborado por Christian Peacuterez 2019
a Preparacioacuten de la superficie
1 Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10seg aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36 [6]
33
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
2 Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
Algunas de las sustancias contaminantes pueden tener como origen numerosas causas
tales como [47]
- Procesos metaluacutergicos de fabricacioacuten arenas escama cascarilla de tratamiento
teacutermico oxidacioacuten etc
- Procedentes de controles no destructivos aceites partiacuteculas magnetizables
liacutequidos penetrantes usados precedentemente etc
- Condiciones de servicio grasas lubricantes oacutexidos barnices y pinturas etc
Estas sustancias contaminantes se las elimina con la aplicacioacuten de los siguientes
procesos de limpieza
minus Desengrasado
Se emplea detergentes alcalinos con concentracioacuten sobre la superficie de la pieza se
aplica por inmersioacuten o con ayuda de una brocha en funcioacuten del tamantildeo de la pieza que
se desea examinar
minus Desoxidacioacuten
Para eliminar cualquier rastro de oacutexido en la superficie del material que impida la
inspeccioacuten se debe aplicar una SSPC-SP3 (limpieza con herramienta manual
mecaacutenica)
34
b Desarrollo de actividades
1 Secado de las superficies de las piezas
Las piezas mojadas se deben secar antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de trapos limpios que no dejen pelusa [37]
2 Aplicacioacuten del penetrante
El penetrante se debe aplicar en la superficie de la pieza a inspeccionar intentando
rociar el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm tal como se observa
en la figura 37 para que ingrese en las cavidades y este tiempo depende de las
discontinuidades que se desea encontrar las discontinuidades que se generan por
fatiga llevan un mayor tiempo para que el liacutequido penetre debido a que las
discontinuidades son diminutas y difiacuteciles de detectar [15] [6] [60]
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa INDIMA SA
Fuente Aplicacioacuten d liacutequido penetrante en la zona a inspeccionar Encarnacioacuten Franco Elizabeth
Alexandra 2010
3 Tiempo de penetracioacuten
El tiempo de penetracioacuten depende de la temperatura tiempo de discontinuidad y los
posibles contaminantes que pueden estar atrapados en las discontinuidades El miacutenimo
tiempo de penetracioacuten podriacutea ser [42]
- 5 minutos en partes en servicio
- 2 horas para grietas de fatiga por servicio
- 4 horas para grietas por estreacutes de corrosioacuten
4 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante debe ser removido de la superficie con un pantildeo humedecido
con solvente sin remover el penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades [42] [36]
35
5 Secado
El proceso de secado se realiza despueacutes de la remocioacuten del penetrante este meacutetodo se
utiliza en funcioacuten del proceso de remocioacuten y revelado Generalmente se lo realiza
despueacutes de la aplicacioacuten del solvente ya sea con aire o por el proceso de evaporacioacuten
normal que tiene este compuesto con una duracioacuten miacutenima de 5 minutos para cumplir
con el secado [48] [6]
6 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
El revelador el cual es de color blanco seca el penetrante que se encuentra en las
discontinuidades extrayeacutendolo con ayuda de la fuerza capilar de esta manera
aparecen las manchas rojizas del penetrante en el aacuterea del defecto tal como se observa
en la figura 38 [50]
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
La aplicacioacuten del revelador es uniforme y se utiliza una capa gruesa a una distancia
aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie la segunda capa se debe aplicar
en direccioacuten transversal a la primera procurando siempre revisar que la primera capa
esteacute seca antes de aplicar la segunda capa [42]
7 Tiempos del revelado
El tiempo del revelado comienza despueacutes de haber aplicado el revelador tal como se
observa en la figura 39 Es recomendable que el tiempo de revelado sea de 10 minutos
miacutenimo y se establece como tiempo permitido 1 hora maacuteximo para reveladores no
acuosos [39] Este periodo del revelador permite visibilizar las indicaciones y es
inversamente proporcional al volumen que tenga la discontinuidad Para dar un tiempo
apropiado al revelador se debe tener en consideracioacuten las siguientes variables tipo de
penetrante sensibilidad de la teacutecnica temperatura de la pieza
36
Figura 39 Tiempo del revelado
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
c Inspeccioacuten de la superficie
Al aplicar el revelador y durante el tiempo de revelado se debe observar la superficie
como ayuda para la interpretacioacuten de las indicaciones [42] Para realizar la inspeccioacuten
se debe seleccionar el tipo de iluminacioacuten si se utiliza un penetrante visible seraacute solo
necesaria la luz normal la iluminacioacuten debe ser adecuada para asegurar que no exista
peacuterdida de la sensibilidad durante la inspeccioacuten [15]
d Interpretacioacuten de los resultados de la inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Para poder interpretar las indicaciones de una manera correcta se debe estar
familiarizado completamente con el proceso de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
Se debe estar seguro si el ensayo se lo realizoacute correctamente ser capaz de obtener toda
la informacioacuten acerca de las discontinuidades y sus consecuencias en la seccioacuten
inspeccionada
La evaluacioacuten correcta de las indicaciones obtenidas depende de la interpretacioacuten lo
maacutes exacta posible de la misma la experiencia del inspector es clave en el proceso
Algunos de los teacuterminos importantes para la interpretacioacuten de indicaciones son
minus Indicacioacuten
Es una sentildeal o marca producida por una discontinuidad que se detecta aplicando el
meacutetodo de ensayos no destructivos las cuales pueden ser falsas no relevantes
relevantes
minus Indicaciones falsas
Son aquellas que aparecen durante el proceso de inspeccioacuten y pueden ser provocadas
por una falla en la aplicacioacuten del meacutetodo de liacutequidos penetrantes por contaminacioacuten
37
de la superficie al no realizar un correcto proceso de limpieza o por no realizar la
remocioacuten necesaria del exceso de penetrante [61]
minus Indicaciones relevantes
Son indicaciones causadas por una condicioacuten o discontinuidad que necesitan ser
evaluadas Con la ayuda de coacutedigos y normas se puede determinar la longitud maacutexima
que debe tener una discontinuidad para ser considerada relevante
minus Indicaciones no relevantes
Se las determina debido a queacute son causadas por la configuracioacuten geomeacutetrica variacioacuten
de estructura o debido al acabado superficial de la pieza Lo que indica que no existe
ninguna relacioacuten con la existencia de discontinuidades o defectos por lo cual no se
necesita evaluar [46]
minus Defecto
Son las indicaciones de una discontinuidad que debido a su tamantildeo forma o el lugar
donde se localiza esta ha excedido los liacutemites de aceptacioacuten que se establece en las
normas o coacutedigos
En base a lo anteriormente mencionado se puede concluir que todos los defectos son
discontinuidades pero no todas las discontinuidades son defectos ni todas las
indicaciones son discontinuidades [61]
e Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios de la seccioacuten 84 paacuterrafo
844 donde se determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
f Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [6]
38
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido
Este procedimiento detalla los requerimientos miacutenimos para la inspeccioacuten de uniones
soldadas y deteccioacuten de fallas por ultrasonido mediante la teacutecnica de arreglo de fases
[62]
a Equipo y materiales a ser utilizados en la inspeccioacuten
minus Equipo de ultrasonido con arreglo de fases
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades
minus Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz si el tamantildeo del grano del material a
examinarse requiere el uso de palpadores de otras frecuencias se puede utilizar para
asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es posible ademaacutes utilizar palpadores
con zapatas curvas que permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte
pieza o tuberiacutea a ser examinada
minus Acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico
b Calibracioacuten de acuerdo al manual OMNISCAN MX2
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo II como se observa en la figura 40
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW
Fuente Certificado de calibracioacuten KARL DEUTSCH 2012
39
minus Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo norma API El transductor es montado sobre una zapata
angular SA10-N55S se recomienda utilizar un bloque de calibracioacuten ASTM E-164
IIW tipo I o tipo II para este procedimiento de calibracioacuten [14]
c Examinacioacuten de soldaduras a tope mediante ultrasonido
Para el procedimiento del uso del meacutetodo de examinacioacuten ultrasoacutenica (UT) para la
inspeccioacuten de soldaduras a tope Esta alternativa se limita para juntas con espesor igual
o mayor a 6 mm (14in)
d Cobertura y superficie de examinacioacuten
El volumen de la pieza a ser explorado debe ser cubierto por el palpador mediante
movimientos en la superficie de barrido esto depende del palpador requerido
Cada movimiento del palpador debe traslapar un miacutenimo del 10 de la dimensioacuten
paralela del transductor (elemento piezoeleacutectrico) a la direccioacuten de punto de salida de
barrido La oscilacioacuten del palpador es permitida si este puede ser demostrado que la
cobertura del traslape es provista
e Velocidad de movimiento
La velocidad de barrido del palpador no debe exceder los 150mms (6 ins) a menos
que la tasa de repeticioacuten de pulsos del equipo sea suficiente para pulsar el palpador
como miacutenimo 6 veces dentro del tiempo necesario para moverse la primera mitad de
la dimensioacuten paralela del transductor a la direccioacuten del barrido en una maacutexima
velocidad de barrido
f Teacutecnica
El volumen de ultrasonido debe incluir el metal de soldadura maacutes una longitud que
corresponda al valor menor entre 25 mm (1 in) del metal base adyacente en cada lado
de la soldadura [14]
40
g Barrido
En la opcioacuten de simulacioacuten de barrido disponible en el equipo de ultrasonido se debe
establecer un plan de barrido que indique las posiciones de inicio y fin del palpador
para asegurar la cobertura del volumen requerido para los aacutengulos de haz apropiados
El barrido manual se muestra en el monitor por calidad de acople y sentildeal excediendo
el umbral de evaluacioacuten estas sentildeales son indicaciones que deben ser evaluadas por el
operador [62]
h Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para Tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios del anexo U donde se
determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
i Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [7]
41
CAPIacuteTULO III
DESARROLLO
En este capiacutetulo se describe los requerimientos establecidos por la norma API 650 para
la inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope necesarios en los meacutetodos de
inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
Para lo cual se detallan los tipos de defectos encontrados en las diferentes probetas
inspeccionadas en este proyecto durante la aplicacioacuten de los distintos meacutetodos de
ensayos no destructivos inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
En buacutesqueda de validar los procedimientos de inspeccioacuten para cada tipo de ensayo no
destructivo se realizoacute un anaacutelisis comparativo de eficacia entre los resultados
obtenidos con el uso del procedimiento descrito en el capiacutetulo II y los resultados de
una entidad externa dedicada a este tipo de trabajos
Por uacuteltimo se presenta el desarrollo de un manual de procedimientos de inspeccioacuten
para cada teacutecnica de ensayos no destructivos visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido Para deteccioacuten de fallas en uniones de soldadura presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo describiendo los requerimientos a seguir para su
aplicacioacuten
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual
La norma API 650 en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales que una soldadura seraacute aceptable mediante
examen visual si la inspeccioacuten muestra lo siguiente
minus No debe haber grietas en la corona otras grietas en la superficie o golpes de arco
sobre o adyacentes a las juntas soldadas
minus Para juntas horizontales a tope accesorios permanentes orientados
horizontalmente y juntas a tope de anillo anular el corte inferior maacuteximo permitido
es de 08 mm (132 in) de profundidad
42
minus La frecuencia de la porosidad de superficie en la soldadura no debe exceder nunca
un racimo (uno o maacutes poros) en 100 mm (4 in) de longitud y el diaacutemetro de cada
racimo no supera los 25 mm (332 in)
minus El refuerzo de las soldaduras en todas las juntas a tope en cada lado de la placa
no debe exceder los siguientes espesores mostrados en la tabla 2
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo
Espesor de la placa mm (in)
Espesor Maacuteximo de refuerzo mm (in)
Juntas Verticales Juntas Horizontales
le 13 (12) 25 (332) 3 (18)
gt 13 (12) a 25 (1) 3 (18) 5 (316)
gt 25 (1) 5 (316) 6 (14)
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute 2018
El refuerzo no necesita ser removido excepto en la medida en que exceda el espesor
maacuteximo aceptable o a menos que se requiera su remocioacuten para el examen
radiograacutefico
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes
La norma API 650 en la seccioacuten 84 paacuterrafo 844 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales inspeccionadas por la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten superior a 15
mm (116 in) se consideran relevantes Cualquier tipo de fisura que se encuentre en el
cordoacuten de soldadura no es aceptable y se rechaza directamente
Una indicacioacuten lineal es una que tiene una longitud mayor que tres veces su ancho
Todas las superficies que han de examinarse deben estar libres de indicaciones
relevantes
Una indicacioacuten redondeada es una forma circular o eliacuteptica con una longitud igual o
inferior a tres veces su ancho Todas las superficies que han de examinarse deben estar
libres de indicaciones redondeadas relevantes mayores a 5mm (316 in) tambieacuten se
43
debe tener en cuenta que cuatro o maacutes indicaciones redondeadas relevantes en una
misma liacutenea separadas por 15mm (116 in) o maacutes de borde a borde
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases
La norma API 650 en la seccioacuten 83 paacuterrafo 831 la cual redirecciona los anexos U6
y U8 que establecen como requerimientos para la evaluacioacuten de indicaciones internas
inspeccionadas por la teacutecnica de ultrasonido por arreglo de fases que las indicaciones
con altura de pico en la pantalla A Scan que superan el 20 sobre el nivel de
referencia deben ser evaluadas para establecer si son defectos
Para reflectores de tamantildeo de maacutes de 40 de altura de pico en la pantalla A Scan de
los defectos aceptables superficiales o subsuperficiales seraacuten evaluados utilizando la
tabla 3
La documentacioacuten escrita se produce para cada defecto inaceptable defectos
aceptables que sean superiores al 50 del nivel de referencia para las teacutecnicas basadas
en la amplitud o superiores al 75 de la longitud aceptable para las teacutecnicas que no
utilizan amplitud
Para evaluar los defectos superficiales y subsuperficiales seguacuten su longitud de acuerdo
al espesor de la plancha se debe utilizar la tabla 3
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) Puede ser usada para todos los Materiales (SI) Todas las dimensiones en mm
Espesor
de
soldadura
(119957)119938
LONGITUD DE FALLA ACEPTABLE (l)
Para fallas
119852119854119849119838119851119839119842119836119842119834119845119838119956119939
con altura (h)
Para fallas sub superficiales con altura (h)
20 25 30 20 30 40 50 60
6 a lt 10 8 4 3 5 3 No
permitido
No
permitido
No
permitido
10 a lt 13 8 8 4 14 5 4 No
permitido
No
permitido
13 a lt 19 8 8 4 38 8 5 4 3
19 a lt 25 8 8 4 75 13 8 6 5
44
25 a lt 32 9 8 4 100 20 9 8 6
32 a lt 40 9 8 4 125 30 10 8 8
40 a lt 44 9 8 4 150 38 10 9 8
a t= espesor de la soldadura excluyendo cualquier refuerzo permitido Para una soldadura a tope que
une miembros que tienen diferentes espesores en la soldadura t es el menor de los dos
b Cualquier falla superficial para ser considerada aceptable debe satisfacer la limitacioacuten de tamantildeo
de esta tabla y adicionalmente satisfacer las limitaciones de caracterizacioacuten MTPT
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute Addendum 2018 paacuteg 460
32Construccioacuten de probetas
Se describe el proceso de construccioacuten de las probetas utilizadas para la deteccioacuten e
identificacioacuten defectologica la misma que consta de una probeta tipo tanque de
almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 tres probetas tipo junta a tope y tres probetas
tipo junta en T
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque
En esta seccioacuten se describe el proceso de fabricacioacuten del tanque probeta
a Proceso de seleccioacuten de tapa
Con una plancha de acero A36 se determinaron cuatro paraacutemetros el diaacutemetro
exterior el radio de bombeo el radio de borde y fondo los cuales se encuentran
estandarizados en el coacutedigo ASME seccioacuten UG-32 y en las tablas KLOPPERFORM
establecidas en el coacutedigo SPVC (swidish pressure vessel code) con un diaacutemetro de
1000 mm como se indica en la tabla KOPPERFORM del anexo 7 [63] Usando una
abombadora mecaacutenica de alta presioacuten se colocaron los paraacutemetros calculados dando
como resultado una tapa del tipo toriesfeacuterico en ceacutedula 150
b Proceso de barolado del cuerpo
Se selecciona planchas de 300 x 3000 mm se ubica en la maacutequina baroladora entre los
rodillos el rolado de la plancha se verifica con un molde fabricado a la medida rueda
entre los rodillos hasta obtener la forma ciliacutendrica deseada con un diaacutemetro 1000 mm
se realizan puntos de soldadura en los extremos a unir y se repite el proceso hasta
45
conseguir los dos anillos que conforman el cuerpo del tanque como se ve en la figura
41
Figura 41 Planchas baroladas
Fuente Christian Peacuterez
c Proceso de fabricacioacuten del piso
Para el piso del tanque de almacenamiento es necesario una plancha de 1010 x 1010
mm se realiza el trazado de una circunferencia de diaacutemetro 1010 mm como se observa
en los planos que se encuentran en el anexo 1 y se procede a realizar el corte de la
seccioacuten circular utilizando el meacutetodo de oxicorte el mismo que se puede observar en
la figura 42
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento
Fuente Christian Peacuterez
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope
Se describe el proceso que se realizoacute para la construccioacuten de las probetas tipo junta el
mismo que se ve a continuacioacuten
minus De la plancha de acero ASTM A-36 se cortan formas rectangulares de 10x15
(mm) utilizando una moladora y disco de corte de 4pulg
46
minus Se debe igualar la zona donde se va a realizar el biselado para que este quede
uniforme y asiacute haya una correcta fusioacuten del cordoacuten de soldadura utilizando el
proceso SMAW
minus Las planchas rectangulares se las suelda en formas de juntas a tope y tipo T
siguiendo el mismo proceso hecho en la probeta tipo tanque induciendo las
discontinuidades
323 Soldadura
Para cumplir con las normativas de construccioacuten bajo un procedimiento de soldadura
correcto para este tipo de tanques de almacenamiento se elaboroacute el procedimiento de
soldadura (WPS) y la calificacioacuten del soldador (WPQ) por parte de un certified
welding inspector (CWI) el cual entregoacute la documentacioacuten que se puede observar en
los anexos 5 y 6 Los mismos que se debe seguir para un correcto proceso de
construccioacuten del tanque de almacenamiento cumpliendo con los paraacutemetros y
estaacutendares necesarios para la fabricacioacuten del mismos
a Procedimiento de soldadura
En este procedimiento se detallan los paraacutemetros de soldadura utilizando el proceso
SMAW los mismos que se observan en la tabla 4 Estos paraacutemetros son los que debe
cumplir el soldador durante el proceso de unioacuten de las piezas para la construccioacuten del
tanque probeta y de las probetas tipo junta
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW
No De
pase
Proces
o
Material de
aporte
Corriente
Vel
Alim
Electrod
o
(mmmin
)
Voltaje
(voltios
)
Vel de
Avance
(Pulgmi
n)
Clase Diaacutemetr
o (mm)
Amperaj
e (amp)
Tipo y
polarida
d
Raiacutez SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 10 -
14 V
8-12
Pase
caliente
SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 11 - 14
V
9-13
Relleno SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 19 - 25
V
11-15
Acabad
o
SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 20 - 25
V
11-15
Fuente Especificacioacuten del Procedimiento de Soldadura- WPS Giovanni Aguais 2019 [64]
47
minus Pase de raiacutez es el que se realiza para unir las dos piezas daacutendole un soporte inicial
al cordoacuten de soldadura [65]
minus Pase de caliente este pase sirve para que el pase de raiacutez penetre un poco maacutes el
bisel de la junta [65]
minus Pase de relleno es el que permite que el pase de presentacioacuten quede uniforme
este debe quedar por debajo de la ranura 2 mm [65]
b Proceso de ensamblaje de las piezas por soldadura SMAW
Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento y las probetas tipo junta en T y a
tope se debe realizar el biselado en V utilizando una moladora con disco de desbaste
posteriormente se realiza los pases utilizando el proceso de soldadura SMAW el
primero de raiacutez utilizando un electrodo E6010 para el segundo pase se el de relleno
utilizando un electrodo E7018 para el tercer pase el de relleno se utiliza un electrodo
E7018 y el pase final de acabado se realiza con un electrodo E7018 Pero al ser
necesario la generacioacuten de defectos en los cordones de soldadura se debe realizar una
serie de modificaciones en el proceso de soldadura las cuales se describen en las tablas
5 y 6
33Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea
331 Defectos en las probetas tipo junta
Para la construccioacuten de las probetas se tienen fuentes bibliograacuteficas que ayudan con
las causas por las cuales se puedan generar defectos en la soldadura tales como el
documento Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura ademaacutes con la ayuda de
criterios de ingenieriacutea conocemos el comportamiento metaluacutergico de los materiales y
sus posibles reacciones
Se realizaron un tanque a escala y 6 tipos de placas (tres con soldadura a tope y tres
con soldadura tipo filete) las cuales fueron sometidas a diversas fallas en su
fabricacioacuten con el fin de poder realizar los anaacutelisis comparativos de las mismas
Mediante teacutecnicas de inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo
de fases aplicado a las probetas elaboradas se pudo detectar los siguientes defectos y
sus causas como se muestran en la tabla 5 de las probetas tipo junta y en la tabla 6 de
la probeta tipo tanque
48
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas
PLACA CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
P1F Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P1T Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P2F Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten + Socavadura VT + PT Manejo
defectuoso
del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente
muy elevada
P2T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P3F Filete ldquoTrdquo Fisura VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
P3T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P4 Tope Fisura UT + VT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
49
P5 Tope Inclusioacuten UT + VT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P6 Tope Quemoacuten UT + VT Exceso de
amperaje un
manejo
inadecuado
bajas en la
velocidad del
electrodo
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
332 Defectos en la probeta tipo tanque
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus
causas
CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
Filete ldquoTrdquo Porosidad agrupada VT + PT provocadas
por gases
agentes
oxidantes o
exceso de
humedad en el
revestimiento
del electrodo o
en el metal
base
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten VT + PT Manejo
defectuoso del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente muy
elevada
Filete ldquoTrdquo Fisura
VT + PT Humedad
excesiva en el
electrodo o en
los bordes de
la plancha
base limpieza
prematura de
la escoria
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten en
raiacutez
VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
50
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en el
bisel
VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
inadecuado
disentildeo de la
junta
contaminacioacuten
excesiva
Tope Socavadura en raiacutez UT + VT Cuando la
velocidad de
aporte es muy
raacutepida cuando
el amperaje
del electrodo
es muy alto
cuando
diaacutemetro del
electrodo es
muy grande
Tope Discontinuidad en raiacutez UT + VT Falta de
material de
aporte
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en raiacutez VT + PT Falta de
abertura en la
raiacutez amperaje
muy bajo
incorrecta
alineacioacuten de
los elementos
al soldar
diferencia de
espesores de
las placas
Tope Socavadura externa UT + VT Mucha
velocidad de
aporte del
material
Tope Falta de fusioacuten por
High low
UT + VT Se produce
por la mala
alineacioacuten de
las piezas a
unir
Filete ldquoTrdquo Falta de soldadura VT Falta de
material de
aporte
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
51
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades
Para la identificacioacuten de cada discontinuidad se realizoacute tablas describiendo el tipo de
defecto y su condicioacuten siendo evaluadas bajo el criterio de aceptacioacuten o rechazo de la
norma API 650
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque
En la tabla 7 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en cada junta a tope de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de
ultrasonido con arreglo de fases
En la tabla 7 se observa los diferentes defectos encontrados en cada una de las juntas
identificando que no cumplen con las condiciones y paraacutemetros de aceptacioacuten
establecidos en la norma API 650 Como ejemplo la fisura encontrada en la junta 1 de
la probeta tipo tanque tiene una longitud de 11 mm y no cumple con la longitud de
falla aceptable (6 mm) para este tipo de defecto (observar en la tabla 5) para un espesor
de 6 mm y altura de 4 mm
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del
Defecto
Condicioacuten
Observacioacute
n Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J1 1559 519 8000 Rechazado Falta de
fusioacuten
2400 511 15900 Rechazado Porosidad
agrupada
2400 511 18000 Rechazado Falta de
penetracioacuten
5000 511 20100 Rechazado Porosidad
agrupada
1100 550 40800 Rechazado Fisura
5900 496 59300 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
52
2400 550 84600 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
3200 564 101000 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
6570 570 105800 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
1100 545 115300 Rechazado Porosidad
agrupada
4400 496 125200 Rechazado Falta de
fusioacuten en
bisel
1200 479 150800 Rechazado Socavadura
en raiacutez
2 J2 400 555 22800 Rechazado Discontinuid
ad en raiacutez
3 J3 700 547 8100 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
1000 543 16300 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
4 J4 23400 017 17100 Rechazado Socavadura
externa
5 J5 1100 556 5700 Rechazado Fisura
6 J6 20650 521 450 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
12200 501 28800 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
30900 553 64600 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
14600 537 116400 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
53
13700 562 138700 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
22900 571 177100 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
100000 500 200000 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 8 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en la junta tipo T de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
Como resultado en la tabla 8 se observa los diferentes defectos determinados en las
juntas inspeccionadas las cuales se encuentran fuera del rango de aceptacioacuten de la
norma API 650 un claro ejemplo un defecto muacuteltiple (falta de fusioacuten inclusioacuten y
socavadura) encontrado en la junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de
45 mm consideraacutendose relevante debido a que su dimensioacuten es superior a 15 mm
(116 in) como se puede observar en la norma API 650
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1
J7
3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
4500 5700 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
+ inclusioacuten
2200 17400 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
1100 21900 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
400 26800 Rechazado Falta de soldadura
2000 28000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 9 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de inspeccioacuten visual
54
La tabla 9 muestra los diferentes defectos que contienen cada una de las juntas
determinando que la junta 7 sobrepasa los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API
650 Un defecto muacuteltiple nuacutemero 7 (falta de fusioacuten y socavadura) encontrado en la
junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de 32 mm por lo que incumple
con la condicioacuten de que no debe haber grietas en la corona otras grietas en la
superficie o golpes de arco sobre o adyacentes a las juntas soldadas
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J 1 - - Aprobado -
2 J 2 - - Aprobado -
3 J 3 - - Aprobado -
4 J 4 - - Aprobado -
5 J 5 - - Aprobado -
6 J 6 - - Aprobado -
7 J 7 3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura
8 J 7 4500 57000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura +
Inclusioacuten
9 J 7 2200 174000 Rechazado Socavadura+ Inclusioacuten
10 J 7 1100 219000 Rechazado Socavadura + Inclusioacuten
11 J 7 400 268000 Falta de soldadura
12 J 7 2000 280000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta
En la tabla 10 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas tipo T mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
En la tabla 10 se observa una serie de defectos en las juntas inspeccionadas P2F P2T
P3F y P3T los cuales sobrepasan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
La fisura en la probeta 3 vista frontal (P3F) tiene una longitud de 167 mm por lo que
cumple con la condicioacuten de que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten
superior a 15 mm (116 in) se consideran relevantes
55
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 881 1224 Rechazado Inclusioacuten
388 5168 Rechazado Socavadura
4
P2T
662 1366 Rechazado Inclusioacuten
343 3052 Rechazado Inclusioacuten
429 7120 Rechazado Inclusioacuten
1038 10908 Rechazado Inclusioacuten
626 14889 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F 16700 16700 Rechazado Fisura
6 P3T - - Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 11 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope mediante la teacutecnica de ultrasonido con
arreglo de fases
Se observa en la tabla 11 una serie de defectos en cada junta de las probetas
inspeccionadas los cuales superan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
Como ejemplo encontramos la inclusioacuten encontrada en la probeta 5 (P5) que tiene una
longitud de 8 mm e incumple con la falla aceptable de 3 mm (observar la tabla 5) para
un espesor de 6 mm y altura de 3 mm
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta
Ndeg
Identific
acioacuten de
Soldadu
ra
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P4 4000 522 5800 Rechazado Fisura
2
P5
1200 564 1200 Rechazado Inclusioacuten
1600 557 4000 Rechazado Inclusioacuten
600 488 7600 Rechazado Inclusioacuten
800 244 10400 Rechazado Inclusioacuten
1000 527 13200 Rechazado Inclusioacuten
3 P6 600 025 7600 Rechazado Quemoacuten
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
56
En la tabla 12 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope y tipo T mediante la teacutecnica de ultrasonido
con arreglo de fases
En la tabla 12 se observa los defectos encontrados en cada junta y se asevera que solo
las juntas P1F y P1T cumplen con los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
pero las demaacutes juntas incumplen dichos paraacutemetros Un ejemplo claro de este
incumplimiento es la porosidad encontrada en la probeta 4 (P4) con una longitud de
303 mm por lo que no cumple con la condicioacuten de aceptacioacuten ya que el diaacutemetro no
supera los 25 mm (332 in)
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 764 1183 Rechazado Inclusioacuten
11563 5276 Rechazado Concavidad interna
4 P2T 604 1464 Rechazado Inclusioacuten
552 3085 Rechazado Inclusioacuten
335 7066 Rechazado Inclusioacuten
1118 11108 Rechazado Inclusioacuten
656 15080 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F - 16700 Aprobado NA
6 P3T - 16700 Aprobado NA
7 P4 303 811 Rechazado Porosidad
8 P5 968 9070 Rechazado Escoria
P5 240 13300 Rechazado Porosidad
9 P6 - 16700 Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
35Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten
La validacioacuten de los procedimientos desarrollados en este proyecto de titulacioacuten se la
realiza mediante la obtencioacuten del porcentaje de error en la deteccioacuten de defectologiacutea
en las probetas tomando como 100 de precisioacuten en la deteccioacuten defectologica el
procedimiento de una empresa externa
Para encontrar el porcentaje de error que existe en el procedimiento se utiliza la
ecuacioacuten (2)
57
119837119838 119838119851119851119848119851 =| valor medidominusvalor de referencia |
valor de referencia X 100 (2)
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido
Para la validacioacuten del procedimiento de ultrasonido se realizoacute una comparacioacuten de los
resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes descrito
y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) que se encuentran en los anexos 12 y 13 determinando si es vaacutelido o
no el procedimiento veacutease en la tabla 13 y tabla 14
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido
Resultados obtenidos Valores de referencia
Error
N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuidad Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
J1 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1559 519 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1512 519 052
J1 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2400 511 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2250 511 625
J1 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2400 511 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2500 511 416
J1 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
5000 511 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
4837 511 326
J1 Fisura (408 mm
de Oacute) 1100 550 Fisura (408 mm
de Oacute) 1054 550 418
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm
de Oacute)
5900
496 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm de
Oacute)
5790
496
186
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (846
mm de Oacute) 2400 550
Falta de fusioacuten
en raiacutez (846 mm
de Oacute) 2360 550
166
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute)
3200 564 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute) 3100 564
312
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6570 570
Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6430 570
213
J1 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute)
1100 545 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute) 1045 545
500
J1 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute)
4400 496 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute) 4290 496
250
J1 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute)
1200 479 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute) 1124 479
633
58
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta
J2 Discontinuidad
en raiacutez (228
mm de Oacute)
400 555 Discontinuidad
en raiacutez (228 mm
de Oacute) 400 555
0
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute)
700 547 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute) 677 547
328
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163
mm de Oacute)
1000 543 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163 mm
de Oacute) 973 543
270
J4 Socavadura
externa (171
mm de Oacute)
23400 017 Socavadura
externa (171
mm de Oacute) 22535 017
369
J5 Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
0
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20650 521
Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20500 521
072
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute)
12200 501 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute) 12180 501
016
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute)
30900 553 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute) 30865 553
011
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14600 537
Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14490 537
075
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13700 562
Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13667 562
024
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22900 571
Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22800 571
043
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
100000 500
Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
10000
0 500
0
Valores Obtenidos Valor de Referencia
Error N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
P4 Fisura
(58 mm de Oacute)
4000 522 Fisura
(58 mm de Oacute)
3863 522 350
P5 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1200 564 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1185 564 125
P5 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1600 557 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1550 557 312
P5 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
600 488 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
567 488 550
P5 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
800 244 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
777 244 287
59
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
633 en la comparacioacuten de resultados siendo menor al 10 establecido como valor
maacuteximo de error porcentual esto se debe a la experiencia del inspector en lectura
interpretacioacuten de los valores entregados por el equipo de ultrasonido y la manipulacioacuten
del mismo
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes
Para la validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 10 y 11 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar las tablas 15 y 16
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo tanque
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
P5 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 0
P6 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
600 025 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
575 025 416
Valor Obtenido Valor de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J7
Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3200 Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3145 171
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4500 Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4440 133
Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2200 Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2069 595
Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1100 Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1050 454
Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
400 Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
397 075
Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 0
60
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
675 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes siendo
menor al 10 establecido como valor maacuteximo de error porcentual esto se debe a la
experiencia del inspector en interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual
Para la validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 8 y 9 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar la tabla 17 y tabla 18
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F
Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
881 Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
870
124
Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
388 Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
363
644
P2T
Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
662 Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
623
589
Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
343 Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
328
437
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
429
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
400
675
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
1038
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
992
443
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
626
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
600
415
P3F Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 0
P3T NA 16700 NA 16700 0
61
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta
tipo tanque
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
764 Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
760
052
Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11563 Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11532
026
P2T
Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
604 Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
600
066
Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
552 Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
525
489
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
335
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
330
149
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1118
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1102
143
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
0
P3F NA 16700 NA 16700 0 P3T NA 16700 NA 16700 0
P4 Porosidad
(811 mm de
Oacute)
303
Porosidad
(811 mm de
Oacute)
295
264
P5 Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
0
P5 Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
240
Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
232
333
P6 NA 167 NA 167 0
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error
Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J 1 NA 360000 NA 360000 0
J 2 NA 30000 NA 30000 0
J 3 NA 30000 NA 30000 0
J 4 NA 30000 NA 30000 0
J 5 NA 30000 NA 30000 0
J 6 NA 360000 NA 360000 0
62
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
489 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten visual siendo menor al 10
establecido como valor maacuteximo de error porcentual a la experiencia del inspector en
interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
J 7 Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3200
Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3120
250
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4500
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4425
166
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2200
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2178
100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1053
427
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
400
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
383
425
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
2000
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
1920
400
63
36Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual
Procedimiento para Inspeccioacuten Visual
Coacutedigo
UPS-VT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
64
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T y a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
inspeccioacuten visual
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T y
a tope aplicando la teacutecnica de inspeccioacuten visual utilizada en tanques atmosfeacutericos
con la finalidad de detectar discontinuidades en la soldadura abiertas a la superficie
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en inspeccioacuten visual
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 3 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
6 Equipo
minus Escobilla de acero
minus Linterna
minus Calibrador pie de rey
minus Solvente
minus Marcador para metal
minus Cinta meacutetrica
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la inspeccioacuten visual directa
65
8 Condicioacuten superficial
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe dantildear
ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante que
impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
9 Desarrollo de actividades
91Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste como
se indica en la norma API 650
92Preparacioacuten de la superficie
minus Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente se debe
limpiar el aacuterea que se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que
la toalla quede limpia despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual
se recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 pul eliminando
cualquier rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 pul a
cada lado del cordoacuten de soldadura
93Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
94Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie
66
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas del anexo 20
10 Inspeccioacuten
Para la inspeccioacuten visual de la junta se debe observar el cordoacuten de soldadura
minuciosamente tratando de detectar cualquier discontinuidad superficial en el cordoacuten
de soldadura si se encuentra una discontinuidad se debe tomar los dimensionamientos
de esta Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector visual nivel I
11 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo o un
registro de laboratorio la cual tendraacute como variables calificaciones de soldador
material a inspeccionar cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem
caracteriacutesticas de la discontinuidad y observaciones de ser el caso
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
13 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede encontrar en el
anexo 2
131Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
4 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
67
5 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
6 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
7 Espesor es el espesor de la plancha utilizada para la fabricacioacuten del tanque de
almacenamiento
8 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
9 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
10 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
11 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
68
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Liacutequidos Penetrantes
Coacutedigo
UPS-PT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS PENETRANTES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
69
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de liacutequidos
penetrantes
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T
con la aplicacioacuten de liacutequidos penetrantes visibles aplicada a tanques atmosfeacutericos
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en liacutequidos penetrantes
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T bisel en V
6 Equipo
- Calibrador pie de rey
- Cinta meacutetrica
- Toallas absorbentes
- Para el procedimiento se debe utilizar el kit de liacutequidos penetrantes visibles
removibles con solvente lo cual se contempla en el meacutetodo C ndash tipo II (ASTM E
165) que se puede observar en la tabla 19
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes
Elemento Designacioacuten del
fabricante
Coacutedigo de jaula
Prueba de referencia
Penetrante SKL-SP2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Revelador SKD-S2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Removedor SKC-S AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Fuente Manual de Procedimientos de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2019
70
Nota antes de cada procedimiento de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes se debe
verificar la fecha de caducidad del kit para evitar cualquier falla en la deteccioacuten
defectologica Adicionalmente se puede realizar la verificacioacuten de la validez de los
liacutequidos mediante pruebas en bloque patroacuten
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la de penetrantes visibles del tipo II removibles con
solventes y aplicacioacuten de revelador no acuoso
8 Condicioacuten superficial
81Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10 s aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
82Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
71
minus Desengrasado
Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente que viene
en el kit de liacutequidos penetrantes con esta se debe limpiar el cordoacuten de soldadura que
se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que la toalla quede limpia
despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus Desoxidacioacuten
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
9 Desarrollo de actividades
91 Secado de las superficies de las piezas
Deben secarse las piezas mojadas antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de pantildeos limpios que no dejen pelusa
92 Aplicacioacuten del penetrante
Se debe aplicar el penetrante en la superficie de la pieza a inspeccionar lo cual se lo
realiza rociando el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm evitando el
exceso de penetrante se debe dejar el tiempo de 5min
93 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante se debe eliminar de la superficie con ayuda de toallas
absorbentes impregnadas con solvente se debe realizar la limpieza en un solo sentido
hasta quedar sin liquido penetrante visible
94 Secado
El proceso de secado despueacutes de la remocioacuten del penetrante es de 5 minutos para
cumplir con el secado del solvente
95 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
La aplicacioacuten del revelador es uniforme una capa gruesa mantenieacutendose a una
distancia aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie
72
96Tiempos del revelado
El tiempo del revelado debe ser de 10 min y se establece que como maacuteximo el tiempo
permitido sea de 1 horas para reveladores no acuosos
97 Inspeccioacuten de la superficie
Se debe observar la superficie para detectar cualquier indicacioacuten en la soldadura estas
se tintildeen de color rojo por accioacuten del liacutequido penetrante con el contraste del fondo
blanco del revelador haciendo visible cualquier discontinuidad toda indicacioacuten
relevante debe ser medida y documentada en el registro Para determinar el tipo exacto
de defecto encontrado se debe seguir la capacitacioacuten de inspector de liacutequidos
penetrantes nivel I
10 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques para almacenamiento de petroacuteleo
11 Limpieza final
Cuando se utiliza reveladores no acuosos en la limpieza final estos deben ser
removidos este proceso puede ser con un rocioacute de agua desengrasantes o solvente
12 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte para inspeccioacuten visual se lo
puede visualizar en el anexo 3
121Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Set de liacutequidos penetrantes se coloca la marca y el tipo de kit que se va a utilizar
4 Tiempo de limpieza se coloca el tiempo de limpieza que transcurrioacute durante la
inspeccioacuten
73
5 Tiempo de penetracioacuten se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el penetrante durante
la inspeccioacuten
6 Tiempo de revelado se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el revelador durante la
inspeccioacuten
7 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
8 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
9 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
10 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
11 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la Norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
74
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido
por arreglo de fases
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Ultrasonido por Arreglo
de Fases
Coacutedigo
UPS-UT-01
Ndeg Pagina
06
PROCEDIMIENTO DE ULTRASONIDO MEDIANTE LA TEacuteCNICA DE
ARREGLO DE FASES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
75
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
ultrasonido con arreglo de fases
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura a tope
el espesor de estas maacutes delgado de los miembros de la junta debe ser de 6mm (14in)
aplicando la teacutecnica de ultrasonido con arreglo de fases
3 Personal
minus Nivel II en ultrasonido
Encargado de realizar la inspeccioacuten bajo este procedimiento
Supervisar nivel I en ultrasonido
minus Nivel I
Realizar la inspeccioacuten sujetaacutendose a este procedimiento bajo la supervisioacuten del nivel
II en ultrasonido
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Material y caracteriacutesticas de referencia
minus Material de la estructura ndash ASTM A36
minus Espesor de la plancha - 14rdquo
6 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
7 Equipo
71Instrumento ultrasoacutenico
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
76
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades El equipo que cumple con estos
paraacutemetros necesarios para el procedimiento de inspeccioacuten es el modelo OMNISCAN
MX2 por arreglo de fases
72Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz modelo 5L16-96X 10-A10-P-25-OM si el
tamantildeo del grano del material a examinarse requiere el uso de palpadores de otras
frecuencias se puede utilizar para asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es
posible ademaacutes utilizar palpadores con zapatas curvas modelo SA10- N55S-AOD que
permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte pieza o tuberiacutea a ser
examinada
73Elemento acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico En caso de no contar con el producto CMC se utilizaraacute como remplazo
aceite glicerina o grasa liviana
8 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada en el procedimiento de ultrasonido por arreglo de fases el
cual utiliza ondas transversales
9 Meacutetodo de calibracioacuten
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo I como se observa en la figura 31
91Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor Olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo Norma API
Para calibrar el equipo se debe seguir estos pasos
minus Conectar el transductor al equipo Omniscan MX2
minus Introduzca el coacutedigo correcto de la zapata y permita que el equipo reconozca el
transductor por medio del software y bibliotecas disponibles
77
minus Introduzca el valor teoacuterico de la velocidad de onda de corte del material que seraacute
inspeccionado
minus Introduzca un rango apropiado para el bloque de prueba que estaacute siendo utilizado
minus Introduzca la geometriacutea de la junta aacutengulo de bisel taloacuten altura del taloacuten etc
minus Calibracioacuten por sensibilidad
minus Calibracioacuten por velocidad
minus Calibracioacuten por retardo de zapata
El proceso de calibracioacuten se realiza con la funcioacuten de rechazo apagada y con el fin de
calibrar los siguientes tres paraacutemetros de manera ordenada
minus Sensibilidad - con la ayuda de reflectores de 116in a una profundidad de 15mm
para el caso de los bloques II W Tipo I y II se determina el nuacutemero de decibeles
necesarios para que este tipo de indicaciones pequentildeas alcancen amplitudes
visualizadas en el Scan A entre un 40 y 60 en todas las leyes focales utilizadas
en la inspeccioacuten la ganancia utilizada para este fin seraacute usada como el factor B en
la determinacioacuten del escalafoacuten de la indicacioacuten factor D
minus Velocidad del sonido del material - mediante la ayuda de dos radios de distancia
conocida ubicados en los bloques IIW tipo I o tipo II se realiza la calibracioacuten de
la velocidad del sonido o tiempo de vuelo de la onda soacutenica transversal en el acero
al carbono que en este caso debe permanecer cercana a los 3240 ms
minus Retardo de la zapata - debido a que la zapata angular utilizada en esta inspeccioacuten
genera que los muacuteltiples cristales emisores del tren de ondas se encuentren a
distancias diferentes del metal base es necesario que el equipo genere una
secuencia de disparos de la onda de los diferentes elementos para de esta manera
generar un tren de ondas refractado coherente con la inspeccioacuten
minus Curvas de medicioacuten (ajuste de sensibilidad) - se debe utilizar un bloque de
referencia correspondiente AWS
78
10 Condicioacuten superficial
Se debe preparar la superficie a inspeccionar esta debe tener un acabado que permita
un acople adecuado entre la zapata y la superficie del elemento debe estar libre de
suciedad salpicadura o pintura
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
11 Teacutecnica de barrido
Para el barrido se debe desplazar en forma paralela al cordoacuten de soldadura colocando
el transductor a una distancia de 10 mm del centro del cordoacuten de soldadura
examinando toda la longitud de este Es recomendable realizar una rotacioacuten de 5deg a 7deg
con el transductor de esta manera se puede detectar defectos de orientacioacuten Se debe
colocar durante el barrido constantemente una capa de acoplante
12 Registro e identificacioacuten
Las discontinuidades que sobrepasen el 50 de la altura maacutexima que debe tener el eco
en la pantalla asiacute como indicaciones que se visualicen en las demaacutes pantallas del
ultrasonido se las debe registrar en el archivo creado en el equipo para posteriormente
ser evaluadas Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector por ultrasonido nivel I
13 Criterios de aceptacioacuten
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
14 Reportes
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede ver en el anexo 4
79
141Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Angulo de transductor se coloca el valor del aacutengulo en el que se calibra el
transductor
4 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
5 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
6 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
7 Longitud inspeccioacuten es la longitud de la junta a inspeccionar
8 Espesor es el espesor de la plancha con la cual fue fabricada la probeta
9 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
10 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
11 Ubicacioacuten del defecto profundidad es la profundidad en la que se encuentra el
defecto detectado este valor nos entrega el equipo de ultrasonido
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
80
CAPIacuteTULO IV
COSTO
41 Costos directos
Son los costos directamente relacionados con la construccioacuten de las probetas
411 Mano de obra
Son los costos de mano de obra que fue utilizada para la elaboracioacuten de las probetas
con defectologiacutea
Tabla 20 Costo mano de obra
Costo construccioacuten probetas
Cargo Tiempo (h) Valor hora (USD) Valor Total (USD)
Soldador 40 1000 40000
Barolado 14 900 12600
TOTAL $ 52600
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
412 Material y equipo
Son los costos de la materia prima y materiales que se utilizaron para la construccioacuten
e inspeccioacuten de las probetas
Tabla 21 Costo materiales y equipo
Descripcioacuten Cantidad Valor (USD) Valor Total (USD)
Planchas ASTM A-36 de
1220x2440x 6mm
3 10000 30000
Disco de desbaste 7ʺx58 2 320 640
Disco de corte 7ʺx116 5 200 1000
Grata 7ʺ 1 1050 1050
Grata 4ʺ 1 773 773
Guantes para soldador 1 536 536
Polifan 4ʺ 2 502 1004
Electrodo E 6010 3(lb) 755 2265
Electrodo E 6013 8(lb) 620 3102
Kit Liacutequidos Penetrantes 1 6400 6400
Pantildeos absorbentes 5 180 900
Regla metaacutelica 1 350 350
Gel CMC 22(lb) 500 1100
Glicerina 1 150 150
Cincel 1 350 350
Tapa toriesfeacuterico
diaacutemetro 1000mm
1 28000 28000
TOTAL $ 77620
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
81
42Gastos generales
Son los costos de materiales mano de obra capacitacioacuten alquiler de equipos gastos
varios e imprevistos que se hicieron para la elaboracioacuten de las probetas e inspecciones
de las mismas
Tabla 22 Gastos generales
Descripcioacuten Valor (USD)
Uacutetiles de Oficina 4500
Transporte 17200
Impresiones 6000
Alquiler de Equipo de Ultrasonido 45000
Capacitacioacuten 100000
Inspeccioacuten visual 18000
Inspeccioacuten liacutequidos penetrantes 19000
Inspeccioacuten ultrasonido con arreglo
de fases
45000
Varios 30000
TOTAL $ 284700
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
43Costo total del proyecto
Es el valor total de los gastos en material mano de obra y gastos generales del
proyecto
Tabla 23 Costo total del proyecto
Descripcioacuten Valor (USD)
Mano de obra 52600
Materiales y Equipo directos 77620
Gastos Generales 284700
TOTAL 414920
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
82
CONCLUSIONES
minus A los resultados obtenidos en las inspecciones de las probetas los mismos que se
puede observar en las tablas 7 8 9 10 11 y 12 se los evaluoacute bajo los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API650 los cuales determinaron que ninguna
discontinuidad cumple con los paraacutemetros de aceptacioacuten y valida la eficiencia de
esta para evaluar discontinuidades
minus Los defectos obtenidos por las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten aplicadas a las
juntas de las 7 probetas fabricadas los cuales se pueden observar en las tablas 7
8 9 10 11 y 12 siendo las maacutes concurrentes la inclusioacuten con una altura de 6 mm
la cual fue detectada por el meacutetodo de ultrasonido con arreglo de fases y rechazada
por tener una longitud de falla aceptable superior al liacutemite de 4 mm para un espesor
de 6 mm y la falta de fusioacuten con una longitud de 32 mm la cual fue detectada
por el meacutetodo de liacutequidos penetrantes y rechazada por tener una longitud superior
al liacutemite de 15 mm para indicaciones lineales relevantes
- La validaciones mediante porcentaje de error de deteccioacuten para cada procedimiento
de ensayo no destructivo se las puede observar en las tablas 13 14 15 16 17 y
18 de las cuales los porcentajes de error maacutes altos de cada teacutecnica obtenidos
fueron 675 para el meacutetodo de liacutequidos penetrantes 633 en ultrasonido por
arreglo de fases y 489 para inspeccioacuten visual los mismos que se encuentra por
debajo del liacutemite de 10 de error porcentual permitido en la toma de datos lo que
permite validar los procedimientos descritos anteriormente
minus Se desarrolloacute un manual de procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a
tope y tipo T para cada teacutecnica de ensayos no destructivos en inspeccioacuten visual
liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo de fases en el que se detallan la
informacioacuten necesaria que debe contener un manual de procedimientos asiacute como
un correcto procedimiento de inspeccioacuten y evaluacioacuten de juntas en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo
83
RECOMENDACIONES
minus Al existir otras normas y coacutedigos de construccioacuten de tanques se recomienda la
investigacioacuten de los requerimientos de estas para validar si los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API 650 son los maacutes adecuados para la
inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
minus Se recomienda continuar con la investigacioacuten sobre el anaacutelisis defectoloacutegico del
tanque probeta y las probetas tipo junta aplicando otros tipos de ensayos no
destructivos como radiografiacutea industrial y partiacuteculas magneacuteticas para determinar
cuaacutel teacutecnica es las maacutes eficiente en este tipo de deteccioacuten defectologica y si se
encuentran los mismos defectos en las probetas
minus Para una correcta validacioacuten se recomienda contar con una capacitacioacuten previa a
la inspeccioacuten ya que tales conocimientos permiten una mejor identificacioacuten de los
tipos de defectos realizar una medicioacuten adecuada es decir ejecutar un trabajo maacutes
eficaz Caso contrario se puede obtener un error porcentual mayor al permitido y
se tendraacute que repetir la inspeccioacuten en esa junta
minus En este proyecto de titulacioacuten se estudia un tipo de tanque de almacenamiento a
presioacuten atmosfeacuterica se recomienda desarrollar el estudio de otros tipos de
estructuras como los tanques a presiones altas o de baja presioacuten existentes en la
industria para determinar si el manual de procedimientos desarrollado en este
proyecto de titulacioacuten es vaacutelido
84
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penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en materiales compuestos MEacuteXICO
DF 2015
[49] D A ROJAS RODRIacuteGUEZ DESARROLLO Y ELABORACION DEL
MANUAL DE PROCEDIMIENTOS DE INSPECCION PARA TALLERES
AERONAUTICOS DE REPARACION DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
BOGOTAacute 2016
88
[50] E A Encarnacioacuten Franco Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de
soldadura en la empresa INDIMA SA Quito 2010
[51] Society American Welding laquoStandard Welding Terms and Definitionraquo de
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[52] Inccer laquoSMAWraquo de Soldadura de raiacutez abierta con ranura en V 2016 p 12
[53] G Ortiz Defectos y discontinuidades de la soldadura Cabudare Universidad
Fermin Toro 2018
[54] C T d Oriente Memoria de calculo Mecanico - Crude Storage Tank T-40401A
Quito PETROAMAZONAS EP 2019
[55] R E Montalvaacuten Moreno y C E Urbina Cornavaca Disentildeo de una Roladora para
el Laboratorio de Conformacioacuten de Metales Managua Universidad Nacional de
Ingenieria 2012
[56] F P Cuichaacuten Ponce y J E Malte Malte Disentildeo y construccioacuten de una maacutequina
Prototipo para Rebordear fondos toriesfericos de tanques de almacenamiento
Quito Escuela Politeacutecnica Nacional 2012
[57] A Comparin laquoThe Fabricatorraquo 06 06 2018 [En liacutenea] Available
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manufacturing-for-beginners
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httpsiriartecomcovolumen-tapas-fondos-bombeados
89
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[65] A Uriarte laquoWelding from Peruacuteraquo [En liacutenea] Available
httpsweldingfromperuwordpresscom20180504como-soldar-tuberia-con-
proceso-smaw
90
ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125
91
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Localizacioacuten SI NO
CalificacioacutenO BSERVACIO NESNdeg
IdentificacioacutenSoldador
Longitud
de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto
(mm)
Soldadura Ndeg
Temperatura de la pieza Tipo de Iluminacioacuten ModeloNuacutemero de Serie o
CoacutedigoFecha de Calibracioacuten
Equipo de Medicioacuten de Temperatura
Material Intrumentos Utilizados Proceso de Soldadura Angulo de Incidencia
Temperatura permitida Condicioacuten Superficial Intensidad de la Luz (lux)
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Paacutegina
UPS-VT-001-RG-01
CLIENTE
FECHA
Procedimiento Norma Probeta Longitud total Inspeccionada (m) Distancia de Visioacuten
FECHA
Penetrante (Penetrant)
Revelador (Developer)
Longitud Localizacioacuten SI NO
Limpiador (Cleaner)
Ndeg UBICACIOacute N DE DEFECTO S Y
Soldadura Ndeg O BSERVACIO NES
Temperatura permitida
CalificacioacutenDiaacutemetro
(mm)
Longitud de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto (mm)
Condicioacuten superficial Tiempo de revelado
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS
PENETRANTES
CLIENTE
Teacutecnica
Paacutegina
UPS-PT-001-RG-01
Probeta
Material
Longitud total inspeccionada (mm) Tiempo de limpieza
Tiempo de penetracioacuten
Procedimiento
Identificacioacuten SOLDADOR
Kit de Liacutequidos Penetrantes
92
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Profundidad Localizacioacuten SI NO
O BSERVACIO NESIdentificacioacuten soldadura Ndeg
Frecuencia Instrumento de medicioacutenTransductor Aacutengulos del transductor
Teacutecnica
Acoplante
Paacutegina
UPS-UT-001-RG-01
REPORTE DE INSPECCIOacuteN POR ULTRASONIDO
Longitud total inspeccionada (metros)
Probeta Material
Equipo Fecha de calibracioacuten Proceso de soldadura
CLIENTE FECHA
Procedimiento
Condicion superficial
Ubicacioacuten del defecto (mm) CalificacioacutenSoldadores
Longitud de
inspeccioacuten (mm)
93
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ)
94
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS)
95
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM
96
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones
97
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas amp
Inspecciones
98
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
99
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
100
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo tanque
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
101
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo junta
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
102
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque
103
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
104
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas
105
Anexo 20 Fuentes Luminosas
FUENTE
LUMINOSA ILUMINACIOacuteN
(lux)
ANGULO DE
INCIDENCIA
DISTANCIA MAacuteXIMA (mm)
Watts Volts Bulbo lechoso Bulbo claro
40 W 127 V
300
350
500
540
90
340
320
270
250
390
360
300
270
300
350
500
540
30
220
200
150
140
230
210
160
140
40 W 220 V
300
350
500
540
90ordm
370
340
270
250
460
410
320
300
300
350
500
540
30ordm
230
210
160
150
270
260
200
180
60 W 127 V
300
350
500
540
90ordm
550
510
410
400
440
380
340
320
300
350
500
540
30ordm
340
310
250
220
310
260
230
220
LINTERNA DE 3
PILAS GRANDES
300
350
500
540
90ordm
600
600
600
520
300
350
500
540
30ordm
600
470
400
300
Fuente Procedimiento Inspeccioacuten Visual Juan Francisco Gangotena 2016
i
CESIOacuteN DE DERECHOS DE AUTOR
Yo Christian Rodrigo Peacuterez Paredes con documento de identificacioacuten Ndeg
1003710843 manifiesto mi voluntad y cedo a la Universidad Politeacutecnica Salesiana la
titularidad sobre los derechos patrimoniales en virtud de que soy autor del trabajo de
titulacioacuten ldquoDESARROLLAR UN MANUAL DE PROCEDIMIENTOS PARA LA
INSPECCIOacuteN EN UNIONES DE SOLDADURA A TOPE Y TIPO T EN TANQUES
DE ALMACENAMIENTO FABRICADOS DE ACERO ASTM- A36rdquo mismo que
ha sido desarrollado para optar por el tiacutetulo de Ingeniero Mecaacutenico en la Universidad
Politeacutecnica Salesiana quedando la Universidad facultada para ejercer plenamente los
derechos cedidos anteriormente
En aplicacioacuten a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual en mi condicioacuten de
autor me reservo los derechos morales de la obra antes citada En concordancia
suscribo este documento en el momento que hago entrega del trabajo final en formato
digital a la Biblioteca de la Universidad Politeacutecnica Salesiana
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
CI 1003710843
Quito marzo 2020
ii
DECLARATORIA DE COAUTORIacuteA DEL DOCENTE TUTOR
Yo declaro que bajo mi direccioacuten y asesoriacutea fue desarrollado el trabajo Proyecto
Teacutecnico ldquoDESARROLLAR UN MANUAL DE PROCEDIMIENTOS PARA LA
INSPECCIOacuteN EN UNIONES DE SOLDADURA A TOPE Y TIPO T EN TANQUES
DE ALMACENAMIENTO FABRICADOS DE ACERO ASTM- A36rdquo realizado por
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes obteniendo un producto que cumple con todos los
requisitos estipulados por la Universidad Politeacutecnica Salesiana para ser considerados
como trabajo final de titulacioacuten
Quito marzo 2020
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
CI 1756684369
iii
DEDICATORIA
El presente trabajo de titulacioacuten se lo dedico a mi hijo Christian por ser mi fuerza
para lograr mis metas
iv
AGRADECIMIENTO
Agradezco primeramente a Dios por darme la fortaleza para lograr superar esta etapa
de mi vida a mis padres Jaime y Mariacutea por su apoyo incondicional durante todas las
etapas de mi vida por todo el sacrificio para que pueda lograr mis metas a mi hermano
Jaime Geovanny por apoyarme en todo momento por ser mi inspiracioacuten y mi guiacutea a
mi esposa Paola por inspirarme con su ejemplo de fortaleza y dedicacioacuten
Al Ingeniero Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez director del trabajo de titulacioacuten
por dedicar su tiempo y compartir su conocimiento durante la elaboracioacuten de este
proyecto de titulacioacuten
Al Ingeniero Juan Gangotena por la asesoriacutea y recomendaciones las cuales fueron
parte fundamental para lograr culminar este proyecto
v
IacuteNDICE
CESIOacuteN DE DERECHOS DE AUTOR I
DECLARATORIA DE COAUTORIacuteA DEL DOCENTE TUTOR II
DEDICATORIA III
AGRADECIMIENTO IV
IacuteNDICE V
GLOSARIO XIII
RESUMEN XVI
ABSTRACT XVII
INTRODUCCIOacuteN XVIII
CAPIacuteTULO I 1
MARCO TEOacuteRICO 1
11 Tanques de almacenamiento 1
111 Tanques atmosfeacutericos soldados 1
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento 3
12 Meacutetodos de soldadura 3
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW 3
13 Ensayos no destructivos 4
131 Inspeccioacuten visual 5
132 Ultrasonido 6
133 Liacutequidos penetrantes 11
14 Juntas de soldadura 15
141 Juntas a tope 16
142 Juntas tipo ldquoTrdquo 16
15 Discontinuidades 17
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura 17
152 Discontinuidades superficiales 19
153 Discontinuidades internas 20
CAPIacuteTULO II 22
METODOLOGIacuteA 22
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento 22
211 Procedimiento 22
212 Manual de procedimientos 22
vi
22 Construccioacuten de probetas 26
221 Caacutelculo del espesor de la plancha 26
222 Probeta tipo tanque 27
223 Probeta tipo juntas 29
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras 29
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual 29
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes 31
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido 38
CAPIacuteTULO III 41
DESARROLLO 41
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650 41
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual 41
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes 42
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases 43
32 Construccioacuten de probetas 44
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque 44
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope 45
323 Soldadura 46
33 Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea 47
331 Defectos en las probetas tipo junta 47
332 Defectos en la probeta tipo tanque 49
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades 51
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque 51
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta 54
35 Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten 56
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido 57
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes 59
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual 60
36 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura 63
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual 63
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes 68
vii
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido por
arreglo de fases 74
CAPIacuteTULO IV 80
COSTO 80
41 Costos directos 80
411 Mano de obra 80
412 Material y equipo 80
42 Gastos generales 81
43 Costo total del proyecto 81
CONCLUSIONES 82
RECOMENDACIONES 83
LISTA DE REFERENCIAS 84
viii
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo 2
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW 4
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos 4
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales 7
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales 8
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan 9
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan 9
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan 9
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan 10
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico 10
Figura 11 Transductor de incidencia angular 11
Figura 12 Tensioacuten superficial 13
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes 14
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante 14
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador 15
Figura 16 Junta a tope 16
Figura 17 Junta tipo T 16
Figura 18 Junta a tope con bisel en V 16
Figura 19 Tipos de defectos superficiales 18
Figura 20 Tipos de defectos internos 18
Figura 21 Socavadura 19
Figura 22 Falta de soldadura 19
Figura 23 Falta de Fusioacuten 20
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta 20
Figura 25 Quemoacuten 20
Figura 26 Inclusioacuten 21
Figura 27 Porosidad agrupada 21
Figura 28 Fisura 21
Figura 29 Membrete de encabezado 23
Figura 30 Membrete de firmas 23
Figura 31 Proceso de barolado 28
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala 28
ix
Figura 33 Proceso de repujado 28
Figura 34 Probeta junta tipo T 29
Figura 35 Proceso de Inspeccioacuten con penetrantes visibles 32
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana 33
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa
INDIMA SA 34
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso 35
Figura 39 Tiempo del revelado 36
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW 38
Figura 41 Planchas baroladas 45
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento 45
x
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END 25
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo 42
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) 43
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW 46
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas 48
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus causas
49
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases 51
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes 53
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual 54
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta 55
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta 55
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta 56
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido 57
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta 58
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo tanque 59
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo junta 60
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta 61
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta tipo
tanque 61
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes 69
Tabla 20 Costo mano de obra 80
xi
Tabla 21 Costo materiales y equipo 80
Tabla 22 Gastos generales 81
Tabla 23 Costo total del proyecto 81
xii
IacuteNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 90
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual 91
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes 91
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases 92
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ) 93
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS) 94
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM 95
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI
Pruebas amp Inspecciones 96
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones 97
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 98
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 99
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
tanque por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 100
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
junta por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 101
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125 102
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque 102
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta 103
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 103
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 104
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas 104
Anexo 20 Fuentes Luminosas 105
xiii
GLOSARIO
Ensayos destructivos Es la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos para el anaacutelisis de la
estructura fiacutesica de los materiales piezas o estructuras en buacutesqueda de defectos que
se puedan encontrar [1]
ASTM Siglas en ingleacutes para la American Society of Testing Materials que significa
Asociacioacuten Americana de Ensayo de Materiales Son los encargados de probar la
resistencia de los materiales para la construccioacuten [2]
Capilar Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones
fiacutesicas anaacutelogas tales como en medios porosos) que vienen producidos por la tensioacuten
superficial en funcioacuten de las magnitudes relativas de la cohesioacuten del liacutequido [3]
Viscosidad Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo
cortante [3]
Atenuacioacuten Es la perdida de la intensidad afectada por una radiacioacuten cuando se
propaga en un medio [4]
Reflexioacuten Es la cantidad de energiacutea ultrasoacutenica que se refleja al incidir en una
interfase acuacutestica La ley de reflexioacuten dice que el aacutengulo de onda reflejada es igual al
aacutengulo de onda incidente del mismo tipo [4]
Refraccioacuten Este fenoacutemeno se produce en una interfaz debido a las diferentes
velocidades de las ondas acuacutesticas que se encuentran en el interior del material [5]
Cohesioacuten Es la fuerza que mantiene las moleacuteculas de un cuerpo a distancias cercanas
una de las otras [6]
Certificacioacuten Es el testimonio escrito de que un individuo cumple con los
requerimientos de una praacutectica especifica o norma [7]
END Abreviatura de Ensayos No Destructivos [8]
xiv
Trazabilidad Son procedimientos preestablecidos que permiten conocer el histoacuterico
de un elemento o varios [9]
Grietas en la corona Es una fisura presente en la zona superior del cordoacuten de
soldadura [10]
Golpe de arco Son pequentildeos puntos que se encuentran alejados de la junta en la cual
la superficie se derrite [11]
Presioacuten de Operacioacuten Es la presioacuten de trabajo en condiciones normales de
funcionamiento de un tanque de almacenamiento [12]
Defectos de soldadura Son indicaciones o discontinuidades que se forman en el
cordoacuten de soldadura por alguacuten proceso mal realizado durante su fabricacioacuten
Discontinuidad Es la falta de continuidad en la estructura de un material que debido
a esta interrupcioacuten se ve comprometida la resistencia del material o soldadura [13]
Junta Soldada Es la unioacuten de dos o maacutes piezas generados por un cordoacuten de soldadura
[14]
Mordedura es un tipo de discontinuidad superficial es una depresioacuten en la superficie
del material base adyacente al cordoacuten de soldadura [15]
VT Visual Testing [16]
PT Liquid penetrant testing [16]
UT Ultrasonic testing [16]
Probeta Elemento que es sometido a una serie de ensayos para ser estudiada [17]
Tolerancia Es la variacioacuten permisible del tamantildeo para un adecuado funcionamiento
[18]
xv
Heterogeneidad Los elementos que lo componen son diferenciables entre siacute [19]
Hidrocarburos Sustancias quiacutemicas que se forman en la naturaleza debido a la
mezcla de hidrogeno y carbono [20]
Lineamientos tendencia rasgo caracteriacutestico de algo [21]
Luminiscente Es cuando un electrodo de simple valencia es estimulado [22]
Incidencia Acontecimiento que sobreviene en el transcurso de una situacioacuten [23]
Alumbramiento Accioacuten de alumbrar o llenar de luz
Salpicadura Son partiacuteculas de material no metaacutelico las cuales salen dispersas durante
el proceso de soldadura [24]
Confort Bienestar fiacutesico en determinadas condiciones
Traslape es la unioacuten entre dos elementos permitiendo que los elementos se
prolonguen [25]
Escoria Es una capa protectora que se genera para proteger el cordoacuten de soldadura
J1 Junta uno
P1T Probeta uno seccioacuten Transversal
P2F Probeta dos seccioacuten frontal
xvi
RESUMEN
El objetivo de este proyecto de titulacioacuten es desarrollar un manual de procedimientos
para la aplicacioacuten de ensayos no destructivos como inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases aplicados a juntas a tope y tipo T
presentes en tanques de almacenamiento de petroacuteleo de acuerdo a la Norma API 650
desarrollando procedimientos especiacuteficos para cada tipo de ensayo y su aplicacioacuten en
probetas con defectologias
Mediante un anaacutelisis comparativo del porcentaje de error en la deteccioacuten de fallos o
discontinuidades se validan los procedimientos de inspeccioacuten desarrollados con los
realizados por una entidad externa certificada basado en los criterios de aceptacioacuten y
rechazo de la Norma API 650 seccioacuten 8 el porcentaje de error fue menor del 10
como liacutemite los procedimientos de inspeccioacuten son aplicables para cordones de
soldadura de tanques de almacenamiento atmosfeacuterico
Dichos procedimientos se encuentran agrupados en un manual estos fueron
desarrollados para las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases
Este manual constituye una guiacutea para el desarrollo de nuevos procedimientos para las
entidades que se especializan en la aplicacioacuten de ensayos no destructivos y que buscan
la certificacioacuten de sus inspecciones
Palabras Clave Procedimientos Inspeccioacuten Inspeccioacuten Visual Liacutequidos
Penetrantes Ultrasonido Arreglo de Fases Probeta Ensayos No Destructivos
xvii
ABSTRACT
The objective of this titling project is to develop a manual of procedures for the
application of non-destructive tests such as visual inspection penetrating liquids and
ultrasound phases arrangement applied to tope and type T joints present in petroleum
storage tanks according to API Standard 650 developing specific procedures for each
type of non-destructive test and its application in defection specimens A comparative
analysis that corroborates the validity of the inspection procedures applied and those
performed by a certified external entity evaluated by means of acceptance and
rejection criteria of API Standard 650 obtaining as a result a percentage of error below
the 10 limit corresponding to the human and environmental factor in the taking of
measurements in conclusion the inspection procedures are applicable for welding
cords of atmospheric storage tanks
These procedures are described in manuals developed for the different inspection
techniques visual penetrant liquids and ultrasound phase arrangement
This manual is going to be a guide for the new procedure developing for entities which
are specialized in the application of non-destructive testing and which are looking for
the certification of their inspection
Keywords Procedures Inspection Visual Inspection Penetrating Liquids
Ultrasound Phase Arrangement Test Tube Non-Destructive Testing
xviii
INTRODUCCIOacuteN
La actividad petrolera en el Ecuador es una fuente de ingresos importante para su
economiacutea en el antildeo 2019 hasta el mes de octubre se extrajeron un total de 52745926
barriles de petroacuteleo el cual es almacenado hasta su procesamiento en tanques
dependiendo de la presioacuten y la volatilidad del petroacuteleo variacutean su estructura y material
siendo el maacutes importante el acero ASTM-A36
La aplicacioacuten de normas establecidas por el Instituto Americano de Petroacuteleo (API)
garantiza la fabricacioacuten y funcionamiento de tanques soldados para almacenamiento
mediante paraacutemetros aplicados a meacutetodos de deteccioacuten de discontinuidades como los
ensayos no destructivos los cuales son teacutecnicas que permiten la deteccioacuten de
indicaciones superficiales y subsuperficiales en uniones de soldadura posibilitando el
mantenimiento y reparacioacuten oportuna de estructuras de grandes dimensiones Para la
aplicacioacuten adecuada de este tipo de ensayos es necesario estandarizar los
procedimientos mediante manuales que sirvan de complemento al momento de
inspeccionar
En la actualidad existen manuales que permiten el uso de los equipos de ensayos no
destructivos Jaime Peacuterez et al en el antildeo 2015 elaboroacute un manual de procedimientos
para la inspeccioacuten en uniones a tope para tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y
coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido Olympus EPOCH 1000i en la que
se destaca la importancia de aplicar dichos ensayos para determinar la integridad
estructural de los materiales y estructuras en tuberiacuteas Daniel Perera en el antildeo 2017
elaboroacute un manual de introduccioacuten al ultrasonido industrial en el que se destaca la
necesidad de definir los pasos de una inspeccioacuten ultrasoacutenica cumpliendo con las
normas internacionales brindar una guiacutea para el desarrollo de manuales de
procedimiento de empresas dedicadas al aacutembito de las inspecciones de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo aplicando ensayos no destructivos Esta es una razoacuten de
gran importancia para desarrollar un manual de procedimientos que permita la
inspeccioacuten en uniones de dos importantes tipos de soldadura a tope y tipo T en
tanques de almacenamiento de petroacuteleo fabricados de acero ASTM- A36
xix
Problemaacutetica
Siendo el Ecuador un paiacutes que basa su economiacutea en la produccioacuten de petroacuteleo tiene la
necesidad de aumentar la construccioacuten de tanques para su almacenamiento mismos
que necesitan un debido control de calidad para verificar el cumplimiento de todos los
lineamientos establecidos para la puesta en operacioacuten de los mismos de lo contrario
puede existir la presencia de fallas estructurales que podriacutean causar derrames de
petroacuteleo lo que generariacutea peacuterdidas econoacutemicas a las empresas petroleras y dantildeos
irreparables al medio ambiente
Ademaacutes las empresas constructoras de los tanques en mencioacuten contratan a otras
especializadas en ensayos no destructivos de soldaduras para realizar las debidas
inspecciones y al considerar que cada procedimiento requiere de un manual para su
aplicacioacuten en respuesta a dichos requerimientos se elabora el presente trabajo
Justificacioacuten
Es necesario la elaboracioacuten de un manual praacutectico y faacutecil de usar que permita realizar
un correcto procedimiento de inspeccioacuten en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo y evaluar el proceso de soldadura detectando posibles
defectos que ocasionen fuga del liacutequido almacenado que perjudicariacutea de manera
irreparable al medio ambiente y provocariacutea peacuterdidas econoacutemicas a la empresa
petrolera cabe destacar que este tipo de manual de procedimiento no los posee
cualquier entidad y son de uso principal de empresas dedicadas al aacuterea de los ensayos
no destructivos
Objetivo General
- Desarrollar un Manual de Procedimientos para la inspeccioacuten en uniones de
soldadura a Tope y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero
ASTM- A36
Objetivos Especiacuteficos
- Determinar los requerimientos establecidos por la norma API 650 y para la
inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope con la aplicacioacuten de los meacutetodos de
inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
xx
- Identificar y evaluar las discontinuidades presentes en probetas soldadas con
uniones a tope y tipo T fabricadas de acero ASTM- A36 con el uso de las teacutecnicas
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
- Validar los procedimientos de inspeccioacuten a efectuar en cada tipo de prueba en un
prototipo de tanque de almacenamiento construido a escala basado en la Norma
API 650
- Desarrollar el Manual de Procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a Tope
y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero A-36 por los meacutetodos
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
1
CAPIacuteTULO I
MARCO TEOacuteRICO
En este capiacutetulo se considera los tipos de tanques que se utilizan en el almacenamiento
de petroacuteleo describiendo sus caracteriacutesticas principales como el tipo de unioacuten para su
construccioacuten forma del techo y la capacidad de presioacuten de funcionamiento el proceso
de soldaduras que se pueden utilizar para la fabricacioacuten de tanques de almacenamiento
dependiendo de la capacidad y uso que se va a aplicar el proceso de calidad que deben
cumplir estos tanques para su funcionamiento asiacute como los tipos de teacutecnicas de
ensayos no destructivos utilizados (inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes
ultrasonido) para verificar y certificar que el tanque se encuentra apto para su
funcionamiento despueacutes de su fabricacioacuten describiendo las caracteriacutesticas tipos y
propiedades de cada uno de ellos los tipos de juntas presentes en la construccioacuten de
los tanques de almacenamiento de petroacuteleo los tipos de discontinuidades maacutes comunes
que pueden existir en este tipo de uniones soldadas las partes y contenido que tiene
un manual de procedimientos y la descripcioacuten de cada punto a ser tratado en una
inspeccioacuten
11Tanques de almacenamiento
Los tanques son estructuras disentildeadas para el almacenamiento o proceso de fluidos
previos a la refinacioacuten del petroacuteleo Se los puede disentildear de diferentes formas tamantildeos
y materiales dependiendo de la funcioacuten que se les deacute La volatilidad y la presioacuten del
fluido almacenado determinan el disentildeo del tanque que se debe usar [26]
111 Tanques atmosfeacutericos soldados
Estos tanques son generalmente utilizados en instalaciones petroleras como refineriacuteas
de petroacuteleo y estacioacuten de bombeo Estos son disentildeados para soportar presiones internas
de 15 psi
En la norma API 650 se contempla dos tipos de tanques de almacenamiento los de
techo fijo y los de techo flotante la diferencia entre los dos tipos es que los de techo
flotante se utilizan para el almacenamiento de productos altamente volaacutetiles como la
gasolina Los de techo fijo son utilizados para el almacenamiento de productos poco
2
volaacutetiles como el petroacuteleo Los tanques de almacenamiento a presioacuten atmosfeacuterica de
techo fijo seraacuten los que formen parte del presente estudio [27]
a Tanques atmosfeacutericos de techo fijo
Estos sirven para almacenar petroacuteleo agua o productos con una presioacuten de vapor
relativamente baja Es decir que son aquellos que no tienen tendencia a producir
vapores a la temperatura ambiente [28] La presioacuten de operacioacuten de estos tanques es
de 15 psi esto se logra por los respiraderos que se encuentran en la parte superior del
tanque De acuerdo a la norma API 650 para los tanques de techo fijo existen las
siguientes configuraciones de acuerdo al tipo de techo coacutenico sombrilla domo Los
tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo son los estudiados en este proyecto de
investigacioacuten [29]
minus Tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo
Tienen un cuerpo ciliacutendrico un fondo plano y su parte superior es similar a una
superficie esfeacuterica como se puede observar en la figura 1 estos tanques atmosfeacutericos
de techo tipo domo soportan presiones de 15 psi en ocasiones esta presioacuten puede
aumentar 25 psi debido a la generacioacuten de vapores internos [30] Su proceso de
fabricacioacuten es laborioso debido a que cada segmento del techo deben ser
conformados con un radio de curvatura comprendido en un rango de 08 ndash 12 veces el
diaacutemetro nominal del tanque [29] El disentildeo de la probeta tipo tanque que se fabricaraacute
en este proyecto seraacute en base a las caracteriacutesticas principales de este tipo de tanques
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo
Fuente Recipientes a presioacuten Diacuteaz del Castillo Rodriacuteguez 2018
3
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
Los tanques atmosfeacutericos son infraestructuras que representan el 95 de
almacenamiento de petroacuteleo del paiacutes Las normas que se aplican en este tipo de
estructuras son elaboradas por muchos organismos uno de los cuales es la API [31]
a Instituto americano de petroacuteleo (API)
Las normas y estaacutendares para tanques son hechos para proveer confiabilidad ante
factores criacuteticos de disentildeo los coacutedigos que son emitidos por el API son los encargados
de reducir los riesgos por cataacutestrofe debido a sus consideraciones de seleccioacuten de
materiales soldadura uniones meacutetodos de inspeccioacuten y fabricacioacuten y se aplican a la
industria quiacutemica alimenticia petrolera entre otras de esta manera entregan
aceptabilidad viabilidad asiacute como tambieacuten utilidad mediante el aseguramiento de la
calidad fiabilidad y seguridad de los disentildeos practicas operaciones y equipamientos
Por ende la norma que se va a utilizar en el proyecto para las inspecciones de juntas a
tope y tipo T es la norma API 650 en tanques soldados para almacenamiento de
petroacuteleo
minus Norma API 650
Esta norma tiene como finalidad facilitar la fabricacioacuten y adquisicioacuten de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo de varios tamantildeos y capacidades para presiones internas
no mayores a 172 kPa (212 lbfin) En esta norma se puede encontrar informacioacuten
sobre materiales de fabricacioacuten procedimientos de soldadura pruebas e inspecciones
asiacute como algunos lineamientos para la puesta en operacioacuten [32] [14]
12Meacutetodos de Soldadura
Los meacutetodos maacutes conocidos de soldadura tipo arco que se aplican en la construccioacuten
de tanques de almacenamiento son SMAW (soldadura de electrodo revestido)
GMAW (Soldadura de arco con proteccioacuten de gas) y GTAW (soldadura de electrodo
de tungsteno) Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento de petroacuteleo se ha
seleccionado el proceso SMAW
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW
Es un proceso de soldadura por arco el cual consiste en la utilizacioacuten de un electrodo
con recubrimiento a traveacutes de este electrodo se genera un arco eleacutectrico con el material
4
base como se observa en la figura 2 este arco puede llegar a tener temperaturas de
hasta 5500 degC fundieacutendose el nuacutecleo del electrodo al material base que se estaacute
soldando el recubrimiento del electrodo combustiona creando una atmosfera que
protege el proceso de soldeo de la humedad y elementos contaminantes Tambieacuten este
crea una escoria que recubre el cordoacuten de soldadura [33]
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
minus Tipo de electrodo utilizado en el proceso SMAW
Para la seleccioacuten del electrodo se debe seleccionar en base al material del que estaacute
construido el nuacutecleo tambieacuten se debe tener en cuenta el material del cual estaacute
compuesto el recubrimiento ademaacutes se debe considerar el diaacutemetro del electrodo [33]
para la identificacioacuten de un electrodo se puede guiar en la figura 3
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
13 Ensayos no destructivos
Los procesos de soldeo se encuentran presentes en diferentes tipos de construcciones
a nuestro alrededor ya sean estas estructuras de edificios puentes maacutequinas barcos
trenes aviones vehiacuteculos o en cualquier unioacuten que esteacute formada por diferentes piezas
Los elementos y piezas soldadas requieren de una verificacioacuten de coacutemo se realizoacute el
proceso de fabricacioacuten asiacute como tambieacuten sirven para realizar mantenimientos
preventivos a nivel industrial ya que la presencia de grietas nudos imperfecciones y
5
escoria pueden provocar la rotura de las piezas [34] Los ensayos no destructivos que
se van a utilizar para esta investigacioacuten son inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido con arreglo de fases
131 Inspeccioacuten visual
Este tipo de ensayo no destructivo es el maacutes baacutesico e inevitable de realizar en cada
inspeccioacuten ayuda a detectar discontinuidades superficiales que a simple vista no son
evidentes Existen algunas ayudas oacutepticas que se utilizan durante la inspeccioacuten visual
minus Magnificadores son accesorios que convergen o divergen la luz por refraccioacuten
se los llama lupas permiten magnificar el tamantildeo de la imagen La curvatura en el
lente convergente es un factor que permite la magnificacioacuten de la imagen que va
desde los 15X a 2000X
minus Linternas Permiten iluminar aacutereas con falta de luz natural o claridad Se debe
tener precaucioacuten en la utilizacioacuten de este accesorio en ambientes explosivos El
tipo de linternas maacutes usados son las haloacutegenas La intensidad de la luz debe ser de
1000 lux
minus Calibrador vernier o pie de rey son utilizados para realizar mediciones muy
finas con una alta exactitud [35]
a Visioacuten
Es la capacidad que permite a traveacutes de la luz interpretar nuestro entorno con la
percepcioacuten de las ondas de luz captadas por el ojo e interpretadas por el cerebro se
transforman en visioacuten
b Fundamento de la luz
La luz es el principio fiacutesico indispensable en la inspeccioacuten visual la frecuencia del
espectro electromagneacutetico estaacute entre 370 y 770 nm (nanoacutemetros) Existen algunos
tipos de luz
minus Incandescentes son laacutemparas de filamento con un manto de gas y arco de carboacuten
piro luminiscente
6
minus Luminiscente son laacutemparas de descarga de gas laser diodos que emiten luz led y
fluorescente [35]
132 Ultrasonido
Es una teacutecnica de ensayo no destructivo la cual es empleada en deteccioacuten de defectos
de soldadura Este hace uso de las ondas acuacutesticas de igual naturaleza que las ondas
sonoras con la diferencia de que su campo de frecuencia se localiza por encima de la
zona perceptible para el oiacutedo
El campo de las ondas ultrasoacutenicas comprende las frecuencias superiores a los 20 kHz
El liacutemite para la frecuencia puede ser percibida por el oiacutedo y depende de la praacutectica
para que pueda existir generacioacuten y recepcioacuten de estas frecuencias [36] Estas ondas
ultrasoacutenicas se generan debido a las siguientes propiedades
minus Efecto piezoeleacutectrico
Es un fenoacutemeno fiacutesico que poseen algunos cristales por lo cual se forma un diferencial
de potencial eleacutectrico en el cristal cuando eacuteste se encuentra sometido a una
deformacioacuten mecaacutenica generaacutendose ondas ultrasoacutenicas a frecuencias sobre los 100
KHz con cristales delgados [5]
minus Efecto magnetoestrictivo
Debido al efecto del campo magneacutetico existen materiales ferromagneacuteticos que tienen
la propiedad de contraerse o expandirse En el acero ferromagneacutetico se genera un
campo magneacutetico si este es expuesto a un esfuerzo de compresioacuten o traccioacuten [39]
La aplicacioacuten de esta teacutecnica necesita una fuente de emisioacuten e interaccioacuten de las ondas
con la pieza con los defectos y un verificador de indicaciones [37] Las ondas
ultrasoacutenicas se propagan a traveacutes de todos los medios por donde exista fracciones de
materia aacutetomos o moleacuteculas capaces de vibrar debido a esto su propagacioacuten tendraacute
lugar en los gases liacutequidos y soacutelidos [5]
Este meacutetodo no destructivo en el que un haz o conjunto de ondas de alta frecuencia se
los introduce en materiales para la deteccioacuten de fallas en la superficie y sub-superficial
[38]
7
a Onda ultrasoacutenica
Todo material con propiedades elaacutesticas puede propagar ondas soacutenicas y ultrasoacutenicas
a traveacutes de eacutel en tanto las fuerzas elaacutesticas son capaces de retraer las partiacuteculas a su
posicioacuten de reposo
En cuerpos con estructura cristalina como los metales en estado soacutelido las partiacuteculas
que conforman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones de equilibrio
describiendo oscilaciones con trayectorias diversas en funcioacuten de la energiacutea mecaacutenica
aplicada originando distintos tipos de ondas ultrasoacutenicas [40]
minus Ondas longitudinales
Estas ondas viajan a traveacutes de los materiales con una alternancia entre compresioacuten y
refraccioacuten generando que las partiacuteculas transmitan ondas de vibracioacuten de ida y vuelta
en la misma direccioacuten por la cual viajaron las ondas tal como se puede observar en la
figura 4 Este mismo tipo de onda es el que transmite el sonido a traveacutes de los cuerpos
soacutelidos y liacutequidos [36] [41]
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra (a) el graacutefico de la amplitud del desplazamiento de la partiacutecula versus la
distancia que viaja la onda ambas con la resultante del punto maacutes bajo de la refraccioacuten
y la cresta de la compresioacuten (b) Representacioacuten de la presioacuten instantaacutenea del
desplazamiento de la partiacutecula El eje horizontal representa el tiempo instantaacuteneo de la
distancia recorrida [41]
8
minus Ondas transversales
Si el medio es capaz de transmitir esfuerzos de cizalladura lo cual ocurre en la mayor
parte de los cuerpos soacutelidos las partiacuteculas oscilan en direccioacuten transversal de la
emisioacuten de la onda originaacutendose de esta manera las ondas transversales como se
puede observar en la figura 5 [36]
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra el esquema de la oscilacioacuten de las partiacuteculas onda frontal direccioacuten de la
onda y la longitud de la onda correspondiente a un ciclo [41]
b Pantallas del equipo de ultrasonido
Para examinar las sentildeales que detecta el equipo de ultrasonido este se ayuda de cuatro
diferentes pantallas en las cuales se detectan variables utilizadas para interpretar los
resultados del barrido realizado durante la inspeccioacuten
minus A-SCAN
En esta pantalla se muestran sentildeales oscilantes mostrando un oscilograma del eco de
amplitud del reflector encontrado indicando los paraacutemetros dimensionales de la
ubicacioacuten del defecto presente en el aacuterea inspeccionada esto se pueden observar en la
figura 6
9
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
minus B-SCAN
Como se observa en la figura 7 esta pantalla muestra las dimensiones de profundidad
y longitud de la discontinuidad teniendo como referencia la superficie frontal del
elemento inspeccionado
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan
Fuente Cursillo sobre la deteccioacuten de defectos por ultrasonido OLYMPUS 2015
minus C-SCAN
En la pantalla se visualiza la vista superior del aacuterea inspeccionada similar a una
radiografiacutea se puede observar varias discontinuidades a la vez la intensidad de cada
elemento se la representa en gamas de colores donde el elemento maacutes relevante tiene
la maacutes alta intensidad de color que es el rojo como se muestra en la figura 8
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan
Fuente Inspeccioacuten de soldaduras empleando el ensayo de ultrasonido en lugar de radiografiacutea
Carlos Enrique Suaacuterez Navas 2011
10
minus S-SCAN
Esta pantalla permite visualizar la profundidad de la pieza en la cual se muestra dos
ejes el de la distancia proyectada y el del recorrido entregando una imagen del sector
angular como se puede observar en la figura 9 [5]
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
c Transductor
Es un elemento muy importante en el sistema ultrasoacutenico de instrumentacioacuten debido
al elemento piezoeleacutectrico que se encarga de convertir la sentildeal eleacutectrica en vibraciones
mecaacutenicas y de vibraciones mecaacutenicas a sentildeales eleacutectricas se lo puede observar en la
figura 10 [5]
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico
Fuente Christian Peacuterez
minus Hay dos tipos de transductores con respecto a la direccioacuten del haz y a la superficie
estos son transductores de incidencia normal y transductores de incidencia
angular
Para la deteccioacuten defectologica en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento se va a utilizar un transductor de incidencia angular
11
minus Transductores de incidencia angular
Son aquellos que generan ondas cortas son empleados en equipos de ultrasonido con
arreglo de fases de pulso-eco su funcioacuten es detectar discontinuidades (inspeccioacuten en
defectologiacutea) Los aacutengulos de refraccioacuten maacutes comunes en este tipo de transductores
son de 35 45 6070 80 y 90deg a estos aacutengulos se los denomina de entrada como se
observa en la figura 11 [5]
Figura 11 Transductor de incidencia angular
Fuente Ajustes de equipo de medicioacuten por ultrasonido usando un brazo roboacutetico Arroyo
Francisco 2015
133 Liacutequidos penetrantes
Es un meacutetodo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades
superficiales en materiales no demasiados rugosos Hoy en diacutea la evolucioacuten de la
prueba de liacutequidos penetrantes permite el uso de un tipo de aceite la adicioacuten de
pigmentos removedores y reveladores [42] las fallas encontradas a traveacutes de los
liacutequidos penetrantes dan solamente una indicacioacuten aproximada de la profundidad y
tamantildeo del defecto [43]
Se los aplica en diferentes materiales como aluminio plaacutesticos magnesio acero
latoacuten bronce vidrio y fundiciones Todos estos materiales producen discontinuidades
ya sea por defectos de manufactura servicio fundicioacuten se considera como los maacutes
relevantes las porosidades grietas traslapes fisuras granulaciones internas falta de
fusioacuten y grietas de fatiga [44]
Estaacuten basados en la propiedad que tiene un liacutequido para filtrarse dentro de las
cavidades que se encuentran abiertas a la superficie estos permanecen en la cavidad
mientras el exceso de liacutequido es removido El liacutequido remanente es extraiacutedo para
formar una indicacioacuten que es mucho maacutes visible que la propia cavidad [42] [36] A
continuacioacuten se enlista la clasificacioacuten de los liacutequidos penetrantes
12
a) Por su tipo
- Tipo I Penetrantes fluorescentes
- Tipo II Penetrantes visible
- Tipo III Dual
b) Por su meacutetodo de remocioacuten
- Meacutetodo A Lavable con agua
- Meacutetodo B Post emulsificable (emulsificador lipofiacutelico)
- Meacutetodo C Removible con solvente
- Meacutetodo D Post emulsificable (emulsificador hidrofiacutelico)
c) Por la forma del revelador
- Forma a Polvo seco
- Forma b Soluble en agua
- Forma c Suspendible en agua
- Forma d No acuoso para tipo I
- Forma e No acuoso para tipo II
- Forma f Aplicaciones especiales
En presente estudio se utilizaraacute la configuracioacuten meacutetodo C - tipo II ndash forma e [42]
a Penetrantes visibles
Estos pueden ser inspeccionados con luz natural o artificial El penetrante usualmente
es de color rojo para que las indicaciones que se producen con el contraste blanco del
fondo blanco del revelador sean bien definidas [45] Se utiliza para la deteccioacuten de
discontinuidades de fabricacioacuten en talleres o en el campo Soldaduras en estructuras
de acero soldaduras en recipientes sujetos a presioacuten piezas de fundicioacuten piezas
forjadas piezas con maquinado final
Las indicaciones del penetrante visibles pueden ser examinadas sea con luz visible
natural o artificial Se necesita una iluminacioacuten adecuada para no tener fallas en la
sensibilidad de la inspeccioacuten [46]
- Caracteriacutesticas del penetrante visible
La caracteriacutestica fundamental de un liacutequido penetrante es su poder de penetracioacuten Lo
que no es suficiente para que sea apto para examinar un producto sino que precisa de
13
otras propiedades Por lo cual un penetrante ideal deberiacutea reunir las siguientes
caracteriacutesticas [5] poder penetrar en discontinuidades o grietas muy finas poder
permanecer en discontinuidades muy gruesas no evaporarse o secarse raacutepidamente
ser faacutecilmente eliminable de la superficie que la limpieza superficial no afecte al
penetrante retenido por la discontinuidad permanecer en estado fluido para poder
emerger con facilidad al aplicar el revelador poder extenderse en peliacuteculas finas y de
espesor uniforme conservar el color o la fluorescencia durante un tiempo suficiente
su color o fluorescencia contraste bien sobre el fondo no ser corrosivo ni atacar a los
materiales que se examinen no tener olor intenso o desagradable ser estable en las
condiciones de uso o almacenamiento no tener componentes toacutexicos ser
econoacutemicamente rentables [36]
- Propiedades baacutesicas de los penetrantes visibles
El penetrante es un liacutequido de tipo aceitoso transparente incoloro y sin sabor el cual
cuenta con las siguientes propiedades [42]
minus Tensioacuten superficial
Es la unioacuten de las moleacuteculas que se encuentran en una superficie liacutequida con un mismo
volumen tomando la forma de la superficie tal como se puede observar en la figura
12 La forma que tiene la gota permite la simplificacioacuten de este concepto [47]
Figura 12 Tensioacuten superficial
Fuente Liacutequidos Penetrantes Echevarria Ricardo 2003
minus Humectabilidad
Es la propiedad de los liacutequidos que les permite expandirse adhirieacutendose a la superficie
de la pieza a inspeccionar Esta depende de la interaccioacuten del liacutequido con la fase soacutelida
y gaseosa en la que se encuentra [47]
minus Aacutengulo de contacto
Es el aacutengulo que se forma entre la interfase liacutequido- soacutelido tal como se observa en la
Figura 13 En la unioacuten del penetrante con el material se debe producir un aacutengulo de
14
contacto menor de 90deg este generaraacute un resultado satisfactorio durante la inspeccioacuten
[42]
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
minus Accioacuten capilar
Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones fiacutesicas
anaacutelogas tales como en medios porosos) que es producida por la tensioacuten superficial
[3]
minus Viscosidad
Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo cortante La
viscosidad de los liacutequidos se reduce con el aumento de temperatura estas propiedades
tienen efecto contrario en los gases [3]
minus Tensioacuten superficial
Es el trabajo que realiza un liacutequido al transportar moleacuteculas hasta la superficie como
se observa en la figura 14 [48]
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
minus Volatilidad
Es una propiedad de los liacutequidos que les permite pasar al estado gaseoso con facilidad
Esta propiedad depende principalmente de la temperatura y la presioacuten interna a la cual
se encuentra la mezcla del liacutequido penetrante [48]
15
b Removible con solventes
Este tipo de meacutetodo se emplea para la remocioacuten del exceso de liacutequido penetrante
visibles que no es soluble en agua Son muy praacutecticos de utilizar ya que el solvente
generalmente se presenta en aerosol [49]
c Reveladores huacutemedos no acuosos
Es un polvo suspendido en un liacutequido volaacutetil se lo puede utilizar con todos los tipos
de penetrantes y procesos Este tiene la maacutes alta sensibilidad de todos los reveladores
Se debe tener mucha precaucioacuten que la zona esteacute friacutea antes de ser aplicado el producto
[50] La principal propiedad de los reveladores huacutemedos no acuosos es la siguiente
- Accioacuten capilar
El revelador provee de un recubrimiento que permite extrae el penetrante de la cavidad
donde se encuentre actuando como un papel secante tal como se observa en la figura
15 [42]
a) El revelador dispersa el penetrante de forma lateral de esta manera ensancha la
indicacioacuten
b) Expande las tintas del penetrante alrededor de las partiacuteculas del revelador para
resaltarlas
c) Trabaja verticalmente a traveacutes del revelador para incrementar el espesor del tinte
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
14 Juntas de soldadura
Es la unioacuten de elementos o miembros a ser soldados permanentemente [51] Existe una
gran variedad de juntas soldadas utilizadas para la construccioacuten de tanques de
almacenamiento de las cuales se va a utilizar a tope y en ldquoTrdquo
16
141 Juntas a tope
Los elementos o miembros de metal se unen por su espesor o sus extremos tal como
se puede observar en la figura 16 [15]
Figura 16 Junta a tope
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
142 Juntas tipo ldquoTrdquo
La zona a soldar consta de la unioacuten de la cara de uno de los elementos de metal y el
borde de otro [31] tal como se puede observar en la figura 17
Figura 17 Junta tipo T
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
a Biselado
El bisel en V es utilizado generalmente para la unioacuten de tanques de almacenamiento
de petroacuteleo el cual sirve para unir elementos por la parte exterior o interior del tanque
[31]
- Juntas con biselado en V
Es la ranura maacutes conocida en uniones de tipo a tope [15] requiere un biselado con un
aacutengulo que puede variar desde 15deg hasta los 60deg en la cara simple de las piezas
coincidentes [52] [15] tal como se puede observar en la figura 18
Figura 18 Junta a tope con bisel en V
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
17
15 Discontinuidades
Por lo general las juntas soldadas y el material base presenta discontinuidades
comprometiendo la integridad de la estructura
En las normas existen distintos criterios de aceptacioacuten de las discontinuidades
estableciendo el tipo tamantildeo nuacutemero y distribucioacuten dependiendo de los valores
especificados podriacutean ser consideradas aceptables caso contrario la junta soldada
debe ser reparada y se estima una fecha para realizar nuevamente la inspeccioacuten
Hay grandes diferencias entre discontinuidades y defectos cuando se habla de una
interrupcioacuten anormal en la estructura del material como por ejemplo las propiedades
mecaacutenicas presentan una falta de homogeneidad o en la metalurgia etc es una
discontinuidad el defecto es una discontinuidad en siacute y se produce cuando por su
naturaleza excede los valores liacutemite para ser aceptados por una Norma o coacutedigo y
dicha soldadura quedara automaacuteticamente rechazada Las discontinuidades se dividen
en [5]
- Relevantes son aquellas que requieren de la interpretacioacuten y evaluacioacuten de sus
caracteriacutesticas (tamantildeo forma o localizacioacuten) durante el proceso de inspeccioacuten
- No relevantes aquellas que requieren uacutenicamente ser interpretadas sus
caracteriacutesticas durante el proceso de inspeccioacuten (no requieren de evaluacioacuten)
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura
Existen dos tipos de defectos de tipo superficial e internos los cuales se encuentran
especificados en las figura 19 y figura 20 respectivamente [5]
18
Figura 19 Tipos de defectos superficiales
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Figura 20 Tipos de defectos internos
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Discontinuidades Superficiales
Exceso de penetracioacuten
Falta de penetracioacuten
Concavidad externa
Concavidad internaSocavaduras
Quemones
Salpicaduras
Discontinuidades internas
Fisurasbull Longitudinales
bull Transversales
Falta de penetracioacuten
Falta de fusioacutenbull En la raiacutez
bull Entre pasadas
Inclusiones
Porosidadbull Esferica
bull Aislada
bull Agrupada
bull Alineada
bull Alargada
Escoria
Desalineamiento
19
152 Discontinuidades superficiales
A continuacioacuten se enlista los defectos superficiales maacutes recurrentes en la
construccioacuten de tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Socavadura
Es la falta de metal en los bordes del cordoacuten de soldadura tiene la forma de surcos con
longitudes variadas son concentradores de tensioacuten y disminuyen el espesor de la plancha las
causas para que se generen son la inapropiada teacutecnica y corrientes altas como se observa en
la figura 21
Figura 21 Socavadura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Falta de soldadura
Es la falta de material de aporte en la superficie del cordoacuten de soldadura como se
observa en la figura 22 esta discontinuidad tambieacuten puede generarse en la raiacutez de la
junta
Figura 22 Falta de soldadura
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
- Falta de fusioacuten
Es un tipo de discontinuidad en la que no existe una fusioacuten completa entre el metal de
soldadura y las paredes de los cordones de soldaduras cercanas o el bisel del metal
puede ser superficial o sub-superficial y se debe a una teacutecnica deficiente por parte del
soldador que realiza el cordoacuten de soldadura inadecuado disentildeo de la junta o
contaminacioacuten excesiva como se observa en la figura 23
20
Figura 23 Falta de Fusioacuten
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
153 Discontinuidades internas
A continuacioacuten se enlista los defectos internos maacutes recurrentes en la construccioacuten de
tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Falta de penetracioacuten en la junta
Se ubica de manera adyacente a la raiacutez de la junta y es producida por la falta de
penetracioacuten de la soldadura ya que no se extiende en toda la junta es causada por una
mala teacutecnica o inexperiencia del soldador disentildeo deficiente o contaminacioacuten excesiva
como se observa en la figura 24 [15] [5] [53]
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Quemones
Son discontinuidades que se producen cuando existe penetracioacuten excesiva en el sector
de la pasada de raiacutez provocando que el aporte de soldadura se solape dentro de la
misma su causa maacutes frecuente es un exceso en la corriente un manejo inadecuado y
bajas en la velocidad del electrodo como se observa en la figura 25 [15] [5] [53]
Figura 25 Quemoacuten
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
21
- Inclusiones
Es cuando se halla un material metaacutelico o no metaacutelico totalmente ajeno en la soldadura
La inclusioacuten maacutes comuacuten es por presencia de escoria como se observa en la figura 26
[15] [5] [53]
Figura 26 Inclusioacuten
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Porosidad agrupada
Son discontinuidades provocadas por gases agentes oxidantes o exceso de humedad
en el revestimiento del electrodo o en el metal base atrapados en el interior del metal
de soldadura durante el proceso de solidificacioacuten formando cavidades llamadas
tambieacuten nido de poros en el interior del cordoacuten de soldadura como se observa en la
figura 27 [15] [5] [53]
Figura 27 Porosidad agrupada
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
- Fisura
Es una discontinuidad lineal que se caracteriza por presentar en sus extremos
geometriacuteas agudas debido a esto tiende a propagarse por el cordoacuten de soldadura y
crecer especialmente aquellos que se someten a cargas de fatiga como se observa en
la figura 28 [15] [5] [53]
Figura 28 Fisura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
22
CAPIacuteTULO II
METODOLOGIacuteA
En este capiacutetulo se describe el contenido de cada uno de los puntos que debe tener un
manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras
Se indica el procedimiento para la construccioacuten de un prototipo a escala de un tanque
de almacenamiento atmosfeacuterico de petroacuteleo se realiza el disentildeo de la estructura el
proceso de ensamblaje y la unioacuten de la estructura por medio de cordones de soldadura
tambieacuten se describe el proceso de fabricacioacuten de otras probetas de tipo juntas a tope y
T con discontinuidades en su cordoacuten de soldadura
Se trata tambieacuten sobre los procesos de inspeccioacuten con ensayos no destructivos
(inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido) que se deben realizar bajo la
norma API 650 describiendo cada punto que se debe tomar en cuenta para una correcta
inspeccioacuten y evaluacioacuten de los cordones de soldadura
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento
211 Procedimiento
Es el proceso que se realiza para desarrollar un trabajo estaacute conformado por tareas que
se deben realizar Se pretende que el procedimiento relacione una tarea que se estaacute
realizando con otras que la siguen [49]
212 Manual de procedimientos
Es un documento en el cual se describe las actividades que se debe seguir para realizar
funciones de un proceso En esta seccioacuten se describe cada elemento que como miacutenimo
debe contener un manual de procedimientos asiacute como la especificacioacuten del contenido
a ser incluido en este [5]
1 Caraacutetula
Para elaborar un manual de procedimiento se debe colocar membretes que permitan
identificar el origen y la validez de este los mismos que estaacuten constituidos por
membretes de encabezado y de firmas
23
- Membrete encabezado
Este elemento consta de cuatro casilleros como se observa en la figura 29 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 29 Membrete de encabezado
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
Casillero 1 se coloca el logotipo de la institucioacuten a la que pertenece el manual
Casillero 2 se coloca el tipo de meacutetodo con el cual se va a realizar el procedimiento
Casillero 3 se coloca un coacutedigo de referencia para identificar el procedimiento asiacute
como el nuacutemero de procedimientos con los cuales cuenta la institucioacuten
Casillero 4 se coloca el nuacutemero de paacuteginas total de las que consta el manual
- Membrete firmas
Este elemento consta de seis casilleros como se observa en la figura 30 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 30 Membrete de firmas
Elaborado por Christian Peacuterez 2020
Casillero 1 se coloca el nombre de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 2 se coloca el nombre de la persona que va hacer la revisioacuten del
procedimiento
Casillero 3 se coloca el nombre de la persona que va aprobar el procedimiento
Casillero 4 se coloca firma de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 5 se coloca firma de la persona que reviso el procedimiento
Casillero 6 se coloca firma de la persona que aproboacute el procedimiento
Casillero 7 se coloca fecha en la que se elaboroacute el procedimiento
24
Casillero 8 se coloca fecha en la que se revisoacute el procedimiento
Casillero 9 se coloca fecha en la que se aproboacute el procedimiento
2 Objetivo
El objetivo debe describir los requerimientos de trabajo y el meacutetodo de ensayo no
destructivo con el que se va a realizar el procedimiento
3 Alcance
Da a conocer la cantidad maacutexima de requisitos que permite el procedimiento a ser
realizado
4 Personal
Seguacuten la normativa se describe a la persona autorizada a realizar el procedimiento en
campo
5 Normas y coacutedigos de referencia
Se realiza una lista de las normas y coacutedigos que regiraacuten el procedimiento durante el
proceso de inspeccioacuten
6 Materiales y caracteriacutesticas dimensionales
Es necesario conocer con exactitud el elemento del material a inspeccionar asiacute como
tambieacuten sus paraacutemetros constructivos y dimensiones
7 Geometriacutea de la junta
El tipo de unioacuten de soldadura debe ser detallado para poder realizar la inspeccioacuten
8 Equipo
Se describen las caracteriacutesticas del equipo y accesorios a ser utilizados durante la
inspeccioacuten
9 Teacutecnica a ser usada
Dependiente del trabajo a realizar en este punto se especifica la teacutecnica adecuada para
la imperfeccioacuten de soldadura seleccionada de acuerdo a la tabla 1
25
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END
Imperfecciones en
Soldaduras
Superficial Sub-Superficial Volumeacutetricas
VT PT MT ET RT UTA UTS AE UTT
Quemoacuten Grietas
Refuerzo
ExcesivoInadecuado
Inclusiones (escoria)
Fusioacuten incompleta
Penetracioacuten
incompleta
Desalineacioacuten
Traslape
Porosidad
Concavidad de raiacutez Desbaste
Leyenda
VT - Inspeccioacuten Visual
PT- Inspeccioacuten por Tintas Penetrantes
MT- Inspeccioacuten por Partiacuteculas Magneacuteticas
ET - Inspeccioacuten por Electromagnetismo
RT- Inspeccioacuten por Radiografiado
UTA - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz angular
UTS - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz recto
AE - Inspeccioacuten por Emisiones Acuacutesticas
UTT - Inspeccioacuten por Ultrasonido para medicioacuten de
espesores
Todos o la mayoriacutea de las teacutecnicas estaacutendar detectaraacuten esta imperfeccioacuten bajo todas o la mayoriacutea
de condiciones
Una o maacutes teacutecnicas estaacutendar detectaraacute esta imperfeccioacuten bajo ciertas condiciones
Se requieren teacutecnicas condiciones yo requisitos especiales de personal para detectar esta
imperfeccioacuten
Fuente Nondestructive Examination ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2019 pag 37
10 Condiciones superficiales
En esta seccioacuten se describiraacute la condicioacuten en la que se debe encontrar la superficie
previas a la inspeccioacuten existen especificaciones baacutesicas en los coacutedigos y normas
utilizados
11 Criterios de registro e identificacioacuten
Se detallan ciertos criterios que permiten la aceptacioacuten de las discontinuidades
encontradas en el proceso de inspeccioacuten
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Los criterios de aceptacioacuten-rechazo que rige la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se detallaraacuten en este iacutetem
13 Reporte
En esta seccioacuten se detallan los resultados obtenidos en el ensayo utilizado
26
22 Construccioacuten de probetas
221 Caacutelculo del espesor de la plancha
Para la construccioacuten del tanque prototipo a escala es necesario conocer el espesor de
la plancha que se va a utilizar para la fabricacioacuten del mismo para esto se debe aplicar
la ecuacioacuten (1) descrita a continuacioacuten
119905119889 =26 times119863 times(119867minus1)times119866
119878119889+ 119862119860 (1)
Donde
119905119889 espesor de la plancha [in]
D diaacutemetro nominal del tanque [ft]
H nivel maacuteximo del liacutequido a almacenar [ft]
G gravedad especifica del liacutequido a almacenar
CA corrosioacuten admisible [in]
119878119889 esfuerzo admisible del material [psi]
Los valores del diaacutemetro nominal y altura del tanque se toman del tanque de
almacenamiento real debido a que si se toman los datos del tanque a escala el espesor
seraacute inferior al miacutenimo exigido por la norma API 650 Para el nivel maacuteximo de liacutequido
a almacenar se debe tomar el 80 de la altura del cuerpo del tanque de
almacenamiento debido a que no se puede hacer uso de todo el espacio con el liacutequido
a almacenar A continuacioacuten se muestran los valores del diaacutemetro nominal y la altura
del liacutequido a almacenar
D= 27432 [mm] D= 90 [ft]
H= 97536 [mm] H= 32 [ft]
Los valores para la gravedad especiacutefica corrosioacuten admisible y esfuerzo admisible
fueron tomadas del documento bibliograacutefico Memorias de caacutelculo Mecaacutenico [54]
Gravedad especifica de petroacuteleo crudo a 205 degF= 092
Corrosioacuten admisible= 00625 [in]
27
Esfuerzo admisible A-36= 36000 [psi]
119905119889 =26 times 90 ft times (32 ft minus 1) times 092
36000 psi+ 00625 in
119905119889 = 024 [in] 119905119889 = 6 09 [mm]
Debido a que no existe en el mercado planchas de acero ASTM A-36 con espesor de
6 09 [mm] se debe seleccionar la plancha de espesor 6 [mm]
222 Probeta tipo tanque
Para el disentildeo de las probetas con defectologias se elaboraraacute un tanque probeta a
escala 125 de un modelo tomado de la empresa puacuteblica Petroamazonas el cual tendraacute
diferentes defectologias en sus uniones soldadas
a Barolado
Este proceso de conformado mecaacutenico por flexioacuten consiste en la deformacioacuten plaacutestica
de laacuteminas con la ayuda de rodillos en configuraciones de tres o maacutes rodillos
doblando la plancha metaacutelica obligaacutendola a tomar la forma curva que se desea obtener
como se observa en la figura 31
El proceso para barolar una plancha consiste en la aplicacioacuten de presioacuten de uno de los
rodillos el que tiene una movilidad en el eje vertical hasta que roce el material y con
el movimiento de los otros rodillos permitir que la pieza empiece a tomar curvatura
se debe ir presionando un poco maacutes cada vez que ingrese nuevamente el material a la
baroladora Este tipo de baroladora no posee ninguacuten tipo de instrumento de medicioacuten
de presioacuten por lo que la presioacuten aplicada fue de forma mecaacutenica hasta lograr un
cilindro del diaacutemetro requerido [55] [56]
28
Figura 31 Proceso de barolado
Fuente Disentildeo y Construccioacuten de una maacutequina prototipo para rebordear fondos toriesfeacuterico de
tanques de almacenamiento Cuichaacuten Fausto Malte Javier 2012
Cuando la plancha ya ha tomado la forma curva deseada se unen los pedazos de
plancha ya barolados y mediante puntos de soldadura se da forma al cuerpo del tanque
de almacenamiento prototipo a escala como se observa en la figura 32 [55] [56]
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala
Fuente Christian Peacuterez
b Repujado
Este proceso de conformado se lo emplea para dar la forma coacutencava deseada a una
chapa metaacutelica plana se coloca la chapa sujeta a un eje rotativo y mediante rodillos se
va dando la forma deseada por medio de presioacuten como se observa en la figura 33 [55]
[56]
Figura 33 Proceso de repujado
Fuente The Fabricator Dished end manufacturing for beginners 2018 [57]
29
223 Probeta tipo juntas
Estas probetas se las desarrolloacute con el proceso de soldadura SMAW con la finalidad
de desarrollar una simulacioacuten de un corte de las juntas presentes en tanques de
almacenamiento se puede observar en la figura 34 un ejemplo de probeta tipo junta
en T
Figura 34 Probeta junta tipo T
Fuente Christian Peacuterez
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras
Se describe el procedimiento teoacuterico para realizar una inspeccioacuten asiacute como los pasos
previos a la misma
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual
Las fallas tiacutepicas que se pueden encontrar en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
por medio de una inspeccioacuten visual son corrosioacuten agrietamiento y desunioacuten [31]
[58] Existen factores que afectan la durante la inspeccioacuten visual que se deben
considerar
minus El acceso al aacuterea que se desea inspeccionar
minus Adecuada iluminacioacuten
minus Evitar el alumbramiento directo y reflejado
minus Es importante limpiar las zonas a ser inspeccionadas de cualquier tipo de suciedad
contaminacioacuten o cualquier objeto que impida la deteccioacuten de fallas en el cordoacuten de
soldadura
minus El factor ambiental es muy importante en la inspeccioacuten como es temperaturas
altas lluvia viento asiacute como otros factores que alteren el clima y no permitan un
buen proceso de inspeccioacuten visual
30
minus El personal que la va a realizar debe tener conocimientos del objeto que va a
inspeccionar de esta manera podraacute examinar de forma adecuada
minus Se debe inspeccionar los targets o blancos especiacuteficos debido a que el
funcionamiento del ojo ciega al mover de un punto a otro la mirada evitando el
escaneo del aacuterea total
minus Las marcas como decoloraciones dan indicios de un defecto en la zona
minus La corrosioacuten en la inspeccioacuten visual es muy criacutetica el personal debe tener
experiencia en deteccioacuten de corrosioacuten que se encuentra en ciertos puntos de la
estructura de los tanques
a Desarrollo de actividades
1 Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste
como solicita la norma API 650 [14] Se debe realizar una inspeccioacuten preliminar en
toda el aacuterea con fines de limpieza deteccioacuten de objetos extrantildeos objetos deformados
corrosioacuten salpicaduras u otros dantildeos
2 Preparacioacuten de la superficie
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe
dantildear ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante
que impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
minus Para la limpieza de las zonas a ser inspeccionadas se puede utilizar detergentes
limpiadores alcalinos desengrasantes de vapor solventes saca pintura limpieza
ultrasoacutenica limpieza a vapor limpieza mecaacutenica
minus Con el fin de realizar una correcta inspeccioacuten visual a la pieza que se va a examinar
se recomienda que la superficie del material tenga un acabado miacutenimo SSPC-SP3
(limpieza con herramienta manual mecaacutenica) [31]
3 Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie [59]
31
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas en el anexo 21
4 Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
5 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo la
cual tendraacute como variables calificaciones de soldador material a inspeccionar
cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem caracteriacutesticas de la discontinuidad y
observaciones de ser el caso
6 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 se determina los
paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
7 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [31]
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
La inspeccioacuten que se realiza con la teacutecnica de liacutequidos penetrantes se la puede
subdividir en procesos tipos meacutetodos o teacutecnicas de examinacioacuten Se utiliza
comuacutenmente dos grupos penetrantes fluorescentes penetrantes visibles
El proceso que se emplea se puede ver en la figura 35 La teacutecnica por liacutequidos
penetrantes consiste en la aplicacioacuten del liacutequido penetrante sobre la pieza previamente
32
sometida a un proceso de limpieza el penetrante generalmente tiene una tonalidad
rojiza y presenta baja viscosidad que en funcioacuten de esta propiedad penetra en las
discontinuidades existentes en la superficie de la pieza Bajo el principio de
capilaridad se realiza la limpieza de la pieza por medio de un liacutequido removedor cuya
funcioacuten es la eliminacioacuten del exceso de liacutequido penetrante que ha quedado en la
superficie Posteriormente se aplica el revelador el cual normalmente tiene talco en
suspensioacuten El liacutequido penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades de la pieza seraacute absorbido por el revelador en consecuencia
mostraraacute las discontinuidades existentes en la pieza ya que se tornan de color rojizo
[43]
Figura 35 Proceso de inspeccioacuten con penetrantes visibles
Elaborado por Christian Peacuterez 2019
a Preparacioacuten de la superficie
1 Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10seg aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36 [6]
33
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
2 Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
Algunas de las sustancias contaminantes pueden tener como origen numerosas causas
tales como [47]
- Procesos metaluacutergicos de fabricacioacuten arenas escama cascarilla de tratamiento
teacutermico oxidacioacuten etc
- Procedentes de controles no destructivos aceites partiacuteculas magnetizables
liacutequidos penetrantes usados precedentemente etc
- Condiciones de servicio grasas lubricantes oacutexidos barnices y pinturas etc
Estas sustancias contaminantes se las elimina con la aplicacioacuten de los siguientes
procesos de limpieza
minus Desengrasado
Se emplea detergentes alcalinos con concentracioacuten sobre la superficie de la pieza se
aplica por inmersioacuten o con ayuda de una brocha en funcioacuten del tamantildeo de la pieza que
se desea examinar
minus Desoxidacioacuten
Para eliminar cualquier rastro de oacutexido en la superficie del material que impida la
inspeccioacuten se debe aplicar una SSPC-SP3 (limpieza con herramienta manual
mecaacutenica)
34
b Desarrollo de actividades
1 Secado de las superficies de las piezas
Las piezas mojadas se deben secar antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de trapos limpios que no dejen pelusa [37]
2 Aplicacioacuten del penetrante
El penetrante se debe aplicar en la superficie de la pieza a inspeccionar intentando
rociar el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm tal como se observa
en la figura 37 para que ingrese en las cavidades y este tiempo depende de las
discontinuidades que se desea encontrar las discontinuidades que se generan por
fatiga llevan un mayor tiempo para que el liacutequido penetre debido a que las
discontinuidades son diminutas y difiacuteciles de detectar [15] [6] [60]
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa INDIMA SA
Fuente Aplicacioacuten d liacutequido penetrante en la zona a inspeccionar Encarnacioacuten Franco Elizabeth
Alexandra 2010
3 Tiempo de penetracioacuten
El tiempo de penetracioacuten depende de la temperatura tiempo de discontinuidad y los
posibles contaminantes que pueden estar atrapados en las discontinuidades El miacutenimo
tiempo de penetracioacuten podriacutea ser [42]
- 5 minutos en partes en servicio
- 2 horas para grietas de fatiga por servicio
- 4 horas para grietas por estreacutes de corrosioacuten
4 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante debe ser removido de la superficie con un pantildeo humedecido
con solvente sin remover el penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades [42] [36]
35
5 Secado
El proceso de secado se realiza despueacutes de la remocioacuten del penetrante este meacutetodo se
utiliza en funcioacuten del proceso de remocioacuten y revelado Generalmente se lo realiza
despueacutes de la aplicacioacuten del solvente ya sea con aire o por el proceso de evaporacioacuten
normal que tiene este compuesto con una duracioacuten miacutenima de 5 minutos para cumplir
con el secado [48] [6]
6 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
El revelador el cual es de color blanco seca el penetrante que se encuentra en las
discontinuidades extrayeacutendolo con ayuda de la fuerza capilar de esta manera
aparecen las manchas rojizas del penetrante en el aacuterea del defecto tal como se observa
en la figura 38 [50]
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
La aplicacioacuten del revelador es uniforme y se utiliza una capa gruesa a una distancia
aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie la segunda capa se debe aplicar
en direccioacuten transversal a la primera procurando siempre revisar que la primera capa
esteacute seca antes de aplicar la segunda capa [42]
7 Tiempos del revelado
El tiempo del revelado comienza despueacutes de haber aplicado el revelador tal como se
observa en la figura 39 Es recomendable que el tiempo de revelado sea de 10 minutos
miacutenimo y se establece como tiempo permitido 1 hora maacuteximo para reveladores no
acuosos [39] Este periodo del revelador permite visibilizar las indicaciones y es
inversamente proporcional al volumen que tenga la discontinuidad Para dar un tiempo
apropiado al revelador se debe tener en consideracioacuten las siguientes variables tipo de
penetrante sensibilidad de la teacutecnica temperatura de la pieza
36
Figura 39 Tiempo del revelado
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
c Inspeccioacuten de la superficie
Al aplicar el revelador y durante el tiempo de revelado se debe observar la superficie
como ayuda para la interpretacioacuten de las indicaciones [42] Para realizar la inspeccioacuten
se debe seleccionar el tipo de iluminacioacuten si se utiliza un penetrante visible seraacute solo
necesaria la luz normal la iluminacioacuten debe ser adecuada para asegurar que no exista
peacuterdida de la sensibilidad durante la inspeccioacuten [15]
d Interpretacioacuten de los resultados de la inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Para poder interpretar las indicaciones de una manera correcta se debe estar
familiarizado completamente con el proceso de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
Se debe estar seguro si el ensayo se lo realizoacute correctamente ser capaz de obtener toda
la informacioacuten acerca de las discontinuidades y sus consecuencias en la seccioacuten
inspeccionada
La evaluacioacuten correcta de las indicaciones obtenidas depende de la interpretacioacuten lo
maacutes exacta posible de la misma la experiencia del inspector es clave en el proceso
Algunos de los teacuterminos importantes para la interpretacioacuten de indicaciones son
minus Indicacioacuten
Es una sentildeal o marca producida por una discontinuidad que se detecta aplicando el
meacutetodo de ensayos no destructivos las cuales pueden ser falsas no relevantes
relevantes
minus Indicaciones falsas
Son aquellas que aparecen durante el proceso de inspeccioacuten y pueden ser provocadas
por una falla en la aplicacioacuten del meacutetodo de liacutequidos penetrantes por contaminacioacuten
37
de la superficie al no realizar un correcto proceso de limpieza o por no realizar la
remocioacuten necesaria del exceso de penetrante [61]
minus Indicaciones relevantes
Son indicaciones causadas por una condicioacuten o discontinuidad que necesitan ser
evaluadas Con la ayuda de coacutedigos y normas se puede determinar la longitud maacutexima
que debe tener una discontinuidad para ser considerada relevante
minus Indicaciones no relevantes
Se las determina debido a queacute son causadas por la configuracioacuten geomeacutetrica variacioacuten
de estructura o debido al acabado superficial de la pieza Lo que indica que no existe
ninguna relacioacuten con la existencia de discontinuidades o defectos por lo cual no se
necesita evaluar [46]
minus Defecto
Son las indicaciones de una discontinuidad que debido a su tamantildeo forma o el lugar
donde se localiza esta ha excedido los liacutemites de aceptacioacuten que se establece en las
normas o coacutedigos
En base a lo anteriormente mencionado se puede concluir que todos los defectos son
discontinuidades pero no todas las discontinuidades son defectos ni todas las
indicaciones son discontinuidades [61]
e Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios de la seccioacuten 84 paacuterrafo
844 donde se determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
f Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [6]
38
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido
Este procedimiento detalla los requerimientos miacutenimos para la inspeccioacuten de uniones
soldadas y deteccioacuten de fallas por ultrasonido mediante la teacutecnica de arreglo de fases
[62]
a Equipo y materiales a ser utilizados en la inspeccioacuten
minus Equipo de ultrasonido con arreglo de fases
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades
minus Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz si el tamantildeo del grano del material a
examinarse requiere el uso de palpadores de otras frecuencias se puede utilizar para
asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es posible ademaacutes utilizar palpadores
con zapatas curvas que permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte
pieza o tuberiacutea a ser examinada
minus Acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico
b Calibracioacuten de acuerdo al manual OMNISCAN MX2
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo II como se observa en la figura 40
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW
Fuente Certificado de calibracioacuten KARL DEUTSCH 2012
39
minus Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo norma API El transductor es montado sobre una zapata
angular SA10-N55S se recomienda utilizar un bloque de calibracioacuten ASTM E-164
IIW tipo I o tipo II para este procedimiento de calibracioacuten [14]
c Examinacioacuten de soldaduras a tope mediante ultrasonido
Para el procedimiento del uso del meacutetodo de examinacioacuten ultrasoacutenica (UT) para la
inspeccioacuten de soldaduras a tope Esta alternativa se limita para juntas con espesor igual
o mayor a 6 mm (14in)
d Cobertura y superficie de examinacioacuten
El volumen de la pieza a ser explorado debe ser cubierto por el palpador mediante
movimientos en la superficie de barrido esto depende del palpador requerido
Cada movimiento del palpador debe traslapar un miacutenimo del 10 de la dimensioacuten
paralela del transductor (elemento piezoeleacutectrico) a la direccioacuten de punto de salida de
barrido La oscilacioacuten del palpador es permitida si este puede ser demostrado que la
cobertura del traslape es provista
e Velocidad de movimiento
La velocidad de barrido del palpador no debe exceder los 150mms (6 ins) a menos
que la tasa de repeticioacuten de pulsos del equipo sea suficiente para pulsar el palpador
como miacutenimo 6 veces dentro del tiempo necesario para moverse la primera mitad de
la dimensioacuten paralela del transductor a la direccioacuten del barrido en una maacutexima
velocidad de barrido
f Teacutecnica
El volumen de ultrasonido debe incluir el metal de soldadura maacutes una longitud que
corresponda al valor menor entre 25 mm (1 in) del metal base adyacente en cada lado
de la soldadura [14]
40
g Barrido
En la opcioacuten de simulacioacuten de barrido disponible en el equipo de ultrasonido se debe
establecer un plan de barrido que indique las posiciones de inicio y fin del palpador
para asegurar la cobertura del volumen requerido para los aacutengulos de haz apropiados
El barrido manual se muestra en el monitor por calidad de acople y sentildeal excediendo
el umbral de evaluacioacuten estas sentildeales son indicaciones que deben ser evaluadas por el
operador [62]
h Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para Tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios del anexo U donde se
determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
i Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [7]
41
CAPIacuteTULO III
DESARROLLO
En este capiacutetulo se describe los requerimientos establecidos por la norma API 650 para
la inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope necesarios en los meacutetodos de
inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
Para lo cual se detallan los tipos de defectos encontrados en las diferentes probetas
inspeccionadas en este proyecto durante la aplicacioacuten de los distintos meacutetodos de
ensayos no destructivos inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
En buacutesqueda de validar los procedimientos de inspeccioacuten para cada tipo de ensayo no
destructivo se realizoacute un anaacutelisis comparativo de eficacia entre los resultados
obtenidos con el uso del procedimiento descrito en el capiacutetulo II y los resultados de
una entidad externa dedicada a este tipo de trabajos
Por uacuteltimo se presenta el desarrollo de un manual de procedimientos de inspeccioacuten
para cada teacutecnica de ensayos no destructivos visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido Para deteccioacuten de fallas en uniones de soldadura presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo describiendo los requerimientos a seguir para su
aplicacioacuten
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual
La norma API 650 en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales que una soldadura seraacute aceptable mediante
examen visual si la inspeccioacuten muestra lo siguiente
minus No debe haber grietas en la corona otras grietas en la superficie o golpes de arco
sobre o adyacentes a las juntas soldadas
minus Para juntas horizontales a tope accesorios permanentes orientados
horizontalmente y juntas a tope de anillo anular el corte inferior maacuteximo permitido
es de 08 mm (132 in) de profundidad
42
minus La frecuencia de la porosidad de superficie en la soldadura no debe exceder nunca
un racimo (uno o maacutes poros) en 100 mm (4 in) de longitud y el diaacutemetro de cada
racimo no supera los 25 mm (332 in)
minus El refuerzo de las soldaduras en todas las juntas a tope en cada lado de la placa
no debe exceder los siguientes espesores mostrados en la tabla 2
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo
Espesor de la placa mm (in)
Espesor Maacuteximo de refuerzo mm (in)
Juntas Verticales Juntas Horizontales
le 13 (12) 25 (332) 3 (18)
gt 13 (12) a 25 (1) 3 (18) 5 (316)
gt 25 (1) 5 (316) 6 (14)
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute 2018
El refuerzo no necesita ser removido excepto en la medida en que exceda el espesor
maacuteximo aceptable o a menos que se requiera su remocioacuten para el examen
radiograacutefico
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes
La norma API 650 en la seccioacuten 84 paacuterrafo 844 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales inspeccionadas por la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten superior a 15
mm (116 in) se consideran relevantes Cualquier tipo de fisura que se encuentre en el
cordoacuten de soldadura no es aceptable y se rechaza directamente
Una indicacioacuten lineal es una que tiene una longitud mayor que tres veces su ancho
Todas las superficies que han de examinarse deben estar libres de indicaciones
relevantes
Una indicacioacuten redondeada es una forma circular o eliacuteptica con una longitud igual o
inferior a tres veces su ancho Todas las superficies que han de examinarse deben estar
libres de indicaciones redondeadas relevantes mayores a 5mm (316 in) tambieacuten se
43
debe tener en cuenta que cuatro o maacutes indicaciones redondeadas relevantes en una
misma liacutenea separadas por 15mm (116 in) o maacutes de borde a borde
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases
La norma API 650 en la seccioacuten 83 paacuterrafo 831 la cual redirecciona los anexos U6
y U8 que establecen como requerimientos para la evaluacioacuten de indicaciones internas
inspeccionadas por la teacutecnica de ultrasonido por arreglo de fases que las indicaciones
con altura de pico en la pantalla A Scan que superan el 20 sobre el nivel de
referencia deben ser evaluadas para establecer si son defectos
Para reflectores de tamantildeo de maacutes de 40 de altura de pico en la pantalla A Scan de
los defectos aceptables superficiales o subsuperficiales seraacuten evaluados utilizando la
tabla 3
La documentacioacuten escrita se produce para cada defecto inaceptable defectos
aceptables que sean superiores al 50 del nivel de referencia para las teacutecnicas basadas
en la amplitud o superiores al 75 de la longitud aceptable para las teacutecnicas que no
utilizan amplitud
Para evaluar los defectos superficiales y subsuperficiales seguacuten su longitud de acuerdo
al espesor de la plancha se debe utilizar la tabla 3
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) Puede ser usada para todos los Materiales (SI) Todas las dimensiones en mm
Espesor
de
soldadura
(119957)119938
LONGITUD DE FALLA ACEPTABLE (l)
Para fallas
119852119854119849119838119851119839119842119836119842119834119845119838119956119939
con altura (h)
Para fallas sub superficiales con altura (h)
20 25 30 20 30 40 50 60
6 a lt 10 8 4 3 5 3 No
permitido
No
permitido
No
permitido
10 a lt 13 8 8 4 14 5 4 No
permitido
No
permitido
13 a lt 19 8 8 4 38 8 5 4 3
19 a lt 25 8 8 4 75 13 8 6 5
44
25 a lt 32 9 8 4 100 20 9 8 6
32 a lt 40 9 8 4 125 30 10 8 8
40 a lt 44 9 8 4 150 38 10 9 8
a t= espesor de la soldadura excluyendo cualquier refuerzo permitido Para una soldadura a tope que
une miembros que tienen diferentes espesores en la soldadura t es el menor de los dos
b Cualquier falla superficial para ser considerada aceptable debe satisfacer la limitacioacuten de tamantildeo
de esta tabla y adicionalmente satisfacer las limitaciones de caracterizacioacuten MTPT
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute Addendum 2018 paacuteg 460
32Construccioacuten de probetas
Se describe el proceso de construccioacuten de las probetas utilizadas para la deteccioacuten e
identificacioacuten defectologica la misma que consta de una probeta tipo tanque de
almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 tres probetas tipo junta a tope y tres probetas
tipo junta en T
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque
En esta seccioacuten se describe el proceso de fabricacioacuten del tanque probeta
a Proceso de seleccioacuten de tapa
Con una plancha de acero A36 se determinaron cuatro paraacutemetros el diaacutemetro
exterior el radio de bombeo el radio de borde y fondo los cuales se encuentran
estandarizados en el coacutedigo ASME seccioacuten UG-32 y en las tablas KLOPPERFORM
establecidas en el coacutedigo SPVC (swidish pressure vessel code) con un diaacutemetro de
1000 mm como se indica en la tabla KOPPERFORM del anexo 7 [63] Usando una
abombadora mecaacutenica de alta presioacuten se colocaron los paraacutemetros calculados dando
como resultado una tapa del tipo toriesfeacuterico en ceacutedula 150
b Proceso de barolado del cuerpo
Se selecciona planchas de 300 x 3000 mm se ubica en la maacutequina baroladora entre los
rodillos el rolado de la plancha se verifica con un molde fabricado a la medida rueda
entre los rodillos hasta obtener la forma ciliacutendrica deseada con un diaacutemetro 1000 mm
se realizan puntos de soldadura en los extremos a unir y se repite el proceso hasta
45
conseguir los dos anillos que conforman el cuerpo del tanque como se ve en la figura
41
Figura 41 Planchas baroladas
Fuente Christian Peacuterez
c Proceso de fabricacioacuten del piso
Para el piso del tanque de almacenamiento es necesario una plancha de 1010 x 1010
mm se realiza el trazado de una circunferencia de diaacutemetro 1010 mm como se observa
en los planos que se encuentran en el anexo 1 y se procede a realizar el corte de la
seccioacuten circular utilizando el meacutetodo de oxicorte el mismo que se puede observar en
la figura 42
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento
Fuente Christian Peacuterez
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope
Se describe el proceso que se realizoacute para la construccioacuten de las probetas tipo junta el
mismo que se ve a continuacioacuten
minus De la plancha de acero ASTM A-36 se cortan formas rectangulares de 10x15
(mm) utilizando una moladora y disco de corte de 4pulg
46
minus Se debe igualar la zona donde se va a realizar el biselado para que este quede
uniforme y asiacute haya una correcta fusioacuten del cordoacuten de soldadura utilizando el
proceso SMAW
minus Las planchas rectangulares se las suelda en formas de juntas a tope y tipo T
siguiendo el mismo proceso hecho en la probeta tipo tanque induciendo las
discontinuidades
323 Soldadura
Para cumplir con las normativas de construccioacuten bajo un procedimiento de soldadura
correcto para este tipo de tanques de almacenamiento se elaboroacute el procedimiento de
soldadura (WPS) y la calificacioacuten del soldador (WPQ) por parte de un certified
welding inspector (CWI) el cual entregoacute la documentacioacuten que se puede observar en
los anexos 5 y 6 Los mismos que se debe seguir para un correcto proceso de
construccioacuten del tanque de almacenamiento cumpliendo con los paraacutemetros y
estaacutendares necesarios para la fabricacioacuten del mismos
a Procedimiento de soldadura
En este procedimiento se detallan los paraacutemetros de soldadura utilizando el proceso
SMAW los mismos que se observan en la tabla 4 Estos paraacutemetros son los que debe
cumplir el soldador durante el proceso de unioacuten de las piezas para la construccioacuten del
tanque probeta y de las probetas tipo junta
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW
No De
pase
Proces
o
Material de
aporte
Corriente
Vel
Alim
Electrod
o
(mmmin
)
Voltaje
(voltios
)
Vel de
Avance
(Pulgmi
n)
Clase Diaacutemetr
o (mm)
Amperaj
e (amp)
Tipo y
polarida
d
Raiacutez SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 10 -
14 V
8-12
Pase
caliente
SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 11 - 14
V
9-13
Relleno SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 19 - 25
V
11-15
Acabad
o
SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 20 - 25
V
11-15
Fuente Especificacioacuten del Procedimiento de Soldadura- WPS Giovanni Aguais 2019 [64]
47
minus Pase de raiacutez es el que se realiza para unir las dos piezas daacutendole un soporte inicial
al cordoacuten de soldadura [65]
minus Pase de caliente este pase sirve para que el pase de raiacutez penetre un poco maacutes el
bisel de la junta [65]
minus Pase de relleno es el que permite que el pase de presentacioacuten quede uniforme
este debe quedar por debajo de la ranura 2 mm [65]
b Proceso de ensamblaje de las piezas por soldadura SMAW
Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento y las probetas tipo junta en T y a
tope se debe realizar el biselado en V utilizando una moladora con disco de desbaste
posteriormente se realiza los pases utilizando el proceso de soldadura SMAW el
primero de raiacutez utilizando un electrodo E6010 para el segundo pase se el de relleno
utilizando un electrodo E7018 para el tercer pase el de relleno se utiliza un electrodo
E7018 y el pase final de acabado se realiza con un electrodo E7018 Pero al ser
necesario la generacioacuten de defectos en los cordones de soldadura se debe realizar una
serie de modificaciones en el proceso de soldadura las cuales se describen en las tablas
5 y 6
33Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea
331 Defectos en las probetas tipo junta
Para la construccioacuten de las probetas se tienen fuentes bibliograacuteficas que ayudan con
las causas por las cuales se puedan generar defectos en la soldadura tales como el
documento Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura ademaacutes con la ayuda de
criterios de ingenieriacutea conocemos el comportamiento metaluacutergico de los materiales y
sus posibles reacciones
Se realizaron un tanque a escala y 6 tipos de placas (tres con soldadura a tope y tres
con soldadura tipo filete) las cuales fueron sometidas a diversas fallas en su
fabricacioacuten con el fin de poder realizar los anaacutelisis comparativos de las mismas
Mediante teacutecnicas de inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo
de fases aplicado a las probetas elaboradas se pudo detectar los siguientes defectos y
sus causas como se muestran en la tabla 5 de las probetas tipo junta y en la tabla 6 de
la probeta tipo tanque
48
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas
PLACA CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
P1F Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P1T Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P2F Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten + Socavadura VT + PT Manejo
defectuoso
del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente
muy elevada
P2T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P3F Filete ldquoTrdquo Fisura VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
P3T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P4 Tope Fisura UT + VT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
49
P5 Tope Inclusioacuten UT + VT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P6 Tope Quemoacuten UT + VT Exceso de
amperaje un
manejo
inadecuado
bajas en la
velocidad del
electrodo
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
332 Defectos en la probeta tipo tanque
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus
causas
CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
Filete ldquoTrdquo Porosidad agrupada VT + PT provocadas
por gases
agentes
oxidantes o
exceso de
humedad en el
revestimiento
del electrodo o
en el metal
base
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten VT + PT Manejo
defectuoso del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente muy
elevada
Filete ldquoTrdquo Fisura
VT + PT Humedad
excesiva en el
electrodo o en
los bordes de
la plancha
base limpieza
prematura de
la escoria
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten en
raiacutez
VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
50
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en el
bisel
VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
inadecuado
disentildeo de la
junta
contaminacioacuten
excesiva
Tope Socavadura en raiacutez UT + VT Cuando la
velocidad de
aporte es muy
raacutepida cuando
el amperaje
del electrodo
es muy alto
cuando
diaacutemetro del
electrodo es
muy grande
Tope Discontinuidad en raiacutez UT + VT Falta de
material de
aporte
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en raiacutez VT + PT Falta de
abertura en la
raiacutez amperaje
muy bajo
incorrecta
alineacioacuten de
los elementos
al soldar
diferencia de
espesores de
las placas
Tope Socavadura externa UT + VT Mucha
velocidad de
aporte del
material
Tope Falta de fusioacuten por
High low
UT + VT Se produce
por la mala
alineacioacuten de
las piezas a
unir
Filete ldquoTrdquo Falta de soldadura VT Falta de
material de
aporte
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
51
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades
Para la identificacioacuten de cada discontinuidad se realizoacute tablas describiendo el tipo de
defecto y su condicioacuten siendo evaluadas bajo el criterio de aceptacioacuten o rechazo de la
norma API 650
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque
En la tabla 7 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en cada junta a tope de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de
ultrasonido con arreglo de fases
En la tabla 7 se observa los diferentes defectos encontrados en cada una de las juntas
identificando que no cumplen con las condiciones y paraacutemetros de aceptacioacuten
establecidos en la norma API 650 Como ejemplo la fisura encontrada en la junta 1 de
la probeta tipo tanque tiene una longitud de 11 mm y no cumple con la longitud de
falla aceptable (6 mm) para este tipo de defecto (observar en la tabla 5) para un espesor
de 6 mm y altura de 4 mm
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del
Defecto
Condicioacuten
Observacioacute
n Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J1 1559 519 8000 Rechazado Falta de
fusioacuten
2400 511 15900 Rechazado Porosidad
agrupada
2400 511 18000 Rechazado Falta de
penetracioacuten
5000 511 20100 Rechazado Porosidad
agrupada
1100 550 40800 Rechazado Fisura
5900 496 59300 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
52
2400 550 84600 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
3200 564 101000 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
6570 570 105800 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
1100 545 115300 Rechazado Porosidad
agrupada
4400 496 125200 Rechazado Falta de
fusioacuten en
bisel
1200 479 150800 Rechazado Socavadura
en raiacutez
2 J2 400 555 22800 Rechazado Discontinuid
ad en raiacutez
3 J3 700 547 8100 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
1000 543 16300 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
4 J4 23400 017 17100 Rechazado Socavadura
externa
5 J5 1100 556 5700 Rechazado Fisura
6 J6 20650 521 450 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
12200 501 28800 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
30900 553 64600 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
14600 537 116400 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
53
13700 562 138700 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
22900 571 177100 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
100000 500 200000 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 8 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en la junta tipo T de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
Como resultado en la tabla 8 se observa los diferentes defectos determinados en las
juntas inspeccionadas las cuales se encuentran fuera del rango de aceptacioacuten de la
norma API 650 un claro ejemplo un defecto muacuteltiple (falta de fusioacuten inclusioacuten y
socavadura) encontrado en la junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de
45 mm consideraacutendose relevante debido a que su dimensioacuten es superior a 15 mm
(116 in) como se puede observar en la norma API 650
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1
J7
3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
4500 5700 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
+ inclusioacuten
2200 17400 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
1100 21900 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
400 26800 Rechazado Falta de soldadura
2000 28000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 9 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de inspeccioacuten visual
54
La tabla 9 muestra los diferentes defectos que contienen cada una de las juntas
determinando que la junta 7 sobrepasa los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API
650 Un defecto muacuteltiple nuacutemero 7 (falta de fusioacuten y socavadura) encontrado en la
junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de 32 mm por lo que incumple
con la condicioacuten de que no debe haber grietas en la corona otras grietas en la
superficie o golpes de arco sobre o adyacentes a las juntas soldadas
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J 1 - - Aprobado -
2 J 2 - - Aprobado -
3 J 3 - - Aprobado -
4 J 4 - - Aprobado -
5 J 5 - - Aprobado -
6 J 6 - - Aprobado -
7 J 7 3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura
8 J 7 4500 57000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura +
Inclusioacuten
9 J 7 2200 174000 Rechazado Socavadura+ Inclusioacuten
10 J 7 1100 219000 Rechazado Socavadura + Inclusioacuten
11 J 7 400 268000 Falta de soldadura
12 J 7 2000 280000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta
En la tabla 10 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas tipo T mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
En la tabla 10 se observa una serie de defectos en las juntas inspeccionadas P2F P2T
P3F y P3T los cuales sobrepasan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
La fisura en la probeta 3 vista frontal (P3F) tiene una longitud de 167 mm por lo que
cumple con la condicioacuten de que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten
superior a 15 mm (116 in) se consideran relevantes
55
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 881 1224 Rechazado Inclusioacuten
388 5168 Rechazado Socavadura
4
P2T
662 1366 Rechazado Inclusioacuten
343 3052 Rechazado Inclusioacuten
429 7120 Rechazado Inclusioacuten
1038 10908 Rechazado Inclusioacuten
626 14889 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F 16700 16700 Rechazado Fisura
6 P3T - - Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 11 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope mediante la teacutecnica de ultrasonido con
arreglo de fases
Se observa en la tabla 11 una serie de defectos en cada junta de las probetas
inspeccionadas los cuales superan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
Como ejemplo encontramos la inclusioacuten encontrada en la probeta 5 (P5) que tiene una
longitud de 8 mm e incumple con la falla aceptable de 3 mm (observar la tabla 5) para
un espesor de 6 mm y altura de 3 mm
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta
Ndeg
Identific
acioacuten de
Soldadu
ra
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P4 4000 522 5800 Rechazado Fisura
2
P5
1200 564 1200 Rechazado Inclusioacuten
1600 557 4000 Rechazado Inclusioacuten
600 488 7600 Rechazado Inclusioacuten
800 244 10400 Rechazado Inclusioacuten
1000 527 13200 Rechazado Inclusioacuten
3 P6 600 025 7600 Rechazado Quemoacuten
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
56
En la tabla 12 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope y tipo T mediante la teacutecnica de ultrasonido
con arreglo de fases
En la tabla 12 se observa los defectos encontrados en cada junta y se asevera que solo
las juntas P1F y P1T cumplen con los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
pero las demaacutes juntas incumplen dichos paraacutemetros Un ejemplo claro de este
incumplimiento es la porosidad encontrada en la probeta 4 (P4) con una longitud de
303 mm por lo que no cumple con la condicioacuten de aceptacioacuten ya que el diaacutemetro no
supera los 25 mm (332 in)
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 764 1183 Rechazado Inclusioacuten
11563 5276 Rechazado Concavidad interna
4 P2T 604 1464 Rechazado Inclusioacuten
552 3085 Rechazado Inclusioacuten
335 7066 Rechazado Inclusioacuten
1118 11108 Rechazado Inclusioacuten
656 15080 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F - 16700 Aprobado NA
6 P3T - 16700 Aprobado NA
7 P4 303 811 Rechazado Porosidad
8 P5 968 9070 Rechazado Escoria
P5 240 13300 Rechazado Porosidad
9 P6 - 16700 Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
35Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten
La validacioacuten de los procedimientos desarrollados en este proyecto de titulacioacuten se la
realiza mediante la obtencioacuten del porcentaje de error en la deteccioacuten de defectologiacutea
en las probetas tomando como 100 de precisioacuten en la deteccioacuten defectologica el
procedimiento de una empresa externa
Para encontrar el porcentaje de error que existe en el procedimiento se utiliza la
ecuacioacuten (2)
57
119837119838 119838119851119851119848119851 =| valor medidominusvalor de referencia |
valor de referencia X 100 (2)
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido
Para la validacioacuten del procedimiento de ultrasonido se realizoacute una comparacioacuten de los
resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes descrito
y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) que se encuentran en los anexos 12 y 13 determinando si es vaacutelido o
no el procedimiento veacutease en la tabla 13 y tabla 14
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido
Resultados obtenidos Valores de referencia
Error
N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuidad Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
J1 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1559 519 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1512 519 052
J1 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2400 511 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2250 511 625
J1 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2400 511 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2500 511 416
J1 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
5000 511 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
4837 511 326
J1 Fisura (408 mm
de Oacute) 1100 550 Fisura (408 mm
de Oacute) 1054 550 418
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm
de Oacute)
5900
496 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm de
Oacute)
5790
496
186
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (846
mm de Oacute) 2400 550
Falta de fusioacuten
en raiacutez (846 mm
de Oacute) 2360 550
166
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute)
3200 564 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute) 3100 564
312
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6570 570
Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6430 570
213
J1 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute)
1100 545 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute) 1045 545
500
J1 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute)
4400 496 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute) 4290 496
250
J1 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute)
1200 479 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute) 1124 479
633
58
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta
J2 Discontinuidad
en raiacutez (228
mm de Oacute)
400 555 Discontinuidad
en raiacutez (228 mm
de Oacute) 400 555
0
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute)
700 547 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute) 677 547
328
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163
mm de Oacute)
1000 543 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163 mm
de Oacute) 973 543
270
J4 Socavadura
externa (171
mm de Oacute)
23400 017 Socavadura
externa (171
mm de Oacute) 22535 017
369
J5 Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
0
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20650 521
Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20500 521
072
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute)
12200 501 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute) 12180 501
016
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute)
30900 553 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute) 30865 553
011
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14600 537
Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14490 537
075
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13700 562
Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13667 562
024
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22900 571
Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22800 571
043
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
100000 500
Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
10000
0 500
0
Valores Obtenidos Valor de Referencia
Error N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
P4 Fisura
(58 mm de Oacute)
4000 522 Fisura
(58 mm de Oacute)
3863 522 350
P5 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1200 564 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1185 564 125
P5 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1600 557 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1550 557 312
P5 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
600 488 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
567 488 550
P5 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
800 244 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
777 244 287
59
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
633 en la comparacioacuten de resultados siendo menor al 10 establecido como valor
maacuteximo de error porcentual esto se debe a la experiencia del inspector en lectura
interpretacioacuten de los valores entregados por el equipo de ultrasonido y la manipulacioacuten
del mismo
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes
Para la validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 10 y 11 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar las tablas 15 y 16
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo tanque
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
P5 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 0
P6 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
600 025 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
575 025 416
Valor Obtenido Valor de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J7
Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3200 Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3145 171
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4500 Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4440 133
Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2200 Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2069 595
Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1100 Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1050 454
Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
400 Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
397 075
Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 0
60
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
675 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes siendo
menor al 10 establecido como valor maacuteximo de error porcentual esto se debe a la
experiencia del inspector en interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual
Para la validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 8 y 9 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar la tabla 17 y tabla 18
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F
Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
881 Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
870
124
Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
388 Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
363
644
P2T
Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
662 Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
623
589
Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
343 Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
328
437
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
429
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
400
675
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
1038
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
992
443
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
626
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
600
415
P3F Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 0
P3T NA 16700 NA 16700 0
61
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta
tipo tanque
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
764 Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
760
052
Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11563 Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11532
026
P2T
Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
604 Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
600
066
Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
552 Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
525
489
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
335
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
330
149
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1118
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1102
143
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
0
P3F NA 16700 NA 16700 0 P3T NA 16700 NA 16700 0
P4 Porosidad
(811 mm de
Oacute)
303
Porosidad
(811 mm de
Oacute)
295
264
P5 Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
0
P5 Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
240
Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
232
333
P6 NA 167 NA 167 0
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error
Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J 1 NA 360000 NA 360000 0
J 2 NA 30000 NA 30000 0
J 3 NA 30000 NA 30000 0
J 4 NA 30000 NA 30000 0
J 5 NA 30000 NA 30000 0
J 6 NA 360000 NA 360000 0
62
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
489 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten visual siendo menor al 10
establecido como valor maacuteximo de error porcentual a la experiencia del inspector en
interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
J 7 Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3200
Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3120
250
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4500
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4425
166
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2200
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2178
100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1053
427
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
400
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
383
425
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
2000
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
1920
400
63
36Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual
Procedimiento para Inspeccioacuten Visual
Coacutedigo
UPS-VT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
64
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T y a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
inspeccioacuten visual
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T y
a tope aplicando la teacutecnica de inspeccioacuten visual utilizada en tanques atmosfeacutericos
con la finalidad de detectar discontinuidades en la soldadura abiertas a la superficie
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en inspeccioacuten visual
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 3 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
6 Equipo
minus Escobilla de acero
minus Linterna
minus Calibrador pie de rey
minus Solvente
minus Marcador para metal
minus Cinta meacutetrica
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la inspeccioacuten visual directa
65
8 Condicioacuten superficial
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe dantildear
ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante que
impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
9 Desarrollo de actividades
91Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste como
se indica en la norma API 650
92Preparacioacuten de la superficie
minus Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente se debe
limpiar el aacuterea que se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que
la toalla quede limpia despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual
se recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 pul eliminando
cualquier rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 pul a
cada lado del cordoacuten de soldadura
93Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
94Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie
66
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas del anexo 20
10 Inspeccioacuten
Para la inspeccioacuten visual de la junta se debe observar el cordoacuten de soldadura
minuciosamente tratando de detectar cualquier discontinuidad superficial en el cordoacuten
de soldadura si se encuentra una discontinuidad se debe tomar los dimensionamientos
de esta Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector visual nivel I
11 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo o un
registro de laboratorio la cual tendraacute como variables calificaciones de soldador
material a inspeccionar cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem
caracteriacutesticas de la discontinuidad y observaciones de ser el caso
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
13 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede encontrar en el
anexo 2
131Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
4 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
67
5 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
6 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
7 Espesor es el espesor de la plancha utilizada para la fabricacioacuten del tanque de
almacenamiento
8 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
9 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
10 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
11 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
68
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Liacutequidos Penetrantes
Coacutedigo
UPS-PT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS PENETRANTES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
69
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de liacutequidos
penetrantes
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T
con la aplicacioacuten de liacutequidos penetrantes visibles aplicada a tanques atmosfeacutericos
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en liacutequidos penetrantes
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T bisel en V
6 Equipo
- Calibrador pie de rey
- Cinta meacutetrica
- Toallas absorbentes
- Para el procedimiento se debe utilizar el kit de liacutequidos penetrantes visibles
removibles con solvente lo cual se contempla en el meacutetodo C ndash tipo II (ASTM E
165) que se puede observar en la tabla 19
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes
Elemento Designacioacuten del
fabricante
Coacutedigo de jaula
Prueba de referencia
Penetrante SKL-SP2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Revelador SKD-S2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Removedor SKC-S AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Fuente Manual de Procedimientos de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2019
70
Nota antes de cada procedimiento de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes se debe
verificar la fecha de caducidad del kit para evitar cualquier falla en la deteccioacuten
defectologica Adicionalmente se puede realizar la verificacioacuten de la validez de los
liacutequidos mediante pruebas en bloque patroacuten
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la de penetrantes visibles del tipo II removibles con
solventes y aplicacioacuten de revelador no acuoso
8 Condicioacuten superficial
81Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10 s aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
82Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
71
minus Desengrasado
Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente que viene
en el kit de liacutequidos penetrantes con esta se debe limpiar el cordoacuten de soldadura que
se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que la toalla quede limpia
despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus Desoxidacioacuten
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
9 Desarrollo de actividades
91 Secado de las superficies de las piezas
Deben secarse las piezas mojadas antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de pantildeos limpios que no dejen pelusa
92 Aplicacioacuten del penetrante
Se debe aplicar el penetrante en la superficie de la pieza a inspeccionar lo cual se lo
realiza rociando el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm evitando el
exceso de penetrante se debe dejar el tiempo de 5min
93 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante se debe eliminar de la superficie con ayuda de toallas
absorbentes impregnadas con solvente se debe realizar la limpieza en un solo sentido
hasta quedar sin liquido penetrante visible
94 Secado
El proceso de secado despueacutes de la remocioacuten del penetrante es de 5 minutos para
cumplir con el secado del solvente
95 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
La aplicacioacuten del revelador es uniforme una capa gruesa mantenieacutendose a una
distancia aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie
72
96Tiempos del revelado
El tiempo del revelado debe ser de 10 min y se establece que como maacuteximo el tiempo
permitido sea de 1 horas para reveladores no acuosos
97 Inspeccioacuten de la superficie
Se debe observar la superficie para detectar cualquier indicacioacuten en la soldadura estas
se tintildeen de color rojo por accioacuten del liacutequido penetrante con el contraste del fondo
blanco del revelador haciendo visible cualquier discontinuidad toda indicacioacuten
relevante debe ser medida y documentada en el registro Para determinar el tipo exacto
de defecto encontrado se debe seguir la capacitacioacuten de inspector de liacutequidos
penetrantes nivel I
10 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques para almacenamiento de petroacuteleo
11 Limpieza final
Cuando se utiliza reveladores no acuosos en la limpieza final estos deben ser
removidos este proceso puede ser con un rocioacute de agua desengrasantes o solvente
12 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte para inspeccioacuten visual se lo
puede visualizar en el anexo 3
121Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Set de liacutequidos penetrantes se coloca la marca y el tipo de kit que se va a utilizar
4 Tiempo de limpieza se coloca el tiempo de limpieza que transcurrioacute durante la
inspeccioacuten
73
5 Tiempo de penetracioacuten se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el penetrante durante
la inspeccioacuten
6 Tiempo de revelado se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el revelador durante la
inspeccioacuten
7 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
8 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
9 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
10 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
11 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la Norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
74
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido
por arreglo de fases
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Ultrasonido por Arreglo
de Fases
Coacutedigo
UPS-UT-01
Ndeg Pagina
06
PROCEDIMIENTO DE ULTRASONIDO MEDIANTE LA TEacuteCNICA DE
ARREGLO DE FASES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
75
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
ultrasonido con arreglo de fases
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura a tope
el espesor de estas maacutes delgado de los miembros de la junta debe ser de 6mm (14in)
aplicando la teacutecnica de ultrasonido con arreglo de fases
3 Personal
minus Nivel II en ultrasonido
Encargado de realizar la inspeccioacuten bajo este procedimiento
Supervisar nivel I en ultrasonido
minus Nivel I
Realizar la inspeccioacuten sujetaacutendose a este procedimiento bajo la supervisioacuten del nivel
II en ultrasonido
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Material y caracteriacutesticas de referencia
minus Material de la estructura ndash ASTM A36
minus Espesor de la plancha - 14rdquo
6 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
7 Equipo
71Instrumento ultrasoacutenico
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
76
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades El equipo que cumple con estos
paraacutemetros necesarios para el procedimiento de inspeccioacuten es el modelo OMNISCAN
MX2 por arreglo de fases
72Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz modelo 5L16-96X 10-A10-P-25-OM si el
tamantildeo del grano del material a examinarse requiere el uso de palpadores de otras
frecuencias se puede utilizar para asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es
posible ademaacutes utilizar palpadores con zapatas curvas modelo SA10- N55S-AOD que
permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte pieza o tuberiacutea a ser
examinada
73Elemento acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico En caso de no contar con el producto CMC se utilizaraacute como remplazo
aceite glicerina o grasa liviana
8 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada en el procedimiento de ultrasonido por arreglo de fases el
cual utiliza ondas transversales
9 Meacutetodo de calibracioacuten
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo I como se observa en la figura 31
91Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor Olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo Norma API
Para calibrar el equipo se debe seguir estos pasos
minus Conectar el transductor al equipo Omniscan MX2
minus Introduzca el coacutedigo correcto de la zapata y permita que el equipo reconozca el
transductor por medio del software y bibliotecas disponibles
77
minus Introduzca el valor teoacuterico de la velocidad de onda de corte del material que seraacute
inspeccionado
minus Introduzca un rango apropiado para el bloque de prueba que estaacute siendo utilizado
minus Introduzca la geometriacutea de la junta aacutengulo de bisel taloacuten altura del taloacuten etc
minus Calibracioacuten por sensibilidad
minus Calibracioacuten por velocidad
minus Calibracioacuten por retardo de zapata
El proceso de calibracioacuten se realiza con la funcioacuten de rechazo apagada y con el fin de
calibrar los siguientes tres paraacutemetros de manera ordenada
minus Sensibilidad - con la ayuda de reflectores de 116in a una profundidad de 15mm
para el caso de los bloques II W Tipo I y II se determina el nuacutemero de decibeles
necesarios para que este tipo de indicaciones pequentildeas alcancen amplitudes
visualizadas en el Scan A entre un 40 y 60 en todas las leyes focales utilizadas
en la inspeccioacuten la ganancia utilizada para este fin seraacute usada como el factor B en
la determinacioacuten del escalafoacuten de la indicacioacuten factor D
minus Velocidad del sonido del material - mediante la ayuda de dos radios de distancia
conocida ubicados en los bloques IIW tipo I o tipo II se realiza la calibracioacuten de
la velocidad del sonido o tiempo de vuelo de la onda soacutenica transversal en el acero
al carbono que en este caso debe permanecer cercana a los 3240 ms
minus Retardo de la zapata - debido a que la zapata angular utilizada en esta inspeccioacuten
genera que los muacuteltiples cristales emisores del tren de ondas se encuentren a
distancias diferentes del metal base es necesario que el equipo genere una
secuencia de disparos de la onda de los diferentes elementos para de esta manera
generar un tren de ondas refractado coherente con la inspeccioacuten
minus Curvas de medicioacuten (ajuste de sensibilidad) - se debe utilizar un bloque de
referencia correspondiente AWS
78
10 Condicioacuten superficial
Se debe preparar la superficie a inspeccionar esta debe tener un acabado que permita
un acople adecuado entre la zapata y la superficie del elemento debe estar libre de
suciedad salpicadura o pintura
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
11 Teacutecnica de barrido
Para el barrido se debe desplazar en forma paralela al cordoacuten de soldadura colocando
el transductor a una distancia de 10 mm del centro del cordoacuten de soldadura
examinando toda la longitud de este Es recomendable realizar una rotacioacuten de 5deg a 7deg
con el transductor de esta manera se puede detectar defectos de orientacioacuten Se debe
colocar durante el barrido constantemente una capa de acoplante
12 Registro e identificacioacuten
Las discontinuidades que sobrepasen el 50 de la altura maacutexima que debe tener el eco
en la pantalla asiacute como indicaciones que se visualicen en las demaacutes pantallas del
ultrasonido se las debe registrar en el archivo creado en el equipo para posteriormente
ser evaluadas Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector por ultrasonido nivel I
13 Criterios de aceptacioacuten
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
14 Reportes
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede ver en el anexo 4
79
141Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Angulo de transductor se coloca el valor del aacutengulo en el que se calibra el
transductor
4 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
5 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
6 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
7 Longitud inspeccioacuten es la longitud de la junta a inspeccionar
8 Espesor es el espesor de la plancha con la cual fue fabricada la probeta
9 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
10 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
11 Ubicacioacuten del defecto profundidad es la profundidad en la que se encuentra el
defecto detectado este valor nos entrega el equipo de ultrasonido
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
80
CAPIacuteTULO IV
COSTO
41 Costos directos
Son los costos directamente relacionados con la construccioacuten de las probetas
411 Mano de obra
Son los costos de mano de obra que fue utilizada para la elaboracioacuten de las probetas
con defectologiacutea
Tabla 20 Costo mano de obra
Costo construccioacuten probetas
Cargo Tiempo (h) Valor hora (USD) Valor Total (USD)
Soldador 40 1000 40000
Barolado 14 900 12600
TOTAL $ 52600
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
412 Material y equipo
Son los costos de la materia prima y materiales que se utilizaron para la construccioacuten
e inspeccioacuten de las probetas
Tabla 21 Costo materiales y equipo
Descripcioacuten Cantidad Valor (USD) Valor Total (USD)
Planchas ASTM A-36 de
1220x2440x 6mm
3 10000 30000
Disco de desbaste 7ʺx58 2 320 640
Disco de corte 7ʺx116 5 200 1000
Grata 7ʺ 1 1050 1050
Grata 4ʺ 1 773 773
Guantes para soldador 1 536 536
Polifan 4ʺ 2 502 1004
Electrodo E 6010 3(lb) 755 2265
Electrodo E 6013 8(lb) 620 3102
Kit Liacutequidos Penetrantes 1 6400 6400
Pantildeos absorbentes 5 180 900
Regla metaacutelica 1 350 350
Gel CMC 22(lb) 500 1100
Glicerina 1 150 150
Cincel 1 350 350
Tapa toriesfeacuterico
diaacutemetro 1000mm
1 28000 28000
TOTAL $ 77620
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
81
42Gastos generales
Son los costos de materiales mano de obra capacitacioacuten alquiler de equipos gastos
varios e imprevistos que se hicieron para la elaboracioacuten de las probetas e inspecciones
de las mismas
Tabla 22 Gastos generales
Descripcioacuten Valor (USD)
Uacutetiles de Oficina 4500
Transporte 17200
Impresiones 6000
Alquiler de Equipo de Ultrasonido 45000
Capacitacioacuten 100000
Inspeccioacuten visual 18000
Inspeccioacuten liacutequidos penetrantes 19000
Inspeccioacuten ultrasonido con arreglo
de fases
45000
Varios 30000
TOTAL $ 284700
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
43Costo total del proyecto
Es el valor total de los gastos en material mano de obra y gastos generales del
proyecto
Tabla 23 Costo total del proyecto
Descripcioacuten Valor (USD)
Mano de obra 52600
Materiales y Equipo directos 77620
Gastos Generales 284700
TOTAL 414920
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
82
CONCLUSIONES
minus A los resultados obtenidos en las inspecciones de las probetas los mismos que se
puede observar en las tablas 7 8 9 10 11 y 12 se los evaluoacute bajo los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API650 los cuales determinaron que ninguna
discontinuidad cumple con los paraacutemetros de aceptacioacuten y valida la eficiencia de
esta para evaluar discontinuidades
minus Los defectos obtenidos por las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten aplicadas a las
juntas de las 7 probetas fabricadas los cuales se pueden observar en las tablas 7
8 9 10 11 y 12 siendo las maacutes concurrentes la inclusioacuten con una altura de 6 mm
la cual fue detectada por el meacutetodo de ultrasonido con arreglo de fases y rechazada
por tener una longitud de falla aceptable superior al liacutemite de 4 mm para un espesor
de 6 mm y la falta de fusioacuten con una longitud de 32 mm la cual fue detectada
por el meacutetodo de liacutequidos penetrantes y rechazada por tener una longitud superior
al liacutemite de 15 mm para indicaciones lineales relevantes
- La validaciones mediante porcentaje de error de deteccioacuten para cada procedimiento
de ensayo no destructivo se las puede observar en las tablas 13 14 15 16 17 y
18 de las cuales los porcentajes de error maacutes altos de cada teacutecnica obtenidos
fueron 675 para el meacutetodo de liacutequidos penetrantes 633 en ultrasonido por
arreglo de fases y 489 para inspeccioacuten visual los mismos que se encuentra por
debajo del liacutemite de 10 de error porcentual permitido en la toma de datos lo que
permite validar los procedimientos descritos anteriormente
minus Se desarrolloacute un manual de procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a
tope y tipo T para cada teacutecnica de ensayos no destructivos en inspeccioacuten visual
liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo de fases en el que se detallan la
informacioacuten necesaria que debe contener un manual de procedimientos asiacute como
un correcto procedimiento de inspeccioacuten y evaluacioacuten de juntas en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo
83
RECOMENDACIONES
minus Al existir otras normas y coacutedigos de construccioacuten de tanques se recomienda la
investigacioacuten de los requerimientos de estas para validar si los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API 650 son los maacutes adecuados para la
inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
minus Se recomienda continuar con la investigacioacuten sobre el anaacutelisis defectoloacutegico del
tanque probeta y las probetas tipo junta aplicando otros tipos de ensayos no
destructivos como radiografiacutea industrial y partiacuteculas magneacuteticas para determinar
cuaacutel teacutecnica es las maacutes eficiente en este tipo de deteccioacuten defectologica y si se
encuentran los mismos defectos en las probetas
minus Para una correcta validacioacuten se recomienda contar con una capacitacioacuten previa a
la inspeccioacuten ya que tales conocimientos permiten una mejor identificacioacuten de los
tipos de defectos realizar una medicioacuten adecuada es decir ejecutar un trabajo maacutes
eficaz Caso contrario se puede obtener un error porcentual mayor al permitido y
se tendraacute que repetir la inspeccioacuten en esa junta
minus En este proyecto de titulacioacuten se estudia un tipo de tanque de almacenamiento a
presioacuten atmosfeacuterica se recomienda desarrollar el estudio de otros tipos de
estructuras como los tanques a presiones altas o de baja presioacuten existentes en la
industria para determinar si el manual de procedimientos desarrollado en este
proyecto de titulacioacuten es vaacutelido
84
LISTA DE REFERENCIAS
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90
ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125
91
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Localizacioacuten SI NO
CalificacioacutenO BSERVACIO NESNdeg
IdentificacioacutenSoldador
Longitud
de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto
(mm)
Soldadura Ndeg
Temperatura de la pieza Tipo de Iluminacioacuten ModeloNuacutemero de Serie o
CoacutedigoFecha de Calibracioacuten
Equipo de Medicioacuten de Temperatura
Material Intrumentos Utilizados Proceso de Soldadura Angulo de Incidencia
Temperatura permitida Condicioacuten Superficial Intensidad de la Luz (lux)
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Paacutegina
UPS-VT-001-RG-01
CLIENTE
FECHA
Procedimiento Norma Probeta Longitud total Inspeccionada (m) Distancia de Visioacuten
FECHA
Penetrante (Penetrant)
Revelador (Developer)
Longitud Localizacioacuten SI NO
Limpiador (Cleaner)
Ndeg UBICACIOacute N DE DEFECTO S Y
Soldadura Ndeg O BSERVACIO NES
Temperatura permitida
CalificacioacutenDiaacutemetro
(mm)
Longitud de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto (mm)
Condicioacuten superficial Tiempo de revelado
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS
PENETRANTES
CLIENTE
Teacutecnica
Paacutegina
UPS-PT-001-RG-01
Probeta
Material
Longitud total inspeccionada (mm) Tiempo de limpieza
Tiempo de penetracioacuten
Procedimiento
Identificacioacuten SOLDADOR
Kit de Liacutequidos Penetrantes
92
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Profundidad Localizacioacuten SI NO
O BSERVACIO NESIdentificacioacuten soldadura Ndeg
Frecuencia Instrumento de medicioacutenTransductor Aacutengulos del transductor
Teacutecnica
Acoplante
Paacutegina
UPS-UT-001-RG-01
REPORTE DE INSPECCIOacuteN POR ULTRASONIDO
Longitud total inspeccionada (metros)
Probeta Material
Equipo Fecha de calibracioacuten Proceso de soldadura
CLIENTE FECHA
Procedimiento
Condicion superficial
Ubicacioacuten del defecto (mm) CalificacioacutenSoldadores
Longitud de
inspeccioacuten (mm)
93
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ)
94
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS)
95
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM
96
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones
97
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas amp
Inspecciones
98
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
99
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
100
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo tanque
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
101
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo junta
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
102
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque
103
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
104
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas
105
Anexo 20 Fuentes Luminosas
FUENTE
LUMINOSA ILUMINACIOacuteN
(lux)
ANGULO DE
INCIDENCIA
DISTANCIA MAacuteXIMA (mm)
Watts Volts Bulbo lechoso Bulbo claro
40 W 127 V
300
350
500
540
90
340
320
270
250
390
360
300
270
300
350
500
540
30
220
200
150
140
230
210
160
140
40 W 220 V
300
350
500
540
90ordm
370
340
270
250
460
410
320
300
300
350
500
540
30ordm
230
210
160
150
270
260
200
180
60 W 127 V
300
350
500
540
90ordm
550
510
410
400
440
380
340
320
300
350
500
540
30ordm
340
310
250
220
310
260
230
220
LINTERNA DE 3
PILAS GRANDES
300
350
500
540
90ordm
600
600
600
520
300
350
500
540
30ordm
600
470
400
300
Fuente Procedimiento Inspeccioacuten Visual Juan Francisco Gangotena 2016
ii
DECLARATORIA DE COAUTORIacuteA DEL DOCENTE TUTOR
Yo declaro que bajo mi direccioacuten y asesoriacutea fue desarrollado el trabajo Proyecto
Teacutecnico ldquoDESARROLLAR UN MANUAL DE PROCEDIMIENTOS PARA LA
INSPECCIOacuteN EN UNIONES DE SOLDADURA A TOPE Y TIPO T EN TANQUES
DE ALMACENAMIENTO FABRICADOS DE ACERO ASTM- A36rdquo realizado por
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes obteniendo un producto que cumple con todos los
requisitos estipulados por la Universidad Politeacutecnica Salesiana para ser considerados
como trabajo final de titulacioacuten
Quito marzo 2020
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
CI 1756684369
iii
DEDICATORIA
El presente trabajo de titulacioacuten se lo dedico a mi hijo Christian por ser mi fuerza
para lograr mis metas
iv
AGRADECIMIENTO
Agradezco primeramente a Dios por darme la fortaleza para lograr superar esta etapa
de mi vida a mis padres Jaime y Mariacutea por su apoyo incondicional durante todas las
etapas de mi vida por todo el sacrificio para que pueda lograr mis metas a mi hermano
Jaime Geovanny por apoyarme en todo momento por ser mi inspiracioacuten y mi guiacutea a
mi esposa Paola por inspirarme con su ejemplo de fortaleza y dedicacioacuten
Al Ingeniero Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez director del trabajo de titulacioacuten
por dedicar su tiempo y compartir su conocimiento durante la elaboracioacuten de este
proyecto de titulacioacuten
Al Ingeniero Juan Gangotena por la asesoriacutea y recomendaciones las cuales fueron
parte fundamental para lograr culminar este proyecto
v
IacuteNDICE
CESIOacuteN DE DERECHOS DE AUTOR I
DECLARATORIA DE COAUTORIacuteA DEL DOCENTE TUTOR II
DEDICATORIA III
AGRADECIMIENTO IV
IacuteNDICE V
GLOSARIO XIII
RESUMEN XVI
ABSTRACT XVII
INTRODUCCIOacuteN XVIII
CAPIacuteTULO I 1
MARCO TEOacuteRICO 1
11 Tanques de almacenamiento 1
111 Tanques atmosfeacutericos soldados 1
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento 3
12 Meacutetodos de soldadura 3
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW 3
13 Ensayos no destructivos 4
131 Inspeccioacuten visual 5
132 Ultrasonido 6
133 Liacutequidos penetrantes 11
14 Juntas de soldadura 15
141 Juntas a tope 16
142 Juntas tipo ldquoTrdquo 16
15 Discontinuidades 17
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura 17
152 Discontinuidades superficiales 19
153 Discontinuidades internas 20
CAPIacuteTULO II 22
METODOLOGIacuteA 22
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento 22
211 Procedimiento 22
212 Manual de procedimientos 22
vi
22 Construccioacuten de probetas 26
221 Caacutelculo del espesor de la plancha 26
222 Probeta tipo tanque 27
223 Probeta tipo juntas 29
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras 29
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual 29
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes 31
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido 38
CAPIacuteTULO III 41
DESARROLLO 41
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650 41
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual 41
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes 42
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases 43
32 Construccioacuten de probetas 44
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque 44
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope 45
323 Soldadura 46
33 Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea 47
331 Defectos en las probetas tipo junta 47
332 Defectos en la probeta tipo tanque 49
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades 51
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque 51
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta 54
35 Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten 56
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido 57
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes 59
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual 60
36 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura 63
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual 63
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes 68
vii
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido por
arreglo de fases 74
CAPIacuteTULO IV 80
COSTO 80
41 Costos directos 80
411 Mano de obra 80
412 Material y equipo 80
42 Gastos generales 81
43 Costo total del proyecto 81
CONCLUSIONES 82
RECOMENDACIONES 83
LISTA DE REFERENCIAS 84
viii
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo 2
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW 4
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos 4
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales 7
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales 8
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan 9
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan 9
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan 9
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan 10
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico 10
Figura 11 Transductor de incidencia angular 11
Figura 12 Tensioacuten superficial 13
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes 14
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante 14
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador 15
Figura 16 Junta a tope 16
Figura 17 Junta tipo T 16
Figura 18 Junta a tope con bisel en V 16
Figura 19 Tipos de defectos superficiales 18
Figura 20 Tipos de defectos internos 18
Figura 21 Socavadura 19
Figura 22 Falta de soldadura 19
Figura 23 Falta de Fusioacuten 20
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta 20
Figura 25 Quemoacuten 20
Figura 26 Inclusioacuten 21
Figura 27 Porosidad agrupada 21
Figura 28 Fisura 21
Figura 29 Membrete de encabezado 23
Figura 30 Membrete de firmas 23
Figura 31 Proceso de barolado 28
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala 28
ix
Figura 33 Proceso de repujado 28
Figura 34 Probeta junta tipo T 29
Figura 35 Proceso de Inspeccioacuten con penetrantes visibles 32
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana 33
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa
INDIMA SA 34
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso 35
Figura 39 Tiempo del revelado 36
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW 38
Figura 41 Planchas baroladas 45
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento 45
x
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END 25
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo 42
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) 43
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW 46
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas 48
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus causas
49
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases 51
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes 53
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual 54
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta 55
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta 55
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta 56
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido 57
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta 58
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo tanque 59
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo junta 60
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta 61
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta tipo
tanque 61
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes 69
Tabla 20 Costo mano de obra 80
xi
Tabla 21 Costo materiales y equipo 80
Tabla 22 Gastos generales 81
Tabla 23 Costo total del proyecto 81
xii
IacuteNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 90
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual 91
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes 91
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases 92
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ) 93
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS) 94
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM 95
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI
Pruebas amp Inspecciones 96
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones 97
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 98
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 99
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
tanque por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 100
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
junta por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 101
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125 102
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque 102
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta 103
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 103
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 104
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas 104
Anexo 20 Fuentes Luminosas 105
xiii
GLOSARIO
Ensayos destructivos Es la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos para el anaacutelisis de la
estructura fiacutesica de los materiales piezas o estructuras en buacutesqueda de defectos que
se puedan encontrar [1]
ASTM Siglas en ingleacutes para la American Society of Testing Materials que significa
Asociacioacuten Americana de Ensayo de Materiales Son los encargados de probar la
resistencia de los materiales para la construccioacuten [2]
Capilar Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones
fiacutesicas anaacutelogas tales como en medios porosos) que vienen producidos por la tensioacuten
superficial en funcioacuten de las magnitudes relativas de la cohesioacuten del liacutequido [3]
Viscosidad Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo
cortante [3]
Atenuacioacuten Es la perdida de la intensidad afectada por una radiacioacuten cuando se
propaga en un medio [4]
Reflexioacuten Es la cantidad de energiacutea ultrasoacutenica que se refleja al incidir en una
interfase acuacutestica La ley de reflexioacuten dice que el aacutengulo de onda reflejada es igual al
aacutengulo de onda incidente del mismo tipo [4]
Refraccioacuten Este fenoacutemeno se produce en una interfaz debido a las diferentes
velocidades de las ondas acuacutesticas que se encuentran en el interior del material [5]
Cohesioacuten Es la fuerza que mantiene las moleacuteculas de un cuerpo a distancias cercanas
una de las otras [6]
Certificacioacuten Es el testimonio escrito de que un individuo cumple con los
requerimientos de una praacutectica especifica o norma [7]
END Abreviatura de Ensayos No Destructivos [8]
xiv
Trazabilidad Son procedimientos preestablecidos que permiten conocer el histoacuterico
de un elemento o varios [9]
Grietas en la corona Es una fisura presente en la zona superior del cordoacuten de
soldadura [10]
Golpe de arco Son pequentildeos puntos que se encuentran alejados de la junta en la cual
la superficie se derrite [11]
Presioacuten de Operacioacuten Es la presioacuten de trabajo en condiciones normales de
funcionamiento de un tanque de almacenamiento [12]
Defectos de soldadura Son indicaciones o discontinuidades que se forman en el
cordoacuten de soldadura por alguacuten proceso mal realizado durante su fabricacioacuten
Discontinuidad Es la falta de continuidad en la estructura de un material que debido
a esta interrupcioacuten se ve comprometida la resistencia del material o soldadura [13]
Junta Soldada Es la unioacuten de dos o maacutes piezas generados por un cordoacuten de soldadura
[14]
Mordedura es un tipo de discontinuidad superficial es una depresioacuten en la superficie
del material base adyacente al cordoacuten de soldadura [15]
VT Visual Testing [16]
PT Liquid penetrant testing [16]
UT Ultrasonic testing [16]
Probeta Elemento que es sometido a una serie de ensayos para ser estudiada [17]
Tolerancia Es la variacioacuten permisible del tamantildeo para un adecuado funcionamiento
[18]
xv
Heterogeneidad Los elementos que lo componen son diferenciables entre siacute [19]
Hidrocarburos Sustancias quiacutemicas que se forman en la naturaleza debido a la
mezcla de hidrogeno y carbono [20]
Lineamientos tendencia rasgo caracteriacutestico de algo [21]
Luminiscente Es cuando un electrodo de simple valencia es estimulado [22]
Incidencia Acontecimiento que sobreviene en el transcurso de una situacioacuten [23]
Alumbramiento Accioacuten de alumbrar o llenar de luz
Salpicadura Son partiacuteculas de material no metaacutelico las cuales salen dispersas durante
el proceso de soldadura [24]
Confort Bienestar fiacutesico en determinadas condiciones
Traslape es la unioacuten entre dos elementos permitiendo que los elementos se
prolonguen [25]
Escoria Es una capa protectora que se genera para proteger el cordoacuten de soldadura
J1 Junta uno
P1T Probeta uno seccioacuten Transversal
P2F Probeta dos seccioacuten frontal
xvi
RESUMEN
El objetivo de este proyecto de titulacioacuten es desarrollar un manual de procedimientos
para la aplicacioacuten de ensayos no destructivos como inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases aplicados a juntas a tope y tipo T
presentes en tanques de almacenamiento de petroacuteleo de acuerdo a la Norma API 650
desarrollando procedimientos especiacuteficos para cada tipo de ensayo y su aplicacioacuten en
probetas con defectologias
Mediante un anaacutelisis comparativo del porcentaje de error en la deteccioacuten de fallos o
discontinuidades se validan los procedimientos de inspeccioacuten desarrollados con los
realizados por una entidad externa certificada basado en los criterios de aceptacioacuten y
rechazo de la Norma API 650 seccioacuten 8 el porcentaje de error fue menor del 10
como liacutemite los procedimientos de inspeccioacuten son aplicables para cordones de
soldadura de tanques de almacenamiento atmosfeacuterico
Dichos procedimientos se encuentran agrupados en un manual estos fueron
desarrollados para las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases
Este manual constituye una guiacutea para el desarrollo de nuevos procedimientos para las
entidades que se especializan en la aplicacioacuten de ensayos no destructivos y que buscan
la certificacioacuten de sus inspecciones
Palabras Clave Procedimientos Inspeccioacuten Inspeccioacuten Visual Liacutequidos
Penetrantes Ultrasonido Arreglo de Fases Probeta Ensayos No Destructivos
xvii
ABSTRACT
The objective of this titling project is to develop a manual of procedures for the
application of non-destructive tests such as visual inspection penetrating liquids and
ultrasound phases arrangement applied to tope and type T joints present in petroleum
storage tanks according to API Standard 650 developing specific procedures for each
type of non-destructive test and its application in defection specimens A comparative
analysis that corroborates the validity of the inspection procedures applied and those
performed by a certified external entity evaluated by means of acceptance and
rejection criteria of API Standard 650 obtaining as a result a percentage of error below
the 10 limit corresponding to the human and environmental factor in the taking of
measurements in conclusion the inspection procedures are applicable for welding
cords of atmospheric storage tanks
These procedures are described in manuals developed for the different inspection
techniques visual penetrant liquids and ultrasound phase arrangement
This manual is going to be a guide for the new procedure developing for entities which
are specialized in the application of non-destructive testing and which are looking for
the certification of their inspection
Keywords Procedures Inspection Visual Inspection Penetrating Liquids
Ultrasound Phase Arrangement Test Tube Non-Destructive Testing
xviii
INTRODUCCIOacuteN
La actividad petrolera en el Ecuador es una fuente de ingresos importante para su
economiacutea en el antildeo 2019 hasta el mes de octubre se extrajeron un total de 52745926
barriles de petroacuteleo el cual es almacenado hasta su procesamiento en tanques
dependiendo de la presioacuten y la volatilidad del petroacuteleo variacutean su estructura y material
siendo el maacutes importante el acero ASTM-A36
La aplicacioacuten de normas establecidas por el Instituto Americano de Petroacuteleo (API)
garantiza la fabricacioacuten y funcionamiento de tanques soldados para almacenamiento
mediante paraacutemetros aplicados a meacutetodos de deteccioacuten de discontinuidades como los
ensayos no destructivos los cuales son teacutecnicas que permiten la deteccioacuten de
indicaciones superficiales y subsuperficiales en uniones de soldadura posibilitando el
mantenimiento y reparacioacuten oportuna de estructuras de grandes dimensiones Para la
aplicacioacuten adecuada de este tipo de ensayos es necesario estandarizar los
procedimientos mediante manuales que sirvan de complemento al momento de
inspeccionar
En la actualidad existen manuales que permiten el uso de los equipos de ensayos no
destructivos Jaime Peacuterez et al en el antildeo 2015 elaboroacute un manual de procedimientos
para la inspeccioacuten en uniones a tope para tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y
coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido Olympus EPOCH 1000i en la que
se destaca la importancia de aplicar dichos ensayos para determinar la integridad
estructural de los materiales y estructuras en tuberiacuteas Daniel Perera en el antildeo 2017
elaboroacute un manual de introduccioacuten al ultrasonido industrial en el que se destaca la
necesidad de definir los pasos de una inspeccioacuten ultrasoacutenica cumpliendo con las
normas internacionales brindar una guiacutea para el desarrollo de manuales de
procedimiento de empresas dedicadas al aacutembito de las inspecciones de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo aplicando ensayos no destructivos Esta es una razoacuten de
gran importancia para desarrollar un manual de procedimientos que permita la
inspeccioacuten en uniones de dos importantes tipos de soldadura a tope y tipo T en
tanques de almacenamiento de petroacuteleo fabricados de acero ASTM- A36
xix
Problemaacutetica
Siendo el Ecuador un paiacutes que basa su economiacutea en la produccioacuten de petroacuteleo tiene la
necesidad de aumentar la construccioacuten de tanques para su almacenamiento mismos
que necesitan un debido control de calidad para verificar el cumplimiento de todos los
lineamientos establecidos para la puesta en operacioacuten de los mismos de lo contrario
puede existir la presencia de fallas estructurales que podriacutean causar derrames de
petroacuteleo lo que generariacutea peacuterdidas econoacutemicas a las empresas petroleras y dantildeos
irreparables al medio ambiente
Ademaacutes las empresas constructoras de los tanques en mencioacuten contratan a otras
especializadas en ensayos no destructivos de soldaduras para realizar las debidas
inspecciones y al considerar que cada procedimiento requiere de un manual para su
aplicacioacuten en respuesta a dichos requerimientos se elabora el presente trabajo
Justificacioacuten
Es necesario la elaboracioacuten de un manual praacutectico y faacutecil de usar que permita realizar
un correcto procedimiento de inspeccioacuten en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo y evaluar el proceso de soldadura detectando posibles
defectos que ocasionen fuga del liacutequido almacenado que perjudicariacutea de manera
irreparable al medio ambiente y provocariacutea peacuterdidas econoacutemicas a la empresa
petrolera cabe destacar que este tipo de manual de procedimiento no los posee
cualquier entidad y son de uso principal de empresas dedicadas al aacuterea de los ensayos
no destructivos
Objetivo General
- Desarrollar un Manual de Procedimientos para la inspeccioacuten en uniones de
soldadura a Tope y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero
ASTM- A36
Objetivos Especiacuteficos
- Determinar los requerimientos establecidos por la norma API 650 y para la
inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope con la aplicacioacuten de los meacutetodos de
inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
xx
- Identificar y evaluar las discontinuidades presentes en probetas soldadas con
uniones a tope y tipo T fabricadas de acero ASTM- A36 con el uso de las teacutecnicas
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
- Validar los procedimientos de inspeccioacuten a efectuar en cada tipo de prueba en un
prototipo de tanque de almacenamiento construido a escala basado en la Norma
API 650
- Desarrollar el Manual de Procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a Tope
y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero A-36 por los meacutetodos
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
1
CAPIacuteTULO I
MARCO TEOacuteRICO
En este capiacutetulo se considera los tipos de tanques que se utilizan en el almacenamiento
de petroacuteleo describiendo sus caracteriacutesticas principales como el tipo de unioacuten para su
construccioacuten forma del techo y la capacidad de presioacuten de funcionamiento el proceso
de soldaduras que se pueden utilizar para la fabricacioacuten de tanques de almacenamiento
dependiendo de la capacidad y uso que se va a aplicar el proceso de calidad que deben
cumplir estos tanques para su funcionamiento asiacute como los tipos de teacutecnicas de
ensayos no destructivos utilizados (inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes
ultrasonido) para verificar y certificar que el tanque se encuentra apto para su
funcionamiento despueacutes de su fabricacioacuten describiendo las caracteriacutesticas tipos y
propiedades de cada uno de ellos los tipos de juntas presentes en la construccioacuten de
los tanques de almacenamiento de petroacuteleo los tipos de discontinuidades maacutes comunes
que pueden existir en este tipo de uniones soldadas las partes y contenido que tiene
un manual de procedimientos y la descripcioacuten de cada punto a ser tratado en una
inspeccioacuten
11Tanques de almacenamiento
Los tanques son estructuras disentildeadas para el almacenamiento o proceso de fluidos
previos a la refinacioacuten del petroacuteleo Se los puede disentildear de diferentes formas tamantildeos
y materiales dependiendo de la funcioacuten que se les deacute La volatilidad y la presioacuten del
fluido almacenado determinan el disentildeo del tanque que se debe usar [26]
111 Tanques atmosfeacutericos soldados
Estos tanques son generalmente utilizados en instalaciones petroleras como refineriacuteas
de petroacuteleo y estacioacuten de bombeo Estos son disentildeados para soportar presiones internas
de 15 psi
En la norma API 650 se contempla dos tipos de tanques de almacenamiento los de
techo fijo y los de techo flotante la diferencia entre los dos tipos es que los de techo
flotante se utilizan para el almacenamiento de productos altamente volaacutetiles como la
gasolina Los de techo fijo son utilizados para el almacenamiento de productos poco
2
volaacutetiles como el petroacuteleo Los tanques de almacenamiento a presioacuten atmosfeacuterica de
techo fijo seraacuten los que formen parte del presente estudio [27]
a Tanques atmosfeacutericos de techo fijo
Estos sirven para almacenar petroacuteleo agua o productos con una presioacuten de vapor
relativamente baja Es decir que son aquellos que no tienen tendencia a producir
vapores a la temperatura ambiente [28] La presioacuten de operacioacuten de estos tanques es
de 15 psi esto se logra por los respiraderos que se encuentran en la parte superior del
tanque De acuerdo a la norma API 650 para los tanques de techo fijo existen las
siguientes configuraciones de acuerdo al tipo de techo coacutenico sombrilla domo Los
tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo son los estudiados en este proyecto de
investigacioacuten [29]
minus Tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo
Tienen un cuerpo ciliacutendrico un fondo plano y su parte superior es similar a una
superficie esfeacuterica como se puede observar en la figura 1 estos tanques atmosfeacutericos
de techo tipo domo soportan presiones de 15 psi en ocasiones esta presioacuten puede
aumentar 25 psi debido a la generacioacuten de vapores internos [30] Su proceso de
fabricacioacuten es laborioso debido a que cada segmento del techo deben ser
conformados con un radio de curvatura comprendido en un rango de 08 ndash 12 veces el
diaacutemetro nominal del tanque [29] El disentildeo de la probeta tipo tanque que se fabricaraacute
en este proyecto seraacute en base a las caracteriacutesticas principales de este tipo de tanques
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo
Fuente Recipientes a presioacuten Diacuteaz del Castillo Rodriacuteguez 2018
3
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
Los tanques atmosfeacutericos son infraestructuras que representan el 95 de
almacenamiento de petroacuteleo del paiacutes Las normas que se aplican en este tipo de
estructuras son elaboradas por muchos organismos uno de los cuales es la API [31]
a Instituto americano de petroacuteleo (API)
Las normas y estaacutendares para tanques son hechos para proveer confiabilidad ante
factores criacuteticos de disentildeo los coacutedigos que son emitidos por el API son los encargados
de reducir los riesgos por cataacutestrofe debido a sus consideraciones de seleccioacuten de
materiales soldadura uniones meacutetodos de inspeccioacuten y fabricacioacuten y se aplican a la
industria quiacutemica alimenticia petrolera entre otras de esta manera entregan
aceptabilidad viabilidad asiacute como tambieacuten utilidad mediante el aseguramiento de la
calidad fiabilidad y seguridad de los disentildeos practicas operaciones y equipamientos
Por ende la norma que se va a utilizar en el proyecto para las inspecciones de juntas a
tope y tipo T es la norma API 650 en tanques soldados para almacenamiento de
petroacuteleo
minus Norma API 650
Esta norma tiene como finalidad facilitar la fabricacioacuten y adquisicioacuten de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo de varios tamantildeos y capacidades para presiones internas
no mayores a 172 kPa (212 lbfin) En esta norma se puede encontrar informacioacuten
sobre materiales de fabricacioacuten procedimientos de soldadura pruebas e inspecciones
asiacute como algunos lineamientos para la puesta en operacioacuten [32] [14]
12Meacutetodos de Soldadura
Los meacutetodos maacutes conocidos de soldadura tipo arco que se aplican en la construccioacuten
de tanques de almacenamiento son SMAW (soldadura de electrodo revestido)
GMAW (Soldadura de arco con proteccioacuten de gas) y GTAW (soldadura de electrodo
de tungsteno) Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento de petroacuteleo se ha
seleccionado el proceso SMAW
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW
Es un proceso de soldadura por arco el cual consiste en la utilizacioacuten de un electrodo
con recubrimiento a traveacutes de este electrodo se genera un arco eleacutectrico con el material
4
base como se observa en la figura 2 este arco puede llegar a tener temperaturas de
hasta 5500 degC fundieacutendose el nuacutecleo del electrodo al material base que se estaacute
soldando el recubrimiento del electrodo combustiona creando una atmosfera que
protege el proceso de soldeo de la humedad y elementos contaminantes Tambieacuten este
crea una escoria que recubre el cordoacuten de soldadura [33]
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
minus Tipo de electrodo utilizado en el proceso SMAW
Para la seleccioacuten del electrodo se debe seleccionar en base al material del que estaacute
construido el nuacutecleo tambieacuten se debe tener en cuenta el material del cual estaacute
compuesto el recubrimiento ademaacutes se debe considerar el diaacutemetro del electrodo [33]
para la identificacioacuten de un electrodo se puede guiar en la figura 3
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
13 Ensayos no destructivos
Los procesos de soldeo se encuentran presentes en diferentes tipos de construcciones
a nuestro alrededor ya sean estas estructuras de edificios puentes maacutequinas barcos
trenes aviones vehiacuteculos o en cualquier unioacuten que esteacute formada por diferentes piezas
Los elementos y piezas soldadas requieren de una verificacioacuten de coacutemo se realizoacute el
proceso de fabricacioacuten asiacute como tambieacuten sirven para realizar mantenimientos
preventivos a nivel industrial ya que la presencia de grietas nudos imperfecciones y
5
escoria pueden provocar la rotura de las piezas [34] Los ensayos no destructivos que
se van a utilizar para esta investigacioacuten son inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido con arreglo de fases
131 Inspeccioacuten visual
Este tipo de ensayo no destructivo es el maacutes baacutesico e inevitable de realizar en cada
inspeccioacuten ayuda a detectar discontinuidades superficiales que a simple vista no son
evidentes Existen algunas ayudas oacutepticas que se utilizan durante la inspeccioacuten visual
minus Magnificadores son accesorios que convergen o divergen la luz por refraccioacuten
se los llama lupas permiten magnificar el tamantildeo de la imagen La curvatura en el
lente convergente es un factor que permite la magnificacioacuten de la imagen que va
desde los 15X a 2000X
minus Linternas Permiten iluminar aacutereas con falta de luz natural o claridad Se debe
tener precaucioacuten en la utilizacioacuten de este accesorio en ambientes explosivos El
tipo de linternas maacutes usados son las haloacutegenas La intensidad de la luz debe ser de
1000 lux
minus Calibrador vernier o pie de rey son utilizados para realizar mediciones muy
finas con una alta exactitud [35]
a Visioacuten
Es la capacidad que permite a traveacutes de la luz interpretar nuestro entorno con la
percepcioacuten de las ondas de luz captadas por el ojo e interpretadas por el cerebro se
transforman en visioacuten
b Fundamento de la luz
La luz es el principio fiacutesico indispensable en la inspeccioacuten visual la frecuencia del
espectro electromagneacutetico estaacute entre 370 y 770 nm (nanoacutemetros) Existen algunos
tipos de luz
minus Incandescentes son laacutemparas de filamento con un manto de gas y arco de carboacuten
piro luminiscente
6
minus Luminiscente son laacutemparas de descarga de gas laser diodos que emiten luz led y
fluorescente [35]
132 Ultrasonido
Es una teacutecnica de ensayo no destructivo la cual es empleada en deteccioacuten de defectos
de soldadura Este hace uso de las ondas acuacutesticas de igual naturaleza que las ondas
sonoras con la diferencia de que su campo de frecuencia se localiza por encima de la
zona perceptible para el oiacutedo
El campo de las ondas ultrasoacutenicas comprende las frecuencias superiores a los 20 kHz
El liacutemite para la frecuencia puede ser percibida por el oiacutedo y depende de la praacutectica
para que pueda existir generacioacuten y recepcioacuten de estas frecuencias [36] Estas ondas
ultrasoacutenicas se generan debido a las siguientes propiedades
minus Efecto piezoeleacutectrico
Es un fenoacutemeno fiacutesico que poseen algunos cristales por lo cual se forma un diferencial
de potencial eleacutectrico en el cristal cuando eacuteste se encuentra sometido a una
deformacioacuten mecaacutenica generaacutendose ondas ultrasoacutenicas a frecuencias sobre los 100
KHz con cristales delgados [5]
minus Efecto magnetoestrictivo
Debido al efecto del campo magneacutetico existen materiales ferromagneacuteticos que tienen
la propiedad de contraerse o expandirse En el acero ferromagneacutetico se genera un
campo magneacutetico si este es expuesto a un esfuerzo de compresioacuten o traccioacuten [39]
La aplicacioacuten de esta teacutecnica necesita una fuente de emisioacuten e interaccioacuten de las ondas
con la pieza con los defectos y un verificador de indicaciones [37] Las ondas
ultrasoacutenicas se propagan a traveacutes de todos los medios por donde exista fracciones de
materia aacutetomos o moleacuteculas capaces de vibrar debido a esto su propagacioacuten tendraacute
lugar en los gases liacutequidos y soacutelidos [5]
Este meacutetodo no destructivo en el que un haz o conjunto de ondas de alta frecuencia se
los introduce en materiales para la deteccioacuten de fallas en la superficie y sub-superficial
[38]
7
a Onda ultrasoacutenica
Todo material con propiedades elaacutesticas puede propagar ondas soacutenicas y ultrasoacutenicas
a traveacutes de eacutel en tanto las fuerzas elaacutesticas son capaces de retraer las partiacuteculas a su
posicioacuten de reposo
En cuerpos con estructura cristalina como los metales en estado soacutelido las partiacuteculas
que conforman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones de equilibrio
describiendo oscilaciones con trayectorias diversas en funcioacuten de la energiacutea mecaacutenica
aplicada originando distintos tipos de ondas ultrasoacutenicas [40]
minus Ondas longitudinales
Estas ondas viajan a traveacutes de los materiales con una alternancia entre compresioacuten y
refraccioacuten generando que las partiacuteculas transmitan ondas de vibracioacuten de ida y vuelta
en la misma direccioacuten por la cual viajaron las ondas tal como se puede observar en la
figura 4 Este mismo tipo de onda es el que transmite el sonido a traveacutes de los cuerpos
soacutelidos y liacutequidos [36] [41]
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra (a) el graacutefico de la amplitud del desplazamiento de la partiacutecula versus la
distancia que viaja la onda ambas con la resultante del punto maacutes bajo de la refraccioacuten
y la cresta de la compresioacuten (b) Representacioacuten de la presioacuten instantaacutenea del
desplazamiento de la partiacutecula El eje horizontal representa el tiempo instantaacuteneo de la
distancia recorrida [41]
8
minus Ondas transversales
Si el medio es capaz de transmitir esfuerzos de cizalladura lo cual ocurre en la mayor
parte de los cuerpos soacutelidos las partiacuteculas oscilan en direccioacuten transversal de la
emisioacuten de la onda originaacutendose de esta manera las ondas transversales como se
puede observar en la figura 5 [36]
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra el esquema de la oscilacioacuten de las partiacuteculas onda frontal direccioacuten de la
onda y la longitud de la onda correspondiente a un ciclo [41]
b Pantallas del equipo de ultrasonido
Para examinar las sentildeales que detecta el equipo de ultrasonido este se ayuda de cuatro
diferentes pantallas en las cuales se detectan variables utilizadas para interpretar los
resultados del barrido realizado durante la inspeccioacuten
minus A-SCAN
En esta pantalla se muestran sentildeales oscilantes mostrando un oscilograma del eco de
amplitud del reflector encontrado indicando los paraacutemetros dimensionales de la
ubicacioacuten del defecto presente en el aacuterea inspeccionada esto se pueden observar en la
figura 6
9
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
minus B-SCAN
Como se observa en la figura 7 esta pantalla muestra las dimensiones de profundidad
y longitud de la discontinuidad teniendo como referencia la superficie frontal del
elemento inspeccionado
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan
Fuente Cursillo sobre la deteccioacuten de defectos por ultrasonido OLYMPUS 2015
minus C-SCAN
En la pantalla se visualiza la vista superior del aacuterea inspeccionada similar a una
radiografiacutea se puede observar varias discontinuidades a la vez la intensidad de cada
elemento se la representa en gamas de colores donde el elemento maacutes relevante tiene
la maacutes alta intensidad de color que es el rojo como se muestra en la figura 8
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan
Fuente Inspeccioacuten de soldaduras empleando el ensayo de ultrasonido en lugar de radiografiacutea
Carlos Enrique Suaacuterez Navas 2011
10
minus S-SCAN
Esta pantalla permite visualizar la profundidad de la pieza en la cual se muestra dos
ejes el de la distancia proyectada y el del recorrido entregando una imagen del sector
angular como se puede observar en la figura 9 [5]
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
c Transductor
Es un elemento muy importante en el sistema ultrasoacutenico de instrumentacioacuten debido
al elemento piezoeleacutectrico que se encarga de convertir la sentildeal eleacutectrica en vibraciones
mecaacutenicas y de vibraciones mecaacutenicas a sentildeales eleacutectricas se lo puede observar en la
figura 10 [5]
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico
Fuente Christian Peacuterez
minus Hay dos tipos de transductores con respecto a la direccioacuten del haz y a la superficie
estos son transductores de incidencia normal y transductores de incidencia
angular
Para la deteccioacuten defectologica en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento se va a utilizar un transductor de incidencia angular
11
minus Transductores de incidencia angular
Son aquellos que generan ondas cortas son empleados en equipos de ultrasonido con
arreglo de fases de pulso-eco su funcioacuten es detectar discontinuidades (inspeccioacuten en
defectologiacutea) Los aacutengulos de refraccioacuten maacutes comunes en este tipo de transductores
son de 35 45 6070 80 y 90deg a estos aacutengulos se los denomina de entrada como se
observa en la figura 11 [5]
Figura 11 Transductor de incidencia angular
Fuente Ajustes de equipo de medicioacuten por ultrasonido usando un brazo roboacutetico Arroyo
Francisco 2015
133 Liacutequidos penetrantes
Es un meacutetodo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades
superficiales en materiales no demasiados rugosos Hoy en diacutea la evolucioacuten de la
prueba de liacutequidos penetrantes permite el uso de un tipo de aceite la adicioacuten de
pigmentos removedores y reveladores [42] las fallas encontradas a traveacutes de los
liacutequidos penetrantes dan solamente una indicacioacuten aproximada de la profundidad y
tamantildeo del defecto [43]
Se los aplica en diferentes materiales como aluminio plaacutesticos magnesio acero
latoacuten bronce vidrio y fundiciones Todos estos materiales producen discontinuidades
ya sea por defectos de manufactura servicio fundicioacuten se considera como los maacutes
relevantes las porosidades grietas traslapes fisuras granulaciones internas falta de
fusioacuten y grietas de fatiga [44]
Estaacuten basados en la propiedad que tiene un liacutequido para filtrarse dentro de las
cavidades que se encuentran abiertas a la superficie estos permanecen en la cavidad
mientras el exceso de liacutequido es removido El liacutequido remanente es extraiacutedo para
formar una indicacioacuten que es mucho maacutes visible que la propia cavidad [42] [36] A
continuacioacuten se enlista la clasificacioacuten de los liacutequidos penetrantes
12
a) Por su tipo
- Tipo I Penetrantes fluorescentes
- Tipo II Penetrantes visible
- Tipo III Dual
b) Por su meacutetodo de remocioacuten
- Meacutetodo A Lavable con agua
- Meacutetodo B Post emulsificable (emulsificador lipofiacutelico)
- Meacutetodo C Removible con solvente
- Meacutetodo D Post emulsificable (emulsificador hidrofiacutelico)
c) Por la forma del revelador
- Forma a Polvo seco
- Forma b Soluble en agua
- Forma c Suspendible en agua
- Forma d No acuoso para tipo I
- Forma e No acuoso para tipo II
- Forma f Aplicaciones especiales
En presente estudio se utilizaraacute la configuracioacuten meacutetodo C - tipo II ndash forma e [42]
a Penetrantes visibles
Estos pueden ser inspeccionados con luz natural o artificial El penetrante usualmente
es de color rojo para que las indicaciones que se producen con el contraste blanco del
fondo blanco del revelador sean bien definidas [45] Se utiliza para la deteccioacuten de
discontinuidades de fabricacioacuten en talleres o en el campo Soldaduras en estructuras
de acero soldaduras en recipientes sujetos a presioacuten piezas de fundicioacuten piezas
forjadas piezas con maquinado final
Las indicaciones del penetrante visibles pueden ser examinadas sea con luz visible
natural o artificial Se necesita una iluminacioacuten adecuada para no tener fallas en la
sensibilidad de la inspeccioacuten [46]
- Caracteriacutesticas del penetrante visible
La caracteriacutestica fundamental de un liacutequido penetrante es su poder de penetracioacuten Lo
que no es suficiente para que sea apto para examinar un producto sino que precisa de
13
otras propiedades Por lo cual un penetrante ideal deberiacutea reunir las siguientes
caracteriacutesticas [5] poder penetrar en discontinuidades o grietas muy finas poder
permanecer en discontinuidades muy gruesas no evaporarse o secarse raacutepidamente
ser faacutecilmente eliminable de la superficie que la limpieza superficial no afecte al
penetrante retenido por la discontinuidad permanecer en estado fluido para poder
emerger con facilidad al aplicar el revelador poder extenderse en peliacuteculas finas y de
espesor uniforme conservar el color o la fluorescencia durante un tiempo suficiente
su color o fluorescencia contraste bien sobre el fondo no ser corrosivo ni atacar a los
materiales que se examinen no tener olor intenso o desagradable ser estable en las
condiciones de uso o almacenamiento no tener componentes toacutexicos ser
econoacutemicamente rentables [36]
- Propiedades baacutesicas de los penetrantes visibles
El penetrante es un liacutequido de tipo aceitoso transparente incoloro y sin sabor el cual
cuenta con las siguientes propiedades [42]
minus Tensioacuten superficial
Es la unioacuten de las moleacuteculas que se encuentran en una superficie liacutequida con un mismo
volumen tomando la forma de la superficie tal como se puede observar en la figura
12 La forma que tiene la gota permite la simplificacioacuten de este concepto [47]
Figura 12 Tensioacuten superficial
Fuente Liacutequidos Penetrantes Echevarria Ricardo 2003
minus Humectabilidad
Es la propiedad de los liacutequidos que les permite expandirse adhirieacutendose a la superficie
de la pieza a inspeccionar Esta depende de la interaccioacuten del liacutequido con la fase soacutelida
y gaseosa en la que se encuentra [47]
minus Aacutengulo de contacto
Es el aacutengulo que se forma entre la interfase liacutequido- soacutelido tal como se observa en la
Figura 13 En la unioacuten del penetrante con el material se debe producir un aacutengulo de
14
contacto menor de 90deg este generaraacute un resultado satisfactorio durante la inspeccioacuten
[42]
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
minus Accioacuten capilar
Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones fiacutesicas
anaacutelogas tales como en medios porosos) que es producida por la tensioacuten superficial
[3]
minus Viscosidad
Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo cortante La
viscosidad de los liacutequidos se reduce con el aumento de temperatura estas propiedades
tienen efecto contrario en los gases [3]
minus Tensioacuten superficial
Es el trabajo que realiza un liacutequido al transportar moleacuteculas hasta la superficie como
se observa en la figura 14 [48]
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
minus Volatilidad
Es una propiedad de los liacutequidos que les permite pasar al estado gaseoso con facilidad
Esta propiedad depende principalmente de la temperatura y la presioacuten interna a la cual
se encuentra la mezcla del liacutequido penetrante [48]
15
b Removible con solventes
Este tipo de meacutetodo se emplea para la remocioacuten del exceso de liacutequido penetrante
visibles que no es soluble en agua Son muy praacutecticos de utilizar ya que el solvente
generalmente se presenta en aerosol [49]
c Reveladores huacutemedos no acuosos
Es un polvo suspendido en un liacutequido volaacutetil se lo puede utilizar con todos los tipos
de penetrantes y procesos Este tiene la maacutes alta sensibilidad de todos los reveladores
Se debe tener mucha precaucioacuten que la zona esteacute friacutea antes de ser aplicado el producto
[50] La principal propiedad de los reveladores huacutemedos no acuosos es la siguiente
- Accioacuten capilar
El revelador provee de un recubrimiento que permite extrae el penetrante de la cavidad
donde se encuentre actuando como un papel secante tal como se observa en la figura
15 [42]
a) El revelador dispersa el penetrante de forma lateral de esta manera ensancha la
indicacioacuten
b) Expande las tintas del penetrante alrededor de las partiacuteculas del revelador para
resaltarlas
c) Trabaja verticalmente a traveacutes del revelador para incrementar el espesor del tinte
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
14 Juntas de soldadura
Es la unioacuten de elementos o miembros a ser soldados permanentemente [51] Existe una
gran variedad de juntas soldadas utilizadas para la construccioacuten de tanques de
almacenamiento de las cuales se va a utilizar a tope y en ldquoTrdquo
16
141 Juntas a tope
Los elementos o miembros de metal se unen por su espesor o sus extremos tal como
se puede observar en la figura 16 [15]
Figura 16 Junta a tope
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
142 Juntas tipo ldquoTrdquo
La zona a soldar consta de la unioacuten de la cara de uno de los elementos de metal y el
borde de otro [31] tal como se puede observar en la figura 17
Figura 17 Junta tipo T
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
a Biselado
El bisel en V es utilizado generalmente para la unioacuten de tanques de almacenamiento
de petroacuteleo el cual sirve para unir elementos por la parte exterior o interior del tanque
[31]
- Juntas con biselado en V
Es la ranura maacutes conocida en uniones de tipo a tope [15] requiere un biselado con un
aacutengulo que puede variar desde 15deg hasta los 60deg en la cara simple de las piezas
coincidentes [52] [15] tal como se puede observar en la figura 18
Figura 18 Junta a tope con bisel en V
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
17
15 Discontinuidades
Por lo general las juntas soldadas y el material base presenta discontinuidades
comprometiendo la integridad de la estructura
En las normas existen distintos criterios de aceptacioacuten de las discontinuidades
estableciendo el tipo tamantildeo nuacutemero y distribucioacuten dependiendo de los valores
especificados podriacutean ser consideradas aceptables caso contrario la junta soldada
debe ser reparada y se estima una fecha para realizar nuevamente la inspeccioacuten
Hay grandes diferencias entre discontinuidades y defectos cuando se habla de una
interrupcioacuten anormal en la estructura del material como por ejemplo las propiedades
mecaacutenicas presentan una falta de homogeneidad o en la metalurgia etc es una
discontinuidad el defecto es una discontinuidad en siacute y se produce cuando por su
naturaleza excede los valores liacutemite para ser aceptados por una Norma o coacutedigo y
dicha soldadura quedara automaacuteticamente rechazada Las discontinuidades se dividen
en [5]
- Relevantes son aquellas que requieren de la interpretacioacuten y evaluacioacuten de sus
caracteriacutesticas (tamantildeo forma o localizacioacuten) durante el proceso de inspeccioacuten
- No relevantes aquellas que requieren uacutenicamente ser interpretadas sus
caracteriacutesticas durante el proceso de inspeccioacuten (no requieren de evaluacioacuten)
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura
Existen dos tipos de defectos de tipo superficial e internos los cuales se encuentran
especificados en las figura 19 y figura 20 respectivamente [5]
18
Figura 19 Tipos de defectos superficiales
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Figura 20 Tipos de defectos internos
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Discontinuidades Superficiales
Exceso de penetracioacuten
Falta de penetracioacuten
Concavidad externa
Concavidad internaSocavaduras
Quemones
Salpicaduras
Discontinuidades internas
Fisurasbull Longitudinales
bull Transversales
Falta de penetracioacuten
Falta de fusioacutenbull En la raiacutez
bull Entre pasadas
Inclusiones
Porosidadbull Esferica
bull Aislada
bull Agrupada
bull Alineada
bull Alargada
Escoria
Desalineamiento
19
152 Discontinuidades superficiales
A continuacioacuten se enlista los defectos superficiales maacutes recurrentes en la
construccioacuten de tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Socavadura
Es la falta de metal en los bordes del cordoacuten de soldadura tiene la forma de surcos con
longitudes variadas son concentradores de tensioacuten y disminuyen el espesor de la plancha las
causas para que se generen son la inapropiada teacutecnica y corrientes altas como se observa en
la figura 21
Figura 21 Socavadura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Falta de soldadura
Es la falta de material de aporte en la superficie del cordoacuten de soldadura como se
observa en la figura 22 esta discontinuidad tambieacuten puede generarse en la raiacutez de la
junta
Figura 22 Falta de soldadura
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
- Falta de fusioacuten
Es un tipo de discontinuidad en la que no existe una fusioacuten completa entre el metal de
soldadura y las paredes de los cordones de soldaduras cercanas o el bisel del metal
puede ser superficial o sub-superficial y se debe a una teacutecnica deficiente por parte del
soldador que realiza el cordoacuten de soldadura inadecuado disentildeo de la junta o
contaminacioacuten excesiva como se observa en la figura 23
20
Figura 23 Falta de Fusioacuten
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
153 Discontinuidades internas
A continuacioacuten se enlista los defectos internos maacutes recurrentes en la construccioacuten de
tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Falta de penetracioacuten en la junta
Se ubica de manera adyacente a la raiacutez de la junta y es producida por la falta de
penetracioacuten de la soldadura ya que no se extiende en toda la junta es causada por una
mala teacutecnica o inexperiencia del soldador disentildeo deficiente o contaminacioacuten excesiva
como se observa en la figura 24 [15] [5] [53]
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Quemones
Son discontinuidades que se producen cuando existe penetracioacuten excesiva en el sector
de la pasada de raiacutez provocando que el aporte de soldadura se solape dentro de la
misma su causa maacutes frecuente es un exceso en la corriente un manejo inadecuado y
bajas en la velocidad del electrodo como se observa en la figura 25 [15] [5] [53]
Figura 25 Quemoacuten
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
21
- Inclusiones
Es cuando se halla un material metaacutelico o no metaacutelico totalmente ajeno en la soldadura
La inclusioacuten maacutes comuacuten es por presencia de escoria como se observa en la figura 26
[15] [5] [53]
Figura 26 Inclusioacuten
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Porosidad agrupada
Son discontinuidades provocadas por gases agentes oxidantes o exceso de humedad
en el revestimiento del electrodo o en el metal base atrapados en el interior del metal
de soldadura durante el proceso de solidificacioacuten formando cavidades llamadas
tambieacuten nido de poros en el interior del cordoacuten de soldadura como se observa en la
figura 27 [15] [5] [53]
Figura 27 Porosidad agrupada
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
- Fisura
Es una discontinuidad lineal que se caracteriza por presentar en sus extremos
geometriacuteas agudas debido a esto tiende a propagarse por el cordoacuten de soldadura y
crecer especialmente aquellos que se someten a cargas de fatiga como se observa en
la figura 28 [15] [5] [53]
Figura 28 Fisura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
22
CAPIacuteTULO II
METODOLOGIacuteA
En este capiacutetulo se describe el contenido de cada uno de los puntos que debe tener un
manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras
Se indica el procedimiento para la construccioacuten de un prototipo a escala de un tanque
de almacenamiento atmosfeacuterico de petroacuteleo se realiza el disentildeo de la estructura el
proceso de ensamblaje y la unioacuten de la estructura por medio de cordones de soldadura
tambieacuten se describe el proceso de fabricacioacuten de otras probetas de tipo juntas a tope y
T con discontinuidades en su cordoacuten de soldadura
Se trata tambieacuten sobre los procesos de inspeccioacuten con ensayos no destructivos
(inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido) que se deben realizar bajo la
norma API 650 describiendo cada punto que se debe tomar en cuenta para una correcta
inspeccioacuten y evaluacioacuten de los cordones de soldadura
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento
211 Procedimiento
Es el proceso que se realiza para desarrollar un trabajo estaacute conformado por tareas que
se deben realizar Se pretende que el procedimiento relacione una tarea que se estaacute
realizando con otras que la siguen [49]
212 Manual de procedimientos
Es un documento en el cual se describe las actividades que se debe seguir para realizar
funciones de un proceso En esta seccioacuten se describe cada elemento que como miacutenimo
debe contener un manual de procedimientos asiacute como la especificacioacuten del contenido
a ser incluido en este [5]
1 Caraacutetula
Para elaborar un manual de procedimiento se debe colocar membretes que permitan
identificar el origen y la validez de este los mismos que estaacuten constituidos por
membretes de encabezado y de firmas
23
- Membrete encabezado
Este elemento consta de cuatro casilleros como se observa en la figura 29 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 29 Membrete de encabezado
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
Casillero 1 se coloca el logotipo de la institucioacuten a la que pertenece el manual
Casillero 2 se coloca el tipo de meacutetodo con el cual se va a realizar el procedimiento
Casillero 3 se coloca un coacutedigo de referencia para identificar el procedimiento asiacute
como el nuacutemero de procedimientos con los cuales cuenta la institucioacuten
Casillero 4 se coloca el nuacutemero de paacuteginas total de las que consta el manual
- Membrete firmas
Este elemento consta de seis casilleros como se observa en la figura 30 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 30 Membrete de firmas
Elaborado por Christian Peacuterez 2020
Casillero 1 se coloca el nombre de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 2 se coloca el nombre de la persona que va hacer la revisioacuten del
procedimiento
Casillero 3 se coloca el nombre de la persona que va aprobar el procedimiento
Casillero 4 se coloca firma de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 5 se coloca firma de la persona que reviso el procedimiento
Casillero 6 se coloca firma de la persona que aproboacute el procedimiento
Casillero 7 se coloca fecha en la que se elaboroacute el procedimiento
24
Casillero 8 se coloca fecha en la que se revisoacute el procedimiento
Casillero 9 se coloca fecha en la que se aproboacute el procedimiento
2 Objetivo
El objetivo debe describir los requerimientos de trabajo y el meacutetodo de ensayo no
destructivo con el que se va a realizar el procedimiento
3 Alcance
Da a conocer la cantidad maacutexima de requisitos que permite el procedimiento a ser
realizado
4 Personal
Seguacuten la normativa se describe a la persona autorizada a realizar el procedimiento en
campo
5 Normas y coacutedigos de referencia
Se realiza una lista de las normas y coacutedigos que regiraacuten el procedimiento durante el
proceso de inspeccioacuten
6 Materiales y caracteriacutesticas dimensionales
Es necesario conocer con exactitud el elemento del material a inspeccionar asiacute como
tambieacuten sus paraacutemetros constructivos y dimensiones
7 Geometriacutea de la junta
El tipo de unioacuten de soldadura debe ser detallado para poder realizar la inspeccioacuten
8 Equipo
Se describen las caracteriacutesticas del equipo y accesorios a ser utilizados durante la
inspeccioacuten
9 Teacutecnica a ser usada
Dependiente del trabajo a realizar en este punto se especifica la teacutecnica adecuada para
la imperfeccioacuten de soldadura seleccionada de acuerdo a la tabla 1
25
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END
Imperfecciones en
Soldaduras
Superficial Sub-Superficial Volumeacutetricas
VT PT MT ET RT UTA UTS AE UTT
Quemoacuten Grietas
Refuerzo
ExcesivoInadecuado
Inclusiones (escoria)
Fusioacuten incompleta
Penetracioacuten
incompleta
Desalineacioacuten
Traslape
Porosidad
Concavidad de raiacutez Desbaste
Leyenda
VT - Inspeccioacuten Visual
PT- Inspeccioacuten por Tintas Penetrantes
MT- Inspeccioacuten por Partiacuteculas Magneacuteticas
ET - Inspeccioacuten por Electromagnetismo
RT- Inspeccioacuten por Radiografiado
UTA - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz angular
UTS - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz recto
AE - Inspeccioacuten por Emisiones Acuacutesticas
UTT - Inspeccioacuten por Ultrasonido para medicioacuten de
espesores
Todos o la mayoriacutea de las teacutecnicas estaacutendar detectaraacuten esta imperfeccioacuten bajo todas o la mayoriacutea
de condiciones
Una o maacutes teacutecnicas estaacutendar detectaraacute esta imperfeccioacuten bajo ciertas condiciones
Se requieren teacutecnicas condiciones yo requisitos especiales de personal para detectar esta
imperfeccioacuten
Fuente Nondestructive Examination ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2019 pag 37
10 Condiciones superficiales
En esta seccioacuten se describiraacute la condicioacuten en la que se debe encontrar la superficie
previas a la inspeccioacuten existen especificaciones baacutesicas en los coacutedigos y normas
utilizados
11 Criterios de registro e identificacioacuten
Se detallan ciertos criterios que permiten la aceptacioacuten de las discontinuidades
encontradas en el proceso de inspeccioacuten
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Los criterios de aceptacioacuten-rechazo que rige la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se detallaraacuten en este iacutetem
13 Reporte
En esta seccioacuten se detallan los resultados obtenidos en el ensayo utilizado
26
22 Construccioacuten de probetas
221 Caacutelculo del espesor de la plancha
Para la construccioacuten del tanque prototipo a escala es necesario conocer el espesor de
la plancha que se va a utilizar para la fabricacioacuten del mismo para esto se debe aplicar
la ecuacioacuten (1) descrita a continuacioacuten
119905119889 =26 times119863 times(119867minus1)times119866
119878119889+ 119862119860 (1)
Donde
119905119889 espesor de la plancha [in]
D diaacutemetro nominal del tanque [ft]
H nivel maacuteximo del liacutequido a almacenar [ft]
G gravedad especifica del liacutequido a almacenar
CA corrosioacuten admisible [in]
119878119889 esfuerzo admisible del material [psi]
Los valores del diaacutemetro nominal y altura del tanque se toman del tanque de
almacenamiento real debido a que si se toman los datos del tanque a escala el espesor
seraacute inferior al miacutenimo exigido por la norma API 650 Para el nivel maacuteximo de liacutequido
a almacenar se debe tomar el 80 de la altura del cuerpo del tanque de
almacenamiento debido a que no se puede hacer uso de todo el espacio con el liacutequido
a almacenar A continuacioacuten se muestran los valores del diaacutemetro nominal y la altura
del liacutequido a almacenar
D= 27432 [mm] D= 90 [ft]
H= 97536 [mm] H= 32 [ft]
Los valores para la gravedad especiacutefica corrosioacuten admisible y esfuerzo admisible
fueron tomadas del documento bibliograacutefico Memorias de caacutelculo Mecaacutenico [54]
Gravedad especifica de petroacuteleo crudo a 205 degF= 092
Corrosioacuten admisible= 00625 [in]
27
Esfuerzo admisible A-36= 36000 [psi]
119905119889 =26 times 90 ft times (32 ft minus 1) times 092
36000 psi+ 00625 in
119905119889 = 024 [in] 119905119889 = 6 09 [mm]
Debido a que no existe en el mercado planchas de acero ASTM A-36 con espesor de
6 09 [mm] se debe seleccionar la plancha de espesor 6 [mm]
222 Probeta tipo tanque
Para el disentildeo de las probetas con defectologias se elaboraraacute un tanque probeta a
escala 125 de un modelo tomado de la empresa puacuteblica Petroamazonas el cual tendraacute
diferentes defectologias en sus uniones soldadas
a Barolado
Este proceso de conformado mecaacutenico por flexioacuten consiste en la deformacioacuten plaacutestica
de laacuteminas con la ayuda de rodillos en configuraciones de tres o maacutes rodillos
doblando la plancha metaacutelica obligaacutendola a tomar la forma curva que se desea obtener
como se observa en la figura 31
El proceso para barolar una plancha consiste en la aplicacioacuten de presioacuten de uno de los
rodillos el que tiene una movilidad en el eje vertical hasta que roce el material y con
el movimiento de los otros rodillos permitir que la pieza empiece a tomar curvatura
se debe ir presionando un poco maacutes cada vez que ingrese nuevamente el material a la
baroladora Este tipo de baroladora no posee ninguacuten tipo de instrumento de medicioacuten
de presioacuten por lo que la presioacuten aplicada fue de forma mecaacutenica hasta lograr un
cilindro del diaacutemetro requerido [55] [56]
28
Figura 31 Proceso de barolado
Fuente Disentildeo y Construccioacuten de una maacutequina prototipo para rebordear fondos toriesfeacuterico de
tanques de almacenamiento Cuichaacuten Fausto Malte Javier 2012
Cuando la plancha ya ha tomado la forma curva deseada se unen los pedazos de
plancha ya barolados y mediante puntos de soldadura se da forma al cuerpo del tanque
de almacenamiento prototipo a escala como se observa en la figura 32 [55] [56]
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala
Fuente Christian Peacuterez
b Repujado
Este proceso de conformado se lo emplea para dar la forma coacutencava deseada a una
chapa metaacutelica plana se coloca la chapa sujeta a un eje rotativo y mediante rodillos se
va dando la forma deseada por medio de presioacuten como se observa en la figura 33 [55]
[56]
Figura 33 Proceso de repujado
Fuente The Fabricator Dished end manufacturing for beginners 2018 [57]
29
223 Probeta tipo juntas
Estas probetas se las desarrolloacute con el proceso de soldadura SMAW con la finalidad
de desarrollar una simulacioacuten de un corte de las juntas presentes en tanques de
almacenamiento se puede observar en la figura 34 un ejemplo de probeta tipo junta
en T
Figura 34 Probeta junta tipo T
Fuente Christian Peacuterez
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras
Se describe el procedimiento teoacuterico para realizar una inspeccioacuten asiacute como los pasos
previos a la misma
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual
Las fallas tiacutepicas que se pueden encontrar en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
por medio de una inspeccioacuten visual son corrosioacuten agrietamiento y desunioacuten [31]
[58] Existen factores que afectan la durante la inspeccioacuten visual que se deben
considerar
minus El acceso al aacuterea que se desea inspeccionar
minus Adecuada iluminacioacuten
minus Evitar el alumbramiento directo y reflejado
minus Es importante limpiar las zonas a ser inspeccionadas de cualquier tipo de suciedad
contaminacioacuten o cualquier objeto que impida la deteccioacuten de fallas en el cordoacuten de
soldadura
minus El factor ambiental es muy importante en la inspeccioacuten como es temperaturas
altas lluvia viento asiacute como otros factores que alteren el clima y no permitan un
buen proceso de inspeccioacuten visual
30
minus El personal que la va a realizar debe tener conocimientos del objeto que va a
inspeccionar de esta manera podraacute examinar de forma adecuada
minus Se debe inspeccionar los targets o blancos especiacuteficos debido a que el
funcionamiento del ojo ciega al mover de un punto a otro la mirada evitando el
escaneo del aacuterea total
minus Las marcas como decoloraciones dan indicios de un defecto en la zona
minus La corrosioacuten en la inspeccioacuten visual es muy criacutetica el personal debe tener
experiencia en deteccioacuten de corrosioacuten que se encuentra en ciertos puntos de la
estructura de los tanques
a Desarrollo de actividades
1 Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste
como solicita la norma API 650 [14] Se debe realizar una inspeccioacuten preliminar en
toda el aacuterea con fines de limpieza deteccioacuten de objetos extrantildeos objetos deformados
corrosioacuten salpicaduras u otros dantildeos
2 Preparacioacuten de la superficie
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe
dantildear ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante
que impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
minus Para la limpieza de las zonas a ser inspeccionadas se puede utilizar detergentes
limpiadores alcalinos desengrasantes de vapor solventes saca pintura limpieza
ultrasoacutenica limpieza a vapor limpieza mecaacutenica
minus Con el fin de realizar una correcta inspeccioacuten visual a la pieza que se va a examinar
se recomienda que la superficie del material tenga un acabado miacutenimo SSPC-SP3
(limpieza con herramienta manual mecaacutenica) [31]
3 Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie [59]
31
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas en el anexo 21
4 Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
5 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo la
cual tendraacute como variables calificaciones de soldador material a inspeccionar
cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem caracteriacutesticas de la discontinuidad y
observaciones de ser el caso
6 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 se determina los
paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
7 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [31]
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
La inspeccioacuten que se realiza con la teacutecnica de liacutequidos penetrantes se la puede
subdividir en procesos tipos meacutetodos o teacutecnicas de examinacioacuten Se utiliza
comuacutenmente dos grupos penetrantes fluorescentes penetrantes visibles
El proceso que se emplea se puede ver en la figura 35 La teacutecnica por liacutequidos
penetrantes consiste en la aplicacioacuten del liacutequido penetrante sobre la pieza previamente
32
sometida a un proceso de limpieza el penetrante generalmente tiene una tonalidad
rojiza y presenta baja viscosidad que en funcioacuten de esta propiedad penetra en las
discontinuidades existentes en la superficie de la pieza Bajo el principio de
capilaridad se realiza la limpieza de la pieza por medio de un liacutequido removedor cuya
funcioacuten es la eliminacioacuten del exceso de liacutequido penetrante que ha quedado en la
superficie Posteriormente se aplica el revelador el cual normalmente tiene talco en
suspensioacuten El liacutequido penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades de la pieza seraacute absorbido por el revelador en consecuencia
mostraraacute las discontinuidades existentes en la pieza ya que se tornan de color rojizo
[43]
Figura 35 Proceso de inspeccioacuten con penetrantes visibles
Elaborado por Christian Peacuterez 2019
a Preparacioacuten de la superficie
1 Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10seg aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36 [6]
33
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
2 Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
Algunas de las sustancias contaminantes pueden tener como origen numerosas causas
tales como [47]
- Procesos metaluacutergicos de fabricacioacuten arenas escama cascarilla de tratamiento
teacutermico oxidacioacuten etc
- Procedentes de controles no destructivos aceites partiacuteculas magnetizables
liacutequidos penetrantes usados precedentemente etc
- Condiciones de servicio grasas lubricantes oacutexidos barnices y pinturas etc
Estas sustancias contaminantes se las elimina con la aplicacioacuten de los siguientes
procesos de limpieza
minus Desengrasado
Se emplea detergentes alcalinos con concentracioacuten sobre la superficie de la pieza se
aplica por inmersioacuten o con ayuda de una brocha en funcioacuten del tamantildeo de la pieza que
se desea examinar
minus Desoxidacioacuten
Para eliminar cualquier rastro de oacutexido en la superficie del material que impida la
inspeccioacuten se debe aplicar una SSPC-SP3 (limpieza con herramienta manual
mecaacutenica)
34
b Desarrollo de actividades
1 Secado de las superficies de las piezas
Las piezas mojadas se deben secar antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de trapos limpios que no dejen pelusa [37]
2 Aplicacioacuten del penetrante
El penetrante se debe aplicar en la superficie de la pieza a inspeccionar intentando
rociar el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm tal como se observa
en la figura 37 para que ingrese en las cavidades y este tiempo depende de las
discontinuidades que se desea encontrar las discontinuidades que se generan por
fatiga llevan un mayor tiempo para que el liacutequido penetre debido a que las
discontinuidades son diminutas y difiacuteciles de detectar [15] [6] [60]
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa INDIMA SA
Fuente Aplicacioacuten d liacutequido penetrante en la zona a inspeccionar Encarnacioacuten Franco Elizabeth
Alexandra 2010
3 Tiempo de penetracioacuten
El tiempo de penetracioacuten depende de la temperatura tiempo de discontinuidad y los
posibles contaminantes que pueden estar atrapados en las discontinuidades El miacutenimo
tiempo de penetracioacuten podriacutea ser [42]
- 5 minutos en partes en servicio
- 2 horas para grietas de fatiga por servicio
- 4 horas para grietas por estreacutes de corrosioacuten
4 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante debe ser removido de la superficie con un pantildeo humedecido
con solvente sin remover el penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades [42] [36]
35
5 Secado
El proceso de secado se realiza despueacutes de la remocioacuten del penetrante este meacutetodo se
utiliza en funcioacuten del proceso de remocioacuten y revelado Generalmente se lo realiza
despueacutes de la aplicacioacuten del solvente ya sea con aire o por el proceso de evaporacioacuten
normal que tiene este compuesto con una duracioacuten miacutenima de 5 minutos para cumplir
con el secado [48] [6]
6 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
El revelador el cual es de color blanco seca el penetrante que se encuentra en las
discontinuidades extrayeacutendolo con ayuda de la fuerza capilar de esta manera
aparecen las manchas rojizas del penetrante en el aacuterea del defecto tal como se observa
en la figura 38 [50]
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
La aplicacioacuten del revelador es uniforme y se utiliza una capa gruesa a una distancia
aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie la segunda capa se debe aplicar
en direccioacuten transversal a la primera procurando siempre revisar que la primera capa
esteacute seca antes de aplicar la segunda capa [42]
7 Tiempos del revelado
El tiempo del revelado comienza despueacutes de haber aplicado el revelador tal como se
observa en la figura 39 Es recomendable que el tiempo de revelado sea de 10 minutos
miacutenimo y se establece como tiempo permitido 1 hora maacuteximo para reveladores no
acuosos [39] Este periodo del revelador permite visibilizar las indicaciones y es
inversamente proporcional al volumen que tenga la discontinuidad Para dar un tiempo
apropiado al revelador se debe tener en consideracioacuten las siguientes variables tipo de
penetrante sensibilidad de la teacutecnica temperatura de la pieza
36
Figura 39 Tiempo del revelado
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
c Inspeccioacuten de la superficie
Al aplicar el revelador y durante el tiempo de revelado se debe observar la superficie
como ayuda para la interpretacioacuten de las indicaciones [42] Para realizar la inspeccioacuten
se debe seleccionar el tipo de iluminacioacuten si se utiliza un penetrante visible seraacute solo
necesaria la luz normal la iluminacioacuten debe ser adecuada para asegurar que no exista
peacuterdida de la sensibilidad durante la inspeccioacuten [15]
d Interpretacioacuten de los resultados de la inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Para poder interpretar las indicaciones de una manera correcta se debe estar
familiarizado completamente con el proceso de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
Se debe estar seguro si el ensayo se lo realizoacute correctamente ser capaz de obtener toda
la informacioacuten acerca de las discontinuidades y sus consecuencias en la seccioacuten
inspeccionada
La evaluacioacuten correcta de las indicaciones obtenidas depende de la interpretacioacuten lo
maacutes exacta posible de la misma la experiencia del inspector es clave en el proceso
Algunos de los teacuterminos importantes para la interpretacioacuten de indicaciones son
minus Indicacioacuten
Es una sentildeal o marca producida por una discontinuidad que se detecta aplicando el
meacutetodo de ensayos no destructivos las cuales pueden ser falsas no relevantes
relevantes
minus Indicaciones falsas
Son aquellas que aparecen durante el proceso de inspeccioacuten y pueden ser provocadas
por una falla en la aplicacioacuten del meacutetodo de liacutequidos penetrantes por contaminacioacuten
37
de la superficie al no realizar un correcto proceso de limpieza o por no realizar la
remocioacuten necesaria del exceso de penetrante [61]
minus Indicaciones relevantes
Son indicaciones causadas por una condicioacuten o discontinuidad que necesitan ser
evaluadas Con la ayuda de coacutedigos y normas se puede determinar la longitud maacutexima
que debe tener una discontinuidad para ser considerada relevante
minus Indicaciones no relevantes
Se las determina debido a queacute son causadas por la configuracioacuten geomeacutetrica variacioacuten
de estructura o debido al acabado superficial de la pieza Lo que indica que no existe
ninguna relacioacuten con la existencia de discontinuidades o defectos por lo cual no se
necesita evaluar [46]
minus Defecto
Son las indicaciones de una discontinuidad que debido a su tamantildeo forma o el lugar
donde se localiza esta ha excedido los liacutemites de aceptacioacuten que se establece en las
normas o coacutedigos
En base a lo anteriormente mencionado se puede concluir que todos los defectos son
discontinuidades pero no todas las discontinuidades son defectos ni todas las
indicaciones son discontinuidades [61]
e Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios de la seccioacuten 84 paacuterrafo
844 donde se determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
f Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [6]
38
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido
Este procedimiento detalla los requerimientos miacutenimos para la inspeccioacuten de uniones
soldadas y deteccioacuten de fallas por ultrasonido mediante la teacutecnica de arreglo de fases
[62]
a Equipo y materiales a ser utilizados en la inspeccioacuten
minus Equipo de ultrasonido con arreglo de fases
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades
minus Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz si el tamantildeo del grano del material a
examinarse requiere el uso de palpadores de otras frecuencias se puede utilizar para
asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es posible ademaacutes utilizar palpadores
con zapatas curvas que permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte
pieza o tuberiacutea a ser examinada
minus Acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico
b Calibracioacuten de acuerdo al manual OMNISCAN MX2
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo II como se observa en la figura 40
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW
Fuente Certificado de calibracioacuten KARL DEUTSCH 2012
39
minus Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo norma API El transductor es montado sobre una zapata
angular SA10-N55S se recomienda utilizar un bloque de calibracioacuten ASTM E-164
IIW tipo I o tipo II para este procedimiento de calibracioacuten [14]
c Examinacioacuten de soldaduras a tope mediante ultrasonido
Para el procedimiento del uso del meacutetodo de examinacioacuten ultrasoacutenica (UT) para la
inspeccioacuten de soldaduras a tope Esta alternativa se limita para juntas con espesor igual
o mayor a 6 mm (14in)
d Cobertura y superficie de examinacioacuten
El volumen de la pieza a ser explorado debe ser cubierto por el palpador mediante
movimientos en la superficie de barrido esto depende del palpador requerido
Cada movimiento del palpador debe traslapar un miacutenimo del 10 de la dimensioacuten
paralela del transductor (elemento piezoeleacutectrico) a la direccioacuten de punto de salida de
barrido La oscilacioacuten del palpador es permitida si este puede ser demostrado que la
cobertura del traslape es provista
e Velocidad de movimiento
La velocidad de barrido del palpador no debe exceder los 150mms (6 ins) a menos
que la tasa de repeticioacuten de pulsos del equipo sea suficiente para pulsar el palpador
como miacutenimo 6 veces dentro del tiempo necesario para moverse la primera mitad de
la dimensioacuten paralela del transductor a la direccioacuten del barrido en una maacutexima
velocidad de barrido
f Teacutecnica
El volumen de ultrasonido debe incluir el metal de soldadura maacutes una longitud que
corresponda al valor menor entre 25 mm (1 in) del metal base adyacente en cada lado
de la soldadura [14]
40
g Barrido
En la opcioacuten de simulacioacuten de barrido disponible en el equipo de ultrasonido se debe
establecer un plan de barrido que indique las posiciones de inicio y fin del palpador
para asegurar la cobertura del volumen requerido para los aacutengulos de haz apropiados
El barrido manual se muestra en el monitor por calidad de acople y sentildeal excediendo
el umbral de evaluacioacuten estas sentildeales son indicaciones que deben ser evaluadas por el
operador [62]
h Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para Tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios del anexo U donde se
determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
i Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [7]
41
CAPIacuteTULO III
DESARROLLO
En este capiacutetulo se describe los requerimientos establecidos por la norma API 650 para
la inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope necesarios en los meacutetodos de
inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
Para lo cual se detallan los tipos de defectos encontrados en las diferentes probetas
inspeccionadas en este proyecto durante la aplicacioacuten de los distintos meacutetodos de
ensayos no destructivos inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
En buacutesqueda de validar los procedimientos de inspeccioacuten para cada tipo de ensayo no
destructivo se realizoacute un anaacutelisis comparativo de eficacia entre los resultados
obtenidos con el uso del procedimiento descrito en el capiacutetulo II y los resultados de
una entidad externa dedicada a este tipo de trabajos
Por uacuteltimo se presenta el desarrollo de un manual de procedimientos de inspeccioacuten
para cada teacutecnica de ensayos no destructivos visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido Para deteccioacuten de fallas en uniones de soldadura presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo describiendo los requerimientos a seguir para su
aplicacioacuten
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual
La norma API 650 en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales que una soldadura seraacute aceptable mediante
examen visual si la inspeccioacuten muestra lo siguiente
minus No debe haber grietas en la corona otras grietas en la superficie o golpes de arco
sobre o adyacentes a las juntas soldadas
minus Para juntas horizontales a tope accesorios permanentes orientados
horizontalmente y juntas a tope de anillo anular el corte inferior maacuteximo permitido
es de 08 mm (132 in) de profundidad
42
minus La frecuencia de la porosidad de superficie en la soldadura no debe exceder nunca
un racimo (uno o maacutes poros) en 100 mm (4 in) de longitud y el diaacutemetro de cada
racimo no supera los 25 mm (332 in)
minus El refuerzo de las soldaduras en todas las juntas a tope en cada lado de la placa
no debe exceder los siguientes espesores mostrados en la tabla 2
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo
Espesor de la placa mm (in)
Espesor Maacuteximo de refuerzo mm (in)
Juntas Verticales Juntas Horizontales
le 13 (12) 25 (332) 3 (18)
gt 13 (12) a 25 (1) 3 (18) 5 (316)
gt 25 (1) 5 (316) 6 (14)
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute 2018
El refuerzo no necesita ser removido excepto en la medida en que exceda el espesor
maacuteximo aceptable o a menos que se requiera su remocioacuten para el examen
radiograacutefico
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes
La norma API 650 en la seccioacuten 84 paacuterrafo 844 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales inspeccionadas por la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten superior a 15
mm (116 in) se consideran relevantes Cualquier tipo de fisura que se encuentre en el
cordoacuten de soldadura no es aceptable y se rechaza directamente
Una indicacioacuten lineal es una que tiene una longitud mayor que tres veces su ancho
Todas las superficies que han de examinarse deben estar libres de indicaciones
relevantes
Una indicacioacuten redondeada es una forma circular o eliacuteptica con una longitud igual o
inferior a tres veces su ancho Todas las superficies que han de examinarse deben estar
libres de indicaciones redondeadas relevantes mayores a 5mm (316 in) tambieacuten se
43
debe tener en cuenta que cuatro o maacutes indicaciones redondeadas relevantes en una
misma liacutenea separadas por 15mm (116 in) o maacutes de borde a borde
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases
La norma API 650 en la seccioacuten 83 paacuterrafo 831 la cual redirecciona los anexos U6
y U8 que establecen como requerimientos para la evaluacioacuten de indicaciones internas
inspeccionadas por la teacutecnica de ultrasonido por arreglo de fases que las indicaciones
con altura de pico en la pantalla A Scan que superan el 20 sobre el nivel de
referencia deben ser evaluadas para establecer si son defectos
Para reflectores de tamantildeo de maacutes de 40 de altura de pico en la pantalla A Scan de
los defectos aceptables superficiales o subsuperficiales seraacuten evaluados utilizando la
tabla 3
La documentacioacuten escrita se produce para cada defecto inaceptable defectos
aceptables que sean superiores al 50 del nivel de referencia para las teacutecnicas basadas
en la amplitud o superiores al 75 de la longitud aceptable para las teacutecnicas que no
utilizan amplitud
Para evaluar los defectos superficiales y subsuperficiales seguacuten su longitud de acuerdo
al espesor de la plancha se debe utilizar la tabla 3
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) Puede ser usada para todos los Materiales (SI) Todas las dimensiones en mm
Espesor
de
soldadura
(119957)119938
LONGITUD DE FALLA ACEPTABLE (l)
Para fallas
119852119854119849119838119851119839119842119836119842119834119845119838119956119939
con altura (h)
Para fallas sub superficiales con altura (h)
20 25 30 20 30 40 50 60
6 a lt 10 8 4 3 5 3 No
permitido
No
permitido
No
permitido
10 a lt 13 8 8 4 14 5 4 No
permitido
No
permitido
13 a lt 19 8 8 4 38 8 5 4 3
19 a lt 25 8 8 4 75 13 8 6 5
44
25 a lt 32 9 8 4 100 20 9 8 6
32 a lt 40 9 8 4 125 30 10 8 8
40 a lt 44 9 8 4 150 38 10 9 8
a t= espesor de la soldadura excluyendo cualquier refuerzo permitido Para una soldadura a tope que
une miembros que tienen diferentes espesores en la soldadura t es el menor de los dos
b Cualquier falla superficial para ser considerada aceptable debe satisfacer la limitacioacuten de tamantildeo
de esta tabla y adicionalmente satisfacer las limitaciones de caracterizacioacuten MTPT
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute Addendum 2018 paacuteg 460
32Construccioacuten de probetas
Se describe el proceso de construccioacuten de las probetas utilizadas para la deteccioacuten e
identificacioacuten defectologica la misma que consta de una probeta tipo tanque de
almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 tres probetas tipo junta a tope y tres probetas
tipo junta en T
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque
En esta seccioacuten se describe el proceso de fabricacioacuten del tanque probeta
a Proceso de seleccioacuten de tapa
Con una plancha de acero A36 se determinaron cuatro paraacutemetros el diaacutemetro
exterior el radio de bombeo el radio de borde y fondo los cuales se encuentran
estandarizados en el coacutedigo ASME seccioacuten UG-32 y en las tablas KLOPPERFORM
establecidas en el coacutedigo SPVC (swidish pressure vessel code) con un diaacutemetro de
1000 mm como se indica en la tabla KOPPERFORM del anexo 7 [63] Usando una
abombadora mecaacutenica de alta presioacuten se colocaron los paraacutemetros calculados dando
como resultado una tapa del tipo toriesfeacuterico en ceacutedula 150
b Proceso de barolado del cuerpo
Se selecciona planchas de 300 x 3000 mm se ubica en la maacutequina baroladora entre los
rodillos el rolado de la plancha se verifica con un molde fabricado a la medida rueda
entre los rodillos hasta obtener la forma ciliacutendrica deseada con un diaacutemetro 1000 mm
se realizan puntos de soldadura en los extremos a unir y se repite el proceso hasta
45
conseguir los dos anillos que conforman el cuerpo del tanque como se ve en la figura
41
Figura 41 Planchas baroladas
Fuente Christian Peacuterez
c Proceso de fabricacioacuten del piso
Para el piso del tanque de almacenamiento es necesario una plancha de 1010 x 1010
mm se realiza el trazado de una circunferencia de diaacutemetro 1010 mm como se observa
en los planos que se encuentran en el anexo 1 y se procede a realizar el corte de la
seccioacuten circular utilizando el meacutetodo de oxicorte el mismo que se puede observar en
la figura 42
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento
Fuente Christian Peacuterez
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope
Se describe el proceso que se realizoacute para la construccioacuten de las probetas tipo junta el
mismo que se ve a continuacioacuten
minus De la plancha de acero ASTM A-36 se cortan formas rectangulares de 10x15
(mm) utilizando una moladora y disco de corte de 4pulg
46
minus Se debe igualar la zona donde se va a realizar el biselado para que este quede
uniforme y asiacute haya una correcta fusioacuten del cordoacuten de soldadura utilizando el
proceso SMAW
minus Las planchas rectangulares se las suelda en formas de juntas a tope y tipo T
siguiendo el mismo proceso hecho en la probeta tipo tanque induciendo las
discontinuidades
323 Soldadura
Para cumplir con las normativas de construccioacuten bajo un procedimiento de soldadura
correcto para este tipo de tanques de almacenamiento se elaboroacute el procedimiento de
soldadura (WPS) y la calificacioacuten del soldador (WPQ) por parte de un certified
welding inspector (CWI) el cual entregoacute la documentacioacuten que se puede observar en
los anexos 5 y 6 Los mismos que se debe seguir para un correcto proceso de
construccioacuten del tanque de almacenamiento cumpliendo con los paraacutemetros y
estaacutendares necesarios para la fabricacioacuten del mismos
a Procedimiento de soldadura
En este procedimiento se detallan los paraacutemetros de soldadura utilizando el proceso
SMAW los mismos que se observan en la tabla 4 Estos paraacutemetros son los que debe
cumplir el soldador durante el proceso de unioacuten de las piezas para la construccioacuten del
tanque probeta y de las probetas tipo junta
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW
No De
pase
Proces
o
Material de
aporte
Corriente
Vel
Alim
Electrod
o
(mmmin
)
Voltaje
(voltios
)
Vel de
Avance
(Pulgmi
n)
Clase Diaacutemetr
o (mm)
Amperaj
e (amp)
Tipo y
polarida
d
Raiacutez SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 10 -
14 V
8-12
Pase
caliente
SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 11 - 14
V
9-13
Relleno SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 19 - 25
V
11-15
Acabad
o
SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 20 - 25
V
11-15
Fuente Especificacioacuten del Procedimiento de Soldadura- WPS Giovanni Aguais 2019 [64]
47
minus Pase de raiacutez es el que se realiza para unir las dos piezas daacutendole un soporte inicial
al cordoacuten de soldadura [65]
minus Pase de caliente este pase sirve para que el pase de raiacutez penetre un poco maacutes el
bisel de la junta [65]
minus Pase de relleno es el que permite que el pase de presentacioacuten quede uniforme
este debe quedar por debajo de la ranura 2 mm [65]
b Proceso de ensamblaje de las piezas por soldadura SMAW
Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento y las probetas tipo junta en T y a
tope se debe realizar el biselado en V utilizando una moladora con disco de desbaste
posteriormente se realiza los pases utilizando el proceso de soldadura SMAW el
primero de raiacutez utilizando un electrodo E6010 para el segundo pase se el de relleno
utilizando un electrodo E7018 para el tercer pase el de relleno se utiliza un electrodo
E7018 y el pase final de acabado se realiza con un electrodo E7018 Pero al ser
necesario la generacioacuten de defectos en los cordones de soldadura se debe realizar una
serie de modificaciones en el proceso de soldadura las cuales se describen en las tablas
5 y 6
33Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea
331 Defectos en las probetas tipo junta
Para la construccioacuten de las probetas se tienen fuentes bibliograacuteficas que ayudan con
las causas por las cuales se puedan generar defectos en la soldadura tales como el
documento Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura ademaacutes con la ayuda de
criterios de ingenieriacutea conocemos el comportamiento metaluacutergico de los materiales y
sus posibles reacciones
Se realizaron un tanque a escala y 6 tipos de placas (tres con soldadura a tope y tres
con soldadura tipo filete) las cuales fueron sometidas a diversas fallas en su
fabricacioacuten con el fin de poder realizar los anaacutelisis comparativos de las mismas
Mediante teacutecnicas de inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo
de fases aplicado a las probetas elaboradas se pudo detectar los siguientes defectos y
sus causas como se muestran en la tabla 5 de las probetas tipo junta y en la tabla 6 de
la probeta tipo tanque
48
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas
PLACA CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
P1F Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P1T Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P2F Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten + Socavadura VT + PT Manejo
defectuoso
del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente
muy elevada
P2T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P3F Filete ldquoTrdquo Fisura VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
P3T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P4 Tope Fisura UT + VT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
49
P5 Tope Inclusioacuten UT + VT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P6 Tope Quemoacuten UT + VT Exceso de
amperaje un
manejo
inadecuado
bajas en la
velocidad del
electrodo
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
332 Defectos en la probeta tipo tanque
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus
causas
CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
Filete ldquoTrdquo Porosidad agrupada VT + PT provocadas
por gases
agentes
oxidantes o
exceso de
humedad en el
revestimiento
del electrodo o
en el metal
base
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten VT + PT Manejo
defectuoso del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente muy
elevada
Filete ldquoTrdquo Fisura
VT + PT Humedad
excesiva en el
electrodo o en
los bordes de
la plancha
base limpieza
prematura de
la escoria
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten en
raiacutez
VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
50
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en el
bisel
VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
inadecuado
disentildeo de la
junta
contaminacioacuten
excesiva
Tope Socavadura en raiacutez UT + VT Cuando la
velocidad de
aporte es muy
raacutepida cuando
el amperaje
del electrodo
es muy alto
cuando
diaacutemetro del
electrodo es
muy grande
Tope Discontinuidad en raiacutez UT + VT Falta de
material de
aporte
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en raiacutez VT + PT Falta de
abertura en la
raiacutez amperaje
muy bajo
incorrecta
alineacioacuten de
los elementos
al soldar
diferencia de
espesores de
las placas
Tope Socavadura externa UT + VT Mucha
velocidad de
aporte del
material
Tope Falta de fusioacuten por
High low
UT + VT Se produce
por la mala
alineacioacuten de
las piezas a
unir
Filete ldquoTrdquo Falta de soldadura VT Falta de
material de
aporte
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
51
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades
Para la identificacioacuten de cada discontinuidad se realizoacute tablas describiendo el tipo de
defecto y su condicioacuten siendo evaluadas bajo el criterio de aceptacioacuten o rechazo de la
norma API 650
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque
En la tabla 7 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en cada junta a tope de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de
ultrasonido con arreglo de fases
En la tabla 7 se observa los diferentes defectos encontrados en cada una de las juntas
identificando que no cumplen con las condiciones y paraacutemetros de aceptacioacuten
establecidos en la norma API 650 Como ejemplo la fisura encontrada en la junta 1 de
la probeta tipo tanque tiene una longitud de 11 mm y no cumple con la longitud de
falla aceptable (6 mm) para este tipo de defecto (observar en la tabla 5) para un espesor
de 6 mm y altura de 4 mm
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del
Defecto
Condicioacuten
Observacioacute
n Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J1 1559 519 8000 Rechazado Falta de
fusioacuten
2400 511 15900 Rechazado Porosidad
agrupada
2400 511 18000 Rechazado Falta de
penetracioacuten
5000 511 20100 Rechazado Porosidad
agrupada
1100 550 40800 Rechazado Fisura
5900 496 59300 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
52
2400 550 84600 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
3200 564 101000 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
6570 570 105800 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
1100 545 115300 Rechazado Porosidad
agrupada
4400 496 125200 Rechazado Falta de
fusioacuten en
bisel
1200 479 150800 Rechazado Socavadura
en raiacutez
2 J2 400 555 22800 Rechazado Discontinuid
ad en raiacutez
3 J3 700 547 8100 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
1000 543 16300 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
4 J4 23400 017 17100 Rechazado Socavadura
externa
5 J5 1100 556 5700 Rechazado Fisura
6 J6 20650 521 450 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
12200 501 28800 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
30900 553 64600 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
14600 537 116400 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
53
13700 562 138700 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
22900 571 177100 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
100000 500 200000 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 8 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en la junta tipo T de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
Como resultado en la tabla 8 se observa los diferentes defectos determinados en las
juntas inspeccionadas las cuales se encuentran fuera del rango de aceptacioacuten de la
norma API 650 un claro ejemplo un defecto muacuteltiple (falta de fusioacuten inclusioacuten y
socavadura) encontrado en la junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de
45 mm consideraacutendose relevante debido a que su dimensioacuten es superior a 15 mm
(116 in) como se puede observar en la norma API 650
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1
J7
3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
4500 5700 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
+ inclusioacuten
2200 17400 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
1100 21900 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
400 26800 Rechazado Falta de soldadura
2000 28000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 9 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de inspeccioacuten visual
54
La tabla 9 muestra los diferentes defectos que contienen cada una de las juntas
determinando que la junta 7 sobrepasa los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API
650 Un defecto muacuteltiple nuacutemero 7 (falta de fusioacuten y socavadura) encontrado en la
junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de 32 mm por lo que incumple
con la condicioacuten de que no debe haber grietas en la corona otras grietas en la
superficie o golpes de arco sobre o adyacentes a las juntas soldadas
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J 1 - - Aprobado -
2 J 2 - - Aprobado -
3 J 3 - - Aprobado -
4 J 4 - - Aprobado -
5 J 5 - - Aprobado -
6 J 6 - - Aprobado -
7 J 7 3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura
8 J 7 4500 57000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura +
Inclusioacuten
9 J 7 2200 174000 Rechazado Socavadura+ Inclusioacuten
10 J 7 1100 219000 Rechazado Socavadura + Inclusioacuten
11 J 7 400 268000 Falta de soldadura
12 J 7 2000 280000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta
En la tabla 10 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas tipo T mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
En la tabla 10 se observa una serie de defectos en las juntas inspeccionadas P2F P2T
P3F y P3T los cuales sobrepasan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
La fisura en la probeta 3 vista frontal (P3F) tiene una longitud de 167 mm por lo que
cumple con la condicioacuten de que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten
superior a 15 mm (116 in) se consideran relevantes
55
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 881 1224 Rechazado Inclusioacuten
388 5168 Rechazado Socavadura
4
P2T
662 1366 Rechazado Inclusioacuten
343 3052 Rechazado Inclusioacuten
429 7120 Rechazado Inclusioacuten
1038 10908 Rechazado Inclusioacuten
626 14889 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F 16700 16700 Rechazado Fisura
6 P3T - - Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 11 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope mediante la teacutecnica de ultrasonido con
arreglo de fases
Se observa en la tabla 11 una serie de defectos en cada junta de las probetas
inspeccionadas los cuales superan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
Como ejemplo encontramos la inclusioacuten encontrada en la probeta 5 (P5) que tiene una
longitud de 8 mm e incumple con la falla aceptable de 3 mm (observar la tabla 5) para
un espesor de 6 mm y altura de 3 mm
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta
Ndeg
Identific
acioacuten de
Soldadu
ra
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P4 4000 522 5800 Rechazado Fisura
2
P5
1200 564 1200 Rechazado Inclusioacuten
1600 557 4000 Rechazado Inclusioacuten
600 488 7600 Rechazado Inclusioacuten
800 244 10400 Rechazado Inclusioacuten
1000 527 13200 Rechazado Inclusioacuten
3 P6 600 025 7600 Rechazado Quemoacuten
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
56
En la tabla 12 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope y tipo T mediante la teacutecnica de ultrasonido
con arreglo de fases
En la tabla 12 se observa los defectos encontrados en cada junta y se asevera que solo
las juntas P1F y P1T cumplen con los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
pero las demaacutes juntas incumplen dichos paraacutemetros Un ejemplo claro de este
incumplimiento es la porosidad encontrada en la probeta 4 (P4) con una longitud de
303 mm por lo que no cumple con la condicioacuten de aceptacioacuten ya que el diaacutemetro no
supera los 25 mm (332 in)
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 764 1183 Rechazado Inclusioacuten
11563 5276 Rechazado Concavidad interna
4 P2T 604 1464 Rechazado Inclusioacuten
552 3085 Rechazado Inclusioacuten
335 7066 Rechazado Inclusioacuten
1118 11108 Rechazado Inclusioacuten
656 15080 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F - 16700 Aprobado NA
6 P3T - 16700 Aprobado NA
7 P4 303 811 Rechazado Porosidad
8 P5 968 9070 Rechazado Escoria
P5 240 13300 Rechazado Porosidad
9 P6 - 16700 Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
35Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten
La validacioacuten de los procedimientos desarrollados en este proyecto de titulacioacuten se la
realiza mediante la obtencioacuten del porcentaje de error en la deteccioacuten de defectologiacutea
en las probetas tomando como 100 de precisioacuten en la deteccioacuten defectologica el
procedimiento de una empresa externa
Para encontrar el porcentaje de error que existe en el procedimiento se utiliza la
ecuacioacuten (2)
57
119837119838 119838119851119851119848119851 =| valor medidominusvalor de referencia |
valor de referencia X 100 (2)
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido
Para la validacioacuten del procedimiento de ultrasonido se realizoacute una comparacioacuten de los
resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes descrito
y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) que se encuentran en los anexos 12 y 13 determinando si es vaacutelido o
no el procedimiento veacutease en la tabla 13 y tabla 14
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido
Resultados obtenidos Valores de referencia
Error
N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuidad Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
J1 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1559 519 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1512 519 052
J1 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2400 511 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2250 511 625
J1 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2400 511 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2500 511 416
J1 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
5000 511 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
4837 511 326
J1 Fisura (408 mm
de Oacute) 1100 550 Fisura (408 mm
de Oacute) 1054 550 418
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm
de Oacute)
5900
496 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm de
Oacute)
5790
496
186
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (846
mm de Oacute) 2400 550
Falta de fusioacuten
en raiacutez (846 mm
de Oacute) 2360 550
166
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute)
3200 564 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute) 3100 564
312
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6570 570
Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6430 570
213
J1 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute)
1100 545 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute) 1045 545
500
J1 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute)
4400 496 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute) 4290 496
250
J1 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute)
1200 479 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute) 1124 479
633
58
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta
J2 Discontinuidad
en raiacutez (228
mm de Oacute)
400 555 Discontinuidad
en raiacutez (228 mm
de Oacute) 400 555
0
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute)
700 547 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute) 677 547
328
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163
mm de Oacute)
1000 543 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163 mm
de Oacute) 973 543
270
J4 Socavadura
externa (171
mm de Oacute)
23400 017 Socavadura
externa (171
mm de Oacute) 22535 017
369
J5 Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
0
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20650 521
Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20500 521
072
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute)
12200 501 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute) 12180 501
016
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute)
30900 553 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute) 30865 553
011
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14600 537
Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14490 537
075
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13700 562
Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13667 562
024
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22900 571
Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22800 571
043
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
100000 500
Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
10000
0 500
0
Valores Obtenidos Valor de Referencia
Error N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
P4 Fisura
(58 mm de Oacute)
4000 522 Fisura
(58 mm de Oacute)
3863 522 350
P5 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1200 564 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1185 564 125
P5 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1600 557 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1550 557 312
P5 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
600 488 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
567 488 550
P5 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
800 244 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
777 244 287
59
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
633 en la comparacioacuten de resultados siendo menor al 10 establecido como valor
maacuteximo de error porcentual esto se debe a la experiencia del inspector en lectura
interpretacioacuten de los valores entregados por el equipo de ultrasonido y la manipulacioacuten
del mismo
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes
Para la validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 10 y 11 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar las tablas 15 y 16
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo tanque
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
P5 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 0
P6 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
600 025 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
575 025 416
Valor Obtenido Valor de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J7
Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3200 Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3145 171
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4500 Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4440 133
Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2200 Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2069 595
Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1100 Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1050 454
Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
400 Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
397 075
Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 0
60
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
675 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes siendo
menor al 10 establecido como valor maacuteximo de error porcentual esto se debe a la
experiencia del inspector en interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual
Para la validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 8 y 9 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar la tabla 17 y tabla 18
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F
Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
881 Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
870
124
Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
388 Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
363
644
P2T
Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
662 Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
623
589
Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
343 Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
328
437
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
429
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
400
675
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
1038
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
992
443
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
626
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
600
415
P3F Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 0
P3T NA 16700 NA 16700 0
61
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta
tipo tanque
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
764 Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
760
052
Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11563 Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11532
026
P2T
Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
604 Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
600
066
Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
552 Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
525
489
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
335
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
330
149
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1118
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1102
143
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
0
P3F NA 16700 NA 16700 0 P3T NA 16700 NA 16700 0
P4 Porosidad
(811 mm de
Oacute)
303
Porosidad
(811 mm de
Oacute)
295
264
P5 Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
0
P5 Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
240
Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
232
333
P6 NA 167 NA 167 0
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error
Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J 1 NA 360000 NA 360000 0
J 2 NA 30000 NA 30000 0
J 3 NA 30000 NA 30000 0
J 4 NA 30000 NA 30000 0
J 5 NA 30000 NA 30000 0
J 6 NA 360000 NA 360000 0
62
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
489 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten visual siendo menor al 10
establecido como valor maacuteximo de error porcentual a la experiencia del inspector en
interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
J 7 Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3200
Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3120
250
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4500
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4425
166
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2200
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2178
100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1053
427
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
400
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
383
425
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
2000
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
1920
400
63
36Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual
Procedimiento para Inspeccioacuten Visual
Coacutedigo
UPS-VT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
64
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T y a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
inspeccioacuten visual
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T y
a tope aplicando la teacutecnica de inspeccioacuten visual utilizada en tanques atmosfeacutericos
con la finalidad de detectar discontinuidades en la soldadura abiertas a la superficie
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en inspeccioacuten visual
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 3 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
6 Equipo
minus Escobilla de acero
minus Linterna
minus Calibrador pie de rey
minus Solvente
minus Marcador para metal
minus Cinta meacutetrica
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la inspeccioacuten visual directa
65
8 Condicioacuten superficial
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe dantildear
ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante que
impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
9 Desarrollo de actividades
91Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste como
se indica en la norma API 650
92Preparacioacuten de la superficie
minus Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente se debe
limpiar el aacuterea que se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que
la toalla quede limpia despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual
se recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 pul eliminando
cualquier rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 pul a
cada lado del cordoacuten de soldadura
93Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
94Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie
66
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas del anexo 20
10 Inspeccioacuten
Para la inspeccioacuten visual de la junta se debe observar el cordoacuten de soldadura
minuciosamente tratando de detectar cualquier discontinuidad superficial en el cordoacuten
de soldadura si se encuentra una discontinuidad se debe tomar los dimensionamientos
de esta Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector visual nivel I
11 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo o un
registro de laboratorio la cual tendraacute como variables calificaciones de soldador
material a inspeccionar cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem
caracteriacutesticas de la discontinuidad y observaciones de ser el caso
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
13 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede encontrar en el
anexo 2
131Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
4 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
67
5 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
6 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
7 Espesor es el espesor de la plancha utilizada para la fabricacioacuten del tanque de
almacenamiento
8 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
9 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
10 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
11 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
68
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Liacutequidos Penetrantes
Coacutedigo
UPS-PT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS PENETRANTES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
69
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de liacutequidos
penetrantes
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T
con la aplicacioacuten de liacutequidos penetrantes visibles aplicada a tanques atmosfeacutericos
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en liacutequidos penetrantes
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T bisel en V
6 Equipo
- Calibrador pie de rey
- Cinta meacutetrica
- Toallas absorbentes
- Para el procedimiento se debe utilizar el kit de liacutequidos penetrantes visibles
removibles con solvente lo cual se contempla en el meacutetodo C ndash tipo II (ASTM E
165) que se puede observar en la tabla 19
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes
Elemento Designacioacuten del
fabricante
Coacutedigo de jaula
Prueba de referencia
Penetrante SKL-SP2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Revelador SKD-S2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Removedor SKC-S AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Fuente Manual de Procedimientos de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2019
70
Nota antes de cada procedimiento de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes se debe
verificar la fecha de caducidad del kit para evitar cualquier falla en la deteccioacuten
defectologica Adicionalmente se puede realizar la verificacioacuten de la validez de los
liacutequidos mediante pruebas en bloque patroacuten
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la de penetrantes visibles del tipo II removibles con
solventes y aplicacioacuten de revelador no acuoso
8 Condicioacuten superficial
81Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10 s aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
82Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
71
minus Desengrasado
Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente que viene
en el kit de liacutequidos penetrantes con esta se debe limpiar el cordoacuten de soldadura que
se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que la toalla quede limpia
despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus Desoxidacioacuten
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
9 Desarrollo de actividades
91 Secado de las superficies de las piezas
Deben secarse las piezas mojadas antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de pantildeos limpios que no dejen pelusa
92 Aplicacioacuten del penetrante
Se debe aplicar el penetrante en la superficie de la pieza a inspeccionar lo cual se lo
realiza rociando el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm evitando el
exceso de penetrante se debe dejar el tiempo de 5min
93 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante se debe eliminar de la superficie con ayuda de toallas
absorbentes impregnadas con solvente se debe realizar la limpieza en un solo sentido
hasta quedar sin liquido penetrante visible
94 Secado
El proceso de secado despueacutes de la remocioacuten del penetrante es de 5 minutos para
cumplir con el secado del solvente
95 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
La aplicacioacuten del revelador es uniforme una capa gruesa mantenieacutendose a una
distancia aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie
72
96Tiempos del revelado
El tiempo del revelado debe ser de 10 min y se establece que como maacuteximo el tiempo
permitido sea de 1 horas para reveladores no acuosos
97 Inspeccioacuten de la superficie
Se debe observar la superficie para detectar cualquier indicacioacuten en la soldadura estas
se tintildeen de color rojo por accioacuten del liacutequido penetrante con el contraste del fondo
blanco del revelador haciendo visible cualquier discontinuidad toda indicacioacuten
relevante debe ser medida y documentada en el registro Para determinar el tipo exacto
de defecto encontrado se debe seguir la capacitacioacuten de inspector de liacutequidos
penetrantes nivel I
10 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques para almacenamiento de petroacuteleo
11 Limpieza final
Cuando se utiliza reveladores no acuosos en la limpieza final estos deben ser
removidos este proceso puede ser con un rocioacute de agua desengrasantes o solvente
12 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte para inspeccioacuten visual se lo
puede visualizar en el anexo 3
121Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Set de liacutequidos penetrantes se coloca la marca y el tipo de kit que se va a utilizar
4 Tiempo de limpieza se coloca el tiempo de limpieza que transcurrioacute durante la
inspeccioacuten
73
5 Tiempo de penetracioacuten se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el penetrante durante
la inspeccioacuten
6 Tiempo de revelado se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el revelador durante la
inspeccioacuten
7 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
8 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
9 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
10 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
11 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la Norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
74
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido
por arreglo de fases
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Ultrasonido por Arreglo
de Fases
Coacutedigo
UPS-UT-01
Ndeg Pagina
06
PROCEDIMIENTO DE ULTRASONIDO MEDIANTE LA TEacuteCNICA DE
ARREGLO DE FASES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
75
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
ultrasonido con arreglo de fases
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura a tope
el espesor de estas maacutes delgado de los miembros de la junta debe ser de 6mm (14in)
aplicando la teacutecnica de ultrasonido con arreglo de fases
3 Personal
minus Nivel II en ultrasonido
Encargado de realizar la inspeccioacuten bajo este procedimiento
Supervisar nivel I en ultrasonido
minus Nivel I
Realizar la inspeccioacuten sujetaacutendose a este procedimiento bajo la supervisioacuten del nivel
II en ultrasonido
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Material y caracteriacutesticas de referencia
minus Material de la estructura ndash ASTM A36
minus Espesor de la plancha - 14rdquo
6 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
7 Equipo
71Instrumento ultrasoacutenico
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
76
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades El equipo que cumple con estos
paraacutemetros necesarios para el procedimiento de inspeccioacuten es el modelo OMNISCAN
MX2 por arreglo de fases
72Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz modelo 5L16-96X 10-A10-P-25-OM si el
tamantildeo del grano del material a examinarse requiere el uso de palpadores de otras
frecuencias se puede utilizar para asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es
posible ademaacutes utilizar palpadores con zapatas curvas modelo SA10- N55S-AOD que
permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte pieza o tuberiacutea a ser
examinada
73Elemento acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico En caso de no contar con el producto CMC se utilizaraacute como remplazo
aceite glicerina o grasa liviana
8 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada en el procedimiento de ultrasonido por arreglo de fases el
cual utiliza ondas transversales
9 Meacutetodo de calibracioacuten
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo I como se observa en la figura 31
91Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor Olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo Norma API
Para calibrar el equipo se debe seguir estos pasos
minus Conectar el transductor al equipo Omniscan MX2
minus Introduzca el coacutedigo correcto de la zapata y permita que el equipo reconozca el
transductor por medio del software y bibliotecas disponibles
77
minus Introduzca el valor teoacuterico de la velocidad de onda de corte del material que seraacute
inspeccionado
minus Introduzca un rango apropiado para el bloque de prueba que estaacute siendo utilizado
minus Introduzca la geometriacutea de la junta aacutengulo de bisel taloacuten altura del taloacuten etc
minus Calibracioacuten por sensibilidad
minus Calibracioacuten por velocidad
minus Calibracioacuten por retardo de zapata
El proceso de calibracioacuten se realiza con la funcioacuten de rechazo apagada y con el fin de
calibrar los siguientes tres paraacutemetros de manera ordenada
minus Sensibilidad - con la ayuda de reflectores de 116in a una profundidad de 15mm
para el caso de los bloques II W Tipo I y II se determina el nuacutemero de decibeles
necesarios para que este tipo de indicaciones pequentildeas alcancen amplitudes
visualizadas en el Scan A entre un 40 y 60 en todas las leyes focales utilizadas
en la inspeccioacuten la ganancia utilizada para este fin seraacute usada como el factor B en
la determinacioacuten del escalafoacuten de la indicacioacuten factor D
minus Velocidad del sonido del material - mediante la ayuda de dos radios de distancia
conocida ubicados en los bloques IIW tipo I o tipo II se realiza la calibracioacuten de
la velocidad del sonido o tiempo de vuelo de la onda soacutenica transversal en el acero
al carbono que en este caso debe permanecer cercana a los 3240 ms
minus Retardo de la zapata - debido a que la zapata angular utilizada en esta inspeccioacuten
genera que los muacuteltiples cristales emisores del tren de ondas se encuentren a
distancias diferentes del metal base es necesario que el equipo genere una
secuencia de disparos de la onda de los diferentes elementos para de esta manera
generar un tren de ondas refractado coherente con la inspeccioacuten
minus Curvas de medicioacuten (ajuste de sensibilidad) - se debe utilizar un bloque de
referencia correspondiente AWS
78
10 Condicioacuten superficial
Se debe preparar la superficie a inspeccionar esta debe tener un acabado que permita
un acople adecuado entre la zapata y la superficie del elemento debe estar libre de
suciedad salpicadura o pintura
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
11 Teacutecnica de barrido
Para el barrido se debe desplazar en forma paralela al cordoacuten de soldadura colocando
el transductor a una distancia de 10 mm del centro del cordoacuten de soldadura
examinando toda la longitud de este Es recomendable realizar una rotacioacuten de 5deg a 7deg
con el transductor de esta manera se puede detectar defectos de orientacioacuten Se debe
colocar durante el barrido constantemente una capa de acoplante
12 Registro e identificacioacuten
Las discontinuidades que sobrepasen el 50 de la altura maacutexima que debe tener el eco
en la pantalla asiacute como indicaciones que se visualicen en las demaacutes pantallas del
ultrasonido se las debe registrar en el archivo creado en el equipo para posteriormente
ser evaluadas Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector por ultrasonido nivel I
13 Criterios de aceptacioacuten
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
14 Reportes
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede ver en el anexo 4
79
141Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Angulo de transductor se coloca el valor del aacutengulo en el que se calibra el
transductor
4 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
5 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
6 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
7 Longitud inspeccioacuten es la longitud de la junta a inspeccionar
8 Espesor es el espesor de la plancha con la cual fue fabricada la probeta
9 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
10 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
11 Ubicacioacuten del defecto profundidad es la profundidad en la que se encuentra el
defecto detectado este valor nos entrega el equipo de ultrasonido
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
80
CAPIacuteTULO IV
COSTO
41 Costos directos
Son los costos directamente relacionados con la construccioacuten de las probetas
411 Mano de obra
Son los costos de mano de obra que fue utilizada para la elaboracioacuten de las probetas
con defectologiacutea
Tabla 20 Costo mano de obra
Costo construccioacuten probetas
Cargo Tiempo (h) Valor hora (USD) Valor Total (USD)
Soldador 40 1000 40000
Barolado 14 900 12600
TOTAL $ 52600
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
412 Material y equipo
Son los costos de la materia prima y materiales que se utilizaron para la construccioacuten
e inspeccioacuten de las probetas
Tabla 21 Costo materiales y equipo
Descripcioacuten Cantidad Valor (USD) Valor Total (USD)
Planchas ASTM A-36 de
1220x2440x 6mm
3 10000 30000
Disco de desbaste 7ʺx58 2 320 640
Disco de corte 7ʺx116 5 200 1000
Grata 7ʺ 1 1050 1050
Grata 4ʺ 1 773 773
Guantes para soldador 1 536 536
Polifan 4ʺ 2 502 1004
Electrodo E 6010 3(lb) 755 2265
Electrodo E 6013 8(lb) 620 3102
Kit Liacutequidos Penetrantes 1 6400 6400
Pantildeos absorbentes 5 180 900
Regla metaacutelica 1 350 350
Gel CMC 22(lb) 500 1100
Glicerina 1 150 150
Cincel 1 350 350
Tapa toriesfeacuterico
diaacutemetro 1000mm
1 28000 28000
TOTAL $ 77620
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
81
42Gastos generales
Son los costos de materiales mano de obra capacitacioacuten alquiler de equipos gastos
varios e imprevistos que se hicieron para la elaboracioacuten de las probetas e inspecciones
de las mismas
Tabla 22 Gastos generales
Descripcioacuten Valor (USD)
Uacutetiles de Oficina 4500
Transporte 17200
Impresiones 6000
Alquiler de Equipo de Ultrasonido 45000
Capacitacioacuten 100000
Inspeccioacuten visual 18000
Inspeccioacuten liacutequidos penetrantes 19000
Inspeccioacuten ultrasonido con arreglo
de fases
45000
Varios 30000
TOTAL $ 284700
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
43Costo total del proyecto
Es el valor total de los gastos en material mano de obra y gastos generales del
proyecto
Tabla 23 Costo total del proyecto
Descripcioacuten Valor (USD)
Mano de obra 52600
Materiales y Equipo directos 77620
Gastos Generales 284700
TOTAL 414920
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
82
CONCLUSIONES
minus A los resultados obtenidos en las inspecciones de las probetas los mismos que se
puede observar en las tablas 7 8 9 10 11 y 12 se los evaluoacute bajo los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API650 los cuales determinaron que ninguna
discontinuidad cumple con los paraacutemetros de aceptacioacuten y valida la eficiencia de
esta para evaluar discontinuidades
minus Los defectos obtenidos por las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten aplicadas a las
juntas de las 7 probetas fabricadas los cuales se pueden observar en las tablas 7
8 9 10 11 y 12 siendo las maacutes concurrentes la inclusioacuten con una altura de 6 mm
la cual fue detectada por el meacutetodo de ultrasonido con arreglo de fases y rechazada
por tener una longitud de falla aceptable superior al liacutemite de 4 mm para un espesor
de 6 mm y la falta de fusioacuten con una longitud de 32 mm la cual fue detectada
por el meacutetodo de liacutequidos penetrantes y rechazada por tener una longitud superior
al liacutemite de 15 mm para indicaciones lineales relevantes
- La validaciones mediante porcentaje de error de deteccioacuten para cada procedimiento
de ensayo no destructivo se las puede observar en las tablas 13 14 15 16 17 y
18 de las cuales los porcentajes de error maacutes altos de cada teacutecnica obtenidos
fueron 675 para el meacutetodo de liacutequidos penetrantes 633 en ultrasonido por
arreglo de fases y 489 para inspeccioacuten visual los mismos que se encuentra por
debajo del liacutemite de 10 de error porcentual permitido en la toma de datos lo que
permite validar los procedimientos descritos anteriormente
minus Se desarrolloacute un manual de procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a
tope y tipo T para cada teacutecnica de ensayos no destructivos en inspeccioacuten visual
liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo de fases en el que se detallan la
informacioacuten necesaria que debe contener un manual de procedimientos asiacute como
un correcto procedimiento de inspeccioacuten y evaluacioacuten de juntas en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo
83
RECOMENDACIONES
minus Al existir otras normas y coacutedigos de construccioacuten de tanques se recomienda la
investigacioacuten de los requerimientos de estas para validar si los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API 650 son los maacutes adecuados para la
inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
minus Se recomienda continuar con la investigacioacuten sobre el anaacutelisis defectoloacutegico del
tanque probeta y las probetas tipo junta aplicando otros tipos de ensayos no
destructivos como radiografiacutea industrial y partiacuteculas magneacuteticas para determinar
cuaacutel teacutecnica es las maacutes eficiente en este tipo de deteccioacuten defectologica y si se
encuentran los mismos defectos en las probetas
minus Para una correcta validacioacuten se recomienda contar con una capacitacioacuten previa a
la inspeccioacuten ya que tales conocimientos permiten una mejor identificacioacuten de los
tipos de defectos realizar una medicioacuten adecuada es decir ejecutar un trabajo maacutes
eficaz Caso contrario se puede obtener un error porcentual mayor al permitido y
se tendraacute que repetir la inspeccioacuten en esa junta
minus En este proyecto de titulacioacuten se estudia un tipo de tanque de almacenamiento a
presioacuten atmosfeacuterica se recomienda desarrollar el estudio de otros tipos de
estructuras como los tanques a presiones altas o de baja presioacuten existentes en la
industria para determinar si el manual de procedimientos desarrollado en este
proyecto de titulacioacuten es vaacutelido
84
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ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125
91
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Localizacioacuten SI NO
CalificacioacutenO BSERVACIO NESNdeg
IdentificacioacutenSoldador
Longitud
de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto
(mm)
Soldadura Ndeg
Temperatura de la pieza Tipo de Iluminacioacuten ModeloNuacutemero de Serie o
CoacutedigoFecha de Calibracioacuten
Equipo de Medicioacuten de Temperatura
Material Intrumentos Utilizados Proceso de Soldadura Angulo de Incidencia
Temperatura permitida Condicioacuten Superficial Intensidad de la Luz (lux)
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Paacutegina
UPS-VT-001-RG-01
CLIENTE
FECHA
Procedimiento Norma Probeta Longitud total Inspeccionada (m) Distancia de Visioacuten
FECHA
Penetrante (Penetrant)
Revelador (Developer)
Longitud Localizacioacuten SI NO
Limpiador (Cleaner)
Ndeg UBICACIOacute N DE DEFECTO S Y
Soldadura Ndeg O BSERVACIO NES
Temperatura permitida
CalificacioacutenDiaacutemetro
(mm)
Longitud de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto (mm)
Condicioacuten superficial Tiempo de revelado
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS
PENETRANTES
CLIENTE
Teacutecnica
Paacutegina
UPS-PT-001-RG-01
Probeta
Material
Longitud total inspeccionada (mm) Tiempo de limpieza
Tiempo de penetracioacuten
Procedimiento
Identificacioacuten SOLDADOR
Kit de Liacutequidos Penetrantes
92
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Profundidad Localizacioacuten SI NO
O BSERVACIO NESIdentificacioacuten soldadura Ndeg
Frecuencia Instrumento de medicioacutenTransductor Aacutengulos del transductor
Teacutecnica
Acoplante
Paacutegina
UPS-UT-001-RG-01
REPORTE DE INSPECCIOacuteN POR ULTRASONIDO
Longitud total inspeccionada (metros)
Probeta Material
Equipo Fecha de calibracioacuten Proceso de soldadura
CLIENTE FECHA
Procedimiento
Condicion superficial
Ubicacioacuten del defecto (mm) CalificacioacutenSoldadores
Longitud de
inspeccioacuten (mm)
93
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ)
94
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS)
95
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM
96
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones
97
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas amp
Inspecciones
98
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
99
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
100
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo tanque
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
101
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo junta
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
102
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque
103
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
104
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas
105
Anexo 20 Fuentes Luminosas
FUENTE
LUMINOSA ILUMINACIOacuteN
(lux)
ANGULO DE
INCIDENCIA
DISTANCIA MAacuteXIMA (mm)
Watts Volts Bulbo lechoso Bulbo claro
40 W 127 V
300
350
500
540
90
340
320
270
250
390
360
300
270
300
350
500
540
30
220
200
150
140
230
210
160
140
40 W 220 V
300
350
500
540
90ordm
370
340
270
250
460
410
320
300
300
350
500
540
30ordm
230
210
160
150
270
260
200
180
60 W 127 V
300
350
500
540
90ordm
550
510
410
400
440
380
340
320
300
350
500
540
30ordm
340
310
250
220
310
260
230
220
LINTERNA DE 3
PILAS GRANDES
300
350
500
540
90ordm
600
600
600
520
300
350
500
540
30ordm
600
470
400
300
Fuente Procedimiento Inspeccioacuten Visual Juan Francisco Gangotena 2016
iii
DEDICATORIA
El presente trabajo de titulacioacuten se lo dedico a mi hijo Christian por ser mi fuerza
para lograr mis metas
iv
AGRADECIMIENTO
Agradezco primeramente a Dios por darme la fortaleza para lograr superar esta etapa
de mi vida a mis padres Jaime y Mariacutea por su apoyo incondicional durante todas las
etapas de mi vida por todo el sacrificio para que pueda lograr mis metas a mi hermano
Jaime Geovanny por apoyarme en todo momento por ser mi inspiracioacuten y mi guiacutea a
mi esposa Paola por inspirarme con su ejemplo de fortaleza y dedicacioacuten
Al Ingeniero Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez director del trabajo de titulacioacuten
por dedicar su tiempo y compartir su conocimiento durante la elaboracioacuten de este
proyecto de titulacioacuten
Al Ingeniero Juan Gangotena por la asesoriacutea y recomendaciones las cuales fueron
parte fundamental para lograr culminar este proyecto
v
IacuteNDICE
CESIOacuteN DE DERECHOS DE AUTOR I
DECLARATORIA DE COAUTORIacuteA DEL DOCENTE TUTOR II
DEDICATORIA III
AGRADECIMIENTO IV
IacuteNDICE V
GLOSARIO XIII
RESUMEN XVI
ABSTRACT XVII
INTRODUCCIOacuteN XVIII
CAPIacuteTULO I 1
MARCO TEOacuteRICO 1
11 Tanques de almacenamiento 1
111 Tanques atmosfeacutericos soldados 1
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento 3
12 Meacutetodos de soldadura 3
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW 3
13 Ensayos no destructivos 4
131 Inspeccioacuten visual 5
132 Ultrasonido 6
133 Liacutequidos penetrantes 11
14 Juntas de soldadura 15
141 Juntas a tope 16
142 Juntas tipo ldquoTrdquo 16
15 Discontinuidades 17
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura 17
152 Discontinuidades superficiales 19
153 Discontinuidades internas 20
CAPIacuteTULO II 22
METODOLOGIacuteA 22
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento 22
211 Procedimiento 22
212 Manual de procedimientos 22
vi
22 Construccioacuten de probetas 26
221 Caacutelculo del espesor de la plancha 26
222 Probeta tipo tanque 27
223 Probeta tipo juntas 29
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras 29
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual 29
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes 31
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido 38
CAPIacuteTULO III 41
DESARROLLO 41
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650 41
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual 41
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes 42
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases 43
32 Construccioacuten de probetas 44
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque 44
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope 45
323 Soldadura 46
33 Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea 47
331 Defectos en las probetas tipo junta 47
332 Defectos en la probeta tipo tanque 49
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades 51
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque 51
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta 54
35 Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten 56
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido 57
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes 59
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual 60
36 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura 63
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual 63
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes 68
vii
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido por
arreglo de fases 74
CAPIacuteTULO IV 80
COSTO 80
41 Costos directos 80
411 Mano de obra 80
412 Material y equipo 80
42 Gastos generales 81
43 Costo total del proyecto 81
CONCLUSIONES 82
RECOMENDACIONES 83
LISTA DE REFERENCIAS 84
viii
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo 2
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW 4
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos 4
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales 7
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales 8
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan 9
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan 9
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan 9
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan 10
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico 10
Figura 11 Transductor de incidencia angular 11
Figura 12 Tensioacuten superficial 13
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes 14
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante 14
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador 15
Figura 16 Junta a tope 16
Figura 17 Junta tipo T 16
Figura 18 Junta a tope con bisel en V 16
Figura 19 Tipos de defectos superficiales 18
Figura 20 Tipos de defectos internos 18
Figura 21 Socavadura 19
Figura 22 Falta de soldadura 19
Figura 23 Falta de Fusioacuten 20
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta 20
Figura 25 Quemoacuten 20
Figura 26 Inclusioacuten 21
Figura 27 Porosidad agrupada 21
Figura 28 Fisura 21
Figura 29 Membrete de encabezado 23
Figura 30 Membrete de firmas 23
Figura 31 Proceso de barolado 28
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala 28
ix
Figura 33 Proceso de repujado 28
Figura 34 Probeta junta tipo T 29
Figura 35 Proceso de Inspeccioacuten con penetrantes visibles 32
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana 33
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa
INDIMA SA 34
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso 35
Figura 39 Tiempo del revelado 36
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW 38
Figura 41 Planchas baroladas 45
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento 45
x
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END 25
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo 42
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) 43
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW 46
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas 48
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus causas
49
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases 51
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes 53
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual 54
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta 55
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta 55
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta 56
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido 57
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta 58
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo tanque 59
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo junta 60
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta 61
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta tipo
tanque 61
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes 69
Tabla 20 Costo mano de obra 80
xi
Tabla 21 Costo materiales y equipo 80
Tabla 22 Gastos generales 81
Tabla 23 Costo total del proyecto 81
xii
IacuteNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 90
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual 91
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes 91
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases 92
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ) 93
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS) 94
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM 95
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI
Pruebas amp Inspecciones 96
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones 97
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 98
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 99
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
tanque por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 100
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
junta por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 101
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125 102
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque 102
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta 103
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 103
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 104
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas 104
Anexo 20 Fuentes Luminosas 105
xiii
GLOSARIO
Ensayos destructivos Es la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos para el anaacutelisis de la
estructura fiacutesica de los materiales piezas o estructuras en buacutesqueda de defectos que
se puedan encontrar [1]
ASTM Siglas en ingleacutes para la American Society of Testing Materials que significa
Asociacioacuten Americana de Ensayo de Materiales Son los encargados de probar la
resistencia de los materiales para la construccioacuten [2]
Capilar Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones
fiacutesicas anaacutelogas tales como en medios porosos) que vienen producidos por la tensioacuten
superficial en funcioacuten de las magnitudes relativas de la cohesioacuten del liacutequido [3]
Viscosidad Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo
cortante [3]
Atenuacioacuten Es la perdida de la intensidad afectada por una radiacioacuten cuando se
propaga en un medio [4]
Reflexioacuten Es la cantidad de energiacutea ultrasoacutenica que se refleja al incidir en una
interfase acuacutestica La ley de reflexioacuten dice que el aacutengulo de onda reflejada es igual al
aacutengulo de onda incidente del mismo tipo [4]
Refraccioacuten Este fenoacutemeno se produce en una interfaz debido a las diferentes
velocidades de las ondas acuacutesticas que se encuentran en el interior del material [5]
Cohesioacuten Es la fuerza que mantiene las moleacuteculas de un cuerpo a distancias cercanas
una de las otras [6]
Certificacioacuten Es el testimonio escrito de que un individuo cumple con los
requerimientos de una praacutectica especifica o norma [7]
END Abreviatura de Ensayos No Destructivos [8]
xiv
Trazabilidad Son procedimientos preestablecidos que permiten conocer el histoacuterico
de un elemento o varios [9]
Grietas en la corona Es una fisura presente en la zona superior del cordoacuten de
soldadura [10]
Golpe de arco Son pequentildeos puntos que se encuentran alejados de la junta en la cual
la superficie se derrite [11]
Presioacuten de Operacioacuten Es la presioacuten de trabajo en condiciones normales de
funcionamiento de un tanque de almacenamiento [12]
Defectos de soldadura Son indicaciones o discontinuidades que se forman en el
cordoacuten de soldadura por alguacuten proceso mal realizado durante su fabricacioacuten
Discontinuidad Es la falta de continuidad en la estructura de un material que debido
a esta interrupcioacuten se ve comprometida la resistencia del material o soldadura [13]
Junta Soldada Es la unioacuten de dos o maacutes piezas generados por un cordoacuten de soldadura
[14]
Mordedura es un tipo de discontinuidad superficial es una depresioacuten en la superficie
del material base adyacente al cordoacuten de soldadura [15]
VT Visual Testing [16]
PT Liquid penetrant testing [16]
UT Ultrasonic testing [16]
Probeta Elemento que es sometido a una serie de ensayos para ser estudiada [17]
Tolerancia Es la variacioacuten permisible del tamantildeo para un adecuado funcionamiento
[18]
xv
Heterogeneidad Los elementos que lo componen son diferenciables entre siacute [19]
Hidrocarburos Sustancias quiacutemicas que se forman en la naturaleza debido a la
mezcla de hidrogeno y carbono [20]
Lineamientos tendencia rasgo caracteriacutestico de algo [21]
Luminiscente Es cuando un electrodo de simple valencia es estimulado [22]
Incidencia Acontecimiento que sobreviene en el transcurso de una situacioacuten [23]
Alumbramiento Accioacuten de alumbrar o llenar de luz
Salpicadura Son partiacuteculas de material no metaacutelico las cuales salen dispersas durante
el proceso de soldadura [24]
Confort Bienestar fiacutesico en determinadas condiciones
Traslape es la unioacuten entre dos elementos permitiendo que los elementos se
prolonguen [25]
Escoria Es una capa protectora que se genera para proteger el cordoacuten de soldadura
J1 Junta uno
P1T Probeta uno seccioacuten Transversal
P2F Probeta dos seccioacuten frontal
xvi
RESUMEN
El objetivo de este proyecto de titulacioacuten es desarrollar un manual de procedimientos
para la aplicacioacuten de ensayos no destructivos como inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases aplicados a juntas a tope y tipo T
presentes en tanques de almacenamiento de petroacuteleo de acuerdo a la Norma API 650
desarrollando procedimientos especiacuteficos para cada tipo de ensayo y su aplicacioacuten en
probetas con defectologias
Mediante un anaacutelisis comparativo del porcentaje de error en la deteccioacuten de fallos o
discontinuidades se validan los procedimientos de inspeccioacuten desarrollados con los
realizados por una entidad externa certificada basado en los criterios de aceptacioacuten y
rechazo de la Norma API 650 seccioacuten 8 el porcentaje de error fue menor del 10
como liacutemite los procedimientos de inspeccioacuten son aplicables para cordones de
soldadura de tanques de almacenamiento atmosfeacuterico
Dichos procedimientos se encuentran agrupados en un manual estos fueron
desarrollados para las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases
Este manual constituye una guiacutea para el desarrollo de nuevos procedimientos para las
entidades que se especializan en la aplicacioacuten de ensayos no destructivos y que buscan
la certificacioacuten de sus inspecciones
Palabras Clave Procedimientos Inspeccioacuten Inspeccioacuten Visual Liacutequidos
Penetrantes Ultrasonido Arreglo de Fases Probeta Ensayos No Destructivos
xvii
ABSTRACT
The objective of this titling project is to develop a manual of procedures for the
application of non-destructive tests such as visual inspection penetrating liquids and
ultrasound phases arrangement applied to tope and type T joints present in petroleum
storage tanks according to API Standard 650 developing specific procedures for each
type of non-destructive test and its application in defection specimens A comparative
analysis that corroborates the validity of the inspection procedures applied and those
performed by a certified external entity evaluated by means of acceptance and
rejection criteria of API Standard 650 obtaining as a result a percentage of error below
the 10 limit corresponding to the human and environmental factor in the taking of
measurements in conclusion the inspection procedures are applicable for welding
cords of atmospheric storage tanks
These procedures are described in manuals developed for the different inspection
techniques visual penetrant liquids and ultrasound phase arrangement
This manual is going to be a guide for the new procedure developing for entities which
are specialized in the application of non-destructive testing and which are looking for
the certification of their inspection
Keywords Procedures Inspection Visual Inspection Penetrating Liquids
Ultrasound Phase Arrangement Test Tube Non-Destructive Testing
xviii
INTRODUCCIOacuteN
La actividad petrolera en el Ecuador es una fuente de ingresos importante para su
economiacutea en el antildeo 2019 hasta el mes de octubre se extrajeron un total de 52745926
barriles de petroacuteleo el cual es almacenado hasta su procesamiento en tanques
dependiendo de la presioacuten y la volatilidad del petroacuteleo variacutean su estructura y material
siendo el maacutes importante el acero ASTM-A36
La aplicacioacuten de normas establecidas por el Instituto Americano de Petroacuteleo (API)
garantiza la fabricacioacuten y funcionamiento de tanques soldados para almacenamiento
mediante paraacutemetros aplicados a meacutetodos de deteccioacuten de discontinuidades como los
ensayos no destructivos los cuales son teacutecnicas que permiten la deteccioacuten de
indicaciones superficiales y subsuperficiales en uniones de soldadura posibilitando el
mantenimiento y reparacioacuten oportuna de estructuras de grandes dimensiones Para la
aplicacioacuten adecuada de este tipo de ensayos es necesario estandarizar los
procedimientos mediante manuales que sirvan de complemento al momento de
inspeccionar
En la actualidad existen manuales que permiten el uso de los equipos de ensayos no
destructivos Jaime Peacuterez et al en el antildeo 2015 elaboroacute un manual de procedimientos
para la inspeccioacuten en uniones a tope para tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y
coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido Olympus EPOCH 1000i en la que
se destaca la importancia de aplicar dichos ensayos para determinar la integridad
estructural de los materiales y estructuras en tuberiacuteas Daniel Perera en el antildeo 2017
elaboroacute un manual de introduccioacuten al ultrasonido industrial en el que se destaca la
necesidad de definir los pasos de una inspeccioacuten ultrasoacutenica cumpliendo con las
normas internacionales brindar una guiacutea para el desarrollo de manuales de
procedimiento de empresas dedicadas al aacutembito de las inspecciones de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo aplicando ensayos no destructivos Esta es una razoacuten de
gran importancia para desarrollar un manual de procedimientos que permita la
inspeccioacuten en uniones de dos importantes tipos de soldadura a tope y tipo T en
tanques de almacenamiento de petroacuteleo fabricados de acero ASTM- A36
xix
Problemaacutetica
Siendo el Ecuador un paiacutes que basa su economiacutea en la produccioacuten de petroacuteleo tiene la
necesidad de aumentar la construccioacuten de tanques para su almacenamiento mismos
que necesitan un debido control de calidad para verificar el cumplimiento de todos los
lineamientos establecidos para la puesta en operacioacuten de los mismos de lo contrario
puede existir la presencia de fallas estructurales que podriacutean causar derrames de
petroacuteleo lo que generariacutea peacuterdidas econoacutemicas a las empresas petroleras y dantildeos
irreparables al medio ambiente
Ademaacutes las empresas constructoras de los tanques en mencioacuten contratan a otras
especializadas en ensayos no destructivos de soldaduras para realizar las debidas
inspecciones y al considerar que cada procedimiento requiere de un manual para su
aplicacioacuten en respuesta a dichos requerimientos se elabora el presente trabajo
Justificacioacuten
Es necesario la elaboracioacuten de un manual praacutectico y faacutecil de usar que permita realizar
un correcto procedimiento de inspeccioacuten en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo y evaluar el proceso de soldadura detectando posibles
defectos que ocasionen fuga del liacutequido almacenado que perjudicariacutea de manera
irreparable al medio ambiente y provocariacutea peacuterdidas econoacutemicas a la empresa
petrolera cabe destacar que este tipo de manual de procedimiento no los posee
cualquier entidad y son de uso principal de empresas dedicadas al aacuterea de los ensayos
no destructivos
Objetivo General
- Desarrollar un Manual de Procedimientos para la inspeccioacuten en uniones de
soldadura a Tope y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero
ASTM- A36
Objetivos Especiacuteficos
- Determinar los requerimientos establecidos por la norma API 650 y para la
inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope con la aplicacioacuten de los meacutetodos de
inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
xx
- Identificar y evaluar las discontinuidades presentes en probetas soldadas con
uniones a tope y tipo T fabricadas de acero ASTM- A36 con el uso de las teacutecnicas
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
- Validar los procedimientos de inspeccioacuten a efectuar en cada tipo de prueba en un
prototipo de tanque de almacenamiento construido a escala basado en la Norma
API 650
- Desarrollar el Manual de Procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a Tope
y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero A-36 por los meacutetodos
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
1
CAPIacuteTULO I
MARCO TEOacuteRICO
En este capiacutetulo se considera los tipos de tanques que se utilizan en el almacenamiento
de petroacuteleo describiendo sus caracteriacutesticas principales como el tipo de unioacuten para su
construccioacuten forma del techo y la capacidad de presioacuten de funcionamiento el proceso
de soldaduras que se pueden utilizar para la fabricacioacuten de tanques de almacenamiento
dependiendo de la capacidad y uso que se va a aplicar el proceso de calidad que deben
cumplir estos tanques para su funcionamiento asiacute como los tipos de teacutecnicas de
ensayos no destructivos utilizados (inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes
ultrasonido) para verificar y certificar que el tanque se encuentra apto para su
funcionamiento despueacutes de su fabricacioacuten describiendo las caracteriacutesticas tipos y
propiedades de cada uno de ellos los tipos de juntas presentes en la construccioacuten de
los tanques de almacenamiento de petroacuteleo los tipos de discontinuidades maacutes comunes
que pueden existir en este tipo de uniones soldadas las partes y contenido que tiene
un manual de procedimientos y la descripcioacuten de cada punto a ser tratado en una
inspeccioacuten
11Tanques de almacenamiento
Los tanques son estructuras disentildeadas para el almacenamiento o proceso de fluidos
previos a la refinacioacuten del petroacuteleo Se los puede disentildear de diferentes formas tamantildeos
y materiales dependiendo de la funcioacuten que se les deacute La volatilidad y la presioacuten del
fluido almacenado determinan el disentildeo del tanque que se debe usar [26]
111 Tanques atmosfeacutericos soldados
Estos tanques son generalmente utilizados en instalaciones petroleras como refineriacuteas
de petroacuteleo y estacioacuten de bombeo Estos son disentildeados para soportar presiones internas
de 15 psi
En la norma API 650 se contempla dos tipos de tanques de almacenamiento los de
techo fijo y los de techo flotante la diferencia entre los dos tipos es que los de techo
flotante se utilizan para el almacenamiento de productos altamente volaacutetiles como la
gasolina Los de techo fijo son utilizados para el almacenamiento de productos poco
2
volaacutetiles como el petroacuteleo Los tanques de almacenamiento a presioacuten atmosfeacuterica de
techo fijo seraacuten los que formen parte del presente estudio [27]
a Tanques atmosfeacutericos de techo fijo
Estos sirven para almacenar petroacuteleo agua o productos con una presioacuten de vapor
relativamente baja Es decir que son aquellos que no tienen tendencia a producir
vapores a la temperatura ambiente [28] La presioacuten de operacioacuten de estos tanques es
de 15 psi esto se logra por los respiraderos que se encuentran en la parte superior del
tanque De acuerdo a la norma API 650 para los tanques de techo fijo existen las
siguientes configuraciones de acuerdo al tipo de techo coacutenico sombrilla domo Los
tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo son los estudiados en este proyecto de
investigacioacuten [29]
minus Tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo
Tienen un cuerpo ciliacutendrico un fondo plano y su parte superior es similar a una
superficie esfeacuterica como se puede observar en la figura 1 estos tanques atmosfeacutericos
de techo tipo domo soportan presiones de 15 psi en ocasiones esta presioacuten puede
aumentar 25 psi debido a la generacioacuten de vapores internos [30] Su proceso de
fabricacioacuten es laborioso debido a que cada segmento del techo deben ser
conformados con un radio de curvatura comprendido en un rango de 08 ndash 12 veces el
diaacutemetro nominal del tanque [29] El disentildeo de la probeta tipo tanque que se fabricaraacute
en este proyecto seraacute en base a las caracteriacutesticas principales de este tipo de tanques
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo
Fuente Recipientes a presioacuten Diacuteaz del Castillo Rodriacuteguez 2018
3
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
Los tanques atmosfeacutericos son infraestructuras que representan el 95 de
almacenamiento de petroacuteleo del paiacutes Las normas que se aplican en este tipo de
estructuras son elaboradas por muchos organismos uno de los cuales es la API [31]
a Instituto americano de petroacuteleo (API)
Las normas y estaacutendares para tanques son hechos para proveer confiabilidad ante
factores criacuteticos de disentildeo los coacutedigos que son emitidos por el API son los encargados
de reducir los riesgos por cataacutestrofe debido a sus consideraciones de seleccioacuten de
materiales soldadura uniones meacutetodos de inspeccioacuten y fabricacioacuten y se aplican a la
industria quiacutemica alimenticia petrolera entre otras de esta manera entregan
aceptabilidad viabilidad asiacute como tambieacuten utilidad mediante el aseguramiento de la
calidad fiabilidad y seguridad de los disentildeos practicas operaciones y equipamientos
Por ende la norma que se va a utilizar en el proyecto para las inspecciones de juntas a
tope y tipo T es la norma API 650 en tanques soldados para almacenamiento de
petroacuteleo
minus Norma API 650
Esta norma tiene como finalidad facilitar la fabricacioacuten y adquisicioacuten de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo de varios tamantildeos y capacidades para presiones internas
no mayores a 172 kPa (212 lbfin) En esta norma se puede encontrar informacioacuten
sobre materiales de fabricacioacuten procedimientos de soldadura pruebas e inspecciones
asiacute como algunos lineamientos para la puesta en operacioacuten [32] [14]
12Meacutetodos de Soldadura
Los meacutetodos maacutes conocidos de soldadura tipo arco que se aplican en la construccioacuten
de tanques de almacenamiento son SMAW (soldadura de electrodo revestido)
GMAW (Soldadura de arco con proteccioacuten de gas) y GTAW (soldadura de electrodo
de tungsteno) Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento de petroacuteleo se ha
seleccionado el proceso SMAW
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW
Es un proceso de soldadura por arco el cual consiste en la utilizacioacuten de un electrodo
con recubrimiento a traveacutes de este electrodo se genera un arco eleacutectrico con el material
4
base como se observa en la figura 2 este arco puede llegar a tener temperaturas de
hasta 5500 degC fundieacutendose el nuacutecleo del electrodo al material base que se estaacute
soldando el recubrimiento del electrodo combustiona creando una atmosfera que
protege el proceso de soldeo de la humedad y elementos contaminantes Tambieacuten este
crea una escoria que recubre el cordoacuten de soldadura [33]
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
minus Tipo de electrodo utilizado en el proceso SMAW
Para la seleccioacuten del electrodo se debe seleccionar en base al material del que estaacute
construido el nuacutecleo tambieacuten se debe tener en cuenta el material del cual estaacute
compuesto el recubrimiento ademaacutes se debe considerar el diaacutemetro del electrodo [33]
para la identificacioacuten de un electrodo se puede guiar en la figura 3
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
13 Ensayos no destructivos
Los procesos de soldeo se encuentran presentes en diferentes tipos de construcciones
a nuestro alrededor ya sean estas estructuras de edificios puentes maacutequinas barcos
trenes aviones vehiacuteculos o en cualquier unioacuten que esteacute formada por diferentes piezas
Los elementos y piezas soldadas requieren de una verificacioacuten de coacutemo se realizoacute el
proceso de fabricacioacuten asiacute como tambieacuten sirven para realizar mantenimientos
preventivos a nivel industrial ya que la presencia de grietas nudos imperfecciones y
5
escoria pueden provocar la rotura de las piezas [34] Los ensayos no destructivos que
se van a utilizar para esta investigacioacuten son inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido con arreglo de fases
131 Inspeccioacuten visual
Este tipo de ensayo no destructivo es el maacutes baacutesico e inevitable de realizar en cada
inspeccioacuten ayuda a detectar discontinuidades superficiales que a simple vista no son
evidentes Existen algunas ayudas oacutepticas que se utilizan durante la inspeccioacuten visual
minus Magnificadores son accesorios que convergen o divergen la luz por refraccioacuten
se los llama lupas permiten magnificar el tamantildeo de la imagen La curvatura en el
lente convergente es un factor que permite la magnificacioacuten de la imagen que va
desde los 15X a 2000X
minus Linternas Permiten iluminar aacutereas con falta de luz natural o claridad Se debe
tener precaucioacuten en la utilizacioacuten de este accesorio en ambientes explosivos El
tipo de linternas maacutes usados son las haloacutegenas La intensidad de la luz debe ser de
1000 lux
minus Calibrador vernier o pie de rey son utilizados para realizar mediciones muy
finas con una alta exactitud [35]
a Visioacuten
Es la capacidad que permite a traveacutes de la luz interpretar nuestro entorno con la
percepcioacuten de las ondas de luz captadas por el ojo e interpretadas por el cerebro se
transforman en visioacuten
b Fundamento de la luz
La luz es el principio fiacutesico indispensable en la inspeccioacuten visual la frecuencia del
espectro electromagneacutetico estaacute entre 370 y 770 nm (nanoacutemetros) Existen algunos
tipos de luz
minus Incandescentes son laacutemparas de filamento con un manto de gas y arco de carboacuten
piro luminiscente
6
minus Luminiscente son laacutemparas de descarga de gas laser diodos que emiten luz led y
fluorescente [35]
132 Ultrasonido
Es una teacutecnica de ensayo no destructivo la cual es empleada en deteccioacuten de defectos
de soldadura Este hace uso de las ondas acuacutesticas de igual naturaleza que las ondas
sonoras con la diferencia de que su campo de frecuencia se localiza por encima de la
zona perceptible para el oiacutedo
El campo de las ondas ultrasoacutenicas comprende las frecuencias superiores a los 20 kHz
El liacutemite para la frecuencia puede ser percibida por el oiacutedo y depende de la praacutectica
para que pueda existir generacioacuten y recepcioacuten de estas frecuencias [36] Estas ondas
ultrasoacutenicas se generan debido a las siguientes propiedades
minus Efecto piezoeleacutectrico
Es un fenoacutemeno fiacutesico que poseen algunos cristales por lo cual se forma un diferencial
de potencial eleacutectrico en el cristal cuando eacuteste se encuentra sometido a una
deformacioacuten mecaacutenica generaacutendose ondas ultrasoacutenicas a frecuencias sobre los 100
KHz con cristales delgados [5]
minus Efecto magnetoestrictivo
Debido al efecto del campo magneacutetico existen materiales ferromagneacuteticos que tienen
la propiedad de contraerse o expandirse En el acero ferromagneacutetico se genera un
campo magneacutetico si este es expuesto a un esfuerzo de compresioacuten o traccioacuten [39]
La aplicacioacuten de esta teacutecnica necesita una fuente de emisioacuten e interaccioacuten de las ondas
con la pieza con los defectos y un verificador de indicaciones [37] Las ondas
ultrasoacutenicas se propagan a traveacutes de todos los medios por donde exista fracciones de
materia aacutetomos o moleacuteculas capaces de vibrar debido a esto su propagacioacuten tendraacute
lugar en los gases liacutequidos y soacutelidos [5]
Este meacutetodo no destructivo en el que un haz o conjunto de ondas de alta frecuencia se
los introduce en materiales para la deteccioacuten de fallas en la superficie y sub-superficial
[38]
7
a Onda ultrasoacutenica
Todo material con propiedades elaacutesticas puede propagar ondas soacutenicas y ultrasoacutenicas
a traveacutes de eacutel en tanto las fuerzas elaacutesticas son capaces de retraer las partiacuteculas a su
posicioacuten de reposo
En cuerpos con estructura cristalina como los metales en estado soacutelido las partiacuteculas
que conforman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones de equilibrio
describiendo oscilaciones con trayectorias diversas en funcioacuten de la energiacutea mecaacutenica
aplicada originando distintos tipos de ondas ultrasoacutenicas [40]
minus Ondas longitudinales
Estas ondas viajan a traveacutes de los materiales con una alternancia entre compresioacuten y
refraccioacuten generando que las partiacuteculas transmitan ondas de vibracioacuten de ida y vuelta
en la misma direccioacuten por la cual viajaron las ondas tal como se puede observar en la
figura 4 Este mismo tipo de onda es el que transmite el sonido a traveacutes de los cuerpos
soacutelidos y liacutequidos [36] [41]
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra (a) el graacutefico de la amplitud del desplazamiento de la partiacutecula versus la
distancia que viaja la onda ambas con la resultante del punto maacutes bajo de la refraccioacuten
y la cresta de la compresioacuten (b) Representacioacuten de la presioacuten instantaacutenea del
desplazamiento de la partiacutecula El eje horizontal representa el tiempo instantaacuteneo de la
distancia recorrida [41]
8
minus Ondas transversales
Si el medio es capaz de transmitir esfuerzos de cizalladura lo cual ocurre en la mayor
parte de los cuerpos soacutelidos las partiacuteculas oscilan en direccioacuten transversal de la
emisioacuten de la onda originaacutendose de esta manera las ondas transversales como se
puede observar en la figura 5 [36]
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra el esquema de la oscilacioacuten de las partiacuteculas onda frontal direccioacuten de la
onda y la longitud de la onda correspondiente a un ciclo [41]
b Pantallas del equipo de ultrasonido
Para examinar las sentildeales que detecta el equipo de ultrasonido este se ayuda de cuatro
diferentes pantallas en las cuales se detectan variables utilizadas para interpretar los
resultados del barrido realizado durante la inspeccioacuten
minus A-SCAN
En esta pantalla se muestran sentildeales oscilantes mostrando un oscilograma del eco de
amplitud del reflector encontrado indicando los paraacutemetros dimensionales de la
ubicacioacuten del defecto presente en el aacuterea inspeccionada esto se pueden observar en la
figura 6
9
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
minus B-SCAN
Como se observa en la figura 7 esta pantalla muestra las dimensiones de profundidad
y longitud de la discontinuidad teniendo como referencia la superficie frontal del
elemento inspeccionado
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan
Fuente Cursillo sobre la deteccioacuten de defectos por ultrasonido OLYMPUS 2015
minus C-SCAN
En la pantalla se visualiza la vista superior del aacuterea inspeccionada similar a una
radiografiacutea se puede observar varias discontinuidades a la vez la intensidad de cada
elemento se la representa en gamas de colores donde el elemento maacutes relevante tiene
la maacutes alta intensidad de color que es el rojo como se muestra en la figura 8
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan
Fuente Inspeccioacuten de soldaduras empleando el ensayo de ultrasonido en lugar de radiografiacutea
Carlos Enrique Suaacuterez Navas 2011
10
minus S-SCAN
Esta pantalla permite visualizar la profundidad de la pieza en la cual se muestra dos
ejes el de la distancia proyectada y el del recorrido entregando una imagen del sector
angular como se puede observar en la figura 9 [5]
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
c Transductor
Es un elemento muy importante en el sistema ultrasoacutenico de instrumentacioacuten debido
al elemento piezoeleacutectrico que se encarga de convertir la sentildeal eleacutectrica en vibraciones
mecaacutenicas y de vibraciones mecaacutenicas a sentildeales eleacutectricas se lo puede observar en la
figura 10 [5]
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico
Fuente Christian Peacuterez
minus Hay dos tipos de transductores con respecto a la direccioacuten del haz y a la superficie
estos son transductores de incidencia normal y transductores de incidencia
angular
Para la deteccioacuten defectologica en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento se va a utilizar un transductor de incidencia angular
11
minus Transductores de incidencia angular
Son aquellos que generan ondas cortas son empleados en equipos de ultrasonido con
arreglo de fases de pulso-eco su funcioacuten es detectar discontinuidades (inspeccioacuten en
defectologiacutea) Los aacutengulos de refraccioacuten maacutes comunes en este tipo de transductores
son de 35 45 6070 80 y 90deg a estos aacutengulos se los denomina de entrada como se
observa en la figura 11 [5]
Figura 11 Transductor de incidencia angular
Fuente Ajustes de equipo de medicioacuten por ultrasonido usando un brazo roboacutetico Arroyo
Francisco 2015
133 Liacutequidos penetrantes
Es un meacutetodo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades
superficiales en materiales no demasiados rugosos Hoy en diacutea la evolucioacuten de la
prueba de liacutequidos penetrantes permite el uso de un tipo de aceite la adicioacuten de
pigmentos removedores y reveladores [42] las fallas encontradas a traveacutes de los
liacutequidos penetrantes dan solamente una indicacioacuten aproximada de la profundidad y
tamantildeo del defecto [43]
Se los aplica en diferentes materiales como aluminio plaacutesticos magnesio acero
latoacuten bronce vidrio y fundiciones Todos estos materiales producen discontinuidades
ya sea por defectos de manufactura servicio fundicioacuten se considera como los maacutes
relevantes las porosidades grietas traslapes fisuras granulaciones internas falta de
fusioacuten y grietas de fatiga [44]
Estaacuten basados en la propiedad que tiene un liacutequido para filtrarse dentro de las
cavidades que se encuentran abiertas a la superficie estos permanecen en la cavidad
mientras el exceso de liacutequido es removido El liacutequido remanente es extraiacutedo para
formar una indicacioacuten que es mucho maacutes visible que la propia cavidad [42] [36] A
continuacioacuten se enlista la clasificacioacuten de los liacutequidos penetrantes
12
a) Por su tipo
- Tipo I Penetrantes fluorescentes
- Tipo II Penetrantes visible
- Tipo III Dual
b) Por su meacutetodo de remocioacuten
- Meacutetodo A Lavable con agua
- Meacutetodo B Post emulsificable (emulsificador lipofiacutelico)
- Meacutetodo C Removible con solvente
- Meacutetodo D Post emulsificable (emulsificador hidrofiacutelico)
c) Por la forma del revelador
- Forma a Polvo seco
- Forma b Soluble en agua
- Forma c Suspendible en agua
- Forma d No acuoso para tipo I
- Forma e No acuoso para tipo II
- Forma f Aplicaciones especiales
En presente estudio se utilizaraacute la configuracioacuten meacutetodo C - tipo II ndash forma e [42]
a Penetrantes visibles
Estos pueden ser inspeccionados con luz natural o artificial El penetrante usualmente
es de color rojo para que las indicaciones que se producen con el contraste blanco del
fondo blanco del revelador sean bien definidas [45] Se utiliza para la deteccioacuten de
discontinuidades de fabricacioacuten en talleres o en el campo Soldaduras en estructuras
de acero soldaduras en recipientes sujetos a presioacuten piezas de fundicioacuten piezas
forjadas piezas con maquinado final
Las indicaciones del penetrante visibles pueden ser examinadas sea con luz visible
natural o artificial Se necesita una iluminacioacuten adecuada para no tener fallas en la
sensibilidad de la inspeccioacuten [46]
- Caracteriacutesticas del penetrante visible
La caracteriacutestica fundamental de un liacutequido penetrante es su poder de penetracioacuten Lo
que no es suficiente para que sea apto para examinar un producto sino que precisa de
13
otras propiedades Por lo cual un penetrante ideal deberiacutea reunir las siguientes
caracteriacutesticas [5] poder penetrar en discontinuidades o grietas muy finas poder
permanecer en discontinuidades muy gruesas no evaporarse o secarse raacutepidamente
ser faacutecilmente eliminable de la superficie que la limpieza superficial no afecte al
penetrante retenido por la discontinuidad permanecer en estado fluido para poder
emerger con facilidad al aplicar el revelador poder extenderse en peliacuteculas finas y de
espesor uniforme conservar el color o la fluorescencia durante un tiempo suficiente
su color o fluorescencia contraste bien sobre el fondo no ser corrosivo ni atacar a los
materiales que se examinen no tener olor intenso o desagradable ser estable en las
condiciones de uso o almacenamiento no tener componentes toacutexicos ser
econoacutemicamente rentables [36]
- Propiedades baacutesicas de los penetrantes visibles
El penetrante es un liacutequido de tipo aceitoso transparente incoloro y sin sabor el cual
cuenta con las siguientes propiedades [42]
minus Tensioacuten superficial
Es la unioacuten de las moleacuteculas que se encuentran en una superficie liacutequida con un mismo
volumen tomando la forma de la superficie tal como se puede observar en la figura
12 La forma que tiene la gota permite la simplificacioacuten de este concepto [47]
Figura 12 Tensioacuten superficial
Fuente Liacutequidos Penetrantes Echevarria Ricardo 2003
minus Humectabilidad
Es la propiedad de los liacutequidos que les permite expandirse adhirieacutendose a la superficie
de la pieza a inspeccionar Esta depende de la interaccioacuten del liacutequido con la fase soacutelida
y gaseosa en la que se encuentra [47]
minus Aacutengulo de contacto
Es el aacutengulo que se forma entre la interfase liacutequido- soacutelido tal como se observa en la
Figura 13 En la unioacuten del penetrante con el material se debe producir un aacutengulo de
14
contacto menor de 90deg este generaraacute un resultado satisfactorio durante la inspeccioacuten
[42]
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
minus Accioacuten capilar
Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones fiacutesicas
anaacutelogas tales como en medios porosos) que es producida por la tensioacuten superficial
[3]
minus Viscosidad
Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo cortante La
viscosidad de los liacutequidos se reduce con el aumento de temperatura estas propiedades
tienen efecto contrario en los gases [3]
minus Tensioacuten superficial
Es el trabajo que realiza un liacutequido al transportar moleacuteculas hasta la superficie como
se observa en la figura 14 [48]
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
minus Volatilidad
Es una propiedad de los liacutequidos que les permite pasar al estado gaseoso con facilidad
Esta propiedad depende principalmente de la temperatura y la presioacuten interna a la cual
se encuentra la mezcla del liacutequido penetrante [48]
15
b Removible con solventes
Este tipo de meacutetodo se emplea para la remocioacuten del exceso de liacutequido penetrante
visibles que no es soluble en agua Son muy praacutecticos de utilizar ya que el solvente
generalmente se presenta en aerosol [49]
c Reveladores huacutemedos no acuosos
Es un polvo suspendido en un liacutequido volaacutetil se lo puede utilizar con todos los tipos
de penetrantes y procesos Este tiene la maacutes alta sensibilidad de todos los reveladores
Se debe tener mucha precaucioacuten que la zona esteacute friacutea antes de ser aplicado el producto
[50] La principal propiedad de los reveladores huacutemedos no acuosos es la siguiente
- Accioacuten capilar
El revelador provee de un recubrimiento que permite extrae el penetrante de la cavidad
donde se encuentre actuando como un papel secante tal como se observa en la figura
15 [42]
a) El revelador dispersa el penetrante de forma lateral de esta manera ensancha la
indicacioacuten
b) Expande las tintas del penetrante alrededor de las partiacuteculas del revelador para
resaltarlas
c) Trabaja verticalmente a traveacutes del revelador para incrementar el espesor del tinte
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
14 Juntas de soldadura
Es la unioacuten de elementos o miembros a ser soldados permanentemente [51] Existe una
gran variedad de juntas soldadas utilizadas para la construccioacuten de tanques de
almacenamiento de las cuales se va a utilizar a tope y en ldquoTrdquo
16
141 Juntas a tope
Los elementos o miembros de metal se unen por su espesor o sus extremos tal como
se puede observar en la figura 16 [15]
Figura 16 Junta a tope
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
142 Juntas tipo ldquoTrdquo
La zona a soldar consta de la unioacuten de la cara de uno de los elementos de metal y el
borde de otro [31] tal como se puede observar en la figura 17
Figura 17 Junta tipo T
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
a Biselado
El bisel en V es utilizado generalmente para la unioacuten de tanques de almacenamiento
de petroacuteleo el cual sirve para unir elementos por la parte exterior o interior del tanque
[31]
- Juntas con biselado en V
Es la ranura maacutes conocida en uniones de tipo a tope [15] requiere un biselado con un
aacutengulo que puede variar desde 15deg hasta los 60deg en la cara simple de las piezas
coincidentes [52] [15] tal como se puede observar en la figura 18
Figura 18 Junta a tope con bisel en V
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
17
15 Discontinuidades
Por lo general las juntas soldadas y el material base presenta discontinuidades
comprometiendo la integridad de la estructura
En las normas existen distintos criterios de aceptacioacuten de las discontinuidades
estableciendo el tipo tamantildeo nuacutemero y distribucioacuten dependiendo de los valores
especificados podriacutean ser consideradas aceptables caso contrario la junta soldada
debe ser reparada y se estima una fecha para realizar nuevamente la inspeccioacuten
Hay grandes diferencias entre discontinuidades y defectos cuando se habla de una
interrupcioacuten anormal en la estructura del material como por ejemplo las propiedades
mecaacutenicas presentan una falta de homogeneidad o en la metalurgia etc es una
discontinuidad el defecto es una discontinuidad en siacute y se produce cuando por su
naturaleza excede los valores liacutemite para ser aceptados por una Norma o coacutedigo y
dicha soldadura quedara automaacuteticamente rechazada Las discontinuidades se dividen
en [5]
- Relevantes son aquellas que requieren de la interpretacioacuten y evaluacioacuten de sus
caracteriacutesticas (tamantildeo forma o localizacioacuten) durante el proceso de inspeccioacuten
- No relevantes aquellas que requieren uacutenicamente ser interpretadas sus
caracteriacutesticas durante el proceso de inspeccioacuten (no requieren de evaluacioacuten)
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura
Existen dos tipos de defectos de tipo superficial e internos los cuales se encuentran
especificados en las figura 19 y figura 20 respectivamente [5]
18
Figura 19 Tipos de defectos superficiales
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Figura 20 Tipos de defectos internos
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Discontinuidades Superficiales
Exceso de penetracioacuten
Falta de penetracioacuten
Concavidad externa
Concavidad internaSocavaduras
Quemones
Salpicaduras
Discontinuidades internas
Fisurasbull Longitudinales
bull Transversales
Falta de penetracioacuten
Falta de fusioacutenbull En la raiacutez
bull Entre pasadas
Inclusiones
Porosidadbull Esferica
bull Aislada
bull Agrupada
bull Alineada
bull Alargada
Escoria
Desalineamiento
19
152 Discontinuidades superficiales
A continuacioacuten se enlista los defectos superficiales maacutes recurrentes en la
construccioacuten de tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Socavadura
Es la falta de metal en los bordes del cordoacuten de soldadura tiene la forma de surcos con
longitudes variadas son concentradores de tensioacuten y disminuyen el espesor de la plancha las
causas para que se generen son la inapropiada teacutecnica y corrientes altas como se observa en
la figura 21
Figura 21 Socavadura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Falta de soldadura
Es la falta de material de aporte en la superficie del cordoacuten de soldadura como se
observa en la figura 22 esta discontinuidad tambieacuten puede generarse en la raiacutez de la
junta
Figura 22 Falta de soldadura
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
- Falta de fusioacuten
Es un tipo de discontinuidad en la que no existe una fusioacuten completa entre el metal de
soldadura y las paredes de los cordones de soldaduras cercanas o el bisel del metal
puede ser superficial o sub-superficial y se debe a una teacutecnica deficiente por parte del
soldador que realiza el cordoacuten de soldadura inadecuado disentildeo de la junta o
contaminacioacuten excesiva como se observa en la figura 23
20
Figura 23 Falta de Fusioacuten
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
153 Discontinuidades internas
A continuacioacuten se enlista los defectos internos maacutes recurrentes en la construccioacuten de
tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Falta de penetracioacuten en la junta
Se ubica de manera adyacente a la raiacutez de la junta y es producida por la falta de
penetracioacuten de la soldadura ya que no se extiende en toda la junta es causada por una
mala teacutecnica o inexperiencia del soldador disentildeo deficiente o contaminacioacuten excesiva
como se observa en la figura 24 [15] [5] [53]
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Quemones
Son discontinuidades que se producen cuando existe penetracioacuten excesiva en el sector
de la pasada de raiacutez provocando que el aporte de soldadura se solape dentro de la
misma su causa maacutes frecuente es un exceso en la corriente un manejo inadecuado y
bajas en la velocidad del electrodo como se observa en la figura 25 [15] [5] [53]
Figura 25 Quemoacuten
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
21
- Inclusiones
Es cuando se halla un material metaacutelico o no metaacutelico totalmente ajeno en la soldadura
La inclusioacuten maacutes comuacuten es por presencia de escoria como se observa en la figura 26
[15] [5] [53]
Figura 26 Inclusioacuten
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Porosidad agrupada
Son discontinuidades provocadas por gases agentes oxidantes o exceso de humedad
en el revestimiento del electrodo o en el metal base atrapados en el interior del metal
de soldadura durante el proceso de solidificacioacuten formando cavidades llamadas
tambieacuten nido de poros en el interior del cordoacuten de soldadura como se observa en la
figura 27 [15] [5] [53]
Figura 27 Porosidad agrupada
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
- Fisura
Es una discontinuidad lineal que se caracteriza por presentar en sus extremos
geometriacuteas agudas debido a esto tiende a propagarse por el cordoacuten de soldadura y
crecer especialmente aquellos que se someten a cargas de fatiga como se observa en
la figura 28 [15] [5] [53]
Figura 28 Fisura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
22
CAPIacuteTULO II
METODOLOGIacuteA
En este capiacutetulo se describe el contenido de cada uno de los puntos que debe tener un
manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras
Se indica el procedimiento para la construccioacuten de un prototipo a escala de un tanque
de almacenamiento atmosfeacuterico de petroacuteleo se realiza el disentildeo de la estructura el
proceso de ensamblaje y la unioacuten de la estructura por medio de cordones de soldadura
tambieacuten se describe el proceso de fabricacioacuten de otras probetas de tipo juntas a tope y
T con discontinuidades en su cordoacuten de soldadura
Se trata tambieacuten sobre los procesos de inspeccioacuten con ensayos no destructivos
(inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido) que se deben realizar bajo la
norma API 650 describiendo cada punto que se debe tomar en cuenta para una correcta
inspeccioacuten y evaluacioacuten de los cordones de soldadura
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento
211 Procedimiento
Es el proceso que se realiza para desarrollar un trabajo estaacute conformado por tareas que
se deben realizar Se pretende que el procedimiento relacione una tarea que se estaacute
realizando con otras que la siguen [49]
212 Manual de procedimientos
Es un documento en el cual se describe las actividades que se debe seguir para realizar
funciones de un proceso En esta seccioacuten se describe cada elemento que como miacutenimo
debe contener un manual de procedimientos asiacute como la especificacioacuten del contenido
a ser incluido en este [5]
1 Caraacutetula
Para elaborar un manual de procedimiento se debe colocar membretes que permitan
identificar el origen y la validez de este los mismos que estaacuten constituidos por
membretes de encabezado y de firmas
23
- Membrete encabezado
Este elemento consta de cuatro casilleros como se observa en la figura 29 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 29 Membrete de encabezado
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
Casillero 1 se coloca el logotipo de la institucioacuten a la que pertenece el manual
Casillero 2 se coloca el tipo de meacutetodo con el cual se va a realizar el procedimiento
Casillero 3 se coloca un coacutedigo de referencia para identificar el procedimiento asiacute
como el nuacutemero de procedimientos con los cuales cuenta la institucioacuten
Casillero 4 se coloca el nuacutemero de paacuteginas total de las que consta el manual
- Membrete firmas
Este elemento consta de seis casilleros como se observa en la figura 30 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 30 Membrete de firmas
Elaborado por Christian Peacuterez 2020
Casillero 1 se coloca el nombre de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 2 se coloca el nombre de la persona que va hacer la revisioacuten del
procedimiento
Casillero 3 se coloca el nombre de la persona que va aprobar el procedimiento
Casillero 4 se coloca firma de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 5 se coloca firma de la persona que reviso el procedimiento
Casillero 6 se coloca firma de la persona que aproboacute el procedimiento
Casillero 7 se coloca fecha en la que se elaboroacute el procedimiento
24
Casillero 8 se coloca fecha en la que se revisoacute el procedimiento
Casillero 9 se coloca fecha en la que se aproboacute el procedimiento
2 Objetivo
El objetivo debe describir los requerimientos de trabajo y el meacutetodo de ensayo no
destructivo con el que se va a realizar el procedimiento
3 Alcance
Da a conocer la cantidad maacutexima de requisitos que permite el procedimiento a ser
realizado
4 Personal
Seguacuten la normativa se describe a la persona autorizada a realizar el procedimiento en
campo
5 Normas y coacutedigos de referencia
Se realiza una lista de las normas y coacutedigos que regiraacuten el procedimiento durante el
proceso de inspeccioacuten
6 Materiales y caracteriacutesticas dimensionales
Es necesario conocer con exactitud el elemento del material a inspeccionar asiacute como
tambieacuten sus paraacutemetros constructivos y dimensiones
7 Geometriacutea de la junta
El tipo de unioacuten de soldadura debe ser detallado para poder realizar la inspeccioacuten
8 Equipo
Se describen las caracteriacutesticas del equipo y accesorios a ser utilizados durante la
inspeccioacuten
9 Teacutecnica a ser usada
Dependiente del trabajo a realizar en este punto se especifica la teacutecnica adecuada para
la imperfeccioacuten de soldadura seleccionada de acuerdo a la tabla 1
25
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END
Imperfecciones en
Soldaduras
Superficial Sub-Superficial Volumeacutetricas
VT PT MT ET RT UTA UTS AE UTT
Quemoacuten Grietas
Refuerzo
ExcesivoInadecuado
Inclusiones (escoria)
Fusioacuten incompleta
Penetracioacuten
incompleta
Desalineacioacuten
Traslape
Porosidad
Concavidad de raiacutez Desbaste
Leyenda
VT - Inspeccioacuten Visual
PT- Inspeccioacuten por Tintas Penetrantes
MT- Inspeccioacuten por Partiacuteculas Magneacuteticas
ET - Inspeccioacuten por Electromagnetismo
RT- Inspeccioacuten por Radiografiado
UTA - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz angular
UTS - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz recto
AE - Inspeccioacuten por Emisiones Acuacutesticas
UTT - Inspeccioacuten por Ultrasonido para medicioacuten de
espesores
Todos o la mayoriacutea de las teacutecnicas estaacutendar detectaraacuten esta imperfeccioacuten bajo todas o la mayoriacutea
de condiciones
Una o maacutes teacutecnicas estaacutendar detectaraacute esta imperfeccioacuten bajo ciertas condiciones
Se requieren teacutecnicas condiciones yo requisitos especiales de personal para detectar esta
imperfeccioacuten
Fuente Nondestructive Examination ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2019 pag 37
10 Condiciones superficiales
En esta seccioacuten se describiraacute la condicioacuten en la que se debe encontrar la superficie
previas a la inspeccioacuten existen especificaciones baacutesicas en los coacutedigos y normas
utilizados
11 Criterios de registro e identificacioacuten
Se detallan ciertos criterios que permiten la aceptacioacuten de las discontinuidades
encontradas en el proceso de inspeccioacuten
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Los criterios de aceptacioacuten-rechazo que rige la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se detallaraacuten en este iacutetem
13 Reporte
En esta seccioacuten se detallan los resultados obtenidos en el ensayo utilizado
26
22 Construccioacuten de probetas
221 Caacutelculo del espesor de la plancha
Para la construccioacuten del tanque prototipo a escala es necesario conocer el espesor de
la plancha que se va a utilizar para la fabricacioacuten del mismo para esto se debe aplicar
la ecuacioacuten (1) descrita a continuacioacuten
119905119889 =26 times119863 times(119867minus1)times119866
119878119889+ 119862119860 (1)
Donde
119905119889 espesor de la plancha [in]
D diaacutemetro nominal del tanque [ft]
H nivel maacuteximo del liacutequido a almacenar [ft]
G gravedad especifica del liacutequido a almacenar
CA corrosioacuten admisible [in]
119878119889 esfuerzo admisible del material [psi]
Los valores del diaacutemetro nominal y altura del tanque se toman del tanque de
almacenamiento real debido a que si se toman los datos del tanque a escala el espesor
seraacute inferior al miacutenimo exigido por la norma API 650 Para el nivel maacuteximo de liacutequido
a almacenar se debe tomar el 80 de la altura del cuerpo del tanque de
almacenamiento debido a que no se puede hacer uso de todo el espacio con el liacutequido
a almacenar A continuacioacuten se muestran los valores del diaacutemetro nominal y la altura
del liacutequido a almacenar
D= 27432 [mm] D= 90 [ft]
H= 97536 [mm] H= 32 [ft]
Los valores para la gravedad especiacutefica corrosioacuten admisible y esfuerzo admisible
fueron tomadas del documento bibliograacutefico Memorias de caacutelculo Mecaacutenico [54]
Gravedad especifica de petroacuteleo crudo a 205 degF= 092
Corrosioacuten admisible= 00625 [in]
27
Esfuerzo admisible A-36= 36000 [psi]
119905119889 =26 times 90 ft times (32 ft minus 1) times 092
36000 psi+ 00625 in
119905119889 = 024 [in] 119905119889 = 6 09 [mm]
Debido a que no existe en el mercado planchas de acero ASTM A-36 con espesor de
6 09 [mm] se debe seleccionar la plancha de espesor 6 [mm]
222 Probeta tipo tanque
Para el disentildeo de las probetas con defectologias se elaboraraacute un tanque probeta a
escala 125 de un modelo tomado de la empresa puacuteblica Petroamazonas el cual tendraacute
diferentes defectologias en sus uniones soldadas
a Barolado
Este proceso de conformado mecaacutenico por flexioacuten consiste en la deformacioacuten plaacutestica
de laacuteminas con la ayuda de rodillos en configuraciones de tres o maacutes rodillos
doblando la plancha metaacutelica obligaacutendola a tomar la forma curva que se desea obtener
como se observa en la figura 31
El proceso para barolar una plancha consiste en la aplicacioacuten de presioacuten de uno de los
rodillos el que tiene una movilidad en el eje vertical hasta que roce el material y con
el movimiento de los otros rodillos permitir que la pieza empiece a tomar curvatura
se debe ir presionando un poco maacutes cada vez que ingrese nuevamente el material a la
baroladora Este tipo de baroladora no posee ninguacuten tipo de instrumento de medicioacuten
de presioacuten por lo que la presioacuten aplicada fue de forma mecaacutenica hasta lograr un
cilindro del diaacutemetro requerido [55] [56]
28
Figura 31 Proceso de barolado
Fuente Disentildeo y Construccioacuten de una maacutequina prototipo para rebordear fondos toriesfeacuterico de
tanques de almacenamiento Cuichaacuten Fausto Malte Javier 2012
Cuando la plancha ya ha tomado la forma curva deseada se unen los pedazos de
plancha ya barolados y mediante puntos de soldadura se da forma al cuerpo del tanque
de almacenamiento prototipo a escala como se observa en la figura 32 [55] [56]
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala
Fuente Christian Peacuterez
b Repujado
Este proceso de conformado se lo emplea para dar la forma coacutencava deseada a una
chapa metaacutelica plana se coloca la chapa sujeta a un eje rotativo y mediante rodillos se
va dando la forma deseada por medio de presioacuten como se observa en la figura 33 [55]
[56]
Figura 33 Proceso de repujado
Fuente The Fabricator Dished end manufacturing for beginners 2018 [57]
29
223 Probeta tipo juntas
Estas probetas se las desarrolloacute con el proceso de soldadura SMAW con la finalidad
de desarrollar una simulacioacuten de un corte de las juntas presentes en tanques de
almacenamiento se puede observar en la figura 34 un ejemplo de probeta tipo junta
en T
Figura 34 Probeta junta tipo T
Fuente Christian Peacuterez
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras
Se describe el procedimiento teoacuterico para realizar una inspeccioacuten asiacute como los pasos
previos a la misma
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual
Las fallas tiacutepicas que se pueden encontrar en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
por medio de una inspeccioacuten visual son corrosioacuten agrietamiento y desunioacuten [31]
[58] Existen factores que afectan la durante la inspeccioacuten visual que se deben
considerar
minus El acceso al aacuterea que se desea inspeccionar
minus Adecuada iluminacioacuten
minus Evitar el alumbramiento directo y reflejado
minus Es importante limpiar las zonas a ser inspeccionadas de cualquier tipo de suciedad
contaminacioacuten o cualquier objeto que impida la deteccioacuten de fallas en el cordoacuten de
soldadura
minus El factor ambiental es muy importante en la inspeccioacuten como es temperaturas
altas lluvia viento asiacute como otros factores que alteren el clima y no permitan un
buen proceso de inspeccioacuten visual
30
minus El personal que la va a realizar debe tener conocimientos del objeto que va a
inspeccionar de esta manera podraacute examinar de forma adecuada
minus Se debe inspeccionar los targets o blancos especiacuteficos debido a que el
funcionamiento del ojo ciega al mover de un punto a otro la mirada evitando el
escaneo del aacuterea total
minus Las marcas como decoloraciones dan indicios de un defecto en la zona
minus La corrosioacuten en la inspeccioacuten visual es muy criacutetica el personal debe tener
experiencia en deteccioacuten de corrosioacuten que se encuentra en ciertos puntos de la
estructura de los tanques
a Desarrollo de actividades
1 Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste
como solicita la norma API 650 [14] Se debe realizar una inspeccioacuten preliminar en
toda el aacuterea con fines de limpieza deteccioacuten de objetos extrantildeos objetos deformados
corrosioacuten salpicaduras u otros dantildeos
2 Preparacioacuten de la superficie
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe
dantildear ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante
que impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
minus Para la limpieza de las zonas a ser inspeccionadas se puede utilizar detergentes
limpiadores alcalinos desengrasantes de vapor solventes saca pintura limpieza
ultrasoacutenica limpieza a vapor limpieza mecaacutenica
minus Con el fin de realizar una correcta inspeccioacuten visual a la pieza que se va a examinar
se recomienda que la superficie del material tenga un acabado miacutenimo SSPC-SP3
(limpieza con herramienta manual mecaacutenica) [31]
3 Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie [59]
31
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas en el anexo 21
4 Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
5 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo la
cual tendraacute como variables calificaciones de soldador material a inspeccionar
cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem caracteriacutesticas de la discontinuidad y
observaciones de ser el caso
6 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 se determina los
paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
7 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [31]
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
La inspeccioacuten que se realiza con la teacutecnica de liacutequidos penetrantes se la puede
subdividir en procesos tipos meacutetodos o teacutecnicas de examinacioacuten Se utiliza
comuacutenmente dos grupos penetrantes fluorescentes penetrantes visibles
El proceso que se emplea se puede ver en la figura 35 La teacutecnica por liacutequidos
penetrantes consiste en la aplicacioacuten del liacutequido penetrante sobre la pieza previamente
32
sometida a un proceso de limpieza el penetrante generalmente tiene una tonalidad
rojiza y presenta baja viscosidad que en funcioacuten de esta propiedad penetra en las
discontinuidades existentes en la superficie de la pieza Bajo el principio de
capilaridad se realiza la limpieza de la pieza por medio de un liacutequido removedor cuya
funcioacuten es la eliminacioacuten del exceso de liacutequido penetrante que ha quedado en la
superficie Posteriormente se aplica el revelador el cual normalmente tiene talco en
suspensioacuten El liacutequido penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades de la pieza seraacute absorbido por el revelador en consecuencia
mostraraacute las discontinuidades existentes en la pieza ya que se tornan de color rojizo
[43]
Figura 35 Proceso de inspeccioacuten con penetrantes visibles
Elaborado por Christian Peacuterez 2019
a Preparacioacuten de la superficie
1 Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10seg aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36 [6]
33
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
2 Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
Algunas de las sustancias contaminantes pueden tener como origen numerosas causas
tales como [47]
- Procesos metaluacutergicos de fabricacioacuten arenas escama cascarilla de tratamiento
teacutermico oxidacioacuten etc
- Procedentes de controles no destructivos aceites partiacuteculas magnetizables
liacutequidos penetrantes usados precedentemente etc
- Condiciones de servicio grasas lubricantes oacutexidos barnices y pinturas etc
Estas sustancias contaminantes se las elimina con la aplicacioacuten de los siguientes
procesos de limpieza
minus Desengrasado
Se emplea detergentes alcalinos con concentracioacuten sobre la superficie de la pieza se
aplica por inmersioacuten o con ayuda de una brocha en funcioacuten del tamantildeo de la pieza que
se desea examinar
minus Desoxidacioacuten
Para eliminar cualquier rastro de oacutexido en la superficie del material que impida la
inspeccioacuten se debe aplicar una SSPC-SP3 (limpieza con herramienta manual
mecaacutenica)
34
b Desarrollo de actividades
1 Secado de las superficies de las piezas
Las piezas mojadas se deben secar antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de trapos limpios que no dejen pelusa [37]
2 Aplicacioacuten del penetrante
El penetrante se debe aplicar en la superficie de la pieza a inspeccionar intentando
rociar el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm tal como se observa
en la figura 37 para que ingrese en las cavidades y este tiempo depende de las
discontinuidades que se desea encontrar las discontinuidades que se generan por
fatiga llevan un mayor tiempo para que el liacutequido penetre debido a que las
discontinuidades son diminutas y difiacuteciles de detectar [15] [6] [60]
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa INDIMA SA
Fuente Aplicacioacuten d liacutequido penetrante en la zona a inspeccionar Encarnacioacuten Franco Elizabeth
Alexandra 2010
3 Tiempo de penetracioacuten
El tiempo de penetracioacuten depende de la temperatura tiempo de discontinuidad y los
posibles contaminantes que pueden estar atrapados en las discontinuidades El miacutenimo
tiempo de penetracioacuten podriacutea ser [42]
- 5 minutos en partes en servicio
- 2 horas para grietas de fatiga por servicio
- 4 horas para grietas por estreacutes de corrosioacuten
4 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante debe ser removido de la superficie con un pantildeo humedecido
con solvente sin remover el penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades [42] [36]
35
5 Secado
El proceso de secado se realiza despueacutes de la remocioacuten del penetrante este meacutetodo se
utiliza en funcioacuten del proceso de remocioacuten y revelado Generalmente se lo realiza
despueacutes de la aplicacioacuten del solvente ya sea con aire o por el proceso de evaporacioacuten
normal que tiene este compuesto con una duracioacuten miacutenima de 5 minutos para cumplir
con el secado [48] [6]
6 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
El revelador el cual es de color blanco seca el penetrante que se encuentra en las
discontinuidades extrayeacutendolo con ayuda de la fuerza capilar de esta manera
aparecen las manchas rojizas del penetrante en el aacuterea del defecto tal como se observa
en la figura 38 [50]
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
La aplicacioacuten del revelador es uniforme y se utiliza una capa gruesa a una distancia
aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie la segunda capa se debe aplicar
en direccioacuten transversal a la primera procurando siempre revisar que la primera capa
esteacute seca antes de aplicar la segunda capa [42]
7 Tiempos del revelado
El tiempo del revelado comienza despueacutes de haber aplicado el revelador tal como se
observa en la figura 39 Es recomendable que el tiempo de revelado sea de 10 minutos
miacutenimo y se establece como tiempo permitido 1 hora maacuteximo para reveladores no
acuosos [39] Este periodo del revelador permite visibilizar las indicaciones y es
inversamente proporcional al volumen que tenga la discontinuidad Para dar un tiempo
apropiado al revelador se debe tener en consideracioacuten las siguientes variables tipo de
penetrante sensibilidad de la teacutecnica temperatura de la pieza
36
Figura 39 Tiempo del revelado
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
c Inspeccioacuten de la superficie
Al aplicar el revelador y durante el tiempo de revelado se debe observar la superficie
como ayuda para la interpretacioacuten de las indicaciones [42] Para realizar la inspeccioacuten
se debe seleccionar el tipo de iluminacioacuten si se utiliza un penetrante visible seraacute solo
necesaria la luz normal la iluminacioacuten debe ser adecuada para asegurar que no exista
peacuterdida de la sensibilidad durante la inspeccioacuten [15]
d Interpretacioacuten de los resultados de la inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Para poder interpretar las indicaciones de una manera correcta se debe estar
familiarizado completamente con el proceso de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
Se debe estar seguro si el ensayo se lo realizoacute correctamente ser capaz de obtener toda
la informacioacuten acerca de las discontinuidades y sus consecuencias en la seccioacuten
inspeccionada
La evaluacioacuten correcta de las indicaciones obtenidas depende de la interpretacioacuten lo
maacutes exacta posible de la misma la experiencia del inspector es clave en el proceso
Algunos de los teacuterminos importantes para la interpretacioacuten de indicaciones son
minus Indicacioacuten
Es una sentildeal o marca producida por una discontinuidad que se detecta aplicando el
meacutetodo de ensayos no destructivos las cuales pueden ser falsas no relevantes
relevantes
minus Indicaciones falsas
Son aquellas que aparecen durante el proceso de inspeccioacuten y pueden ser provocadas
por una falla en la aplicacioacuten del meacutetodo de liacutequidos penetrantes por contaminacioacuten
37
de la superficie al no realizar un correcto proceso de limpieza o por no realizar la
remocioacuten necesaria del exceso de penetrante [61]
minus Indicaciones relevantes
Son indicaciones causadas por una condicioacuten o discontinuidad que necesitan ser
evaluadas Con la ayuda de coacutedigos y normas se puede determinar la longitud maacutexima
que debe tener una discontinuidad para ser considerada relevante
minus Indicaciones no relevantes
Se las determina debido a queacute son causadas por la configuracioacuten geomeacutetrica variacioacuten
de estructura o debido al acabado superficial de la pieza Lo que indica que no existe
ninguna relacioacuten con la existencia de discontinuidades o defectos por lo cual no se
necesita evaluar [46]
minus Defecto
Son las indicaciones de una discontinuidad que debido a su tamantildeo forma o el lugar
donde se localiza esta ha excedido los liacutemites de aceptacioacuten que se establece en las
normas o coacutedigos
En base a lo anteriormente mencionado se puede concluir que todos los defectos son
discontinuidades pero no todas las discontinuidades son defectos ni todas las
indicaciones son discontinuidades [61]
e Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios de la seccioacuten 84 paacuterrafo
844 donde se determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
f Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [6]
38
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido
Este procedimiento detalla los requerimientos miacutenimos para la inspeccioacuten de uniones
soldadas y deteccioacuten de fallas por ultrasonido mediante la teacutecnica de arreglo de fases
[62]
a Equipo y materiales a ser utilizados en la inspeccioacuten
minus Equipo de ultrasonido con arreglo de fases
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades
minus Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz si el tamantildeo del grano del material a
examinarse requiere el uso de palpadores de otras frecuencias se puede utilizar para
asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es posible ademaacutes utilizar palpadores
con zapatas curvas que permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte
pieza o tuberiacutea a ser examinada
minus Acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico
b Calibracioacuten de acuerdo al manual OMNISCAN MX2
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo II como se observa en la figura 40
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW
Fuente Certificado de calibracioacuten KARL DEUTSCH 2012
39
minus Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo norma API El transductor es montado sobre una zapata
angular SA10-N55S se recomienda utilizar un bloque de calibracioacuten ASTM E-164
IIW tipo I o tipo II para este procedimiento de calibracioacuten [14]
c Examinacioacuten de soldaduras a tope mediante ultrasonido
Para el procedimiento del uso del meacutetodo de examinacioacuten ultrasoacutenica (UT) para la
inspeccioacuten de soldaduras a tope Esta alternativa se limita para juntas con espesor igual
o mayor a 6 mm (14in)
d Cobertura y superficie de examinacioacuten
El volumen de la pieza a ser explorado debe ser cubierto por el palpador mediante
movimientos en la superficie de barrido esto depende del palpador requerido
Cada movimiento del palpador debe traslapar un miacutenimo del 10 de la dimensioacuten
paralela del transductor (elemento piezoeleacutectrico) a la direccioacuten de punto de salida de
barrido La oscilacioacuten del palpador es permitida si este puede ser demostrado que la
cobertura del traslape es provista
e Velocidad de movimiento
La velocidad de barrido del palpador no debe exceder los 150mms (6 ins) a menos
que la tasa de repeticioacuten de pulsos del equipo sea suficiente para pulsar el palpador
como miacutenimo 6 veces dentro del tiempo necesario para moverse la primera mitad de
la dimensioacuten paralela del transductor a la direccioacuten del barrido en una maacutexima
velocidad de barrido
f Teacutecnica
El volumen de ultrasonido debe incluir el metal de soldadura maacutes una longitud que
corresponda al valor menor entre 25 mm (1 in) del metal base adyacente en cada lado
de la soldadura [14]
40
g Barrido
En la opcioacuten de simulacioacuten de barrido disponible en el equipo de ultrasonido se debe
establecer un plan de barrido que indique las posiciones de inicio y fin del palpador
para asegurar la cobertura del volumen requerido para los aacutengulos de haz apropiados
El barrido manual se muestra en el monitor por calidad de acople y sentildeal excediendo
el umbral de evaluacioacuten estas sentildeales son indicaciones que deben ser evaluadas por el
operador [62]
h Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para Tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios del anexo U donde se
determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
i Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [7]
41
CAPIacuteTULO III
DESARROLLO
En este capiacutetulo se describe los requerimientos establecidos por la norma API 650 para
la inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope necesarios en los meacutetodos de
inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
Para lo cual se detallan los tipos de defectos encontrados en las diferentes probetas
inspeccionadas en este proyecto durante la aplicacioacuten de los distintos meacutetodos de
ensayos no destructivos inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
En buacutesqueda de validar los procedimientos de inspeccioacuten para cada tipo de ensayo no
destructivo se realizoacute un anaacutelisis comparativo de eficacia entre los resultados
obtenidos con el uso del procedimiento descrito en el capiacutetulo II y los resultados de
una entidad externa dedicada a este tipo de trabajos
Por uacuteltimo se presenta el desarrollo de un manual de procedimientos de inspeccioacuten
para cada teacutecnica de ensayos no destructivos visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido Para deteccioacuten de fallas en uniones de soldadura presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo describiendo los requerimientos a seguir para su
aplicacioacuten
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual
La norma API 650 en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales que una soldadura seraacute aceptable mediante
examen visual si la inspeccioacuten muestra lo siguiente
minus No debe haber grietas en la corona otras grietas en la superficie o golpes de arco
sobre o adyacentes a las juntas soldadas
minus Para juntas horizontales a tope accesorios permanentes orientados
horizontalmente y juntas a tope de anillo anular el corte inferior maacuteximo permitido
es de 08 mm (132 in) de profundidad
42
minus La frecuencia de la porosidad de superficie en la soldadura no debe exceder nunca
un racimo (uno o maacutes poros) en 100 mm (4 in) de longitud y el diaacutemetro de cada
racimo no supera los 25 mm (332 in)
minus El refuerzo de las soldaduras en todas las juntas a tope en cada lado de la placa
no debe exceder los siguientes espesores mostrados en la tabla 2
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo
Espesor de la placa mm (in)
Espesor Maacuteximo de refuerzo mm (in)
Juntas Verticales Juntas Horizontales
le 13 (12) 25 (332) 3 (18)
gt 13 (12) a 25 (1) 3 (18) 5 (316)
gt 25 (1) 5 (316) 6 (14)
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute 2018
El refuerzo no necesita ser removido excepto en la medida en que exceda el espesor
maacuteximo aceptable o a menos que se requiera su remocioacuten para el examen
radiograacutefico
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes
La norma API 650 en la seccioacuten 84 paacuterrafo 844 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales inspeccionadas por la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten superior a 15
mm (116 in) se consideran relevantes Cualquier tipo de fisura que se encuentre en el
cordoacuten de soldadura no es aceptable y se rechaza directamente
Una indicacioacuten lineal es una que tiene una longitud mayor que tres veces su ancho
Todas las superficies que han de examinarse deben estar libres de indicaciones
relevantes
Una indicacioacuten redondeada es una forma circular o eliacuteptica con una longitud igual o
inferior a tres veces su ancho Todas las superficies que han de examinarse deben estar
libres de indicaciones redondeadas relevantes mayores a 5mm (316 in) tambieacuten se
43
debe tener en cuenta que cuatro o maacutes indicaciones redondeadas relevantes en una
misma liacutenea separadas por 15mm (116 in) o maacutes de borde a borde
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases
La norma API 650 en la seccioacuten 83 paacuterrafo 831 la cual redirecciona los anexos U6
y U8 que establecen como requerimientos para la evaluacioacuten de indicaciones internas
inspeccionadas por la teacutecnica de ultrasonido por arreglo de fases que las indicaciones
con altura de pico en la pantalla A Scan que superan el 20 sobre el nivel de
referencia deben ser evaluadas para establecer si son defectos
Para reflectores de tamantildeo de maacutes de 40 de altura de pico en la pantalla A Scan de
los defectos aceptables superficiales o subsuperficiales seraacuten evaluados utilizando la
tabla 3
La documentacioacuten escrita se produce para cada defecto inaceptable defectos
aceptables que sean superiores al 50 del nivel de referencia para las teacutecnicas basadas
en la amplitud o superiores al 75 de la longitud aceptable para las teacutecnicas que no
utilizan amplitud
Para evaluar los defectos superficiales y subsuperficiales seguacuten su longitud de acuerdo
al espesor de la plancha se debe utilizar la tabla 3
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) Puede ser usada para todos los Materiales (SI) Todas las dimensiones en mm
Espesor
de
soldadura
(119957)119938
LONGITUD DE FALLA ACEPTABLE (l)
Para fallas
119852119854119849119838119851119839119842119836119842119834119845119838119956119939
con altura (h)
Para fallas sub superficiales con altura (h)
20 25 30 20 30 40 50 60
6 a lt 10 8 4 3 5 3 No
permitido
No
permitido
No
permitido
10 a lt 13 8 8 4 14 5 4 No
permitido
No
permitido
13 a lt 19 8 8 4 38 8 5 4 3
19 a lt 25 8 8 4 75 13 8 6 5
44
25 a lt 32 9 8 4 100 20 9 8 6
32 a lt 40 9 8 4 125 30 10 8 8
40 a lt 44 9 8 4 150 38 10 9 8
a t= espesor de la soldadura excluyendo cualquier refuerzo permitido Para una soldadura a tope que
une miembros que tienen diferentes espesores en la soldadura t es el menor de los dos
b Cualquier falla superficial para ser considerada aceptable debe satisfacer la limitacioacuten de tamantildeo
de esta tabla y adicionalmente satisfacer las limitaciones de caracterizacioacuten MTPT
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute Addendum 2018 paacuteg 460
32Construccioacuten de probetas
Se describe el proceso de construccioacuten de las probetas utilizadas para la deteccioacuten e
identificacioacuten defectologica la misma que consta de una probeta tipo tanque de
almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 tres probetas tipo junta a tope y tres probetas
tipo junta en T
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque
En esta seccioacuten se describe el proceso de fabricacioacuten del tanque probeta
a Proceso de seleccioacuten de tapa
Con una plancha de acero A36 se determinaron cuatro paraacutemetros el diaacutemetro
exterior el radio de bombeo el radio de borde y fondo los cuales se encuentran
estandarizados en el coacutedigo ASME seccioacuten UG-32 y en las tablas KLOPPERFORM
establecidas en el coacutedigo SPVC (swidish pressure vessel code) con un diaacutemetro de
1000 mm como se indica en la tabla KOPPERFORM del anexo 7 [63] Usando una
abombadora mecaacutenica de alta presioacuten se colocaron los paraacutemetros calculados dando
como resultado una tapa del tipo toriesfeacuterico en ceacutedula 150
b Proceso de barolado del cuerpo
Se selecciona planchas de 300 x 3000 mm se ubica en la maacutequina baroladora entre los
rodillos el rolado de la plancha se verifica con un molde fabricado a la medida rueda
entre los rodillos hasta obtener la forma ciliacutendrica deseada con un diaacutemetro 1000 mm
se realizan puntos de soldadura en los extremos a unir y se repite el proceso hasta
45
conseguir los dos anillos que conforman el cuerpo del tanque como se ve en la figura
41
Figura 41 Planchas baroladas
Fuente Christian Peacuterez
c Proceso de fabricacioacuten del piso
Para el piso del tanque de almacenamiento es necesario una plancha de 1010 x 1010
mm se realiza el trazado de una circunferencia de diaacutemetro 1010 mm como se observa
en los planos que se encuentran en el anexo 1 y se procede a realizar el corte de la
seccioacuten circular utilizando el meacutetodo de oxicorte el mismo que se puede observar en
la figura 42
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento
Fuente Christian Peacuterez
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope
Se describe el proceso que se realizoacute para la construccioacuten de las probetas tipo junta el
mismo que se ve a continuacioacuten
minus De la plancha de acero ASTM A-36 se cortan formas rectangulares de 10x15
(mm) utilizando una moladora y disco de corte de 4pulg
46
minus Se debe igualar la zona donde se va a realizar el biselado para que este quede
uniforme y asiacute haya una correcta fusioacuten del cordoacuten de soldadura utilizando el
proceso SMAW
minus Las planchas rectangulares se las suelda en formas de juntas a tope y tipo T
siguiendo el mismo proceso hecho en la probeta tipo tanque induciendo las
discontinuidades
323 Soldadura
Para cumplir con las normativas de construccioacuten bajo un procedimiento de soldadura
correcto para este tipo de tanques de almacenamiento se elaboroacute el procedimiento de
soldadura (WPS) y la calificacioacuten del soldador (WPQ) por parte de un certified
welding inspector (CWI) el cual entregoacute la documentacioacuten que se puede observar en
los anexos 5 y 6 Los mismos que se debe seguir para un correcto proceso de
construccioacuten del tanque de almacenamiento cumpliendo con los paraacutemetros y
estaacutendares necesarios para la fabricacioacuten del mismos
a Procedimiento de soldadura
En este procedimiento se detallan los paraacutemetros de soldadura utilizando el proceso
SMAW los mismos que se observan en la tabla 4 Estos paraacutemetros son los que debe
cumplir el soldador durante el proceso de unioacuten de las piezas para la construccioacuten del
tanque probeta y de las probetas tipo junta
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW
No De
pase
Proces
o
Material de
aporte
Corriente
Vel
Alim
Electrod
o
(mmmin
)
Voltaje
(voltios
)
Vel de
Avance
(Pulgmi
n)
Clase Diaacutemetr
o (mm)
Amperaj
e (amp)
Tipo y
polarida
d
Raiacutez SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 10 -
14 V
8-12
Pase
caliente
SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 11 - 14
V
9-13
Relleno SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 19 - 25
V
11-15
Acabad
o
SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 20 - 25
V
11-15
Fuente Especificacioacuten del Procedimiento de Soldadura- WPS Giovanni Aguais 2019 [64]
47
minus Pase de raiacutez es el que se realiza para unir las dos piezas daacutendole un soporte inicial
al cordoacuten de soldadura [65]
minus Pase de caliente este pase sirve para que el pase de raiacutez penetre un poco maacutes el
bisel de la junta [65]
minus Pase de relleno es el que permite que el pase de presentacioacuten quede uniforme
este debe quedar por debajo de la ranura 2 mm [65]
b Proceso de ensamblaje de las piezas por soldadura SMAW
Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento y las probetas tipo junta en T y a
tope se debe realizar el biselado en V utilizando una moladora con disco de desbaste
posteriormente se realiza los pases utilizando el proceso de soldadura SMAW el
primero de raiacutez utilizando un electrodo E6010 para el segundo pase se el de relleno
utilizando un electrodo E7018 para el tercer pase el de relleno se utiliza un electrodo
E7018 y el pase final de acabado se realiza con un electrodo E7018 Pero al ser
necesario la generacioacuten de defectos en los cordones de soldadura se debe realizar una
serie de modificaciones en el proceso de soldadura las cuales se describen en las tablas
5 y 6
33Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea
331 Defectos en las probetas tipo junta
Para la construccioacuten de las probetas se tienen fuentes bibliograacuteficas que ayudan con
las causas por las cuales se puedan generar defectos en la soldadura tales como el
documento Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura ademaacutes con la ayuda de
criterios de ingenieriacutea conocemos el comportamiento metaluacutergico de los materiales y
sus posibles reacciones
Se realizaron un tanque a escala y 6 tipos de placas (tres con soldadura a tope y tres
con soldadura tipo filete) las cuales fueron sometidas a diversas fallas en su
fabricacioacuten con el fin de poder realizar los anaacutelisis comparativos de las mismas
Mediante teacutecnicas de inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo
de fases aplicado a las probetas elaboradas se pudo detectar los siguientes defectos y
sus causas como se muestran en la tabla 5 de las probetas tipo junta y en la tabla 6 de
la probeta tipo tanque
48
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas
PLACA CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
P1F Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P1T Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P2F Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten + Socavadura VT + PT Manejo
defectuoso
del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente
muy elevada
P2T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P3F Filete ldquoTrdquo Fisura VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
P3T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P4 Tope Fisura UT + VT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
49
P5 Tope Inclusioacuten UT + VT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P6 Tope Quemoacuten UT + VT Exceso de
amperaje un
manejo
inadecuado
bajas en la
velocidad del
electrodo
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
332 Defectos en la probeta tipo tanque
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus
causas
CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
Filete ldquoTrdquo Porosidad agrupada VT + PT provocadas
por gases
agentes
oxidantes o
exceso de
humedad en el
revestimiento
del electrodo o
en el metal
base
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten VT + PT Manejo
defectuoso del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente muy
elevada
Filete ldquoTrdquo Fisura
VT + PT Humedad
excesiva en el
electrodo o en
los bordes de
la plancha
base limpieza
prematura de
la escoria
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten en
raiacutez
VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
50
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en el
bisel
VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
inadecuado
disentildeo de la
junta
contaminacioacuten
excesiva
Tope Socavadura en raiacutez UT + VT Cuando la
velocidad de
aporte es muy
raacutepida cuando
el amperaje
del electrodo
es muy alto
cuando
diaacutemetro del
electrodo es
muy grande
Tope Discontinuidad en raiacutez UT + VT Falta de
material de
aporte
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en raiacutez VT + PT Falta de
abertura en la
raiacutez amperaje
muy bajo
incorrecta
alineacioacuten de
los elementos
al soldar
diferencia de
espesores de
las placas
Tope Socavadura externa UT + VT Mucha
velocidad de
aporte del
material
Tope Falta de fusioacuten por
High low
UT + VT Se produce
por la mala
alineacioacuten de
las piezas a
unir
Filete ldquoTrdquo Falta de soldadura VT Falta de
material de
aporte
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
51
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades
Para la identificacioacuten de cada discontinuidad se realizoacute tablas describiendo el tipo de
defecto y su condicioacuten siendo evaluadas bajo el criterio de aceptacioacuten o rechazo de la
norma API 650
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque
En la tabla 7 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en cada junta a tope de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de
ultrasonido con arreglo de fases
En la tabla 7 se observa los diferentes defectos encontrados en cada una de las juntas
identificando que no cumplen con las condiciones y paraacutemetros de aceptacioacuten
establecidos en la norma API 650 Como ejemplo la fisura encontrada en la junta 1 de
la probeta tipo tanque tiene una longitud de 11 mm y no cumple con la longitud de
falla aceptable (6 mm) para este tipo de defecto (observar en la tabla 5) para un espesor
de 6 mm y altura de 4 mm
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del
Defecto
Condicioacuten
Observacioacute
n Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J1 1559 519 8000 Rechazado Falta de
fusioacuten
2400 511 15900 Rechazado Porosidad
agrupada
2400 511 18000 Rechazado Falta de
penetracioacuten
5000 511 20100 Rechazado Porosidad
agrupada
1100 550 40800 Rechazado Fisura
5900 496 59300 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
52
2400 550 84600 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
3200 564 101000 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
6570 570 105800 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
1100 545 115300 Rechazado Porosidad
agrupada
4400 496 125200 Rechazado Falta de
fusioacuten en
bisel
1200 479 150800 Rechazado Socavadura
en raiacutez
2 J2 400 555 22800 Rechazado Discontinuid
ad en raiacutez
3 J3 700 547 8100 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
1000 543 16300 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
4 J4 23400 017 17100 Rechazado Socavadura
externa
5 J5 1100 556 5700 Rechazado Fisura
6 J6 20650 521 450 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
12200 501 28800 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
30900 553 64600 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
14600 537 116400 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
53
13700 562 138700 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
22900 571 177100 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
100000 500 200000 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 8 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en la junta tipo T de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
Como resultado en la tabla 8 se observa los diferentes defectos determinados en las
juntas inspeccionadas las cuales se encuentran fuera del rango de aceptacioacuten de la
norma API 650 un claro ejemplo un defecto muacuteltiple (falta de fusioacuten inclusioacuten y
socavadura) encontrado en la junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de
45 mm consideraacutendose relevante debido a que su dimensioacuten es superior a 15 mm
(116 in) como se puede observar en la norma API 650
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1
J7
3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
4500 5700 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
+ inclusioacuten
2200 17400 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
1100 21900 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
400 26800 Rechazado Falta de soldadura
2000 28000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 9 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de inspeccioacuten visual
54
La tabla 9 muestra los diferentes defectos que contienen cada una de las juntas
determinando que la junta 7 sobrepasa los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API
650 Un defecto muacuteltiple nuacutemero 7 (falta de fusioacuten y socavadura) encontrado en la
junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de 32 mm por lo que incumple
con la condicioacuten de que no debe haber grietas en la corona otras grietas en la
superficie o golpes de arco sobre o adyacentes a las juntas soldadas
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J 1 - - Aprobado -
2 J 2 - - Aprobado -
3 J 3 - - Aprobado -
4 J 4 - - Aprobado -
5 J 5 - - Aprobado -
6 J 6 - - Aprobado -
7 J 7 3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura
8 J 7 4500 57000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura +
Inclusioacuten
9 J 7 2200 174000 Rechazado Socavadura+ Inclusioacuten
10 J 7 1100 219000 Rechazado Socavadura + Inclusioacuten
11 J 7 400 268000 Falta de soldadura
12 J 7 2000 280000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta
En la tabla 10 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas tipo T mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
En la tabla 10 se observa una serie de defectos en las juntas inspeccionadas P2F P2T
P3F y P3T los cuales sobrepasan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
La fisura en la probeta 3 vista frontal (P3F) tiene una longitud de 167 mm por lo que
cumple con la condicioacuten de que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten
superior a 15 mm (116 in) se consideran relevantes
55
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 881 1224 Rechazado Inclusioacuten
388 5168 Rechazado Socavadura
4
P2T
662 1366 Rechazado Inclusioacuten
343 3052 Rechazado Inclusioacuten
429 7120 Rechazado Inclusioacuten
1038 10908 Rechazado Inclusioacuten
626 14889 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F 16700 16700 Rechazado Fisura
6 P3T - - Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 11 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope mediante la teacutecnica de ultrasonido con
arreglo de fases
Se observa en la tabla 11 una serie de defectos en cada junta de las probetas
inspeccionadas los cuales superan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
Como ejemplo encontramos la inclusioacuten encontrada en la probeta 5 (P5) que tiene una
longitud de 8 mm e incumple con la falla aceptable de 3 mm (observar la tabla 5) para
un espesor de 6 mm y altura de 3 mm
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta
Ndeg
Identific
acioacuten de
Soldadu
ra
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P4 4000 522 5800 Rechazado Fisura
2
P5
1200 564 1200 Rechazado Inclusioacuten
1600 557 4000 Rechazado Inclusioacuten
600 488 7600 Rechazado Inclusioacuten
800 244 10400 Rechazado Inclusioacuten
1000 527 13200 Rechazado Inclusioacuten
3 P6 600 025 7600 Rechazado Quemoacuten
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
56
En la tabla 12 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope y tipo T mediante la teacutecnica de ultrasonido
con arreglo de fases
En la tabla 12 se observa los defectos encontrados en cada junta y se asevera que solo
las juntas P1F y P1T cumplen con los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
pero las demaacutes juntas incumplen dichos paraacutemetros Un ejemplo claro de este
incumplimiento es la porosidad encontrada en la probeta 4 (P4) con una longitud de
303 mm por lo que no cumple con la condicioacuten de aceptacioacuten ya que el diaacutemetro no
supera los 25 mm (332 in)
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 764 1183 Rechazado Inclusioacuten
11563 5276 Rechazado Concavidad interna
4 P2T 604 1464 Rechazado Inclusioacuten
552 3085 Rechazado Inclusioacuten
335 7066 Rechazado Inclusioacuten
1118 11108 Rechazado Inclusioacuten
656 15080 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F - 16700 Aprobado NA
6 P3T - 16700 Aprobado NA
7 P4 303 811 Rechazado Porosidad
8 P5 968 9070 Rechazado Escoria
P5 240 13300 Rechazado Porosidad
9 P6 - 16700 Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
35Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten
La validacioacuten de los procedimientos desarrollados en este proyecto de titulacioacuten se la
realiza mediante la obtencioacuten del porcentaje de error en la deteccioacuten de defectologiacutea
en las probetas tomando como 100 de precisioacuten en la deteccioacuten defectologica el
procedimiento de una empresa externa
Para encontrar el porcentaje de error que existe en el procedimiento se utiliza la
ecuacioacuten (2)
57
119837119838 119838119851119851119848119851 =| valor medidominusvalor de referencia |
valor de referencia X 100 (2)
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido
Para la validacioacuten del procedimiento de ultrasonido se realizoacute una comparacioacuten de los
resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes descrito
y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) que se encuentran en los anexos 12 y 13 determinando si es vaacutelido o
no el procedimiento veacutease en la tabla 13 y tabla 14
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido
Resultados obtenidos Valores de referencia
Error
N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuidad Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
J1 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1559 519 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1512 519 052
J1 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2400 511 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2250 511 625
J1 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2400 511 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2500 511 416
J1 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
5000 511 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
4837 511 326
J1 Fisura (408 mm
de Oacute) 1100 550 Fisura (408 mm
de Oacute) 1054 550 418
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm
de Oacute)
5900
496 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm de
Oacute)
5790
496
186
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (846
mm de Oacute) 2400 550
Falta de fusioacuten
en raiacutez (846 mm
de Oacute) 2360 550
166
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute)
3200 564 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute) 3100 564
312
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6570 570
Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6430 570
213
J1 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute)
1100 545 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute) 1045 545
500
J1 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute)
4400 496 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute) 4290 496
250
J1 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute)
1200 479 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute) 1124 479
633
58
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta
J2 Discontinuidad
en raiacutez (228
mm de Oacute)
400 555 Discontinuidad
en raiacutez (228 mm
de Oacute) 400 555
0
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute)
700 547 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute) 677 547
328
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163
mm de Oacute)
1000 543 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163 mm
de Oacute) 973 543
270
J4 Socavadura
externa (171
mm de Oacute)
23400 017 Socavadura
externa (171
mm de Oacute) 22535 017
369
J5 Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
0
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20650 521
Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20500 521
072
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute)
12200 501 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute) 12180 501
016
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute)
30900 553 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute) 30865 553
011
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14600 537
Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14490 537
075
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13700 562
Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13667 562
024
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22900 571
Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22800 571
043
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
100000 500
Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
10000
0 500
0
Valores Obtenidos Valor de Referencia
Error N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
P4 Fisura
(58 mm de Oacute)
4000 522 Fisura
(58 mm de Oacute)
3863 522 350
P5 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1200 564 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1185 564 125
P5 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1600 557 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1550 557 312
P5 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
600 488 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
567 488 550
P5 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
800 244 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
777 244 287
59
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
633 en la comparacioacuten de resultados siendo menor al 10 establecido como valor
maacuteximo de error porcentual esto se debe a la experiencia del inspector en lectura
interpretacioacuten de los valores entregados por el equipo de ultrasonido y la manipulacioacuten
del mismo
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes
Para la validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 10 y 11 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar las tablas 15 y 16
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo tanque
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
P5 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 0
P6 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
600 025 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
575 025 416
Valor Obtenido Valor de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J7
Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3200 Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3145 171
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4500 Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4440 133
Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2200 Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2069 595
Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1100 Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1050 454
Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
400 Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
397 075
Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 0
60
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
675 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes siendo
menor al 10 establecido como valor maacuteximo de error porcentual esto se debe a la
experiencia del inspector en interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual
Para la validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 8 y 9 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar la tabla 17 y tabla 18
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F
Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
881 Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
870
124
Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
388 Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
363
644
P2T
Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
662 Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
623
589
Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
343 Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
328
437
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
429
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
400
675
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
1038
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
992
443
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
626
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
600
415
P3F Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 0
P3T NA 16700 NA 16700 0
61
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta
tipo tanque
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
764 Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
760
052
Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11563 Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11532
026
P2T
Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
604 Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
600
066
Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
552 Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
525
489
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
335
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
330
149
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1118
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1102
143
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
0
P3F NA 16700 NA 16700 0 P3T NA 16700 NA 16700 0
P4 Porosidad
(811 mm de
Oacute)
303
Porosidad
(811 mm de
Oacute)
295
264
P5 Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
0
P5 Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
240
Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
232
333
P6 NA 167 NA 167 0
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error
Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J 1 NA 360000 NA 360000 0
J 2 NA 30000 NA 30000 0
J 3 NA 30000 NA 30000 0
J 4 NA 30000 NA 30000 0
J 5 NA 30000 NA 30000 0
J 6 NA 360000 NA 360000 0
62
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
489 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten visual siendo menor al 10
establecido como valor maacuteximo de error porcentual a la experiencia del inspector en
interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
J 7 Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3200
Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3120
250
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4500
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4425
166
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2200
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2178
100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1053
427
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
400
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
383
425
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
2000
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
1920
400
63
36Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual
Procedimiento para Inspeccioacuten Visual
Coacutedigo
UPS-VT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
64
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T y a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
inspeccioacuten visual
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T y
a tope aplicando la teacutecnica de inspeccioacuten visual utilizada en tanques atmosfeacutericos
con la finalidad de detectar discontinuidades en la soldadura abiertas a la superficie
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en inspeccioacuten visual
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 3 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
6 Equipo
minus Escobilla de acero
minus Linterna
minus Calibrador pie de rey
minus Solvente
minus Marcador para metal
minus Cinta meacutetrica
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la inspeccioacuten visual directa
65
8 Condicioacuten superficial
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe dantildear
ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante que
impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
9 Desarrollo de actividades
91Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste como
se indica en la norma API 650
92Preparacioacuten de la superficie
minus Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente se debe
limpiar el aacuterea que se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que
la toalla quede limpia despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual
se recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 pul eliminando
cualquier rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 pul a
cada lado del cordoacuten de soldadura
93Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
94Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie
66
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas del anexo 20
10 Inspeccioacuten
Para la inspeccioacuten visual de la junta se debe observar el cordoacuten de soldadura
minuciosamente tratando de detectar cualquier discontinuidad superficial en el cordoacuten
de soldadura si se encuentra una discontinuidad se debe tomar los dimensionamientos
de esta Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector visual nivel I
11 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo o un
registro de laboratorio la cual tendraacute como variables calificaciones de soldador
material a inspeccionar cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem
caracteriacutesticas de la discontinuidad y observaciones de ser el caso
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
13 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede encontrar en el
anexo 2
131Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
4 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
67
5 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
6 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
7 Espesor es el espesor de la plancha utilizada para la fabricacioacuten del tanque de
almacenamiento
8 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
9 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
10 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
11 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
68
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Liacutequidos Penetrantes
Coacutedigo
UPS-PT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS PENETRANTES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
69
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de liacutequidos
penetrantes
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T
con la aplicacioacuten de liacutequidos penetrantes visibles aplicada a tanques atmosfeacutericos
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en liacutequidos penetrantes
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T bisel en V
6 Equipo
- Calibrador pie de rey
- Cinta meacutetrica
- Toallas absorbentes
- Para el procedimiento se debe utilizar el kit de liacutequidos penetrantes visibles
removibles con solvente lo cual se contempla en el meacutetodo C ndash tipo II (ASTM E
165) que se puede observar en la tabla 19
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes
Elemento Designacioacuten del
fabricante
Coacutedigo de jaula
Prueba de referencia
Penetrante SKL-SP2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Revelador SKD-S2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Removedor SKC-S AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Fuente Manual de Procedimientos de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2019
70
Nota antes de cada procedimiento de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes se debe
verificar la fecha de caducidad del kit para evitar cualquier falla en la deteccioacuten
defectologica Adicionalmente se puede realizar la verificacioacuten de la validez de los
liacutequidos mediante pruebas en bloque patroacuten
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la de penetrantes visibles del tipo II removibles con
solventes y aplicacioacuten de revelador no acuoso
8 Condicioacuten superficial
81Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10 s aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
82Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
71
minus Desengrasado
Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente que viene
en el kit de liacutequidos penetrantes con esta se debe limpiar el cordoacuten de soldadura que
se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que la toalla quede limpia
despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus Desoxidacioacuten
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
9 Desarrollo de actividades
91 Secado de las superficies de las piezas
Deben secarse las piezas mojadas antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de pantildeos limpios que no dejen pelusa
92 Aplicacioacuten del penetrante
Se debe aplicar el penetrante en la superficie de la pieza a inspeccionar lo cual se lo
realiza rociando el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm evitando el
exceso de penetrante se debe dejar el tiempo de 5min
93 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante se debe eliminar de la superficie con ayuda de toallas
absorbentes impregnadas con solvente se debe realizar la limpieza en un solo sentido
hasta quedar sin liquido penetrante visible
94 Secado
El proceso de secado despueacutes de la remocioacuten del penetrante es de 5 minutos para
cumplir con el secado del solvente
95 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
La aplicacioacuten del revelador es uniforme una capa gruesa mantenieacutendose a una
distancia aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie
72
96Tiempos del revelado
El tiempo del revelado debe ser de 10 min y se establece que como maacuteximo el tiempo
permitido sea de 1 horas para reveladores no acuosos
97 Inspeccioacuten de la superficie
Se debe observar la superficie para detectar cualquier indicacioacuten en la soldadura estas
se tintildeen de color rojo por accioacuten del liacutequido penetrante con el contraste del fondo
blanco del revelador haciendo visible cualquier discontinuidad toda indicacioacuten
relevante debe ser medida y documentada en el registro Para determinar el tipo exacto
de defecto encontrado se debe seguir la capacitacioacuten de inspector de liacutequidos
penetrantes nivel I
10 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques para almacenamiento de petroacuteleo
11 Limpieza final
Cuando se utiliza reveladores no acuosos en la limpieza final estos deben ser
removidos este proceso puede ser con un rocioacute de agua desengrasantes o solvente
12 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte para inspeccioacuten visual se lo
puede visualizar en el anexo 3
121Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Set de liacutequidos penetrantes se coloca la marca y el tipo de kit que se va a utilizar
4 Tiempo de limpieza se coloca el tiempo de limpieza que transcurrioacute durante la
inspeccioacuten
73
5 Tiempo de penetracioacuten se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el penetrante durante
la inspeccioacuten
6 Tiempo de revelado se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el revelador durante la
inspeccioacuten
7 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
8 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
9 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
10 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
11 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la Norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
74
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido
por arreglo de fases
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Ultrasonido por Arreglo
de Fases
Coacutedigo
UPS-UT-01
Ndeg Pagina
06
PROCEDIMIENTO DE ULTRASONIDO MEDIANTE LA TEacuteCNICA DE
ARREGLO DE FASES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
75
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
ultrasonido con arreglo de fases
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura a tope
el espesor de estas maacutes delgado de los miembros de la junta debe ser de 6mm (14in)
aplicando la teacutecnica de ultrasonido con arreglo de fases
3 Personal
minus Nivel II en ultrasonido
Encargado de realizar la inspeccioacuten bajo este procedimiento
Supervisar nivel I en ultrasonido
minus Nivel I
Realizar la inspeccioacuten sujetaacutendose a este procedimiento bajo la supervisioacuten del nivel
II en ultrasonido
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Material y caracteriacutesticas de referencia
minus Material de la estructura ndash ASTM A36
minus Espesor de la plancha - 14rdquo
6 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
7 Equipo
71Instrumento ultrasoacutenico
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
76
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades El equipo que cumple con estos
paraacutemetros necesarios para el procedimiento de inspeccioacuten es el modelo OMNISCAN
MX2 por arreglo de fases
72Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz modelo 5L16-96X 10-A10-P-25-OM si el
tamantildeo del grano del material a examinarse requiere el uso de palpadores de otras
frecuencias se puede utilizar para asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es
posible ademaacutes utilizar palpadores con zapatas curvas modelo SA10- N55S-AOD que
permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte pieza o tuberiacutea a ser
examinada
73Elemento acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico En caso de no contar con el producto CMC se utilizaraacute como remplazo
aceite glicerina o grasa liviana
8 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada en el procedimiento de ultrasonido por arreglo de fases el
cual utiliza ondas transversales
9 Meacutetodo de calibracioacuten
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo I como se observa en la figura 31
91Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor Olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo Norma API
Para calibrar el equipo se debe seguir estos pasos
minus Conectar el transductor al equipo Omniscan MX2
minus Introduzca el coacutedigo correcto de la zapata y permita que el equipo reconozca el
transductor por medio del software y bibliotecas disponibles
77
minus Introduzca el valor teoacuterico de la velocidad de onda de corte del material que seraacute
inspeccionado
minus Introduzca un rango apropiado para el bloque de prueba que estaacute siendo utilizado
minus Introduzca la geometriacutea de la junta aacutengulo de bisel taloacuten altura del taloacuten etc
minus Calibracioacuten por sensibilidad
minus Calibracioacuten por velocidad
minus Calibracioacuten por retardo de zapata
El proceso de calibracioacuten se realiza con la funcioacuten de rechazo apagada y con el fin de
calibrar los siguientes tres paraacutemetros de manera ordenada
minus Sensibilidad - con la ayuda de reflectores de 116in a una profundidad de 15mm
para el caso de los bloques II W Tipo I y II se determina el nuacutemero de decibeles
necesarios para que este tipo de indicaciones pequentildeas alcancen amplitudes
visualizadas en el Scan A entre un 40 y 60 en todas las leyes focales utilizadas
en la inspeccioacuten la ganancia utilizada para este fin seraacute usada como el factor B en
la determinacioacuten del escalafoacuten de la indicacioacuten factor D
minus Velocidad del sonido del material - mediante la ayuda de dos radios de distancia
conocida ubicados en los bloques IIW tipo I o tipo II se realiza la calibracioacuten de
la velocidad del sonido o tiempo de vuelo de la onda soacutenica transversal en el acero
al carbono que en este caso debe permanecer cercana a los 3240 ms
minus Retardo de la zapata - debido a que la zapata angular utilizada en esta inspeccioacuten
genera que los muacuteltiples cristales emisores del tren de ondas se encuentren a
distancias diferentes del metal base es necesario que el equipo genere una
secuencia de disparos de la onda de los diferentes elementos para de esta manera
generar un tren de ondas refractado coherente con la inspeccioacuten
minus Curvas de medicioacuten (ajuste de sensibilidad) - se debe utilizar un bloque de
referencia correspondiente AWS
78
10 Condicioacuten superficial
Se debe preparar la superficie a inspeccionar esta debe tener un acabado que permita
un acople adecuado entre la zapata y la superficie del elemento debe estar libre de
suciedad salpicadura o pintura
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
11 Teacutecnica de barrido
Para el barrido se debe desplazar en forma paralela al cordoacuten de soldadura colocando
el transductor a una distancia de 10 mm del centro del cordoacuten de soldadura
examinando toda la longitud de este Es recomendable realizar una rotacioacuten de 5deg a 7deg
con el transductor de esta manera se puede detectar defectos de orientacioacuten Se debe
colocar durante el barrido constantemente una capa de acoplante
12 Registro e identificacioacuten
Las discontinuidades que sobrepasen el 50 de la altura maacutexima que debe tener el eco
en la pantalla asiacute como indicaciones que se visualicen en las demaacutes pantallas del
ultrasonido se las debe registrar en el archivo creado en el equipo para posteriormente
ser evaluadas Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector por ultrasonido nivel I
13 Criterios de aceptacioacuten
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
14 Reportes
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede ver en el anexo 4
79
141Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Angulo de transductor se coloca el valor del aacutengulo en el que se calibra el
transductor
4 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
5 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
6 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
7 Longitud inspeccioacuten es la longitud de la junta a inspeccionar
8 Espesor es el espesor de la plancha con la cual fue fabricada la probeta
9 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
10 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
11 Ubicacioacuten del defecto profundidad es la profundidad en la que se encuentra el
defecto detectado este valor nos entrega el equipo de ultrasonido
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
80
CAPIacuteTULO IV
COSTO
41 Costos directos
Son los costos directamente relacionados con la construccioacuten de las probetas
411 Mano de obra
Son los costos de mano de obra que fue utilizada para la elaboracioacuten de las probetas
con defectologiacutea
Tabla 20 Costo mano de obra
Costo construccioacuten probetas
Cargo Tiempo (h) Valor hora (USD) Valor Total (USD)
Soldador 40 1000 40000
Barolado 14 900 12600
TOTAL $ 52600
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
412 Material y equipo
Son los costos de la materia prima y materiales que se utilizaron para la construccioacuten
e inspeccioacuten de las probetas
Tabla 21 Costo materiales y equipo
Descripcioacuten Cantidad Valor (USD) Valor Total (USD)
Planchas ASTM A-36 de
1220x2440x 6mm
3 10000 30000
Disco de desbaste 7ʺx58 2 320 640
Disco de corte 7ʺx116 5 200 1000
Grata 7ʺ 1 1050 1050
Grata 4ʺ 1 773 773
Guantes para soldador 1 536 536
Polifan 4ʺ 2 502 1004
Electrodo E 6010 3(lb) 755 2265
Electrodo E 6013 8(lb) 620 3102
Kit Liacutequidos Penetrantes 1 6400 6400
Pantildeos absorbentes 5 180 900
Regla metaacutelica 1 350 350
Gel CMC 22(lb) 500 1100
Glicerina 1 150 150
Cincel 1 350 350
Tapa toriesfeacuterico
diaacutemetro 1000mm
1 28000 28000
TOTAL $ 77620
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
81
42Gastos generales
Son los costos de materiales mano de obra capacitacioacuten alquiler de equipos gastos
varios e imprevistos que se hicieron para la elaboracioacuten de las probetas e inspecciones
de las mismas
Tabla 22 Gastos generales
Descripcioacuten Valor (USD)
Uacutetiles de Oficina 4500
Transporte 17200
Impresiones 6000
Alquiler de Equipo de Ultrasonido 45000
Capacitacioacuten 100000
Inspeccioacuten visual 18000
Inspeccioacuten liacutequidos penetrantes 19000
Inspeccioacuten ultrasonido con arreglo
de fases
45000
Varios 30000
TOTAL $ 284700
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
43Costo total del proyecto
Es el valor total de los gastos en material mano de obra y gastos generales del
proyecto
Tabla 23 Costo total del proyecto
Descripcioacuten Valor (USD)
Mano de obra 52600
Materiales y Equipo directos 77620
Gastos Generales 284700
TOTAL 414920
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
82
CONCLUSIONES
minus A los resultados obtenidos en las inspecciones de las probetas los mismos que se
puede observar en las tablas 7 8 9 10 11 y 12 se los evaluoacute bajo los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API650 los cuales determinaron que ninguna
discontinuidad cumple con los paraacutemetros de aceptacioacuten y valida la eficiencia de
esta para evaluar discontinuidades
minus Los defectos obtenidos por las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten aplicadas a las
juntas de las 7 probetas fabricadas los cuales se pueden observar en las tablas 7
8 9 10 11 y 12 siendo las maacutes concurrentes la inclusioacuten con una altura de 6 mm
la cual fue detectada por el meacutetodo de ultrasonido con arreglo de fases y rechazada
por tener una longitud de falla aceptable superior al liacutemite de 4 mm para un espesor
de 6 mm y la falta de fusioacuten con una longitud de 32 mm la cual fue detectada
por el meacutetodo de liacutequidos penetrantes y rechazada por tener una longitud superior
al liacutemite de 15 mm para indicaciones lineales relevantes
- La validaciones mediante porcentaje de error de deteccioacuten para cada procedimiento
de ensayo no destructivo se las puede observar en las tablas 13 14 15 16 17 y
18 de las cuales los porcentajes de error maacutes altos de cada teacutecnica obtenidos
fueron 675 para el meacutetodo de liacutequidos penetrantes 633 en ultrasonido por
arreglo de fases y 489 para inspeccioacuten visual los mismos que se encuentra por
debajo del liacutemite de 10 de error porcentual permitido en la toma de datos lo que
permite validar los procedimientos descritos anteriormente
minus Se desarrolloacute un manual de procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a
tope y tipo T para cada teacutecnica de ensayos no destructivos en inspeccioacuten visual
liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo de fases en el que se detallan la
informacioacuten necesaria que debe contener un manual de procedimientos asiacute como
un correcto procedimiento de inspeccioacuten y evaluacioacuten de juntas en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo
83
RECOMENDACIONES
minus Al existir otras normas y coacutedigos de construccioacuten de tanques se recomienda la
investigacioacuten de los requerimientos de estas para validar si los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API 650 son los maacutes adecuados para la
inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
minus Se recomienda continuar con la investigacioacuten sobre el anaacutelisis defectoloacutegico del
tanque probeta y las probetas tipo junta aplicando otros tipos de ensayos no
destructivos como radiografiacutea industrial y partiacuteculas magneacuteticas para determinar
cuaacutel teacutecnica es las maacutes eficiente en este tipo de deteccioacuten defectologica y si se
encuentran los mismos defectos en las probetas
minus Para una correcta validacioacuten se recomienda contar con una capacitacioacuten previa a
la inspeccioacuten ya que tales conocimientos permiten una mejor identificacioacuten de los
tipos de defectos realizar una medicioacuten adecuada es decir ejecutar un trabajo maacutes
eficaz Caso contrario se puede obtener un error porcentual mayor al permitido y
se tendraacute que repetir la inspeccioacuten en esa junta
minus En este proyecto de titulacioacuten se estudia un tipo de tanque de almacenamiento a
presioacuten atmosfeacuterica se recomienda desarrollar el estudio de otros tipos de
estructuras como los tanques a presiones altas o de baja presioacuten existentes en la
industria para determinar si el manual de procedimientos desarrollado en este
proyecto de titulacioacuten es vaacutelido
84
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ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125
91
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Localizacioacuten SI NO
CalificacioacutenO BSERVACIO NESNdeg
IdentificacioacutenSoldador
Longitud
de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto
(mm)
Soldadura Ndeg
Temperatura de la pieza Tipo de Iluminacioacuten ModeloNuacutemero de Serie o
CoacutedigoFecha de Calibracioacuten
Equipo de Medicioacuten de Temperatura
Material Intrumentos Utilizados Proceso de Soldadura Angulo de Incidencia
Temperatura permitida Condicioacuten Superficial Intensidad de la Luz (lux)
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Paacutegina
UPS-VT-001-RG-01
CLIENTE
FECHA
Procedimiento Norma Probeta Longitud total Inspeccionada (m) Distancia de Visioacuten
FECHA
Penetrante (Penetrant)
Revelador (Developer)
Longitud Localizacioacuten SI NO
Limpiador (Cleaner)
Ndeg UBICACIOacute N DE DEFECTO S Y
Soldadura Ndeg O BSERVACIO NES
Temperatura permitida
CalificacioacutenDiaacutemetro
(mm)
Longitud de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto (mm)
Condicioacuten superficial Tiempo de revelado
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS
PENETRANTES
CLIENTE
Teacutecnica
Paacutegina
UPS-PT-001-RG-01
Probeta
Material
Longitud total inspeccionada (mm) Tiempo de limpieza
Tiempo de penetracioacuten
Procedimiento
Identificacioacuten SOLDADOR
Kit de Liacutequidos Penetrantes
92
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Profundidad Localizacioacuten SI NO
O BSERVACIO NESIdentificacioacuten soldadura Ndeg
Frecuencia Instrumento de medicioacutenTransductor Aacutengulos del transductor
Teacutecnica
Acoplante
Paacutegina
UPS-UT-001-RG-01
REPORTE DE INSPECCIOacuteN POR ULTRASONIDO
Longitud total inspeccionada (metros)
Probeta Material
Equipo Fecha de calibracioacuten Proceso de soldadura
CLIENTE FECHA
Procedimiento
Condicion superficial
Ubicacioacuten del defecto (mm) CalificacioacutenSoldadores
Longitud de
inspeccioacuten (mm)
93
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ)
94
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS)
95
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM
96
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones
97
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas amp
Inspecciones
98
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
99
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
100
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo tanque
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
101
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo junta
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
102
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque
103
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
104
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas
105
Anexo 20 Fuentes Luminosas
FUENTE
LUMINOSA ILUMINACIOacuteN
(lux)
ANGULO DE
INCIDENCIA
DISTANCIA MAacuteXIMA (mm)
Watts Volts Bulbo lechoso Bulbo claro
40 W 127 V
300
350
500
540
90
340
320
270
250
390
360
300
270
300
350
500
540
30
220
200
150
140
230
210
160
140
40 W 220 V
300
350
500
540
90ordm
370
340
270
250
460
410
320
300
300
350
500
540
30ordm
230
210
160
150
270
260
200
180
60 W 127 V
300
350
500
540
90ordm
550
510
410
400
440
380
340
320
300
350
500
540
30ordm
340
310
250
220
310
260
230
220
LINTERNA DE 3
PILAS GRANDES
300
350
500
540
90ordm
600
600
600
520
300
350
500
540
30ordm
600
470
400
300
Fuente Procedimiento Inspeccioacuten Visual Juan Francisco Gangotena 2016
iv
AGRADECIMIENTO
Agradezco primeramente a Dios por darme la fortaleza para lograr superar esta etapa
de mi vida a mis padres Jaime y Mariacutea por su apoyo incondicional durante todas las
etapas de mi vida por todo el sacrificio para que pueda lograr mis metas a mi hermano
Jaime Geovanny por apoyarme en todo momento por ser mi inspiracioacuten y mi guiacutea a
mi esposa Paola por inspirarme con su ejemplo de fortaleza y dedicacioacuten
Al Ingeniero Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez director del trabajo de titulacioacuten
por dedicar su tiempo y compartir su conocimiento durante la elaboracioacuten de este
proyecto de titulacioacuten
Al Ingeniero Juan Gangotena por la asesoriacutea y recomendaciones las cuales fueron
parte fundamental para lograr culminar este proyecto
v
IacuteNDICE
CESIOacuteN DE DERECHOS DE AUTOR I
DECLARATORIA DE COAUTORIacuteA DEL DOCENTE TUTOR II
DEDICATORIA III
AGRADECIMIENTO IV
IacuteNDICE V
GLOSARIO XIII
RESUMEN XVI
ABSTRACT XVII
INTRODUCCIOacuteN XVIII
CAPIacuteTULO I 1
MARCO TEOacuteRICO 1
11 Tanques de almacenamiento 1
111 Tanques atmosfeacutericos soldados 1
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento 3
12 Meacutetodos de soldadura 3
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW 3
13 Ensayos no destructivos 4
131 Inspeccioacuten visual 5
132 Ultrasonido 6
133 Liacutequidos penetrantes 11
14 Juntas de soldadura 15
141 Juntas a tope 16
142 Juntas tipo ldquoTrdquo 16
15 Discontinuidades 17
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura 17
152 Discontinuidades superficiales 19
153 Discontinuidades internas 20
CAPIacuteTULO II 22
METODOLOGIacuteA 22
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento 22
211 Procedimiento 22
212 Manual de procedimientos 22
vi
22 Construccioacuten de probetas 26
221 Caacutelculo del espesor de la plancha 26
222 Probeta tipo tanque 27
223 Probeta tipo juntas 29
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras 29
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual 29
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes 31
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido 38
CAPIacuteTULO III 41
DESARROLLO 41
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650 41
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual 41
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes 42
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases 43
32 Construccioacuten de probetas 44
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque 44
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope 45
323 Soldadura 46
33 Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea 47
331 Defectos en las probetas tipo junta 47
332 Defectos en la probeta tipo tanque 49
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades 51
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque 51
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta 54
35 Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten 56
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido 57
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes 59
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual 60
36 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura 63
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual 63
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes 68
vii
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido por
arreglo de fases 74
CAPIacuteTULO IV 80
COSTO 80
41 Costos directos 80
411 Mano de obra 80
412 Material y equipo 80
42 Gastos generales 81
43 Costo total del proyecto 81
CONCLUSIONES 82
RECOMENDACIONES 83
LISTA DE REFERENCIAS 84
viii
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo 2
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW 4
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos 4
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales 7
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales 8
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan 9
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan 9
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan 9
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan 10
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico 10
Figura 11 Transductor de incidencia angular 11
Figura 12 Tensioacuten superficial 13
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes 14
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante 14
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador 15
Figura 16 Junta a tope 16
Figura 17 Junta tipo T 16
Figura 18 Junta a tope con bisel en V 16
Figura 19 Tipos de defectos superficiales 18
Figura 20 Tipos de defectos internos 18
Figura 21 Socavadura 19
Figura 22 Falta de soldadura 19
Figura 23 Falta de Fusioacuten 20
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta 20
Figura 25 Quemoacuten 20
Figura 26 Inclusioacuten 21
Figura 27 Porosidad agrupada 21
Figura 28 Fisura 21
Figura 29 Membrete de encabezado 23
Figura 30 Membrete de firmas 23
Figura 31 Proceso de barolado 28
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala 28
ix
Figura 33 Proceso de repujado 28
Figura 34 Probeta junta tipo T 29
Figura 35 Proceso de Inspeccioacuten con penetrantes visibles 32
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana 33
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa
INDIMA SA 34
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso 35
Figura 39 Tiempo del revelado 36
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW 38
Figura 41 Planchas baroladas 45
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento 45
x
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END 25
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo 42
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) 43
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW 46
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas 48
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus causas
49
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases 51
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes 53
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual 54
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta 55
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta 55
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta 56
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido 57
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta 58
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo tanque 59
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo junta 60
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta 61
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta tipo
tanque 61
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes 69
Tabla 20 Costo mano de obra 80
xi
Tabla 21 Costo materiales y equipo 80
Tabla 22 Gastos generales 81
Tabla 23 Costo total del proyecto 81
xii
IacuteNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 90
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual 91
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes 91
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases 92
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ) 93
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS) 94
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM 95
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI
Pruebas amp Inspecciones 96
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones 97
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 98
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 99
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
tanque por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 100
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
junta por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 101
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125 102
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque 102
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta 103
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 103
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 104
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas 104
Anexo 20 Fuentes Luminosas 105
xiii
GLOSARIO
Ensayos destructivos Es la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos para el anaacutelisis de la
estructura fiacutesica de los materiales piezas o estructuras en buacutesqueda de defectos que
se puedan encontrar [1]
ASTM Siglas en ingleacutes para la American Society of Testing Materials que significa
Asociacioacuten Americana de Ensayo de Materiales Son los encargados de probar la
resistencia de los materiales para la construccioacuten [2]
Capilar Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones
fiacutesicas anaacutelogas tales como en medios porosos) que vienen producidos por la tensioacuten
superficial en funcioacuten de las magnitudes relativas de la cohesioacuten del liacutequido [3]
Viscosidad Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo
cortante [3]
Atenuacioacuten Es la perdida de la intensidad afectada por una radiacioacuten cuando se
propaga en un medio [4]
Reflexioacuten Es la cantidad de energiacutea ultrasoacutenica que se refleja al incidir en una
interfase acuacutestica La ley de reflexioacuten dice que el aacutengulo de onda reflejada es igual al
aacutengulo de onda incidente del mismo tipo [4]
Refraccioacuten Este fenoacutemeno se produce en una interfaz debido a las diferentes
velocidades de las ondas acuacutesticas que se encuentran en el interior del material [5]
Cohesioacuten Es la fuerza que mantiene las moleacuteculas de un cuerpo a distancias cercanas
una de las otras [6]
Certificacioacuten Es el testimonio escrito de que un individuo cumple con los
requerimientos de una praacutectica especifica o norma [7]
END Abreviatura de Ensayos No Destructivos [8]
xiv
Trazabilidad Son procedimientos preestablecidos que permiten conocer el histoacuterico
de un elemento o varios [9]
Grietas en la corona Es una fisura presente en la zona superior del cordoacuten de
soldadura [10]
Golpe de arco Son pequentildeos puntos que se encuentran alejados de la junta en la cual
la superficie se derrite [11]
Presioacuten de Operacioacuten Es la presioacuten de trabajo en condiciones normales de
funcionamiento de un tanque de almacenamiento [12]
Defectos de soldadura Son indicaciones o discontinuidades que se forman en el
cordoacuten de soldadura por alguacuten proceso mal realizado durante su fabricacioacuten
Discontinuidad Es la falta de continuidad en la estructura de un material que debido
a esta interrupcioacuten se ve comprometida la resistencia del material o soldadura [13]
Junta Soldada Es la unioacuten de dos o maacutes piezas generados por un cordoacuten de soldadura
[14]
Mordedura es un tipo de discontinuidad superficial es una depresioacuten en la superficie
del material base adyacente al cordoacuten de soldadura [15]
VT Visual Testing [16]
PT Liquid penetrant testing [16]
UT Ultrasonic testing [16]
Probeta Elemento que es sometido a una serie de ensayos para ser estudiada [17]
Tolerancia Es la variacioacuten permisible del tamantildeo para un adecuado funcionamiento
[18]
xv
Heterogeneidad Los elementos que lo componen son diferenciables entre siacute [19]
Hidrocarburos Sustancias quiacutemicas que se forman en la naturaleza debido a la
mezcla de hidrogeno y carbono [20]
Lineamientos tendencia rasgo caracteriacutestico de algo [21]
Luminiscente Es cuando un electrodo de simple valencia es estimulado [22]
Incidencia Acontecimiento que sobreviene en el transcurso de una situacioacuten [23]
Alumbramiento Accioacuten de alumbrar o llenar de luz
Salpicadura Son partiacuteculas de material no metaacutelico las cuales salen dispersas durante
el proceso de soldadura [24]
Confort Bienestar fiacutesico en determinadas condiciones
Traslape es la unioacuten entre dos elementos permitiendo que los elementos se
prolonguen [25]
Escoria Es una capa protectora que se genera para proteger el cordoacuten de soldadura
J1 Junta uno
P1T Probeta uno seccioacuten Transversal
P2F Probeta dos seccioacuten frontal
xvi
RESUMEN
El objetivo de este proyecto de titulacioacuten es desarrollar un manual de procedimientos
para la aplicacioacuten de ensayos no destructivos como inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases aplicados a juntas a tope y tipo T
presentes en tanques de almacenamiento de petroacuteleo de acuerdo a la Norma API 650
desarrollando procedimientos especiacuteficos para cada tipo de ensayo y su aplicacioacuten en
probetas con defectologias
Mediante un anaacutelisis comparativo del porcentaje de error en la deteccioacuten de fallos o
discontinuidades se validan los procedimientos de inspeccioacuten desarrollados con los
realizados por una entidad externa certificada basado en los criterios de aceptacioacuten y
rechazo de la Norma API 650 seccioacuten 8 el porcentaje de error fue menor del 10
como liacutemite los procedimientos de inspeccioacuten son aplicables para cordones de
soldadura de tanques de almacenamiento atmosfeacuterico
Dichos procedimientos se encuentran agrupados en un manual estos fueron
desarrollados para las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases
Este manual constituye una guiacutea para el desarrollo de nuevos procedimientos para las
entidades que se especializan en la aplicacioacuten de ensayos no destructivos y que buscan
la certificacioacuten de sus inspecciones
Palabras Clave Procedimientos Inspeccioacuten Inspeccioacuten Visual Liacutequidos
Penetrantes Ultrasonido Arreglo de Fases Probeta Ensayos No Destructivos
xvii
ABSTRACT
The objective of this titling project is to develop a manual of procedures for the
application of non-destructive tests such as visual inspection penetrating liquids and
ultrasound phases arrangement applied to tope and type T joints present in petroleum
storage tanks according to API Standard 650 developing specific procedures for each
type of non-destructive test and its application in defection specimens A comparative
analysis that corroborates the validity of the inspection procedures applied and those
performed by a certified external entity evaluated by means of acceptance and
rejection criteria of API Standard 650 obtaining as a result a percentage of error below
the 10 limit corresponding to the human and environmental factor in the taking of
measurements in conclusion the inspection procedures are applicable for welding
cords of atmospheric storage tanks
These procedures are described in manuals developed for the different inspection
techniques visual penetrant liquids and ultrasound phase arrangement
This manual is going to be a guide for the new procedure developing for entities which
are specialized in the application of non-destructive testing and which are looking for
the certification of their inspection
Keywords Procedures Inspection Visual Inspection Penetrating Liquids
Ultrasound Phase Arrangement Test Tube Non-Destructive Testing
xviii
INTRODUCCIOacuteN
La actividad petrolera en el Ecuador es una fuente de ingresos importante para su
economiacutea en el antildeo 2019 hasta el mes de octubre se extrajeron un total de 52745926
barriles de petroacuteleo el cual es almacenado hasta su procesamiento en tanques
dependiendo de la presioacuten y la volatilidad del petroacuteleo variacutean su estructura y material
siendo el maacutes importante el acero ASTM-A36
La aplicacioacuten de normas establecidas por el Instituto Americano de Petroacuteleo (API)
garantiza la fabricacioacuten y funcionamiento de tanques soldados para almacenamiento
mediante paraacutemetros aplicados a meacutetodos de deteccioacuten de discontinuidades como los
ensayos no destructivos los cuales son teacutecnicas que permiten la deteccioacuten de
indicaciones superficiales y subsuperficiales en uniones de soldadura posibilitando el
mantenimiento y reparacioacuten oportuna de estructuras de grandes dimensiones Para la
aplicacioacuten adecuada de este tipo de ensayos es necesario estandarizar los
procedimientos mediante manuales que sirvan de complemento al momento de
inspeccionar
En la actualidad existen manuales que permiten el uso de los equipos de ensayos no
destructivos Jaime Peacuterez et al en el antildeo 2015 elaboroacute un manual de procedimientos
para la inspeccioacuten en uniones a tope para tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y
coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido Olympus EPOCH 1000i en la que
se destaca la importancia de aplicar dichos ensayos para determinar la integridad
estructural de los materiales y estructuras en tuberiacuteas Daniel Perera en el antildeo 2017
elaboroacute un manual de introduccioacuten al ultrasonido industrial en el que se destaca la
necesidad de definir los pasos de una inspeccioacuten ultrasoacutenica cumpliendo con las
normas internacionales brindar una guiacutea para el desarrollo de manuales de
procedimiento de empresas dedicadas al aacutembito de las inspecciones de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo aplicando ensayos no destructivos Esta es una razoacuten de
gran importancia para desarrollar un manual de procedimientos que permita la
inspeccioacuten en uniones de dos importantes tipos de soldadura a tope y tipo T en
tanques de almacenamiento de petroacuteleo fabricados de acero ASTM- A36
xix
Problemaacutetica
Siendo el Ecuador un paiacutes que basa su economiacutea en la produccioacuten de petroacuteleo tiene la
necesidad de aumentar la construccioacuten de tanques para su almacenamiento mismos
que necesitan un debido control de calidad para verificar el cumplimiento de todos los
lineamientos establecidos para la puesta en operacioacuten de los mismos de lo contrario
puede existir la presencia de fallas estructurales que podriacutean causar derrames de
petroacuteleo lo que generariacutea peacuterdidas econoacutemicas a las empresas petroleras y dantildeos
irreparables al medio ambiente
Ademaacutes las empresas constructoras de los tanques en mencioacuten contratan a otras
especializadas en ensayos no destructivos de soldaduras para realizar las debidas
inspecciones y al considerar que cada procedimiento requiere de un manual para su
aplicacioacuten en respuesta a dichos requerimientos se elabora el presente trabajo
Justificacioacuten
Es necesario la elaboracioacuten de un manual praacutectico y faacutecil de usar que permita realizar
un correcto procedimiento de inspeccioacuten en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo y evaluar el proceso de soldadura detectando posibles
defectos que ocasionen fuga del liacutequido almacenado que perjudicariacutea de manera
irreparable al medio ambiente y provocariacutea peacuterdidas econoacutemicas a la empresa
petrolera cabe destacar que este tipo de manual de procedimiento no los posee
cualquier entidad y son de uso principal de empresas dedicadas al aacuterea de los ensayos
no destructivos
Objetivo General
- Desarrollar un Manual de Procedimientos para la inspeccioacuten en uniones de
soldadura a Tope y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero
ASTM- A36
Objetivos Especiacuteficos
- Determinar los requerimientos establecidos por la norma API 650 y para la
inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope con la aplicacioacuten de los meacutetodos de
inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
xx
- Identificar y evaluar las discontinuidades presentes en probetas soldadas con
uniones a tope y tipo T fabricadas de acero ASTM- A36 con el uso de las teacutecnicas
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
- Validar los procedimientos de inspeccioacuten a efectuar en cada tipo de prueba en un
prototipo de tanque de almacenamiento construido a escala basado en la Norma
API 650
- Desarrollar el Manual de Procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a Tope
y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero A-36 por los meacutetodos
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
1
CAPIacuteTULO I
MARCO TEOacuteRICO
En este capiacutetulo se considera los tipos de tanques que se utilizan en el almacenamiento
de petroacuteleo describiendo sus caracteriacutesticas principales como el tipo de unioacuten para su
construccioacuten forma del techo y la capacidad de presioacuten de funcionamiento el proceso
de soldaduras que se pueden utilizar para la fabricacioacuten de tanques de almacenamiento
dependiendo de la capacidad y uso que se va a aplicar el proceso de calidad que deben
cumplir estos tanques para su funcionamiento asiacute como los tipos de teacutecnicas de
ensayos no destructivos utilizados (inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes
ultrasonido) para verificar y certificar que el tanque se encuentra apto para su
funcionamiento despueacutes de su fabricacioacuten describiendo las caracteriacutesticas tipos y
propiedades de cada uno de ellos los tipos de juntas presentes en la construccioacuten de
los tanques de almacenamiento de petroacuteleo los tipos de discontinuidades maacutes comunes
que pueden existir en este tipo de uniones soldadas las partes y contenido que tiene
un manual de procedimientos y la descripcioacuten de cada punto a ser tratado en una
inspeccioacuten
11Tanques de almacenamiento
Los tanques son estructuras disentildeadas para el almacenamiento o proceso de fluidos
previos a la refinacioacuten del petroacuteleo Se los puede disentildear de diferentes formas tamantildeos
y materiales dependiendo de la funcioacuten que se les deacute La volatilidad y la presioacuten del
fluido almacenado determinan el disentildeo del tanque que se debe usar [26]
111 Tanques atmosfeacutericos soldados
Estos tanques son generalmente utilizados en instalaciones petroleras como refineriacuteas
de petroacuteleo y estacioacuten de bombeo Estos son disentildeados para soportar presiones internas
de 15 psi
En la norma API 650 se contempla dos tipos de tanques de almacenamiento los de
techo fijo y los de techo flotante la diferencia entre los dos tipos es que los de techo
flotante se utilizan para el almacenamiento de productos altamente volaacutetiles como la
gasolina Los de techo fijo son utilizados para el almacenamiento de productos poco
2
volaacutetiles como el petroacuteleo Los tanques de almacenamiento a presioacuten atmosfeacuterica de
techo fijo seraacuten los que formen parte del presente estudio [27]
a Tanques atmosfeacutericos de techo fijo
Estos sirven para almacenar petroacuteleo agua o productos con una presioacuten de vapor
relativamente baja Es decir que son aquellos que no tienen tendencia a producir
vapores a la temperatura ambiente [28] La presioacuten de operacioacuten de estos tanques es
de 15 psi esto se logra por los respiraderos que se encuentran en la parte superior del
tanque De acuerdo a la norma API 650 para los tanques de techo fijo existen las
siguientes configuraciones de acuerdo al tipo de techo coacutenico sombrilla domo Los
tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo son los estudiados en este proyecto de
investigacioacuten [29]
minus Tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo
Tienen un cuerpo ciliacutendrico un fondo plano y su parte superior es similar a una
superficie esfeacuterica como se puede observar en la figura 1 estos tanques atmosfeacutericos
de techo tipo domo soportan presiones de 15 psi en ocasiones esta presioacuten puede
aumentar 25 psi debido a la generacioacuten de vapores internos [30] Su proceso de
fabricacioacuten es laborioso debido a que cada segmento del techo deben ser
conformados con un radio de curvatura comprendido en un rango de 08 ndash 12 veces el
diaacutemetro nominal del tanque [29] El disentildeo de la probeta tipo tanque que se fabricaraacute
en este proyecto seraacute en base a las caracteriacutesticas principales de este tipo de tanques
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo
Fuente Recipientes a presioacuten Diacuteaz del Castillo Rodriacuteguez 2018
3
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
Los tanques atmosfeacutericos son infraestructuras que representan el 95 de
almacenamiento de petroacuteleo del paiacutes Las normas que se aplican en este tipo de
estructuras son elaboradas por muchos organismos uno de los cuales es la API [31]
a Instituto americano de petroacuteleo (API)
Las normas y estaacutendares para tanques son hechos para proveer confiabilidad ante
factores criacuteticos de disentildeo los coacutedigos que son emitidos por el API son los encargados
de reducir los riesgos por cataacutestrofe debido a sus consideraciones de seleccioacuten de
materiales soldadura uniones meacutetodos de inspeccioacuten y fabricacioacuten y se aplican a la
industria quiacutemica alimenticia petrolera entre otras de esta manera entregan
aceptabilidad viabilidad asiacute como tambieacuten utilidad mediante el aseguramiento de la
calidad fiabilidad y seguridad de los disentildeos practicas operaciones y equipamientos
Por ende la norma que se va a utilizar en el proyecto para las inspecciones de juntas a
tope y tipo T es la norma API 650 en tanques soldados para almacenamiento de
petroacuteleo
minus Norma API 650
Esta norma tiene como finalidad facilitar la fabricacioacuten y adquisicioacuten de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo de varios tamantildeos y capacidades para presiones internas
no mayores a 172 kPa (212 lbfin) En esta norma se puede encontrar informacioacuten
sobre materiales de fabricacioacuten procedimientos de soldadura pruebas e inspecciones
asiacute como algunos lineamientos para la puesta en operacioacuten [32] [14]
12Meacutetodos de Soldadura
Los meacutetodos maacutes conocidos de soldadura tipo arco que se aplican en la construccioacuten
de tanques de almacenamiento son SMAW (soldadura de electrodo revestido)
GMAW (Soldadura de arco con proteccioacuten de gas) y GTAW (soldadura de electrodo
de tungsteno) Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento de petroacuteleo se ha
seleccionado el proceso SMAW
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW
Es un proceso de soldadura por arco el cual consiste en la utilizacioacuten de un electrodo
con recubrimiento a traveacutes de este electrodo se genera un arco eleacutectrico con el material
4
base como se observa en la figura 2 este arco puede llegar a tener temperaturas de
hasta 5500 degC fundieacutendose el nuacutecleo del electrodo al material base que se estaacute
soldando el recubrimiento del electrodo combustiona creando una atmosfera que
protege el proceso de soldeo de la humedad y elementos contaminantes Tambieacuten este
crea una escoria que recubre el cordoacuten de soldadura [33]
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
minus Tipo de electrodo utilizado en el proceso SMAW
Para la seleccioacuten del electrodo se debe seleccionar en base al material del que estaacute
construido el nuacutecleo tambieacuten se debe tener en cuenta el material del cual estaacute
compuesto el recubrimiento ademaacutes se debe considerar el diaacutemetro del electrodo [33]
para la identificacioacuten de un electrodo se puede guiar en la figura 3
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
13 Ensayos no destructivos
Los procesos de soldeo se encuentran presentes en diferentes tipos de construcciones
a nuestro alrededor ya sean estas estructuras de edificios puentes maacutequinas barcos
trenes aviones vehiacuteculos o en cualquier unioacuten que esteacute formada por diferentes piezas
Los elementos y piezas soldadas requieren de una verificacioacuten de coacutemo se realizoacute el
proceso de fabricacioacuten asiacute como tambieacuten sirven para realizar mantenimientos
preventivos a nivel industrial ya que la presencia de grietas nudos imperfecciones y
5
escoria pueden provocar la rotura de las piezas [34] Los ensayos no destructivos que
se van a utilizar para esta investigacioacuten son inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido con arreglo de fases
131 Inspeccioacuten visual
Este tipo de ensayo no destructivo es el maacutes baacutesico e inevitable de realizar en cada
inspeccioacuten ayuda a detectar discontinuidades superficiales que a simple vista no son
evidentes Existen algunas ayudas oacutepticas que se utilizan durante la inspeccioacuten visual
minus Magnificadores son accesorios que convergen o divergen la luz por refraccioacuten
se los llama lupas permiten magnificar el tamantildeo de la imagen La curvatura en el
lente convergente es un factor que permite la magnificacioacuten de la imagen que va
desde los 15X a 2000X
minus Linternas Permiten iluminar aacutereas con falta de luz natural o claridad Se debe
tener precaucioacuten en la utilizacioacuten de este accesorio en ambientes explosivos El
tipo de linternas maacutes usados son las haloacutegenas La intensidad de la luz debe ser de
1000 lux
minus Calibrador vernier o pie de rey son utilizados para realizar mediciones muy
finas con una alta exactitud [35]
a Visioacuten
Es la capacidad que permite a traveacutes de la luz interpretar nuestro entorno con la
percepcioacuten de las ondas de luz captadas por el ojo e interpretadas por el cerebro se
transforman en visioacuten
b Fundamento de la luz
La luz es el principio fiacutesico indispensable en la inspeccioacuten visual la frecuencia del
espectro electromagneacutetico estaacute entre 370 y 770 nm (nanoacutemetros) Existen algunos
tipos de luz
minus Incandescentes son laacutemparas de filamento con un manto de gas y arco de carboacuten
piro luminiscente
6
minus Luminiscente son laacutemparas de descarga de gas laser diodos que emiten luz led y
fluorescente [35]
132 Ultrasonido
Es una teacutecnica de ensayo no destructivo la cual es empleada en deteccioacuten de defectos
de soldadura Este hace uso de las ondas acuacutesticas de igual naturaleza que las ondas
sonoras con la diferencia de que su campo de frecuencia se localiza por encima de la
zona perceptible para el oiacutedo
El campo de las ondas ultrasoacutenicas comprende las frecuencias superiores a los 20 kHz
El liacutemite para la frecuencia puede ser percibida por el oiacutedo y depende de la praacutectica
para que pueda existir generacioacuten y recepcioacuten de estas frecuencias [36] Estas ondas
ultrasoacutenicas se generan debido a las siguientes propiedades
minus Efecto piezoeleacutectrico
Es un fenoacutemeno fiacutesico que poseen algunos cristales por lo cual se forma un diferencial
de potencial eleacutectrico en el cristal cuando eacuteste se encuentra sometido a una
deformacioacuten mecaacutenica generaacutendose ondas ultrasoacutenicas a frecuencias sobre los 100
KHz con cristales delgados [5]
minus Efecto magnetoestrictivo
Debido al efecto del campo magneacutetico existen materiales ferromagneacuteticos que tienen
la propiedad de contraerse o expandirse En el acero ferromagneacutetico se genera un
campo magneacutetico si este es expuesto a un esfuerzo de compresioacuten o traccioacuten [39]
La aplicacioacuten de esta teacutecnica necesita una fuente de emisioacuten e interaccioacuten de las ondas
con la pieza con los defectos y un verificador de indicaciones [37] Las ondas
ultrasoacutenicas se propagan a traveacutes de todos los medios por donde exista fracciones de
materia aacutetomos o moleacuteculas capaces de vibrar debido a esto su propagacioacuten tendraacute
lugar en los gases liacutequidos y soacutelidos [5]
Este meacutetodo no destructivo en el que un haz o conjunto de ondas de alta frecuencia se
los introduce en materiales para la deteccioacuten de fallas en la superficie y sub-superficial
[38]
7
a Onda ultrasoacutenica
Todo material con propiedades elaacutesticas puede propagar ondas soacutenicas y ultrasoacutenicas
a traveacutes de eacutel en tanto las fuerzas elaacutesticas son capaces de retraer las partiacuteculas a su
posicioacuten de reposo
En cuerpos con estructura cristalina como los metales en estado soacutelido las partiacuteculas
que conforman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones de equilibrio
describiendo oscilaciones con trayectorias diversas en funcioacuten de la energiacutea mecaacutenica
aplicada originando distintos tipos de ondas ultrasoacutenicas [40]
minus Ondas longitudinales
Estas ondas viajan a traveacutes de los materiales con una alternancia entre compresioacuten y
refraccioacuten generando que las partiacuteculas transmitan ondas de vibracioacuten de ida y vuelta
en la misma direccioacuten por la cual viajaron las ondas tal como se puede observar en la
figura 4 Este mismo tipo de onda es el que transmite el sonido a traveacutes de los cuerpos
soacutelidos y liacutequidos [36] [41]
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra (a) el graacutefico de la amplitud del desplazamiento de la partiacutecula versus la
distancia que viaja la onda ambas con la resultante del punto maacutes bajo de la refraccioacuten
y la cresta de la compresioacuten (b) Representacioacuten de la presioacuten instantaacutenea del
desplazamiento de la partiacutecula El eje horizontal representa el tiempo instantaacuteneo de la
distancia recorrida [41]
8
minus Ondas transversales
Si el medio es capaz de transmitir esfuerzos de cizalladura lo cual ocurre en la mayor
parte de los cuerpos soacutelidos las partiacuteculas oscilan en direccioacuten transversal de la
emisioacuten de la onda originaacutendose de esta manera las ondas transversales como se
puede observar en la figura 5 [36]
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra el esquema de la oscilacioacuten de las partiacuteculas onda frontal direccioacuten de la
onda y la longitud de la onda correspondiente a un ciclo [41]
b Pantallas del equipo de ultrasonido
Para examinar las sentildeales que detecta el equipo de ultrasonido este se ayuda de cuatro
diferentes pantallas en las cuales se detectan variables utilizadas para interpretar los
resultados del barrido realizado durante la inspeccioacuten
minus A-SCAN
En esta pantalla se muestran sentildeales oscilantes mostrando un oscilograma del eco de
amplitud del reflector encontrado indicando los paraacutemetros dimensionales de la
ubicacioacuten del defecto presente en el aacuterea inspeccionada esto se pueden observar en la
figura 6
9
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
minus B-SCAN
Como se observa en la figura 7 esta pantalla muestra las dimensiones de profundidad
y longitud de la discontinuidad teniendo como referencia la superficie frontal del
elemento inspeccionado
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan
Fuente Cursillo sobre la deteccioacuten de defectos por ultrasonido OLYMPUS 2015
minus C-SCAN
En la pantalla se visualiza la vista superior del aacuterea inspeccionada similar a una
radiografiacutea se puede observar varias discontinuidades a la vez la intensidad de cada
elemento se la representa en gamas de colores donde el elemento maacutes relevante tiene
la maacutes alta intensidad de color que es el rojo como se muestra en la figura 8
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan
Fuente Inspeccioacuten de soldaduras empleando el ensayo de ultrasonido en lugar de radiografiacutea
Carlos Enrique Suaacuterez Navas 2011
10
minus S-SCAN
Esta pantalla permite visualizar la profundidad de la pieza en la cual se muestra dos
ejes el de la distancia proyectada y el del recorrido entregando una imagen del sector
angular como se puede observar en la figura 9 [5]
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
c Transductor
Es un elemento muy importante en el sistema ultrasoacutenico de instrumentacioacuten debido
al elemento piezoeleacutectrico que se encarga de convertir la sentildeal eleacutectrica en vibraciones
mecaacutenicas y de vibraciones mecaacutenicas a sentildeales eleacutectricas se lo puede observar en la
figura 10 [5]
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico
Fuente Christian Peacuterez
minus Hay dos tipos de transductores con respecto a la direccioacuten del haz y a la superficie
estos son transductores de incidencia normal y transductores de incidencia
angular
Para la deteccioacuten defectologica en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento se va a utilizar un transductor de incidencia angular
11
minus Transductores de incidencia angular
Son aquellos que generan ondas cortas son empleados en equipos de ultrasonido con
arreglo de fases de pulso-eco su funcioacuten es detectar discontinuidades (inspeccioacuten en
defectologiacutea) Los aacutengulos de refraccioacuten maacutes comunes en este tipo de transductores
son de 35 45 6070 80 y 90deg a estos aacutengulos se los denomina de entrada como se
observa en la figura 11 [5]
Figura 11 Transductor de incidencia angular
Fuente Ajustes de equipo de medicioacuten por ultrasonido usando un brazo roboacutetico Arroyo
Francisco 2015
133 Liacutequidos penetrantes
Es un meacutetodo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades
superficiales en materiales no demasiados rugosos Hoy en diacutea la evolucioacuten de la
prueba de liacutequidos penetrantes permite el uso de un tipo de aceite la adicioacuten de
pigmentos removedores y reveladores [42] las fallas encontradas a traveacutes de los
liacutequidos penetrantes dan solamente una indicacioacuten aproximada de la profundidad y
tamantildeo del defecto [43]
Se los aplica en diferentes materiales como aluminio plaacutesticos magnesio acero
latoacuten bronce vidrio y fundiciones Todos estos materiales producen discontinuidades
ya sea por defectos de manufactura servicio fundicioacuten se considera como los maacutes
relevantes las porosidades grietas traslapes fisuras granulaciones internas falta de
fusioacuten y grietas de fatiga [44]
Estaacuten basados en la propiedad que tiene un liacutequido para filtrarse dentro de las
cavidades que se encuentran abiertas a la superficie estos permanecen en la cavidad
mientras el exceso de liacutequido es removido El liacutequido remanente es extraiacutedo para
formar una indicacioacuten que es mucho maacutes visible que la propia cavidad [42] [36] A
continuacioacuten se enlista la clasificacioacuten de los liacutequidos penetrantes
12
a) Por su tipo
- Tipo I Penetrantes fluorescentes
- Tipo II Penetrantes visible
- Tipo III Dual
b) Por su meacutetodo de remocioacuten
- Meacutetodo A Lavable con agua
- Meacutetodo B Post emulsificable (emulsificador lipofiacutelico)
- Meacutetodo C Removible con solvente
- Meacutetodo D Post emulsificable (emulsificador hidrofiacutelico)
c) Por la forma del revelador
- Forma a Polvo seco
- Forma b Soluble en agua
- Forma c Suspendible en agua
- Forma d No acuoso para tipo I
- Forma e No acuoso para tipo II
- Forma f Aplicaciones especiales
En presente estudio se utilizaraacute la configuracioacuten meacutetodo C - tipo II ndash forma e [42]
a Penetrantes visibles
Estos pueden ser inspeccionados con luz natural o artificial El penetrante usualmente
es de color rojo para que las indicaciones que se producen con el contraste blanco del
fondo blanco del revelador sean bien definidas [45] Se utiliza para la deteccioacuten de
discontinuidades de fabricacioacuten en talleres o en el campo Soldaduras en estructuras
de acero soldaduras en recipientes sujetos a presioacuten piezas de fundicioacuten piezas
forjadas piezas con maquinado final
Las indicaciones del penetrante visibles pueden ser examinadas sea con luz visible
natural o artificial Se necesita una iluminacioacuten adecuada para no tener fallas en la
sensibilidad de la inspeccioacuten [46]
- Caracteriacutesticas del penetrante visible
La caracteriacutestica fundamental de un liacutequido penetrante es su poder de penetracioacuten Lo
que no es suficiente para que sea apto para examinar un producto sino que precisa de
13
otras propiedades Por lo cual un penetrante ideal deberiacutea reunir las siguientes
caracteriacutesticas [5] poder penetrar en discontinuidades o grietas muy finas poder
permanecer en discontinuidades muy gruesas no evaporarse o secarse raacutepidamente
ser faacutecilmente eliminable de la superficie que la limpieza superficial no afecte al
penetrante retenido por la discontinuidad permanecer en estado fluido para poder
emerger con facilidad al aplicar el revelador poder extenderse en peliacuteculas finas y de
espesor uniforme conservar el color o la fluorescencia durante un tiempo suficiente
su color o fluorescencia contraste bien sobre el fondo no ser corrosivo ni atacar a los
materiales que se examinen no tener olor intenso o desagradable ser estable en las
condiciones de uso o almacenamiento no tener componentes toacutexicos ser
econoacutemicamente rentables [36]
- Propiedades baacutesicas de los penetrantes visibles
El penetrante es un liacutequido de tipo aceitoso transparente incoloro y sin sabor el cual
cuenta con las siguientes propiedades [42]
minus Tensioacuten superficial
Es la unioacuten de las moleacuteculas que se encuentran en una superficie liacutequida con un mismo
volumen tomando la forma de la superficie tal como se puede observar en la figura
12 La forma que tiene la gota permite la simplificacioacuten de este concepto [47]
Figura 12 Tensioacuten superficial
Fuente Liacutequidos Penetrantes Echevarria Ricardo 2003
minus Humectabilidad
Es la propiedad de los liacutequidos que les permite expandirse adhirieacutendose a la superficie
de la pieza a inspeccionar Esta depende de la interaccioacuten del liacutequido con la fase soacutelida
y gaseosa en la que se encuentra [47]
minus Aacutengulo de contacto
Es el aacutengulo que se forma entre la interfase liacutequido- soacutelido tal como se observa en la
Figura 13 En la unioacuten del penetrante con el material se debe producir un aacutengulo de
14
contacto menor de 90deg este generaraacute un resultado satisfactorio durante la inspeccioacuten
[42]
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
minus Accioacuten capilar
Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones fiacutesicas
anaacutelogas tales como en medios porosos) que es producida por la tensioacuten superficial
[3]
minus Viscosidad
Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo cortante La
viscosidad de los liacutequidos se reduce con el aumento de temperatura estas propiedades
tienen efecto contrario en los gases [3]
minus Tensioacuten superficial
Es el trabajo que realiza un liacutequido al transportar moleacuteculas hasta la superficie como
se observa en la figura 14 [48]
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
minus Volatilidad
Es una propiedad de los liacutequidos que les permite pasar al estado gaseoso con facilidad
Esta propiedad depende principalmente de la temperatura y la presioacuten interna a la cual
se encuentra la mezcla del liacutequido penetrante [48]
15
b Removible con solventes
Este tipo de meacutetodo se emplea para la remocioacuten del exceso de liacutequido penetrante
visibles que no es soluble en agua Son muy praacutecticos de utilizar ya que el solvente
generalmente se presenta en aerosol [49]
c Reveladores huacutemedos no acuosos
Es un polvo suspendido en un liacutequido volaacutetil se lo puede utilizar con todos los tipos
de penetrantes y procesos Este tiene la maacutes alta sensibilidad de todos los reveladores
Se debe tener mucha precaucioacuten que la zona esteacute friacutea antes de ser aplicado el producto
[50] La principal propiedad de los reveladores huacutemedos no acuosos es la siguiente
- Accioacuten capilar
El revelador provee de un recubrimiento que permite extrae el penetrante de la cavidad
donde se encuentre actuando como un papel secante tal como se observa en la figura
15 [42]
a) El revelador dispersa el penetrante de forma lateral de esta manera ensancha la
indicacioacuten
b) Expande las tintas del penetrante alrededor de las partiacuteculas del revelador para
resaltarlas
c) Trabaja verticalmente a traveacutes del revelador para incrementar el espesor del tinte
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
14 Juntas de soldadura
Es la unioacuten de elementos o miembros a ser soldados permanentemente [51] Existe una
gran variedad de juntas soldadas utilizadas para la construccioacuten de tanques de
almacenamiento de las cuales se va a utilizar a tope y en ldquoTrdquo
16
141 Juntas a tope
Los elementos o miembros de metal se unen por su espesor o sus extremos tal como
se puede observar en la figura 16 [15]
Figura 16 Junta a tope
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
142 Juntas tipo ldquoTrdquo
La zona a soldar consta de la unioacuten de la cara de uno de los elementos de metal y el
borde de otro [31] tal como se puede observar en la figura 17
Figura 17 Junta tipo T
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
a Biselado
El bisel en V es utilizado generalmente para la unioacuten de tanques de almacenamiento
de petroacuteleo el cual sirve para unir elementos por la parte exterior o interior del tanque
[31]
- Juntas con biselado en V
Es la ranura maacutes conocida en uniones de tipo a tope [15] requiere un biselado con un
aacutengulo que puede variar desde 15deg hasta los 60deg en la cara simple de las piezas
coincidentes [52] [15] tal como se puede observar en la figura 18
Figura 18 Junta a tope con bisel en V
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
17
15 Discontinuidades
Por lo general las juntas soldadas y el material base presenta discontinuidades
comprometiendo la integridad de la estructura
En las normas existen distintos criterios de aceptacioacuten de las discontinuidades
estableciendo el tipo tamantildeo nuacutemero y distribucioacuten dependiendo de los valores
especificados podriacutean ser consideradas aceptables caso contrario la junta soldada
debe ser reparada y se estima una fecha para realizar nuevamente la inspeccioacuten
Hay grandes diferencias entre discontinuidades y defectos cuando se habla de una
interrupcioacuten anormal en la estructura del material como por ejemplo las propiedades
mecaacutenicas presentan una falta de homogeneidad o en la metalurgia etc es una
discontinuidad el defecto es una discontinuidad en siacute y se produce cuando por su
naturaleza excede los valores liacutemite para ser aceptados por una Norma o coacutedigo y
dicha soldadura quedara automaacuteticamente rechazada Las discontinuidades se dividen
en [5]
- Relevantes son aquellas que requieren de la interpretacioacuten y evaluacioacuten de sus
caracteriacutesticas (tamantildeo forma o localizacioacuten) durante el proceso de inspeccioacuten
- No relevantes aquellas que requieren uacutenicamente ser interpretadas sus
caracteriacutesticas durante el proceso de inspeccioacuten (no requieren de evaluacioacuten)
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura
Existen dos tipos de defectos de tipo superficial e internos los cuales se encuentran
especificados en las figura 19 y figura 20 respectivamente [5]
18
Figura 19 Tipos de defectos superficiales
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Figura 20 Tipos de defectos internos
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Discontinuidades Superficiales
Exceso de penetracioacuten
Falta de penetracioacuten
Concavidad externa
Concavidad internaSocavaduras
Quemones
Salpicaduras
Discontinuidades internas
Fisurasbull Longitudinales
bull Transversales
Falta de penetracioacuten
Falta de fusioacutenbull En la raiacutez
bull Entre pasadas
Inclusiones
Porosidadbull Esferica
bull Aislada
bull Agrupada
bull Alineada
bull Alargada
Escoria
Desalineamiento
19
152 Discontinuidades superficiales
A continuacioacuten se enlista los defectos superficiales maacutes recurrentes en la
construccioacuten de tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Socavadura
Es la falta de metal en los bordes del cordoacuten de soldadura tiene la forma de surcos con
longitudes variadas son concentradores de tensioacuten y disminuyen el espesor de la plancha las
causas para que se generen son la inapropiada teacutecnica y corrientes altas como se observa en
la figura 21
Figura 21 Socavadura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Falta de soldadura
Es la falta de material de aporte en la superficie del cordoacuten de soldadura como se
observa en la figura 22 esta discontinuidad tambieacuten puede generarse en la raiacutez de la
junta
Figura 22 Falta de soldadura
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
- Falta de fusioacuten
Es un tipo de discontinuidad en la que no existe una fusioacuten completa entre el metal de
soldadura y las paredes de los cordones de soldaduras cercanas o el bisel del metal
puede ser superficial o sub-superficial y se debe a una teacutecnica deficiente por parte del
soldador que realiza el cordoacuten de soldadura inadecuado disentildeo de la junta o
contaminacioacuten excesiva como se observa en la figura 23
20
Figura 23 Falta de Fusioacuten
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
153 Discontinuidades internas
A continuacioacuten se enlista los defectos internos maacutes recurrentes en la construccioacuten de
tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Falta de penetracioacuten en la junta
Se ubica de manera adyacente a la raiacutez de la junta y es producida por la falta de
penetracioacuten de la soldadura ya que no se extiende en toda la junta es causada por una
mala teacutecnica o inexperiencia del soldador disentildeo deficiente o contaminacioacuten excesiva
como se observa en la figura 24 [15] [5] [53]
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Quemones
Son discontinuidades que se producen cuando existe penetracioacuten excesiva en el sector
de la pasada de raiacutez provocando que el aporte de soldadura se solape dentro de la
misma su causa maacutes frecuente es un exceso en la corriente un manejo inadecuado y
bajas en la velocidad del electrodo como se observa en la figura 25 [15] [5] [53]
Figura 25 Quemoacuten
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
21
- Inclusiones
Es cuando se halla un material metaacutelico o no metaacutelico totalmente ajeno en la soldadura
La inclusioacuten maacutes comuacuten es por presencia de escoria como se observa en la figura 26
[15] [5] [53]
Figura 26 Inclusioacuten
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Porosidad agrupada
Son discontinuidades provocadas por gases agentes oxidantes o exceso de humedad
en el revestimiento del electrodo o en el metal base atrapados en el interior del metal
de soldadura durante el proceso de solidificacioacuten formando cavidades llamadas
tambieacuten nido de poros en el interior del cordoacuten de soldadura como se observa en la
figura 27 [15] [5] [53]
Figura 27 Porosidad agrupada
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
- Fisura
Es una discontinuidad lineal que se caracteriza por presentar en sus extremos
geometriacuteas agudas debido a esto tiende a propagarse por el cordoacuten de soldadura y
crecer especialmente aquellos que se someten a cargas de fatiga como se observa en
la figura 28 [15] [5] [53]
Figura 28 Fisura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
22
CAPIacuteTULO II
METODOLOGIacuteA
En este capiacutetulo se describe el contenido de cada uno de los puntos que debe tener un
manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras
Se indica el procedimiento para la construccioacuten de un prototipo a escala de un tanque
de almacenamiento atmosfeacuterico de petroacuteleo se realiza el disentildeo de la estructura el
proceso de ensamblaje y la unioacuten de la estructura por medio de cordones de soldadura
tambieacuten se describe el proceso de fabricacioacuten de otras probetas de tipo juntas a tope y
T con discontinuidades en su cordoacuten de soldadura
Se trata tambieacuten sobre los procesos de inspeccioacuten con ensayos no destructivos
(inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido) que se deben realizar bajo la
norma API 650 describiendo cada punto que se debe tomar en cuenta para una correcta
inspeccioacuten y evaluacioacuten de los cordones de soldadura
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento
211 Procedimiento
Es el proceso que se realiza para desarrollar un trabajo estaacute conformado por tareas que
se deben realizar Se pretende que el procedimiento relacione una tarea que se estaacute
realizando con otras que la siguen [49]
212 Manual de procedimientos
Es un documento en el cual se describe las actividades que se debe seguir para realizar
funciones de un proceso En esta seccioacuten se describe cada elemento que como miacutenimo
debe contener un manual de procedimientos asiacute como la especificacioacuten del contenido
a ser incluido en este [5]
1 Caraacutetula
Para elaborar un manual de procedimiento se debe colocar membretes que permitan
identificar el origen y la validez de este los mismos que estaacuten constituidos por
membretes de encabezado y de firmas
23
- Membrete encabezado
Este elemento consta de cuatro casilleros como se observa en la figura 29 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 29 Membrete de encabezado
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
Casillero 1 se coloca el logotipo de la institucioacuten a la que pertenece el manual
Casillero 2 se coloca el tipo de meacutetodo con el cual se va a realizar el procedimiento
Casillero 3 se coloca un coacutedigo de referencia para identificar el procedimiento asiacute
como el nuacutemero de procedimientos con los cuales cuenta la institucioacuten
Casillero 4 se coloca el nuacutemero de paacuteginas total de las que consta el manual
- Membrete firmas
Este elemento consta de seis casilleros como se observa en la figura 30 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 30 Membrete de firmas
Elaborado por Christian Peacuterez 2020
Casillero 1 se coloca el nombre de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 2 se coloca el nombre de la persona que va hacer la revisioacuten del
procedimiento
Casillero 3 se coloca el nombre de la persona que va aprobar el procedimiento
Casillero 4 se coloca firma de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 5 se coloca firma de la persona que reviso el procedimiento
Casillero 6 se coloca firma de la persona que aproboacute el procedimiento
Casillero 7 se coloca fecha en la que se elaboroacute el procedimiento
24
Casillero 8 se coloca fecha en la que se revisoacute el procedimiento
Casillero 9 se coloca fecha en la que se aproboacute el procedimiento
2 Objetivo
El objetivo debe describir los requerimientos de trabajo y el meacutetodo de ensayo no
destructivo con el que se va a realizar el procedimiento
3 Alcance
Da a conocer la cantidad maacutexima de requisitos que permite el procedimiento a ser
realizado
4 Personal
Seguacuten la normativa se describe a la persona autorizada a realizar el procedimiento en
campo
5 Normas y coacutedigos de referencia
Se realiza una lista de las normas y coacutedigos que regiraacuten el procedimiento durante el
proceso de inspeccioacuten
6 Materiales y caracteriacutesticas dimensionales
Es necesario conocer con exactitud el elemento del material a inspeccionar asiacute como
tambieacuten sus paraacutemetros constructivos y dimensiones
7 Geometriacutea de la junta
El tipo de unioacuten de soldadura debe ser detallado para poder realizar la inspeccioacuten
8 Equipo
Se describen las caracteriacutesticas del equipo y accesorios a ser utilizados durante la
inspeccioacuten
9 Teacutecnica a ser usada
Dependiente del trabajo a realizar en este punto se especifica la teacutecnica adecuada para
la imperfeccioacuten de soldadura seleccionada de acuerdo a la tabla 1
25
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END
Imperfecciones en
Soldaduras
Superficial Sub-Superficial Volumeacutetricas
VT PT MT ET RT UTA UTS AE UTT
Quemoacuten Grietas
Refuerzo
ExcesivoInadecuado
Inclusiones (escoria)
Fusioacuten incompleta
Penetracioacuten
incompleta
Desalineacioacuten
Traslape
Porosidad
Concavidad de raiacutez Desbaste
Leyenda
VT - Inspeccioacuten Visual
PT- Inspeccioacuten por Tintas Penetrantes
MT- Inspeccioacuten por Partiacuteculas Magneacuteticas
ET - Inspeccioacuten por Electromagnetismo
RT- Inspeccioacuten por Radiografiado
UTA - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz angular
UTS - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz recto
AE - Inspeccioacuten por Emisiones Acuacutesticas
UTT - Inspeccioacuten por Ultrasonido para medicioacuten de
espesores
Todos o la mayoriacutea de las teacutecnicas estaacutendar detectaraacuten esta imperfeccioacuten bajo todas o la mayoriacutea
de condiciones
Una o maacutes teacutecnicas estaacutendar detectaraacute esta imperfeccioacuten bajo ciertas condiciones
Se requieren teacutecnicas condiciones yo requisitos especiales de personal para detectar esta
imperfeccioacuten
Fuente Nondestructive Examination ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2019 pag 37
10 Condiciones superficiales
En esta seccioacuten se describiraacute la condicioacuten en la que se debe encontrar la superficie
previas a la inspeccioacuten existen especificaciones baacutesicas en los coacutedigos y normas
utilizados
11 Criterios de registro e identificacioacuten
Se detallan ciertos criterios que permiten la aceptacioacuten de las discontinuidades
encontradas en el proceso de inspeccioacuten
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Los criterios de aceptacioacuten-rechazo que rige la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se detallaraacuten en este iacutetem
13 Reporte
En esta seccioacuten se detallan los resultados obtenidos en el ensayo utilizado
26
22 Construccioacuten de probetas
221 Caacutelculo del espesor de la plancha
Para la construccioacuten del tanque prototipo a escala es necesario conocer el espesor de
la plancha que se va a utilizar para la fabricacioacuten del mismo para esto se debe aplicar
la ecuacioacuten (1) descrita a continuacioacuten
119905119889 =26 times119863 times(119867minus1)times119866
119878119889+ 119862119860 (1)
Donde
119905119889 espesor de la plancha [in]
D diaacutemetro nominal del tanque [ft]
H nivel maacuteximo del liacutequido a almacenar [ft]
G gravedad especifica del liacutequido a almacenar
CA corrosioacuten admisible [in]
119878119889 esfuerzo admisible del material [psi]
Los valores del diaacutemetro nominal y altura del tanque se toman del tanque de
almacenamiento real debido a que si se toman los datos del tanque a escala el espesor
seraacute inferior al miacutenimo exigido por la norma API 650 Para el nivel maacuteximo de liacutequido
a almacenar se debe tomar el 80 de la altura del cuerpo del tanque de
almacenamiento debido a que no se puede hacer uso de todo el espacio con el liacutequido
a almacenar A continuacioacuten se muestran los valores del diaacutemetro nominal y la altura
del liacutequido a almacenar
D= 27432 [mm] D= 90 [ft]
H= 97536 [mm] H= 32 [ft]
Los valores para la gravedad especiacutefica corrosioacuten admisible y esfuerzo admisible
fueron tomadas del documento bibliograacutefico Memorias de caacutelculo Mecaacutenico [54]
Gravedad especifica de petroacuteleo crudo a 205 degF= 092
Corrosioacuten admisible= 00625 [in]
27
Esfuerzo admisible A-36= 36000 [psi]
119905119889 =26 times 90 ft times (32 ft minus 1) times 092
36000 psi+ 00625 in
119905119889 = 024 [in] 119905119889 = 6 09 [mm]
Debido a que no existe en el mercado planchas de acero ASTM A-36 con espesor de
6 09 [mm] se debe seleccionar la plancha de espesor 6 [mm]
222 Probeta tipo tanque
Para el disentildeo de las probetas con defectologias se elaboraraacute un tanque probeta a
escala 125 de un modelo tomado de la empresa puacuteblica Petroamazonas el cual tendraacute
diferentes defectologias en sus uniones soldadas
a Barolado
Este proceso de conformado mecaacutenico por flexioacuten consiste en la deformacioacuten plaacutestica
de laacuteminas con la ayuda de rodillos en configuraciones de tres o maacutes rodillos
doblando la plancha metaacutelica obligaacutendola a tomar la forma curva que se desea obtener
como se observa en la figura 31
El proceso para barolar una plancha consiste en la aplicacioacuten de presioacuten de uno de los
rodillos el que tiene una movilidad en el eje vertical hasta que roce el material y con
el movimiento de los otros rodillos permitir que la pieza empiece a tomar curvatura
se debe ir presionando un poco maacutes cada vez que ingrese nuevamente el material a la
baroladora Este tipo de baroladora no posee ninguacuten tipo de instrumento de medicioacuten
de presioacuten por lo que la presioacuten aplicada fue de forma mecaacutenica hasta lograr un
cilindro del diaacutemetro requerido [55] [56]
28
Figura 31 Proceso de barolado
Fuente Disentildeo y Construccioacuten de una maacutequina prototipo para rebordear fondos toriesfeacuterico de
tanques de almacenamiento Cuichaacuten Fausto Malte Javier 2012
Cuando la plancha ya ha tomado la forma curva deseada se unen los pedazos de
plancha ya barolados y mediante puntos de soldadura se da forma al cuerpo del tanque
de almacenamiento prototipo a escala como se observa en la figura 32 [55] [56]
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala
Fuente Christian Peacuterez
b Repujado
Este proceso de conformado se lo emplea para dar la forma coacutencava deseada a una
chapa metaacutelica plana se coloca la chapa sujeta a un eje rotativo y mediante rodillos se
va dando la forma deseada por medio de presioacuten como se observa en la figura 33 [55]
[56]
Figura 33 Proceso de repujado
Fuente The Fabricator Dished end manufacturing for beginners 2018 [57]
29
223 Probeta tipo juntas
Estas probetas se las desarrolloacute con el proceso de soldadura SMAW con la finalidad
de desarrollar una simulacioacuten de un corte de las juntas presentes en tanques de
almacenamiento se puede observar en la figura 34 un ejemplo de probeta tipo junta
en T
Figura 34 Probeta junta tipo T
Fuente Christian Peacuterez
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras
Se describe el procedimiento teoacuterico para realizar una inspeccioacuten asiacute como los pasos
previos a la misma
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual
Las fallas tiacutepicas que se pueden encontrar en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
por medio de una inspeccioacuten visual son corrosioacuten agrietamiento y desunioacuten [31]
[58] Existen factores que afectan la durante la inspeccioacuten visual que se deben
considerar
minus El acceso al aacuterea que se desea inspeccionar
minus Adecuada iluminacioacuten
minus Evitar el alumbramiento directo y reflejado
minus Es importante limpiar las zonas a ser inspeccionadas de cualquier tipo de suciedad
contaminacioacuten o cualquier objeto que impida la deteccioacuten de fallas en el cordoacuten de
soldadura
minus El factor ambiental es muy importante en la inspeccioacuten como es temperaturas
altas lluvia viento asiacute como otros factores que alteren el clima y no permitan un
buen proceso de inspeccioacuten visual
30
minus El personal que la va a realizar debe tener conocimientos del objeto que va a
inspeccionar de esta manera podraacute examinar de forma adecuada
minus Se debe inspeccionar los targets o blancos especiacuteficos debido a que el
funcionamiento del ojo ciega al mover de un punto a otro la mirada evitando el
escaneo del aacuterea total
minus Las marcas como decoloraciones dan indicios de un defecto en la zona
minus La corrosioacuten en la inspeccioacuten visual es muy criacutetica el personal debe tener
experiencia en deteccioacuten de corrosioacuten que se encuentra en ciertos puntos de la
estructura de los tanques
a Desarrollo de actividades
1 Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste
como solicita la norma API 650 [14] Se debe realizar una inspeccioacuten preliminar en
toda el aacuterea con fines de limpieza deteccioacuten de objetos extrantildeos objetos deformados
corrosioacuten salpicaduras u otros dantildeos
2 Preparacioacuten de la superficie
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe
dantildear ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante
que impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
minus Para la limpieza de las zonas a ser inspeccionadas se puede utilizar detergentes
limpiadores alcalinos desengrasantes de vapor solventes saca pintura limpieza
ultrasoacutenica limpieza a vapor limpieza mecaacutenica
minus Con el fin de realizar una correcta inspeccioacuten visual a la pieza que se va a examinar
se recomienda que la superficie del material tenga un acabado miacutenimo SSPC-SP3
(limpieza con herramienta manual mecaacutenica) [31]
3 Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie [59]
31
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas en el anexo 21
4 Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
5 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo la
cual tendraacute como variables calificaciones de soldador material a inspeccionar
cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem caracteriacutesticas de la discontinuidad y
observaciones de ser el caso
6 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 se determina los
paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
7 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [31]
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
La inspeccioacuten que se realiza con la teacutecnica de liacutequidos penetrantes se la puede
subdividir en procesos tipos meacutetodos o teacutecnicas de examinacioacuten Se utiliza
comuacutenmente dos grupos penetrantes fluorescentes penetrantes visibles
El proceso que se emplea se puede ver en la figura 35 La teacutecnica por liacutequidos
penetrantes consiste en la aplicacioacuten del liacutequido penetrante sobre la pieza previamente
32
sometida a un proceso de limpieza el penetrante generalmente tiene una tonalidad
rojiza y presenta baja viscosidad que en funcioacuten de esta propiedad penetra en las
discontinuidades existentes en la superficie de la pieza Bajo el principio de
capilaridad se realiza la limpieza de la pieza por medio de un liacutequido removedor cuya
funcioacuten es la eliminacioacuten del exceso de liacutequido penetrante que ha quedado en la
superficie Posteriormente se aplica el revelador el cual normalmente tiene talco en
suspensioacuten El liacutequido penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades de la pieza seraacute absorbido por el revelador en consecuencia
mostraraacute las discontinuidades existentes en la pieza ya que se tornan de color rojizo
[43]
Figura 35 Proceso de inspeccioacuten con penetrantes visibles
Elaborado por Christian Peacuterez 2019
a Preparacioacuten de la superficie
1 Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10seg aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36 [6]
33
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
2 Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
Algunas de las sustancias contaminantes pueden tener como origen numerosas causas
tales como [47]
- Procesos metaluacutergicos de fabricacioacuten arenas escama cascarilla de tratamiento
teacutermico oxidacioacuten etc
- Procedentes de controles no destructivos aceites partiacuteculas magnetizables
liacutequidos penetrantes usados precedentemente etc
- Condiciones de servicio grasas lubricantes oacutexidos barnices y pinturas etc
Estas sustancias contaminantes se las elimina con la aplicacioacuten de los siguientes
procesos de limpieza
minus Desengrasado
Se emplea detergentes alcalinos con concentracioacuten sobre la superficie de la pieza se
aplica por inmersioacuten o con ayuda de una brocha en funcioacuten del tamantildeo de la pieza que
se desea examinar
minus Desoxidacioacuten
Para eliminar cualquier rastro de oacutexido en la superficie del material que impida la
inspeccioacuten se debe aplicar una SSPC-SP3 (limpieza con herramienta manual
mecaacutenica)
34
b Desarrollo de actividades
1 Secado de las superficies de las piezas
Las piezas mojadas se deben secar antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de trapos limpios que no dejen pelusa [37]
2 Aplicacioacuten del penetrante
El penetrante se debe aplicar en la superficie de la pieza a inspeccionar intentando
rociar el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm tal como se observa
en la figura 37 para que ingrese en las cavidades y este tiempo depende de las
discontinuidades que se desea encontrar las discontinuidades que se generan por
fatiga llevan un mayor tiempo para que el liacutequido penetre debido a que las
discontinuidades son diminutas y difiacuteciles de detectar [15] [6] [60]
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa INDIMA SA
Fuente Aplicacioacuten d liacutequido penetrante en la zona a inspeccionar Encarnacioacuten Franco Elizabeth
Alexandra 2010
3 Tiempo de penetracioacuten
El tiempo de penetracioacuten depende de la temperatura tiempo de discontinuidad y los
posibles contaminantes que pueden estar atrapados en las discontinuidades El miacutenimo
tiempo de penetracioacuten podriacutea ser [42]
- 5 minutos en partes en servicio
- 2 horas para grietas de fatiga por servicio
- 4 horas para grietas por estreacutes de corrosioacuten
4 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante debe ser removido de la superficie con un pantildeo humedecido
con solvente sin remover el penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades [42] [36]
35
5 Secado
El proceso de secado se realiza despueacutes de la remocioacuten del penetrante este meacutetodo se
utiliza en funcioacuten del proceso de remocioacuten y revelado Generalmente se lo realiza
despueacutes de la aplicacioacuten del solvente ya sea con aire o por el proceso de evaporacioacuten
normal que tiene este compuesto con una duracioacuten miacutenima de 5 minutos para cumplir
con el secado [48] [6]
6 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
El revelador el cual es de color blanco seca el penetrante que se encuentra en las
discontinuidades extrayeacutendolo con ayuda de la fuerza capilar de esta manera
aparecen las manchas rojizas del penetrante en el aacuterea del defecto tal como se observa
en la figura 38 [50]
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
La aplicacioacuten del revelador es uniforme y se utiliza una capa gruesa a una distancia
aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie la segunda capa se debe aplicar
en direccioacuten transversal a la primera procurando siempre revisar que la primera capa
esteacute seca antes de aplicar la segunda capa [42]
7 Tiempos del revelado
El tiempo del revelado comienza despueacutes de haber aplicado el revelador tal como se
observa en la figura 39 Es recomendable que el tiempo de revelado sea de 10 minutos
miacutenimo y se establece como tiempo permitido 1 hora maacuteximo para reveladores no
acuosos [39] Este periodo del revelador permite visibilizar las indicaciones y es
inversamente proporcional al volumen que tenga la discontinuidad Para dar un tiempo
apropiado al revelador se debe tener en consideracioacuten las siguientes variables tipo de
penetrante sensibilidad de la teacutecnica temperatura de la pieza
36
Figura 39 Tiempo del revelado
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
c Inspeccioacuten de la superficie
Al aplicar el revelador y durante el tiempo de revelado se debe observar la superficie
como ayuda para la interpretacioacuten de las indicaciones [42] Para realizar la inspeccioacuten
se debe seleccionar el tipo de iluminacioacuten si se utiliza un penetrante visible seraacute solo
necesaria la luz normal la iluminacioacuten debe ser adecuada para asegurar que no exista
peacuterdida de la sensibilidad durante la inspeccioacuten [15]
d Interpretacioacuten de los resultados de la inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Para poder interpretar las indicaciones de una manera correcta se debe estar
familiarizado completamente con el proceso de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
Se debe estar seguro si el ensayo se lo realizoacute correctamente ser capaz de obtener toda
la informacioacuten acerca de las discontinuidades y sus consecuencias en la seccioacuten
inspeccionada
La evaluacioacuten correcta de las indicaciones obtenidas depende de la interpretacioacuten lo
maacutes exacta posible de la misma la experiencia del inspector es clave en el proceso
Algunos de los teacuterminos importantes para la interpretacioacuten de indicaciones son
minus Indicacioacuten
Es una sentildeal o marca producida por una discontinuidad que se detecta aplicando el
meacutetodo de ensayos no destructivos las cuales pueden ser falsas no relevantes
relevantes
minus Indicaciones falsas
Son aquellas que aparecen durante el proceso de inspeccioacuten y pueden ser provocadas
por una falla en la aplicacioacuten del meacutetodo de liacutequidos penetrantes por contaminacioacuten
37
de la superficie al no realizar un correcto proceso de limpieza o por no realizar la
remocioacuten necesaria del exceso de penetrante [61]
minus Indicaciones relevantes
Son indicaciones causadas por una condicioacuten o discontinuidad que necesitan ser
evaluadas Con la ayuda de coacutedigos y normas se puede determinar la longitud maacutexima
que debe tener una discontinuidad para ser considerada relevante
minus Indicaciones no relevantes
Se las determina debido a queacute son causadas por la configuracioacuten geomeacutetrica variacioacuten
de estructura o debido al acabado superficial de la pieza Lo que indica que no existe
ninguna relacioacuten con la existencia de discontinuidades o defectos por lo cual no se
necesita evaluar [46]
minus Defecto
Son las indicaciones de una discontinuidad que debido a su tamantildeo forma o el lugar
donde se localiza esta ha excedido los liacutemites de aceptacioacuten que se establece en las
normas o coacutedigos
En base a lo anteriormente mencionado se puede concluir que todos los defectos son
discontinuidades pero no todas las discontinuidades son defectos ni todas las
indicaciones son discontinuidades [61]
e Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios de la seccioacuten 84 paacuterrafo
844 donde se determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
f Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [6]
38
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido
Este procedimiento detalla los requerimientos miacutenimos para la inspeccioacuten de uniones
soldadas y deteccioacuten de fallas por ultrasonido mediante la teacutecnica de arreglo de fases
[62]
a Equipo y materiales a ser utilizados en la inspeccioacuten
minus Equipo de ultrasonido con arreglo de fases
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades
minus Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz si el tamantildeo del grano del material a
examinarse requiere el uso de palpadores de otras frecuencias se puede utilizar para
asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es posible ademaacutes utilizar palpadores
con zapatas curvas que permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte
pieza o tuberiacutea a ser examinada
minus Acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico
b Calibracioacuten de acuerdo al manual OMNISCAN MX2
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo II como se observa en la figura 40
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW
Fuente Certificado de calibracioacuten KARL DEUTSCH 2012
39
minus Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo norma API El transductor es montado sobre una zapata
angular SA10-N55S se recomienda utilizar un bloque de calibracioacuten ASTM E-164
IIW tipo I o tipo II para este procedimiento de calibracioacuten [14]
c Examinacioacuten de soldaduras a tope mediante ultrasonido
Para el procedimiento del uso del meacutetodo de examinacioacuten ultrasoacutenica (UT) para la
inspeccioacuten de soldaduras a tope Esta alternativa se limita para juntas con espesor igual
o mayor a 6 mm (14in)
d Cobertura y superficie de examinacioacuten
El volumen de la pieza a ser explorado debe ser cubierto por el palpador mediante
movimientos en la superficie de barrido esto depende del palpador requerido
Cada movimiento del palpador debe traslapar un miacutenimo del 10 de la dimensioacuten
paralela del transductor (elemento piezoeleacutectrico) a la direccioacuten de punto de salida de
barrido La oscilacioacuten del palpador es permitida si este puede ser demostrado que la
cobertura del traslape es provista
e Velocidad de movimiento
La velocidad de barrido del palpador no debe exceder los 150mms (6 ins) a menos
que la tasa de repeticioacuten de pulsos del equipo sea suficiente para pulsar el palpador
como miacutenimo 6 veces dentro del tiempo necesario para moverse la primera mitad de
la dimensioacuten paralela del transductor a la direccioacuten del barrido en una maacutexima
velocidad de barrido
f Teacutecnica
El volumen de ultrasonido debe incluir el metal de soldadura maacutes una longitud que
corresponda al valor menor entre 25 mm (1 in) del metal base adyacente en cada lado
de la soldadura [14]
40
g Barrido
En la opcioacuten de simulacioacuten de barrido disponible en el equipo de ultrasonido se debe
establecer un plan de barrido que indique las posiciones de inicio y fin del palpador
para asegurar la cobertura del volumen requerido para los aacutengulos de haz apropiados
El barrido manual se muestra en el monitor por calidad de acople y sentildeal excediendo
el umbral de evaluacioacuten estas sentildeales son indicaciones que deben ser evaluadas por el
operador [62]
h Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para Tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios del anexo U donde se
determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
i Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [7]
41
CAPIacuteTULO III
DESARROLLO
En este capiacutetulo se describe los requerimientos establecidos por la norma API 650 para
la inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope necesarios en los meacutetodos de
inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
Para lo cual se detallan los tipos de defectos encontrados en las diferentes probetas
inspeccionadas en este proyecto durante la aplicacioacuten de los distintos meacutetodos de
ensayos no destructivos inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
En buacutesqueda de validar los procedimientos de inspeccioacuten para cada tipo de ensayo no
destructivo se realizoacute un anaacutelisis comparativo de eficacia entre los resultados
obtenidos con el uso del procedimiento descrito en el capiacutetulo II y los resultados de
una entidad externa dedicada a este tipo de trabajos
Por uacuteltimo se presenta el desarrollo de un manual de procedimientos de inspeccioacuten
para cada teacutecnica de ensayos no destructivos visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido Para deteccioacuten de fallas en uniones de soldadura presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo describiendo los requerimientos a seguir para su
aplicacioacuten
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual
La norma API 650 en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales que una soldadura seraacute aceptable mediante
examen visual si la inspeccioacuten muestra lo siguiente
minus No debe haber grietas en la corona otras grietas en la superficie o golpes de arco
sobre o adyacentes a las juntas soldadas
minus Para juntas horizontales a tope accesorios permanentes orientados
horizontalmente y juntas a tope de anillo anular el corte inferior maacuteximo permitido
es de 08 mm (132 in) de profundidad
42
minus La frecuencia de la porosidad de superficie en la soldadura no debe exceder nunca
un racimo (uno o maacutes poros) en 100 mm (4 in) de longitud y el diaacutemetro de cada
racimo no supera los 25 mm (332 in)
minus El refuerzo de las soldaduras en todas las juntas a tope en cada lado de la placa
no debe exceder los siguientes espesores mostrados en la tabla 2
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo
Espesor de la placa mm (in)
Espesor Maacuteximo de refuerzo mm (in)
Juntas Verticales Juntas Horizontales
le 13 (12) 25 (332) 3 (18)
gt 13 (12) a 25 (1) 3 (18) 5 (316)
gt 25 (1) 5 (316) 6 (14)
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute 2018
El refuerzo no necesita ser removido excepto en la medida en que exceda el espesor
maacuteximo aceptable o a menos que se requiera su remocioacuten para el examen
radiograacutefico
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes
La norma API 650 en la seccioacuten 84 paacuterrafo 844 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales inspeccionadas por la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten superior a 15
mm (116 in) se consideran relevantes Cualquier tipo de fisura que se encuentre en el
cordoacuten de soldadura no es aceptable y se rechaza directamente
Una indicacioacuten lineal es una que tiene una longitud mayor que tres veces su ancho
Todas las superficies que han de examinarse deben estar libres de indicaciones
relevantes
Una indicacioacuten redondeada es una forma circular o eliacuteptica con una longitud igual o
inferior a tres veces su ancho Todas las superficies que han de examinarse deben estar
libres de indicaciones redondeadas relevantes mayores a 5mm (316 in) tambieacuten se
43
debe tener en cuenta que cuatro o maacutes indicaciones redondeadas relevantes en una
misma liacutenea separadas por 15mm (116 in) o maacutes de borde a borde
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases
La norma API 650 en la seccioacuten 83 paacuterrafo 831 la cual redirecciona los anexos U6
y U8 que establecen como requerimientos para la evaluacioacuten de indicaciones internas
inspeccionadas por la teacutecnica de ultrasonido por arreglo de fases que las indicaciones
con altura de pico en la pantalla A Scan que superan el 20 sobre el nivel de
referencia deben ser evaluadas para establecer si son defectos
Para reflectores de tamantildeo de maacutes de 40 de altura de pico en la pantalla A Scan de
los defectos aceptables superficiales o subsuperficiales seraacuten evaluados utilizando la
tabla 3
La documentacioacuten escrita se produce para cada defecto inaceptable defectos
aceptables que sean superiores al 50 del nivel de referencia para las teacutecnicas basadas
en la amplitud o superiores al 75 de la longitud aceptable para las teacutecnicas que no
utilizan amplitud
Para evaluar los defectos superficiales y subsuperficiales seguacuten su longitud de acuerdo
al espesor de la plancha se debe utilizar la tabla 3
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) Puede ser usada para todos los Materiales (SI) Todas las dimensiones en mm
Espesor
de
soldadura
(119957)119938
LONGITUD DE FALLA ACEPTABLE (l)
Para fallas
119852119854119849119838119851119839119842119836119842119834119845119838119956119939
con altura (h)
Para fallas sub superficiales con altura (h)
20 25 30 20 30 40 50 60
6 a lt 10 8 4 3 5 3 No
permitido
No
permitido
No
permitido
10 a lt 13 8 8 4 14 5 4 No
permitido
No
permitido
13 a lt 19 8 8 4 38 8 5 4 3
19 a lt 25 8 8 4 75 13 8 6 5
44
25 a lt 32 9 8 4 100 20 9 8 6
32 a lt 40 9 8 4 125 30 10 8 8
40 a lt 44 9 8 4 150 38 10 9 8
a t= espesor de la soldadura excluyendo cualquier refuerzo permitido Para una soldadura a tope que
une miembros que tienen diferentes espesores en la soldadura t es el menor de los dos
b Cualquier falla superficial para ser considerada aceptable debe satisfacer la limitacioacuten de tamantildeo
de esta tabla y adicionalmente satisfacer las limitaciones de caracterizacioacuten MTPT
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute Addendum 2018 paacuteg 460
32Construccioacuten de probetas
Se describe el proceso de construccioacuten de las probetas utilizadas para la deteccioacuten e
identificacioacuten defectologica la misma que consta de una probeta tipo tanque de
almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 tres probetas tipo junta a tope y tres probetas
tipo junta en T
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque
En esta seccioacuten se describe el proceso de fabricacioacuten del tanque probeta
a Proceso de seleccioacuten de tapa
Con una plancha de acero A36 se determinaron cuatro paraacutemetros el diaacutemetro
exterior el radio de bombeo el radio de borde y fondo los cuales se encuentran
estandarizados en el coacutedigo ASME seccioacuten UG-32 y en las tablas KLOPPERFORM
establecidas en el coacutedigo SPVC (swidish pressure vessel code) con un diaacutemetro de
1000 mm como se indica en la tabla KOPPERFORM del anexo 7 [63] Usando una
abombadora mecaacutenica de alta presioacuten se colocaron los paraacutemetros calculados dando
como resultado una tapa del tipo toriesfeacuterico en ceacutedula 150
b Proceso de barolado del cuerpo
Se selecciona planchas de 300 x 3000 mm se ubica en la maacutequina baroladora entre los
rodillos el rolado de la plancha se verifica con un molde fabricado a la medida rueda
entre los rodillos hasta obtener la forma ciliacutendrica deseada con un diaacutemetro 1000 mm
se realizan puntos de soldadura en los extremos a unir y se repite el proceso hasta
45
conseguir los dos anillos que conforman el cuerpo del tanque como se ve en la figura
41
Figura 41 Planchas baroladas
Fuente Christian Peacuterez
c Proceso de fabricacioacuten del piso
Para el piso del tanque de almacenamiento es necesario una plancha de 1010 x 1010
mm se realiza el trazado de una circunferencia de diaacutemetro 1010 mm como se observa
en los planos que se encuentran en el anexo 1 y se procede a realizar el corte de la
seccioacuten circular utilizando el meacutetodo de oxicorte el mismo que se puede observar en
la figura 42
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento
Fuente Christian Peacuterez
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope
Se describe el proceso que se realizoacute para la construccioacuten de las probetas tipo junta el
mismo que se ve a continuacioacuten
minus De la plancha de acero ASTM A-36 se cortan formas rectangulares de 10x15
(mm) utilizando una moladora y disco de corte de 4pulg
46
minus Se debe igualar la zona donde se va a realizar el biselado para que este quede
uniforme y asiacute haya una correcta fusioacuten del cordoacuten de soldadura utilizando el
proceso SMAW
minus Las planchas rectangulares se las suelda en formas de juntas a tope y tipo T
siguiendo el mismo proceso hecho en la probeta tipo tanque induciendo las
discontinuidades
323 Soldadura
Para cumplir con las normativas de construccioacuten bajo un procedimiento de soldadura
correcto para este tipo de tanques de almacenamiento se elaboroacute el procedimiento de
soldadura (WPS) y la calificacioacuten del soldador (WPQ) por parte de un certified
welding inspector (CWI) el cual entregoacute la documentacioacuten que se puede observar en
los anexos 5 y 6 Los mismos que se debe seguir para un correcto proceso de
construccioacuten del tanque de almacenamiento cumpliendo con los paraacutemetros y
estaacutendares necesarios para la fabricacioacuten del mismos
a Procedimiento de soldadura
En este procedimiento se detallan los paraacutemetros de soldadura utilizando el proceso
SMAW los mismos que se observan en la tabla 4 Estos paraacutemetros son los que debe
cumplir el soldador durante el proceso de unioacuten de las piezas para la construccioacuten del
tanque probeta y de las probetas tipo junta
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW
No De
pase
Proces
o
Material de
aporte
Corriente
Vel
Alim
Electrod
o
(mmmin
)
Voltaje
(voltios
)
Vel de
Avance
(Pulgmi
n)
Clase Diaacutemetr
o (mm)
Amperaj
e (amp)
Tipo y
polarida
d
Raiacutez SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 10 -
14 V
8-12
Pase
caliente
SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 11 - 14
V
9-13
Relleno SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 19 - 25
V
11-15
Acabad
o
SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 20 - 25
V
11-15
Fuente Especificacioacuten del Procedimiento de Soldadura- WPS Giovanni Aguais 2019 [64]
47
minus Pase de raiacutez es el que se realiza para unir las dos piezas daacutendole un soporte inicial
al cordoacuten de soldadura [65]
minus Pase de caliente este pase sirve para que el pase de raiacutez penetre un poco maacutes el
bisel de la junta [65]
minus Pase de relleno es el que permite que el pase de presentacioacuten quede uniforme
este debe quedar por debajo de la ranura 2 mm [65]
b Proceso de ensamblaje de las piezas por soldadura SMAW
Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento y las probetas tipo junta en T y a
tope se debe realizar el biselado en V utilizando una moladora con disco de desbaste
posteriormente se realiza los pases utilizando el proceso de soldadura SMAW el
primero de raiacutez utilizando un electrodo E6010 para el segundo pase se el de relleno
utilizando un electrodo E7018 para el tercer pase el de relleno se utiliza un electrodo
E7018 y el pase final de acabado se realiza con un electrodo E7018 Pero al ser
necesario la generacioacuten de defectos en los cordones de soldadura se debe realizar una
serie de modificaciones en el proceso de soldadura las cuales se describen en las tablas
5 y 6
33Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea
331 Defectos en las probetas tipo junta
Para la construccioacuten de las probetas se tienen fuentes bibliograacuteficas que ayudan con
las causas por las cuales se puedan generar defectos en la soldadura tales como el
documento Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura ademaacutes con la ayuda de
criterios de ingenieriacutea conocemos el comportamiento metaluacutergico de los materiales y
sus posibles reacciones
Se realizaron un tanque a escala y 6 tipos de placas (tres con soldadura a tope y tres
con soldadura tipo filete) las cuales fueron sometidas a diversas fallas en su
fabricacioacuten con el fin de poder realizar los anaacutelisis comparativos de las mismas
Mediante teacutecnicas de inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo
de fases aplicado a las probetas elaboradas se pudo detectar los siguientes defectos y
sus causas como se muestran en la tabla 5 de las probetas tipo junta y en la tabla 6 de
la probeta tipo tanque
48
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas
PLACA CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
P1F Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P1T Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P2F Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten + Socavadura VT + PT Manejo
defectuoso
del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente
muy elevada
P2T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P3F Filete ldquoTrdquo Fisura VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
P3T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P4 Tope Fisura UT + VT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
49
P5 Tope Inclusioacuten UT + VT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P6 Tope Quemoacuten UT + VT Exceso de
amperaje un
manejo
inadecuado
bajas en la
velocidad del
electrodo
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
332 Defectos en la probeta tipo tanque
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus
causas
CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
Filete ldquoTrdquo Porosidad agrupada VT + PT provocadas
por gases
agentes
oxidantes o
exceso de
humedad en el
revestimiento
del electrodo o
en el metal
base
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten VT + PT Manejo
defectuoso del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente muy
elevada
Filete ldquoTrdquo Fisura
VT + PT Humedad
excesiva en el
electrodo o en
los bordes de
la plancha
base limpieza
prematura de
la escoria
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten en
raiacutez
VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
50
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en el
bisel
VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
inadecuado
disentildeo de la
junta
contaminacioacuten
excesiva
Tope Socavadura en raiacutez UT + VT Cuando la
velocidad de
aporte es muy
raacutepida cuando
el amperaje
del electrodo
es muy alto
cuando
diaacutemetro del
electrodo es
muy grande
Tope Discontinuidad en raiacutez UT + VT Falta de
material de
aporte
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en raiacutez VT + PT Falta de
abertura en la
raiacutez amperaje
muy bajo
incorrecta
alineacioacuten de
los elementos
al soldar
diferencia de
espesores de
las placas
Tope Socavadura externa UT + VT Mucha
velocidad de
aporte del
material
Tope Falta de fusioacuten por
High low
UT + VT Se produce
por la mala
alineacioacuten de
las piezas a
unir
Filete ldquoTrdquo Falta de soldadura VT Falta de
material de
aporte
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
51
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades
Para la identificacioacuten de cada discontinuidad se realizoacute tablas describiendo el tipo de
defecto y su condicioacuten siendo evaluadas bajo el criterio de aceptacioacuten o rechazo de la
norma API 650
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque
En la tabla 7 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en cada junta a tope de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de
ultrasonido con arreglo de fases
En la tabla 7 se observa los diferentes defectos encontrados en cada una de las juntas
identificando que no cumplen con las condiciones y paraacutemetros de aceptacioacuten
establecidos en la norma API 650 Como ejemplo la fisura encontrada en la junta 1 de
la probeta tipo tanque tiene una longitud de 11 mm y no cumple con la longitud de
falla aceptable (6 mm) para este tipo de defecto (observar en la tabla 5) para un espesor
de 6 mm y altura de 4 mm
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del
Defecto
Condicioacuten
Observacioacute
n Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J1 1559 519 8000 Rechazado Falta de
fusioacuten
2400 511 15900 Rechazado Porosidad
agrupada
2400 511 18000 Rechazado Falta de
penetracioacuten
5000 511 20100 Rechazado Porosidad
agrupada
1100 550 40800 Rechazado Fisura
5900 496 59300 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
52
2400 550 84600 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
3200 564 101000 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
6570 570 105800 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
1100 545 115300 Rechazado Porosidad
agrupada
4400 496 125200 Rechazado Falta de
fusioacuten en
bisel
1200 479 150800 Rechazado Socavadura
en raiacutez
2 J2 400 555 22800 Rechazado Discontinuid
ad en raiacutez
3 J3 700 547 8100 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
1000 543 16300 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
4 J4 23400 017 17100 Rechazado Socavadura
externa
5 J5 1100 556 5700 Rechazado Fisura
6 J6 20650 521 450 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
12200 501 28800 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
30900 553 64600 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
14600 537 116400 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
53
13700 562 138700 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
22900 571 177100 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
100000 500 200000 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 8 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en la junta tipo T de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
Como resultado en la tabla 8 se observa los diferentes defectos determinados en las
juntas inspeccionadas las cuales se encuentran fuera del rango de aceptacioacuten de la
norma API 650 un claro ejemplo un defecto muacuteltiple (falta de fusioacuten inclusioacuten y
socavadura) encontrado en la junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de
45 mm consideraacutendose relevante debido a que su dimensioacuten es superior a 15 mm
(116 in) como se puede observar en la norma API 650
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1
J7
3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
4500 5700 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
+ inclusioacuten
2200 17400 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
1100 21900 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
400 26800 Rechazado Falta de soldadura
2000 28000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 9 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de inspeccioacuten visual
54
La tabla 9 muestra los diferentes defectos que contienen cada una de las juntas
determinando que la junta 7 sobrepasa los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API
650 Un defecto muacuteltiple nuacutemero 7 (falta de fusioacuten y socavadura) encontrado en la
junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de 32 mm por lo que incumple
con la condicioacuten de que no debe haber grietas en la corona otras grietas en la
superficie o golpes de arco sobre o adyacentes a las juntas soldadas
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J 1 - - Aprobado -
2 J 2 - - Aprobado -
3 J 3 - - Aprobado -
4 J 4 - - Aprobado -
5 J 5 - - Aprobado -
6 J 6 - - Aprobado -
7 J 7 3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura
8 J 7 4500 57000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura +
Inclusioacuten
9 J 7 2200 174000 Rechazado Socavadura+ Inclusioacuten
10 J 7 1100 219000 Rechazado Socavadura + Inclusioacuten
11 J 7 400 268000 Falta de soldadura
12 J 7 2000 280000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta
En la tabla 10 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas tipo T mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
En la tabla 10 se observa una serie de defectos en las juntas inspeccionadas P2F P2T
P3F y P3T los cuales sobrepasan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
La fisura en la probeta 3 vista frontal (P3F) tiene una longitud de 167 mm por lo que
cumple con la condicioacuten de que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten
superior a 15 mm (116 in) se consideran relevantes
55
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 881 1224 Rechazado Inclusioacuten
388 5168 Rechazado Socavadura
4
P2T
662 1366 Rechazado Inclusioacuten
343 3052 Rechazado Inclusioacuten
429 7120 Rechazado Inclusioacuten
1038 10908 Rechazado Inclusioacuten
626 14889 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F 16700 16700 Rechazado Fisura
6 P3T - - Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 11 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope mediante la teacutecnica de ultrasonido con
arreglo de fases
Se observa en la tabla 11 una serie de defectos en cada junta de las probetas
inspeccionadas los cuales superan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
Como ejemplo encontramos la inclusioacuten encontrada en la probeta 5 (P5) que tiene una
longitud de 8 mm e incumple con la falla aceptable de 3 mm (observar la tabla 5) para
un espesor de 6 mm y altura de 3 mm
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta
Ndeg
Identific
acioacuten de
Soldadu
ra
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P4 4000 522 5800 Rechazado Fisura
2
P5
1200 564 1200 Rechazado Inclusioacuten
1600 557 4000 Rechazado Inclusioacuten
600 488 7600 Rechazado Inclusioacuten
800 244 10400 Rechazado Inclusioacuten
1000 527 13200 Rechazado Inclusioacuten
3 P6 600 025 7600 Rechazado Quemoacuten
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
56
En la tabla 12 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope y tipo T mediante la teacutecnica de ultrasonido
con arreglo de fases
En la tabla 12 se observa los defectos encontrados en cada junta y se asevera que solo
las juntas P1F y P1T cumplen con los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
pero las demaacutes juntas incumplen dichos paraacutemetros Un ejemplo claro de este
incumplimiento es la porosidad encontrada en la probeta 4 (P4) con una longitud de
303 mm por lo que no cumple con la condicioacuten de aceptacioacuten ya que el diaacutemetro no
supera los 25 mm (332 in)
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 764 1183 Rechazado Inclusioacuten
11563 5276 Rechazado Concavidad interna
4 P2T 604 1464 Rechazado Inclusioacuten
552 3085 Rechazado Inclusioacuten
335 7066 Rechazado Inclusioacuten
1118 11108 Rechazado Inclusioacuten
656 15080 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F - 16700 Aprobado NA
6 P3T - 16700 Aprobado NA
7 P4 303 811 Rechazado Porosidad
8 P5 968 9070 Rechazado Escoria
P5 240 13300 Rechazado Porosidad
9 P6 - 16700 Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
35Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten
La validacioacuten de los procedimientos desarrollados en este proyecto de titulacioacuten se la
realiza mediante la obtencioacuten del porcentaje de error en la deteccioacuten de defectologiacutea
en las probetas tomando como 100 de precisioacuten en la deteccioacuten defectologica el
procedimiento de una empresa externa
Para encontrar el porcentaje de error que existe en el procedimiento se utiliza la
ecuacioacuten (2)
57
119837119838 119838119851119851119848119851 =| valor medidominusvalor de referencia |
valor de referencia X 100 (2)
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido
Para la validacioacuten del procedimiento de ultrasonido se realizoacute una comparacioacuten de los
resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes descrito
y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) que se encuentran en los anexos 12 y 13 determinando si es vaacutelido o
no el procedimiento veacutease en la tabla 13 y tabla 14
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido
Resultados obtenidos Valores de referencia
Error
N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuidad Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
J1 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1559 519 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1512 519 052
J1 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2400 511 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2250 511 625
J1 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2400 511 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2500 511 416
J1 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
5000 511 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
4837 511 326
J1 Fisura (408 mm
de Oacute) 1100 550 Fisura (408 mm
de Oacute) 1054 550 418
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm
de Oacute)
5900
496 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm de
Oacute)
5790
496
186
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (846
mm de Oacute) 2400 550
Falta de fusioacuten
en raiacutez (846 mm
de Oacute) 2360 550
166
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute)
3200 564 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute) 3100 564
312
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6570 570
Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6430 570
213
J1 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute)
1100 545 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute) 1045 545
500
J1 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute)
4400 496 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute) 4290 496
250
J1 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute)
1200 479 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute) 1124 479
633
58
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta
J2 Discontinuidad
en raiacutez (228
mm de Oacute)
400 555 Discontinuidad
en raiacutez (228 mm
de Oacute) 400 555
0
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute)
700 547 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute) 677 547
328
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163
mm de Oacute)
1000 543 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163 mm
de Oacute) 973 543
270
J4 Socavadura
externa (171
mm de Oacute)
23400 017 Socavadura
externa (171
mm de Oacute) 22535 017
369
J5 Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
0
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20650 521
Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20500 521
072
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute)
12200 501 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute) 12180 501
016
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute)
30900 553 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute) 30865 553
011
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14600 537
Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14490 537
075
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13700 562
Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13667 562
024
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22900 571
Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22800 571
043
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
100000 500
Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
10000
0 500
0
Valores Obtenidos Valor de Referencia
Error N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
P4 Fisura
(58 mm de Oacute)
4000 522 Fisura
(58 mm de Oacute)
3863 522 350
P5 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1200 564 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1185 564 125
P5 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1600 557 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1550 557 312
P5 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
600 488 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
567 488 550
P5 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
800 244 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
777 244 287
59
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
633 en la comparacioacuten de resultados siendo menor al 10 establecido como valor
maacuteximo de error porcentual esto se debe a la experiencia del inspector en lectura
interpretacioacuten de los valores entregados por el equipo de ultrasonido y la manipulacioacuten
del mismo
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes
Para la validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 10 y 11 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar las tablas 15 y 16
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo tanque
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
P5 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 0
P6 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
600 025 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
575 025 416
Valor Obtenido Valor de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J7
Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3200 Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3145 171
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4500 Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4440 133
Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2200 Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2069 595
Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1100 Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1050 454
Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
400 Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
397 075
Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 0
60
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
675 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes siendo
menor al 10 establecido como valor maacuteximo de error porcentual esto se debe a la
experiencia del inspector en interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual
Para la validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 8 y 9 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar la tabla 17 y tabla 18
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F
Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
881 Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
870
124
Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
388 Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
363
644
P2T
Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
662 Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
623
589
Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
343 Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
328
437
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
429
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
400
675
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
1038
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
992
443
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
626
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
600
415
P3F Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 0
P3T NA 16700 NA 16700 0
61
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta
tipo tanque
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
764 Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
760
052
Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11563 Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11532
026
P2T
Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
604 Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
600
066
Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
552 Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
525
489
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
335
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
330
149
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1118
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1102
143
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
0
P3F NA 16700 NA 16700 0 P3T NA 16700 NA 16700 0
P4 Porosidad
(811 mm de
Oacute)
303
Porosidad
(811 mm de
Oacute)
295
264
P5 Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
0
P5 Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
240
Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
232
333
P6 NA 167 NA 167 0
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error
Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J 1 NA 360000 NA 360000 0
J 2 NA 30000 NA 30000 0
J 3 NA 30000 NA 30000 0
J 4 NA 30000 NA 30000 0
J 5 NA 30000 NA 30000 0
J 6 NA 360000 NA 360000 0
62
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
489 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten visual siendo menor al 10
establecido como valor maacuteximo de error porcentual a la experiencia del inspector en
interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
J 7 Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3200
Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3120
250
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4500
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4425
166
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2200
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2178
100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1053
427
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
400
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
383
425
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
2000
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
1920
400
63
36Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual
Procedimiento para Inspeccioacuten Visual
Coacutedigo
UPS-VT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
64
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T y a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
inspeccioacuten visual
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T y
a tope aplicando la teacutecnica de inspeccioacuten visual utilizada en tanques atmosfeacutericos
con la finalidad de detectar discontinuidades en la soldadura abiertas a la superficie
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en inspeccioacuten visual
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 3 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
6 Equipo
minus Escobilla de acero
minus Linterna
minus Calibrador pie de rey
minus Solvente
minus Marcador para metal
minus Cinta meacutetrica
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la inspeccioacuten visual directa
65
8 Condicioacuten superficial
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe dantildear
ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante que
impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
9 Desarrollo de actividades
91Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste como
se indica en la norma API 650
92Preparacioacuten de la superficie
minus Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente se debe
limpiar el aacuterea que se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que
la toalla quede limpia despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual
se recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 pul eliminando
cualquier rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 pul a
cada lado del cordoacuten de soldadura
93Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
94Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie
66
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas del anexo 20
10 Inspeccioacuten
Para la inspeccioacuten visual de la junta se debe observar el cordoacuten de soldadura
minuciosamente tratando de detectar cualquier discontinuidad superficial en el cordoacuten
de soldadura si se encuentra una discontinuidad se debe tomar los dimensionamientos
de esta Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector visual nivel I
11 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo o un
registro de laboratorio la cual tendraacute como variables calificaciones de soldador
material a inspeccionar cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem
caracteriacutesticas de la discontinuidad y observaciones de ser el caso
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
13 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede encontrar en el
anexo 2
131Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
4 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
67
5 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
6 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
7 Espesor es el espesor de la plancha utilizada para la fabricacioacuten del tanque de
almacenamiento
8 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
9 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
10 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
11 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
68
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Liacutequidos Penetrantes
Coacutedigo
UPS-PT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS PENETRANTES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
69
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de liacutequidos
penetrantes
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T
con la aplicacioacuten de liacutequidos penetrantes visibles aplicada a tanques atmosfeacutericos
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en liacutequidos penetrantes
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T bisel en V
6 Equipo
- Calibrador pie de rey
- Cinta meacutetrica
- Toallas absorbentes
- Para el procedimiento se debe utilizar el kit de liacutequidos penetrantes visibles
removibles con solvente lo cual se contempla en el meacutetodo C ndash tipo II (ASTM E
165) que se puede observar en la tabla 19
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes
Elemento Designacioacuten del
fabricante
Coacutedigo de jaula
Prueba de referencia
Penetrante SKL-SP2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Revelador SKD-S2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Removedor SKC-S AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Fuente Manual de Procedimientos de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2019
70
Nota antes de cada procedimiento de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes se debe
verificar la fecha de caducidad del kit para evitar cualquier falla en la deteccioacuten
defectologica Adicionalmente se puede realizar la verificacioacuten de la validez de los
liacutequidos mediante pruebas en bloque patroacuten
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la de penetrantes visibles del tipo II removibles con
solventes y aplicacioacuten de revelador no acuoso
8 Condicioacuten superficial
81Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10 s aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
82Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
71
minus Desengrasado
Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente que viene
en el kit de liacutequidos penetrantes con esta se debe limpiar el cordoacuten de soldadura que
se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que la toalla quede limpia
despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus Desoxidacioacuten
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
9 Desarrollo de actividades
91 Secado de las superficies de las piezas
Deben secarse las piezas mojadas antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de pantildeos limpios que no dejen pelusa
92 Aplicacioacuten del penetrante
Se debe aplicar el penetrante en la superficie de la pieza a inspeccionar lo cual se lo
realiza rociando el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm evitando el
exceso de penetrante se debe dejar el tiempo de 5min
93 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante se debe eliminar de la superficie con ayuda de toallas
absorbentes impregnadas con solvente se debe realizar la limpieza en un solo sentido
hasta quedar sin liquido penetrante visible
94 Secado
El proceso de secado despueacutes de la remocioacuten del penetrante es de 5 minutos para
cumplir con el secado del solvente
95 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
La aplicacioacuten del revelador es uniforme una capa gruesa mantenieacutendose a una
distancia aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie
72
96Tiempos del revelado
El tiempo del revelado debe ser de 10 min y se establece que como maacuteximo el tiempo
permitido sea de 1 horas para reveladores no acuosos
97 Inspeccioacuten de la superficie
Se debe observar la superficie para detectar cualquier indicacioacuten en la soldadura estas
se tintildeen de color rojo por accioacuten del liacutequido penetrante con el contraste del fondo
blanco del revelador haciendo visible cualquier discontinuidad toda indicacioacuten
relevante debe ser medida y documentada en el registro Para determinar el tipo exacto
de defecto encontrado se debe seguir la capacitacioacuten de inspector de liacutequidos
penetrantes nivel I
10 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques para almacenamiento de petroacuteleo
11 Limpieza final
Cuando se utiliza reveladores no acuosos en la limpieza final estos deben ser
removidos este proceso puede ser con un rocioacute de agua desengrasantes o solvente
12 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte para inspeccioacuten visual se lo
puede visualizar en el anexo 3
121Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Set de liacutequidos penetrantes se coloca la marca y el tipo de kit que se va a utilizar
4 Tiempo de limpieza se coloca el tiempo de limpieza que transcurrioacute durante la
inspeccioacuten
73
5 Tiempo de penetracioacuten se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el penetrante durante
la inspeccioacuten
6 Tiempo de revelado se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el revelador durante la
inspeccioacuten
7 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
8 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
9 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
10 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
11 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la Norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
74
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido
por arreglo de fases
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Ultrasonido por Arreglo
de Fases
Coacutedigo
UPS-UT-01
Ndeg Pagina
06
PROCEDIMIENTO DE ULTRASONIDO MEDIANTE LA TEacuteCNICA DE
ARREGLO DE FASES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
75
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
ultrasonido con arreglo de fases
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura a tope
el espesor de estas maacutes delgado de los miembros de la junta debe ser de 6mm (14in)
aplicando la teacutecnica de ultrasonido con arreglo de fases
3 Personal
minus Nivel II en ultrasonido
Encargado de realizar la inspeccioacuten bajo este procedimiento
Supervisar nivel I en ultrasonido
minus Nivel I
Realizar la inspeccioacuten sujetaacutendose a este procedimiento bajo la supervisioacuten del nivel
II en ultrasonido
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Material y caracteriacutesticas de referencia
minus Material de la estructura ndash ASTM A36
minus Espesor de la plancha - 14rdquo
6 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
7 Equipo
71Instrumento ultrasoacutenico
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
76
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades El equipo que cumple con estos
paraacutemetros necesarios para el procedimiento de inspeccioacuten es el modelo OMNISCAN
MX2 por arreglo de fases
72Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz modelo 5L16-96X 10-A10-P-25-OM si el
tamantildeo del grano del material a examinarse requiere el uso de palpadores de otras
frecuencias se puede utilizar para asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es
posible ademaacutes utilizar palpadores con zapatas curvas modelo SA10- N55S-AOD que
permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte pieza o tuberiacutea a ser
examinada
73Elemento acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico En caso de no contar con el producto CMC se utilizaraacute como remplazo
aceite glicerina o grasa liviana
8 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada en el procedimiento de ultrasonido por arreglo de fases el
cual utiliza ondas transversales
9 Meacutetodo de calibracioacuten
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo I como se observa en la figura 31
91Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor Olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo Norma API
Para calibrar el equipo se debe seguir estos pasos
minus Conectar el transductor al equipo Omniscan MX2
minus Introduzca el coacutedigo correcto de la zapata y permita que el equipo reconozca el
transductor por medio del software y bibliotecas disponibles
77
minus Introduzca el valor teoacuterico de la velocidad de onda de corte del material que seraacute
inspeccionado
minus Introduzca un rango apropiado para el bloque de prueba que estaacute siendo utilizado
minus Introduzca la geometriacutea de la junta aacutengulo de bisel taloacuten altura del taloacuten etc
minus Calibracioacuten por sensibilidad
minus Calibracioacuten por velocidad
minus Calibracioacuten por retardo de zapata
El proceso de calibracioacuten se realiza con la funcioacuten de rechazo apagada y con el fin de
calibrar los siguientes tres paraacutemetros de manera ordenada
minus Sensibilidad - con la ayuda de reflectores de 116in a una profundidad de 15mm
para el caso de los bloques II W Tipo I y II se determina el nuacutemero de decibeles
necesarios para que este tipo de indicaciones pequentildeas alcancen amplitudes
visualizadas en el Scan A entre un 40 y 60 en todas las leyes focales utilizadas
en la inspeccioacuten la ganancia utilizada para este fin seraacute usada como el factor B en
la determinacioacuten del escalafoacuten de la indicacioacuten factor D
minus Velocidad del sonido del material - mediante la ayuda de dos radios de distancia
conocida ubicados en los bloques IIW tipo I o tipo II se realiza la calibracioacuten de
la velocidad del sonido o tiempo de vuelo de la onda soacutenica transversal en el acero
al carbono que en este caso debe permanecer cercana a los 3240 ms
minus Retardo de la zapata - debido a que la zapata angular utilizada en esta inspeccioacuten
genera que los muacuteltiples cristales emisores del tren de ondas se encuentren a
distancias diferentes del metal base es necesario que el equipo genere una
secuencia de disparos de la onda de los diferentes elementos para de esta manera
generar un tren de ondas refractado coherente con la inspeccioacuten
minus Curvas de medicioacuten (ajuste de sensibilidad) - se debe utilizar un bloque de
referencia correspondiente AWS
78
10 Condicioacuten superficial
Se debe preparar la superficie a inspeccionar esta debe tener un acabado que permita
un acople adecuado entre la zapata y la superficie del elemento debe estar libre de
suciedad salpicadura o pintura
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
11 Teacutecnica de barrido
Para el barrido se debe desplazar en forma paralela al cordoacuten de soldadura colocando
el transductor a una distancia de 10 mm del centro del cordoacuten de soldadura
examinando toda la longitud de este Es recomendable realizar una rotacioacuten de 5deg a 7deg
con el transductor de esta manera se puede detectar defectos de orientacioacuten Se debe
colocar durante el barrido constantemente una capa de acoplante
12 Registro e identificacioacuten
Las discontinuidades que sobrepasen el 50 de la altura maacutexima que debe tener el eco
en la pantalla asiacute como indicaciones que se visualicen en las demaacutes pantallas del
ultrasonido se las debe registrar en el archivo creado en el equipo para posteriormente
ser evaluadas Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector por ultrasonido nivel I
13 Criterios de aceptacioacuten
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
14 Reportes
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede ver en el anexo 4
79
141Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Angulo de transductor se coloca el valor del aacutengulo en el que se calibra el
transductor
4 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
5 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
6 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
7 Longitud inspeccioacuten es la longitud de la junta a inspeccionar
8 Espesor es el espesor de la plancha con la cual fue fabricada la probeta
9 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
10 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
11 Ubicacioacuten del defecto profundidad es la profundidad en la que se encuentra el
defecto detectado este valor nos entrega el equipo de ultrasonido
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
80
CAPIacuteTULO IV
COSTO
41 Costos directos
Son los costos directamente relacionados con la construccioacuten de las probetas
411 Mano de obra
Son los costos de mano de obra que fue utilizada para la elaboracioacuten de las probetas
con defectologiacutea
Tabla 20 Costo mano de obra
Costo construccioacuten probetas
Cargo Tiempo (h) Valor hora (USD) Valor Total (USD)
Soldador 40 1000 40000
Barolado 14 900 12600
TOTAL $ 52600
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
412 Material y equipo
Son los costos de la materia prima y materiales que se utilizaron para la construccioacuten
e inspeccioacuten de las probetas
Tabla 21 Costo materiales y equipo
Descripcioacuten Cantidad Valor (USD) Valor Total (USD)
Planchas ASTM A-36 de
1220x2440x 6mm
3 10000 30000
Disco de desbaste 7ʺx58 2 320 640
Disco de corte 7ʺx116 5 200 1000
Grata 7ʺ 1 1050 1050
Grata 4ʺ 1 773 773
Guantes para soldador 1 536 536
Polifan 4ʺ 2 502 1004
Electrodo E 6010 3(lb) 755 2265
Electrodo E 6013 8(lb) 620 3102
Kit Liacutequidos Penetrantes 1 6400 6400
Pantildeos absorbentes 5 180 900
Regla metaacutelica 1 350 350
Gel CMC 22(lb) 500 1100
Glicerina 1 150 150
Cincel 1 350 350
Tapa toriesfeacuterico
diaacutemetro 1000mm
1 28000 28000
TOTAL $ 77620
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
81
42Gastos generales
Son los costos de materiales mano de obra capacitacioacuten alquiler de equipos gastos
varios e imprevistos que se hicieron para la elaboracioacuten de las probetas e inspecciones
de las mismas
Tabla 22 Gastos generales
Descripcioacuten Valor (USD)
Uacutetiles de Oficina 4500
Transporte 17200
Impresiones 6000
Alquiler de Equipo de Ultrasonido 45000
Capacitacioacuten 100000
Inspeccioacuten visual 18000
Inspeccioacuten liacutequidos penetrantes 19000
Inspeccioacuten ultrasonido con arreglo
de fases
45000
Varios 30000
TOTAL $ 284700
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
43Costo total del proyecto
Es el valor total de los gastos en material mano de obra y gastos generales del
proyecto
Tabla 23 Costo total del proyecto
Descripcioacuten Valor (USD)
Mano de obra 52600
Materiales y Equipo directos 77620
Gastos Generales 284700
TOTAL 414920
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
82
CONCLUSIONES
minus A los resultados obtenidos en las inspecciones de las probetas los mismos que se
puede observar en las tablas 7 8 9 10 11 y 12 se los evaluoacute bajo los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API650 los cuales determinaron que ninguna
discontinuidad cumple con los paraacutemetros de aceptacioacuten y valida la eficiencia de
esta para evaluar discontinuidades
minus Los defectos obtenidos por las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten aplicadas a las
juntas de las 7 probetas fabricadas los cuales se pueden observar en las tablas 7
8 9 10 11 y 12 siendo las maacutes concurrentes la inclusioacuten con una altura de 6 mm
la cual fue detectada por el meacutetodo de ultrasonido con arreglo de fases y rechazada
por tener una longitud de falla aceptable superior al liacutemite de 4 mm para un espesor
de 6 mm y la falta de fusioacuten con una longitud de 32 mm la cual fue detectada
por el meacutetodo de liacutequidos penetrantes y rechazada por tener una longitud superior
al liacutemite de 15 mm para indicaciones lineales relevantes
- La validaciones mediante porcentaje de error de deteccioacuten para cada procedimiento
de ensayo no destructivo se las puede observar en las tablas 13 14 15 16 17 y
18 de las cuales los porcentajes de error maacutes altos de cada teacutecnica obtenidos
fueron 675 para el meacutetodo de liacutequidos penetrantes 633 en ultrasonido por
arreglo de fases y 489 para inspeccioacuten visual los mismos que se encuentra por
debajo del liacutemite de 10 de error porcentual permitido en la toma de datos lo que
permite validar los procedimientos descritos anteriormente
minus Se desarrolloacute un manual de procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a
tope y tipo T para cada teacutecnica de ensayos no destructivos en inspeccioacuten visual
liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo de fases en el que se detallan la
informacioacuten necesaria que debe contener un manual de procedimientos asiacute como
un correcto procedimiento de inspeccioacuten y evaluacioacuten de juntas en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo
83
RECOMENDACIONES
minus Al existir otras normas y coacutedigos de construccioacuten de tanques se recomienda la
investigacioacuten de los requerimientos de estas para validar si los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API 650 son los maacutes adecuados para la
inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
minus Se recomienda continuar con la investigacioacuten sobre el anaacutelisis defectoloacutegico del
tanque probeta y las probetas tipo junta aplicando otros tipos de ensayos no
destructivos como radiografiacutea industrial y partiacuteculas magneacuteticas para determinar
cuaacutel teacutecnica es las maacutes eficiente en este tipo de deteccioacuten defectologica y si se
encuentran los mismos defectos en las probetas
minus Para una correcta validacioacuten se recomienda contar con una capacitacioacuten previa a
la inspeccioacuten ya que tales conocimientos permiten una mejor identificacioacuten de los
tipos de defectos realizar una medicioacuten adecuada es decir ejecutar un trabajo maacutes
eficaz Caso contrario se puede obtener un error porcentual mayor al permitido y
se tendraacute que repetir la inspeccioacuten en esa junta
minus En este proyecto de titulacioacuten se estudia un tipo de tanque de almacenamiento a
presioacuten atmosfeacuterica se recomienda desarrollar el estudio de otros tipos de
estructuras como los tanques a presiones altas o de baja presioacuten existentes en la
industria para determinar si el manual de procedimientos desarrollado en este
proyecto de titulacioacuten es vaacutelido
84
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difraccioacuten por tiempo de vuelo Quito 2017
[42] E Ailloacuten Liquidos Penetrantes Quito 2018
[43] R OSPINA LOPEZ C HERNANDO TRUJILLO y H PARRAL
laquoAPLICACIOacuteN Y SELECCIOacuteN DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS PARA
LA EVALUACION DE UNIONES SOLDADASraquo Scientia Et Technica vol
16 nordm 48 p 199 2011
[44] E S AGUILAR VASQUEZ DISENtildeO DE LOS ORGANISMOS DE
CAPACITACION CALIFICACION Y CERTIFICACION DE PERSONAL
PARA REALIZAR ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS DE APLICACIOacuteN
NACIONAL Sangolquiacute 2012
[45] C F VALBERDE AMAGUA ELABORACIOacuteN DE UN MANUAL DE
CAPACITACIOacuteN DE NDI PARA LOS MEacuteTODOS TINTES PENETRANTES
Y PARTIacuteCULAS MAGNEacuteTICAS E IMPLEMENTACIOacuteN DE UN KIT
FOTOacuteMETRO INDICADOR DE FLUJO MAGNEacuteTICO Y PIE GAGE
Latacunga 2012
[46] E E NARANJO ARCOS ELABORACIOacuteN DE UN CD INTERACTIVO
PARA LA UTILIZACIOacuteN DEL MEacuteTODO DE LIacuteQUIDOS PENETRANTES
DE NDT APLICADO A LA AVIACIOacuteN Latacunga 2012
[47] R Echevarria Liacutequidos Penetrantes Neuqueacuten 2003
[48] L E Norzagaray Castillo Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos
penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en materiales compuestos MEacuteXICO
DF 2015
[49] D A ROJAS RODRIacuteGUEZ DESARROLLO Y ELABORACION DEL
MANUAL DE PROCEDIMIENTOS DE INSPECCION PARA TALLERES
AERONAUTICOS DE REPARACION DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
BOGOTAacute 2016
88
[50] E A Encarnacioacuten Franco Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de
soldadura en la empresa INDIMA SA Quito 2010
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[52] Inccer laquoSMAWraquo de Soldadura de raiacutez abierta con ranura en V 2016 p 12
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Fermin Toro 2018
[54] C T d Oriente Memoria de calculo Mecanico - Crude Storage Tank T-40401A
Quito PETROAMAZONAS EP 2019
[55] R E Montalvaacuten Moreno y C E Urbina Cornavaca Disentildeo de una Roladora para
el Laboratorio de Conformacioacuten de Metales Managua Universidad Nacional de
Ingenieria 2012
[56] F P Cuichaacuten Ponce y J E Malte Malte Disentildeo y construccioacuten de una maacutequina
Prototipo para Rebordear fondos toriesfericos de tanques de almacenamiento
Quito Escuela Politeacutecnica Nacional 2012
[57] A Comparin laquoThe Fabricatorraquo 06 06 2018 [En liacutenea] Available
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Engineers 2018
[60] A E 1 E 165M Standard Practice for Liquid Penetrant Testing for General
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httpsiriartecomcovolumen-tapas-fondos-bombeados
89
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Prinamec 2019
[65] A Uriarte laquoWelding from Peruacuteraquo [En liacutenea] Available
httpsweldingfromperuwordpresscom20180504como-soldar-tuberia-con-
proceso-smaw
90
ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125
91
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Localizacioacuten SI NO
CalificacioacutenO BSERVACIO NESNdeg
IdentificacioacutenSoldador
Longitud
de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto
(mm)
Soldadura Ndeg
Temperatura de la pieza Tipo de Iluminacioacuten ModeloNuacutemero de Serie o
CoacutedigoFecha de Calibracioacuten
Equipo de Medicioacuten de Temperatura
Material Intrumentos Utilizados Proceso de Soldadura Angulo de Incidencia
Temperatura permitida Condicioacuten Superficial Intensidad de la Luz (lux)
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Paacutegina
UPS-VT-001-RG-01
CLIENTE
FECHA
Procedimiento Norma Probeta Longitud total Inspeccionada (m) Distancia de Visioacuten
FECHA
Penetrante (Penetrant)
Revelador (Developer)
Longitud Localizacioacuten SI NO
Limpiador (Cleaner)
Ndeg UBICACIOacute N DE DEFECTO S Y
Soldadura Ndeg O BSERVACIO NES
Temperatura permitida
CalificacioacutenDiaacutemetro
(mm)
Longitud de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto (mm)
Condicioacuten superficial Tiempo de revelado
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS
PENETRANTES
CLIENTE
Teacutecnica
Paacutegina
UPS-PT-001-RG-01
Probeta
Material
Longitud total inspeccionada (mm) Tiempo de limpieza
Tiempo de penetracioacuten
Procedimiento
Identificacioacuten SOLDADOR
Kit de Liacutequidos Penetrantes
92
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Profundidad Localizacioacuten SI NO
O BSERVACIO NESIdentificacioacuten soldadura Ndeg
Frecuencia Instrumento de medicioacutenTransductor Aacutengulos del transductor
Teacutecnica
Acoplante
Paacutegina
UPS-UT-001-RG-01
REPORTE DE INSPECCIOacuteN POR ULTRASONIDO
Longitud total inspeccionada (metros)
Probeta Material
Equipo Fecha de calibracioacuten Proceso de soldadura
CLIENTE FECHA
Procedimiento
Condicion superficial
Ubicacioacuten del defecto (mm) CalificacioacutenSoldadores
Longitud de
inspeccioacuten (mm)
93
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ)
94
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS)
95
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM
96
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones
97
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas amp
Inspecciones
98
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
99
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
100
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo tanque
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
101
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo junta
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
102
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque
103
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
104
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas
105
Anexo 20 Fuentes Luminosas
FUENTE
LUMINOSA ILUMINACIOacuteN
(lux)
ANGULO DE
INCIDENCIA
DISTANCIA MAacuteXIMA (mm)
Watts Volts Bulbo lechoso Bulbo claro
40 W 127 V
300
350
500
540
90
340
320
270
250
390
360
300
270
300
350
500
540
30
220
200
150
140
230
210
160
140
40 W 220 V
300
350
500
540
90ordm
370
340
270
250
460
410
320
300
300
350
500
540
30ordm
230
210
160
150
270
260
200
180
60 W 127 V
300
350
500
540
90ordm
550
510
410
400
440
380
340
320
300
350
500
540
30ordm
340
310
250
220
310
260
230
220
LINTERNA DE 3
PILAS GRANDES
300
350
500
540
90ordm
600
600
600
520
300
350
500
540
30ordm
600
470
400
300
Fuente Procedimiento Inspeccioacuten Visual Juan Francisco Gangotena 2016
v
IacuteNDICE
CESIOacuteN DE DERECHOS DE AUTOR I
DECLARATORIA DE COAUTORIacuteA DEL DOCENTE TUTOR II
DEDICATORIA III
AGRADECIMIENTO IV
IacuteNDICE V
GLOSARIO XIII
RESUMEN XVI
ABSTRACT XVII
INTRODUCCIOacuteN XVIII
CAPIacuteTULO I 1
MARCO TEOacuteRICO 1
11 Tanques de almacenamiento 1
111 Tanques atmosfeacutericos soldados 1
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento 3
12 Meacutetodos de soldadura 3
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW 3
13 Ensayos no destructivos 4
131 Inspeccioacuten visual 5
132 Ultrasonido 6
133 Liacutequidos penetrantes 11
14 Juntas de soldadura 15
141 Juntas a tope 16
142 Juntas tipo ldquoTrdquo 16
15 Discontinuidades 17
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura 17
152 Discontinuidades superficiales 19
153 Discontinuidades internas 20
CAPIacuteTULO II 22
METODOLOGIacuteA 22
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento 22
211 Procedimiento 22
212 Manual de procedimientos 22
vi
22 Construccioacuten de probetas 26
221 Caacutelculo del espesor de la plancha 26
222 Probeta tipo tanque 27
223 Probeta tipo juntas 29
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras 29
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual 29
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes 31
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido 38
CAPIacuteTULO III 41
DESARROLLO 41
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650 41
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual 41
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes 42
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases 43
32 Construccioacuten de probetas 44
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque 44
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope 45
323 Soldadura 46
33 Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea 47
331 Defectos en las probetas tipo junta 47
332 Defectos en la probeta tipo tanque 49
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades 51
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque 51
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta 54
35 Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten 56
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido 57
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes 59
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual 60
36 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura 63
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual 63
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes 68
vii
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido por
arreglo de fases 74
CAPIacuteTULO IV 80
COSTO 80
41 Costos directos 80
411 Mano de obra 80
412 Material y equipo 80
42 Gastos generales 81
43 Costo total del proyecto 81
CONCLUSIONES 82
RECOMENDACIONES 83
LISTA DE REFERENCIAS 84
viii
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo 2
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW 4
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos 4
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales 7
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales 8
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan 9
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan 9
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan 9
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan 10
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico 10
Figura 11 Transductor de incidencia angular 11
Figura 12 Tensioacuten superficial 13
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes 14
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante 14
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador 15
Figura 16 Junta a tope 16
Figura 17 Junta tipo T 16
Figura 18 Junta a tope con bisel en V 16
Figura 19 Tipos de defectos superficiales 18
Figura 20 Tipos de defectos internos 18
Figura 21 Socavadura 19
Figura 22 Falta de soldadura 19
Figura 23 Falta de Fusioacuten 20
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta 20
Figura 25 Quemoacuten 20
Figura 26 Inclusioacuten 21
Figura 27 Porosidad agrupada 21
Figura 28 Fisura 21
Figura 29 Membrete de encabezado 23
Figura 30 Membrete de firmas 23
Figura 31 Proceso de barolado 28
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala 28
ix
Figura 33 Proceso de repujado 28
Figura 34 Probeta junta tipo T 29
Figura 35 Proceso de Inspeccioacuten con penetrantes visibles 32
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana 33
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa
INDIMA SA 34
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso 35
Figura 39 Tiempo del revelado 36
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW 38
Figura 41 Planchas baroladas 45
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento 45
x
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END 25
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo 42
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) 43
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW 46
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas 48
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus causas
49
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases 51
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes 53
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual 54
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta 55
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta 55
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta 56
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido 57
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta 58
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo tanque 59
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo junta 60
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta 61
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta tipo
tanque 61
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes 69
Tabla 20 Costo mano de obra 80
xi
Tabla 21 Costo materiales y equipo 80
Tabla 22 Gastos generales 81
Tabla 23 Costo total del proyecto 81
xii
IacuteNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 90
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual 91
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes 91
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases 92
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ) 93
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS) 94
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM 95
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI
Pruebas amp Inspecciones 96
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones 97
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 98
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 99
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
tanque por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 100
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
junta por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 101
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125 102
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque 102
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta 103
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 103
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 104
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas 104
Anexo 20 Fuentes Luminosas 105
xiii
GLOSARIO
Ensayos destructivos Es la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos para el anaacutelisis de la
estructura fiacutesica de los materiales piezas o estructuras en buacutesqueda de defectos que
se puedan encontrar [1]
ASTM Siglas en ingleacutes para la American Society of Testing Materials que significa
Asociacioacuten Americana de Ensayo de Materiales Son los encargados de probar la
resistencia de los materiales para la construccioacuten [2]
Capilar Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones
fiacutesicas anaacutelogas tales como en medios porosos) que vienen producidos por la tensioacuten
superficial en funcioacuten de las magnitudes relativas de la cohesioacuten del liacutequido [3]
Viscosidad Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo
cortante [3]
Atenuacioacuten Es la perdida de la intensidad afectada por una radiacioacuten cuando se
propaga en un medio [4]
Reflexioacuten Es la cantidad de energiacutea ultrasoacutenica que se refleja al incidir en una
interfase acuacutestica La ley de reflexioacuten dice que el aacutengulo de onda reflejada es igual al
aacutengulo de onda incidente del mismo tipo [4]
Refraccioacuten Este fenoacutemeno se produce en una interfaz debido a las diferentes
velocidades de las ondas acuacutesticas que se encuentran en el interior del material [5]
Cohesioacuten Es la fuerza que mantiene las moleacuteculas de un cuerpo a distancias cercanas
una de las otras [6]
Certificacioacuten Es el testimonio escrito de que un individuo cumple con los
requerimientos de una praacutectica especifica o norma [7]
END Abreviatura de Ensayos No Destructivos [8]
xiv
Trazabilidad Son procedimientos preestablecidos que permiten conocer el histoacuterico
de un elemento o varios [9]
Grietas en la corona Es una fisura presente en la zona superior del cordoacuten de
soldadura [10]
Golpe de arco Son pequentildeos puntos que se encuentran alejados de la junta en la cual
la superficie se derrite [11]
Presioacuten de Operacioacuten Es la presioacuten de trabajo en condiciones normales de
funcionamiento de un tanque de almacenamiento [12]
Defectos de soldadura Son indicaciones o discontinuidades que se forman en el
cordoacuten de soldadura por alguacuten proceso mal realizado durante su fabricacioacuten
Discontinuidad Es la falta de continuidad en la estructura de un material que debido
a esta interrupcioacuten se ve comprometida la resistencia del material o soldadura [13]
Junta Soldada Es la unioacuten de dos o maacutes piezas generados por un cordoacuten de soldadura
[14]
Mordedura es un tipo de discontinuidad superficial es una depresioacuten en la superficie
del material base adyacente al cordoacuten de soldadura [15]
VT Visual Testing [16]
PT Liquid penetrant testing [16]
UT Ultrasonic testing [16]
Probeta Elemento que es sometido a una serie de ensayos para ser estudiada [17]
Tolerancia Es la variacioacuten permisible del tamantildeo para un adecuado funcionamiento
[18]
xv
Heterogeneidad Los elementos que lo componen son diferenciables entre siacute [19]
Hidrocarburos Sustancias quiacutemicas que se forman en la naturaleza debido a la
mezcla de hidrogeno y carbono [20]
Lineamientos tendencia rasgo caracteriacutestico de algo [21]
Luminiscente Es cuando un electrodo de simple valencia es estimulado [22]
Incidencia Acontecimiento que sobreviene en el transcurso de una situacioacuten [23]
Alumbramiento Accioacuten de alumbrar o llenar de luz
Salpicadura Son partiacuteculas de material no metaacutelico las cuales salen dispersas durante
el proceso de soldadura [24]
Confort Bienestar fiacutesico en determinadas condiciones
Traslape es la unioacuten entre dos elementos permitiendo que los elementos se
prolonguen [25]
Escoria Es una capa protectora que se genera para proteger el cordoacuten de soldadura
J1 Junta uno
P1T Probeta uno seccioacuten Transversal
P2F Probeta dos seccioacuten frontal
xvi
RESUMEN
El objetivo de este proyecto de titulacioacuten es desarrollar un manual de procedimientos
para la aplicacioacuten de ensayos no destructivos como inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases aplicados a juntas a tope y tipo T
presentes en tanques de almacenamiento de petroacuteleo de acuerdo a la Norma API 650
desarrollando procedimientos especiacuteficos para cada tipo de ensayo y su aplicacioacuten en
probetas con defectologias
Mediante un anaacutelisis comparativo del porcentaje de error en la deteccioacuten de fallos o
discontinuidades se validan los procedimientos de inspeccioacuten desarrollados con los
realizados por una entidad externa certificada basado en los criterios de aceptacioacuten y
rechazo de la Norma API 650 seccioacuten 8 el porcentaje de error fue menor del 10
como liacutemite los procedimientos de inspeccioacuten son aplicables para cordones de
soldadura de tanques de almacenamiento atmosfeacuterico
Dichos procedimientos se encuentran agrupados en un manual estos fueron
desarrollados para las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases
Este manual constituye una guiacutea para el desarrollo de nuevos procedimientos para las
entidades que se especializan en la aplicacioacuten de ensayos no destructivos y que buscan
la certificacioacuten de sus inspecciones
Palabras Clave Procedimientos Inspeccioacuten Inspeccioacuten Visual Liacutequidos
Penetrantes Ultrasonido Arreglo de Fases Probeta Ensayos No Destructivos
xvii
ABSTRACT
The objective of this titling project is to develop a manual of procedures for the
application of non-destructive tests such as visual inspection penetrating liquids and
ultrasound phases arrangement applied to tope and type T joints present in petroleum
storage tanks according to API Standard 650 developing specific procedures for each
type of non-destructive test and its application in defection specimens A comparative
analysis that corroborates the validity of the inspection procedures applied and those
performed by a certified external entity evaluated by means of acceptance and
rejection criteria of API Standard 650 obtaining as a result a percentage of error below
the 10 limit corresponding to the human and environmental factor in the taking of
measurements in conclusion the inspection procedures are applicable for welding
cords of atmospheric storage tanks
These procedures are described in manuals developed for the different inspection
techniques visual penetrant liquids and ultrasound phase arrangement
This manual is going to be a guide for the new procedure developing for entities which
are specialized in the application of non-destructive testing and which are looking for
the certification of their inspection
Keywords Procedures Inspection Visual Inspection Penetrating Liquids
Ultrasound Phase Arrangement Test Tube Non-Destructive Testing
xviii
INTRODUCCIOacuteN
La actividad petrolera en el Ecuador es una fuente de ingresos importante para su
economiacutea en el antildeo 2019 hasta el mes de octubre se extrajeron un total de 52745926
barriles de petroacuteleo el cual es almacenado hasta su procesamiento en tanques
dependiendo de la presioacuten y la volatilidad del petroacuteleo variacutean su estructura y material
siendo el maacutes importante el acero ASTM-A36
La aplicacioacuten de normas establecidas por el Instituto Americano de Petroacuteleo (API)
garantiza la fabricacioacuten y funcionamiento de tanques soldados para almacenamiento
mediante paraacutemetros aplicados a meacutetodos de deteccioacuten de discontinuidades como los
ensayos no destructivos los cuales son teacutecnicas que permiten la deteccioacuten de
indicaciones superficiales y subsuperficiales en uniones de soldadura posibilitando el
mantenimiento y reparacioacuten oportuna de estructuras de grandes dimensiones Para la
aplicacioacuten adecuada de este tipo de ensayos es necesario estandarizar los
procedimientos mediante manuales que sirvan de complemento al momento de
inspeccionar
En la actualidad existen manuales que permiten el uso de los equipos de ensayos no
destructivos Jaime Peacuterez et al en el antildeo 2015 elaboroacute un manual de procedimientos
para la inspeccioacuten en uniones a tope para tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y
coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido Olympus EPOCH 1000i en la que
se destaca la importancia de aplicar dichos ensayos para determinar la integridad
estructural de los materiales y estructuras en tuberiacuteas Daniel Perera en el antildeo 2017
elaboroacute un manual de introduccioacuten al ultrasonido industrial en el que se destaca la
necesidad de definir los pasos de una inspeccioacuten ultrasoacutenica cumpliendo con las
normas internacionales brindar una guiacutea para el desarrollo de manuales de
procedimiento de empresas dedicadas al aacutembito de las inspecciones de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo aplicando ensayos no destructivos Esta es una razoacuten de
gran importancia para desarrollar un manual de procedimientos que permita la
inspeccioacuten en uniones de dos importantes tipos de soldadura a tope y tipo T en
tanques de almacenamiento de petroacuteleo fabricados de acero ASTM- A36
xix
Problemaacutetica
Siendo el Ecuador un paiacutes que basa su economiacutea en la produccioacuten de petroacuteleo tiene la
necesidad de aumentar la construccioacuten de tanques para su almacenamiento mismos
que necesitan un debido control de calidad para verificar el cumplimiento de todos los
lineamientos establecidos para la puesta en operacioacuten de los mismos de lo contrario
puede existir la presencia de fallas estructurales que podriacutean causar derrames de
petroacuteleo lo que generariacutea peacuterdidas econoacutemicas a las empresas petroleras y dantildeos
irreparables al medio ambiente
Ademaacutes las empresas constructoras de los tanques en mencioacuten contratan a otras
especializadas en ensayos no destructivos de soldaduras para realizar las debidas
inspecciones y al considerar que cada procedimiento requiere de un manual para su
aplicacioacuten en respuesta a dichos requerimientos se elabora el presente trabajo
Justificacioacuten
Es necesario la elaboracioacuten de un manual praacutectico y faacutecil de usar que permita realizar
un correcto procedimiento de inspeccioacuten en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo y evaluar el proceso de soldadura detectando posibles
defectos que ocasionen fuga del liacutequido almacenado que perjudicariacutea de manera
irreparable al medio ambiente y provocariacutea peacuterdidas econoacutemicas a la empresa
petrolera cabe destacar que este tipo de manual de procedimiento no los posee
cualquier entidad y son de uso principal de empresas dedicadas al aacuterea de los ensayos
no destructivos
Objetivo General
- Desarrollar un Manual de Procedimientos para la inspeccioacuten en uniones de
soldadura a Tope y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero
ASTM- A36
Objetivos Especiacuteficos
- Determinar los requerimientos establecidos por la norma API 650 y para la
inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope con la aplicacioacuten de los meacutetodos de
inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
xx
- Identificar y evaluar las discontinuidades presentes en probetas soldadas con
uniones a tope y tipo T fabricadas de acero ASTM- A36 con el uso de las teacutecnicas
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
- Validar los procedimientos de inspeccioacuten a efectuar en cada tipo de prueba en un
prototipo de tanque de almacenamiento construido a escala basado en la Norma
API 650
- Desarrollar el Manual de Procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a Tope
y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero A-36 por los meacutetodos
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
1
CAPIacuteTULO I
MARCO TEOacuteRICO
En este capiacutetulo se considera los tipos de tanques que se utilizan en el almacenamiento
de petroacuteleo describiendo sus caracteriacutesticas principales como el tipo de unioacuten para su
construccioacuten forma del techo y la capacidad de presioacuten de funcionamiento el proceso
de soldaduras que se pueden utilizar para la fabricacioacuten de tanques de almacenamiento
dependiendo de la capacidad y uso que se va a aplicar el proceso de calidad que deben
cumplir estos tanques para su funcionamiento asiacute como los tipos de teacutecnicas de
ensayos no destructivos utilizados (inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes
ultrasonido) para verificar y certificar que el tanque se encuentra apto para su
funcionamiento despueacutes de su fabricacioacuten describiendo las caracteriacutesticas tipos y
propiedades de cada uno de ellos los tipos de juntas presentes en la construccioacuten de
los tanques de almacenamiento de petroacuteleo los tipos de discontinuidades maacutes comunes
que pueden existir en este tipo de uniones soldadas las partes y contenido que tiene
un manual de procedimientos y la descripcioacuten de cada punto a ser tratado en una
inspeccioacuten
11Tanques de almacenamiento
Los tanques son estructuras disentildeadas para el almacenamiento o proceso de fluidos
previos a la refinacioacuten del petroacuteleo Se los puede disentildear de diferentes formas tamantildeos
y materiales dependiendo de la funcioacuten que se les deacute La volatilidad y la presioacuten del
fluido almacenado determinan el disentildeo del tanque que se debe usar [26]
111 Tanques atmosfeacutericos soldados
Estos tanques son generalmente utilizados en instalaciones petroleras como refineriacuteas
de petroacuteleo y estacioacuten de bombeo Estos son disentildeados para soportar presiones internas
de 15 psi
En la norma API 650 se contempla dos tipos de tanques de almacenamiento los de
techo fijo y los de techo flotante la diferencia entre los dos tipos es que los de techo
flotante se utilizan para el almacenamiento de productos altamente volaacutetiles como la
gasolina Los de techo fijo son utilizados para el almacenamiento de productos poco
2
volaacutetiles como el petroacuteleo Los tanques de almacenamiento a presioacuten atmosfeacuterica de
techo fijo seraacuten los que formen parte del presente estudio [27]
a Tanques atmosfeacutericos de techo fijo
Estos sirven para almacenar petroacuteleo agua o productos con una presioacuten de vapor
relativamente baja Es decir que son aquellos que no tienen tendencia a producir
vapores a la temperatura ambiente [28] La presioacuten de operacioacuten de estos tanques es
de 15 psi esto se logra por los respiraderos que se encuentran en la parte superior del
tanque De acuerdo a la norma API 650 para los tanques de techo fijo existen las
siguientes configuraciones de acuerdo al tipo de techo coacutenico sombrilla domo Los
tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo son los estudiados en este proyecto de
investigacioacuten [29]
minus Tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo
Tienen un cuerpo ciliacutendrico un fondo plano y su parte superior es similar a una
superficie esfeacuterica como se puede observar en la figura 1 estos tanques atmosfeacutericos
de techo tipo domo soportan presiones de 15 psi en ocasiones esta presioacuten puede
aumentar 25 psi debido a la generacioacuten de vapores internos [30] Su proceso de
fabricacioacuten es laborioso debido a que cada segmento del techo deben ser
conformados con un radio de curvatura comprendido en un rango de 08 ndash 12 veces el
diaacutemetro nominal del tanque [29] El disentildeo de la probeta tipo tanque que se fabricaraacute
en este proyecto seraacute en base a las caracteriacutesticas principales de este tipo de tanques
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo
Fuente Recipientes a presioacuten Diacuteaz del Castillo Rodriacuteguez 2018
3
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
Los tanques atmosfeacutericos son infraestructuras que representan el 95 de
almacenamiento de petroacuteleo del paiacutes Las normas que se aplican en este tipo de
estructuras son elaboradas por muchos organismos uno de los cuales es la API [31]
a Instituto americano de petroacuteleo (API)
Las normas y estaacutendares para tanques son hechos para proveer confiabilidad ante
factores criacuteticos de disentildeo los coacutedigos que son emitidos por el API son los encargados
de reducir los riesgos por cataacutestrofe debido a sus consideraciones de seleccioacuten de
materiales soldadura uniones meacutetodos de inspeccioacuten y fabricacioacuten y se aplican a la
industria quiacutemica alimenticia petrolera entre otras de esta manera entregan
aceptabilidad viabilidad asiacute como tambieacuten utilidad mediante el aseguramiento de la
calidad fiabilidad y seguridad de los disentildeos practicas operaciones y equipamientos
Por ende la norma que se va a utilizar en el proyecto para las inspecciones de juntas a
tope y tipo T es la norma API 650 en tanques soldados para almacenamiento de
petroacuteleo
minus Norma API 650
Esta norma tiene como finalidad facilitar la fabricacioacuten y adquisicioacuten de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo de varios tamantildeos y capacidades para presiones internas
no mayores a 172 kPa (212 lbfin) En esta norma se puede encontrar informacioacuten
sobre materiales de fabricacioacuten procedimientos de soldadura pruebas e inspecciones
asiacute como algunos lineamientos para la puesta en operacioacuten [32] [14]
12Meacutetodos de Soldadura
Los meacutetodos maacutes conocidos de soldadura tipo arco que se aplican en la construccioacuten
de tanques de almacenamiento son SMAW (soldadura de electrodo revestido)
GMAW (Soldadura de arco con proteccioacuten de gas) y GTAW (soldadura de electrodo
de tungsteno) Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento de petroacuteleo se ha
seleccionado el proceso SMAW
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW
Es un proceso de soldadura por arco el cual consiste en la utilizacioacuten de un electrodo
con recubrimiento a traveacutes de este electrodo se genera un arco eleacutectrico con el material
4
base como se observa en la figura 2 este arco puede llegar a tener temperaturas de
hasta 5500 degC fundieacutendose el nuacutecleo del electrodo al material base que se estaacute
soldando el recubrimiento del electrodo combustiona creando una atmosfera que
protege el proceso de soldeo de la humedad y elementos contaminantes Tambieacuten este
crea una escoria que recubre el cordoacuten de soldadura [33]
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
minus Tipo de electrodo utilizado en el proceso SMAW
Para la seleccioacuten del electrodo se debe seleccionar en base al material del que estaacute
construido el nuacutecleo tambieacuten se debe tener en cuenta el material del cual estaacute
compuesto el recubrimiento ademaacutes se debe considerar el diaacutemetro del electrodo [33]
para la identificacioacuten de un electrodo se puede guiar en la figura 3
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
13 Ensayos no destructivos
Los procesos de soldeo se encuentran presentes en diferentes tipos de construcciones
a nuestro alrededor ya sean estas estructuras de edificios puentes maacutequinas barcos
trenes aviones vehiacuteculos o en cualquier unioacuten que esteacute formada por diferentes piezas
Los elementos y piezas soldadas requieren de una verificacioacuten de coacutemo se realizoacute el
proceso de fabricacioacuten asiacute como tambieacuten sirven para realizar mantenimientos
preventivos a nivel industrial ya que la presencia de grietas nudos imperfecciones y
5
escoria pueden provocar la rotura de las piezas [34] Los ensayos no destructivos que
se van a utilizar para esta investigacioacuten son inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido con arreglo de fases
131 Inspeccioacuten visual
Este tipo de ensayo no destructivo es el maacutes baacutesico e inevitable de realizar en cada
inspeccioacuten ayuda a detectar discontinuidades superficiales que a simple vista no son
evidentes Existen algunas ayudas oacutepticas que se utilizan durante la inspeccioacuten visual
minus Magnificadores son accesorios que convergen o divergen la luz por refraccioacuten
se los llama lupas permiten magnificar el tamantildeo de la imagen La curvatura en el
lente convergente es un factor que permite la magnificacioacuten de la imagen que va
desde los 15X a 2000X
minus Linternas Permiten iluminar aacutereas con falta de luz natural o claridad Se debe
tener precaucioacuten en la utilizacioacuten de este accesorio en ambientes explosivos El
tipo de linternas maacutes usados son las haloacutegenas La intensidad de la luz debe ser de
1000 lux
minus Calibrador vernier o pie de rey son utilizados para realizar mediciones muy
finas con una alta exactitud [35]
a Visioacuten
Es la capacidad que permite a traveacutes de la luz interpretar nuestro entorno con la
percepcioacuten de las ondas de luz captadas por el ojo e interpretadas por el cerebro se
transforman en visioacuten
b Fundamento de la luz
La luz es el principio fiacutesico indispensable en la inspeccioacuten visual la frecuencia del
espectro electromagneacutetico estaacute entre 370 y 770 nm (nanoacutemetros) Existen algunos
tipos de luz
minus Incandescentes son laacutemparas de filamento con un manto de gas y arco de carboacuten
piro luminiscente
6
minus Luminiscente son laacutemparas de descarga de gas laser diodos que emiten luz led y
fluorescente [35]
132 Ultrasonido
Es una teacutecnica de ensayo no destructivo la cual es empleada en deteccioacuten de defectos
de soldadura Este hace uso de las ondas acuacutesticas de igual naturaleza que las ondas
sonoras con la diferencia de que su campo de frecuencia se localiza por encima de la
zona perceptible para el oiacutedo
El campo de las ondas ultrasoacutenicas comprende las frecuencias superiores a los 20 kHz
El liacutemite para la frecuencia puede ser percibida por el oiacutedo y depende de la praacutectica
para que pueda existir generacioacuten y recepcioacuten de estas frecuencias [36] Estas ondas
ultrasoacutenicas se generan debido a las siguientes propiedades
minus Efecto piezoeleacutectrico
Es un fenoacutemeno fiacutesico que poseen algunos cristales por lo cual se forma un diferencial
de potencial eleacutectrico en el cristal cuando eacuteste se encuentra sometido a una
deformacioacuten mecaacutenica generaacutendose ondas ultrasoacutenicas a frecuencias sobre los 100
KHz con cristales delgados [5]
minus Efecto magnetoestrictivo
Debido al efecto del campo magneacutetico existen materiales ferromagneacuteticos que tienen
la propiedad de contraerse o expandirse En el acero ferromagneacutetico se genera un
campo magneacutetico si este es expuesto a un esfuerzo de compresioacuten o traccioacuten [39]
La aplicacioacuten de esta teacutecnica necesita una fuente de emisioacuten e interaccioacuten de las ondas
con la pieza con los defectos y un verificador de indicaciones [37] Las ondas
ultrasoacutenicas se propagan a traveacutes de todos los medios por donde exista fracciones de
materia aacutetomos o moleacuteculas capaces de vibrar debido a esto su propagacioacuten tendraacute
lugar en los gases liacutequidos y soacutelidos [5]
Este meacutetodo no destructivo en el que un haz o conjunto de ondas de alta frecuencia se
los introduce en materiales para la deteccioacuten de fallas en la superficie y sub-superficial
[38]
7
a Onda ultrasoacutenica
Todo material con propiedades elaacutesticas puede propagar ondas soacutenicas y ultrasoacutenicas
a traveacutes de eacutel en tanto las fuerzas elaacutesticas son capaces de retraer las partiacuteculas a su
posicioacuten de reposo
En cuerpos con estructura cristalina como los metales en estado soacutelido las partiacuteculas
que conforman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones de equilibrio
describiendo oscilaciones con trayectorias diversas en funcioacuten de la energiacutea mecaacutenica
aplicada originando distintos tipos de ondas ultrasoacutenicas [40]
minus Ondas longitudinales
Estas ondas viajan a traveacutes de los materiales con una alternancia entre compresioacuten y
refraccioacuten generando que las partiacuteculas transmitan ondas de vibracioacuten de ida y vuelta
en la misma direccioacuten por la cual viajaron las ondas tal como se puede observar en la
figura 4 Este mismo tipo de onda es el que transmite el sonido a traveacutes de los cuerpos
soacutelidos y liacutequidos [36] [41]
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra (a) el graacutefico de la amplitud del desplazamiento de la partiacutecula versus la
distancia que viaja la onda ambas con la resultante del punto maacutes bajo de la refraccioacuten
y la cresta de la compresioacuten (b) Representacioacuten de la presioacuten instantaacutenea del
desplazamiento de la partiacutecula El eje horizontal representa el tiempo instantaacuteneo de la
distancia recorrida [41]
8
minus Ondas transversales
Si el medio es capaz de transmitir esfuerzos de cizalladura lo cual ocurre en la mayor
parte de los cuerpos soacutelidos las partiacuteculas oscilan en direccioacuten transversal de la
emisioacuten de la onda originaacutendose de esta manera las ondas transversales como se
puede observar en la figura 5 [36]
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra el esquema de la oscilacioacuten de las partiacuteculas onda frontal direccioacuten de la
onda y la longitud de la onda correspondiente a un ciclo [41]
b Pantallas del equipo de ultrasonido
Para examinar las sentildeales que detecta el equipo de ultrasonido este se ayuda de cuatro
diferentes pantallas en las cuales se detectan variables utilizadas para interpretar los
resultados del barrido realizado durante la inspeccioacuten
minus A-SCAN
En esta pantalla se muestran sentildeales oscilantes mostrando un oscilograma del eco de
amplitud del reflector encontrado indicando los paraacutemetros dimensionales de la
ubicacioacuten del defecto presente en el aacuterea inspeccionada esto se pueden observar en la
figura 6
9
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
minus B-SCAN
Como se observa en la figura 7 esta pantalla muestra las dimensiones de profundidad
y longitud de la discontinuidad teniendo como referencia la superficie frontal del
elemento inspeccionado
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan
Fuente Cursillo sobre la deteccioacuten de defectos por ultrasonido OLYMPUS 2015
minus C-SCAN
En la pantalla se visualiza la vista superior del aacuterea inspeccionada similar a una
radiografiacutea se puede observar varias discontinuidades a la vez la intensidad de cada
elemento se la representa en gamas de colores donde el elemento maacutes relevante tiene
la maacutes alta intensidad de color que es el rojo como se muestra en la figura 8
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan
Fuente Inspeccioacuten de soldaduras empleando el ensayo de ultrasonido en lugar de radiografiacutea
Carlos Enrique Suaacuterez Navas 2011
10
minus S-SCAN
Esta pantalla permite visualizar la profundidad de la pieza en la cual se muestra dos
ejes el de la distancia proyectada y el del recorrido entregando una imagen del sector
angular como se puede observar en la figura 9 [5]
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
c Transductor
Es un elemento muy importante en el sistema ultrasoacutenico de instrumentacioacuten debido
al elemento piezoeleacutectrico que se encarga de convertir la sentildeal eleacutectrica en vibraciones
mecaacutenicas y de vibraciones mecaacutenicas a sentildeales eleacutectricas se lo puede observar en la
figura 10 [5]
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico
Fuente Christian Peacuterez
minus Hay dos tipos de transductores con respecto a la direccioacuten del haz y a la superficie
estos son transductores de incidencia normal y transductores de incidencia
angular
Para la deteccioacuten defectologica en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento se va a utilizar un transductor de incidencia angular
11
minus Transductores de incidencia angular
Son aquellos que generan ondas cortas son empleados en equipos de ultrasonido con
arreglo de fases de pulso-eco su funcioacuten es detectar discontinuidades (inspeccioacuten en
defectologiacutea) Los aacutengulos de refraccioacuten maacutes comunes en este tipo de transductores
son de 35 45 6070 80 y 90deg a estos aacutengulos se los denomina de entrada como se
observa en la figura 11 [5]
Figura 11 Transductor de incidencia angular
Fuente Ajustes de equipo de medicioacuten por ultrasonido usando un brazo roboacutetico Arroyo
Francisco 2015
133 Liacutequidos penetrantes
Es un meacutetodo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades
superficiales en materiales no demasiados rugosos Hoy en diacutea la evolucioacuten de la
prueba de liacutequidos penetrantes permite el uso de un tipo de aceite la adicioacuten de
pigmentos removedores y reveladores [42] las fallas encontradas a traveacutes de los
liacutequidos penetrantes dan solamente una indicacioacuten aproximada de la profundidad y
tamantildeo del defecto [43]
Se los aplica en diferentes materiales como aluminio plaacutesticos magnesio acero
latoacuten bronce vidrio y fundiciones Todos estos materiales producen discontinuidades
ya sea por defectos de manufactura servicio fundicioacuten se considera como los maacutes
relevantes las porosidades grietas traslapes fisuras granulaciones internas falta de
fusioacuten y grietas de fatiga [44]
Estaacuten basados en la propiedad que tiene un liacutequido para filtrarse dentro de las
cavidades que se encuentran abiertas a la superficie estos permanecen en la cavidad
mientras el exceso de liacutequido es removido El liacutequido remanente es extraiacutedo para
formar una indicacioacuten que es mucho maacutes visible que la propia cavidad [42] [36] A
continuacioacuten se enlista la clasificacioacuten de los liacutequidos penetrantes
12
a) Por su tipo
- Tipo I Penetrantes fluorescentes
- Tipo II Penetrantes visible
- Tipo III Dual
b) Por su meacutetodo de remocioacuten
- Meacutetodo A Lavable con agua
- Meacutetodo B Post emulsificable (emulsificador lipofiacutelico)
- Meacutetodo C Removible con solvente
- Meacutetodo D Post emulsificable (emulsificador hidrofiacutelico)
c) Por la forma del revelador
- Forma a Polvo seco
- Forma b Soluble en agua
- Forma c Suspendible en agua
- Forma d No acuoso para tipo I
- Forma e No acuoso para tipo II
- Forma f Aplicaciones especiales
En presente estudio se utilizaraacute la configuracioacuten meacutetodo C - tipo II ndash forma e [42]
a Penetrantes visibles
Estos pueden ser inspeccionados con luz natural o artificial El penetrante usualmente
es de color rojo para que las indicaciones que se producen con el contraste blanco del
fondo blanco del revelador sean bien definidas [45] Se utiliza para la deteccioacuten de
discontinuidades de fabricacioacuten en talleres o en el campo Soldaduras en estructuras
de acero soldaduras en recipientes sujetos a presioacuten piezas de fundicioacuten piezas
forjadas piezas con maquinado final
Las indicaciones del penetrante visibles pueden ser examinadas sea con luz visible
natural o artificial Se necesita una iluminacioacuten adecuada para no tener fallas en la
sensibilidad de la inspeccioacuten [46]
- Caracteriacutesticas del penetrante visible
La caracteriacutestica fundamental de un liacutequido penetrante es su poder de penetracioacuten Lo
que no es suficiente para que sea apto para examinar un producto sino que precisa de
13
otras propiedades Por lo cual un penetrante ideal deberiacutea reunir las siguientes
caracteriacutesticas [5] poder penetrar en discontinuidades o grietas muy finas poder
permanecer en discontinuidades muy gruesas no evaporarse o secarse raacutepidamente
ser faacutecilmente eliminable de la superficie que la limpieza superficial no afecte al
penetrante retenido por la discontinuidad permanecer en estado fluido para poder
emerger con facilidad al aplicar el revelador poder extenderse en peliacuteculas finas y de
espesor uniforme conservar el color o la fluorescencia durante un tiempo suficiente
su color o fluorescencia contraste bien sobre el fondo no ser corrosivo ni atacar a los
materiales que se examinen no tener olor intenso o desagradable ser estable en las
condiciones de uso o almacenamiento no tener componentes toacutexicos ser
econoacutemicamente rentables [36]
- Propiedades baacutesicas de los penetrantes visibles
El penetrante es un liacutequido de tipo aceitoso transparente incoloro y sin sabor el cual
cuenta con las siguientes propiedades [42]
minus Tensioacuten superficial
Es la unioacuten de las moleacuteculas que se encuentran en una superficie liacutequida con un mismo
volumen tomando la forma de la superficie tal como se puede observar en la figura
12 La forma que tiene la gota permite la simplificacioacuten de este concepto [47]
Figura 12 Tensioacuten superficial
Fuente Liacutequidos Penetrantes Echevarria Ricardo 2003
minus Humectabilidad
Es la propiedad de los liacutequidos que les permite expandirse adhirieacutendose a la superficie
de la pieza a inspeccionar Esta depende de la interaccioacuten del liacutequido con la fase soacutelida
y gaseosa en la que se encuentra [47]
minus Aacutengulo de contacto
Es el aacutengulo que se forma entre la interfase liacutequido- soacutelido tal como se observa en la
Figura 13 En la unioacuten del penetrante con el material se debe producir un aacutengulo de
14
contacto menor de 90deg este generaraacute un resultado satisfactorio durante la inspeccioacuten
[42]
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
minus Accioacuten capilar
Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones fiacutesicas
anaacutelogas tales como en medios porosos) que es producida por la tensioacuten superficial
[3]
minus Viscosidad
Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo cortante La
viscosidad de los liacutequidos se reduce con el aumento de temperatura estas propiedades
tienen efecto contrario en los gases [3]
minus Tensioacuten superficial
Es el trabajo que realiza un liacutequido al transportar moleacuteculas hasta la superficie como
se observa en la figura 14 [48]
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
minus Volatilidad
Es una propiedad de los liacutequidos que les permite pasar al estado gaseoso con facilidad
Esta propiedad depende principalmente de la temperatura y la presioacuten interna a la cual
se encuentra la mezcla del liacutequido penetrante [48]
15
b Removible con solventes
Este tipo de meacutetodo se emplea para la remocioacuten del exceso de liacutequido penetrante
visibles que no es soluble en agua Son muy praacutecticos de utilizar ya que el solvente
generalmente se presenta en aerosol [49]
c Reveladores huacutemedos no acuosos
Es un polvo suspendido en un liacutequido volaacutetil se lo puede utilizar con todos los tipos
de penetrantes y procesos Este tiene la maacutes alta sensibilidad de todos los reveladores
Se debe tener mucha precaucioacuten que la zona esteacute friacutea antes de ser aplicado el producto
[50] La principal propiedad de los reveladores huacutemedos no acuosos es la siguiente
- Accioacuten capilar
El revelador provee de un recubrimiento que permite extrae el penetrante de la cavidad
donde se encuentre actuando como un papel secante tal como se observa en la figura
15 [42]
a) El revelador dispersa el penetrante de forma lateral de esta manera ensancha la
indicacioacuten
b) Expande las tintas del penetrante alrededor de las partiacuteculas del revelador para
resaltarlas
c) Trabaja verticalmente a traveacutes del revelador para incrementar el espesor del tinte
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
14 Juntas de soldadura
Es la unioacuten de elementos o miembros a ser soldados permanentemente [51] Existe una
gran variedad de juntas soldadas utilizadas para la construccioacuten de tanques de
almacenamiento de las cuales se va a utilizar a tope y en ldquoTrdquo
16
141 Juntas a tope
Los elementos o miembros de metal se unen por su espesor o sus extremos tal como
se puede observar en la figura 16 [15]
Figura 16 Junta a tope
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
142 Juntas tipo ldquoTrdquo
La zona a soldar consta de la unioacuten de la cara de uno de los elementos de metal y el
borde de otro [31] tal como se puede observar en la figura 17
Figura 17 Junta tipo T
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
a Biselado
El bisel en V es utilizado generalmente para la unioacuten de tanques de almacenamiento
de petroacuteleo el cual sirve para unir elementos por la parte exterior o interior del tanque
[31]
- Juntas con biselado en V
Es la ranura maacutes conocida en uniones de tipo a tope [15] requiere un biselado con un
aacutengulo que puede variar desde 15deg hasta los 60deg en la cara simple de las piezas
coincidentes [52] [15] tal como se puede observar en la figura 18
Figura 18 Junta a tope con bisel en V
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
17
15 Discontinuidades
Por lo general las juntas soldadas y el material base presenta discontinuidades
comprometiendo la integridad de la estructura
En las normas existen distintos criterios de aceptacioacuten de las discontinuidades
estableciendo el tipo tamantildeo nuacutemero y distribucioacuten dependiendo de los valores
especificados podriacutean ser consideradas aceptables caso contrario la junta soldada
debe ser reparada y se estima una fecha para realizar nuevamente la inspeccioacuten
Hay grandes diferencias entre discontinuidades y defectos cuando se habla de una
interrupcioacuten anormal en la estructura del material como por ejemplo las propiedades
mecaacutenicas presentan una falta de homogeneidad o en la metalurgia etc es una
discontinuidad el defecto es una discontinuidad en siacute y se produce cuando por su
naturaleza excede los valores liacutemite para ser aceptados por una Norma o coacutedigo y
dicha soldadura quedara automaacuteticamente rechazada Las discontinuidades se dividen
en [5]
- Relevantes son aquellas que requieren de la interpretacioacuten y evaluacioacuten de sus
caracteriacutesticas (tamantildeo forma o localizacioacuten) durante el proceso de inspeccioacuten
- No relevantes aquellas que requieren uacutenicamente ser interpretadas sus
caracteriacutesticas durante el proceso de inspeccioacuten (no requieren de evaluacioacuten)
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura
Existen dos tipos de defectos de tipo superficial e internos los cuales se encuentran
especificados en las figura 19 y figura 20 respectivamente [5]
18
Figura 19 Tipos de defectos superficiales
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Figura 20 Tipos de defectos internos
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Discontinuidades Superficiales
Exceso de penetracioacuten
Falta de penetracioacuten
Concavidad externa
Concavidad internaSocavaduras
Quemones
Salpicaduras
Discontinuidades internas
Fisurasbull Longitudinales
bull Transversales
Falta de penetracioacuten
Falta de fusioacutenbull En la raiacutez
bull Entre pasadas
Inclusiones
Porosidadbull Esferica
bull Aislada
bull Agrupada
bull Alineada
bull Alargada
Escoria
Desalineamiento
19
152 Discontinuidades superficiales
A continuacioacuten se enlista los defectos superficiales maacutes recurrentes en la
construccioacuten de tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Socavadura
Es la falta de metal en los bordes del cordoacuten de soldadura tiene la forma de surcos con
longitudes variadas son concentradores de tensioacuten y disminuyen el espesor de la plancha las
causas para que se generen son la inapropiada teacutecnica y corrientes altas como se observa en
la figura 21
Figura 21 Socavadura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Falta de soldadura
Es la falta de material de aporte en la superficie del cordoacuten de soldadura como se
observa en la figura 22 esta discontinuidad tambieacuten puede generarse en la raiacutez de la
junta
Figura 22 Falta de soldadura
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
- Falta de fusioacuten
Es un tipo de discontinuidad en la que no existe una fusioacuten completa entre el metal de
soldadura y las paredes de los cordones de soldaduras cercanas o el bisel del metal
puede ser superficial o sub-superficial y se debe a una teacutecnica deficiente por parte del
soldador que realiza el cordoacuten de soldadura inadecuado disentildeo de la junta o
contaminacioacuten excesiva como se observa en la figura 23
20
Figura 23 Falta de Fusioacuten
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
153 Discontinuidades internas
A continuacioacuten se enlista los defectos internos maacutes recurrentes en la construccioacuten de
tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Falta de penetracioacuten en la junta
Se ubica de manera adyacente a la raiacutez de la junta y es producida por la falta de
penetracioacuten de la soldadura ya que no se extiende en toda la junta es causada por una
mala teacutecnica o inexperiencia del soldador disentildeo deficiente o contaminacioacuten excesiva
como se observa en la figura 24 [15] [5] [53]
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Quemones
Son discontinuidades que se producen cuando existe penetracioacuten excesiva en el sector
de la pasada de raiacutez provocando que el aporte de soldadura se solape dentro de la
misma su causa maacutes frecuente es un exceso en la corriente un manejo inadecuado y
bajas en la velocidad del electrodo como se observa en la figura 25 [15] [5] [53]
Figura 25 Quemoacuten
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
21
- Inclusiones
Es cuando se halla un material metaacutelico o no metaacutelico totalmente ajeno en la soldadura
La inclusioacuten maacutes comuacuten es por presencia de escoria como se observa en la figura 26
[15] [5] [53]
Figura 26 Inclusioacuten
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Porosidad agrupada
Son discontinuidades provocadas por gases agentes oxidantes o exceso de humedad
en el revestimiento del electrodo o en el metal base atrapados en el interior del metal
de soldadura durante el proceso de solidificacioacuten formando cavidades llamadas
tambieacuten nido de poros en el interior del cordoacuten de soldadura como se observa en la
figura 27 [15] [5] [53]
Figura 27 Porosidad agrupada
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
- Fisura
Es una discontinuidad lineal que se caracteriza por presentar en sus extremos
geometriacuteas agudas debido a esto tiende a propagarse por el cordoacuten de soldadura y
crecer especialmente aquellos que se someten a cargas de fatiga como se observa en
la figura 28 [15] [5] [53]
Figura 28 Fisura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
22
CAPIacuteTULO II
METODOLOGIacuteA
En este capiacutetulo se describe el contenido de cada uno de los puntos que debe tener un
manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras
Se indica el procedimiento para la construccioacuten de un prototipo a escala de un tanque
de almacenamiento atmosfeacuterico de petroacuteleo se realiza el disentildeo de la estructura el
proceso de ensamblaje y la unioacuten de la estructura por medio de cordones de soldadura
tambieacuten se describe el proceso de fabricacioacuten de otras probetas de tipo juntas a tope y
T con discontinuidades en su cordoacuten de soldadura
Se trata tambieacuten sobre los procesos de inspeccioacuten con ensayos no destructivos
(inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido) que se deben realizar bajo la
norma API 650 describiendo cada punto que se debe tomar en cuenta para una correcta
inspeccioacuten y evaluacioacuten de los cordones de soldadura
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento
211 Procedimiento
Es el proceso que se realiza para desarrollar un trabajo estaacute conformado por tareas que
se deben realizar Se pretende que el procedimiento relacione una tarea que se estaacute
realizando con otras que la siguen [49]
212 Manual de procedimientos
Es un documento en el cual se describe las actividades que se debe seguir para realizar
funciones de un proceso En esta seccioacuten se describe cada elemento que como miacutenimo
debe contener un manual de procedimientos asiacute como la especificacioacuten del contenido
a ser incluido en este [5]
1 Caraacutetula
Para elaborar un manual de procedimiento se debe colocar membretes que permitan
identificar el origen y la validez de este los mismos que estaacuten constituidos por
membretes de encabezado y de firmas
23
- Membrete encabezado
Este elemento consta de cuatro casilleros como se observa en la figura 29 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 29 Membrete de encabezado
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
Casillero 1 se coloca el logotipo de la institucioacuten a la que pertenece el manual
Casillero 2 se coloca el tipo de meacutetodo con el cual se va a realizar el procedimiento
Casillero 3 se coloca un coacutedigo de referencia para identificar el procedimiento asiacute
como el nuacutemero de procedimientos con los cuales cuenta la institucioacuten
Casillero 4 se coloca el nuacutemero de paacuteginas total de las que consta el manual
- Membrete firmas
Este elemento consta de seis casilleros como se observa en la figura 30 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 30 Membrete de firmas
Elaborado por Christian Peacuterez 2020
Casillero 1 se coloca el nombre de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 2 se coloca el nombre de la persona que va hacer la revisioacuten del
procedimiento
Casillero 3 se coloca el nombre de la persona que va aprobar el procedimiento
Casillero 4 se coloca firma de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 5 se coloca firma de la persona que reviso el procedimiento
Casillero 6 se coloca firma de la persona que aproboacute el procedimiento
Casillero 7 se coloca fecha en la que se elaboroacute el procedimiento
24
Casillero 8 se coloca fecha en la que se revisoacute el procedimiento
Casillero 9 se coloca fecha en la que se aproboacute el procedimiento
2 Objetivo
El objetivo debe describir los requerimientos de trabajo y el meacutetodo de ensayo no
destructivo con el que se va a realizar el procedimiento
3 Alcance
Da a conocer la cantidad maacutexima de requisitos que permite el procedimiento a ser
realizado
4 Personal
Seguacuten la normativa se describe a la persona autorizada a realizar el procedimiento en
campo
5 Normas y coacutedigos de referencia
Se realiza una lista de las normas y coacutedigos que regiraacuten el procedimiento durante el
proceso de inspeccioacuten
6 Materiales y caracteriacutesticas dimensionales
Es necesario conocer con exactitud el elemento del material a inspeccionar asiacute como
tambieacuten sus paraacutemetros constructivos y dimensiones
7 Geometriacutea de la junta
El tipo de unioacuten de soldadura debe ser detallado para poder realizar la inspeccioacuten
8 Equipo
Se describen las caracteriacutesticas del equipo y accesorios a ser utilizados durante la
inspeccioacuten
9 Teacutecnica a ser usada
Dependiente del trabajo a realizar en este punto se especifica la teacutecnica adecuada para
la imperfeccioacuten de soldadura seleccionada de acuerdo a la tabla 1
25
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END
Imperfecciones en
Soldaduras
Superficial Sub-Superficial Volumeacutetricas
VT PT MT ET RT UTA UTS AE UTT
Quemoacuten Grietas
Refuerzo
ExcesivoInadecuado
Inclusiones (escoria)
Fusioacuten incompleta
Penetracioacuten
incompleta
Desalineacioacuten
Traslape
Porosidad
Concavidad de raiacutez Desbaste
Leyenda
VT - Inspeccioacuten Visual
PT- Inspeccioacuten por Tintas Penetrantes
MT- Inspeccioacuten por Partiacuteculas Magneacuteticas
ET - Inspeccioacuten por Electromagnetismo
RT- Inspeccioacuten por Radiografiado
UTA - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz angular
UTS - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz recto
AE - Inspeccioacuten por Emisiones Acuacutesticas
UTT - Inspeccioacuten por Ultrasonido para medicioacuten de
espesores
Todos o la mayoriacutea de las teacutecnicas estaacutendar detectaraacuten esta imperfeccioacuten bajo todas o la mayoriacutea
de condiciones
Una o maacutes teacutecnicas estaacutendar detectaraacute esta imperfeccioacuten bajo ciertas condiciones
Se requieren teacutecnicas condiciones yo requisitos especiales de personal para detectar esta
imperfeccioacuten
Fuente Nondestructive Examination ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2019 pag 37
10 Condiciones superficiales
En esta seccioacuten se describiraacute la condicioacuten en la que se debe encontrar la superficie
previas a la inspeccioacuten existen especificaciones baacutesicas en los coacutedigos y normas
utilizados
11 Criterios de registro e identificacioacuten
Se detallan ciertos criterios que permiten la aceptacioacuten de las discontinuidades
encontradas en el proceso de inspeccioacuten
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Los criterios de aceptacioacuten-rechazo que rige la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se detallaraacuten en este iacutetem
13 Reporte
En esta seccioacuten se detallan los resultados obtenidos en el ensayo utilizado
26
22 Construccioacuten de probetas
221 Caacutelculo del espesor de la plancha
Para la construccioacuten del tanque prototipo a escala es necesario conocer el espesor de
la plancha que se va a utilizar para la fabricacioacuten del mismo para esto se debe aplicar
la ecuacioacuten (1) descrita a continuacioacuten
119905119889 =26 times119863 times(119867minus1)times119866
119878119889+ 119862119860 (1)
Donde
119905119889 espesor de la plancha [in]
D diaacutemetro nominal del tanque [ft]
H nivel maacuteximo del liacutequido a almacenar [ft]
G gravedad especifica del liacutequido a almacenar
CA corrosioacuten admisible [in]
119878119889 esfuerzo admisible del material [psi]
Los valores del diaacutemetro nominal y altura del tanque se toman del tanque de
almacenamiento real debido a que si se toman los datos del tanque a escala el espesor
seraacute inferior al miacutenimo exigido por la norma API 650 Para el nivel maacuteximo de liacutequido
a almacenar se debe tomar el 80 de la altura del cuerpo del tanque de
almacenamiento debido a que no se puede hacer uso de todo el espacio con el liacutequido
a almacenar A continuacioacuten se muestran los valores del diaacutemetro nominal y la altura
del liacutequido a almacenar
D= 27432 [mm] D= 90 [ft]
H= 97536 [mm] H= 32 [ft]
Los valores para la gravedad especiacutefica corrosioacuten admisible y esfuerzo admisible
fueron tomadas del documento bibliograacutefico Memorias de caacutelculo Mecaacutenico [54]
Gravedad especifica de petroacuteleo crudo a 205 degF= 092
Corrosioacuten admisible= 00625 [in]
27
Esfuerzo admisible A-36= 36000 [psi]
119905119889 =26 times 90 ft times (32 ft minus 1) times 092
36000 psi+ 00625 in
119905119889 = 024 [in] 119905119889 = 6 09 [mm]
Debido a que no existe en el mercado planchas de acero ASTM A-36 con espesor de
6 09 [mm] se debe seleccionar la plancha de espesor 6 [mm]
222 Probeta tipo tanque
Para el disentildeo de las probetas con defectologias se elaboraraacute un tanque probeta a
escala 125 de un modelo tomado de la empresa puacuteblica Petroamazonas el cual tendraacute
diferentes defectologias en sus uniones soldadas
a Barolado
Este proceso de conformado mecaacutenico por flexioacuten consiste en la deformacioacuten plaacutestica
de laacuteminas con la ayuda de rodillos en configuraciones de tres o maacutes rodillos
doblando la plancha metaacutelica obligaacutendola a tomar la forma curva que se desea obtener
como se observa en la figura 31
El proceso para barolar una plancha consiste en la aplicacioacuten de presioacuten de uno de los
rodillos el que tiene una movilidad en el eje vertical hasta que roce el material y con
el movimiento de los otros rodillos permitir que la pieza empiece a tomar curvatura
se debe ir presionando un poco maacutes cada vez que ingrese nuevamente el material a la
baroladora Este tipo de baroladora no posee ninguacuten tipo de instrumento de medicioacuten
de presioacuten por lo que la presioacuten aplicada fue de forma mecaacutenica hasta lograr un
cilindro del diaacutemetro requerido [55] [56]
28
Figura 31 Proceso de barolado
Fuente Disentildeo y Construccioacuten de una maacutequina prototipo para rebordear fondos toriesfeacuterico de
tanques de almacenamiento Cuichaacuten Fausto Malte Javier 2012
Cuando la plancha ya ha tomado la forma curva deseada se unen los pedazos de
plancha ya barolados y mediante puntos de soldadura se da forma al cuerpo del tanque
de almacenamiento prototipo a escala como se observa en la figura 32 [55] [56]
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala
Fuente Christian Peacuterez
b Repujado
Este proceso de conformado se lo emplea para dar la forma coacutencava deseada a una
chapa metaacutelica plana se coloca la chapa sujeta a un eje rotativo y mediante rodillos se
va dando la forma deseada por medio de presioacuten como se observa en la figura 33 [55]
[56]
Figura 33 Proceso de repujado
Fuente The Fabricator Dished end manufacturing for beginners 2018 [57]
29
223 Probeta tipo juntas
Estas probetas se las desarrolloacute con el proceso de soldadura SMAW con la finalidad
de desarrollar una simulacioacuten de un corte de las juntas presentes en tanques de
almacenamiento se puede observar en la figura 34 un ejemplo de probeta tipo junta
en T
Figura 34 Probeta junta tipo T
Fuente Christian Peacuterez
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras
Se describe el procedimiento teoacuterico para realizar una inspeccioacuten asiacute como los pasos
previos a la misma
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual
Las fallas tiacutepicas que se pueden encontrar en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
por medio de una inspeccioacuten visual son corrosioacuten agrietamiento y desunioacuten [31]
[58] Existen factores que afectan la durante la inspeccioacuten visual que se deben
considerar
minus El acceso al aacuterea que se desea inspeccionar
minus Adecuada iluminacioacuten
minus Evitar el alumbramiento directo y reflejado
minus Es importante limpiar las zonas a ser inspeccionadas de cualquier tipo de suciedad
contaminacioacuten o cualquier objeto que impida la deteccioacuten de fallas en el cordoacuten de
soldadura
minus El factor ambiental es muy importante en la inspeccioacuten como es temperaturas
altas lluvia viento asiacute como otros factores que alteren el clima y no permitan un
buen proceso de inspeccioacuten visual
30
minus El personal que la va a realizar debe tener conocimientos del objeto que va a
inspeccionar de esta manera podraacute examinar de forma adecuada
minus Se debe inspeccionar los targets o blancos especiacuteficos debido a que el
funcionamiento del ojo ciega al mover de un punto a otro la mirada evitando el
escaneo del aacuterea total
minus Las marcas como decoloraciones dan indicios de un defecto en la zona
minus La corrosioacuten en la inspeccioacuten visual es muy criacutetica el personal debe tener
experiencia en deteccioacuten de corrosioacuten que se encuentra en ciertos puntos de la
estructura de los tanques
a Desarrollo de actividades
1 Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste
como solicita la norma API 650 [14] Se debe realizar una inspeccioacuten preliminar en
toda el aacuterea con fines de limpieza deteccioacuten de objetos extrantildeos objetos deformados
corrosioacuten salpicaduras u otros dantildeos
2 Preparacioacuten de la superficie
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe
dantildear ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante
que impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
minus Para la limpieza de las zonas a ser inspeccionadas se puede utilizar detergentes
limpiadores alcalinos desengrasantes de vapor solventes saca pintura limpieza
ultrasoacutenica limpieza a vapor limpieza mecaacutenica
minus Con el fin de realizar una correcta inspeccioacuten visual a la pieza que se va a examinar
se recomienda que la superficie del material tenga un acabado miacutenimo SSPC-SP3
(limpieza con herramienta manual mecaacutenica) [31]
3 Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie [59]
31
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas en el anexo 21
4 Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
5 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo la
cual tendraacute como variables calificaciones de soldador material a inspeccionar
cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem caracteriacutesticas de la discontinuidad y
observaciones de ser el caso
6 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 se determina los
paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
7 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [31]
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
La inspeccioacuten que se realiza con la teacutecnica de liacutequidos penetrantes se la puede
subdividir en procesos tipos meacutetodos o teacutecnicas de examinacioacuten Se utiliza
comuacutenmente dos grupos penetrantes fluorescentes penetrantes visibles
El proceso que se emplea se puede ver en la figura 35 La teacutecnica por liacutequidos
penetrantes consiste en la aplicacioacuten del liacutequido penetrante sobre la pieza previamente
32
sometida a un proceso de limpieza el penetrante generalmente tiene una tonalidad
rojiza y presenta baja viscosidad que en funcioacuten de esta propiedad penetra en las
discontinuidades existentes en la superficie de la pieza Bajo el principio de
capilaridad se realiza la limpieza de la pieza por medio de un liacutequido removedor cuya
funcioacuten es la eliminacioacuten del exceso de liacutequido penetrante que ha quedado en la
superficie Posteriormente se aplica el revelador el cual normalmente tiene talco en
suspensioacuten El liacutequido penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades de la pieza seraacute absorbido por el revelador en consecuencia
mostraraacute las discontinuidades existentes en la pieza ya que se tornan de color rojizo
[43]
Figura 35 Proceso de inspeccioacuten con penetrantes visibles
Elaborado por Christian Peacuterez 2019
a Preparacioacuten de la superficie
1 Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10seg aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36 [6]
33
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
2 Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
Algunas de las sustancias contaminantes pueden tener como origen numerosas causas
tales como [47]
- Procesos metaluacutergicos de fabricacioacuten arenas escama cascarilla de tratamiento
teacutermico oxidacioacuten etc
- Procedentes de controles no destructivos aceites partiacuteculas magnetizables
liacutequidos penetrantes usados precedentemente etc
- Condiciones de servicio grasas lubricantes oacutexidos barnices y pinturas etc
Estas sustancias contaminantes se las elimina con la aplicacioacuten de los siguientes
procesos de limpieza
minus Desengrasado
Se emplea detergentes alcalinos con concentracioacuten sobre la superficie de la pieza se
aplica por inmersioacuten o con ayuda de una brocha en funcioacuten del tamantildeo de la pieza que
se desea examinar
minus Desoxidacioacuten
Para eliminar cualquier rastro de oacutexido en la superficie del material que impida la
inspeccioacuten se debe aplicar una SSPC-SP3 (limpieza con herramienta manual
mecaacutenica)
34
b Desarrollo de actividades
1 Secado de las superficies de las piezas
Las piezas mojadas se deben secar antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de trapos limpios que no dejen pelusa [37]
2 Aplicacioacuten del penetrante
El penetrante se debe aplicar en la superficie de la pieza a inspeccionar intentando
rociar el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm tal como se observa
en la figura 37 para que ingrese en las cavidades y este tiempo depende de las
discontinuidades que se desea encontrar las discontinuidades que se generan por
fatiga llevan un mayor tiempo para que el liacutequido penetre debido a que las
discontinuidades son diminutas y difiacuteciles de detectar [15] [6] [60]
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa INDIMA SA
Fuente Aplicacioacuten d liacutequido penetrante en la zona a inspeccionar Encarnacioacuten Franco Elizabeth
Alexandra 2010
3 Tiempo de penetracioacuten
El tiempo de penetracioacuten depende de la temperatura tiempo de discontinuidad y los
posibles contaminantes que pueden estar atrapados en las discontinuidades El miacutenimo
tiempo de penetracioacuten podriacutea ser [42]
- 5 minutos en partes en servicio
- 2 horas para grietas de fatiga por servicio
- 4 horas para grietas por estreacutes de corrosioacuten
4 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante debe ser removido de la superficie con un pantildeo humedecido
con solvente sin remover el penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades [42] [36]
35
5 Secado
El proceso de secado se realiza despueacutes de la remocioacuten del penetrante este meacutetodo se
utiliza en funcioacuten del proceso de remocioacuten y revelado Generalmente se lo realiza
despueacutes de la aplicacioacuten del solvente ya sea con aire o por el proceso de evaporacioacuten
normal que tiene este compuesto con una duracioacuten miacutenima de 5 minutos para cumplir
con el secado [48] [6]
6 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
El revelador el cual es de color blanco seca el penetrante que se encuentra en las
discontinuidades extrayeacutendolo con ayuda de la fuerza capilar de esta manera
aparecen las manchas rojizas del penetrante en el aacuterea del defecto tal como se observa
en la figura 38 [50]
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
La aplicacioacuten del revelador es uniforme y se utiliza una capa gruesa a una distancia
aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie la segunda capa se debe aplicar
en direccioacuten transversal a la primera procurando siempre revisar que la primera capa
esteacute seca antes de aplicar la segunda capa [42]
7 Tiempos del revelado
El tiempo del revelado comienza despueacutes de haber aplicado el revelador tal como se
observa en la figura 39 Es recomendable que el tiempo de revelado sea de 10 minutos
miacutenimo y se establece como tiempo permitido 1 hora maacuteximo para reveladores no
acuosos [39] Este periodo del revelador permite visibilizar las indicaciones y es
inversamente proporcional al volumen que tenga la discontinuidad Para dar un tiempo
apropiado al revelador se debe tener en consideracioacuten las siguientes variables tipo de
penetrante sensibilidad de la teacutecnica temperatura de la pieza
36
Figura 39 Tiempo del revelado
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
c Inspeccioacuten de la superficie
Al aplicar el revelador y durante el tiempo de revelado se debe observar la superficie
como ayuda para la interpretacioacuten de las indicaciones [42] Para realizar la inspeccioacuten
se debe seleccionar el tipo de iluminacioacuten si se utiliza un penetrante visible seraacute solo
necesaria la luz normal la iluminacioacuten debe ser adecuada para asegurar que no exista
peacuterdida de la sensibilidad durante la inspeccioacuten [15]
d Interpretacioacuten de los resultados de la inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Para poder interpretar las indicaciones de una manera correcta se debe estar
familiarizado completamente con el proceso de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
Se debe estar seguro si el ensayo se lo realizoacute correctamente ser capaz de obtener toda
la informacioacuten acerca de las discontinuidades y sus consecuencias en la seccioacuten
inspeccionada
La evaluacioacuten correcta de las indicaciones obtenidas depende de la interpretacioacuten lo
maacutes exacta posible de la misma la experiencia del inspector es clave en el proceso
Algunos de los teacuterminos importantes para la interpretacioacuten de indicaciones son
minus Indicacioacuten
Es una sentildeal o marca producida por una discontinuidad que se detecta aplicando el
meacutetodo de ensayos no destructivos las cuales pueden ser falsas no relevantes
relevantes
minus Indicaciones falsas
Son aquellas que aparecen durante el proceso de inspeccioacuten y pueden ser provocadas
por una falla en la aplicacioacuten del meacutetodo de liacutequidos penetrantes por contaminacioacuten
37
de la superficie al no realizar un correcto proceso de limpieza o por no realizar la
remocioacuten necesaria del exceso de penetrante [61]
minus Indicaciones relevantes
Son indicaciones causadas por una condicioacuten o discontinuidad que necesitan ser
evaluadas Con la ayuda de coacutedigos y normas se puede determinar la longitud maacutexima
que debe tener una discontinuidad para ser considerada relevante
minus Indicaciones no relevantes
Se las determina debido a queacute son causadas por la configuracioacuten geomeacutetrica variacioacuten
de estructura o debido al acabado superficial de la pieza Lo que indica que no existe
ninguna relacioacuten con la existencia de discontinuidades o defectos por lo cual no se
necesita evaluar [46]
minus Defecto
Son las indicaciones de una discontinuidad que debido a su tamantildeo forma o el lugar
donde se localiza esta ha excedido los liacutemites de aceptacioacuten que se establece en las
normas o coacutedigos
En base a lo anteriormente mencionado se puede concluir que todos los defectos son
discontinuidades pero no todas las discontinuidades son defectos ni todas las
indicaciones son discontinuidades [61]
e Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios de la seccioacuten 84 paacuterrafo
844 donde se determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
f Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [6]
38
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido
Este procedimiento detalla los requerimientos miacutenimos para la inspeccioacuten de uniones
soldadas y deteccioacuten de fallas por ultrasonido mediante la teacutecnica de arreglo de fases
[62]
a Equipo y materiales a ser utilizados en la inspeccioacuten
minus Equipo de ultrasonido con arreglo de fases
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades
minus Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz si el tamantildeo del grano del material a
examinarse requiere el uso de palpadores de otras frecuencias se puede utilizar para
asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es posible ademaacutes utilizar palpadores
con zapatas curvas que permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte
pieza o tuberiacutea a ser examinada
minus Acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico
b Calibracioacuten de acuerdo al manual OMNISCAN MX2
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo II como se observa en la figura 40
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW
Fuente Certificado de calibracioacuten KARL DEUTSCH 2012
39
minus Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo norma API El transductor es montado sobre una zapata
angular SA10-N55S se recomienda utilizar un bloque de calibracioacuten ASTM E-164
IIW tipo I o tipo II para este procedimiento de calibracioacuten [14]
c Examinacioacuten de soldaduras a tope mediante ultrasonido
Para el procedimiento del uso del meacutetodo de examinacioacuten ultrasoacutenica (UT) para la
inspeccioacuten de soldaduras a tope Esta alternativa se limita para juntas con espesor igual
o mayor a 6 mm (14in)
d Cobertura y superficie de examinacioacuten
El volumen de la pieza a ser explorado debe ser cubierto por el palpador mediante
movimientos en la superficie de barrido esto depende del palpador requerido
Cada movimiento del palpador debe traslapar un miacutenimo del 10 de la dimensioacuten
paralela del transductor (elemento piezoeleacutectrico) a la direccioacuten de punto de salida de
barrido La oscilacioacuten del palpador es permitida si este puede ser demostrado que la
cobertura del traslape es provista
e Velocidad de movimiento
La velocidad de barrido del palpador no debe exceder los 150mms (6 ins) a menos
que la tasa de repeticioacuten de pulsos del equipo sea suficiente para pulsar el palpador
como miacutenimo 6 veces dentro del tiempo necesario para moverse la primera mitad de
la dimensioacuten paralela del transductor a la direccioacuten del barrido en una maacutexima
velocidad de barrido
f Teacutecnica
El volumen de ultrasonido debe incluir el metal de soldadura maacutes una longitud que
corresponda al valor menor entre 25 mm (1 in) del metal base adyacente en cada lado
de la soldadura [14]
40
g Barrido
En la opcioacuten de simulacioacuten de barrido disponible en el equipo de ultrasonido se debe
establecer un plan de barrido que indique las posiciones de inicio y fin del palpador
para asegurar la cobertura del volumen requerido para los aacutengulos de haz apropiados
El barrido manual se muestra en el monitor por calidad de acople y sentildeal excediendo
el umbral de evaluacioacuten estas sentildeales son indicaciones que deben ser evaluadas por el
operador [62]
h Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para Tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios del anexo U donde se
determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
i Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [7]
41
CAPIacuteTULO III
DESARROLLO
En este capiacutetulo se describe los requerimientos establecidos por la norma API 650 para
la inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope necesarios en los meacutetodos de
inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
Para lo cual se detallan los tipos de defectos encontrados en las diferentes probetas
inspeccionadas en este proyecto durante la aplicacioacuten de los distintos meacutetodos de
ensayos no destructivos inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
En buacutesqueda de validar los procedimientos de inspeccioacuten para cada tipo de ensayo no
destructivo se realizoacute un anaacutelisis comparativo de eficacia entre los resultados
obtenidos con el uso del procedimiento descrito en el capiacutetulo II y los resultados de
una entidad externa dedicada a este tipo de trabajos
Por uacuteltimo se presenta el desarrollo de un manual de procedimientos de inspeccioacuten
para cada teacutecnica de ensayos no destructivos visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido Para deteccioacuten de fallas en uniones de soldadura presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo describiendo los requerimientos a seguir para su
aplicacioacuten
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual
La norma API 650 en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales que una soldadura seraacute aceptable mediante
examen visual si la inspeccioacuten muestra lo siguiente
minus No debe haber grietas en la corona otras grietas en la superficie o golpes de arco
sobre o adyacentes a las juntas soldadas
minus Para juntas horizontales a tope accesorios permanentes orientados
horizontalmente y juntas a tope de anillo anular el corte inferior maacuteximo permitido
es de 08 mm (132 in) de profundidad
42
minus La frecuencia de la porosidad de superficie en la soldadura no debe exceder nunca
un racimo (uno o maacutes poros) en 100 mm (4 in) de longitud y el diaacutemetro de cada
racimo no supera los 25 mm (332 in)
minus El refuerzo de las soldaduras en todas las juntas a tope en cada lado de la placa
no debe exceder los siguientes espesores mostrados en la tabla 2
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo
Espesor de la placa mm (in)
Espesor Maacuteximo de refuerzo mm (in)
Juntas Verticales Juntas Horizontales
le 13 (12) 25 (332) 3 (18)
gt 13 (12) a 25 (1) 3 (18) 5 (316)
gt 25 (1) 5 (316) 6 (14)
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute 2018
El refuerzo no necesita ser removido excepto en la medida en que exceda el espesor
maacuteximo aceptable o a menos que se requiera su remocioacuten para el examen
radiograacutefico
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes
La norma API 650 en la seccioacuten 84 paacuterrafo 844 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales inspeccionadas por la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten superior a 15
mm (116 in) se consideran relevantes Cualquier tipo de fisura que se encuentre en el
cordoacuten de soldadura no es aceptable y se rechaza directamente
Una indicacioacuten lineal es una que tiene una longitud mayor que tres veces su ancho
Todas las superficies que han de examinarse deben estar libres de indicaciones
relevantes
Una indicacioacuten redondeada es una forma circular o eliacuteptica con una longitud igual o
inferior a tres veces su ancho Todas las superficies que han de examinarse deben estar
libres de indicaciones redondeadas relevantes mayores a 5mm (316 in) tambieacuten se
43
debe tener en cuenta que cuatro o maacutes indicaciones redondeadas relevantes en una
misma liacutenea separadas por 15mm (116 in) o maacutes de borde a borde
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases
La norma API 650 en la seccioacuten 83 paacuterrafo 831 la cual redirecciona los anexos U6
y U8 que establecen como requerimientos para la evaluacioacuten de indicaciones internas
inspeccionadas por la teacutecnica de ultrasonido por arreglo de fases que las indicaciones
con altura de pico en la pantalla A Scan que superan el 20 sobre el nivel de
referencia deben ser evaluadas para establecer si son defectos
Para reflectores de tamantildeo de maacutes de 40 de altura de pico en la pantalla A Scan de
los defectos aceptables superficiales o subsuperficiales seraacuten evaluados utilizando la
tabla 3
La documentacioacuten escrita se produce para cada defecto inaceptable defectos
aceptables que sean superiores al 50 del nivel de referencia para las teacutecnicas basadas
en la amplitud o superiores al 75 de la longitud aceptable para las teacutecnicas que no
utilizan amplitud
Para evaluar los defectos superficiales y subsuperficiales seguacuten su longitud de acuerdo
al espesor de la plancha se debe utilizar la tabla 3
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) Puede ser usada para todos los Materiales (SI) Todas las dimensiones en mm
Espesor
de
soldadura
(119957)119938
LONGITUD DE FALLA ACEPTABLE (l)
Para fallas
119852119854119849119838119851119839119842119836119842119834119845119838119956119939
con altura (h)
Para fallas sub superficiales con altura (h)
20 25 30 20 30 40 50 60
6 a lt 10 8 4 3 5 3 No
permitido
No
permitido
No
permitido
10 a lt 13 8 8 4 14 5 4 No
permitido
No
permitido
13 a lt 19 8 8 4 38 8 5 4 3
19 a lt 25 8 8 4 75 13 8 6 5
44
25 a lt 32 9 8 4 100 20 9 8 6
32 a lt 40 9 8 4 125 30 10 8 8
40 a lt 44 9 8 4 150 38 10 9 8
a t= espesor de la soldadura excluyendo cualquier refuerzo permitido Para una soldadura a tope que
une miembros que tienen diferentes espesores en la soldadura t es el menor de los dos
b Cualquier falla superficial para ser considerada aceptable debe satisfacer la limitacioacuten de tamantildeo
de esta tabla y adicionalmente satisfacer las limitaciones de caracterizacioacuten MTPT
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute Addendum 2018 paacuteg 460
32Construccioacuten de probetas
Se describe el proceso de construccioacuten de las probetas utilizadas para la deteccioacuten e
identificacioacuten defectologica la misma que consta de una probeta tipo tanque de
almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 tres probetas tipo junta a tope y tres probetas
tipo junta en T
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque
En esta seccioacuten se describe el proceso de fabricacioacuten del tanque probeta
a Proceso de seleccioacuten de tapa
Con una plancha de acero A36 se determinaron cuatro paraacutemetros el diaacutemetro
exterior el radio de bombeo el radio de borde y fondo los cuales se encuentran
estandarizados en el coacutedigo ASME seccioacuten UG-32 y en las tablas KLOPPERFORM
establecidas en el coacutedigo SPVC (swidish pressure vessel code) con un diaacutemetro de
1000 mm como se indica en la tabla KOPPERFORM del anexo 7 [63] Usando una
abombadora mecaacutenica de alta presioacuten se colocaron los paraacutemetros calculados dando
como resultado una tapa del tipo toriesfeacuterico en ceacutedula 150
b Proceso de barolado del cuerpo
Se selecciona planchas de 300 x 3000 mm se ubica en la maacutequina baroladora entre los
rodillos el rolado de la plancha se verifica con un molde fabricado a la medida rueda
entre los rodillos hasta obtener la forma ciliacutendrica deseada con un diaacutemetro 1000 mm
se realizan puntos de soldadura en los extremos a unir y se repite el proceso hasta
45
conseguir los dos anillos que conforman el cuerpo del tanque como se ve en la figura
41
Figura 41 Planchas baroladas
Fuente Christian Peacuterez
c Proceso de fabricacioacuten del piso
Para el piso del tanque de almacenamiento es necesario una plancha de 1010 x 1010
mm se realiza el trazado de una circunferencia de diaacutemetro 1010 mm como se observa
en los planos que se encuentran en el anexo 1 y se procede a realizar el corte de la
seccioacuten circular utilizando el meacutetodo de oxicorte el mismo que se puede observar en
la figura 42
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento
Fuente Christian Peacuterez
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope
Se describe el proceso que se realizoacute para la construccioacuten de las probetas tipo junta el
mismo que se ve a continuacioacuten
minus De la plancha de acero ASTM A-36 se cortan formas rectangulares de 10x15
(mm) utilizando una moladora y disco de corte de 4pulg
46
minus Se debe igualar la zona donde se va a realizar el biselado para que este quede
uniforme y asiacute haya una correcta fusioacuten del cordoacuten de soldadura utilizando el
proceso SMAW
minus Las planchas rectangulares se las suelda en formas de juntas a tope y tipo T
siguiendo el mismo proceso hecho en la probeta tipo tanque induciendo las
discontinuidades
323 Soldadura
Para cumplir con las normativas de construccioacuten bajo un procedimiento de soldadura
correcto para este tipo de tanques de almacenamiento se elaboroacute el procedimiento de
soldadura (WPS) y la calificacioacuten del soldador (WPQ) por parte de un certified
welding inspector (CWI) el cual entregoacute la documentacioacuten que se puede observar en
los anexos 5 y 6 Los mismos que se debe seguir para un correcto proceso de
construccioacuten del tanque de almacenamiento cumpliendo con los paraacutemetros y
estaacutendares necesarios para la fabricacioacuten del mismos
a Procedimiento de soldadura
En este procedimiento se detallan los paraacutemetros de soldadura utilizando el proceso
SMAW los mismos que se observan en la tabla 4 Estos paraacutemetros son los que debe
cumplir el soldador durante el proceso de unioacuten de las piezas para la construccioacuten del
tanque probeta y de las probetas tipo junta
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW
No De
pase
Proces
o
Material de
aporte
Corriente
Vel
Alim
Electrod
o
(mmmin
)
Voltaje
(voltios
)
Vel de
Avance
(Pulgmi
n)
Clase Diaacutemetr
o (mm)
Amperaj
e (amp)
Tipo y
polarida
d
Raiacutez SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 10 -
14 V
8-12
Pase
caliente
SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 11 - 14
V
9-13
Relleno SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 19 - 25
V
11-15
Acabad
o
SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 20 - 25
V
11-15
Fuente Especificacioacuten del Procedimiento de Soldadura- WPS Giovanni Aguais 2019 [64]
47
minus Pase de raiacutez es el que se realiza para unir las dos piezas daacutendole un soporte inicial
al cordoacuten de soldadura [65]
minus Pase de caliente este pase sirve para que el pase de raiacutez penetre un poco maacutes el
bisel de la junta [65]
minus Pase de relleno es el que permite que el pase de presentacioacuten quede uniforme
este debe quedar por debajo de la ranura 2 mm [65]
b Proceso de ensamblaje de las piezas por soldadura SMAW
Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento y las probetas tipo junta en T y a
tope se debe realizar el biselado en V utilizando una moladora con disco de desbaste
posteriormente se realiza los pases utilizando el proceso de soldadura SMAW el
primero de raiacutez utilizando un electrodo E6010 para el segundo pase se el de relleno
utilizando un electrodo E7018 para el tercer pase el de relleno se utiliza un electrodo
E7018 y el pase final de acabado se realiza con un electrodo E7018 Pero al ser
necesario la generacioacuten de defectos en los cordones de soldadura se debe realizar una
serie de modificaciones en el proceso de soldadura las cuales se describen en las tablas
5 y 6
33Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea
331 Defectos en las probetas tipo junta
Para la construccioacuten de las probetas se tienen fuentes bibliograacuteficas que ayudan con
las causas por las cuales se puedan generar defectos en la soldadura tales como el
documento Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura ademaacutes con la ayuda de
criterios de ingenieriacutea conocemos el comportamiento metaluacutergico de los materiales y
sus posibles reacciones
Se realizaron un tanque a escala y 6 tipos de placas (tres con soldadura a tope y tres
con soldadura tipo filete) las cuales fueron sometidas a diversas fallas en su
fabricacioacuten con el fin de poder realizar los anaacutelisis comparativos de las mismas
Mediante teacutecnicas de inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo
de fases aplicado a las probetas elaboradas se pudo detectar los siguientes defectos y
sus causas como se muestran en la tabla 5 de las probetas tipo junta y en la tabla 6 de
la probeta tipo tanque
48
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas
PLACA CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
P1F Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P1T Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P2F Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten + Socavadura VT + PT Manejo
defectuoso
del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente
muy elevada
P2T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P3F Filete ldquoTrdquo Fisura VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
P3T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P4 Tope Fisura UT + VT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
49
P5 Tope Inclusioacuten UT + VT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P6 Tope Quemoacuten UT + VT Exceso de
amperaje un
manejo
inadecuado
bajas en la
velocidad del
electrodo
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
332 Defectos en la probeta tipo tanque
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus
causas
CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
Filete ldquoTrdquo Porosidad agrupada VT + PT provocadas
por gases
agentes
oxidantes o
exceso de
humedad en el
revestimiento
del electrodo o
en el metal
base
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten VT + PT Manejo
defectuoso del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente muy
elevada
Filete ldquoTrdquo Fisura
VT + PT Humedad
excesiva en el
electrodo o en
los bordes de
la plancha
base limpieza
prematura de
la escoria
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten en
raiacutez
VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
50
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en el
bisel
VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
inadecuado
disentildeo de la
junta
contaminacioacuten
excesiva
Tope Socavadura en raiacutez UT + VT Cuando la
velocidad de
aporte es muy
raacutepida cuando
el amperaje
del electrodo
es muy alto
cuando
diaacutemetro del
electrodo es
muy grande
Tope Discontinuidad en raiacutez UT + VT Falta de
material de
aporte
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en raiacutez VT + PT Falta de
abertura en la
raiacutez amperaje
muy bajo
incorrecta
alineacioacuten de
los elementos
al soldar
diferencia de
espesores de
las placas
Tope Socavadura externa UT + VT Mucha
velocidad de
aporte del
material
Tope Falta de fusioacuten por
High low
UT + VT Se produce
por la mala
alineacioacuten de
las piezas a
unir
Filete ldquoTrdquo Falta de soldadura VT Falta de
material de
aporte
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
51
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades
Para la identificacioacuten de cada discontinuidad se realizoacute tablas describiendo el tipo de
defecto y su condicioacuten siendo evaluadas bajo el criterio de aceptacioacuten o rechazo de la
norma API 650
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque
En la tabla 7 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en cada junta a tope de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de
ultrasonido con arreglo de fases
En la tabla 7 se observa los diferentes defectos encontrados en cada una de las juntas
identificando que no cumplen con las condiciones y paraacutemetros de aceptacioacuten
establecidos en la norma API 650 Como ejemplo la fisura encontrada en la junta 1 de
la probeta tipo tanque tiene una longitud de 11 mm y no cumple con la longitud de
falla aceptable (6 mm) para este tipo de defecto (observar en la tabla 5) para un espesor
de 6 mm y altura de 4 mm
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del
Defecto
Condicioacuten
Observacioacute
n Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J1 1559 519 8000 Rechazado Falta de
fusioacuten
2400 511 15900 Rechazado Porosidad
agrupada
2400 511 18000 Rechazado Falta de
penetracioacuten
5000 511 20100 Rechazado Porosidad
agrupada
1100 550 40800 Rechazado Fisura
5900 496 59300 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
52
2400 550 84600 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
3200 564 101000 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
6570 570 105800 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
1100 545 115300 Rechazado Porosidad
agrupada
4400 496 125200 Rechazado Falta de
fusioacuten en
bisel
1200 479 150800 Rechazado Socavadura
en raiacutez
2 J2 400 555 22800 Rechazado Discontinuid
ad en raiacutez
3 J3 700 547 8100 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
1000 543 16300 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
4 J4 23400 017 17100 Rechazado Socavadura
externa
5 J5 1100 556 5700 Rechazado Fisura
6 J6 20650 521 450 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
12200 501 28800 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
30900 553 64600 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
14600 537 116400 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
53
13700 562 138700 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
22900 571 177100 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
100000 500 200000 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 8 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en la junta tipo T de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
Como resultado en la tabla 8 se observa los diferentes defectos determinados en las
juntas inspeccionadas las cuales se encuentran fuera del rango de aceptacioacuten de la
norma API 650 un claro ejemplo un defecto muacuteltiple (falta de fusioacuten inclusioacuten y
socavadura) encontrado en la junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de
45 mm consideraacutendose relevante debido a que su dimensioacuten es superior a 15 mm
(116 in) como se puede observar en la norma API 650
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1
J7
3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
4500 5700 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
+ inclusioacuten
2200 17400 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
1100 21900 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
400 26800 Rechazado Falta de soldadura
2000 28000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 9 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de inspeccioacuten visual
54
La tabla 9 muestra los diferentes defectos que contienen cada una de las juntas
determinando que la junta 7 sobrepasa los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API
650 Un defecto muacuteltiple nuacutemero 7 (falta de fusioacuten y socavadura) encontrado en la
junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de 32 mm por lo que incumple
con la condicioacuten de que no debe haber grietas en la corona otras grietas en la
superficie o golpes de arco sobre o adyacentes a las juntas soldadas
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J 1 - - Aprobado -
2 J 2 - - Aprobado -
3 J 3 - - Aprobado -
4 J 4 - - Aprobado -
5 J 5 - - Aprobado -
6 J 6 - - Aprobado -
7 J 7 3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura
8 J 7 4500 57000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura +
Inclusioacuten
9 J 7 2200 174000 Rechazado Socavadura+ Inclusioacuten
10 J 7 1100 219000 Rechazado Socavadura + Inclusioacuten
11 J 7 400 268000 Falta de soldadura
12 J 7 2000 280000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta
En la tabla 10 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas tipo T mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
En la tabla 10 se observa una serie de defectos en las juntas inspeccionadas P2F P2T
P3F y P3T los cuales sobrepasan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
La fisura en la probeta 3 vista frontal (P3F) tiene una longitud de 167 mm por lo que
cumple con la condicioacuten de que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten
superior a 15 mm (116 in) se consideran relevantes
55
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 881 1224 Rechazado Inclusioacuten
388 5168 Rechazado Socavadura
4
P2T
662 1366 Rechazado Inclusioacuten
343 3052 Rechazado Inclusioacuten
429 7120 Rechazado Inclusioacuten
1038 10908 Rechazado Inclusioacuten
626 14889 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F 16700 16700 Rechazado Fisura
6 P3T - - Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 11 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope mediante la teacutecnica de ultrasonido con
arreglo de fases
Se observa en la tabla 11 una serie de defectos en cada junta de las probetas
inspeccionadas los cuales superan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
Como ejemplo encontramos la inclusioacuten encontrada en la probeta 5 (P5) que tiene una
longitud de 8 mm e incumple con la falla aceptable de 3 mm (observar la tabla 5) para
un espesor de 6 mm y altura de 3 mm
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta
Ndeg
Identific
acioacuten de
Soldadu
ra
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P4 4000 522 5800 Rechazado Fisura
2
P5
1200 564 1200 Rechazado Inclusioacuten
1600 557 4000 Rechazado Inclusioacuten
600 488 7600 Rechazado Inclusioacuten
800 244 10400 Rechazado Inclusioacuten
1000 527 13200 Rechazado Inclusioacuten
3 P6 600 025 7600 Rechazado Quemoacuten
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
56
En la tabla 12 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope y tipo T mediante la teacutecnica de ultrasonido
con arreglo de fases
En la tabla 12 se observa los defectos encontrados en cada junta y se asevera que solo
las juntas P1F y P1T cumplen con los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
pero las demaacutes juntas incumplen dichos paraacutemetros Un ejemplo claro de este
incumplimiento es la porosidad encontrada en la probeta 4 (P4) con una longitud de
303 mm por lo que no cumple con la condicioacuten de aceptacioacuten ya que el diaacutemetro no
supera los 25 mm (332 in)
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 764 1183 Rechazado Inclusioacuten
11563 5276 Rechazado Concavidad interna
4 P2T 604 1464 Rechazado Inclusioacuten
552 3085 Rechazado Inclusioacuten
335 7066 Rechazado Inclusioacuten
1118 11108 Rechazado Inclusioacuten
656 15080 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F - 16700 Aprobado NA
6 P3T - 16700 Aprobado NA
7 P4 303 811 Rechazado Porosidad
8 P5 968 9070 Rechazado Escoria
P5 240 13300 Rechazado Porosidad
9 P6 - 16700 Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
35Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten
La validacioacuten de los procedimientos desarrollados en este proyecto de titulacioacuten se la
realiza mediante la obtencioacuten del porcentaje de error en la deteccioacuten de defectologiacutea
en las probetas tomando como 100 de precisioacuten en la deteccioacuten defectologica el
procedimiento de una empresa externa
Para encontrar el porcentaje de error que existe en el procedimiento se utiliza la
ecuacioacuten (2)
57
119837119838 119838119851119851119848119851 =| valor medidominusvalor de referencia |
valor de referencia X 100 (2)
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido
Para la validacioacuten del procedimiento de ultrasonido se realizoacute una comparacioacuten de los
resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes descrito
y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) que se encuentran en los anexos 12 y 13 determinando si es vaacutelido o
no el procedimiento veacutease en la tabla 13 y tabla 14
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido
Resultados obtenidos Valores de referencia
Error
N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuidad Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
J1 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1559 519 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1512 519 052
J1 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2400 511 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2250 511 625
J1 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2400 511 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2500 511 416
J1 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
5000 511 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
4837 511 326
J1 Fisura (408 mm
de Oacute) 1100 550 Fisura (408 mm
de Oacute) 1054 550 418
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm
de Oacute)
5900
496 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm de
Oacute)
5790
496
186
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (846
mm de Oacute) 2400 550
Falta de fusioacuten
en raiacutez (846 mm
de Oacute) 2360 550
166
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute)
3200 564 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute) 3100 564
312
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6570 570
Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6430 570
213
J1 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute)
1100 545 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute) 1045 545
500
J1 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute)
4400 496 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute) 4290 496
250
J1 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute)
1200 479 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute) 1124 479
633
58
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta
J2 Discontinuidad
en raiacutez (228
mm de Oacute)
400 555 Discontinuidad
en raiacutez (228 mm
de Oacute) 400 555
0
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute)
700 547 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute) 677 547
328
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163
mm de Oacute)
1000 543 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163 mm
de Oacute) 973 543
270
J4 Socavadura
externa (171
mm de Oacute)
23400 017 Socavadura
externa (171
mm de Oacute) 22535 017
369
J5 Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
0
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20650 521
Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20500 521
072
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute)
12200 501 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute) 12180 501
016
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute)
30900 553 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute) 30865 553
011
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14600 537
Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14490 537
075
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13700 562
Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13667 562
024
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22900 571
Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22800 571
043
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
100000 500
Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
10000
0 500
0
Valores Obtenidos Valor de Referencia
Error N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
P4 Fisura
(58 mm de Oacute)
4000 522 Fisura
(58 mm de Oacute)
3863 522 350
P5 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1200 564 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1185 564 125
P5 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1600 557 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1550 557 312
P5 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
600 488 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
567 488 550
P5 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
800 244 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
777 244 287
59
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
633 en la comparacioacuten de resultados siendo menor al 10 establecido como valor
maacuteximo de error porcentual esto se debe a la experiencia del inspector en lectura
interpretacioacuten de los valores entregados por el equipo de ultrasonido y la manipulacioacuten
del mismo
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes
Para la validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 10 y 11 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar las tablas 15 y 16
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo tanque
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
P5 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 0
P6 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
600 025 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
575 025 416
Valor Obtenido Valor de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J7
Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3200 Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3145 171
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4500 Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4440 133
Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2200 Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2069 595
Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1100 Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1050 454
Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
400 Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
397 075
Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 0
60
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
675 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes siendo
menor al 10 establecido como valor maacuteximo de error porcentual esto se debe a la
experiencia del inspector en interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual
Para la validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 8 y 9 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar la tabla 17 y tabla 18
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F
Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
881 Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
870
124
Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
388 Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
363
644
P2T
Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
662 Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
623
589
Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
343 Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
328
437
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
429
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
400
675
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
1038
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
992
443
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
626
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
600
415
P3F Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 0
P3T NA 16700 NA 16700 0
61
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta
tipo tanque
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
764 Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
760
052
Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11563 Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11532
026
P2T
Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
604 Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
600
066
Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
552 Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
525
489
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
335
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
330
149
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1118
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1102
143
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
0
P3F NA 16700 NA 16700 0 P3T NA 16700 NA 16700 0
P4 Porosidad
(811 mm de
Oacute)
303
Porosidad
(811 mm de
Oacute)
295
264
P5 Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
0
P5 Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
240
Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
232
333
P6 NA 167 NA 167 0
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error
Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J 1 NA 360000 NA 360000 0
J 2 NA 30000 NA 30000 0
J 3 NA 30000 NA 30000 0
J 4 NA 30000 NA 30000 0
J 5 NA 30000 NA 30000 0
J 6 NA 360000 NA 360000 0
62
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
489 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten visual siendo menor al 10
establecido como valor maacuteximo de error porcentual a la experiencia del inspector en
interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
J 7 Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3200
Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3120
250
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4500
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4425
166
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2200
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2178
100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1053
427
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
400
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
383
425
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
2000
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
1920
400
63
36Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual
Procedimiento para Inspeccioacuten Visual
Coacutedigo
UPS-VT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
64
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T y a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
inspeccioacuten visual
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T y
a tope aplicando la teacutecnica de inspeccioacuten visual utilizada en tanques atmosfeacutericos
con la finalidad de detectar discontinuidades en la soldadura abiertas a la superficie
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en inspeccioacuten visual
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 3 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
6 Equipo
minus Escobilla de acero
minus Linterna
minus Calibrador pie de rey
minus Solvente
minus Marcador para metal
minus Cinta meacutetrica
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la inspeccioacuten visual directa
65
8 Condicioacuten superficial
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe dantildear
ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante que
impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
9 Desarrollo de actividades
91Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste como
se indica en la norma API 650
92Preparacioacuten de la superficie
minus Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente se debe
limpiar el aacuterea que se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que
la toalla quede limpia despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual
se recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 pul eliminando
cualquier rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 pul a
cada lado del cordoacuten de soldadura
93Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
94Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie
66
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas del anexo 20
10 Inspeccioacuten
Para la inspeccioacuten visual de la junta se debe observar el cordoacuten de soldadura
minuciosamente tratando de detectar cualquier discontinuidad superficial en el cordoacuten
de soldadura si se encuentra una discontinuidad se debe tomar los dimensionamientos
de esta Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector visual nivel I
11 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo o un
registro de laboratorio la cual tendraacute como variables calificaciones de soldador
material a inspeccionar cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem
caracteriacutesticas de la discontinuidad y observaciones de ser el caso
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
13 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede encontrar en el
anexo 2
131Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
4 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
67
5 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
6 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
7 Espesor es el espesor de la plancha utilizada para la fabricacioacuten del tanque de
almacenamiento
8 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
9 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
10 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
11 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
68
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Liacutequidos Penetrantes
Coacutedigo
UPS-PT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS PENETRANTES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
69
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de liacutequidos
penetrantes
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T
con la aplicacioacuten de liacutequidos penetrantes visibles aplicada a tanques atmosfeacutericos
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en liacutequidos penetrantes
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T bisel en V
6 Equipo
- Calibrador pie de rey
- Cinta meacutetrica
- Toallas absorbentes
- Para el procedimiento se debe utilizar el kit de liacutequidos penetrantes visibles
removibles con solvente lo cual se contempla en el meacutetodo C ndash tipo II (ASTM E
165) que se puede observar en la tabla 19
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes
Elemento Designacioacuten del
fabricante
Coacutedigo de jaula
Prueba de referencia
Penetrante SKL-SP2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Revelador SKD-S2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Removedor SKC-S AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Fuente Manual de Procedimientos de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2019
70
Nota antes de cada procedimiento de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes se debe
verificar la fecha de caducidad del kit para evitar cualquier falla en la deteccioacuten
defectologica Adicionalmente se puede realizar la verificacioacuten de la validez de los
liacutequidos mediante pruebas en bloque patroacuten
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la de penetrantes visibles del tipo II removibles con
solventes y aplicacioacuten de revelador no acuoso
8 Condicioacuten superficial
81Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10 s aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
82Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
71
minus Desengrasado
Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente que viene
en el kit de liacutequidos penetrantes con esta se debe limpiar el cordoacuten de soldadura que
se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que la toalla quede limpia
despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus Desoxidacioacuten
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
9 Desarrollo de actividades
91 Secado de las superficies de las piezas
Deben secarse las piezas mojadas antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de pantildeos limpios que no dejen pelusa
92 Aplicacioacuten del penetrante
Se debe aplicar el penetrante en la superficie de la pieza a inspeccionar lo cual se lo
realiza rociando el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm evitando el
exceso de penetrante se debe dejar el tiempo de 5min
93 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante se debe eliminar de la superficie con ayuda de toallas
absorbentes impregnadas con solvente se debe realizar la limpieza en un solo sentido
hasta quedar sin liquido penetrante visible
94 Secado
El proceso de secado despueacutes de la remocioacuten del penetrante es de 5 minutos para
cumplir con el secado del solvente
95 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
La aplicacioacuten del revelador es uniforme una capa gruesa mantenieacutendose a una
distancia aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie
72
96Tiempos del revelado
El tiempo del revelado debe ser de 10 min y se establece que como maacuteximo el tiempo
permitido sea de 1 horas para reveladores no acuosos
97 Inspeccioacuten de la superficie
Se debe observar la superficie para detectar cualquier indicacioacuten en la soldadura estas
se tintildeen de color rojo por accioacuten del liacutequido penetrante con el contraste del fondo
blanco del revelador haciendo visible cualquier discontinuidad toda indicacioacuten
relevante debe ser medida y documentada en el registro Para determinar el tipo exacto
de defecto encontrado se debe seguir la capacitacioacuten de inspector de liacutequidos
penetrantes nivel I
10 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques para almacenamiento de petroacuteleo
11 Limpieza final
Cuando se utiliza reveladores no acuosos en la limpieza final estos deben ser
removidos este proceso puede ser con un rocioacute de agua desengrasantes o solvente
12 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte para inspeccioacuten visual se lo
puede visualizar en el anexo 3
121Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Set de liacutequidos penetrantes se coloca la marca y el tipo de kit que se va a utilizar
4 Tiempo de limpieza se coloca el tiempo de limpieza que transcurrioacute durante la
inspeccioacuten
73
5 Tiempo de penetracioacuten se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el penetrante durante
la inspeccioacuten
6 Tiempo de revelado se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el revelador durante la
inspeccioacuten
7 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
8 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
9 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
10 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
11 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la Norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
74
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido
por arreglo de fases
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Ultrasonido por Arreglo
de Fases
Coacutedigo
UPS-UT-01
Ndeg Pagina
06
PROCEDIMIENTO DE ULTRASONIDO MEDIANTE LA TEacuteCNICA DE
ARREGLO DE FASES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
75
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
ultrasonido con arreglo de fases
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura a tope
el espesor de estas maacutes delgado de los miembros de la junta debe ser de 6mm (14in)
aplicando la teacutecnica de ultrasonido con arreglo de fases
3 Personal
minus Nivel II en ultrasonido
Encargado de realizar la inspeccioacuten bajo este procedimiento
Supervisar nivel I en ultrasonido
minus Nivel I
Realizar la inspeccioacuten sujetaacutendose a este procedimiento bajo la supervisioacuten del nivel
II en ultrasonido
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Material y caracteriacutesticas de referencia
minus Material de la estructura ndash ASTM A36
minus Espesor de la plancha - 14rdquo
6 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
7 Equipo
71Instrumento ultrasoacutenico
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
76
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades El equipo que cumple con estos
paraacutemetros necesarios para el procedimiento de inspeccioacuten es el modelo OMNISCAN
MX2 por arreglo de fases
72Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz modelo 5L16-96X 10-A10-P-25-OM si el
tamantildeo del grano del material a examinarse requiere el uso de palpadores de otras
frecuencias se puede utilizar para asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es
posible ademaacutes utilizar palpadores con zapatas curvas modelo SA10- N55S-AOD que
permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte pieza o tuberiacutea a ser
examinada
73Elemento acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico En caso de no contar con el producto CMC se utilizaraacute como remplazo
aceite glicerina o grasa liviana
8 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada en el procedimiento de ultrasonido por arreglo de fases el
cual utiliza ondas transversales
9 Meacutetodo de calibracioacuten
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo I como se observa en la figura 31
91Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor Olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo Norma API
Para calibrar el equipo se debe seguir estos pasos
minus Conectar el transductor al equipo Omniscan MX2
minus Introduzca el coacutedigo correcto de la zapata y permita que el equipo reconozca el
transductor por medio del software y bibliotecas disponibles
77
minus Introduzca el valor teoacuterico de la velocidad de onda de corte del material que seraacute
inspeccionado
minus Introduzca un rango apropiado para el bloque de prueba que estaacute siendo utilizado
minus Introduzca la geometriacutea de la junta aacutengulo de bisel taloacuten altura del taloacuten etc
minus Calibracioacuten por sensibilidad
minus Calibracioacuten por velocidad
minus Calibracioacuten por retardo de zapata
El proceso de calibracioacuten se realiza con la funcioacuten de rechazo apagada y con el fin de
calibrar los siguientes tres paraacutemetros de manera ordenada
minus Sensibilidad - con la ayuda de reflectores de 116in a una profundidad de 15mm
para el caso de los bloques II W Tipo I y II se determina el nuacutemero de decibeles
necesarios para que este tipo de indicaciones pequentildeas alcancen amplitudes
visualizadas en el Scan A entre un 40 y 60 en todas las leyes focales utilizadas
en la inspeccioacuten la ganancia utilizada para este fin seraacute usada como el factor B en
la determinacioacuten del escalafoacuten de la indicacioacuten factor D
minus Velocidad del sonido del material - mediante la ayuda de dos radios de distancia
conocida ubicados en los bloques IIW tipo I o tipo II se realiza la calibracioacuten de
la velocidad del sonido o tiempo de vuelo de la onda soacutenica transversal en el acero
al carbono que en este caso debe permanecer cercana a los 3240 ms
minus Retardo de la zapata - debido a que la zapata angular utilizada en esta inspeccioacuten
genera que los muacuteltiples cristales emisores del tren de ondas se encuentren a
distancias diferentes del metal base es necesario que el equipo genere una
secuencia de disparos de la onda de los diferentes elementos para de esta manera
generar un tren de ondas refractado coherente con la inspeccioacuten
minus Curvas de medicioacuten (ajuste de sensibilidad) - se debe utilizar un bloque de
referencia correspondiente AWS
78
10 Condicioacuten superficial
Se debe preparar la superficie a inspeccionar esta debe tener un acabado que permita
un acople adecuado entre la zapata y la superficie del elemento debe estar libre de
suciedad salpicadura o pintura
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
11 Teacutecnica de barrido
Para el barrido se debe desplazar en forma paralela al cordoacuten de soldadura colocando
el transductor a una distancia de 10 mm del centro del cordoacuten de soldadura
examinando toda la longitud de este Es recomendable realizar una rotacioacuten de 5deg a 7deg
con el transductor de esta manera se puede detectar defectos de orientacioacuten Se debe
colocar durante el barrido constantemente una capa de acoplante
12 Registro e identificacioacuten
Las discontinuidades que sobrepasen el 50 de la altura maacutexima que debe tener el eco
en la pantalla asiacute como indicaciones que se visualicen en las demaacutes pantallas del
ultrasonido se las debe registrar en el archivo creado en el equipo para posteriormente
ser evaluadas Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector por ultrasonido nivel I
13 Criterios de aceptacioacuten
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
14 Reportes
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede ver en el anexo 4
79
141Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Angulo de transductor se coloca el valor del aacutengulo en el que se calibra el
transductor
4 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
5 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
6 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
7 Longitud inspeccioacuten es la longitud de la junta a inspeccionar
8 Espesor es el espesor de la plancha con la cual fue fabricada la probeta
9 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
10 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
11 Ubicacioacuten del defecto profundidad es la profundidad en la que se encuentra el
defecto detectado este valor nos entrega el equipo de ultrasonido
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
80
CAPIacuteTULO IV
COSTO
41 Costos directos
Son los costos directamente relacionados con la construccioacuten de las probetas
411 Mano de obra
Son los costos de mano de obra que fue utilizada para la elaboracioacuten de las probetas
con defectologiacutea
Tabla 20 Costo mano de obra
Costo construccioacuten probetas
Cargo Tiempo (h) Valor hora (USD) Valor Total (USD)
Soldador 40 1000 40000
Barolado 14 900 12600
TOTAL $ 52600
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
412 Material y equipo
Son los costos de la materia prima y materiales que se utilizaron para la construccioacuten
e inspeccioacuten de las probetas
Tabla 21 Costo materiales y equipo
Descripcioacuten Cantidad Valor (USD) Valor Total (USD)
Planchas ASTM A-36 de
1220x2440x 6mm
3 10000 30000
Disco de desbaste 7ʺx58 2 320 640
Disco de corte 7ʺx116 5 200 1000
Grata 7ʺ 1 1050 1050
Grata 4ʺ 1 773 773
Guantes para soldador 1 536 536
Polifan 4ʺ 2 502 1004
Electrodo E 6010 3(lb) 755 2265
Electrodo E 6013 8(lb) 620 3102
Kit Liacutequidos Penetrantes 1 6400 6400
Pantildeos absorbentes 5 180 900
Regla metaacutelica 1 350 350
Gel CMC 22(lb) 500 1100
Glicerina 1 150 150
Cincel 1 350 350
Tapa toriesfeacuterico
diaacutemetro 1000mm
1 28000 28000
TOTAL $ 77620
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
81
42Gastos generales
Son los costos de materiales mano de obra capacitacioacuten alquiler de equipos gastos
varios e imprevistos que se hicieron para la elaboracioacuten de las probetas e inspecciones
de las mismas
Tabla 22 Gastos generales
Descripcioacuten Valor (USD)
Uacutetiles de Oficina 4500
Transporte 17200
Impresiones 6000
Alquiler de Equipo de Ultrasonido 45000
Capacitacioacuten 100000
Inspeccioacuten visual 18000
Inspeccioacuten liacutequidos penetrantes 19000
Inspeccioacuten ultrasonido con arreglo
de fases
45000
Varios 30000
TOTAL $ 284700
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
43Costo total del proyecto
Es el valor total de los gastos en material mano de obra y gastos generales del
proyecto
Tabla 23 Costo total del proyecto
Descripcioacuten Valor (USD)
Mano de obra 52600
Materiales y Equipo directos 77620
Gastos Generales 284700
TOTAL 414920
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
82
CONCLUSIONES
minus A los resultados obtenidos en las inspecciones de las probetas los mismos que se
puede observar en las tablas 7 8 9 10 11 y 12 se los evaluoacute bajo los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API650 los cuales determinaron que ninguna
discontinuidad cumple con los paraacutemetros de aceptacioacuten y valida la eficiencia de
esta para evaluar discontinuidades
minus Los defectos obtenidos por las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten aplicadas a las
juntas de las 7 probetas fabricadas los cuales se pueden observar en las tablas 7
8 9 10 11 y 12 siendo las maacutes concurrentes la inclusioacuten con una altura de 6 mm
la cual fue detectada por el meacutetodo de ultrasonido con arreglo de fases y rechazada
por tener una longitud de falla aceptable superior al liacutemite de 4 mm para un espesor
de 6 mm y la falta de fusioacuten con una longitud de 32 mm la cual fue detectada
por el meacutetodo de liacutequidos penetrantes y rechazada por tener una longitud superior
al liacutemite de 15 mm para indicaciones lineales relevantes
- La validaciones mediante porcentaje de error de deteccioacuten para cada procedimiento
de ensayo no destructivo se las puede observar en las tablas 13 14 15 16 17 y
18 de las cuales los porcentajes de error maacutes altos de cada teacutecnica obtenidos
fueron 675 para el meacutetodo de liacutequidos penetrantes 633 en ultrasonido por
arreglo de fases y 489 para inspeccioacuten visual los mismos que se encuentra por
debajo del liacutemite de 10 de error porcentual permitido en la toma de datos lo que
permite validar los procedimientos descritos anteriormente
minus Se desarrolloacute un manual de procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a
tope y tipo T para cada teacutecnica de ensayos no destructivos en inspeccioacuten visual
liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo de fases en el que se detallan la
informacioacuten necesaria que debe contener un manual de procedimientos asiacute como
un correcto procedimiento de inspeccioacuten y evaluacioacuten de juntas en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo
83
RECOMENDACIONES
minus Al existir otras normas y coacutedigos de construccioacuten de tanques se recomienda la
investigacioacuten de los requerimientos de estas para validar si los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API 650 son los maacutes adecuados para la
inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
minus Se recomienda continuar con la investigacioacuten sobre el anaacutelisis defectoloacutegico del
tanque probeta y las probetas tipo junta aplicando otros tipos de ensayos no
destructivos como radiografiacutea industrial y partiacuteculas magneacuteticas para determinar
cuaacutel teacutecnica es las maacutes eficiente en este tipo de deteccioacuten defectologica y si se
encuentran los mismos defectos en las probetas
minus Para una correcta validacioacuten se recomienda contar con una capacitacioacuten previa a
la inspeccioacuten ya que tales conocimientos permiten una mejor identificacioacuten de los
tipos de defectos realizar una medicioacuten adecuada es decir ejecutar un trabajo maacutes
eficaz Caso contrario se puede obtener un error porcentual mayor al permitido y
se tendraacute que repetir la inspeccioacuten en esa junta
minus En este proyecto de titulacioacuten se estudia un tipo de tanque de almacenamiento a
presioacuten atmosfeacuterica se recomienda desarrollar el estudio de otros tipos de
estructuras como los tanques a presiones altas o de baja presioacuten existentes en la
industria para determinar si el manual de procedimientos desarrollado en este
proyecto de titulacioacuten es vaacutelido
84
LISTA DE REFERENCIAS
[1] W E Deming Calidad productividad y competitividad la salida de la crisis
Ediciones Diacuteaz de Santos ed Madrid Es 1989
[2] I S Worldwide Ingenieriacutea y Normas ASTM 2016
[3] L B Sanango Tacuri y J V Bacuilima Brito EVALUACIOacuteN Y CONTROL DE
CABEZOTES EN MOTORES DE COMBUSTIOacuteN INTERNA
ALTERNATIVOS ldquoMCIArdquo MEDIANTE EL USO DE TECNICAS DE
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Cuenca 2014
[4] E y S Tecsud Tecnologiacutea Curso Ultrasonido Industrial Nivel II Quito 2010
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90
ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125
91
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Localizacioacuten SI NO
CalificacioacutenO BSERVACIO NESNdeg
IdentificacioacutenSoldador
Longitud
de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto
(mm)
Soldadura Ndeg
Temperatura de la pieza Tipo de Iluminacioacuten ModeloNuacutemero de Serie o
CoacutedigoFecha de Calibracioacuten
Equipo de Medicioacuten de Temperatura
Material Intrumentos Utilizados Proceso de Soldadura Angulo de Incidencia
Temperatura permitida Condicioacuten Superficial Intensidad de la Luz (lux)
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Paacutegina
UPS-VT-001-RG-01
CLIENTE
FECHA
Procedimiento Norma Probeta Longitud total Inspeccionada (m) Distancia de Visioacuten
FECHA
Penetrante (Penetrant)
Revelador (Developer)
Longitud Localizacioacuten SI NO
Limpiador (Cleaner)
Ndeg UBICACIOacute N DE DEFECTO S Y
Soldadura Ndeg O BSERVACIO NES
Temperatura permitida
CalificacioacutenDiaacutemetro
(mm)
Longitud de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto (mm)
Condicioacuten superficial Tiempo de revelado
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS
PENETRANTES
CLIENTE
Teacutecnica
Paacutegina
UPS-PT-001-RG-01
Probeta
Material
Longitud total inspeccionada (mm) Tiempo de limpieza
Tiempo de penetracioacuten
Procedimiento
Identificacioacuten SOLDADOR
Kit de Liacutequidos Penetrantes
92
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Profundidad Localizacioacuten SI NO
O BSERVACIO NESIdentificacioacuten soldadura Ndeg
Frecuencia Instrumento de medicioacutenTransductor Aacutengulos del transductor
Teacutecnica
Acoplante
Paacutegina
UPS-UT-001-RG-01
REPORTE DE INSPECCIOacuteN POR ULTRASONIDO
Longitud total inspeccionada (metros)
Probeta Material
Equipo Fecha de calibracioacuten Proceso de soldadura
CLIENTE FECHA
Procedimiento
Condicion superficial
Ubicacioacuten del defecto (mm) CalificacioacutenSoldadores
Longitud de
inspeccioacuten (mm)
93
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ)
94
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS)
95
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM
96
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones
97
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas amp
Inspecciones
98
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
99
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
100
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo tanque
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
101
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo junta
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
102
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque
103
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
104
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas
105
Anexo 20 Fuentes Luminosas
FUENTE
LUMINOSA ILUMINACIOacuteN
(lux)
ANGULO DE
INCIDENCIA
DISTANCIA MAacuteXIMA (mm)
Watts Volts Bulbo lechoso Bulbo claro
40 W 127 V
300
350
500
540
90
340
320
270
250
390
360
300
270
300
350
500
540
30
220
200
150
140
230
210
160
140
40 W 220 V
300
350
500
540
90ordm
370
340
270
250
460
410
320
300
300
350
500
540
30ordm
230
210
160
150
270
260
200
180
60 W 127 V
300
350
500
540
90ordm
550
510
410
400
440
380
340
320
300
350
500
540
30ordm
340
310
250
220
310
260
230
220
LINTERNA DE 3
PILAS GRANDES
300
350
500
540
90ordm
600
600
600
520
300
350
500
540
30ordm
600
470
400
300
Fuente Procedimiento Inspeccioacuten Visual Juan Francisco Gangotena 2016
vi
22 Construccioacuten de probetas 26
221 Caacutelculo del espesor de la plancha 26
222 Probeta tipo tanque 27
223 Probeta tipo juntas 29
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras 29
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual 29
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes 31
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido 38
CAPIacuteTULO III 41
DESARROLLO 41
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650 41
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual 41
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes 42
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases 43
32 Construccioacuten de probetas 44
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque 44
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope 45
323 Soldadura 46
33 Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea 47
331 Defectos en las probetas tipo junta 47
332 Defectos en la probeta tipo tanque 49
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades 51
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque 51
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta 54
35 Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten 56
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido 57
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes 59
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual 60
36 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura 63
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual 63
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes 68
vii
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido por
arreglo de fases 74
CAPIacuteTULO IV 80
COSTO 80
41 Costos directos 80
411 Mano de obra 80
412 Material y equipo 80
42 Gastos generales 81
43 Costo total del proyecto 81
CONCLUSIONES 82
RECOMENDACIONES 83
LISTA DE REFERENCIAS 84
viii
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo 2
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW 4
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos 4
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales 7
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales 8
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan 9
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan 9
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan 9
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan 10
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico 10
Figura 11 Transductor de incidencia angular 11
Figura 12 Tensioacuten superficial 13
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes 14
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante 14
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador 15
Figura 16 Junta a tope 16
Figura 17 Junta tipo T 16
Figura 18 Junta a tope con bisel en V 16
Figura 19 Tipos de defectos superficiales 18
Figura 20 Tipos de defectos internos 18
Figura 21 Socavadura 19
Figura 22 Falta de soldadura 19
Figura 23 Falta de Fusioacuten 20
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta 20
Figura 25 Quemoacuten 20
Figura 26 Inclusioacuten 21
Figura 27 Porosidad agrupada 21
Figura 28 Fisura 21
Figura 29 Membrete de encabezado 23
Figura 30 Membrete de firmas 23
Figura 31 Proceso de barolado 28
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala 28
ix
Figura 33 Proceso de repujado 28
Figura 34 Probeta junta tipo T 29
Figura 35 Proceso de Inspeccioacuten con penetrantes visibles 32
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana 33
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa
INDIMA SA 34
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso 35
Figura 39 Tiempo del revelado 36
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW 38
Figura 41 Planchas baroladas 45
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento 45
x
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END 25
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo 42
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) 43
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW 46
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas 48
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus causas
49
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases 51
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes 53
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual 54
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta 55
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta 55
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta 56
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido 57
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta 58
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo tanque 59
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo junta 60
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta 61
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta tipo
tanque 61
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes 69
Tabla 20 Costo mano de obra 80
xi
Tabla 21 Costo materiales y equipo 80
Tabla 22 Gastos generales 81
Tabla 23 Costo total del proyecto 81
xii
IacuteNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 90
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual 91
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes 91
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases 92
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ) 93
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS) 94
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM 95
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI
Pruebas amp Inspecciones 96
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones 97
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 98
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 99
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
tanque por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 100
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
junta por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 101
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125 102
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque 102
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta 103
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 103
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 104
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas 104
Anexo 20 Fuentes Luminosas 105
xiii
GLOSARIO
Ensayos destructivos Es la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos para el anaacutelisis de la
estructura fiacutesica de los materiales piezas o estructuras en buacutesqueda de defectos que
se puedan encontrar [1]
ASTM Siglas en ingleacutes para la American Society of Testing Materials que significa
Asociacioacuten Americana de Ensayo de Materiales Son los encargados de probar la
resistencia de los materiales para la construccioacuten [2]
Capilar Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones
fiacutesicas anaacutelogas tales como en medios porosos) que vienen producidos por la tensioacuten
superficial en funcioacuten de las magnitudes relativas de la cohesioacuten del liacutequido [3]
Viscosidad Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo
cortante [3]
Atenuacioacuten Es la perdida de la intensidad afectada por una radiacioacuten cuando se
propaga en un medio [4]
Reflexioacuten Es la cantidad de energiacutea ultrasoacutenica que se refleja al incidir en una
interfase acuacutestica La ley de reflexioacuten dice que el aacutengulo de onda reflejada es igual al
aacutengulo de onda incidente del mismo tipo [4]
Refraccioacuten Este fenoacutemeno se produce en una interfaz debido a las diferentes
velocidades de las ondas acuacutesticas que se encuentran en el interior del material [5]
Cohesioacuten Es la fuerza que mantiene las moleacuteculas de un cuerpo a distancias cercanas
una de las otras [6]
Certificacioacuten Es el testimonio escrito de que un individuo cumple con los
requerimientos de una praacutectica especifica o norma [7]
END Abreviatura de Ensayos No Destructivos [8]
xiv
Trazabilidad Son procedimientos preestablecidos que permiten conocer el histoacuterico
de un elemento o varios [9]
Grietas en la corona Es una fisura presente en la zona superior del cordoacuten de
soldadura [10]
Golpe de arco Son pequentildeos puntos que se encuentran alejados de la junta en la cual
la superficie se derrite [11]
Presioacuten de Operacioacuten Es la presioacuten de trabajo en condiciones normales de
funcionamiento de un tanque de almacenamiento [12]
Defectos de soldadura Son indicaciones o discontinuidades que se forman en el
cordoacuten de soldadura por alguacuten proceso mal realizado durante su fabricacioacuten
Discontinuidad Es la falta de continuidad en la estructura de un material que debido
a esta interrupcioacuten se ve comprometida la resistencia del material o soldadura [13]
Junta Soldada Es la unioacuten de dos o maacutes piezas generados por un cordoacuten de soldadura
[14]
Mordedura es un tipo de discontinuidad superficial es una depresioacuten en la superficie
del material base adyacente al cordoacuten de soldadura [15]
VT Visual Testing [16]
PT Liquid penetrant testing [16]
UT Ultrasonic testing [16]
Probeta Elemento que es sometido a una serie de ensayos para ser estudiada [17]
Tolerancia Es la variacioacuten permisible del tamantildeo para un adecuado funcionamiento
[18]
xv
Heterogeneidad Los elementos que lo componen son diferenciables entre siacute [19]
Hidrocarburos Sustancias quiacutemicas que se forman en la naturaleza debido a la
mezcla de hidrogeno y carbono [20]
Lineamientos tendencia rasgo caracteriacutestico de algo [21]
Luminiscente Es cuando un electrodo de simple valencia es estimulado [22]
Incidencia Acontecimiento que sobreviene en el transcurso de una situacioacuten [23]
Alumbramiento Accioacuten de alumbrar o llenar de luz
Salpicadura Son partiacuteculas de material no metaacutelico las cuales salen dispersas durante
el proceso de soldadura [24]
Confort Bienestar fiacutesico en determinadas condiciones
Traslape es la unioacuten entre dos elementos permitiendo que los elementos se
prolonguen [25]
Escoria Es una capa protectora que se genera para proteger el cordoacuten de soldadura
J1 Junta uno
P1T Probeta uno seccioacuten Transversal
P2F Probeta dos seccioacuten frontal
xvi
RESUMEN
El objetivo de este proyecto de titulacioacuten es desarrollar un manual de procedimientos
para la aplicacioacuten de ensayos no destructivos como inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases aplicados a juntas a tope y tipo T
presentes en tanques de almacenamiento de petroacuteleo de acuerdo a la Norma API 650
desarrollando procedimientos especiacuteficos para cada tipo de ensayo y su aplicacioacuten en
probetas con defectologias
Mediante un anaacutelisis comparativo del porcentaje de error en la deteccioacuten de fallos o
discontinuidades se validan los procedimientos de inspeccioacuten desarrollados con los
realizados por una entidad externa certificada basado en los criterios de aceptacioacuten y
rechazo de la Norma API 650 seccioacuten 8 el porcentaje de error fue menor del 10
como liacutemite los procedimientos de inspeccioacuten son aplicables para cordones de
soldadura de tanques de almacenamiento atmosfeacuterico
Dichos procedimientos se encuentran agrupados en un manual estos fueron
desarrollados para las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases
Este manual constituye una guiacutea para el desarrollo de nuevos procedimientos para las
entidades que se especializan en la aplicacioacuten de ensayos no destructivos y que buscan
la certificacioacuten de sus inspecciones
Palabras Clave Procedimientos Inspeccioacuten Inspeccioacuten Visual Liacutequidos
Penetrantes Ultrasonido Arreglo de Fases Probeta Ensayos No Destructivos
xvii
ABSTRACT
The objective of this titling project is to develop a manual of procedures for the
application of non-destructive tests such as visual inspection penetrating liquids and
ultrasound phases arrangement applied to tope and type T joints present in petroleum
storage tanks according to API Standard 650 developing specific procedures for each
type of non-destructive test and its application in defection specimens A comparative
analysis that corroborates the validity of the inspection procedures applied and those
performed by a certified external entity evaluated by means of acceptance and
rejection criteria of API Standard 650 obtaining as a result a percentage of error below
the 10 limit corresponding to the human and environmental factor in the taking of
measurements in conclusion the inspection procedures are applicable for welding
cords of atmospheric storage tanks
These procedures are described in manuals developed for the different inspection
techniques visual penetrant liquids and ultrasound phase arrangement
This manual is going to be a guide for the new procedure developing for entities which
are specialized in the application of non-destructive testing and which are looking for
the certification of their inspection
Keywords Procedures Inspection Visual Inspection Penetrating Liquids
Ultrasound Phase Arrangement Test Tube Non-Destructive Testing
xviii
INTRODUCCIOacuteN
La actividad petrolera en el Ecuador es una fuente de ingresos importante para su
economiacutea en el antildeo 2019 hasta el mes de octubre se extrajeron un total de 52745926
barriles de petroacuteleo el cual es almacenado hasta su procesamiento en tanques
dependiendo de la presioacuten y la volatilidad del petroacuteleo variacutean su estructura y material
siendo el maacutes importante el acero ASTM-A36
La aplicacioacuten de normas establecidas por el Instituto Americano de Petroacuteleo (API)
garantiza la fabricacioacuten y funcionamiento de tanques soldados para almacenamiento
mediante paraacutemetros aplicados a meacutetodos de deteccioacuten de discontinuidades como los
ensayos no destructivos los cuales son teacutecnicas que permiten la deteccioacuten de
indicaciones superficiales y subsuperficiales en uniones de soldadura posibilitando el
mantenimiento y reparacioacuten oportuna de estructuras de grandes dimensiones Para la
aplicacioacuten adecuada de este tipo de ensayos es necesario estandarizar los
procedimientos mediante manuales que sirvan de complemento al momento de
inspeccionar
En la actualidad existen manuales que permiten el uso de los equipos de ensayos no
destructivos Jaime Peacuterez et al en el antildeo 2015 elaboroacute un manual de procedimientos
para la inspeccioacuten en uniones a tope para tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y
coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido Olympus EPOCH 1000i en la que
se destaca la importancia de aplicar dichos ensayos para determinar la integridad
estructural de los materiales y estructuras en tuberiacuteas Daniel Perera en el antildeo 2017
elaboroacute un manual de introduccioacuten al ultrasonido industrial en el que se destaca la
necesidad de definir los pasos de una inspeccioacuten ultrasoacutenica cumpliendo con las
normas internacionales brindar una guiacutea para el desarrollo de manuales de
procedimiento de empresas dedicadas al aacutembito de las inspecciones de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo aplicando ensayos no destructivos Esta es una razoacuten de
gran importancia para desarrollar un manual de procedimientos que permita la
inspeccioacuten en uniones de dos importantes tipos de soldadura a tope y tipo T en
tanques de almacenamiento de petroacuteleo fabricados de acero ASTM- A36
xix
Problemaacutetica
Siendo el Ecuador un paiacutes que basa su economiacutea en la produccioacuten de petroacuteleo tiene la
necesidad de aumentar la construccioacuten de tanques para su almacenamiento mismos
que necesitan un debido control de calidad para verificar el cumplimiento de todos los
lineamientos establecidos para la puesta en operacioacuten de los mismos de lo contrario
puede existir la presencia de fallas estructurales que podriacutean causar derrames de
petroacuteleo lo que generariacutea peacuterdidas econoacutemicas a las empresas petroleras y dantildeos
irreparables al medio ambiente
Ademaacutes las empresas constructoras de los tanques en mencioacuten contratan a otras
especializadas en ensayos no destructivos de soldaduras para realizar las debidas
inspecciones y al considerar que cada procedimiento requiere de un manual para su
aplicacioacuten en respuesta a dichos requerimientos se elabora el presente trabajo
Justificacioacuten
Es necesario la elaboracioacuten de un manual praacutectico y faacutecil de usar que permita realizar
un correcto procedimiento de inspeccioacuten en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo y evaluar el proceso de soldadura detectando posibles
defectos que ocasionen fuga del liacutequido almacenado que perjudicariacutea de manera
irreparable al medio ambiente y provocariacutea peacuterdidas econoacutemicas a la empresa
petrolera cabe destacar que este tipo de manual de procedimiento no los posee
cualquier entidad y son de uso principal de empresas dedicadas al aacuterea de los ensayos
no destructivos
Objetivo General
- Desarrollar un Manual de Procedimientos para la inspeccioacuten en uniones de
soldadura a Tope y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero
ASTM- A36
Objetivos Especiacuteficos
- Determinar los requerimientos establecidos por la norma API 650 y para la
inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope con la aplicacioacuten de los meacutetodos de
inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
xx
- Identificar y evaluar las discontinuidades presentes en probetas soldadas con
uniones a tope y tipo T fabricadas de acero ASTM- A36 con el uso de las teacutecnicas
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
- Validar los procedimientos de inspeccioacuten a efectuar en cada tipo de prueba en un
prototipo de tanque de almacenamiento construido a escala basado en la Norma
API 650
- Desarrollar el Manual de Procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a Tope
y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero A-36 por los meacutetodos
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
1
CAPIacuteTULO I
MARCO TEOacuteRICO
En este capiacutetulo se considera los tipos de tanques que se utilizan en el almacenamiento
de petroacuteleo describiendo sus caracteriacutesticas principales como el tipo de unioacuten para su
construccioacuten forma del techo y la capacidad de presioacuten de funcionamiento el proceso
de soldaduras que se pueden utilizar para la fabricacioacuten de tanques de almacenamiento
dependiendo de la capacidad y uso que se va a aplicar el proceso de calidad que deben
cumplir estos tanques para su funcionamiento asiacute como los tipos de teacutecnicas de
ensayos no destructivos utilizados (inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes
ultrasonido) para verificar y certificar que el tanque se encuentra apto para su
funcionamiento despueacutes de su fabricacioacuten describiendo las caracteriacutesticas tipos y
propiedades de cada uno de ellos los tipos de juntas presentes en la construccioacuten de
los tanques de almacenamiento de petroacuteleo los tipos de discontinuidades maacutes comunes
que pueden existir en este tipo de uniones soldadas las partes y contenido que tiene
un manual de procedimientos y la descripcioacuten de cada punto a ser tratado en una
inspeccioacuten
11Tanques de almacenamiento
Los tanques son estructuras disentildeadas para el almacenamiento o proceso de fluidos
previos a la refinacioacuten del petroacuteleo Se los puede disentildear de diferentes formas tamantildeos
y materiales dependiendo de la funcioacuten que se les deacute La volatilidad y la presioacuten del
fluido almacenado determinan el disentildeo del tanque que se debe usar [26]
111 Tanques atmosfeacutericos soldados
Estos tanques son generalmente utilizados en instalaciones petroleras como refineriacuteas
de petroacuteleo y estacioacuten de bombeo Estos son disentildeados para soportar presiones internas
de 15 psi
En la norma API 650 se contempla dos tipos de tanques de almacenamiento los de
techo fijo y los de techo flotante la diferencia entre los dos tipos es que los de techo
flotante se utilizan para el almacenamiento de productos altamente volaacutetiles como la
gasolina Los de techo fijo son utilizados para el almacenamiento de productos poco
2
volaacutetiles como el petroacuteleo Los tanques de almacenamiento a presioacuten atmosfeacuterica de
techo fijo seraacuten los que formen parte del presente estudio [27]
a Tanques atmosfeacutericos de techo fijo
Estos sirven para almacenar petroacuteleo agua o productos con una presioacuten de vapor
relativamente baja Es decir que son aquellos que no tienen tendencia a producir
vapores a la temperatura ambiente [28] La presioacuten de operacioacuten de estos tanques es
de 15 psi esto se logra por los respiraderos que se encuentran en la parte superior del
tanque De acuerdo a la norma API 650 para los tanques de techo fijo existen las
siguientes configuraciones de acuerdo al tipo de techo coacutenico sombrilla domo Los
tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo son los estudiados en este proyecto de
investigacioacuten [29]
minus Tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo
Tienen un cuerpo ciliacutendrico un fondo plano y su parte superior es similar a una
superficie esfeacuterica como se puede observar en la figura 1 estos tanques atmosfeacutericos
de techo tipo domo soportan presiones de 15 psi en ocasiones esta presioacuten puede
aumentar 25 psi debido a la generacioacuten de vapores internos [30] Su proceso de
fabricacioacuten es laborioso debido a que cada segmento del techo deben ser
conformados con un radio de curvatura comprendido en un rango de 08 ndash 12 veces el
diaacutemetro nominal del tanque [29] El disentildeo de la probeta tipo tanque que se fabricaraacute
en este proyecto seraacute en base a las caracteriacutesticas principales de este tipo de tanques
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo
Fuente Recipientes a presioacuten Diacuteaz del Castillo Rodriacuteguez 2018
3
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
Los tanques atmosfeacutericos son infraestructuras que representan el 95 de
almacenamiento de petroacuteleo del paiacutes Las normas que se aplican en este tipo de
estructuras son elaboradas por muchos organismos uno de los cuales es la API [31]
a Instituto americano de petroacuteleo (API)
Las normas y estaacutendares para tanques son hechos para proveer confiabilidad ante
factores criacuteticos de disentildeo los coacutedigos que son emitidos por el API son los encargados
de reducir los riesgos por cataacutestrofe debido a sus consideraciones de seleccioacuten de
materiales soldadura uniones meacutetodos de inspeccioacuten y fabricacioacuten y se aplican a la
industria quiacutemica alimenticia petrolera entre otras de esta manera entregan
aceptabilidad viabilidad asiacute como tambieacuten utilidad mediante el aseguramiento de la
calidad fiabilidad y seguridad de los disentildeos practicas operaciones y equipamientos
Por ende la norma que se va a utilizar en el proyecto para las inspecciones de juntas a
tope y tipo T es la norma API 650 en tanques soldados para almacenamiento de
petroacuteleo
minus Norma API 650
Esta norma tiene como finalidad facilitar la fabricacioacuten y adquisicioacuten de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo de varios tamantildeos y capacidades para presiones internas
no mayores a 172 kPa (212 lbfin) En esta norma se puede encontrar informacioacuten
sobre materiales de fabricacioacuten procedimientos de soldadura pruebas e inspecciones
asiacute como algunos lineamientos para la puesta en operacioacuten [32] [14]
12Meacutetodos de Soldadura
Los meacutetodos maacutes conocidos de soldadura tipo arco que se aplican en la construccioacuten
de tanques de almacenamiento son SMAW (soldadura de electrodo revestido)
GMAW (Soldadura de arco con proteccioacuten de gas) y GTAW (soldadura de electrodo
de tungsteno) Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento de petroacuteleo se ha
seleccionado el proceso SMAW
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW
Es un proceso de soldadura por arco el cual consiste en la utilizacioacuten de un electrodo
con recubrimiento a traveacutes de este electrodo se genera un arco eleacutectrico con el material
4
base como se observa en la figura 2 este arco puede llegar a tener temperaturas de
hasta 5500 degC fundieacutendose el nuacutecleo del electrodo al material base que se estaacute
soldando el recubrimiento del electrodo combustiona creando una atmosfera que
protege el proceso de soldeo de la humedad y elementos contaminantes Tambieacuten este
crea una escoria que recubre el cordoacuten de soldadura [33]
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
minus Tipo de electrodo utilizado en el proceso SMAW
Para la seleccioacuten del electrodo se debe seleccionar en base al material del que estaacute
construido el nuacutecleo tambieacuten se debe tener en cuenta el material del cual estaacute
compuesto el recubrimiento ademaacutes se debe considerar el diaacutemetro del electrodo [33]
para la identificacioacuten de un electrodo se puede guiar en la figura 3
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
13 Ensayos no destructivos
Los procesos de soldeo se encuentran presentes en diferentes tipos de construcciones
a nuestro alrededor ya sean estas estructuras de edificios puentes maacutequinas barcos
trenes aviones vehiacuteculos o en cualquier unioacuten que esteacute formada por diferentes piezas
Los elementos y piezas soldadas requieren de una verificacioacuten de coacutemo se realizoacute el
proceso de fabricacioacuten asiacute como tambieacuten sirven para realizar mantenimientos
preventivos a nivel industrial ya que la presencia de grietas nudos imperfecciones y
5
escoria pueden provocar la rotura de las piezas [34] Los ensayos no destructivos que
se van a utilizar para esta investigacioacuten son inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido con arreglo de fases
131 Inspeccioacuten visual
Este tipo de ensayo no destructivo es el maacutes baacutesico e inevitable de realizar en cada
inspeccioacuten ayuda a detectar discontinuidades superficiales que a simple vista no son
evidentes Existen algunas ayudas oacutepticas que se utilizan durante la inspeccioacuten visual
minus Magnificadores son accesorios que convergen o divergen la luz por refraccioacuten
se los llama lupas permiten magnificar el tamantildeo de la imagen La curvatura en el
lente convergente es un factor que permite la magnificacioacuten de la imagen que va
desde los 15X a 2000X
minus Linternas Permiten iluminar aacutereas con falta de luz natural o claridad Se debe
tener precaucioacuten en la utilizacioacuten de este accesorio en ambientes explosivos El
tipo de linternas maacutes usados son las haloacutegenas La intensidad de la luz debe ser de
1000 lux
minus Calibrador vernier o pie de rey son utilizados para realizar mediciones muy
finas con una alta exactitud [35]
a Visioacuten
Es la capacidad que permite a traveacutes de la luz interpretar nuestro entorno con la
percepcioacuten de las ondas de luz captadas por el ojo e interpretadas por el cerebro se
transforman en visioacuten
b Fundamento de la luz
La luz es el principio fiacutesico indispensable en la inspeccioacuten visual la frecuencia del
espectro electromagneacutetico estaacute entre 370 y 770 nm (nanoacutemetros) Existen algunos
tipos de luz
minus Incandescentes son laacutemparas de filamento con un manto de gas y arco de carboacuten
piro luminiscente
6
minus Luminiscente son laacutemparas de descarga de gas laser diodos que emiten luz led y
fluorescente [35]
132 Ultrasonido
Es una teacutecnica de ensayo no destructivo la cual es empleada en deteccioacuten de defectos
de soldadura Este hace uso de las ondas acuacutesticas de igual naturaleza que las ondas
sonoras con la diferencia de que su campo de frecuencia se localiza por encima de la
zona perceptible para el oiacutedo
El campo de las ondas ultrasoacutenicas comprende las frecuencias superiores a los 20 kHz
El liacutemite para la frecuencia puede ser percibida por el oiacutedo y depende de la praacutectica
para que pueda existir generacioacuten y recepcioacuten de estas frecuencias [36] Estas ondas
ultrasoacutenicas se generan debido a las siguientes propiedades
minus Efecto piezoeleacutectrico
Es un fenoacutemeno fiacutesico que poseen algunos cristales por lo cual se forma un diferencial
de potencial eleacutectrico en el cristal cuando eacuteste se encuentra sometido a una
deformacioacuten mecaacutenica generaacutendose ondas ultrasoacutenicas a frecuencias sobre los 100
KHz con cristales delgados [5]
minus Efecto magnetoestrictivo
Debido al efecto del campo magneacutetico existen materiales ferromagneacuteticos que tienen
la propiedad de contraerse o expandirse En el acero ferromagneacutetico se genera un
campo magneacutetico si este es expuesto a un esfuerzo de compresioacuten o traccioacuten [39]
La aplicacioacuten de esta teacutecnica necesita una fuente de emisioacuten e interaccioacuten de las ondas
con la pieza con los defectos y un verificador de indicaciones [37] Las ondas
ultrasoacutenicas se propagan a traveacutes de todos los medios por donde exista fracciones de
materia aacutetomos o moleacuteculas capaces de vibrar debido a esto su propagacioacuten tendraacute
lugar en los gases liacutequidos y soacutelidos [5]
Este meacutetodo no destructivo en el que un haz o conjunto de ondas de alta frecuencia se
los introduce en materiales para la deteccioacuten de fallas en la superficie y sub-superficial
[38]
7
a Onda ultrasoacutenica
Todo material con propiedades elaacutesticas puede propagar ondas soacutenicas y ultrasoacutenicas
a traveacutes de eacutel en tanto las fuerzas elaacutesticas son capaces de retraer las partiacuteculas a su
posicioacuten de reposo
En cuerpos con estructura cristalina como los metales en estado soacutelido las partiacuteculas
que conforman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones de equilibrio
describiendo oscilaciones con trayectorias diversas en funcioacuten de la energiacutea mecaacutenica
aplicada originando distintos tipos de ondas ultrasoacutenicas [40]
minus Ondas longitudinales
Estas ondas viajan a traveacutes de los materiales con una alternancia entre compresioacuten y
refraccioacuten generando que las partiacuteculas transmitan ondas de vibracioacuten de ida y vuelta
en la misma direccioacuten por la cual viajaron las ondas tal como se puede observar en la
figura 4 Este mismo tipo de onda es el que transmite el sonido a traveacutes de los cuerpos
soacutelidos y liacutequidos [36] [41]
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra (a) el graacutefico de la amplitud del desplazamiento de la partiacutecula versus la
distancia que viaja la onda ambas con la resultante del punto maacutes bajo de la refraccioacuten
y la cresta de la compresioacuten (b) Representacioacuten de la presioacuten instantaacutenea del
desplazamiento de la partiacutecula El eje horizontal representa el tiempo instantaacuteneo de la
distancia recorrida [41]
8
minus Ondas transversales
Si el medio es capaz de transmitir esfuerzos de cizalladura lo cual ocurre en la mayor
parte de los cuerpos soacutelidos las partiacuteculas oscilan en direccioacuten transversal de la
emisioacuten de la onda originaacutendose de esta manera las ondas transversales como se
puede observar en la figura 5 [36]
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra el esquema de la oscilacioacuten de las partiacuteculas onda frontal direccioacuten de la
onda y la longitud de la onda correspondiente a un ciclo [41]
b Pantallas del equipo de ultrasonido
Para examinar las sentildeales que detecta el equipo de ultrasonido este se ayuda de cuatro
diferentes pantallas en las cuales se detectan variables utilizadas para interpretar los
resultados del barrido realizado durante la inspeccioacuten
minus A-SCAN
En esta pantalla se muestran sentildeales oscilantes mostrando un oscilograma del eco de
amplitud del reflector encontrado indicando los paraacutemetros dimensionales de la
ubicacioacuten del defecto presente en el aacuterea inspeccionada esto se pueden observar en la
figura 6
9
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
minus B-SCAN
Como se observa en la figura 7 esta pantalla muestra las dimensiones de profundidad
y longitud de la discontinuidad teniendo como referencia la superficie frontal del
elemento inspeccionado
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan
Fuente Cursillo sobre la deteccioacuten de defectos por ultrasonido OLYMPUS 2015
minus C-SCAN
En la pantalla se visualiza la vista superior del aacuterea inspeccionada similar a una
radiografiacutea se puede observar varias discontinuidades a la vez la intensidad de cada
elemento se la representa en gamas de colores donde el elemento maacutes relevante tiene
la maacutes alta intensidad de color que es el rojo como se muestra en la figura 8
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan
Fuente Inspeccioacuten de soldaduras empleando el ensayo de ultrasonido en lugar de radiografiacutea
Carlos Enrique Suaacuterez Navas 2011
10
minus S-SCAN
Esta pantalla permite visualizar la profundidad de la pieza en la cual se muestra dos
ejes el de la distancia proyectada y el del recorrido entregando una imagen del sector
angular como se puede observar en la figura 9 [5]
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
c Transductor
Es un elemento muy importante en el sistema ultrasoacutenico de instrumentacioacuten debido
al elemento piezoeleacutectrico que se encarga de convertir la sentildeal eleacutectrica en vibraciones
mecaacutenicas y de vibraciones mecaacutenicas a sentildeales eleacutectricas se lo puede observar en la
figura 10 [5]
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico
Fuente Christian Peacuterez
minus Hay dos tipos de transductores con respecto a la direccioacuten del haz y a la superficie
estos son transductores de incidencia normal y transductores de incidencia
angular
Para la deteccioacuten defectologica en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento se va a utilizar un transductor de incidencia angular
11
minus Transductores de incidencia angular
Son aquellos que generan ondas cortas son empleados en equipos de ultrasonido con
arreglo de fases de pulso-eco su funcioacuten es detectar discontinuidades (inspeccioacuten en
defectologiacutea) Los aacutengulos de refraccioacuten maacutes comunes en este tipo de transductores
son de 35 45 6070 80 y 90deg a estos aacutengulos se los denomina de entrada como se
observa en la figura 11 [5]
Figura 11 Transductor de incidencia angular
Fuente Ajustes de equipo de medicioacuten por ultrasonido usando un brazo roboacutetico Arroyo
Francisco 2015
133 Liacutequidos penetrantes
Es un meacutetodo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades
superficiales en materiales no demasiados rugosos Hoy en diacutea la evolucioacuten de la
prueba de liacutequidos penetrantes permite el uso de un tipo de aceite la adicioacuten de
pigmentos removedores y reveladores [42] las fallas encontradas a traveacutes de los
liacutequidos penetrantes dan solamente una indicacioacuten aproximada de la profundidad y
tamantildeo del defecto [43]
Se los aplica en diferentes materiales como aluminio plaacutesticos magnesio acero
latoacuten bronce vidrio y fundiciones Todos estos materiales producen discontinuidades
ya sea por defectos de manufactura servicio fundicioacuten se considera como los maacutes
relevantes las porosidades grietas traslapes fisuras granulaciones internas falta de
fusioacuten y grietas de fatiga [44]
Estaacuten basados en la propiedad que tiene un liacutequido para filtrarse dentro de las
cavidades que se encuentran abiertas a la superficie estos permanecen en la cavidad
mientras el exceso de liacutequido es removido El liacutequido remanente es extraiacutedo para
formar una indicacioacuten que es mucho maacutes visible que la propia cavidad [42] [36] A
continuacioacuten se enlista la clasificacioacuten de los liacutequidos penetrantes
12
a) Por su tipo
- Tipo I Penetrantes fluorescentes
- Tipo II Penetrantes visible
- Tipo III Dual
b) Por su meacutetodo de remocioacuten
- Meacutetodo A Lavable con agua
- Meacutetodo B Post emulsificable (emulsificador lipofiacutelico)
- Meacutetodo C Removible con solvente
- Meacutetodo D Post emulsificable (emulsificador hidrofiacutelico)
c) Por la forma del revelador
- Forma a Polvo seco
- Forma b Soluble en agua
- Forma c Suspendible en agua
- Forma d No acuoso para tipo I
- Forma e No acuoso para tipo II
- Forma f Aplicaciones especiales
En presente estudio se utilizaraacute la configuracioacuten meacutetodo C - tipo II ndash forma e [42]
a Penetrantes visibles
Estos pueden ser inspeccionados con luz natural o artificial El penetrante usualmente
es de color rojo para que las indicaciones que se producen con el contraste blanco del
fondo blanco del revelador sean bien definidas [45] Se utiliza para la deteccioacuten de
discontinuidades de fabricacioacuten en talleres o en el campo Soldaduras en estructuras
de acero soldaduras en recipientes sujetos a presioacuten piezas de fundicioacuten piezas
forjadas piezas con maquinado final
Las indicaciones del penetrante visibles pueden ser examinadas sea con luz visible
natural o artificial Se necesita una iluminacioacuten adecuada para no tener fallas en la
sensibilidad de la inspeccioacuten [46]
- Caracteriacutesticas del penetrante visible
La caracteriacutestica fundamental de un liacutequido penetrante es su poder de penetracioacuten Lo
que no es suficiente para que sea apto para examinar un producto sino que precisa de
13
otras propiedades Por lo cual un penetrante ideal deberiacutea reunir las siguientes
caracteriacutesticas [5] poder penetrar en discontinuidades o grietas muy finas poder
permanecer en discontinuidades muy gruesas no evaporarse o secarse raacutepidamente
ser faacutecilmente eliminable de la superficie que la limpieza superficial no afecte al
penetrante retenido por la discontinuidad permanecer en estado fluido para poder
emerger con facilidad al aplicar el revelador poder extenderse en peliacuteculas finas y de
espesor uniforme conservar el color o la fluorescencia durante un tiempo suficiente
su color o fluorescencia contraste bien sobre el fondo no ser corrosivo ni atacar a los
materiales que se examinen no tener olor intenso o desagradable ser estable en las
condiciones de uso o almacenamiento no tener componentes toacutexicos ser
econoacutemicamente rentables [36]
- Propiedades baacutesicas de los penetrantes visibles
El penetrante es un liacutequido de tipo aceitoso transparente incoloro y sin sabor el cual
cuenta con las siguientes propiedades [42]
minus Tensioacuten superficial
Es la unioacuten de las moleacuteculas que se encuentran en una superficie liacutequida con un mismo
volumen tomando la forma de la superficie tal como se puede observar en la figura
12 La forma que tiene la gota permite la simplificacioacuten de este concepto [47]
Figura 12 Tensioacuten superficial
Fuente Liacutequidos Penetrantes Echevarria Ricardo 2003
minus Humectabilidad
Es la propiedad de los liacutequidos que les permite expandirse adhirieacutendose a la superficie
de la pieza a inspeccionar Esta depende de la interaccioacuten del liacutequido con la fase soacutelida
y gaseosa en la que se encuentra [47]
minus Aacutengulo de contacto
Es el aacutengulo que se forma entre la interfase liacutequido- soacutelido tal como se observa en la
Figura 13 En la unioacuten del penetrante con el material se debe producir un aacutengulo de
14
contacto menor de 90deg este generaraacute un resultado satisfactorio durante la inspeccioacuten
[42]
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
minus Accioacuten capilar
Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones fiacutesicas
anaacutelogas tales como en medios porosos) que es producida por la tensioacuten superficial
[3]
minus Viscosidad
Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo cortante La
viscosidad de los liacutequidos se reduce con el aumento de temperatura estas propiedades
tienen efecto contrario en los gases [3]
minus Tensioacuten superficial
Es el trabajo que realiza un liacutequido al transportar moleacuteculas hasta la superficie como
se observa en la figura 14 [48]
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
minus Volatilidad
Es una propiedad de los liacutequidos que les permite pasar al estado gaseoso con facilidad
Esta propiedad depende principalmente de la temperatura y la presioacuten interna a la cual
se encuentra la mezcla del liacutequido penetrante [48]
15
b Removible con solventes
Este tipo de meacutetodo se emplea para la remocioacuten del exceso de liacutequido penetrante
visibles que no es soluble en agua Son muy praacutecticos de utilizar ya que el solvente
generalmente se presenta en aerosol [49]
c Reveladores huacutemedos no acuosos
Es un polvo suspendido en un liacutequido volaacutetil se lo puede utilizar con todos los tipos
de penetrantes y procesos Este tiene la maacutes alta sensibilidad de todos los reveladores
Se debe tener mucha precaucioacuten que la zona esteacute friacutea antes de ser aplicado el producto
[50] La principal propiedad de los reveladores huacutemedos no acuosos es la siguiente
- Accioacuten capilar
El revelador provee de un recubrimiento que permite extrae el penetrante de la cavidad
donde se encuentre actuando como un papel secante tal como se observa en la figura
15 [42]
a) El revelador dispersa el penetrante de forma lateral de esta manera ensancha la
indicacioacuten
b) Expande las tintas del penetrante alrededor de las partiacuteculas del revelador para
resaltarlas
c) Trabaja verticalmente a traveacutes del revelador para incrementar el espesor del tinte
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
14 Juntas de soldadura
Es la unioacuten de elementos o miembros a ser soldados permanentemente [51] Existe una
gran variedad de juntas soldadas utilizadas para la construccioacuten de tanques de
almacenamiento de las cuales se va a utilizar a tope y en ldquoTrdquo
16
141 Juntas a tope
Los elementos o miembros de metal se unen por su espesor o sus extremos tal como
se puede observar en la figura 16 [15]
Figura 16 Junta a tope
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
142 Juntas tipo ldquoTrdquo
La zona a soldar consta de la unioacuten de la cara de uno de los elementos de metal y el
borde de otro [31] tal como se puede observar en la figura 17
Figura 17 Junta tipo T
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
a Biselado
El bisel en V es utilizado generalmente para la unioacuten de tanques de almacenamiento
de petroacuteleo el cual sirve para unir elementos por la parte exterior o interior del tanque
[31]
- Juntas con biselado en V
Es la ranura maacutes conocida en uniones de tipo a tope [15] requiere un biselado con un
aacutengulo que puede variar desde 15deg hasta los 60deg en la cara simple de las piezas
coincidentes [52] [15] tal como se puede observar en la figura 18
Figura 18 Junta a tope con bisel en V
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
17
15 Discontinuidades
Por lo general las juntas soldadas y el material base presenta discontinuidades
comprometiendo la integridad de la estructura
En las normas existen distintos criterios de aceptacioacuten de las discontinuidades
estableciendo el tipo tamantildeo nuacutemero y distribucioacuten dependiendo de los valores
especificados podriacutean ser consideradas aceptables caso contrario la junta soldada
debe ser reparada y se estima una fecha para realizar nuevamente la inspeccioacuten
Hay grandes diferencias entre discontinuidades y defectos cuando se habla de una
interrupcioacuten anormal en la estructura del material como por ejemplo las propiedades
mecaacutenicas presentan una falta de homogeneidad o en la metalurgia etc es una
discontinuidad el defecto es una discontinuidad en siacute y se produce cuando por su
naturaleza excede los valores liacutemite para ser aceptados por una Norma o coacutedigo y
dicha soldadura quedara automaacuteticamente rechazada Las discontinuidades se dividen
en [5]
- Relevantes son aquellas que requieren de la interpretacioacuten y evaluacioacuten de sus
caracteriacutesticas (tamantildeo forma o localizacioacuten) durante el proceso de inspeccioacuten
- No relevantes aquellas que requieren uacutenicamente ser interpretadas sus
caracteriacutesticas durante el proceso de inspeccioacuten (no requieren de evaluacioacuten)
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura
Existen dos tipos de defectos de tipo superficial e internos los cuales se encuentran
especificados en las figura 19 y figura 20 respectivamente [5]
18
Figura 19 Tipos de defectos superficiales
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Figura 20 Tipos de defectos internos
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Discontinuidades Superficiales
Exceso de penetracioacuten
Falta de penetracioacuten
Concavidad externa
Concavidad internaSocavaduras
Quemones
Salpicaduras
Discontinuidades internas
Fisurasbull Longitudinales
bull Transversales
Falta de penetracioacuten
Falta de fusioacutenbull En la raiacutez
bull Entre pasadas
Inclusiones
Porosidadbull Esferica
bull Aislada
bull Agrupada
bull Alineada
bull Alargada
Escoria
Desalineamiento
19
152 Discontinuidades superficiales
A continuacioacuten se enlista los defectos superficiales maacutes recurrentes en la
construccioacuten de tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Socavadura
Es la falta de metal en los bordes del cordoacuten de soldadura tiene la forma de surcos con
longitudes variadas son concentradores de tensioacuten y disminuyen el espesor de la plancha las
causas para que se generen son la inapropiada teacutecnica y corrientes altas como se observa en
la figura 21
Figura 21 Socavadura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Falta de soldadura
Es la falta de material de aporte en la superficie del cordoacuten de soldadura como se
observa en la figura 22 esta discontinuidad tambieacuten puede generarse en la raiacutez de la
junta
Figura 22 Falta de soldadura
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
- Falta de fusioacuten
Es un tipo de discontinuidad en la que no existe una fusioacuten completa entre el metal de
soldadura y las paredes de los cordones de soldaduras cercanas o el bisel del metal
puede ser superficial o sub-superficial y se debe a una teacutecnica deficiente por parte del
soldador que realiza el cordoacuten de soldadura inadecuado disentildeo de la junta o
contaminacioacuten excesiva como se observa en la figura 23
20
Figura 23 Falta de Fusioacuten
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
153 Discontinuidades internas
A continuacioacuten se enlista los defectos internos maacutes recurrentes en la construccioacuten de
tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Falta de penetracioacuten en la junta
Se ubica de manera adyacente a la raiacutez de la junta y es producida por la falta de
penetracioacuten de la soldadura ya que no se extiende en toda la junta es causada por una
mala teacutecnica o inexperiencia del soldador disentildeo deficiente o contaminacioacuten excesiva
como se observa en la figura 24 [15] [5] [53]
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Quemones
Son discontinuidades que se producen cuando existe penetracioacuten excesiva en el sector
de la pasada de raiacutez provocando que el aporte de soldadura se solape dentro de la
misma su causa maacutes frecuente es un exceso en la corriente un manejo inadecuado y
bajas en la velocidad del electrodo como se observa en la figura 25 [15] [5] [53]
Figura 25 Quemoacuten
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
21
- Inclusiones
Es cuando se halla un material metaacutelico o no metaacutelico totalmente ajeno en la soldadura
La inclusioacuten maacutes comuacuten es por presencia de escoria como se observa en la figura 26
[15] [5] [53]
Figura 26 Inclusioacuten
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Porosidad agrupada
Son discontinuidades provocadas por gases agentes oxidantes o exceso de humedad
en el revestimiento del electrodo o en el metal base atrapados en el interior del metal
de soldadura durante el proceso de solidificacioacuten formando cavidades llamadas
tambieacuten nido de poros en el interior del cordoacuten de soldadura como se observa en la
figura 27 [15] [5] [53]
Figura 27 Porosidad agrupada
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
- Fisura
Es una discontinuidad lineal que se caracteriza por presentar en sus extremos
geometriacuteas agudas debido a esto tiende a propagarse por el cordoacuten de soldadura y
crecer especialmente aquellos que se someten a cargas de fatiga como se observa en
la figura 28 [15] [5] [53]
Figura 28 Fisura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
22
CAPIacuteTULO II
METODOLOGIacuteA
En este capiacutetulo se describe el contenido de cada uno de los puntos que debe tener un
manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras
Se indica el procedimiento para la construccioacuten de un prototipo a escala de un tanque
de almacenamiento atmosfeacuterico de petroacuteleo se realiza el disentildeo de la estructura el
proceso de ensamblaje y la unioacuten de la estructura por medio de cordones de soldadura
tambieacuten se describe el proceso de fabricacioacuten de otras probetas de tipo juntas a tope y
T con discontinuidades en su cordoacuten de soldadura
Se trata tambieacuten sobre los procesos de inspeccioacuten con ensayos no destructivos
(inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido) que se deben realizar bajo la
norma API 650 describiendo cada punto que se debe tomar en cuenta para una correcta
inspeccioacuten y evaluacioacuten de los cordones de soldadura
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento
211 Procedimiento
Es el proceso que se realiza para desarrollar un trabajo estaacute conformado por tareas que
se deben realizar Se pretende que el procedimiento relacione una tarea que se estaacute
realizando con otras que la siguen [49]
212 Manual de procedimientos
Es un documento en el cual se describe las actividades que se debe seguir para realizar
funciones de un proceso En esta seccioacuten se describe cada elemento que como miacutenimo
debe contener un manual de procedimientos asiacute como la especificacioacuten del contenido
a ser incluido en este [5]
1 Caraacutetula
Para elaborar un manual de procedimiento se debe colocar membretes que permitan
identificar el origen y la validez de este los mismos que estaacuten constituidos por
membretes de encabezado y de firmas
23
- Membrete encabezado
Este elemento consta de cuatro casilleros como se observa en la figura 29 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 29 Membrete de encabezado
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
Casillero 1 se coloca el logotipo de la institucioacuten a la que pertenece el manual
Casillero 2 se coloca el tipo de meacutetodo con el cual se va a realizar el procedimiento
Casillero 3 se coloca un coacutedigo de referencia para identificar el procedimiento asiacute
como el nuacutemero de procedimientos con los cuales cuenta la institucioacuten
Casillero 4 se coloca el nuacutemero de paacuteginas total de las que consta el manual
- Membrete firmas
Este elemento consta de seis casilleros como se observa en la figura 30 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 30 Membrete de firmas
Elaborado por Christian Peacuterez 2020
Casillero 1 se coloca el nombre de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 2 se coloca el nombre de la persona que va hacer la revisioacuten del
procedimiento
Casillero 3 se coloca el nombre de la persona que va aprobar el procedimiento
Casillero 4 se coloca firma de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 5 se coloca firma de la persona que reviso el procedimiento
Casillero 6 se coloca firma de la persona que aproboacute el procedimiento
Casillero 7 se coloca fecha en la que se elaboroacute el procedimiento
24
Casillero 8 se coloca fecha en la que se revisoacute el procedimiento
Casillero 9 se coloca fecha en la que se aproboacute el procedimiento
2 Objetivo
El objetivo debe describir los requerimientos de trabajo y el meacutetodo de ensayo no
destructivo con el que se va a realizar el procedimiento
3 Alcance
Da a conocer la cantidad maacutexima de requisitos que permite el procedimiento a ser
realizado
4 Personal
Seguacuten la normativa se describe a la persona autorizada a realizar el procedimiento en
campo
5 Normas y coacutedigos de referencia
Se realiza una lista de las normas y coacutedigos que regiraacuten el procedimiento durante el
proceso de inspeccioacuten
6 Materiales y caracteriacutesticas dimensionales
Es necesario conocer con exactitud el elemento del material a inspeccionar asiacute como
tambieacuten sus paraacutemetros constructivos y dimensiones
7 Geometriacutea de la junta
El tipo de unioacuten de soldadura debe ser detallado para poder realizar la inspeccioacuten
8 Equipo
Se describen las caracteriacutesticas del equipo y accesorios a ser utilizados durante la
inspeccioacuten
9 Teacutecnica a ser usada
Dependiente del trabajo a realizar en este punto se especifica la teacutecnica adecuada para
la imperfeccioacuten de soldadura seleccionada de acuerdo a la tabla 1
25
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END
Imperfecciones en
Soldaduras
Superficial Sub-Superficial Volumeacutetricas
VT PT MT ET RT UTA UTS AE UTT
Quemoacuten Grietas
Refuerzo
ExcesivoInadecuado
Inclusiones (escoria)
Fusioacuten incompleta
Penetracioacuten
incompleta
Desalineacioacuten
Traslape
Porosidad
Concavidad de raiacutez Desbaste
Leyenda
VT - Inspeccioacuten Visual
PT- Inspeccioacuten por Tintas Penetrantes
MT- Inspeccioacuten por Partiacuteculas Magneacuteticas
ET - Inspeccioacuten por Electromagnetismo
RT- Inspeccioacuten por Radiografiado
UTA - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz angular
UTS - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz recto
AE - Inspeccioacuten por Emisiones Acuacutesticas
UTT - Inspeccioacuten por Ultrasonido para medicioacuten de
espesores
Todos o la mayoriacutea de las teacutecnicas estaacutendar detectaraacuten esta imperfeccioacuten bajo todas o la mayoriacutea
de condiciones
Una o maacutes teacutecnicas estaacutendar detectaraacute esta imperfeccioacuten bajo ciertas condiciones
Se requieren teacutecnicas condiciones yo requisitos especiales de personal para detectar esta
imperfeccioacuten
Fuente Nondestructive Examination ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2019 pag 37
10 Condiciones superficiales
En esta seccioacuten se describiraacute la condicioacuten en la que se debe encontrar la superficie
previas a la inspeccioacuten existen especificaciones baacutesicas en los coacutedigos y normas
utilizados
11 Criterios de registro e identificacioacuten
Se detallan ciertos criterios que permiten la aceptacioacuten de las discontinuidades
encontradas en el proceso de inspeccioacuten
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Los criterios de aceptacioacuten-rechazo que rige la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se detallaraacuten en este iacutetem
13 Reporte
En esta seccioacuten se detallan los resultados obtenidos en el ensayo utilizado
26
22 Construccioacuten de probetas
221 Caacutelculo del espesor de la plancha
Para la construccioacuten del tanque prototipo a escala es necesario conocer el espesor de
la plancha que se va a utilizar para la fabricacioacuten del mismo para esto se debe aplicar
la ecuacioacuten (1) descrita a continuacioacuten
119905119889 =26 times119863 times(119867minus1)times119866
119878119889+ 119862119860 (1)
Donde
119905119889 espesor de la plancha [in]
D diaacutemetro nominal del tanque [ft]
H nivel maacuteximo del liacutequido a almacenar [ft]
G gravedad especifica del liacutequido a almacenar
CA corrosioacuten admisible [in]
119878119889 esfuerzo admisible del material [psi]
Los valores del diaacutemetro nominal y altura del tanque se toman del tanque de
almacenamiento real debido a que si se toman los datos del tanque a escala el espesor
seraacute inferior al miacutenimo exigido por la norma API 650 Para el nivel maacuteximo de liacutequido
a almacenar se debe tomar el 80 de la altura del cuerpo del tanque de
almacenamiento debido a que no se puede hacer uso de todo el espacio con el liacutequido
a almacenar A continuacioacuten se muestran los valores del diaacutemetro nominal y la altura
del liacutequido a almacenar
D= 27432 [mm] D= 90 [ft]
H= 97536 [mm] H= 32 [ft]
Los valores para la gravedad especiacutefica corrosioacuten admisible y esfuerzo admisible
fueron tomadas del documento bibliograacutefico Memorias de caacutelculo Mecaacutenico [54]
Gravedad especifica de petroacuteleo crudo a 205 degF= 092
Corrosioacuten admisible= 00625 [in]
27
Esfuerzo admisible A-36= 36000 [psi]
119905119889 =26 times 90 ft times (32 ft minus 1) times 092
36000 psi+ 00625 in
119905119889 = 024 [in] 119905119889 = 6 09 [mm]
Debido a que no existe en el mercado planchas de acero ASTM A-36 con espesor de
6 09 [mm] se debe seleccionar la plancha de espesor 6 [mm]
222 Probeta tipo tanque
Para el disentildeo de las probetas con defectologias se elaboraraacute un tanque probeta a
escala 125 de un modelo tomado de la empresa puacuteblica Petroamazonas el cual tendraacute
diferentes defectologias en sus uniones soldadas
a Barolado
Este proceso de conformado mecaacutenico por flexioacuten consiste en la deformacioacuten plaacutestica
de laacuteminas con la ayuda de rodillos en configuraciones de tres o maacutes rodillos
doblando la plancha metaacutelica obligaacutendola a tomar la forma curva que se desea obtener
como se observa en la figura 31
El proceso para barolar una plancha consiste en la aplicacioacuten de presioacuten de uno de los
rodillos el que tiene una movilidad en el eje vertical hasta que roce el material y con
el movimiento de los otros rodillos permitir que la pieza empiece a tomar curvatura
se debe ir presionando un poco maacutes cada vez que ingrese nuevamente el material a la
baroladora Este tipo de baroladora no posee ninguacuten tipo de instrumento de medicioacuten
de presioacuten por lo que la presioacuten aplicada fue de forma mecaacutenica hasta lograr un
cilindro del diaacutemetro requerido [55] [56]
28
Figura 31 Proceso de barolado
Fuente Disentildeo y Construccioacuten de una maacutequina prototipo para rebordear fondos toriesfeacuterico de
tanques de almacenamiento Cuichaacuten Fausto Malte Javier 2012
Cuando la plancha ya ha tomado la forma curva deseada se unen los pedazos de
plancha ya barolados y mediante puntos de soldadura se da forma al cuerpo del tanque
de almacenamiento prototipo a escala como se observa en la figura 32 [55] [56]
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala
Fuente Christian Peacuterez
b Repujado
Este proceso de conformado se lo emplea para dar la forma coacutencava deseada a una
chapa metaacutelica plana se coloca la chapa sujeta a un eje rotativo y mediante rodillos se
va dando la forma deseada por medio de presioacuten como se observa en la figura 33 [55]
[56]
Figura 33 Proceso de repujado
Fuente The Fabricator Dished end manufacturing for beginners 2018 [57]
29
223 Probeta tipo juntas
Estas probetas se las desarrolloacute con el proceso de soldadura SMAW con la finalidad
de desarrollar una simulacioacuten de un corte de las juntas presentes en tanques de
almacenamiento se puede observar en la figura 34 un ejemplo de probeta tipo junta
en T
Figura 34 Probeta junta tipo T
Fuente Christian Peacuterez
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras
Se describe el procedimiento teoacuterico para realizar una inspeccioacuten asiacute como los pasos
previos a la misma
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual
Las fallas tiacutepicas que se pueden encontrar en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
por medio de una inspeccioacuten visual son corrosioacuten agrietamiento y desunioacuten [31]
[58] Existen factores que afectan la durante la inspeccioacuten visual que se deben
considerar
minus El acceso al aacuterea que se desea inspeccionar
minus Adecuada iluminacioacuten
minus Evitar el alumbramiento directo y reflejado
minus Es importante limpiar las zonas a ser inspeccionadas de cualquier tipo de suciedad
contaminacioacuten o cualquier objeto que impida la deteccioacuten de fallas en el cordoacuten de
soldadura
minus El factor ambiental es muy importante en la inspeccioacuten como es temperaturas
altas lluvia viento asiacute como otros factores que alteren el clima y no permitan un
buen proceso de inspeccioacuten visual
30
minus El personal que la va a realizar debe tener conocimientos del objeto que va a
inspeccionar de esta manera podraacute examinar de forma adecuada
minus Se debe inspeccionar los targets o blancos especiacuteficos debido a que el
funcionamiento del ojo ciega al mover de un punto a otro la mirada evitando el
escaneo del aacuterea total
minus Las marcas como decoloraciones dan indicios de un defecto en la zona
minus La corrosioacuten en la inspeccioacuten visual es muy criacutetica el personal debe tener
experiencia en deteccioacuten de corrosioacuten que se encuentra en ciertos puntos de la
estructura de los tanques
a Desarrollo de actividades
1 Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste
como solicita la norma API 650 [14] Se debe realizar una inspeccioacuten preliminar en
toda el aacuterea con fines de limpieza deteccioacuten de objetos extrantildeos objetos deformados
corrosioacuten salpicaduras u otros dantildeos
2 Preparacioacuten de la superficie
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe
dantildear ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante
que impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
minus Para la limpieza de las zonas a ser inspeccionadas se puede utilizar detergentes
limpiadores alcalinos desengrasantes de vapor solventes saca pintura limpieza
ultrasoacutenica limpieza a vapor limpieza mecaacutenica
minus Con el fin de realizar una correcta inspeccioacuten visual a la pieza que se va a examinar
se recomienda que la superficie del material tenga un acabado miacutenimo SSPC-SP3
(limpieza con herramienta manual mecaacutenica) [31]
3 Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie [59]
31
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas en el anexo 21
4 Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
5 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo la
cual tendraacute como variables calificaciones de soldador material a inspeccionar
cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem caracteriacutesticas de la discontinuidad y
observaciones de ser el caso
6 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 se determina los
paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
7 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [31]
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
La inspeccioacuten que se realiza con la teacutecnica de liacutequidos penetrantes se la puede
subdividir en procesos tipos meacutetodos o teacutecnicas de examinacioacuten Se utiliza
comuacutenmente dos grupos penetrantes fluorescentes penetrantes visibles
El proceso que se emplea se puede ver en la figura 35 La teacutecnica por liacutequidos
penetrantes consiste en la aplicacioacuten del liacutequido penetrante sobre la pieza previamente
32
sometida a un proceso de limpieza el penetrante generalmente tiene una tonalidad
rojiza y presenta baja viscosidad que en funcioacuten de esta propiedad penetra en las
discontinuidades existentes en la superficie de la pieza Bajo el principio de
capilaridad se realiza la limpieza de la pieza por medio de un liacutequido removedor cuya
funcioacuten es la eliminacioacuten del exceso de liacutequido penetrante que ha quedado en la
superficie Posteriormente se aplica el revelador el cual normalmente tiene talco en
suspensioacuten El liacutequido penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades de la pieza seraacute absorbido por el revelador en consecuencia
mostraraacute las discontinuidades existentes en la pieza ya que se tornan de color rojizo
[43]
Figura 35 Proceso de inspeccioacuten con penetrantes visibles
Elaborado por Christian Peacuterez 2019
a Preparacioacuten de la superficie
1 Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10seg aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36 [6]
33
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
2 Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
Algunas de las sustancias contaminantes pueden tener como origen numerosas causas
tales como [47]
- Procesos metaluacutergicos de fabricacioacuten arenas escama cascarilla de tratamiento
teacutermico oxidacioacuten etc
- Procedentes de controles no destructivos aceites partiacuteculas magnetizables
liacutequidos penetrantes usados precedentemente etc
- Condiciones de servicio grasas lubricantes oacutexidos barnices y pinturas etc
Estas sustancias contaminantes se las elimina con la aplicacioacuten de los siguientes
procesos de limpieza
minus Desengrasado
Se emplea detergentes alcalinos con concentracioacuten sobre la superficie de la pieza se
aplica por inmersioacuten o con ayuda de una brocha en funcioacuten del tamantildeo de la pieza que
se desea examinar
minus Desoxidacioacuten
Para eliminar cualquier rastro de oacutexido en la superficie del material que impida la
inspeccioacuten se debe aplicar una SSPC-SP3 (limpieza con herramienta manual
mecaacutenica)
34
b Desarrollo de actividades
1 Secado de las superficies de las piezas
Las piezas mojadas se deben secar antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de trapos limpios que no dejen pelusa [37]
2 Aplicacioacuten del penetrante
El penetrante se debe aplicar en la superficie de la pieza a inspeccionar intentando
rociar el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm tal como se observa
en la figura 37 para que ingrese en las cavidades y este tiempo depende de las
discontinuidades que se desea encontrar las discontinuidades que se generan por
fatiga llevan un mayor tiempo para que el liacutequido penetre debido a que las
discontinuidades son diminutas y difiacuteciles de detectar [15] [6] [60]
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa INDIMA SA
Fuente Aplicacioacuten d liacutequido penetrante en la zona a inspeccionar Encarnacioacuten Franco Elizabeth
Alexandra 2010
3 Tiempo de penetracioacuten
El tiempo de penetracioacuten depende de la temperatura tiempo de discontinuidad y los
posibles contaminantes que pueden estar atrapados en las discontinuidades El miacutenimo
tiempo de penetracioacuten podriacutea ser [42]
- 5 minutos en partes en servicio
- 2 horas para grietas de fatiga por servicio
- 4 horas para grietas por estreacutes de corrosioacuten
4 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante debe ser removido de la superficie con un pantildeo humedecido
con solvente sin remover el penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades [42] [36]
35
5 Secado
El proceso de secado se realiza despueacutes de la remocioacuten del penetrante este meacutetodo se
utiliza en funcioacuten del proceso de remocioacuten y revelado Generalmente se lo realiza
despueacutes de la aplicacioacuten del solvente ya sea con aire o por el proceso de evaporacioacuten
normal que tiene este compuesto con una duracioacuten miacutenima de 5 minutos para cumplir
con el secado [48] [6]
6 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
El revelador el cual es de color blanco seca el penetrante que se encuentra en las
discontinuidades extrayeacutendolo con ayuda de la fuerza capilar de esta manera
aparecen las manchas rojizas del penetrante en el aacuterea del defecto tal como se observa
en la figura 38 [50]
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
La aplicacioacuten del revelador es uniforme y se utiliza una capa gruesa a una distancia
aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie la segunda capa se debe aplicar
en direccioacuten transversal a la primera procurando siempre revisar que la primera capa
esteacute seca antes de aplicar la segunda capa [42]
7 Tiempos del revelado
El tiempo del revelado comienza despueacutes de haber aplicado el revelador tal como se
observa en la figura 39 Es recomendable que el tiempo de revelado sea de 10 minutos
miacutenimo y se establece como tiempo permitido 1 hora maacuteximo para reveladores no
acuosos [39] Este periodo del revelador permite visibilizar las indicaciones y es
inversamente proporcional al volumen que tenga la discontinuidad Para dar un tiempo
apropiado al revelador se debe tener en consideracioacuten las siguientes variables tipo de
penetrante sensibilidad de la teacutecnica temperatura de la pieza
36
Figura 39 Tiempo del revelado
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
c Inspeccioacuten de la superficie
Al aplicar el revelador y durante el tiempo de revelado se debe observar la superficie
como ayuda para la interpretacioacuten de las indicaciones [42] Para realizar la inspeccioacuten
se debe seleccionar el tipo de iluminacioacuten si se utiliza un penetrante visible seraacute solo
necesaria la luz normal la iluminacioacuten debe ser adecuada para asegurar que no exista
peacuterdida de la sensibilidad durante la inspeccioacuten [15]
d Interpretacioacuten de los resultados de la inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Para poder interpretar las indicaciones de una manera correcta se debe estar
familiarizado completamente con el proceso de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
Se debe estar seguro si el ensayo se lo realizoacute correctamente ser capaz de obtener toda
la informacioacuten acerca de las discontinuidades y sus consecuencias en la seccioacuten
inspeccionada
La evaluacioacuten correcta de las indicaciones obtenidas depende de la interpretacioacuten lo
maacutes exacta posible de la misma la experiencia del inspector es clave en el proceso
Algunos de los teacuterminos importantes para la interpretacioacuten de indicaciones son
minus Indicacioacuten
Es una sentildeal o marca producida por una discontinuidad que se detecta aplicando el
meacutetodo de ensayos no destructivos las cuales pueden ser falsas no relevantes
relevantes
minus Indicaciones falsas
Son aquellas que aparecen durante el proceso de inspeccioacuten y pueden ser provocadas
por una falla en la aplicacioacuten del meacutetodo de liacutequidos penetrantes por contaminacioacuten
37
de la superficie al no realizar un correcto proceso de limpieza o por no realizar la
remocioacuten necesaria del exceso de penetrante [61]
minus Indicaciones relevantes
Son indicaciones causadas por una condicioacuten o discontinuidad que necesitan ser
evaluadas Con la ayuda de coacutedigos y normas se puede determinar la longitud maacutexima
que debe tener una discontinuidad para ser considerada relevante
minus Indicaciones no relevantes
Se las determina debido a queacute son causadas por la configuracioacuten geomeacutetrica variacioacuten
de estructura o debido al acabado superficial de la pieza Lo que indica que no existe
ninguna relacioacuten con la existencia de discontinuidades o defectos por lo cual no se
necesita evaluar [46]
minus Defecto
Son las indicaciones de una discontinuidad que debido a su tamantildeo forma o el lugar
donde se localiza esta ha excedido los liacutemites de aceptacioacuten que se establece en las
normas o coacutedigos
En base a lo anteriormente mencionado se puede concluir que todos los defectos son
discontinuidades pero no todas las discontinuidades son defectos ni todas las
indicaciones son discontinuidades [61]
e Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios de la seccioacuten 84 paacuterrafo
844 donde se determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
f Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [6]
38
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido
Este procedimiento detalla los requerimientos miacutenimos para la inspeccioacuten de uniones
soldadas y deteccioacuten de fallas por ultrasonido mediante la teacutecnica de arreglo de fases
[62]
a Equipo y materiales a ser utilizados en la inspeccioacuten
minus Equipo de ultrasonido con arreglo de fases
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades
minus Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz si el tamantildeo del grano del material a
examinarse requiere el uso de palpadores de otras frecuencias se puede utilizar para
asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es posible ademaacutes utilizar palpadores
con zapatas curvas que permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte
pieza o tuberiacutea a ser examinada
minus Acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico
b Calibracioacuten de acuerdo al manual OMNISCAN MX2
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo II como se observa en la figura 40
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW
Fuente Certificado de calibracioacuten KARL DEUTSCH 2012
39
minus Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo norma API El transductor es montado sobre una zapata
angular SA10-N55S se recomienda utilizar un bloque de calibracioacuten ASTM E-164
IIW tipo I o tipo II para este procedimiento de calibracioacuten [14]
c Examinacioacuten de soldaduras a tope mediante ultrasonido
Para el procedimiento del uso del meacutetodo de examinacioacuten ultrasoacutenica (UT) para la
inspeccioacuten de soldaduras a tope Esta alternativa se limita para juntas con espesor igual
o mayor a 6 mm (14in)
d Cobertura y superficie de examinacioacuten
El volumen de la pieza a ser explorado debe ser cubierto por el palpador mediante
movimientos en la superficie de barrido esto depende del palpador requerido
Cada movimiento del palpador debe traslapar un miacutenimo del 10 de la dimensioacuten
paralela del transductor (elemento piezoeleacutectrico) a la direccioacuten de punto de salida de
barrido La oscilacioacuten del palpador es permitida si este puede ser demostrado que la
cobertura del traslape es provista
e Velocidad de movimiento
La velocidad de barrido del palpador no debe exceder los 150mms (6 ins) a menos
que la tasa de repeticioacuten de pulsos del equipo sea suficiente para pulsar el palpador
como miacutenimo 6 veces dentro del tiempo necesario para moverse la primera mitad de
la dimensioacuten paralela del transductor a la direccioacuten del barrido en una maacutexima
velocidad de barrido
f Teacutecnica
El volumen de ultrasonido debe incluir el metal de soldadura maacutes una longitud que
corresponda al valor menor entre 25 mm (1 in) del metal base adyacente en cada lado
de la soldadura [14]
40
g Barrido
En la opcioacuten de simulacioacuten de barrido disponible en el equipo de ultrasonido se debe
establecer un plan de barrido que indique las posiciones de inicio y fin del palpador
para asegurar la cobertura del volumen requerido para los aacutengulos de haz apropiados
El barrido manual se muestra en el monitor por calidad de acople y sentildeal excediendo
el umbral de evaluacioacuten estas sentildeales son indicaciones que deben ser evaluadas por el
operador [62]
h Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para Tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios del anexo U donde se
determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
i Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [7]
41
CAPIacuteTULO III
DESARROLLO
En este capiacutetulo se describe los requerimientos establecidos por la norma API 650 para
la inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope necesarios en los meacutetodos de
inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
Para lo cual se detallan los tipos de defectos encontrados en las diferentes probetas
inspeccionadas en este proyecto durante la aplicacioacuten de los distintos meacutetodos de
ensayos no destructivos inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
En buacutesqueda de validar los procedimientos de inspeccioacuten para cada tipo de ensayo no
destructivo se realizoacute un anaacutelisis comparativo de eficacia entre los resultados
obtenidos con el uso del procedimiento descrito en el capiacutetulo II y los resultados de
una entidad externa dedicada a este tipo de trabajos
Por uacuteltimo se presenta el desarrollo de un manual de procedimientos de inspeccioacuten
para cada teacutecnica de ensayos no destructivos visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido Para deteccioacuten de fallas en uniones de soldadura presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo describiendo los requerimientos a seguir para su
aplicacioacuten
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual
La norma API 650 en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales que una soldadura seraacute aceptable mediante
examen visual si la inspeccioacuten muestra lo siguiente
minus No debe haber grietas en la corona otras grietas en la superficie o golpes de arco
sobre o adyacentes a las juntas soldadas
minus Para juntas horizontales a tope accesorios permanentes orientados
horizontalmente y juntas a tope de anillo anular el corte inferior maacuteximo permitido
es de 08 mm (132 in) de profundidad
42
minus La frecuencia de la porosidad de superficie en la soldadura no debe exceder nunca
un racimo (uno o maacutes poros) en 100 mm (4 in) de longitud y el diaacutemetro de cada
racimo no supera los 25 mm (332 in)
minus El refuerzo de las soldaduras en todas las juntas a tope en cada lado de la placa
no debe exceder los siguientes espesores mostrados en la tabla 2
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo
Espesor de la placa mm (in)
Espesor Maacuteximo de refuerzo mm (in)
Juntas Verticales Juntas Horizontales
le 13 (12) 25 (332) 3 (18)
gt 13 (12) a 25 (1) 3 (18) 5 (316)
gt 25 (1) 5 (316) 6 (14)
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute 2018
El refuerzo no necesita ser removido excepto en la medida en que exceda el espesor
maacuteximo aceptable o a menos que se requiera su remocioacuten para el examen
radiograacutefico
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes
La norma API 650 en la seccioacuten 84 paacuterrafo 844 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales inspeccionadas por la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten superior a 15
mm (116 in) se consideran relevantes Cualquier tipo de fisura que se encuentre en el
cordoacuten de soldadura no es aceptable y se rechaza directamente
Una indicacioacuten lineal es una que tiene una longitud mayor que tres veces su ancho
Todas las superficies que han de examinarse deben estar libres de indicaciones
relevantes
Una indicacioacuten redondeada es una forma circular o eliacuteptica con una longitud igual o
inferior a tres veces su ancho Todas las superficies que han de examinarse deben estar
libres de indicaciones redondeadas relevantes mayores a 5mm (316 in) tambieacuten se
43
debe tener en cuenta que cuatro o maacutes indicaciones redondeadas relevantes en una
misma liacutenea separadas por 15mm (116 in) o maacutes de borde a borde
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases
La norma API 650 en la seccioacuten 83 paacuterrafo 831 la cual redirecciona los anexos U6
y U8 que establecen como requerimientos para la evaluacioacuten de indicaciones internas
inspeccionadas por la teacutecnica de ultrasonido por arreglo de fases que las indicaciones
con altura de pico en la pantalla A Scan que superan el 20 sobre el nivel de
referencia deben ser evaluadas para establecer si son defectos
Para reflectores de tamantildeo de maacutes de 40 de altura de pico en la pantalla A Scan de
los defectos aceptables superficiales o subsuperficiales seraacuten evaluados utilizando la
tabla 3
La documentacioacuten escrita se produce para cada defecto inaceptable defectos
aceptables que sean superiores al 50 del nivel de referencia para las teacutecnicas basadas
en la amplitud o superiores al 75 de la longitud aceptable para las teacutecnicas que no
utilizan amplitud
Para evaluar los defectos superficiales y subsuperficiales seguacuten su longitud de acuerdo
al espesor de la plancha se debe utilizar la tabla 3
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) Puede ser usada para todos los Materiales (SI) Todas las dimensiones en mm
Espesor
de
soldadura
(119957)119938
LONGITUD DE FALLA ACEPTABLE (l)
Para fallas
119852119854119849119838119851119839119842119836119842119834119845119838119956119939
con altura (h)
Para fallas sub superficiales con altura (h)
20 25 30 20 30 40 50 60
6 a lt 10 8 4 3 5 3 No
permitido
No
permitido
No
permitido
10 a lt 13 8 8 4 14 5 4 No
permitido
No
permitido
13 a lt 19 8 8 4 38 8 5 4 3
19 a lt 25 8 8 4 75 13 8 6 5
44
25 a lt 32 9 8 4 100 20 9 8 6
32 a lt 40 9 8 4 125 30 10 8 8
40 a lt 44 9 8 4 150 38 10 9 8
a t= espesor de la soldadura excluyendo cualquier refuerzo permitido Para una soldadura a tope que
une miembros que tienen diferentes espesores en la soldadura t es el menor de los dos
b Cualquier falla superficial para ser considerada aceptable debe satisfacer la limitacioacuten de tamantildeo
de esta tabla y adicionalmente satisfacer las limitaciones de caracterizacioacuten MTPT
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute Addendum 2018 paacuteg 460
32Construccioacuten de probetas
Se describe el proceso de construccioacuten de las probetas utilizadas para la deteccioacuten e
identificacioacuten defectologica la misma que consta de una probeta tipo tanque de
almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 tres probetas tipo junta a tope y tres probetas
tipo junta en T
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque
En esta seccioacuten se describe el proceso de fabricacioacuten del tanque probeta
a Proceso de seleccioacuten de tapa
Con una plancha de acero A36 se determinaron cuatro paraacutemetros el diaacutemetro
exterior el radio de bombeo el radio de borde y fondo los cuales se encuentran
estandarizados en el coacutedigo ASME seccioacuten UG-32 y en las tablas KLOPPERFORM
establecidas en el coacutedigo SPVC (swidish pressure vessel code) con un diaacutemetro de
1000 mm como se indica en la tabla KOPPERFORM del anexo 7 [63] Usando una
abombadora mecaacutenica de alta presioacuten se colocaron los paraacutemetros calculados dando
como resultado una tapa del tipo toriesfeacuterico en ceacutedula 150
b Proceso de barolado del cuerpo
Se selecciona planchas de 300 x 3000 mm se ubica en la maacutequina baroladora entre los
rodillos el rolado de la plancha se verifica con un molde fabricado a la medida rueda
entre los rodillos hasta obtener la forma ciliacutendrica deseada con un diaacutemetro 1000 mm
se realizan puntos de soldadura en los extremos a unir y se repite el proceso hasta
45
conseguir los dos anillos que conforman el cuerpo del tanque como se ve en la figura
41
Figura 41 Planchas baroladas
Fuente Christian Peacuterez
c Proceso de fabricacioacuten del piso
Para el piso del tanque de almacenamiento es necesario una plancha de 1010 x 1010
mm se realiza el trazado de una circunferencia de diaacutemetro 1010 mm como se observa
en los planos que se encuentran en el anexo 1 y se procede a realizar el corte de la
seccioacuten circular utilizando el meacutetodo de oxicorte el mismo que se puede observar en
la figura 42
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento
Fuente Christian Peacuterez
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope
Se describe el proceso que se realizoacute para la construccioacuten de las probetas tipo junta el
mismo que se ve a continuacioacuten
minus De la plancha de acero ASTM A-36 se cortan formas rectangulares de 10x15
(mm) utilizando una moladora y disco de corte de 4pulg
46
minus Se debe igualar la zona donde se va a realizar el biselado para que este quede
uniforme y asiacute haya una correcta fusioacuten del cordoacuten de soldadura utilizando el
proceso SMAW
minus Las planchas rectangulares se las suelda en formas de juntas a tope y tipo T
siguiendo el mismo proceso hecho en la probeta tipo tanque induciendo las
discontinuidades
323 Soldadura
Para cumplir con las normativas de construccioacuten bajo un procedimiento de soldadura
correcto para este tipo de tanques de almacenamiento se elaboroacute el procedimiento de
soldadura (WPS) y la calificacioacuten del soldador (WPQ) por parte de un certified
welding inspector (CWI) el cual entregoacute la documentacioacuten que se puede observar en
los anexos 5 y 6 Los mismos que se debe seguir para un correcto proceso de
construccioacuten del tanque de almacenamiento cumpliendo con los paraacutemetros y
estaacutendares necesarios para la fabricacioacuten del mismos
a Procedimiento de soldadura
En este procedimiento se detallan los paraacutemetros de soldadura utilizando el proceso
SMAW los mismos que se observan en la tabla 4 Estos paraacutemetros son los que debe
cumplir el soldador durante el proceso de unioacuten de las piezas para la construccioacuten del
tanque probeta y de las probetas tipo junta
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW
No De
pase
Proces
o
Material de
aporte
Corriente
Vel
Alim
Electrod
o
(mmmin
)
Voltaje
(voltios
)
Vel de
Avance
(Pulgmi
n)
Clase Diaacutemetr
o (mm)
Amperaj
e (amp)
Tipo y
polarida
d
Raiacutez SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 10 -
14 V
8-12
Pase
caliente
SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 11 - 14
V
9-13
Relleno SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 19 - 25
V
11-15
Acabad
o
SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 20 - 25
V
11-15
Fuente Especificacioacuten del Procedimiento de Soldadura- WPS Giovanni Aguais 2019 [64]
47
minus Pase de raiacutez es el que se realiza para unir las dos piezas daacutendole un soporte inicial
al cordoacuten de soldadura [65]
minus Pase de caliente este pase sirve para que el pase de raiacutez penetre un poco maacutes el
bisel de la junta [65]
minus Pase de relleno es el que permite que el pase de presentacioacuten quede uniforme
este debe quedar por debajo de la ranura 2 mm [65]
b Proceso de ensamblaje de las piezas por soldadura SMAW
Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento y las probetas tipo junta en T y a
tope se debe realizar el biselado en V utilizando una moladora con disco de desbaste
posteriormente se realiza los pases utilizando el proceso de soldadura SMAW el
primero de raiacutez utilizando un electrodo E6010 para el segundo pase se el de relleno
utilizando un electrodo E7018 para el tercer pase el de relleno se utiliza un electrodo
E7018 y el pase final de acabado se realiza con un electrodo E7018 Pero al ser
necesario la generacioacuten de defectos en los cordones de soldadura se debe realizar una
serie de modificaciones en el proceso de soldadura las cuales se describen en las tablas
5 y 6
33Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea
331 Defectos en las probetas tipo junta
Para la construccioacuten de las probetas se tienen fuentes bibliograacuteficas que ayudan con
las causas por las cuales se puedan generar defectos en la soldadura tales como el
documento Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura ademaacutes con la ayuda de
criterios de ingenieriacutea conocemos el comportamiento metaluacutergico de los materiales y
sus posibles reacciones
Se realizaron un tanque a escala y 6 tipos de placas (tres con soldadura a tope y tres
con soldadura tipo filete) las cuales fueron sometidas a diversas fallas en su
fabricacioacuten con el fin de poder realizar los anaacutelisis comparativos de las mismas
Mediante teacutecnicas de inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo
de fases aplicado a las probetas elaboradas se pudo detectar los siguientes defectos y
sus causas como se muestran en la tabla 5 de las probetas tipo junta y en la tabla 6 de
la probeta tipo tanque
48
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas
PLACA CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
P1F Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P1T Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P2F Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten + Socavadura VT + PT Manejo
defectuoso
del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente
muy elevada
P2T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P3F Filete ldquoTrdquo Fisura VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
P3T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P4 Tope Fisura UT + VT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
49
P5 Tope Inclusioacuten UT + VT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P6 Tope Quemoacuten UT + VT Exceso de
amperaje un
manejo
inadecuado
bajas en la
velocidad del
electrodo
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
332 Defectos en la probeta tipo tanque
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus
causas
CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
Filete ldquoTrdquo Porosidad agrupada VT + PT provocadas
por gases
agentes
oxidantes o
exceso de
humedad en el
revestimiento
del electrodo o
en el metal
base
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten VT + PT Manejo
defectuoso del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente muy
elevada
Filete ldquoTrdquo Fisura
VT + PT Humedad
excesiva en el
electrodo o en
los bordes de
la plancha
base limpieza
prematura de
la escoria
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten en
raiacutez
VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
50
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en el
bisel
VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
inadecuado
disentildeo de la
junta
contaminacioacuten
excesiva
Tope Socavadura en raiacutez UT + VT Cuando la
velocidad de
aporte es muy
raacutepida cuando
el amperaje
del electrodo
es muy alto
cuando
diaacutemetro del
electrodo es
muy grande
Tope Discontinuidad en raiacutez UT + VT Falta de
material de
aporte
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en raiacutez VT + PT Falta de
abertura en la
raiacutez amperaje
muy bajo
incorrecta
alineacioacuten de
los elementos
al soldar
diferencia de
espesores de
las placas
Tope Socavadura externa UT + VT Mucha
velocidad de
aporte del
material
Tope Falta de fusioacuten por
High low
UT + VT Se produce
por la mala
alineacioacuten de
las piezas a
unir
Filete ldquoTrdquo Falta de soldadura VT Falta de
material de
aporte
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
51
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades
Para la identificacioacuten de cada discontinuidad se realizoacute tablas describiendo el tipo de
defecto y su condicioacuten siendo evaluadas bajo el criterio de aceptacioacuten o rechazo de la
norma API 650
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque
En la tabla 7 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en cada junta a tope de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de
ultrasonido con arreglo de fases
En la tabla 7 se observa los diferentes defectos encontrados en cada una de las juntas
identificando que no cumplen con las condiciones y paraacutemetros de aceptacioacuten
establecidos en la norma API 650 Como ejemplo la fisura encontrada en la junta 1 de
la probeta tipo tanque tiene una longitud de 11 mm y no cumple con la longitud de
falla aceptable (6 mm) para este tipo de defecto (observar en la tabla 5) para un espesor
de 6 mm y altura de 4 mm
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del
Defecto
Condicioacuten
Observacioacute
n Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J1 1559 519 8000 Rechazado Falta de
fusioacuten
2400 511 15900 Rechazado Porosidad
agrupada
2400 511 18000 Rechazado Falta de
penetracioacuten
5000 511 20100 Rechazado Porosidad
agrupada
1100 550 40800 Rechazado Fisura
5900 496 59300 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
52
2400 550 84600 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
3200 564 101000 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
6570 570 105800 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
1100 545 115300 Rechazado Porosidad
agrupada
4400 496 125200 Rechazado Falta de
fusioacuten en
bisel
1200 479 150800 Rechazado Socavadura
en raiacutez
2 J2 400 555 22800 Rechazado Discontinuid
ad en raiacutez
3 J3 700 547 8100 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
1000 543 16300 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
4 J4 23400 017 17100 Rechazado Socavadura
externa
5 J5 1100 556 5700 Rechazado Fisura
6 J6 20650 521 450 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
12200 501 28800 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
30900 553 64600 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
14600 537 116400 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
53
13700 562 138700 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
22900 571 177100 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
100000 500 200000 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 8 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en la junta tipo T de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
Como resultado en la tabla 8 se observa los diferentes defectos determinados en las
juntas inspeccionadas las cuales se encuentran fuera del rango de aceptacioacuten de la
norma API 650 un claro ejemplo un defecto muacuteltiple (falta de fusioacuten inclusioacuten y
socavadura) encontrado en la junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de
45 mm consideraacutendose relevante debido a que su dimensioacuten es superior a 15 mm
(116 in) como se puede observar en la norma API 650
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1
J7
3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
4500 5700 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
+ inclusioacuten
2200 17400 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
1100 21900 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
400 26800 Rechazado Falta de soldadura
2000 28000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 9 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de inspeccioacuten visual
54
La tabla 9 muestra los diferentes defectos que contienen cada una de las juntas
determinando que la junta 7 sobrepasa los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API
650 Un defecto muacuteltiple nuacutemero 7 (falta de fusioacuten y socavadura) encontrado en la
junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de 32 mm por lo que incumple
con la condicioacuten de que no debe haber grietas en la corona otras grietas en la
superficie o golpes de arco sobre o adyacentes a las juntas soldadas
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J 1 - - Aprobado -
2 J 2 - - Aprobado -
3 J 3 - - Aprobado -
4 J 4 - - Aprobado -
5 J 5 - - Aprobado -
6 J 6 - - Aprobado -
7 J 7 3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura
8 J 7 4500 57000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura +
Inclusioacuten
9 J 7 2200 174000 Rechazado Socavadura+ Inclusioacuten
10 J 7 1100 219000 Rechazado Socavadura + Inclusioacuten
11 J 7 400 268000 Falta de soldadura
12 J 7 2000 280000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta
En la tabla 10 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas tipo T mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
En la tabla 10 se observa una serie de defectos en las juntas inspeccionadas P2F P2T
P3F y P3T los cuales sobrepasan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
La fisura en la probeta 3 vista frontal (P3F) tiene una longitud de 167 mm por lo que
cumple con la condicioacuten de que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten
superior a 15 mm (116 in) se consideran relevantes
55
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 881 1224 Rechazado Inclusioacuten
388 5168 Rechazado Socavadura
4
P2T
662 1366 Rechazado Inclusioacuten
343 3052 Rechazado Inclusioacuten
429 7120 Rechazado Inclusioacuten
1038 10908 Rechazado Inclusioacuten
626 14889 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F 16700 16700 Rechazado Fisura
6 P3T - - Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 11 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope mediante la teacutecnica de ultrasonido con
arreglo de fases
Se observa en la tabla 11 una serie de defectos en cada junta de las probetas
inspeccionadas los cuales superan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
Como ejemplo encontramos la inclusioacuten encontrada en la probeta 5 (P5) que tiene una
longitud de 8 mm e incumple con la falla aceptable de 3 mm (observar la tabla 5) para
un espesor de 6 mm y altura de 3 mm
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta
Ndeg
Identific
acioacuten de
Soldadu
ra
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P4 4000 522 5800 Rechazado Fisura
2
P5
1200 564 1200 Rechazado Inclusioacuten
1600 557 4000 Rechazado Inclusioacuten
600 488 7600 Rechazado Inclusioacuten
800 244 10400 Rechazado Inclusioacuten
1000 527 13200 Rechazado Inclusioacuten
3 P6 600 025 7600 Rechazado Quemoacuten
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
56
En la tabla 12 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope y tipo T mediante la teacutecnica de ultrasonido
con arreglo de fases
En la tabla 12 se observa los defectos encontrados en cada junta y se asevera que solo
las juntas P1F y P1T cumplen con los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
pero las demaacutes juntas incumplen dichos paraacutemetros Un ejemplo claro de este
incumplimiento es la porosidad encontrada en la probeta 4 (P4) con una longitud de
303 mm por lo que no cumple con la condicioacuten de aceptacioacuten ya que el diaacutemetro no
supera los 25 mm (332 in)
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 764 1183 Rechazado Inclusioacuten
11563 5276 Rechazado Concavidad interna
4 P2T 604 1464 Rechazado Inclusioacuten
552 3085 Rechazado Inclusioacuten
335 7066 Rechazado Inclusioacuten
1118 11108 Rechazado Inclusioacuten
656 15080 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F - 16700 Aprobado NA
6 P3T - 16700 Aprobado NA
7 P4 303 811 Rechazado Porosidad
8 P5 968 9070 Rechazado Escoria
P5 240 13300 Rechazado Porosidad
9 P6 - 16700 Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
35Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten
La validacioacuten de los procedimientos desarrollados en este proyecto de titulacioacuten se la
realiza mediante la obtencioacuten del porcentaje de error en la deteccioacuten de defectologiacutea
en las probetas tomando como 100 de precisioacuten en la deteccioacuten defectologica el
procedimiento de una empresa externa
Para encontrar el porcentaje de error que existe en el procedimiento se utiliza la
ecuacioacuten (2)
57
119837119838 119838119851119851119848119851 =| valor medidominusvalor de referencia |
valor de referencia X 100 (2)
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido
Para la validacioacuten del procedimiento de ultrasonido se realizoacute una comparacioacuten de los
resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes descrito
y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) que se encuentran en los anexos 12 y 13 determinando si es vaacutelido o
no el procedimiento veacutease en la tabla 13 y tabla 14
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido
Resultados obtenidos Valores de referencia
Error
N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuidad Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
J1 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1559 519 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1512 519 052
J1 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2400 511 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2250 511 625
J1 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2400 511 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2500 511 416
J1 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
5000 511 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
4837 511 326
J1 Fisura (408 mm
de Oacute) 1100 550 Fisura (408 mm
de Oacute) 1054 550 418
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm
de Oacute)
5900
496 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm de
Oacute)
5790
496
186
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (846
mm de Oacute) 2400 550
Falta de fusioacuten
en raiacutez (846 mm
de Oacute) 2360 550
166
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute)
3200 564 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute) 3100 564
312
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6570 570
Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6430 570
213
J1 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute)
1100 545 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute) 1045 545
500
J1 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute)
4400 496 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute) 4290 496
250
J1 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute)
1200 479 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute) 1124 479
633
58
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta
J2 Discontinuidad
en raiacutez (228
mm de Oacute)
400 555 Discontinuidad
en raiacutez (228 mm
de Oacute) 400 555
0
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute)
700 547 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute) 677 547
328
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163
mm de Oacute)
1000 543 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163 mm
de Oacute) 973 543
270
J4 Socavadura
externa (171
mm de Oacute)
23400 017 Socavadura
externa (171
mm de Oacute) 22535 017
369
J5 Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
0
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20650 521
Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20500 521
072
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute)
12200 501 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute) 12180 501
016
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute)
30900 553 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute) 30865 553
011
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14600 537
Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14490 537
075
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13700 562
Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13667 562
024
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22900 571
Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22800 571
043
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
100000 500
Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
10000
0 500
0
Valores Obtenidos Valor de Referencia
Error N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
P4 Fisura
(58 mm de Oacute)
4000 522 Fisura
(58 mm de Oacute)
3863 522 350
P5 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1200 564 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1185 564 125
P5 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1600 557 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1550 557 312
P5 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
600 488 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
567 488 550
P5 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
800 244 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
777 244 287
59
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
633 en la comparacioacuten de resultados siendo menor al 10 establecido como valor
maacuteximo de error porcentual esto se debe a la experiencia del inspector en lectura
interpretacioacuten de los valores entregados por el equipo de ultrasonido y la manipulacioacuten
del mismo
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes
Para la validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 10 y 11 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar las tablas 15 y 16
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo tanque
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
P5 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 0
P6 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
600 025 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
575 025 416
Valor Obtenido Valor de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J7
Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3200 Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3145 171
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4500 Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4440 133
Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2200 Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2069 595
Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1100 Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1050 454
Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
400 Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
397 075
Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 0
60
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
675 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes siendo
menor al 10 establecido como valor maacuteximo de error porcentual esto se debe a la
experiencia del inspector en interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual
Para la validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 8 y 9 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar la tabla 17 y tabla 18
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F
Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
881 Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
870
124
Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
388 Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
363
644
P2T
Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
662 Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
623
589
Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
343 Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
328
437
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
429
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
400
675
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
1038
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
992
443
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
626
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
600
415
P3F Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 0
P3T NA 16700 NA 16700 0
61
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta
tipo tanque
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
764 Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
760
052
Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11563 Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11532
026
P2T
Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
604 Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
600
066
Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
552 Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
525
489
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
335
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
330
149
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1118
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1102
143
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
0
P3F NA 16700 NA 16700 0 P3T NA 16700 NA 16700 0
P4 Porosidad
(811 mm de
Oacute)
303
Porosidad
(811 mm de
Oacute)
295
264
P5 Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
0
P5 Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
240
Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
232
333
P6 NA 167 NA 167 0
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error
Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J 1 NA 360000 NA 360000 0
J 2 NA 30000 NA 30000 0
J 3 NA 30000 NA 30000 0
J 4 NA 30000 NA 30000 0
J 5 NA 30000 NA 30000 0
J 6 NA 360000 NA 360000 0
62
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
489 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten visual siendo menor al 10
establecido como valor maacuteximo de error porcentual a la experiencia del inspector en
interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
J 7 Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3200
Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3120
250
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4500
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4425
166
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2200
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2178
100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1053
427
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
400
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
383
425
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
2000
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
1920
400
63
36Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual
Procedimiento para Inspeccioacuten Visual
Coacutedigo
UPS-VT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
64
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T y a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
inspeccioacuten visual
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T y
a tope aplicando la teacutecnica de inspeccioacuten visual utilizada en tanques atmosfeacutericos
con la finalidad de detectar discontinuidades en la soldadura abiertas a la superficie
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en inspeccioacuten visual
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 3 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
6 Equipo
minus Escobilla de acero
minus Linterna
minus Calibrador pie de rey
minus Solvente
minus Marcador para metal
minus Cinta meacutetrica
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la inspeccioacuten visual directa
65
8 Condicioacuten superficial
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe dantildear
ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante que
impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
9 Desarrollo de actividades
91Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste como
se indica en la norma API 650
92Preparacioacuten de la superficie
minus Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente se debe
limpiar el aacuterea que se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que
la toalla quede limpia despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual
se recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 pul eliminando
cualquier rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 pul a
cada lado del cordoacuten de soldadura
93Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
94Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie
66
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas del anexo 20
10 Inspeccioacuten
Para la inspeccioacuten visual de la junta se debe observar el cordoacuten de soldadura
minuciosamente tratando de detectar cualquier discontinuidad superficial en el cordoacuten
de soldadura si se encuentra una discontinuidad se debe tomar los dimensionamientos
de esta Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector visual nivel I
11 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo o un
registro de laboratorio la cual tendraacute como variables calificaciones de soldador
material a inspeccionar cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem
caracteriacutesticas de la discontinuidad y observaciones de ser el caso
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
13 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede encontrar en el
anexo 2
131Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
4 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
67
5 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
6 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
7 Espesor es el espesor de la plancha utilizada para la fabricacioacuten del tanque de
almacenamiento
8 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
9 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
10 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
11 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
68
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Liacutequidos Penetrantes
Coacutedigo
UPS-PT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS PENETRANTES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
69
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de liacutequidos
penetrantes
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T
con la aplicacioacuten de liacutequidos penetrantes visibles aplicada a tanques atmosfeacutericos
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en liacutequidos penetrantes
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T bisel en V
6 Equipo
- Calibrador pie de rey
- Cinta meacutetrica
- Toallas absorbentes
- Para el procedimiento se debe utilizar el kit de liacutequidos penetrantes visibles
removibles con solvente lo cual se contempla en el meacutetodo C ndash tipo II (ASTM E
165) que se puede observar en la tabla 19
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes
Elemento Designacioacuten del
fabricante
Coacutedigo de jaula
Prueba de referencia
Penetrante SKL-SP2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Revelador SKD-S2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Removedor SKC-S AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Fuente Manual de Procedimientos de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2019
70
Nota antes de cada procedimiento de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes se debe
verificar la fecha de caducidad del kit para evitar cualquier falla en la deteccioacuten
defectologica Adicionalmente se puede realizar la verificacioacuten de la validez de los
liacutequidos mediante pruebas en bloque patroacuten
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la de penetrantes visibles del tipo II removibles con
solventes y aplicacioacuten de revelador no acuoso
8 Condicioacuten superficial
81Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10 s aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
82Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
71
minus Desengrasado
Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente que viene
en el kit de liacutequidos penetrantes con esta se debe limpiar el cordoacuten de soldadura que
se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que la toalla quede limpia
despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus Desoxidacioacuten
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
9 Desarrollo de actividades
91 Secado de las superficies de las piezas
Deben secarse las piezas mojadas antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de pantildeos limpios que no dejen pelusa
92 Aplicacioacuten del penetrante
Se debe aplicar el penetrante en la superficie de la pieza a inspeccionar lo cual se lo
realiza rociando el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm evitando el
exceso de penetrante se debe dejar el tiempo de 5min
93 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante se debe eliminar de la superficie con ayuda de toallas
absorbentes impregnadas con solvente se debe realizar la limpieza en un solo sentido
hasta quedar sin liquido penetrante visible
94 Secado
El proceso de secado despueacutes de la remocioacuten del penetrante es de 5 minutos para
cumplir con el secado del solvente
95 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
La aplicacioacuten del revelador es uniforme una capa gruesa mantenieacutendose a una
distancia aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie
72
96Tiempos del revelado
El tiempo del revelado debe ser de 10 min y se establece que como maacuteximo el tiempo
permitido sea de 1 horas para reveladores no acuosos
97 Inspeccioacuten de la superficie
Se debe observar la superficie para detectar cualquier indicacioacuten en la soldadura estas
se tintildeen de color rojo por accioacuten del liacutequido penetrante con el contraste del fondo
blanco del revelador haciendo visible cualquier discontinuidad toda indicacioacuten
relevante debe ser medida y documentada en el registro Para determinar el tipo exacto
de defecto encontrado se debe seguir la capacitacioacuten de inspector de liacutequidos
penetrantes nivel I
10 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques para almacenamiento de petroacuteleo
11 Limpieza final
Cuando se utiliza reveladores no acuosos en la limpieza final estos deben ser
removidos este proceso puede ser con un rocioacute de agua desengrasantes o solvente
12 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte para inspeccioacuten visual se lo
puede visualizar en el anexo 3
121Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Set de liacutequidos penetrantes se coloca la marca y el tipo de kit que se va a utilizar
4 Tiempo de limpieza se coloca el tiempo de limpieza que transcurrioacute durante la
inspeccioacuten
73
5 Tiempo de penetracioacuten se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el penetrante durante
la inspeccioacuten
6 Tiempo de revelado se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el revelador durante la
inspeccioacuten
7 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
8 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
9 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
10 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
11 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la Norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
74
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido
por arreglo de fases
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Ultrasonido por Arreglo
de Fases
Coacutedigo
UPS-UT-01
Ndeg Pagina
06
PROCEDIMIENTO DE ULTRASONIDO MEDIANTE LA TEacuteCNICA DE
ARREGLO DE FASES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
75
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
ultrasonido con arreglo de fases
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura a tope
el espesor de estas maacutes delgado de los miembros de la junta debe ser de 6mm (14in)
aplicando la teacutecnica de ultrasonido con arreglo de fases
3 Personal
minus Nivel II en ultrasonido
Encargado de realizar la inspeccioacuten bajo este procedimiento
Supervisar nivel I en ultrasonido
minus Nivel I
Realizar la inspeccioacuten sujetaacutendose a este procedimiento bajo la supervisioacuten del nivel
II en ultrasonido
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Material y caracteriacutesticas de referencia
minus Material de la estructura ndash ASTM A36
minus Espesor de la plancha - 14rdquo
6 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
7 Equipo
71Instrumento ultrasoacutenico
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
76
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades El equipo que cumple con estos
paraacutemetros necesarios para el procedimiento de inspeccioacuten es el modelo OMNISCAN
MX2 por arreglo de fases
72Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz modelo 5L16-96X 10-A10-P-25-OM si el
tamantildeo del grano del material a examinarse requiere el uso de palpadores de otras
frecuencias se puede utilizar para asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es
posible ademaacutes utilizar palpadores con zapatas curvas modelo SA10- N55S-AOD que
permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte pieza o tuberiacutea a ser
examinada
73Elemento acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico En caso de no contar con el producto CMC se utilizaraacute como remplazo
aceite glicerina o grasa liviana
8 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada en el procedimiento de ultrasonido por arreglo de fases el
cual utiliza ondas transversales
9 Meacutetodo de calibracioacuten
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo I como se observa en la figura 31
91Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor Olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo Norma API
Para calibrar el equipo se debe seguir estos pasos
minus Conectar el transductor al equipo Omniscan MX2
minus Introduzca el coacutedigo correcto de la zapata y permita que el equipo reconozca el
transductor por medio del software y bibliotecas disponibles
77
minus Introduzca el valor teoacuterico de la velocidad de onda de corte del material que seraacute
inspeccionado
minus Introduzca un rango apropiado para el bloque de prueba que estaacute siendo utilizado
minus Introduzca la geometriacutea de la junta aacutengulo de bisel taloacuten altura del taloacuten etc
minus Calibracioacuten por sensibilidad
minus Calibracioacuten por velocidad
minus Calibracioacuten por retardo de zapata
El proceso de calibracioacuten se realiza con la funcioacuten de rechazo apagada y con el fin de
calibrar los siguientes tres paraacutemetros de manera ordenada
minus Sensibilidad - con la ayuda de reflectores de 116in a una profundidad de 15mm
para el caso de los bloques II W Tipo I y II se determina el nuacutemero de decibeles
necesarios para que este tipo de indicaciones pequentildeas alcancen amplitudes
visualizadas en el Scan A entre un 40 y 60 en todas las leyes focales utilizadas
en la inspeccioacuten la ganancia utilizada para este fin seraacute usada como el factor B en
la determinacioacuten del escalafoacuten de la indicacioacuten factor D
minus Velocidad del sonido del material - mediante la ayuda de dos radios de distancia
conocida ubicados en los bloques IIW tipo I o tipo II se realiza la calibracioacuten de
la velocidad del sonido o tiempo de vuelo de la onda soacutenica transversal en el acero
al carbono que en este caso debe permanecer cercana a los 3240 ms
minus Retardo de la zapata - debido a que la zapata angular utilizada en esta inspeccioacuten
genera que los muacuteltiples cristales emisores del tren de ondas se encuentren a
distancias diferentes del metal base es necesario que el equipo genere una
secuencia de disparos de la onda de los diferentes elementos para de esta manera
generar un tren de ondas refractado coherente con la inspeccioacuten
minus Curvas de medicioacuten (ajuste de sensibilidad) - se debe utilizar un bloque de
referencia correspondiente AWS
78
10 Condicioacuten superficial
Se debe preparar la superficie a inspeccionar esta debe tener un acabado que permita
un acople adecuado entre la zapata y la superficie del elemento debe estar libre de
suciedad salpicadura o pintura
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
11 Teacutecnica de barrido
Para el barrido se debe desplazar en forma paralela al cordoacuten de soldadura colocando
el transductor a una distancia de 10 mm del centro del cordoacuten de soldadura
examinando toda la longitud de este Es recomendable realizar una rotacioacuten de 5deg a 7deg
con el transductor de esta manera se puede detectar defectos de orientacioacuten Se debe
colocar durante el barrido constantemente una capa de acoplante
12 Registro e identificacioacuten
Las discontinuidades que sobrepasen el 50 de la altura maacutexima que debe tener el eco
en la pantalla asiacute como indicaciones que se visualicen en las demaacutes pantallas del
ultrasonido se las debe registrar en el archivo creado en el equipo para posteriormente
ser evaluadas Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector por ultrasonido nivel I
13 Criterios de aceptacioacuten
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
14 Reportes
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede ver en el anexo 4
79
141Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Angulo de transductor se coloca el valor del aacutengulo en el que se calibra el
transductor
4 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
5 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
6 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
7 Longitud inspeccioacuten es la longitud de la junta a inspeccionar
8 Espesor es el espesor de la plancha con la cual fue fabricada la probeta
9 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
10 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
11 Ubicacioacuten del defecto profundidad es la profundidad en la que se encuentra el
defecto detectado este valor nos entrega el equipo de ultrasonido
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
80
CAPIacuteTULO IV
COSTO
41 Costos directos
Son los costos directamente relacionados con la construccioacuten de las probetas
411 Mano de obra
Son los costos de mano de obra que fue utilizada para la elaboracioacuten de las probetas
con defectologiacutea
Tabla 20 Costo mano de obra
Costo construccioacuten probetas
Cargo Tiempo (h) Valor hora (USD) Valor Total (USD)
Soldador 40 1000 40000
Barolado 14 900 12600
TOTAL $ 52600
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
412 Material y equipo
Son los costos de la materia prima y materiales que se utilizaron para la construccioacuten
e inspeccioacuten de las probetas
Tabla 21 Costo materiales y equipo
Descripcioacuten Cantidad Valor (USD) Valor Total (USD)
Planchas ASTM A-36 de
1220x2440x 6mm
3 10000 30000
Disco de desbaste 7ʺx58 2 320 640
Disco de corte 7ʺx116 5 200 1000
Grata 7ʺ 1 1050 1050
Grata 4ʺ 1 773 773
Guantes para soldador 1 536 536
Polifan 4ʺ 2 502 1004
Electrodo E 6010 3(lb) 755 2265
Electrodo E 6013 8(lb) 620 3102
Kit Liacutequidos Penetrantes 1 6400 6400
Pantildeos absorbentes 5 180 900
Regla metaacutelica 1 350 350
Gel CMC 22(lb) 500 1100
Glicerina 1 150 150
Cincel 1 350 350
Tapa toriesfeacuterico
diaacutemetro 1000mm
1 28000 28000
TOTAL $ 77620
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
81
42Gastos generales
Son los costos de materiales mano de obra capacitacioacuten alquiler de equipos gastos
varios e imprevistos que se hicieron para la elaboracioacuten de las probetas e inspecciones
de las mismas
Tabla 22 Gastos generales
Descripcioacuten Valor (USD)
Uacutetiles de Oficina 4500
Transporte 17200
Impresiones 6000
Alquiler de Equipo de Ultrasonido 45000
Capacitacioacuten 100000
Inspeccioacuten visual 18000
Inspeccioacuten liacutequidos penetrantes 19000
Inspeccioacuten ultrasonido con arreglo
de fases
45000
Varios 30000
TOTAL $ 284700
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
43Costo total del proyecto
Es el valor total de los gastos en material mano de obra y gastos generales del
proyecto
Tabla 23 Costo total del proyecto
Descripcioacuten Valor (USD)
Mano de obra 52600
Materiales y Equipo directos 77620
Gastos Generales 284700
TOTAL 414920
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
82
CONCLUSIONES
minus A los resultados obtenidos en las inspecciones de las probetas los mismos que se
puede observar en las tablas 7 8 9 10 11 y 12 se los evaluoacute bajo los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API650 los cuales determinaron que ninguna
discontinuidad cumple con los paraacutemetros de aceptacioacuten y valida la eficiencia de
esta para evaluar discontinuidades
minus Los defectos obtenidos por las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten aplicadas a las
juntas de las 7 probetas fabricadas los cuales se pueden observar en las tablas 7
8 9 10 11 y 12 siendo las maacutes concurrentes la inclusioacuten con una altura de 6 mm
la cual fue detectada por el meacutetodo de ultrasonido con arreglo de fases y rechazada
por tener una longitud de falla aceptable superior al liacutemite de 4 mm para un espesor
de 6 mm y la falta de fusioacuten con una longitud de 32 mm la cual fue detectada
por el meacutetodo de liacutequidos penetrantes y rechazada por tener una longitud superior
al liacutemite de 15 mm para indicaciones lineales relevantes
- La validaciones mediante porcentaje de error de deteccioacuten para cada procedimiento
de ensayo no destructivo se las puede observar en las tablas 13 14 15 16 17 y
18 de las cuales los porcentajes de error maacutes altos de cada teacutecnica obtenidos
fueron 675 para el meacutetodo de liacutequidos penetrantes 633 en ultrasonido por
arreglo de fases y 489 para inspeccioacuten visual los mismos que se encuentra por
debajo del liacutemite de 10 de error porcentual permitido en la toma de datos lo que
permite validar los procedimientos descritos anteriormente
minus Se desarrolloacute un manual de procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a
tope y tipo T para cada teacutecnica de ensayos no destructivos en inspeccioacuten visual
liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo de fases en el que se detallan la
informacioacuten necesaria que debe contener un manual de procedimientos asiacute como
un correcto procedimiento de inspeccioacuten y evaluacioacuten de juntas en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo
83
RECOMENDACIONES
minus Al existir otras normas y coacutedigos de construccioacuten de tanques se recomienda la
investigacioacuten de los requerimientos de estas para validar si los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API 650 son los maacutes adecuados para la
inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
minus Se recomienda continuar con la investigacioacuten sobre el anaacutelisis defectoloacutegico del
tanque probeta y las probetas tipo junta aplicando otros tipos de ensayos no
destructivos como radiografiacutea industrial y partiacuteculas magneacuteticas para determinar
cuaacutel teacutecnica es las maacutes eficiente en este tipo de deteccioacuten defectologica y si se
encuentran los mismos defectos en las probetas
minus Para una correcta validacioacuten se recomienda contar con una capacitacioacuten previa a
la inspeccioacuten ya que tales conocimientos permiten una mejor identificacioacuten de los
tipos de defectos realizar una medicioacuten adecuada es decir ejecutar un trabajo maacutes
eficaz Caso contrario se puede obtener un error porcentual mayor al permitido y
se tendraacute que repetir la inspeccioacuten en esa junta
minus En este proyecto de titulacioacuten se estudia un tipo de tanque de almacenamiento a
presioacuten atmosfeacuterica se recomienda desarrollar el estudio de otros tipos de
estructuras como los tanques a presiones altas o de baja presioacuten existentes en la
industria para determinar si el manual de procedimientos desarrollado en este
proyecto de titulacioacuten es vaacutelido
84
LISTA DE REFERENCIAS
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90
ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125
91
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Localizacioacuten SI NO
CalificacioacutenO BSERVACIO NESNdeg
IdentificacioacutenSoldador
Longitud
de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto
(mm)
Soldadura Ndeg
Temperatura de la pieza Tipo de Iluminacioacuten ModeloNuacutemero de Serie o
CoacutedigoFecha de Calibracioacuten
Equipo de Medicioacuten de Temperatura
Material Intrumentos Utilizados Proceso de Soldadura Angulo de Incidencia
Temperatura permitida Condicioacuten Superficial Intensidad de la Luz (lux)
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Paacutegina
UPS-VT-001-RG-01
CLIENTE
FECHA
Procedimiento Norma Probeta Longitud total Inspeccionada (m) Distancia de Visioacuten
FECHA
Penetrante (Penetrant)
Revelador (Developer)
Longitud Localizacioacuten SI NO
Limpiador (Cleaner)
Ndeg UBICACIOacute N DE DEFECTO S Y
Soldadura Ndeg O BSERVACIO NES
Temperatura permitida
CalificacioacutenDiaacutemetro
(mm)
Longitud de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto (mm)
Condicioacuten superficial Tiempo de revelado
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS
PENETRANTES
CLIENTE
Teacutecnica
Paacutegina
UPS-PT-001-RG-01
Probeta
Material
Longitud total inspeccionada (mm) Tiempo de limpieza
Tiempo de penetracioacuten
Procedimiento
Identificacioacuten SOLDADOR
Kit de Liacutequidos Penetrantes
92
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Profundidad Localizacioacuten SI NO
O BSERVACIO NESIdentificacioacuten soldadura Ndeg
Frecuencia Instrumento de medicioacutenTransductor Aacutengulos del transductor
Teacutecnica
Acoplante
Paacutegina
UPS-UT-001-RG-01
REPORTE DE INSPECCIOacuteN POR ULTRASONIDO
Longitud total inspeccionada (metros)
Probeta Material
Equipo Fecha de calibracioacuten Proceso de soldadura
CLIENTE FECHA
Procedimiento
Condicion superficial
Ubicacioacuten del defecto (mm) CalificacioacutenSoldadores
Longitud de
inspeccioacuten (mm)
93
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ)
94
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS)
95
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM
96
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones
97
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas amp
Inspecciones
98
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
99
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
100
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo tanque
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
101
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo junta
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
102
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque
103
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
104
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas
105
Anexo 20 Fuentes Luminosas
FUENTE
LUMINOSA ILUMINACIOacuteN
(lux)
ANGULO DE
INCIDENCIA
DISTANCIA MAacuteXIMA (mm)
Watts Volts Bulbo lechoso Bulbo claro
40 W 127 V
300
350
500
540
90
340
320
270
250
390
360
300
270
300
350
500
540
30
220
200
150
140
230
210
160
140
40 W 220 V
300
350
500
540
90ordm
370
340
270
250
460
410
320
300
300
350
500
540
30ordm
230
210
160
150
270
260
200
180
60 W 127 V
300
350
500
540
90ordm
550
510
410
400
440
380
340
320
300
350
500
540
30ordm
340
310
250
220
310
260
230
220
LINTERNA DE 3
PILAS GRANDES
300
350
500
540
90ordm
600
600
600
520
300
350
500
540
30ordm
600
470
400
300
Fuente Procedimiento Inspeccioacuten Visual Juan Francisco Gangotena 2016
vii
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido por
arreglo de fases 74
CAPIacuteTULO IV 80
COSTO 80
41 Costos directos 80
411 Mano de obra 80
412 Material y equipo 80
42 Gastos generales 81
43 Costo total del proyecto 81
CONCLUSIONES 82
RECOMENDACIONES 83
LISTA DE REFERENCIAS 84
viii
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo 2
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW 4
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos 4
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales 7
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales 8
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan 9
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan 9
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan 9
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan 10
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico 10
Figura 11 Transductor de incidencia angular 11
Figura 12 Tensioacuten superficial 13
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes 14
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante 14
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador 15
Figura 16 Junta a tope 16
Figura 17 Junta tipo T 16
Figura 18 Junta a tope con bisel en V 16
Figura 19 Tipos de defectos superficiales 18
Figura 20 Tipos de defectos internos 18
Figura 21 Socavadura 19
Figura 22 Falta de soldadura 19
Figura 23 Falta de Fusioacuten 20
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta 20
Figura 25 Quemoacuten 20
Figura 26 Inclusioacuten 21
Figura 27 Porosidad agrupada 21
Figura 28 Fisura 21
Figura 29 Membrete de encabezado 23
Figura 30 Membrete de firmas 23
Figura 31 Proceso de barolado 28
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala 28
ix
Figura 33 Proceso de repujado 28
Figura 34 Probeta junta tipo T 29
Figura 35 Proceso de Inspeccioacuten con penetrantes visibles 32
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana 33
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa
INDIMA SA 34
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso 35
Figura 39 Tiempo del revelado 36
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW 38
Figura 41 Planchas baroladas 45
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento 45
x
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END 25
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo 42
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) 43
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW 46
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas 48
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus causas
49
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases 51
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes 53
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual 54
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta 55
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta 55
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta 56
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido 57
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta 58
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo tanque 59
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo junta 60
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta 61
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta tipo
tanque 61
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes 69
Tabla 20 Costo mano de obra 80
xi
Tabla 21 Costo materiales y equipo 80
Tabla 22 Gastos generales 81
Tabla 23 Costo total del proyecto 81
xii
IacuteNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 90
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual 91
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes 91
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases 92
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ) 93
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS) 94
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM 95
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI
Pruebas amp Inspecciones 96
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones 97
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 98
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 99
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
tanque por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 100
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
junta por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 101
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125 102
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque 102
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta 103
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 103
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 104
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas 104
Anexo 20 Fuentes Luminosas 105
xiii
GLOSARIO
Ensayos destructivos Es la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos para el anaacutelisis de la
estructura fiacutesica de los materiales piezas o estructuras en buacutesqueda de defectos que
se puedan encontrar [1]
ASTM Siglas en ingleacutes para la American Society of Testing Materials que significa
Asociacioacuten Americana de Ensayo de Materiales Son los encargados de probar la
resistencia de los materiales para la construccioacuten [2]
Capilar Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones
fiacutesicas anaacutelogas tales como en medios porosos) que vienen producidos por la tensioacuten
superficial en funcioacuten de las magnitudes relativas de la cohesioacuten del liacutequido [3]
Viscosidad Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo
cortante [3]
Atenuacioacuten Es la perdida de la intensidad afectada por una radiacioacuten cuando se
propaga en un medio [4]
Reflexioacuten Es la cantidad de energiacutea ultrasoacutenica que se refleja al incidir en una
interfase acuacutestica La ley de reflexioacuten dice que el aacutengulo de onda reflejada es igual al
aacutengulo de onda incidente del mismo tipo [4]
Refraccioacuten Este fenoacutemeno se produce en una interfaz debido a las diferentes
velocidades de las ondas acuacutesticas que se encuentran en el interior del material [5]
Cohesioacuten Es la fuerza que mantiene las moleacuteculas de un cuerpo a distancias cercanas
una de las otras [6]
Certificacioacuten Es el testimonio escrito de que un individuo cumple con los
requerimientos de una praacutectica especifica o norma [7]
END Abreviatura de Ensayos No Destructivos [8]
xiv
Trazabilidad Son procedimientos preestablecidos que permiten conocer el histoacuterico
de un elemento o varios [9]
Grietas en la corona Es una fisura presente en la zona superior del cordoacuten de
soldadura [10]
Golpe de arco Son pequentildeos puntos que se encuentran alejados de la junta en la cual
la superficie se derrite [11]
Presioacuten de Operacioacuten Es la presioacuten de trabajo en condiciones normales de
funcionamiento de un tanque de almacenamiento [12]
Defectos de soldadura Son indicaciones o discontinuidades que se forman en el
cordoacuten de soldadura por alguacuten proceso mal realizado durante su fabricacioacuten
Discontinuidad Es la falta de continuidad en la estructura de un material que debido
a esta interrupcioacuten se ve comprometida la resistencia del material o soldadura [13]
Junta Soldada Es la unioacuten de dos o maacutes piezas generados por un cordoacuten de soldadura
[14]
Mordedura es un tipo de discontinuidad superficial es una depresioacuten en la superficie
del material base adyacente al cordoacuten de soldadura [15]
VT Visual Testing [16]
PT Liquid penetrant testing [16]
UT Ultrasonic testing [16]
Probeta Elemento que es sometido a una serie de ensayos para ser estudiada [17]
Tolerancia Es la variacioacuten permisible del tamantildeo para un adecuado funcionamiento
[18]
xv
Heterogeneidad Los elementos que lo componen son diferenciables entre siacute [19]
Hidrocarburos Sustancias quiacutemicas que se forman en la naturaleza debido a la
mezcla de hidrogeno y carbono [20]
Lineamientos tendencia rasgo caracteriacutestico de algo [21]
Luminiscente Es cuando un electrodo de simple valencia es estimulado [22]
Incidencia Acontecimiento que sobreviene en el transcurso de una situacioacuten [23]
Alumbramiento Accioacuten de alumbrar o llenar de luz
Salpicadura Son partiacuteculas de material no metaacutelico las cuales salen dispersas durante
el proceso de soldadura [24]
Confort Bienestar fiacutesico en determinadas condiciones
Traslape es la unioacuten entre dos elementos permitiendo que los elementos se
prolonguen [25]
Escoria Es una capa protectora que se genera para proteger el cordoacuten de soldadura
J1 Junta uno
P1T Probeta uno seccioacuten Transversal
P2F Probeta dos seccioacuten frontal
xvi
RESUMEN
El objetivo de este proyecto de titulacioacuten es desarrollar un manual de procedimientos
para la aplicacioacuten de ensayos no destructivos como inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases aplicados a juntas a tope y tipo T
presentes en tanques de almacenamiento de petroacuteleo de acuerdo a la Norma API 650
desarrollando procedimientos especiacuteficos para cada tipo de ensayo y su aplicacioacuten en
probetas con defectologias
Mediante un anaacutelisis comparativo del porcentaje de error en la deteccioacuten de fallos o
discontinuidades se validan los procedimientos de inspeccioacuten desarrollados con los
realizados por una entidad externa certificada basado en los criterios de aceptacioacuten y
rechazo de la Norma API 650 seccioacuten 8 el porcentaje de error fue menor del 10
como liacutemite los procedimientos de inspeccioacuten son aplicables para cordones de
soldadura de tanques de almacenamiento atmosfeacuterico
Dichos procedimientos se encuentran agrupados en un manual estos fueron
desarrollados para las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases
Este manual constituye una guiacutea para el desarrollo de nuevos procedimientos para las
entidades que se especializan en la aplicacioacuten de ensayos no destructivos y que buscan
la certificacioacuten de sus inspecciones
Palabras Clave Procedimientos Inspeccioacuten Inspeccioacuten Visual Liacutequidos
Penetrantes Ultrasonido Arreglo de Fases Probeta Ensayos No Destructivos
xvii
ABSTRACT
The objective of this titling project is to develop a manual of procedures for the
application of non-destructive tests such as visual inspection penetrating liquids and
ultrasound phases arrangement applied to tope and type T joints present in petroleum
storage tanks according to API Standard 650 developing specific procedures for each
type of non-destructive test and its application in defection specimens A comparative
analysis that corroborates the validity of the inspection procedures applied and those
performed by a certified external entity evaluated by means of acceptance and
rejection criteria of API Standard 650 obtaining as a result a percentage of error below
the 10 limit corresponding to the human and environmental factor in the taking of
measurements in conclusion the inspection procedures are applicable for welding
cords of atmospheric storage tanks
These procedures are described in manuals developed for the different inspection
techniques visual penetrant liquids and ultrasound phase arrangement
This manual is going to be a guide for the new procedure developing for entities which
are specialized in the application of non-destructive testing and which are looking for
the certification of their inspection
Keywords Procedures Inspection Visual Inspection Penetrating Liquids
Ultrasound Phase Arrangement Test Tube Non-Destructive Testing
xviii
INTRODUCCIOacuteN
La actividad petrolera en el Ecuador es una fuente de ingresos importante para su
economiacutea en el antildeo 2019 hasta el mes de octubre se extrajeron un total de 52745926
barriles de petroacuteleo el cual es almacenado hasta su procesamiento en tanques
dependiendo de la presioacuten y la volatilidad del petroacuteleo variacutean su estructura y material
siendo el maacutes importante el acero ASTM-A36
La aplicacioacuten de normas establecidas por el Instituto Americano de Petroacuteleo (API)
garantiza la fabricacioacuten y funcionamiento de tanques soldados para almacenamiento
mediante paraacutemetros aplicados a meacutetodos de deteccioacuten de discontinuidades como los
ensayos no destructivos los cuales son teacutecnicas que permiten la deteccioacuten de
indicaciones superficiales y subsuperficiales en uniones de soldadura posibilitando el
mantenimiento y reparacioacuten oportuna de estructuras de grandes dimensiones Para la
aplicacioacuten adecuada de este tipo de ensayos es necesario estandarizar los
procedimientos mediante manuales que sirvan de complemento al momento de
inspeccionar
En la actualidad existen manuales que permiten el uso de los equipos de ensayos no
destructivos Jaime Peacuterez et al en el antildeo 2015 elaboroacute un manual de procedimientos
para la inspeccioacuten en uniones a tope para tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y
coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido Olympus EPOCH 1000i en la que
se destaca la importancia de aplicar dichos ensayos para determinar la integridad
estructural de los materiales y estructuras en tuberiacuteas Daniel Perera en el antildeo 2017
elaboroacute un manual de introduccioacuten al ultrasonido industrial en el que se destaca la
necesidad de definir los pasos de una inspeccioacuten ultrasoacutenica cumpliendo con las
normas internacionales brindar una guiacutea para el desarrollo de manuales de
procedimiento de empresas dedicadas al aacutembito de las inspecciones de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo aplicando ensayos no destructivos Esta es una razoacuten de
gran importancia para desarrollar un manual de procedimientos que permita la
inspeccioacuten en uniones de dos importantes tipos de soldadura a tope y tipo T en
tanques de almacenamiento de petroacuteleo fabricados de acero ASTM- A36
xix
Problemaacutetica
Siendo el Ecuador un paiacutes que basa su economiacutea en la produccioacuten de petroacuteleo tiene la
necesidad de aumentar la construccioacuten de tanques para su almacenamiento mismos
que necesitan un debido control de calidad para verificar el cumplimiento de todos los
lineamientos establecidos para la puesta en operacioacuten de los mismos de lo contrario
puede existir la presencia de fallas estructurales que podriacutean causar derrames de
petroacuteleo lo que generariacutea peacuterdidas econoacutemicas a las empresas petroleras y dantildeos
irreparables al medio ambiente
Ademaacutes las empresas constructoras de los tanques en mencioacuten contratan a otras
especializadas en ensayos no destructivos de soldaduras para realizar las debidas
inspecciones y al considerar que cada procedimiento requiere de un manual para su
aplicacioacuten en respuesta a dichos requerimientos se elabora el presente trabajo
Justificacioacuten
Es necesario la elaboracioacuten de un manual praacutectico y faacutecil de usar que permita realizar
un correcto procedimiento de inspeccioacuten en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo y evaluar el proceso de soldadura detectando posibles
defectos que ocasionen fuga del liacutequido almacenado que perjudicariacutea de manera
irreparable al medio ambiente y provocariacutea peacuterdidas econoacutemicas a la empresa
petrolera cabe destacar que este tipo de manual de procedimiento no los posee
cualquier entidad y son de uso principal de empresas dedicadas al aacuterea de los ensayos
no destructivos
Objetivo General
- Desarrollar un Manual de Procedimientos para la inspeccioacuten en uniones de
soldadura a Tope y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero
ASTM- A36
Objetivos Especiacuteficos
- Determinar los requerimientos establecidos por la norma API 650 y para la
inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope con la aplicacioacuten de los meacutetodos de
inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
xx
- Identificar y evaluar las discontinuidades presentes en probetas soldadas con
uniones a tope y tipo T fabricadas de acero ASTM- A36 con el uso de las teacutecnicas
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
- Validar los procedimientos de inspeccioacuten a efectuar en cada tipo de prueba en un
prototipo de tanque de almacenamiento construido a escala basado en la Norma
API 650
- Desarrollar el Manual de Procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a Tope
y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero A-36 por los meacutetodos
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
1
CAPIacuteTULO I
MARCO TEOacuteRICO
En este capiacutetulo se considera los tipos de tanques que se utilizan en el almacenamiento
de petroacuteleo describiendo sus caracteriacutesticas principales como el tipo de unioacuten para su
construccioacuten forma del techo y la capacidad de presioacuten de funcionamiento el proceso
de soldaduras que se pueden utilizar para la fabricacioacuten de tanques de almacenamiento
dependiendo de la capacidad y uso que se va a aplicar el proceso de calidad que deben
cumplir estos tanques para su funcionamiento asiacute como los tipos de teacutecnicas de
ensayos no destructivos utilizados (inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes
ultrasonido) para verificar y certificar que el tanque se encuentra apto para su
funcionamiento despueacutes de su fabricacioacuten describiendo las caracteriacutesticas tipos y
propiedades de cada uno de ellos los tipos de juntas presentes en la construccioacuten de
los tanques de almacenamiento de petroacuteleo los tipos de discontinuidades maacutes comunes
que pueden existir en este tipo de uniones soldadas las partes y contenido que tiene
un manual de procedimientos y la descripcioacuten de cada punto a ser tratado en una
inspeccioacuten
11Tanques de almacenamiento
Los tanques son estructuras disentildeadas para el almacenamiento o proceso de fluidos
previos a la refinacioacuten del petroacuteleo Se los puede disentildear de diferentes formas tamantildeos
y materiales dependiendo de la funcioacuten que se les deacute La volatilidad y la presioacuten del
fluido almacenado determinan el disentildeo del tanque que se debe usar [26]
111 Tanques atmosfeacutericos soldados
Estos tanques son generalmente utilizados en instalaciones petroleras como refineriacuteas
de petroacuteleo y estacioacuten de bombeo Estos son disentildeados para soportar presiones internas
de 15 psi
En la norma API 650 se contempla dos tipos de tanques de almacenamiento los de
techo fijo y los de techo flotante la diferencia entre los dos tipos es que los de techo
flotante se utilizan para el almacenamiento de productos altamente volaacutetiles como la
gasolina Los de techo fijo son utilizados para el almacenamiento de productos poco
2
volaacutetiles como el petroacuteleo Los tanques de almacenamiento a presioacuten atmosfeacuterica de
techo fijo seraacuten los que formen parte del presente estudio [27]
a Tanques atmosfeacutericos de techo fijo
Estos sirven para almacenar petroacuteleo agua o productos con una presioacuten de vapor
relativamente baja Es decir que son aquellos que no tienen tendencia a producir
vapores a la temperatura ambiente [28] La presioacuten de operacioacuten de estos tanques es
de 15 psi esto se logra por los respiraderos que se encuentran en la parte superior del
tanque De acuerdo a la norma API 650 para los tanques de techo fijo existen las
siguientes configuraciones de acuerdo al tipo de techo coacutenico sombrilla domo Los
tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo son los estudiados en este proyecto de
investigacioacuten [29]
minus Tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo
Tienen un cuerpo ciliacutendrico un fondo plano y su parte superior es similar a una
superficie esfeacuterica como se puede observar en la figura 1 estos tanques atmosfeacutericos
de techo tipo domo soportan presiones de 15 psi en ocasiones esta presioacuten puede
aumentar 25 psi debido a la generacioacuten de vapores internos [30] Su proceso de
fabricacioacuten es laborioso debido a que cada segmento del techo deben ser
conformados con un radio de curvatura comprendido en un rango de 08 ndash 12 veces el
diaacutemetro nominal del tanque [29] El disentildeo de la probeta tipo tanque que se fabricaraacute
en este proyecto seraacute en base a las caracteriacutesticas principales de este tipo de tanques
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo
Fuente Recipientes a presioacuten Diacuteaz del Castillo Rodriacuteguez 2018
3
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
Los tanques atmosfeacutericos son infraestructuras que representan el 95 de
almacenamiento de petroacuteleo del paiacutes Las normas que se aplican en este tipo de
estructuras son elaboradas por muchos organismos uno de los cuales es la API [31]
a Instituto americano de petroacuteleo (API)
Las normas y estaacutendares para tanques son hechos para proveer confiabilidad ante
factores criacuteticos de disentildeo los coacutedigos que son emitidos por el API son los encargados
de reducir los riesgos por cataacutestrofe debido a sus consideraciones de seleccioacuten de
materiales soldadura uniones meacutetodos de inspeccioacuten y fabricacioacuten y se aplican a la
industria quiacutemica alimenticia petrolera entre otras de esta manera entregan
aceptabilidad viabilidad asiacute como tambieacuten utilidad mediante el aseguramiento de la
calidad fiabilidad y seguridad de los disentildeos practicas operaciones y equipamientos
Por ende la norma que se va a utilizar en el proyecto para las inspecciones de juntas a
tope y tipo T es la norma API 650 en tanques soldados para almacenamiento de
petroacuteleo
minus Norma API 650
Esta norma tiene como finalidad facilitar la fabricacioacuten y adquisicioacuten de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo de varios tamantildeos y capacidades para presiones internas
no mayores a 172 kPa (212 lbfin) En esta norma se puede encontrar informacioacuten
sobre materiales de fabricacioacuten procedimientos de soldadura pruebas e inspecciones
asiacute como algunos lineamientos para la puesta en operacioacuten [32] [14]
12Meacutetodos de Soldadura
Los meacutetodos maacutes conocidos de soldadura tipo arco que se aplican en la construccioacuten
de tanques de almacenamiento son SMAW (soldadura de electrodo revestido)
GMAW (Soldadura de arco con proteccioacuten de gas) y GTAW (soldadura de electrodo
de tungsteno) Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento de petroacuteleo se ha
seleccionado el proceso SMAW
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW
Es un proceso de soldadura por arco el cual consiste en la utilizacioacuten de un electrodo
con recubrimiento a traveacutes de este electrodo se genera un arco eleacutectrico con el material
4
base como se observa en la figura 2 este arco puede llegar a tener temperaturas de
hasta 5500 degC fundieacutendose el nuacutecleo del electrodo al material base que se estaacute
soldando el recubrimiento del electrodo combustiona creando una atmosfera que
protege el proceso de soldeo de la humedad y elementos contaminantes Tambieacuten este
crea una escoria que recubre el cordoacuten de soldadura [33]
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
minus Tipo de electrodo utilizado en el proceso SMAW
Para la seleccioacuten del electrodo se debe seleccionar en base al material del que estaacute
construido el nuacutecleo tambieacuten se debe tener en cuenta el material del cual estaacute
compuesto el recubrimiento ademaacutes se debe considerar el diaacutemetro del electrodo [33]
para la identificacioacuten de un electrodo se puede guiar en la figura 3
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
13 Ensayos no destructivos
Los procesos de soldeo se encuentran presentes en diferentes tipos de construcciones
a nuestro alrededor ya sean estas estructuras de edificios puentes maacutequinas barcos
trenes aviones vehiacuteculos o en cualquier unioacuten que esteacute formada por diferentes piezas
Los elementos y piezas soldadas requieren de una verificacioacuten de coacutemo se realizoacute el
proceso de fabricacioacuten asiacute como tambieacuten sirven para realizar mantenimientos
preventivos a nivel industrial ya que la presencia de grietas nudos imperfecciones y
5
escoria pueden provocar la rotura de las piezas [34] Los ensayos no destructivos que
se van a utilizar para esta investigacioacuten son inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido con arreglo de fases
131 Inspeccioacuten visual
Este tipo de ensayo no destructivo es el maacutes baacutesico e inevitable de realizar en cada
inspeccioacuten ayuda a detectar discontinuidades superficiales que a simple vista no son
evidentes Existen algunas ayudas oacutepticas que se utilizan durante la inspeccioacuten visual
minus Magnificadores son accesorios que convergen o divergen la luz por refraccioacuten
se los llama lupas permiten magnificar el tamantildeo de la imagen La curvatura en el
lente convergente es un factor que permite la magnificacioacuten de la imagen que va
desde los 15X a 2000X
minus Linternas Permiten iluminar aacutereas con falta de luz natural o claridad Se debe
tener precaucioacuten en la utilizacioacuten de este accesorio en ambientes explosivos El
tipo de linternas maacutes usados son las haloacutegenas La intensidad de la luz debe ser de
1000 lux
minus Calibrador vernier o pie de rey son utilizados para realizar mediciones muy
finas con una alta exactitud [35]
a Visioacuten
Es la capacidad que permite a traveacutes de la luz interpretar nuestro entorno con la
percepcioacuten de las ondas de luz captadas por el ojo e interpretadas por el cerebro se
transforman en visioacuten
b Fundamento de la luz
La luz es el principio fiacutesico indispensable en la inspeccioacuten visual la frecuencia del
espectro electromagneacutetico estaacute entre 370 y 770 nm (nanoacutemetros) Existen algunos
tipos de luz
minus Incandescentes son laacutemparas de filamento con un manto de gas y arco de carboacuten
piro luminiscente
6
minus Luminiscente son laacutemparas de descarga de gas laser diodos que emiten luz led y
fluorescente [35]
132 Ultrasonido
Es una teacutecnica de ensayo no destructivo la cual es empleada en deteccioacuten de defectos
de soldadura Este hace uso de las ondas acuacutesticas de igual naturaleza que las ondas
sonoras con la diferencia de que su campo de frecuencia se localiza por encima de la
zona perceptible para el oiacutedo
El campo de las ondas ultrasoacutenicas comprende las frecuencias superiores a los 20 kHz
El liacutemite para la frecuencia puede ser percibida por el oiacutedo y depende de la praacutectica
para que pueda existir generacioacuten y recepcioacuten de estas frecuencias [36] Estas ondas
ultrasoacutenicas se generan debido a las siguientes propiedades
minus Efecto piezoeleacutectrico
Es un fenoacutemeno fiacutesico que poseen algunos cristales por lo cual se forma un diferencial
de potencial eleacutectrico en el cristal cuando eacuteste se encuentra sometido a una
deformacioacuten mecaacutenica generaacutendose ondas ultrasoacutenicas a frecuencias sobre los 100
KHz con cristales delgados [5]
minus Efecto magnetoestrictivo
Debido al efecto del campo magneacutetico existen materiales ferromagneacuteticos que tienen
la propiedad de contraerse o expandirse En el acero ferromagneacutetico se genera un
campo magneacutetico si este es expuesto a un esfuerzo de compresioacuten o traccioacuten [39]
La aplicacioacuten de esta teacutecnica necesita una fuente de emisioacuten e interaccioacuten de las ondas
con la pieza con los defectos y un verificador de indicaciones [37] Las ondas
ultrasoacutenicas se propagan a traveacutes de todos los medios por donde exista fracciones de
materia aacutetomos o moleacuteculas capaces de vibrar debido a esto su propagacioacuten tendraacute
lugar en los gases liacutequidos y soacutelidos [5]
Este meacutetodo no destructivo en el que un haz o conjunto de ondas de alta frecuencia se
los introduce en materiales para la deteccioacuten de fallas en la superficie y sub-superficial
[38]
7
a Onda ultrasoacutenica
Todo material con propiedades elaacutesticas puede propagar ondas soacutenicas y ultrasoacutenicas
a traveacutes de eacutel en tanto las fuerzas elaacutesticas son capaces de retraer las partiacuteculas a su
posicioacuten de reposo
En cuerpos con estructura cristalina como los metales en estado soacutelido las partiacuteculas
que conforman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones de equilibrio
describiendo oscilaciones con trayectorias diversas en funcioacuten de la energiacutea mecaacutenica
aplicada originando distintos tipos de ondas ultrasoacutenicas [40]
minus Ondas longitudinales
Estas ondas viajan a traveacutes de los materiales con una alternancia entre compresioacuten y
refraccioacuten generando que las partiacuteculas transmitan ondas de vibracioacuten de ida y vuelta
en la misma direccioacuten por la cual viajaron las ondas tal como se puede observar en la
figura 4 Este mismo tipo de onda es el que transmite el sonido a traveacutes de los cuerpos
soacutelidos y liacutequidos [36] [41]
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra (a) el graacutefico de la amplitud del desplazamiento de la partiacutecula versus la
distancia que viaja la onda ambas con la resultante del punto maacutes bajo de la refraccioacuten
y la cresta de la compresioacuten (b) Representacioacuten de la presioacuten instantaacutenea del
desplazamiento de la partiacutecula El eje horizontal representa el tiempo instantaacuteneo de la
distancia recorrida [41]
8
minus Ondas transversales
Si el medio es capaz de transmitir esfuerzos de cizalladura lo cual ocurre en la mayor
parte de los cuerpos soacutelidos las partiacuteculas oscilan en direccioacuten transversal de la
emisioacuten de la onda originaacutendose de esta manera las ondas transversales como se
puede observar en la figura 5 [36]
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra el esquema de la oscilacioacuten de las partiacuteculas onda frontal direccioacuten de la
onda y la longitud de la onda correspondiente a un ciclo [41]
b Pantallas del equipo de ultrasonido
Para examinar las sentildeales que detecta el equipo de ultrasonido este se ayuda de cuatro
diferentes pantallas en las cuales se detectan variables utilizadas para interpretar los
resultados del barrido realizado durante la inspeccioacuten
minus A-SCAN
En esta pantalla se muestran sentildeales oscilantes mostrando un oscilograma del eco de
amplitud del reflector encontrado indicando los paraacutemetros dimensionales de la
ubicacioacuten del defecto presente en el aacuterea inspeccionada esto se pueden observar en la
figura 6
9
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
minus B-SCAN
Como se observa en la figura 7 esta pantalla muestra las dimensiones de profundidad
y longitud de la discontinuidad teniendo como referencia la superficie frontal del
elemento inspeccionado
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan
Fuente Cursillo sobre la deteccioacuten de defectos por ultrasonido OLYMPUS 2015
minus C-SCAN
En la pantalla se visualiza la vista superior del aacuterea inspeccionada similar a una
radiografiacutea se puede observar varias discontinuidades a la vez la intensidad de cada
elemento se la representa en gamas de colores donde el elemento maacutes relevante tiene
la maacutes alta intensidad de color que es el rojo como se muestra en la figura 8
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan
Fuente Inspeccioacuten de soldaduras empleando el ensayo de ultrasonido en lugar de radiografiacutea
Carlos Enrique Suaacuterez Navas 2011
10
minus S-SCAN
Esta pantalla permite visualizar la profundidad de la pieza en la cual se muestra dos
ejes el de la distancia proyectada y el del recorrido entregando una imagen del sector
angular como se puede observar en la figura 9 [5]
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
c Transductor
Es un elemento muy importante en el sistema ultrasoacutenico de instrumentacioacuten debido
al elemento piezoeleacutectrico que se encarga de convertir la sentildeal eleacutectrica en vibraciones
mecaacutenicas y de vibraciones mecaacutenicas a sentildeales eleacutectricas se lo puede observar en la
figura 10 [5]
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico
Fuente Christian Peacuterez
minus Hay dos tipos de transductores con respecto a la direccioacuten del haz y a la superficie
estos son transductores de incidencia normal y transductores de incidencia
angular
Para la deteccioacuten defectologica en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento se va a utilizar un transductor de incidencia angular
11
minus Transductores de incidencia angular
Son aquellos que generan ondas cortas son empleados en equipos de ultrasonido con
arreglo de fases de pulso-eco su funcioacuten es detectar discontinuidades (inspeccioacuten en
defectologiacutea) Los aacutengulos de refraccioacuten maacutes comunes en este tipo de transductores
son de 35 45 6070 80 y 90deg a estos aacutengulos se los denomina de entrada como se
observa en la figura 11 [5]
Figura 11 Transductor de incidencia angular
Fuente Ajustes de equipo de medicioacuten por ultrasonido usando un brazo roboacutetico Arroyo
Francisco 2015
133 Liacutequidos penetrantes
Es un meacutetodo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades
superficiales en materiales no demasiados rugosos Hoy en diacutea la evolucioacuten de la
prueba de liacutequidos penetrantes permite el uso de un tipo de aceite la adicioacuten de
pigmentos removedores y reveladores [42] las fallas encontradas a traveacutes de los
liacutequidos penetrantes dan solamente una indicacioacuten aproximada de la profundidad y
tamantildeo del defecto [43]
Se los aplica en diferentes materiales como aluminio plaacutesticos magnesio acero
latoacuten bronce vidrio y fundiciones Todos estos materiales producen discontinuidades
ya sea por defectos de manufactura servicio fundicioacuten se considera como los maacutes
relevantes las porosidades grietas traslapes fisuras granulaciones internas falta de
fusioacuten y grietas de fatiga [44]
Estaacuten basados en la propiedad que tiene un liacutequido para filtrarse dentro de las
cavidades que se encuentran abiertas a la superficie estos permanecen en la cavidad
mientras el exceso de liacutequido es removido El liacutequido remanente es extraiacutedo para
formar una indicacioacuten que es mucho maacutes visible que la propia cavidad [42] [36] A
continuacioacuten se enlista la clasificacioacuten de los liacutequidos penetrantes
12
a) Por su tipo
- Tipo I Penetrantes fluorescentes
- Tipo II Penetrantes visible
- Tipo III Dual
b) Por su meacutetodo de remocioacuten
- Meacutetodo A Lavable con agua
- Meacutetodo B Post emulsificable (emulsificador lipofiacutelico)
- Meacutetodo C Removible con solvente
- Meacutetodo D Post emulsificable (emulsificador hidrofiacutelico)
c) Por la forma del revelador
- Forma a Polvo seco
- Forma b Soluble en agua
- Forma c Suspendible en agua
- Forma d No acuoso para tipo I
- Forma e No acuoso para tipo II
- Forma f Aplicaciones especiales
En presente estudio se utilizaraacute la configuracioacuten meacutetodo C - tipo II ndash forma e [42]
a Penetrantes visibles
Estos pueden ser inspeccionados con luz natural o artificial El penetrante usualmente
es de color rojo para que las indicaciones que se producen con el contraste blanco del
fondo blanco del revelador sean bien definidas [45] Se utiliza para la deteccioacuten de
discontinuidades de fabricacioacuten en talleres o en el campo Soldaduras en estructuras
de acero soldaduras en recipientes sujetos a presioacuten piezas de fundicioacuten piezas
forjadas piezas con maquinado final
Las indicaciones del penetrante visibles pueden ser examinadas sea con luz visible
natural o artificial Se necesita una iluminacioacuten adecuada para no tener fallas en la
sensibilidad de la inspeccioacuten [46]
- Caracteriacutesticas del penetrante visible
La caracteriacutestica fundamental de un liacutequido penetrante es su poder de penetracioacuten Lo
que no es suficiente para que sea apto para examinar un producto sino que precisa de
13
otras propiedades Por lo cual un penetrante ideal deberiacutea reunir las siguientes
caracteriacutesticas [5] poder penetrar en discontinuidades o grietas muy finas poder
permanecer en discontinuidades muy gruesas no evaporarse o secarse raacutepidamente
ser faacutecilmente eliminable de la superficie que la limpieza superficial no afecte al
penetrante retenido por la discontinuidad permanecer en estado fluido para poder
emerger con facilidad al aplicar el revelador poder extenderse en peliacuteculas finas y de
espesor uniforme conservar el color o la fluorescencia durante un tiempo suficiente
su color o fluorescencia contraste bien sobre el fondo no ser corrosivo ni atacar a los
materiales que se examinen no tener olor intenso o desagradable ser estable en las
condiciones de uso o almacenamiento no tener componentes toacutexicos ser
econoacutemicamente rentables [36]
- Propiedades baacutesicas de los penetrantes visibles
El penetrante es un liacutequido de tipo aceitoso transparente incoloro y sin sabor el cual
cuenta con las siguientes propiedades [42]
minus Tensioacuten superficial
Es la unioacuten de las moleacuteculas que se encuentran en una superficie liacutequida con un mismo
volumen tomando la forma de la superficie tal como se puede observar en la figura
12 La forma que tiene la gota permite la simplificacioacuten de este concepto [47]
Figura 12 Tensioacuten superficial
Fuente Liacutequidos Penetrantes Echevarria Ricardo 2003
minus Humectabilidad
Es la propiedad de los liacutequidos que les permite expandirse adhirieacutendose a la superficie
de la pieza a inspeccionar Esta depende de la interaccioacuten del liacutequido con la fase soacutelida
y gaseosa en la que se encuentra [47]
minus Aacutengulo de contacto
Es el aacutengulo que se forma entre la interfase liacutequido- soacutelido tal como se observa en la
Figura 13 En la unioacuten del penetrante con el material se debe producir un aacutengulo de
14
contacto menor de 90deg este generaraacute un resultado satisfactorio durante la inspeccioacuten
[42]
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
minus Accioacuten capilar
Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones fiacutesicas
anaacutelogas tales como en medios porosos) que es producida por la tensioacuten superficial
[3]
minus Viscosidad
Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo cortante La
viscosidad de los liacutequidos se reduce con el aumento de temperatura estas propiedades
tienen efecto contrario en los gases [3]
minus Tensioacuten superficial
Es el trabajo que realiza un liacutequido al transportar moleacuteculas hasta la superficie como
se observa en la figura 14 [48]
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
minus Volatilidad
Es una propiedad de los liacutequidos que les permite pasar al estado gaseoso con facilidad
Esta propiedad depende principalmente de la temperatura y la presioacuten interna a la cual
se encuentra la mezcla del liacutequido penetrante [48]
15
b Removible con solventes
Este tipo de meacutetodo se emplea para la remocioacuten del exceso de liacutequido penetrante
visibles que no es soluble en agua Son muy praacutecticos de utilizar ya que el solvente
generalmente se presenta en aerosol [49]
c Reveladores huacutemedos no acuosos
Es un polvo suspendido en un liacutequido volaacutetil se lo puede utilizar con todos los tipos
de penetrantes y procesos Este tiene la maacutes alta sensibilidad de todos los reveladores
Se debe tener mucha precaucioacuten que la zona esteacute friacutea antes de ser aplicado el producto
[50] La principal propiedad de los reveladores huacutemedos no acuosos es la siguiente
- Accioacuten capilar
El revelador provee de un recubrimiento que permite extrae el penetrante de la cavidad
donde se encuentre actuando como un papel secante tal como se observa en la figura
15 [42]
a) El revelador dispersa el penetrante de forma lateral de esta manera ensancha la
indicacioacuten
b) Expande las tintas del penetrante alrededor de las partiacuteculas del revelador para
resaltarlas
c) Trabaja verticalmente a traveacutes del revelador para incrementar el espesor del tinte
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
14 Juntas de soldadura
Es la unioacuten de elementos o miembros a ser soldados permanentemente [51] Existe una
gran variedad de juntas soldadas utilizadas para la construccioacuten de tanques de
almacenamiento de las cuales se va a utilizar a tope y en ldquoTrdquo
16
141 Juntas a tope
Los elementos o miembros de metal se unen por su espesor o sus extremos tal como
se puede observar en la figura 16 [15]
Figura 16 Junta a tope
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
142 Juntas tipo ldquoTrdquo
La zona a soldar consta de la unioacuten de la cara de uno de los elementos de metal y el
borde de otro [31] tal como se puede observar en la figura 17
Figura 17 Junta tipo T
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
a Biselado
El bisel en V es utilizado generalmente para la unioacuten de tanques de almacenamiento
de petroacuteleo el cual sirve para unir elementos por la parte exterior o interior del tanque
[31]
- Juntas con biselado en V
Es la ranura maacutes conocida en uniones de tipo a tope [15] requiere un biselado con un
aacutengulo que puede variar desde 15deg hasta los 60deg en la cara simple de las piezas
coincidentes [52] [15] tal como se puede observar en la figura 18
Figura 18 Junta a tope con bisel en V
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
17
15 Discontinuidades
Por lo general las juntas soldadas y el material base presenta discontinuidades
comprometiendo la integridad de la estructura
En las normas existen distintos criterios de aceptacioacuten de las discontinuidades
estableciendo el tipo tamantildeo nuacutemero y distribucioacuten dependiendo de los valores
especificados podriacutean ser consideradas aceptables caso contrario la junta soldada
debe ser reparada y se estima una fecha para realizar nuevamente la inspeccioacuten
Hay grandes diferencias entre discontinuidades y defectos cuando se habla de una
interrupcioacuten anormal en la estructura del material como por ejemplo las propiedades
mecaacutenicas presentan una falta de homogeneidad o en la metalurgia etc es una
discontinuidad el defecto es una discontinuidad en siacute y se produce cuando por su
naturaleza excede los valores liacutemite para ser aceptados por una Norma o coacutedigo y
dicha soldadura quedara automaacuteticamente rechazada Las discontinuidades se dividen
en [5]
- Relevantes son aquellas que requieren de la interpretacioacuten y evaluacioacuten de sus
caracteriacutesticas (tamantildeo forma o localizacioacuten) durante el proceso de inspeccioacuten
- No relevantes aquellas que requieren uacutenicamente ser interpretadas sus
caracteriacutesticas durante el proceso de inspeccioacuten (no requieren de evaluacioacuten)
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura
Existen dos tipos de defectos de tipo superficial e internos los cuales se encuentran
especificados en las figura 19 y figura 20 respectivamente [5]
18
Figura 19 Tipos de defectos superficiales
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Figura 20 Tipos de defectos internos
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Discontinuidades Superficiales
Exceso de penetracioacuten
Falta de penetracioacuten
Concavidad externa
Concavidad internaSocavaduras
Quemones
Salpicaduras
Discontinuidades internas
Fisurasbull Longitudinales
bull Transversales
Falta de penetracioacuten
Falta de fusioacutenbull En la raiacutez
bull Entre pasadas
Inclusiones
Porosidadbull Esferica
bull Aislada
bull Agrupada
bull Alineada
bull Alargada
Escoria
Desalineamiento
19
152 Discontinuidades superficiales
A continuacioacuten se enlista los defectos superficiales maacutes recurrentes en la
construccioacuten de tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Socavadura
Es la falta de metal en los bordes del cordoacuten de soldadura tiene la forma de surcos con
longitudes variadas son concentradores de tensioacuten y disminuyen el espesor de la plancha las
causas para que se generen son la inapropiada teacutecnica y corrientes altas como se observa en
la figura 21
Figura 21 Socavadura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Falta de soldadura
Es la falta de material de aporte en la superficie del cordoacuten de soldadura como se
observa en la figura 22 esta discontinuidad tambieacuten puede generarse en la raiacutez de la
junta
Figura 22 Falta de soldadura
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
- Falta de fusioacuten
Es un tipo de discontinuidad en la que no existe una fusioacuten completa entre el metal de
soldadura y las paredes de los cordones de soldaduras cercanas o el bisel del metal
puede ser superficial o sub-superficial y se debe a una teacutecnica deficiente por parte del
soldador que realiza el cordoacuten de soldadura inadecuado disentildeo de la junta o
contaminacioacuten excesiva como se observa en la figura 23
20
Figura 23 Falta de Fusioacuten
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
153 Discontinuidades internas
A continuacioacuten se enlista los defectos internos maacutes recurrentes en la construccioacuten de
tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Falta de penetracioacuten en la junta
Se ubica de manera adyacente a la raiacutez de la junta y es producida por la falta de
penetracioacuten de la soldadura ya que no se extiende en toda la junta es causada por una
mala teacutecnica o inexperiencia del soldador disentildeo deficiente o contaminacioacuten excesiva
como se observa en la figura 24 [15] [5] [53]
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Quemones
Son discontinuidades que se producen cuando existe penetracioacuten excesiva en el sector
de la pasada de raiacutez provocando que el aporte de soldadura se solape dentro de la
misma su causa maacutes frecuente es un exceso en la corriente un manejo inadecuado y
bajas en la velocidad del electrodo como se observa en la figura 25 [15] [5] [53]
Figura 25 Quemoacuten
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
21
- Inclusiones
Es cuando se halla un material metaacutelico o no metaacutelico totalmente ajeno en la soldadura
La inclusioacuten maacutes comuacuten es por presencia de escoria como se observa en la figura 26
[15] [5] [53]
Figura 26 Inclusioacuten
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Porosidad agrupada
Son discontinuidades provocadas por gases agentes oxidantes o exceso de humedad
en el revestimiento del electrodo o en el metal base atrapados en el interior del metal
de soldadura durante el proceso de solidificacioacuten formando cavidades llamadas
tambieacuten nido de poros en el interior del cordoacuten de soldadura como se observa en la
figura 27 [15] [5] [53]
Figura 27 Porosidad agrupada
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
- Fisura
Es una discontinuidad lineal que se caracteriza por presentar en sus extremos
geometriacuteas agudas debido a esto tiende a propagarse por el cordoacuten de soldadura y
crecer especialmente aquellos que se someten a cargas de fatiga como se observa en
la figura 28 [15] [5] [53]
Figura 28 Fisura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
22
CAPIacuteTULO II
METODOLOGIacuteA
En este capiacutetulo se describe el contenido de cada uno de los puntos que debe tener un
manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras
Se indica el procedimiento para la construccioacuten de un prototipo a escala de un tanque
de almacenamiento atmosfeacuterico de petroacuteleo se realiza el disentildeo de la estructura el
proceso de ensamblaje y la unioacuten de la estructura por medio de cordones de soldadura
tambieacuten se describe el proceso de fabricacioacuten de otras probetas de tipo juntas a tope y
T con discontinuidades en su cordoacuten de soldadura
Se trata tambieacuten sobre los procesos de inspeccioacuten con ensayos no destructivos
(inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido) que se deben realizar bajo la
norma API 650 describiendo cada punto que se debe tomar en cuenta para una correcta
inspeccioacuten y evaluacioacuten de los cordones de soldadura
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento
211 Procedimiento
Es el proceso que se realiza para desarrollar un trabajo estaacute conformado por tareas que
se deben realizar Se pretende que el procedimiento relacione una tarea que se estaacute
realizando con otras que la siguen [49]
212 Manual de procedimientos
Es un documento en el cual se describe las actividades que se debe seguir para realizar
funciones de un proceso En esta seccioacuten se describe cada elemento que como miacutenimo
debe contener un manual de procedimientos asiacute como la especificacioacuten del contenido
a ser incluido en este [5]
1 Caraacutetula
Para elaborar un manual de procedimiento se debe colocar membretes que permitan
identificar el origen y la validez de este los mismos que estaacuten constituidos por
membretes de encabezado y de firmas
23
- Membrete encabezado
Este elemento consta de cuatro casilleros como se observa en la figura 29 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 29 Membrete de encabezado
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
Casillero 1 se coloca el logotipo de la institucioacuten a la que pertenece el manual
Casillero 2 se coloca el tipo de meacutetodo con el cual se va a realizar el procedimiento
Casillero 3 se coloca un coacutedigo de referencia para identificar el procedimiento asiacute
como el nuacutemero de procedimientos con los cuales cuenta la institucioacuten
Casillero 4 se coloca el nuacutemero de paacuteginas total de las que consta el manual
- Membrete firmas
Este elemento consta de seis casilleros como se observa en la figura 30 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 30 Membrete de firmas
Elaborado por Christian Peacuterez 2020
Casillero 1 se coloca el nombre de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 2 se coloca el nombre de la persona que va hacer la revisioacuten del
procedimiento
Casillero 3 se coloca el nombre de la persona que va aprobar el procedimiento
Casillero 4 se coloca firma de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 5 se coloca firma de la persona que reviso el procedimiento
Casillero 6 se coloca firma de la persona que aproboacute el procedimiento
Casillero 7 se coloca fecha en la que se elaboroacute el procedimiento
24
Casillero 8 se coloca fecha en la que se revisoacute el procedimiento
Casillero 9 se coloca fecha en la que se aproboacute el procedimiento
2 Objetivo
El objetivo debe describir los requerimientos de trabajo y el meacutetodo de ensayo no
destructivo con el que se va a realizar el procedimiento
3 Alcance
Da a conocer la cantidad maacutexima de requisitos que permite el procedimiento a ser
realizado
4 Personal
Seguacuten la normativa se describe a la persona autorizada a realizar el procedimiento en
campo
5 Normas y coacutedigos de referencia
Se realiza una lista de las normas y coacutedigos que regiraacuten el procedimiento durante el
proceso de inspeccioacuten
6 Materiales y caracteriacutesticas dimensionales
Es necesario conocer con exactitud el elemento del material a inspeccionar asiacute como
tambieacuten sus paraacutemetros constructivos y dimensiones
7 Geometriacutea de la junta
El tipo de unioacuten de soldadura debe ser detallado para poder realizar la inspeccioacuten
8 Equipo
Se describen las caracteriacutesticas del equipo y accesorios a ser utilizados durante la
inspeccioacuten
9 Teacutecnica a ser usada
Dependiente del trabajo a realizar en este punto se especifica la teacutecnica adecuada para
la imperfeccioacuten de soldadura seleccionada de acuerdo a la tabla 1
25
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END
Imperfecciones en
Soldaduras
Superficial Sub-Superficial Volumeacutetricas
VT PT MT ET RT UTA UTS AE UTT
Quemoacuten Grietas
Refuerzo
ExcesivoInadecuado
Inclusiones (escoria)
Fusioacuten incompleta
Penetracioacuten
incompleta
Desalineacioacuten
Traslape
Porosidad
Concavidad de raiacutez Desbaste
Leyenda
VT - Inspeccioacuten Visual
PT- Inspeccioacuten por Tintas Penetrantes
MT- Inspeccioacuten por Partiacuteculas Magneacuteticas
ET - Inspeccioacuten por Electromagnetismo
RT- Inspeccioacuten por Radiografiado
UTA - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz angular
UTS - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz recto
AE - Inspeccioacuten por Emisiones Acuacutesticas
UTT - Inspeccioacuten por Ultrasonido para medicioacuten de
espesores
Todos o la mayoriacutea de las teacutecnicas estaacutendar detectaraacuten esta imperfeccioacuten bajo todas o la mayoriacutea
de condiciones
Una o maacutes teacutecnicas estaacutendar detectaraacute esta imperfeccioacuten bajo ciertas condiciones
Se requieren teacutecnicas condiciones yo requisitos especiales de personal para detectar esta
imperfeccioacuten
Fuente Nondestructive Examination ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2019 pag 37
10 Condiciones superficiales
En esta seccioacuten se describiraacute la condicioacuten en la que se debe encontrar la superficie
previas a la inspeccioacuten existen especificaciones baacutesicas en los coacutedigos y normas
utilizados
11 Criterios de registro e identificacioacuten
Se detallan ciertos criterios que permiten la aceptacioacuten de las discontinuidades
encontradas en el proceso de inspeccioacuten
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Los criterios de aceptacioacuten-rechazo que rige la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se detallaraacuten en este iacutetem
13 Reporte
En esta seccioacuten se detallan los resultados obtenidos en el ensayo utilizado
26
22 Construccioacuten de probetas
221 Caacutelculo del espesor de la plancha
Para la construccioacuten del tanque prototipo a escala es necesario conocer el espesor de
la plancha que se va a utilizar para la fabricacioacuten del mismo para esto se debe aplicar
la ecuacioacuten (1) descrita a continuacioacuten
119905119889 =26 times119863 times(119867minus1)times119866
119878119889+ 119862119860 (1)
Donde
119905119889 espesor de la plancha [in]
D diaacutemetro nominal del tanque [ft]
H nivel maacuteximo del liacutequido a almacenar [ft]
G gravedad especifica del liacutequido a almacenar
CA corrosioacuten admisible [in]
119878119889 esfuerzo admisible del material [psi]
Los valores del diaacutemetro nominal y altura del tanque se toman del tanque de
almacenamiento real debido a que si se toman los datos del tanque a escala el espesor
seraacute inferior al miacutenimo exigido por la norma API 650 Para el nivel maacuteximo de liacutequido
a almacenar se debe tomar el 80 de la altura del cuerpo del tanque de
almacenamiento debido a que no se puede hacer uso de todo el espacio con el liacutequido
a almacenar A continuacioacuten se muestran los valores del diaacutemetro nominal y la altura
del liacutequido a almacenar
D= 27432 [mm] D= 90 [ft]
H= 97536 [mm] H= 32 [ft]
Los valores para la gravedad especiacutefica corrosioacuten admisible y esfuerzo admisible
fueron tomadas del documento bibliograacutefico Memorias de caacutelculo Mecaacutenico [54]
Gravedad especifica de petroacuteleo crudo a 205 degF= 092
Corrosioacuten admisible= 00625 [in]
27
Esfuerzo admisible A-36= 36000 [psi]
119905119889 =26 times 90 ft times (32 ft minus 1) times 092
36000 psi+ 00625 in
119905119889 = 024 [in] 119905119889 = 6 09 [mm]
Debido a que no existe en el mercado planchas de acero ASTM A-36 con espesor de
6 09 [mm] se debe seleccionar la plancha de espesor 6 [mm]
222 Probeta tipo tanque
Para el disentildeo de las probetas con defectologias se elaboraraacute un tanque probeta a
escala 125 de un modelo tomado de la empresa puacuteblica Petroamazonas el cual tendraacute
diferentes defectologias en sus uniones soldadas
a Barolado
Este proceso de conformado mecaacutenico por flexioacuten consiste en la deformacioacuten plaacutestica
de laacuteminas con la ayuda de rodillos en configuraciones de tres o maacutes rodillos
doblando la plancha metaacutelica obligaacutendola a tomar la forma curva que se desea obtener
como se observa en la figura 31
El proceso para barolar una plancha consiste en la aplicacioacuten de presioacuten de uno de los
rodillos el que tiene una movilidad en el eje vertical hasta que roce el material y con
el movimiento de los otros rodillos permitir que la pieza empiece a tomar curvatura
se debe ir presionando un poco maacutes cada vez que ingrese nuevamente el material a la
baroladora Este tipo de baroladora no posee ninguacuten tipo de instrumento de medicioacuten
de presioacuten por lo que la presioacuten aplicada fue de forma mecaacutenica hasta lograr un
cilindro del diaacutemetro requerido [55] [56]
28
Figura 31 Proceso de barolado
Fuente Disentildeo y Construccioacuten de una maacutequina prototipo para rebordear fondos toriesfeacuterico de
tanques de almacenamiento Cuichaacuten Fausto Malte Javier 2012
Cuando la plancha ya ha tomado la forma curva deseada se unen los pedazos de
plancha ya barolados y mediante puntos de soldadura se da forma al cuerpo del tanque
de almacenamiento prototipo a escala como se observa en la figura 32 [55] [56]
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala
Fuente Christian Peacuterez
b Repujado
Este proceso de conformado se lo emplea para dar la forma coacutencava deseada a una
chapa metaacutelica plana se coloca la chapa sujeta a un eje rotativo y mediante rodillos se
va dando la forma deseada por medio de presioacuten como se observa en la figura 33 [55]
[56]
Figura 33 Proceso de repujado
Fuente The Fabricator Dished end manufacturing for beginners 2018 [57]
29
223 Probeta tipo juntas
Estas probetas se las desarrolloacute con el proceso de soldadura SMAW con la finalidad
de desarrollar una simulacioacuten de un corte de las juntas presentes en tanques de
almacenamiento se puede observar en la figura 34 un ejemplo de probeta tipo junta
en T
Figura 34 Probeta junta tipo T
Fuente Christian Peacuterez
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras
Se describe el procedimiento teoacuterico para realizar una inspeccioacuten asiacute como los pasos
previos a la misma
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual
Las fallas tiacutepicas que se pueden encontrar en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
por medio de una inspeccioacuten visual son corrosioacuten agrietamiento y desunioacuten [31]
[58] Existen factores que afectan la durante la inspeccioacuten visual que se deben
considerar
minus El acceso al aacuterea que se desea inspeccionar
minus Adecuada iluminacioacuten
minus Evitar el alumbramiento directo y reflejado
minus Es importante limpiar las zonas a ser inspeccionadas de cualquier tipo de suciedad
contaminacioacuten o cualquier objeto que impida la deteccioacuten de fallas en el cordoacuten de
soldadura
minus El factor ambiental es muy importante en la inspeccioacuten como es temperaturas
altas lluvia viento asiacute como otros factores que alteren el clima y no permitan un
buen proceso de inspeccioacuten visual
30
minus El personal que la va a realizar debe tener conocimientos del objeto que va a
inspeccionar de esta manera podraacute examinar de forma adecuada
minus Se debe inspeccionar los targets o blancos especiacuteficos debido a que el
funcionamiento del ojo ciega al mover de un punto a otro la mirada evitando el
escaneo del aacuterea total
minus Las marcas como decoloraciones dan indicios de un defecto en la zona
minus La corrosioacuten en la inspeccioacuten visual es muy criacutetica el personal debe tener
experiencia en deteccioacuten de corrosioacuten que se encuentra en ciertos puntos de la
estructura de los tanques
a Desarrollo de actividades
1 Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste
como solicita la norma API 650 [14] Se debe realizar una inspeccioacuten preliminar en
toda el aacuterea con fines de limpieza deteccioacuten de objetos extrantildeos objetos deformados
corrosioacuten salpicaduras u otros dantildeos
2 Preparacioacuten de la superficie
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe
dantildear ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante
que impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
minus Para la limpieza de las zonas a ser inspeccionadas se puede utilizar detergentes
limpiadores alcalinos desengrasantes de vapor solventes saca pintura limpieza
ultrasoacutenica limpieza a vapor limpieza mecaacutenica
minus Con el fin de realizar una correcta inspeccioacuten visual a la pieza que se va a examinar
se recomienda que la superficie del material tenga un acabado miacutenimo SSPC-SP3
(limpieza con herramienta manual mecaacutenica) [31]
3 Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie [59]
31
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas en el anexo 21
4 Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
5 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo la
cual tendraacute como variables calificaciones de soldador material a inspeccionar
cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem caracteriacutesticas de la discontinuidad y
observaciones de ser el caso
6 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 se determina los
paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
7 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [31]
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
La inspeccioacuten que se realiza con la teacutecnica de liacutequidos penetrantes se la puede
subdividir en procesos tipos meacutetodos o teacutecnicas de examinacioacuten Se utiliza
comuacutenmente dos grupos penetrantes fluorescentes penetrantes visibles
El proceso que se emplea se puede ver en la figura 35 La teacutecnica por liacutequidos
penetrantes consiste en la aplicacioacuten del liacutequido penetrante sobre la pieza previamente
32
sometida a un proceso de limpieza el penetrante generalmente tiene una tonalidad
rojiza y presenta baja viscosidad que en funcioacuten de esta propiedad penetra en las
discontinuidades existentes en la superficie de la pieza Bajo el principio de
capilaridad se realiza la limpieza de la pieza por medio de un liacutequido removedor cuya
funcioacuten es la eliminacioacuten del exceso de liacutequido penetrante que ha quedado en la
superficie Posteriormente se aplica el revelador el cual normalmente tiene talco en
suspensioacuten El liacutequido penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades de la pieza seraacute absorbido por el revelador en consecuencia
mostraraacute las discontinuidades existentes en la pieza ya que se tornan de color rojizo
[43]
Figura 35 Proceso de inspeccioacuten con penetrantes visibles
Elaborado por Christian Peacuterez 2019
a Preparacioacuten de la superficie
1 Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10seg aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36 [6]
33
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
2 Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
Algunas de las sustancias contaminantes pueden tener como origen numerosas causas
tales como [47]
- Procesos metaluacutergicos de fabricacioacuten arenas escama cascarilla de tratamiento
teacutermico oxidacioacuten etc
- Procedentes de controles no destructivos aceites partiacuteculas magnetizables
liacutequidos penetrantes usados precedentemente etc
- Condiciones de servicio grasas lubricantes oacutexidos barnices y pinturas etc
Estas sustancias contaminantes se las elimina con la aplicacioacuten de los siguientes
procesos de limpieza
minus Desengrasado
Se emplea detergentes alcalinos con concentracioacuten sobre la superficie de la pieza se
aplica por inmersioacuten o con ayuda de una brocha en funcioacuten del tamantildeo de la pieza que
se desea examinar
minus Desoxidacioacuten
Para eliminar cualquier rastro de oacutexido en la superficie del material que impida la
inspeccioacuten se debe aplicar una SSPC-SP3 (limpieza con herramienta manual
mecaacutenica)
34
b Desarrollo de actividades
1 Secado de las superficies de las piezas
Las piezas mojadas se deben secar antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de trapos limpios que no dejen pelusa [37]
2 Aplicacioacuten del penetrante
El penetrante se debe aplicar en la superficie de la pieza a inspeccionar intentando
rociar el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm tal como se observa
en la figura 37 para que ingrese en las cavidades y este tiempo depende de las
discontinuidades que se desea encontrar las discontinuidades que se generan por
fatiga llevan un mayor tiempo para que el liacutequido penetre debido a que las
discontinuidades son diminutas y difiacuteciles de detectar [15] [6] [60]
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa INDIMA SA
Fuente Aplicacioacuten d liacutequido penetrante en la zona a inspeccionar Encarnacioacuten Franco Elizabeth
Alexandra 2010
3 Tiempo de penetracioacuten
El tiempo de penetracioacuten depende de la temperatura tiempo de discontinuidad y los
posibles contaminantes que pueden estar atrapados en las discontinuidades El miacutenimo
tiempo de penetracioacuten podriacutea ser [42]
- 5 minutos en partes en servicio
- 2 horas para grietas de fatiga por servicio
- 4 horas para grietas por estreacutes de corrosioacuten
4 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante debe ser removido de la superficie con un pantildeo humedecido
con solvente sin remover el penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades [42] [36]
35
5 Secado
El proceso de secado se realiza despueacutes de la remocioacuten del penetrante este meacutetodo se
utiliza en funcioacuten del proceso de remocioacuten y revelado Generalmente se lo realiza
despueacutes de la aplicacioacuten del solvente ya sea con aire o por el proceso de evaporacioacuten
normal que tiene este compuesto con una duracioacuten miacutenima de 5 minutos para cumplir
con el secado [48] [6]
6 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
El revelador el cual es de color blanco seca el penetrante que se encuentra en las
discontinuidades extrayeacutendolo con ayuda de la fuerza capilar de esta manera
aparecen las manchas rojizas del penetrante en el aacuterea del defecto tal como se observa
en la figura 38 [50]
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
La aplicacioacuten del revelador es uniforme y se utiliza una capa gruesa a una distancia
aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie la segunda capa se debe aplicar
en direccioacuten transversal a la primera procurando siempre revisar que la primera capa
esteacute seca antes de aplicar la segunda capa [42]
7 Tiempos del revelado
El tiempo del revelado comienza despueacutes de haber aplicado el revelador tal como se
observa en la figura 39 Es recomendable que el tiempo de revelado sea de 10 minutos
miacutenimo y se establece como tiempo permitido 1 hora maacuteximo para reveladores no
acuosos [39] Este periodo del revelador permite visibilizar las indicaciones y es
inversamente proporcional al volumen que tenga la discontinuidad Para dar un tiempo
apropiado al revelador se debe tener en consideracioacuten las siguientes variables tipo de
penetrante sensibilidad de la teacutecnica temperatura de la pieza
36
Figura 39 Tiempo del revelado
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
c Inspeccioacuten de la superficie
Al aplicar el revelador y durante el tiempo de revelado se debe observar la superficie
como ayuda para la interpretacioacuten de las indicaciones [42] Para realizar la inspeccioacuten
se debe seleccionar el tipo de iluminacioacuten si se utiliza un penetrante visible seraacute solo
necesaria la luz normal la iluminacioacuten debe ser adecuada para asegurar que no exista
peacuterdida de la sensibilidad durante la inspeccioacuten [15]
d Interpretacioacuten de los resultados de la inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Para poder interpretar las indicaciones de una manera correcta se debe estar
familiarizado completamente con el proceso de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
Se debe estar seguro si el ensayo se lo realizoacute correctamente ser capaz de obtener toda
la informacioacuten acerca de las discontinuidades y sus consecuencias en la seccioacuten
inspeccionada
La evaluacioacuten correcta de las indicaciones obtenidas depende de la interpretacioacuten lo
maacutes exacta posible de la misma la experiencia del inspector es clave en el proceso
Algunos de los teacuterminos importantes para la interpretacioacuten de indicaciones son
minus Indicacioacuten
Es una sentildeal o marca producida por una discontinuidad que se detecta aplicando el
meacutetodo de ensayos no destructivos las cuales pueden ser falsas no relevantes
relevantes
minus Indicaciones falsas
Son aquellas que aparecen durante el proceso de inspeccioacuten y pueden ser provocadas
por una falla en la aplicacioacuten del meacutetodo de liacutequidos penetrantes por contaminacioacuten
37
de la superficie al no realizar un correcto proceso de limpieza o por no realizar la
remocioacuten necesaria del exceso de penetrante [61]
minus Indicaciones relevantes
Son indicaciones causadas por una condicioacuten o discontinuidad que necesitan ser
evaluadas Con la ayuda de coacutedigos y normas se puede determinar la longitud maacutexima
que debe tener una discontinuidad para ser considerada relevante
minus Indicaciones no relevantes
Se las determina debido a queacute son causadas por la configuracioacuten geomeacutetrica variacioacuten
de estructura o debido al acabado superficial de la pieza Lo que indica que no existe
ninguna relacioacuten con la existencia de discontinuidades o defectos por lo cual no se
necesita evaluar [46]
minus Defecto
Son las indicaciones de una discontinuidad que debido a su tamantildeo forma o el lugar
donde se localiza esta ha excedido los liacutemites de aceptacioacuten que se establece en las
normas o coacutedigos
En base a lo anteriormente mencionado se puede concluir que todos los defectos son
discontinuidades pero no todas las discontinuidades son defectos ni todas las
indicaciones son discontinuidades [61]
e Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios de la seccioacuten 84 paacuterrafo
844 donde se determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
f Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [6]
38
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido
Este procedimiento detalla los requerimientos miacutenimos para la inspeccioacuten de uniones
soldadas y deteccioacuten de fallas por ultrasonido mediante la teacutecnica de arreglo de fases
[62]
a Equipo y materiales a ser utilizados en la inspeccioacuten
minus Equipo de ultrasonido con arreglo de fases
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades
minus Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz si el tamantildeo del grano del material a
examinarse requiere el uso de palpadores de otras frecuencias se puede utilizar para
asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es posible ademaacutes utilizar palpadores
con zapatas curvas que permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte
pieza o tuberiacutea a ser examinada
minus Acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico
b Calibracioacuten de acuerdo al manual OMNISCAN MX2
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo II como se observa en la figura 40
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW
Fuente Certificado de calibracioacuten KARL DEUTSCH 2012
39
minus Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo norma API El transductor es montado sobre una zapata
angular SA10-N55S se recomienda utilizar un bloque de calibracioacuten ASTM E-164
IIW tipo I o tipo II para este procedimiento de calibracioacuten [14]
c Examinacioacuten de soldaduras a tope mediante ultrasonido
Para el procedimiento del uso del meacutetodo de examinacioacuten ultrasoacutenica (UT) para la
inspeccioacuten de soldaduras a tope Esta alternativa se limita para juntas con espesor igual
o mayor a 6 mm (14in)
d Cobertura y superficie de examinacioacuten
El volumen de la pieza a ser explorado debe ser cubierto por el palpador mediante
movimientos en la superficie de barrido esto depende del palpador requerido
Cada movimiento del palpador debe traslapar un miacutenimo del 10 de la dimensioacuten
paralela del transductor (elemento piezoeleacutectrico) a la direccioacuten de punto de salida de
barrido La oscilacioacuten del palpador es permitida si este puede ser demostrado que la
cobertura del traslape es provista
e Velocidad de movimiento
La velocidad de barrido del palpador no debe exceder los 150mms (6 ins) a menos
que la tasa de repeticioacuten de pulsos del equipo sea suficiente para pulsar el palpador
como miacutenimo 6 veces dentro del tiempo necesario para moverse la primera mitad de
la dimensioacuten paralela del transductor a la direccioacuten del barrido en una maacutexima
velocidad de barrido
f Teacutecnica
El volumen de ultrasonido debe incluir el metal de soldadura maacutes una longitud que
corresponda al valor menor entre 25 mm (1 in) del metal base adyacente en cada lado
de la soldadura [14]
40
g Barrido
En la opcioacuten de simulacioacuten de barrido disponible en el equipo de ultrasonido se debe
establecer un plan de barrido que indique las posiciones de inicio y fin del palpador
para asegurar la cobertura del volumen requerido para los aacutengulos de haz apropiados
El barrido manual se muestra en el monitor por calidad de acople y sentildeal excediendo
el umbral de evaluacioacuten estas sentildeales son indicaciones que deben ser evaluadas por el
operador [62]
h Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para Tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios del anexo U donde se
determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
i Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [7]
41
CAPIacuteTULO III
DESARROLLO
En este capiacutetulo se describe los requerimientos establecidos por la norma API 650 para
la inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope necesarios en los meacutetodos de
inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
Para lo cual se detallan los tipos de defectos encontrados en las diferentes probetas
inspeccionadas en este proyecto durante la aplicacioacuten de los distintos meacutetodos de
ensayos no destructivos inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
En buacutesqueda de validar los procedimientos de inspeccioacuten para cada tipo de ensayo no
destructivo se realizoacute un anaacutelisis comparativo de eficacia entre los resultados
obtenidos con el uso del procedimiento descrito en el capiacutetulo II y los resultados de
una entidad externa dedicada a este tipo de trabajos
Por uacuteltimo se presenta el desarrollo de un manual de procedimientos de inspeccioacuten
para cada teacutecnica de ensayos no destructivos visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido Para deteccioacuten de fallas en uniones de soldadura presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo describiendo los requerimientos a seguir para su
aplicacioacuten
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual
La norma API 650 en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales que una soldadura seraacute aceptable mediante
examen visual si la inspeccioacuten muestra lo siguiente
minus No debe haber grietas en la corona otras grietas en la superficie o golpes de arco
sobre o adyacentes a las juntas soldadas
minus Para juntas horizontales a tope accesorios permanentes orientados
horizontalmente y juntas a tope de anillo anular el corte inferior maacuteximo permitido
es de 08 mm (132 in) de profundidad
42
minus La frecuencia de la porosidad de superficie en la soldadura no debe exceder nunca
un racimo (uno o maacutes poros) en 100 mm (4 in) de longitud y el diaacutemetro de cada
racimo no supera los 25 mm (332 in)
minus El refuerzo de las soldaduras en todas las juntas a tope en cada lado de la placa
no debe exceder los siguientes espesores mostrados en la tabla 2
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo
Espesor de la placa mm (in)
Espesor Maacuteximo de refuerzo mm (in)
Juntas Verticales Juntas Horizontales
le 13 (12) 25 (332) 3 (18)
gt 13 (12) a 25 (1) 3 (18) 5 (316)
gt 25 (1) 5 (316) 6 (14)
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute 2018
El refuerzo no necesita ser removido excepto en la medida en que exceda el espesor
maacuteximo aceptable o a menos que se requiera su remocioacuten para el examen
radiograacutefico
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes
La norma API 650 en la seccioacuten 84 paacuterrafo 844 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales inspeccionadas por la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten superior a 15
mm (116 in) se consideran relevantes Cualquier tipo de fisura que se encuentre en el
cordoacuten de soldadura no es aceptable y se rechaza directamente
Una indicacioacuten lineal es una que tiene una longitud mayor que tres veces su ancho
Todas las superficies que han de examinarse deben estar libres de indicaciones
relevantes
Una indicacioacuten redondeada es una forma circular o eliacuteptica con una longitud igual o
inferior a tres veces su ancho Todas las superficies que han de examinarse deben estar
libres de indicaciones redondeadas relevantes mayores a 5mm (316 in) tambieacuten se
43
debe tener en cuenta que cuatro o maacutes indicaciones redondeadas relevantes en una
misma liacutenea separadas por 15mm (116 in) o maacutes de borde a borde
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases
La norma API 650 en la seccioacuten 83 paacuterrafo 831 la cual redirecciona los anexos U6
y U8 que establecen como requerimientos para la evaluacioacuten de indicaciones internas
inspeccionadas por la teacutecnica de ultrasonido por arreglo de fases que las indicaciones
con altura de pico en la pantalla A Scan que superan el 20 sobre el nivel de
referencia deben ser evaluadas para establecer si son defectos
Para reflectores de tamantildeo de maacutes de 40 de altura de pico en la pantalla A Scan de
los defectos aceptables superficiales o subsuperficiales seraacuten evaluados utilizando la
tabla 3
La documentacioacuten escrita se produce para cada defecto inaceptable defectos
aceptables que sean superiores al 50 del nivel de referencia para las teacutecnicas basadas
en la amplitud o superiores al 75 de la longitud aceptable para las teacutecnicas que no
utilizan amplitud
Para evaluar los defectos superficiales y subsuperficiales seguacuten su longitud de acuerdo
al espesor de la plancha se debe utilizar la tabla 3
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) Puede ser usada para todos los Materiales (SI) Todas las dimensiones en mm
Espesor
de
soldadura
(119957)119938
LONGITUD DE FALLA ACEPTABLE (l)
Para fallas
119852119854119849119838119851119839119842119836119842119834119845119838119956119939
con altura (h)
Para fallas sub superficiales con altura (h)
20 25 30 20 30 40 50 60
6 a lt 10 8 4 3 5 3 No
permitido
No
permitido
No
permitido
10 a lt 13 8 8 4 14 5 4 No
permitido
No
permitido
13 a lt 19 8 8 4 38 8 5 4 3
19 a lt 25 8 8 4 75 13 8 6 5
44
25 a lt 32 9 8 4 100 20 9 8 6
32 a lt 40 9 8 4 125 30 10 8 8
40 a lt 44 9 8 4 150 38 10 9 8
a t= espesor de la soldadura excluyendo cualquier refuerzo permitido Para una soldadura a tope que
une miembros que tienen diferentes espesores en la soldadura t es el menor de los dos
b Cualquier falla superficial para ser considerada aceptable debe satisfacer la limitacioacuten de tamantildeo
de esta tabla y adicionalmente satisfacer las limitaciones de caracterizacioacuten MTPT
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute Addendum 2018 paacuteg 460
32Construccioacuten de probetas
Se describe el proceso de construccioacuten de las probetas utilizadas para la deteccioacuten e
identificacioacuten defectologica la misma que consta de una probeta tipo tanque de
almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 tres probetas tipo junta a tope y tres probetas
tipo junta en T
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque
En esta seccioacuten se describe el proceso de fabricacioacuten del tanque probeta
a Proceso de seleccioacuten de tapa
Con una plancha de acero A36 se determinaron cuatro paraacutemetros el diaacutemetro
exterior el radio de bombeo el radio de borde y fondo los cuales se encuentran
estandarizados en el coacutedigo ASME seccioacuten UG-32 y en las tablas KLOPPERFORM
establecidas en el coacutedigo SPVC (swidish pressure vessel code) con un diaacutemetro de
1000 mm como se indica en la tabla KOPPERFORM del anexo 7 [63] Usando una
abombadora mecaacutenica de alta presioacuten se colocaron los paraacutemetros calculados dando
como resultado una tapa del tipo toriesfeacuterico en ceacutedula 150
b Proceso de barolado del cuerpo
Se selecciona planchas de 300 x 3000 mm se ubica en la maacutequina baroladora entre los
rodillos el rolado de la plancha se verifica con un molde fabricado a la medida rueda
entre los rodillos hasta obtener la forma ciliacutendrica deseada con un diaacutemetro 1000 mm
se realizan puntos de soldadura en los extremos a unir y se repite el proceso hasta
45
conseguir los dos anillos que conforman el cuerpo del tanque como se ve en la figura
41
Figura 41 Planchas baroladas
Fuente Christian Peacuterez
c Proceso de fabricacioacuten del piso
Para el piso del tanque de almacenamiento es necesario una plancha de 1010 x 1010
mm se realiza el trazado de una circunferencia de diaacutemetro 1010 mm como se observa
en los planos que se encuentran en el anexo 1 y se procede a realizar el corte de la
seccioacuten circular utilizando el meacutetodo de oxicorte el mismo que se puede observar en
la figura 42
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento
Fuente Christian Peacuterez
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope
Se describe el proceso que se realizoacute para la construccioacuten de las probetas tipo junta el
mismo que se ve a continuacioacuten
minus De la plancha de acero ASTM A-36 se cortan formas rectangulares de 10x15
(mm) utilizando una moladora y disco de corte de 4pulg
46
minus Se debe igualar la zona donde se va a realizar el biselado para que este quede
uniforme y asiacute haya una correcta fusioacuten del cordoacuten de soldadura utilizando el
proceso SMAW
minus Las planchas rectangulares se las suelda en formas de juntas a tope y tipo T
siguiendo el mismo proceso hecho en la probeta tipo tanque induciendo las
discontinuidades
323 Soldadura
Para cumplir con las normativas de construccioacuten bajo un procedimiento de soldadura
correcto para este tipo de tanques de almacenamiento se elaboroacute el procedimiento de
soldadura (WPS) y la calificacioacuten del soldador (WPQ) por parte de un certified
welding inspector (CWI) el cual entregoacute la documentacioacuten que se puede observar en
los anexos 5 y 6 Los mismos que se debe seguir para un correcto proceso de
construccioacuten del tanque de almacenamiento cumpliendo con los paraacutemetros y
estaacutendares necesarios para la fabricacioacuten del mismos
a Procedimiento de soldadura
En este procedimiento se detallan los paraacutemetros de soldadura utilizando el proceso
SMAW los mismos que se observan en la tabla 4 Estos paraacutemetros son los que debe
cumplir el soldador durante el proceso de unioacuten de las piezas para la construccioacuten del
tanque probeta y de las probetas tipo junta
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW
No De
pase
Proces
o
Material de
aporte
Corriente
Vel
Alim
Electrod
o
(mmmin
)
Voltaje
(voltios
)
Vel de
Avance
(Pulgmi
n)
Clase Diaacutemetr
o (mm)
Amperaj
e (amp)
Tipo y
polarida
d
Raiacutez SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 10 -
14 V
8-12
Pase
caliente
SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 11 - 14
V
9-13
Relleno SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 19 - 25
V
11-15
Acabad
o
SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 20 - 25
V
11-15
Fuente Especificacioacuten del Procedimiento de Soldadura- WPS Giovanni Aguais 2019 [64]
47
minus Pase de raiacutez es el que se realiza para unir las dos piezas daacutendole un soporte inicial
al cordoacuten de soldadura [65]
minus Pase de caliente este pase sirve para que el pase de raiacutez penetre un poco maacutes el
bisel de la junta [65]
minus Pase de relleno es el que permite que el pase de presentacioacuten quede uniforme
este debe quedar por debajo de la ranura 2 mm [65]
b Proceso de ensamblaje de las piezas por soldadura SMAW
Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento y las probetas tipo junta en T y a
tope se debe realizar el biselado en V utilizando una moladora con disco de desbaste
posteriormente se realiza los pases utilizando el proceso de soldadura SMAW el
primero de raiacutez utilizando un electrodo E6010 para el segundo pase se el de relleno
utilizando un electrodo E7018 para el tercer pase el de relleno se utiliza un electrodo
E7018 y el pase final de acabado se realiza con un electrodo E7018 Pero al ser
necesario la generacioacuten de defectos en los cordones de soldadura se debe realizar una
serie de modificaciones en el proceso de soldadura las cuales se describen en las tablas
5 y 6
33Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea
331 Defectos en las probetas tipo junta
Para la construccioacuten de las probetas se tienen fuentes bibliograacuteficas que ayudan con
las causas por las cuales se puedan generar defectos en la soldadura tales como el
documento Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura ademaacutes con la ayuda de
criterios de ingenieriacutea conocemos el comportamiento metaluacutergico de los materiales y
sus posibles reacciones
Se realizaron un tanque a escala y 6 tipos de placas (tres con soldadura a tope y tres
con soldadura tipo filete) las cuales fueron sometidas a diversas fallas en su
fabricacioacuten con el fin de poder realizar los anaacutelisis comparativos de las mismas
Mediante teacutecnicas de inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo
de fases aplicado a las probetas elaboradas se pudo detectar los siguientes defectos y
sus causas como se muestran en la tabla 5 de las probetas tipo junta y en la tabla 6 de
la probeta tipo tanque
48
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas
PLACA CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
P1F Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P1T Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P2F Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten + Socavadura VT + PT Manejo
defectuoso
del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente
muy elevada
P2T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P3F Filete ldquoTrdquo Fisura VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
P3T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P4 Tope Fisura UT + VT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
49
P5 Tope Inclusioacuten UT + VT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P6 Tope Quemoacuten UT + VT Exceso de
amperaje un
manejo
inadecuado
bajas en la
velocidad del
electrodo
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
332 Defectos en la probeta tipo tanque
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus
causas
CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
Filete ldquoTrdquo Porosidad agrupada VT + PT provocadas
por gases
agentes
oxidantes o
exceso de
humedad en el
revestimiento
del electrodo o
en el metal
base
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten VT + PT Manejo
defectuoso del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente muy
elevada
Filete ldquoTrdquo Fisura
VT + PT Humedad
excesiva en el
electrodo o en
los bordes de
la plancha
base limpieza
prematura de
la escoria
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten en
raiacutez
VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
50
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en el
bisel
VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
inadecuado
disentildeo de la
junta
contaminacioacuten
excesiva
Tope Socavadura en raiacutez UT + VT Cuando la
velocidad de
aporte es muy
raacutepida cuando
el amperaje
del electrodo
es muy alto
cuando
diaacutemetro del
electrodo es
muy grande
Tope Discontinuidad en raiacutez UT + VT Falta de
material de
aporte
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en raiacutez VT + PT Falta de
abertura en la
raiacutez amperaje
muy bajo
incorrecta
alineacioacuten de
los elementos
al soldar
diferencia de
espesores de
las placas
Tope Socavadura externa UT + VT Mucha
velocidad de
aporte del
material
Tope Falta de fusioacuten por
High low
UT + VT Se produce
por la mala
alineacioacuten de
las piezas a
unir
Filete ldquoTrdquo Falta de soldadura VT Falta de
material de
aporte
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
51
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades
Para la identificacioacuten de cada discontinuidad se realizoacute tablas describiendo el tipo de
defecto y su condicioacuten siendo evaluadas bajo el criterio de aceptacioacuten o rechazo de la
norma API 650
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque
En la tabla 7 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en cada junta a tope de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de
ultrasonido con arreglo de fases
En la tabla 7 se observa los diferentes defectos encontrados en cada una de las juntas
identificando que no cumplen con las condiciones y paraacutemetros de aceptacioacuten
establecidos en la norma API 650 Como ejemplo la fisura encontrada en la junta 1 de
la probeta tipo tanque tiene una longitud de 11 mm y no cumple con la longitud de
falla aceptable (6 mm) para este tipo de defecto (observar en la tabla 5) para un espesor
de 6 mm y altura de 4 mm
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del
Defecto
Condicioacuten
Observacioacute
n Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J1 1559 519 8000 Rechazado Falta de
fusioacuten
2400 511 15900 Rechazado Porosidad
agrupada
2400 511 18000 Rechazado Falta de
penetracioacuten
5000 511 20100 Rechazado Porosidad
agrupada
1100 550 40800 Rechazado Fisura
5900 496 59300 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
52
2400 550 84600 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
3200 564 101000 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
6570 570 105800 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
1100 545 115300 Rechazado Porosidad
agrupada
4400 496 125200 Rechazado Falta de
fusioacuten en
bisel
1200 479 150800 Rechazado Socavadura
en raiacutez
2 J2 400 555 22800 Rechazado Discontinuid
ad en raiacutez
3 J3 700 547 8100 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
1000 543 16300 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
4 J4 23400 017 17100 Rechazado Socavadura
externa
5 J5 1100 556 5700 Rechazado Fisura
6 J6 20650 521 450 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
12200 501 28800 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
30900 553 64600 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
14600 537 116400 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
53
13700 562 138700 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
22900 571 177100 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
100000 500 200000 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 8 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en la junta tipo T de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
Como resultado en la tabla 8 se observa los diferentes defectos determinados en las
juntas inspeccionadas las cuales se encuentran fuera del rango de aceptacioacuten de la
norma API 650 un claro ejemplo un defecto muacuteltiple (falta de fusioacuten inclusioacuten y
socavadura) encontrado en la junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de
45 mm consideraacutendose relevante debido a que su dimensioacuten es superior a 15 mm
(116 in) como se puede observar en la norma API 650
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1
J7
3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
4500 5700 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
+ inclusioacuten
2200 17400 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
1100 21900 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
400 26800 Rechazado Falta de soldadura
2000 28000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 9 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de inspeccioacuten visual
54
La tabla 9 muestra los diferentes defectos que contienen cada una de las juntas
determinando que la junta 7 sobrepasa los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API
650 Un defecto muacuteltiple nuacutemero 7 (falta de fusioacuten y socavadura) encontrado en la
junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de 32 mm por lo que incumple
con la condicioacuten de que no debe haber grietas en la corona otras grietas en la
superficie o golpes de arco sobre o adyacentes a las juntas soldadas
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J 1 - - Aprobado -
2 J 2 - - Aprobado -
3 J 3 - - Aprobado -
4 J 4 - - Aprobado -
5 J 5 - - Aprobado -
6 J 6 - - Aprobado -
7 J 7 3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura
8 J 7 4500 57000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura +
Inclusioacuten
9 J 7 2200 174000 Rechazado Socavadura+ Inclusioacuten
10 J 7 1100 219000 Rechazado Socavadura + Inclusioacuten
11 J 7 400 268000 Falta de soldadura
12 J 7 2000 280000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta
En la tabla 10 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas tipo T mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
En la tabla 10 se observa una serie de defectos en las juntas inspeccionadas P2F P2T
P3F y P3T los cuales sobrepasan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
La fisura en la probeta 3 vista frontal (P3F) tiene una longitud de 167 mm por lo que
cumple con la condicioacuten de que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten
superior a 15 mm (116 in) se consideran relevantes
55
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 881 1224 Rechazado Inclusioacuten
388 5168 Rechazado Socavadura
4
P2T
662 1366 Rechazado Inclusioacuten
343 3052 Rechazado Inclusioacuten
429 7120 Rechazado Inclusioacuten
1038 10908 Rechazado Inclusioacuten
626 14889 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F 16700 16700 Rechazado Fisura
6 P3T - - Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 11 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope mediante la teacutecnica de ultrasonido con
arreglo de fases
Se observa en la tabla 11 una serie de defectos en cada junta de las probetas
inspeccionadas los cuales superan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
Como ejemplo encontramos la inclusioacuten encontrada en la probeta 5 (P5) que tiene una
longitud de 8 mm e incumple con la falla aceptable de 3 mm (observar la tabla 5) para
un espesor de 6 mm y altura de 3 mm
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta
Ndeg
Identific
acioacuten de
Soldadu
ra
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P4 4000 522 5800 Rechazado Fisura
2
P5
1200 564 1200 Rechazado Inclusioacuten
1600 557 4000 Rechazado Inclusioacuten
600 488 7600 Rechazado Inclusioacuten
800 244 10400 Rechazado Inclusioacuten
1000 527 13200 Rechazado Inclusioacuten
3 P6 600 025 7600 Rechazado Quemoacuten
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
56
En la tabla 12 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope y tipo T mediante la teacutecnica de ultrasonido
con arreglo de fases
En la tabla 12 se observa los defectos encontrados en cada junta y se asevera que solo
las juntas P1F y P1T cumplen con los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
pero las demaacutes juntas incumplen dichos paraacutemetros Un ejemplo claro de este
incumplimiento es la porosidad encontrada en la probeta 4 (P4) con una longitud de
303 mm por lo que no cumple con la condicioacuten de aceptacioacuten ya que el diaacutemetro no
supera los 25 mm (332 in)
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 764 1183 Rechazado Inclusioacuten
11563 5276 Rechazado Concavidad interna
4 P2T 604 1464 Rechazado Inclusioacuten
552 3085 Rechazado Inclusioacuten
335 7066 Rechazado Inclusioacuten
1118 11108 Rechazado Inclusioacuten
656 15080 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F - 16700 Aprobado NA
6 P3T - 16700 Aprobado NA
7 P4 303 811 Rechazado Porosidad
8 P5 968 9070 Rechazado Escoria
P5 240 13300 Rechazado Porosidad
9 P6 - 16700 Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
35Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten
La validacioacuten de los procedimientos desarrollados en este proyecto de titulacioacuten se la
realiza mediante la obtencioacuten del porcentaje de error en la deteccioacuten de defectologiacutea
en las probetas tomando como 100 de precisioacuten en la deteccioacuten defectologica el
procedimiento de una empresa externa
Para encontrar el porcentaje de error que existe en el procedimiento se utiliza la
ecuacioacuten (2)
57
119837119838 119838119851119851119848119851 =| valor medidominusvalor de referencia |
valor de referencia X 100 (2)
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido
Para la validacioacuten del procedimiento de ultrasonido se realizoacute una comparacioacuten de los
resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes descrito
y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) que se encuentran en los anexos 12 y 13 determinando si es vaacutelido o
no el procedimiento veacutease en la tabla 13 y tabla 14
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido
Resultados obtenidos Valores de referencia
Error
N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuidad Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
J1 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1559 519 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1512 519 052
J1 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2400 511 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2250 511 625
J1 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2400 511 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2500 511 416
J1 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
5000 511 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
4837 511 326
J1 Fisura (408 mm
de Oacute) 1100 550 Fisura (408 mm
de Oacute) 1054 550 418
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm
de Oacute)
5900
496 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm de
Oacute)
5790
496
186
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (846
mm de Oacute) 2400 550
Falta de fusioacuten
en raiacutez (846 mm
de Oacute) 2360 550
166
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute)
3200 564 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute) 3100 564
312
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6570 570
Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6430 570
213
J1 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute)
1100 545 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute) 1045 545
500
J1 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute)
4400 496 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute) 4290 496
250
J1 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute)
1200 479 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute) 1124 479
633
58
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta
J2 Discontinuidad
en raiacutez (228
mm de Oacute)
400 555 Discontinuidad
en raiacutez (228 mm
de Oacute) 400 555
0
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute)
700 547 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute) 677 547
328
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163
mm de Oacute)
1000 543 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163 mm
de Oacute) 973 543
270
J4 Socavadura
externa (171
mm de Oacute)
23400 017 Socavadura
externa (171
mm de Oacute) 22535 017
369
J5 Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
0
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20650 521
Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20500 521
072
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute)
12200 501 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute) 12180 501
016
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute)
30900 553 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute) 30865 553
011
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14600 537
Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14490 537
075
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13700 562
Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13667 562
024
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22900 571
Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22800 571
043
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
100000 500
Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
10000
0 500
0
Valores Obtenidos Valor de Referencia
Error N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
P4 Fisura
(58 mm de Oacute)
4000 522 Fisura
(58 mm de Oacute)
3863 522 350
P5 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1200 564 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1185 564 125
P5 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1600 557 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1550 557 312
P5 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
600 488 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
567 488 550
P5 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
800 244 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
777 244 287
59
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
633 en la comparacioacuten de resultados siendo menor al 10 establecido como valor
maacuteximo de error porcentual esto se debe a la experiencia del inspector en lectura
interpretacioacuten de los valores entregados por el equipo de ultrasonido y la manipulacioacuten
del mismo
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes
Para la validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 10 y 11 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar las tablas 15 y 16
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo tanque
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
P5 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 0
P6 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
600 025 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
575 025 416
Valor Obtenido Valor de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J7
Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3200 Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3145 171
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4500 Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4440 133
Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2200 Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2069 595
Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1100 Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1050 454
Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
400 Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
397 075
Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 0
60
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
675 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes siendo
menor al 10 establecido como valor maacuteximo de error porcentual esto se debe a la
experiencia del inspector en interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual
Para la validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 8 y 9 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar la tabla 17 y tabla 18
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F
Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
881 Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
870
124
Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
388 Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
363
644
P2T
Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
662 Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
623
589
Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
343 Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
328
437
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
429
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
400
675
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
1038
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
992
443
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
626
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
600
415
P3F Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 0
P3T NA 16700 NA 16700 0
61
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta
tipo tanque
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
764 Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
760
052
Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11563 Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11532
026
P2T
Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
604 Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
600
066
Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
552 Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
525
489
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
335
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
330
149
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1118
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1102
143
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
0
P3F NA 16700 NA 16700 0 P3T NA 16700 NA 16700 0
P4 Porosidad
(811 mm de
Oacute)
303
Porosidad
(811 mm de
Oacute)
295
264
P5 Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
0
P5 Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
240
Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
232
333
P6 NA 167 NA 167 0
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error
Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J 1 NA 360000 NA 360000 0
J 2 NA 30000 NA 30000 0
J 3 NA 30000 NA 30000 0
J 4 NA 30000 NA 30000 0
J 5 NA 30000 NA 30000 0
J 6 NA 360000 NA 360000 0
62
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
489 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten visual siendo menor al 10
establecido como valor maacuteximo de error porcentual a la experiencia del inspector en
interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
J 7 Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3200
Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3120
250
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4500
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4425
166
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2200
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2178
100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1053
427
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
400
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
383
425
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
2000
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
1920
400
63
36Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual
Procedimiento para Inspeccioacuten Visual
Coacutedigo
UPS-VT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
64
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T y a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
inspeccioacuten visual
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T y
a tope aplicando la teacutecnica de inspeccioacuten visual utilizada en tanques atmosfeacutericos
con la finalidad de detectar discontinuidades en la soldadura abiertas a la superficie
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en inspeccioacuten visual
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 3 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
6 Equipo
minus Escobilla de acero
minus Linterna
minus Calibrador pie de rey
minus Solvente
minus Marcador para metal
minus Cinta meacutetrica
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la inspeccioacuten visual directa
65
8 Condicioacuten superficial
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe dantildear
ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante que
impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
9 Desarrollo de actividades
91Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste como
se indica en la norma API 650
92Preparacioacuten de la superficie
minus Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente se debe
limpiar el aacuterea que se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que
la toalla quede limpia despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual
se recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 pul eliminando
cualquier rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 pul a
cada lado del cordoacuten de soldadura
93Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
94Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie
66
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas del anexo 20
10 Inspeccioacuten
Para la inspeccioacuten visual de la junta se debe observar el cordoacuten de soldadura
minuciosamente tratando de detectar cualquier discontinuidad superficial en el cordoacuten
de soldadura si se encuentra una discontinuidad se debe tomar los dimensionamientos
de esta Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector visual nivel I
11 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo o un
registro de laboratorio la cual tendraacute como variables calificaciones de soldador
material a inspeccionar cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem
caracteriacutesticas de la discontinuidad y observaciones de ser el caso
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
13 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede encontrar en el
anexo 2
131Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
4 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
67
5 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
6 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
7 Espesor es el espesor de la plancha utilizada para la fabricacioacuten del tanque de
almacenamiento
8 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
9 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
10 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
11 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
68
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Liacutequidos Penetrantes
Coacutedigo
UPS-PT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS PENETRANTES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
69
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de liacutequidos
penetrantes
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T
con la aplicacioacuten de liacutequidos penetrantes visibles aplicada a tanques atmosfeacutericos
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en liacutequidos penetrantes
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T bisel en V
6 Equipo
- Calibrador pie de rey
- Cinta meacutetrica
- Toallas absorbentes
- Para el procedimiento se debe utilizar el kit de liacutequidos penetrantes visibles
removibles con solvente lo cual se contempla en el meacutetodo C ndash tipo II (ASTM E
165) que se puede observar en la tabla 19
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes
Elemento Designacioacuten del
fabricante
Coacutedigo de jaula
Prueba de referencia
Penetrante SKL-SP2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Revelador SKD-S2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Removedor SKC-S AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Fuente Manual de Procedimientos de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2019
70
Nota antes de cada procedimiento de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes se debe
verificar la fecha de caducidad del kit para evitar cualquier falla en la deteccioacuten
defectologica Adicionalmente se puede realizar la verificacioacuten de la validez de los
liacutequidos mediante pruebas en bloque patroacuten
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la de penetrantes visibles del tipo II removibles con
solventes y aplicacioacuten de revelador no acuoso
8 Condicioacuten superficial
81Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10 s aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
82Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
71
minus Desengrasado
Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente que viene
en el kit de liacutequidos penetrantes con esta se debe limpiar el cordoacuten de soldadura que
se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que la toalla quede limpia
despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus Desoxidacioacuten
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
9 Desarrollo de actividades
91 Secado de las superficies de las piezas
Deben secarse las piezas mojadas antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de pantildeos limpios que no dejen pelusa
92 Aplicacioacuten del penetrante
Se debe aplicar el penetrante en la superficie de la pieza a inspeccionar lo cual se lo
realiza rociando el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm evitando el
exceso de penetrante se debe dejar el tiempo de 5min
93 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante se debe eliminar de la superficie con ayuda de toallas
absorbentes impregnadas con solvente se debe realizar la limpieza en un solo sentido
hasta quedar sin liquido penetrante visible
94 Secado
El proceso de secado despueacutes de la remocioacuten del penetrante es de 5 minutos para
cumplir con el secado del solvente
95 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
La aplicacioacuten del revelador es uniforme una capa gruesa mantenieacutendose a una
distancia aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie
72
96Tiempos del revelado
El tiempo del revelado debe ser de 10 min y se establece que como maacuteximo el tiempo
permitido sea de 1 horas para reveladores no acuosos
97 Inspeccioacuten de la superficie
Se debe observar la superficie para detectar cualquier indicacioacuten en la soldadura estas
se tintildeen de color rojo por accioacuten del liacutequido penetrante con el contraste del fondo
blanco del revelador haciendo visible cualquier discontinuidad toda indicacioacuten
relevante debe ser medida y documentada en el registro Para determinar el tipo exacto
de defecto encontrado se debe seguir la capacitacioacuten de inspector de liacutequidos
penetrantes nivel I
10 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques para almacenamiento de petroacuteleo
11 Limpieza final
Cuando se utiliza reveladores no acuosos en la limpieza final estos deben ser
removidos este proceso puede ser con un rocioacute de agua desengrasantes o solvente
12 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte para inspeccioacuten visual se lo
puede visualizar en el anexo 3
121Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Set de liacutequidos penetrantes se coloca la marca y el tipo de kit que se va a utilizar
4 Tiempo de limpieza se coloca el tiempo de limpieza que transcurrioacute durante la
inspeccioacuten
73
5 Tiempo de penetracioacuten se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el penetrante durante
la inspeccioacuten
6 Tiempo de revelado se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el revelador durante la
inspeccioacuten
7 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
8 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
9 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
10 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
11 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la Norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
74
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido
por arreglo de fases
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Ultrasonido por Arreglo
de Fases
Coacutedigo
UPS-UT-01
Ndeg Pagina
06
PROCEDIMIENTO DE ULTRASONIDO MEDIANTE LA TEacuteCNICA DE
ARREGLO DE FASES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
75
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
ultrasonido con arreglo de fases
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura a tope
el espesor de estas maacutes delgado de los miembros de la junta debe ser de 6mm (14in)
aplicando la teacutecnica de ultrasonido con arreglo de fases
3 Personal
minus Nivel II en ultrasonido
Encargado de realizar la inspeccioacuten bajo este procedimiento
Supervisar nivel I en ultrasonido
minus Nivel I
Realizar la inspeccioacuten sujetaacutendose a este procedimiento bajo la supervisioacuten del nivel
II en ultrasonido
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Material y caracteriacutesticas de referencia
minus Material de la estructura ndash ASTM A36
minus Espesor de la plancha - 14rdquo
6 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
7 Equipo
71Instrumento ultrasoacutenico
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
76
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades El equipo que cumple con estos
paraacutemetros necesarios para el procedimiento de inspeccioacuten es el modelo OMNISCAN
MX2 por arreglo de fases
72Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz modelo 5L16-96X 10-A10-P-25-OM si el
tamantildeo del grano del material a examinarse requiere el uso de palpadores de otras
frecuencias se puede utilizar para asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es
posible ademaacutes utilizar palpadores con zapatas curvas modelo SA10- N55S-AOD que
permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte pieza o tuberiacutea a ser
examinada
73Elemento acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico En caso de no contar con el producto CMC se utilizaraacute como remplazo
aceite glicerina o grasa liviana
8 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada en el procedimiento de ultrasonido por arreglo de fases el
cual utiliza ondas transversales
9 Meacutetodo de calibracioacuten
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo I como se observa en la figura 31
91Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor Olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo Norma API
Para calibrar el equipo se debe seguir estos pasos
minus Conectar el transductor al equipo Omniscan MX2
minus Introduzca el coacutedigo correcto de la zapata y permita que el equipo reconozca el
transductor por medio del software y bibliotecas disponibles
77
minus Introduzca el valor teoacuterico de la velocidad de onda de corte del material que seraacute
inspeccionado
minus Introduzca un rango apropiado para el bloque de prueba que estaacute siendo utilizado
minus Introduzca la geometriacutea de la junta aacutengulo de bisel taloacuten altura del taloacuten etc
minus Calibracioacuten por sensibilidad
minus Calibracioacuten por velocidad
minus Calibracioacuten por retardo de zapata
El proceso de calibracioacuten se realiza con la funcioacuten de rechazo apagada y con el fin de
calibrar los siguientes tres paraacutemetros de manera ordenada
minus Sensibilidad - con la ayuda de reflectores de 116in a una profundidad de 15mm
para el caso de los bloques II W Tipo I y II se determina el nuacutemero de decibeles
necesarios para que este tipo de indicaciones pequentildeas alcancen amplitudes
visualizadas en el Scan A entre un 40 y 60 en todas las leyes focales utilizadas
en la inspeccioacuten la ganancia utilizada para este fin seraacute usada como el factor B en
la determinacioacuten del escalafoacuten de la indicacioacuten factor D
minus Velocidad del sonido del material - mediante la ayuda de dos radios de distancia
conocida ubicados en los bloques IIW tipo I o tipo II se realiza la calibracioacuten de
la velocidad del sonido o tiempo de vuelo de la onda soacutenica transversal en el acero
al carbono que en este caso debe permanecer cercana a los 3240 ms
minus Retardo de la zapata - debido a que la zapata angular utilizada en esta inspeccioacuten
genera que los muacuteltiples cristales emisores del tren de ondas se encuentren a
distancias diferentes del metal base es necesario que el equipo genere una
secuencia de disparos de la onda de los diferentes elementos para de esta manera
generar un tren de ondas refractado coherente con la inspeccioacuten
minus Curvas de medicioacuten (ajuste de sensibilidad) - se debe utilizar un bloque de
referencia correspondiente AWS
78
10 Condicioacuten superficial
Se debe preparar la superficie a inspeccionar esta debe tener un acabado que permita
un acople adecuado entre la zapata y la superficie del elemento debe estar libre de
suciedad salpicadura o pintura
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
11 Teacutecnica de barrido
Para el barrido se debe desplazar en forma paralela al cordoacuten de soldadura colocando
el transductor a una distancia de 10 mm del centro del cordoacuten de soldadura
examinando toda la longitud de este Es recomendable realizar una rotacioacuten de 5deg a 7deg
con el transductor de esta manera se puede detectar defectos de orientacioacuten Se debe
colocar durante el barrido constantemente una capa de acoplante
12 Registro e identificacioacuten
Las discontinuidades que sobrepasen el 50 de la altura maacutexima que debe tener el eco
en la pantalla asiacute como indicaciones que se visualicen en las demaacutes pantallas del
ultrasonido se las debe registrar en el archivo creado en el equipo para posteriormente
ser evaluadas Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector por ultrasonido nivel I
13 Criterios de aceptacioacuten
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
14 Reportes
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede ver en el anexo 4
79
141Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Angulo de transductor se coloca el valor del aacutengulo en el que se calibra el
transductor
4 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
5 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
6 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
7 Longitud inspeccioacuten es la longitud de la junta a inspeccionar
8 Espesor es el espesor de la plancha con la cual fue fabricada la probeta
9 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
10 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
11 Ubicacioacuten del defecto profundidad es la profundidad en la que se encuentra el
defecto detectado este valor nos entrega el equipo de ultrasonido
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
80
CAPIacuteTULO IV
COSTO
41 Costos directos
Son los costos directamente relacionados con la construccioacuten de las probetas
411 Mano de obra
Son los costos de mano de obra que fue utilizada para la elaboracioacuten de las probetas
con defectologiacutea
Tabla 20 Costo mano de obra
Costo construccioacuten probetas
Cargo Tiempo (h) Valor hora (USD) Valor Total (USD)
Soldador 40 1000 40000
Barolado 14 900 12600
TOTAL $ 52600
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
412 Material y equipo
Son los costos de la materia prima y materiales que se utilizaron para la construccioacuten
e inspeccioacuten de las probetas
Tabla 21 Costo materiales y equipo
Descripcioacuten Cantidad Valor (USD) Valor Total (USD)
Planchas ASTM A-36 de
1220x2440x 6mm
3 10000 30000
Disco de desbaste 7ʺx58 2 320 640
Disco de corte 7ʺx116 5 200 1000
Grata 7ʺ 1 1050 1050
Grata 4ʺ 1 773 773
Guantes para soldador 1 536 536
Polifan 4ʺ 2 502 1004
Electrodo E 6010 3(lb) 755 2265
Electrodo E 6013 8(lb) 620 3102
Kit Liacutequidos Penetrantes 1 6400 6400
Pantildeos absorbentes 5 180 900
Regla metaacutelica 1 350 350
Gel CMC 22(lb) 500 1100
Glicerina 1 150 150
Cincel 1 350 350
Tapa toriesfeacuterico
diaacutemetro 1000mm
1 28000 28000
TOTAL $ 77620
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
81
42Gastos generales
Son los costos de materiales mano de obra capacitacioacuten alquiler de equipos gastos
varios e imprevistos que se hicieron para la elaboracioacuten de las probetas e inspecciones
de las mismas
Tabla 22 Gastos generales
Descripcioacuten Valor (USD)
Uacutetiles de Oficina 4500
Transporte 17200
Impresiones 6000
Alquiler de Equipo de Ultrasonido 45000
Capacitacioacuten 100000
Inspeccioacuten visual 18000
Inspeccioacuten liacutequidos penetrantes 19000
Inspeccioacuten ultrasonido con arreglo
de fases
45000
Varios 30000
TOTAL $ 284700
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
43Costo total del proyecto
Es el valor total de los gastos en material mano de obra y gastos generales del
proyecto
Tabla 23 Costo total del proyecto
Descripcioacuten Valor (USD)
Mano de obra 52600
Materiales y Equipo directos 77620
Gastos Generales 284700
TOTAL 414920
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
82
CONCLUSIONES
minus A los resultados obtenidos en las inspecciones de las probetas los mismos que se
puede observar en las tablas 7 8 9 10 11 y 12 se los evaluoacute bajo los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API650 los cuales determinaron que ninguna
discontinuidad cumple con los paraacutemetros de aceptacioacuten y valida la eficiencia de
esta para evaluar discontinuidades
minus Los defectos obtenidos por las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten aplicadas a las
juntas de las 7 probetas fabricadas los cuales se pueden observar en las tablas 7
8 9 10 11 y 12 siendo las maacutes concurrentes la inclusioacuten con una altura de 6 mm
la cual fue detectada por el meacutetodo de ultrasonido con arreglo de fases y rechazada
por tener una longitud de falla aceptable superior al liacutemite de 4 mm para un espesor
de 6 mm y la falta de fusioacuten con una longitud de 32 mm la cual fue detectada
por el meacutetodo de liacutequidos penetrantes y rechazada por tener una longitud superior
al liacutemite de 15 mm para indicaciones lineales relevantes
- La validaciones mediante porcentaje de error de deteccioacuten para cada procedimiento
de ensayo no destructivo se las puede observar en las tablas 13 14 15 16 17 y
18 de las cuales los porcentajes de error maacutes altos de cada teacutecnica obtenidos
fueron 675 para el meacutetodo de liacutequidos penetrantes 633 en ultrasonido por
arreglo de fases y 489 para inspeccioacuten visual los mismos que se encuentra por
debajo del liacutemite de 10 de error porcentual permitido en la toma de datos lo que
permite validar los procedimientos descritos anteriormente
minus Se desarrolloacute un manual de procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a
tope y tipo T para cada teacutecnica de ensayos no destructivos en inspeccioacuten visual
liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo de fases en el que se detallan la
informacioacuten necesaria que debe contener un manual de procedimientos asiacute como
un correcto procedimiento de inspeccioacuten y evaluacioacuten de juntas en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo
83
RECOMENDACIONES
minus Al existir otras normas y coacutedigos de construccioacuten de tanques se recomienda la
investigacioacuten de los requerimientos de estas para validar si los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API 650 son los maacutes adecuados para la
inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
minus Se recomienda continuar con la investigacioacuten sobre el anaacutelisis defectoloacutegico del
tanque probeta y las probetas tipo junta aplicando otros tipos de ensayos no
destructivos como radiografiacutea industrial y partiacuteculas magneacuteticas para determinar
cuaacutel teacutecnica es las maacutes eficiente en este tipo de deteccioacuten defectologica y si se
encuentran los mismos defectos en las probetas
minus Para una correcta validacioacuten se recomienda contar con una capacitacioacuten previa a
la inspeccioacuten ya que tales conocimientos permiten una mejor identificacioacuten de los
tipos de defectos realizar una medicioacuten adecuada es decir ejecutar un trabajo maacutes
eficaz Caso contrario se puede obtener un error porcentual mayor al permitido y
se tendraacute que repetir la inspeccioacuten en esa junta
minus En este proyecto de titulacioacuten se estudia un tipo de tanque de almacenamiento a
presioacuten atmosfeacuterica se recomienda desarrollar el estudio de otros tipos de
estructuras como los tanques a presiones altas o de baja presioacuten existentes en la
industria para determinar si el manual de procedimientos desarrollado en este
proyecto de titulacioacuten es vaacutelido
84
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90
ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125
91
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Localizacioacuten SI NO
CalificacioacutenO BSERVACIO NESNdeg
IdentificacioacutenSoldador
Longitud
de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto
(mm)
Soldadura Ndeg
Temperatura de la pieza Tipo de Iluminacioacuten ModeloNuacutemero de Serie o
CoacutedigoFecha de Calibracioacuten
Equipo de Medicioacuten de Temperatura
Material Intrumentos Utilizados Proceso de Soldadura Angulo de Incidencia
Temperatura permitida Condicioacuten Superficial Intensidad de la Luz (lux)
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Paacutegina
UPS-VT-001-RG-01
CLIENTE
FECHA
Procedimiento Norma Probeta Longitud total Inspeccionada (m) Distancia de Visioacuten
FECHA
Penetrante (Penetrant)
Revelador (Developer)
Longitud Localizacioacuten SI NO
Limpiador (Cleaner)
Ndeg UBICACIOacute N DE DEFECTO S Y
Soldadura Ndeg O BSERVACIO NES
Temperatura permitida
CalificacioacutenDiaacutemetro
(mm)
Longitud de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto (mm)
Condicioacuten superficial Tiempo de revelado
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS
PENETRANTES
CLIENTE
Teacutecnica
Paacutegina
UPS-PT-001-RG-01
Probeta
Material
Longitud total inspeccionada (mm) Tiempo de limpieza
Tiempo de penetracioacuten
Procedimiento
Identificacioacuten SOLDADOR
Kit de Liacutequidos Penetrantes
92
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Profundidad Localizacioacuten SI NO
O BSERVACIO NESIdentificacioacuten soldadura Ndeg
Frecuencia Instrumento de medicioacutenTransductor Aacutengulos del transductor
Teacutecnica
Acoplante
Paacutegina
UPS-UT-001-RG-01
REPORTE DE INSPECCIOacuteN POR ULTRASONIDO
Longitud total inspeccionada (metros)
Probeta Material
Equipo Fecha de calibracioacuten Proceso de soldadura
CLIENTE FECHA
Procedimiento
Condicion superficial
Ubicacioacuten del defecto (mm) CalificacioacutenSoldadores
Longitud de
inspeccioacuten (mm)
93
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ)
94
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS)
95
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM
96
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones
97
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas amp
Inspecciones
98
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
99
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
100
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo tanque
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
101
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo junta
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
102
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque
103
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
104
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas
105
Anexo 20 Fuentes Luminosas
FUENTE
LUMINOSA ILUMINACIOacuteN
(lux)
ANGULO DE
INCIDENCIA
DISTANCIA MAacuteXIMA (mm)
Watts Volts Bulbo lechoso Bulbo claro
40 W 127 V
300
350
500
540
90
340
320
270
250
390
360
300
270
300
350
500
540
30
220
200
150
140
230
210
160
140
40 W 220 V
300
350
500
540
90ordm
370
340
270
250
460
410
320
300
300
350
500
540
30ordm
230
210
160
150
270
260
200
180
60 W 127 V
300
350
500
540
90ordm
550
510
410
400
440
380
340
320
300
350
500
540
30ordm
340
310
250
220
310
260
230
220
LINTERNA DE 3
PILAS GRANDES
300
350
500
540
90ordm
600
600
600
520
300
350
500
540
30ordm
600
470
400
300
Fuente Procedimiento Inspeccioacuten Visual Juan Francisco Gangotena 2016
viii
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo 2
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW 4
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos 4
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales 7
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales 8
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan 9
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan 9
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan 9
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan 10
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico 10
Figura 11 Transductor de incidencia angular 11
Figura 12 Tensioacuten superficial 13
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes 14
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante 14
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador 15
Figura 16 Junta a tope 16
Figura 17 Junta tipo T 16
Figura 18 Junta a tope con bisel en V 16
Figura 19 Tipos de defectos superficiales 18
Figura 20 Tipos de defectos internos 18
Figura 21 Socavadura 19
Figura 22 Falta de soldadura 19
Figura 23 Falta de Fusioacuten 20
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta 20
Figura 25 Quemoacuten 20
Figura 26 Inclusioacuten 21
Figura 27 Porosidad agrupada 21
Figura 28 Fisura 21
Figura 29 Membrete de encabezado 23
Figura 30 Membrete de firmas 23
Figura 31 Proceso de barolado 28
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala 28
ix
Figura 33 Proceso de repujado 28
Figura 34 Probeta junta tipo T 29
Figura 35 Proceso de Inspeccioacuten con penetrantes visibles 32
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana 33
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa
INDIMA SA 34
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso 35
Figura 39 Tiempo del revelado 36
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW 38
Figura 41 Planchas baroladas 45
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento 45
x
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END 25
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo 42
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) 43
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW 46
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas 48
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus causas
49
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases 51
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes 53
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual 54
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta 55
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta 55
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta 56
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido 57
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta 58
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo tanque 59
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo junta 60
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta 61
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta tipo
tanque 61
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes 69
Tabla 20 Costo mano de obra 80
xi
Tabla 21 Costo materiales y equipo 80
Tabla 22 Gastos generales 81
Tabla 23 Costo total del proyecto 81
xii
IacuteNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 90
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual 91
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes 91
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases 92
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ) 93
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS) 94
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM 95
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI
Pruebas amp Inspecciones 96
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones 97
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 98
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 99
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
tanque por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 100
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
junta por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 101
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125 102
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque 102
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta 103
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 103
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 104
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas 104
Anexo 20 Fuentes Luminosas 105
xiii
GLOSARIO
Ensayos destructivos Es la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos para el anaacutelisis de la
estructura fiacutesica de los materiales piezas o estructuras en buacutesqueda de defectos que
se puedan encontrar [1]
ASTM Siglas en ingleacutes para la American Society of Testing Materials que significa
Asociacioacuten Americana de Ensayo de Materiales Son los encargados de probar la
resistencia de los materiales para la construccioacuten [2]
Capilar Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones
fiacutesicas anaacutelogas tales como en medios porosos) que vienen producidos por la tensioacuten
superficial en funcioacuten de las magnitudes relativas de la cohesioacuten del liacutequido [3]
Viscosidad Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo
cortante [3]
Atenuacioacuten Es la perdida de la intensidad afectada por una radiacioacuten cuando se
propaga en un medio [4]
Reflexioacuten Es la cantidad de energiacutea ultrasoacutenica que se refleja al incidir en una
interfase acuacutestica La ley de reflexioacuten dice que el aacutengulo de onda reflejada es igual al
aacutengulo de onda incidente del mismo tipo [4]
Refraccioacuten Este fenoacutemeno se produce en una interfaz debido a las diferentes
velocidades de las ondas acuacutesticas que se encuentran en el interior del material [5]
Cohesioacuten Es la fuerza que mantiene las moleacuteculas de un cuerpo a distancias cercanas
una de las otras [6]
Certificacioacuten Es el testimonio escrito de que un individuo cumple con los
requerimientos de una praacutectica especifica o norma [7]
END Abreviatura de Ensayos No Destructivos [8]
xiv
Trazabilidad Son procedimientos preestablecidos que permiten conocer el histoacuterico
de un elemento o varios [9]
Grietas en la corona Es una fisura presente en la zona superior del cordoacuten de
soldadura [10]
Golpe de arco Son pequentildeos puntos que se encuentran alejados de la junta en la cual
la superficie se derrite [11]
Presioacuten de Operacioacuten Es la presioacuten de trabajo en condiciones normales de
funcionamiento de un tanque de almacenamiento [12]
Defectos de soldadura Son indicaciones o discontinuidades que se forman en el
cordoacuten de soldadura por alguacuten proceso mal realizado durante su fabricacioacuten
Discontinuidad Es la falta de continuidad en la estructura de un material que debido
a esta interrupcioacuten se ve comprometida la resistencia del material o soldadura [13]
Junta Soldada Es la unioacuten de dos o maacutes piezas generados por un cordoacuten de soldadura
[14]
Mordedura es un tipo de discontinuidad superficial es una depresioacuten en la superficie
del material base adyacente al cordoacuten de soldadura [15]
VT Visual Testing [16]
PT Liquid penetrant testing [16]
UT Ultrasonic testing [16]
Probeta Elemento que es sometido a una serie de ensayos para ser estudiada [17]
Tolerancia Es la variacioacuten permisible del tamantildeo para un adecuado funcionamiento
[18]
xv
Heterogeneidad Los elementos que lo componen son diferenciables entre siacute [19]
Hidrocarburos Sustancias quiacutemicas que se forman en la naturaleza debido a la
mezcla de hidrogeno y carbono [20]
Lineamientos tendencia rasgo caracteriacutestico de algo [21]
Luminiscente Es cuando un electrodo de simple valencia es estimulado [22]
Incidencia Acontecimiento que sobreviene en el transcurso de una situacioacuten [23]
Alumbramiento Accioacuten de alumbrar o llenar de luz
Salpicadura Son partiacuteculas de material no metaacutelico las cuales salen dispersas durante
el proceso de soldadura [24]
Confort Bienestar fiacutesico en determinadas condiciones
Traslape es la unioacuten entre dos elementos permitiendo que los elementos se
prolonguen [25]
Escoria Es una capa protectora que se genera para proteger el cordoacuten de soldadura
J1 Junta uno
P1T Probeta uno seccioacuten Transversal
P2F Probeta dos seccioacuten frontal
xvi
RESUMEN
El objetivo de este proyecto de titulacioacuten es desarrollar un manual de procedimientos
para la aplicacioacuten de ensayos no destructivos como inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases aplicados a juntas a tope y tipo T
presentes en tanques de almacenamiento de petroacuteleo de acuerdo a la Norma API 650
desarrollando procedimientos especiacuteficos para cada tipo de ensayo y su aplicacioacuten en
probetas con defectologias
Mediante un anaacutelisis comparativo del porcentaje de error en la deteccioacuten de fallos o
discontinuidades se validan los procedimientos de inspeccioacuten desarrollados con los
realizados por una entidad externa certificada basado en los criterios de aceptacioacuten y
rechazo de la Norma API 650 seccioacuten 8 el porcentaje de error fue menor del 10
como liacutemite los procedimientos de inspeccioacuten son aplicables para cordones de
soldadura de tanques de almacenamiento atmosfeacuterico
Dichos procedimientos se encuentran agrupados en un manual estos fueron
desarrollados para las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases
Este manual constituye una guiacutea para el desarrollo de nuevos procedimientos para las
entidades que se especializan en la aplicacioacuten de ensayos no destructivos y que buscan
la certificacioacuten de sus inspecciones
Palabras Clave Procedimientos Inspeccioacuten Inspeccioacuten Visual Liacutequidos
Penetrantes Ultrasonido Arreglo de Fases Probeta Ensayos No Destructivos
xvii
ABSTRACT
The objective of this titling project is to develop a manual of procedures for the
application of non-destructive tests such as visual inspection penetrating liquids and
ultrasound phases arrangement applied to tope and type T joints present in petroleum
storage tanks according to API Standard 650 developing specific procedures for each
type of non-destructive test and its application in defection specimens A comparative
analysis that corroborates the validity of the inspection procedures applied and those
performed by a certified external entity evaluated by means of acceptance and
rejection criteria of API Standard 650 obtaining as a result a percentage of error below
the 10 limit corresponding to the human and environmental factor in the taking of
measurements in conclusion the inspection procedures are applicable for welding
cords of atmospheric storage tanks
These procedures are described in manuals developed for the different inspection
techniques visual penetrant liquids and ultrasound phase arrangement
This manual is going to be a guide for the new procedure developing for entities which
are specialized in the application of non-destructive testing and which are looking for
the certification of their inspection
Keywords Procedures Inspection Visual Inspection Penetrating Liquids
Ultrasound Phase Arrangement Test Tube Non-Destructive Testing
xviii
INTRODUCCIOacuteN
La actividad petrolera en el Ecuador es una fuente de ingresos importante para su
economiacutea en el antildeo 2019 hasta el mes de octubre se extrajeron un total de 52745926
barriles de petroacuteleo el cual es almacenado hasta su procesamiento en tanques
dependiendo de la presioacuten y la volatilidad del petroacuteleo variacutean su estructura y material
siendo el maacutes importante el acero ASTM-A36
La aplicacioacuten de normas establecidas por el Instituto Americano de Petroacuteleo (API)
garantiza la fabricacioacuten y funcionamiento de tanques soldados para almacenamiento
mediante paraacutemetros aplicados a meacutetodos de deteccioacuten de discontinuidades como los
ensayos no destructivos los cuales son teacutecnicas que permiten la deteccioacuten de
indicaciones superficiales y subsuperficiales en uniones de soldadura posibilitando el
mantenimiento y reparacioacuten oportuna de estructuras de grandes dimensiones Para la
aplicacioacuten adecuada de este tipo de ensayos es necesario estandarizar los
procedimientos mediante manuales que sirvan de complemento al momento de
inspeccionar
En la actualidad existen manuales que permiten el uso de los equipos de ensayos no
destructivos Jaime Peacuterez et al en el antildeo 2015 elaboroacute un manual de procedimientos
para la inspeccioacuten en uniones a tope para tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y
coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido Olympus EPOCH 1000i en la que
se destaca la importancia de aplicar dichos ensayos para determinar la integridad
estructural de los materiales y estructuras en tuberiacuteas Daniel Perera en el antildeo 2017
elaboroacute un manual de introduccioacuten al ultrasonido industrial en el que se destaca la
necesidad de definir los pasos de una inspeccioacuten ultrasoacutenica cumpliendo con las
normas internacionales brindar una guiacutea para el desarrollo de manuales de
procedimiento de empresas dedicadas al aacutembito de las inspecciones de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo aplicando ensayos no destructivos Esta es una razoacuten de
gran importancia para desarrollar un manual de procedimientos que permita la
inspeccioacuten en uniones de dos importantes tipos de soldadura a tope y tipo T en
tanques de almacenamiento de petroacuteleo fabricados de acero ASTM- A36
xix
Problemaacutetica
Siendo el Ecuador un paiacutes que basa su economiacutea en la produccioacuten de petroacuteleo tiene la
necesidad de aumentar la construccioacuten de tanques para su almacenamiento mismos
que necesitan un debido control de calidad para verificar el cumplimiento de todos los
lineamientos establecidos para la puesta en operacioacuten de los mismos de lo contrario
puede existir la presencia de fallas estructurales que podriacutean causar derrames de
petroacuteleo lo que generariacutea peacuterdidas econoacutemicas a las empresas petroleras y dantildeos
irreparables al medio ambiente
Ademaacutes las empresas constructoras de los tanques en mencioacuten contratan a otras
especializadas en ensayos no destructivos de soldaduras para realizar las debidas
inspecciones y al considerar que cada procedimiento requiere de un manual para su
aplicacioacuten en respuesta a dichos requerimientos se elabora el presente trabajo
Justificacioacuten
Es necesario la elaboracioacuten de un manual praacutectico y faacutecil de usar que permita realizar
un correcto procedimiento de inspeccioacuten en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo y evaluar el proceso de soldadura detectando posibles
defectos que ocasionen fuga del liacutequido almacenado que perjudicariacutea de manera
irreparable al medio ambiente y provocariacutea peacuterdidas econoacutemicas a la empresa
petrolera cabe destacar que este tipo de manual de procedimiento no los posee
cualquier entidad y son de uso principal de empresas dedicadas al aacuterea de los ensayos
no destructivos
Objetivo General
- Desarrollar un Manual de Procedimientos para la inspeccioacuten en uniones de
soldadura a Tope y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero
ASTM- A36
Objetivos Especiacuteficos
- Determinar los requerimientos establecidos por la norma API 650 y para la
inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope con la aplicacioacuten de los meacutetodos de
inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
xx
- Identificar y evaluar las discontinuidades presentes en probetas soldadas con
uniones a tope y tipo T fabricadas de acero ASTM- A36 con el uso de las teacutecnicas
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
- Validar los procedimientos de inspeccioacuten a efectuar en cada tipo de prueba en un
prototipo de tanque de almacenamiento construido a escala basado en la Norma
API 650
- Desarrollar el Manual de Procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a Tope
y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero A-36 por los meacutetodos
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
1
CAPIacuteTULO I
MARCO TEOacuteRICO
En este capiacutetulo se considera los tipos de tanques que se utilizan en el almacenamiento
de petroacuteleo describiendo sus caracteriacutesticas principales como el tipo de unioacuten para su
construccioacuten forma del techo y la capacidad de presioacuten de funcionamiento el proceso
de soldaduras que se pueden utilizar para la fabricacioacuten de tanques de almacenamiento
dependiendo de la capacidad y uso que se va a aplicar el proceso de calidad que deben
cumplir estos tanques para su funcionamiento asiacute como los tipos de teacutecnicas de
ensayos no destructivos utilizados (inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes
ultrasonido) para verificar y certificar que el tanque se encuentra apto para su
funcionamiento despueacutes de su fabricacioacuten describiendo las caracteriacutesticas tipos y
propiedades de cada uno de ellos los tipos de juntas presentes en la construccioacuten de
los tanques de almacenamiento de petroacuteleo los tipos de discontinuidades maacutes comunes
que pueden existir en este tipo de uniones soldadas las partes y contenido que tiene
un manual de procedimientos y la descripcioacuten de cada punto a ser tratado en una
inspeccioacuten
11Tanques de almacenamiento
Los tanques son estructuras disentildeadas para el almacenamiento o proceso de fluidos
previos a la refinacioacuten del petroacuteleo Se los puede disentildear de diferentes formas tamantildeos
y materiales dependiendo de la funcioacuten que se les deacute La volatilidad y la presioacuten del
fluido almacenado determinan el disentildeo del tanque que se debe usar [26]
111 Tanques atmosfeacutericos soldados
Estos tanques son generalmente utilizados en instalaciones petroleras como refineriacuteas
de petroacuteleo y estacioacuten de bombeo Estos son disentildeados para soportar presiones internas
de 15 psi
En la norma API 650 se contempla dos tipos de tanques de almacenamiento los de
techo fijo y los de techo flotante la diferencia entre los dos tipos es que los de techo
flotante se utilizan para el almacenamiento de productos altamente volaacutetiles como la
gasolina Los de techo fijo son utilizados para el almacenamiento de productos poco
2
volaacutetiles como el petroacuteleo Los tanques de almacenamiento a presioacuten atmosfeacuterica de
techo fijo seraacuten los que formen parte del presente estudio [27]
a Tanques atmosfeacutericos de techo fijo
Estos sirven para almacenar petroacuteleo agua o productos con una presioacuten de vapor
relativamente baja Es decir que son aquellos que no tienen tendencia a producir
vapores a la temperatura ambiente [28] La presioacuten de operacioacuten de estos tanques es
de 15 psi esto se logra por los respiraderos que se encuentran en la parte superior del
tanque De acuerdo a la norma API 650 para los tanques de techo fijo existen las
siguientes configuraciones de acuerdo al tipo de techo coacutenico sombrilla domo Los
tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo son los estudiados en este proyecto de
investigacioacuten [29]
minus Tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo
Tienen un cuerpo ciliacutendrico un fondo plano y su parte superior es similar a una
superficie esfeacuterica como se puede observar en la figura 1 estos tanques atmosfeacutericos
de techo tipo domo soportan presiones de 15 psi en ocasiones esta presioacuten puede
aumentar 25 psi debido a la generacioacuten de vapores internos [30] Su proceso de
fabricacioacuten es laborioso debido a que cada segmento del techo deben ser
conformados con un radio de curvatura comprendido en un rango de 08 ndash 12 veces el
diaacutemetro nominal del tanque [29] El disentildeo de la probeta tipo tanque que se fabricaraacute
en este proyecto seraacute en base a las caracteriacutesticas principales de este tipo de tanques
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo
Fuente Recipientes a presioacuten Diacuteaz del Castillo Rodriacuteguez 2018
3
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
Los tanques atmosfeacutericos son infraestructuras que representan el 95 de
almacenamiento de petroacuteleo del paiacutes Las normas que se aplican en este tipo de
estructuras son elaboradas por muchos organismos uno de los cuales es la API [31]
a Instituto americano de petroacuteleo (API)
Las normas y estaacutendares para tanques son hechos para proveer confiabilidad ante
factores criacuteticos de disentildeo los coacutedigos que son emitidos por el API son los encargados
de reducir los riesgos por cataacutestrofe debido a sus consideraciones de seleccioacuten de
materiales soldadura uniones meacutetodos de inspeccioacuten y fabricacioacuten y se aplican a la
industria quiacutemica alimenticia petrolera entre otras de esta manera entregan
aceptabilidad viabilidad asiacute como tambieacuten utilidad mediante el aseguramiento de la
calidad fiabilidad y seguridad de los disentildeos practicas operaciones y equipamientos
Por ende la norma que se va a utilizar en el proyecto para las inspecciones de juntas a
tope y tipo T es la norma API 650 en tanques soldados para almacenamiento de
petroacuteleo
minus Norma API 650
Esta norma tiene como finalidad facilitar la fabricacioacuten y adquisicioacuten de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo de varios tamantildeos y capacidades para presiones internas
no mayores a 172 kPa (212 lbfin) En esta norma se puede encontrar informacioacuten
sobre materiales de fabricacioacuten procedimientos de soldadura pruebas e inspecciones
asiacute como algunos lineamientos para la puesta en operacioacuten [32] [14]
12Meacutetodos de Soldadura
Los meacutetodos maacutes conocidos de soldadura tipo arco que se aplican en la construccioacuten
de tanques de almacenamiento son SMAW (soldadura de electrodo revestido)
GMAW (Soldadura de arco con proteccioacuten de gas) y GTAW (soldadura de electrodo
de tungsteno) Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento de petroacuteleo se ha
seleccionado el proceso SMAW
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW
Es un proceso de soldadura por arco el cual consiste en la utilizacioacuten de un electrodo
con recubrimiento a traveacutes de este electrodo se genera un arco eleacutectrico con el material
4
base como se observa en la figura 2 este arco puede llegar a tener temperaturas de
hasta 5500 degC fundieacutendose el nuacutecleo del electrodo al material base que se estaacute
soldando el recubrimiento del electrodo combustiona creando una atmosfera que
protege el proceso de soldeo de la humedad y elementos contaminantes Tambieacuten este
crea una escoria que recubre el cordoacuten de soldadura [33]
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
minus Tipo de electrodo utilizado en el proceso SMAW
Para la seleccioacuten del electrodo se debe seleccionar en base al material del que estaacute
construido el nuacutecleo tambieacuten se debe tener en cuenta el material del cual estaacute
compuesto el recubrimiento ademaacutes se debe considerar el diaacutemetro del electrodo [33]
para la identificacioacuten de un electrodo se puede guiar en la figura 3
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
13 Ensayos no destructivos
Los procesos de soldeo se encuentran presentes en diferentes tipos de construcciones
a nuestro alrededor ya sean estas estructuras de edificios puentes maacutequinas barcos
trenes aviones vehiacuteculos o en cualquier unioacuten que esteacute formada por diferentes piezas
Los elementos y piezas soldadas requieren de una verificacioacuten de coacutemo se realizoacute el
proceso de fabricacioacuten asiacute como tambieacuten sirven para realizar mantenimientos
preventivos a nivel industrial ya que la presencia de grietas nudos imperfecciones y
5
escoria pueden provocar la rotura de las piezas [34] Los ensayos no destructivos que
se van a utilizar para esta investigacioacuten son inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido con arreglo de fases
131 Inspeccioacuten visual
Este tipo de ensayo no destructivo es el maacutes baacutesico e inevitable de realizar en cada
inspeccioacuten ayuda a detectar discontinuidades superficiales que a simple vista no son
evidentes Existen algunas ayudas oacutepticas que se utilizan durante la inspeccioacuten visual
minus Magnificadores son accesorios que convergen o divergen la luz por refraccioacuten
se los llama lupas permiten magnificar el tamantildeo de la imagen La curvatura en el
lente convergente es un factor que permite la magnificacioacuten de la imagen que va
desde los 15X a 2000X
minus Linternas Permiten iluminar aacutereas con falta de luz natural o claridad Se debe
tener precaucioacuten en la utilizacioacuten de este accesorio en ambientes explosivos El
tipo de linternas maacutes usados son las haloacutegenas La intensidad de la luz debe ser de
1000 lux
minus Calibrador vernier o pie de rey son utilizados para realizar mediciones muy
finas con una alta exactitud [35]
a Visioacuten
Es la capacidad que permite a traveacutes de la luz interpretar nuestro entorno con la
percepcioacuten de las ondas de luz captadas por el ojo e interpretadas por el cerebro se
transforman en visioacuten
b Fundamento de la luz
La luz es el principio fiacutesico indispensable en la inspeccioacuten visual la frecuencia del
espectro electromagneacutetico estaacute entre 370 y 770 nm (nanoacutemetros) Existen algunos
tipos de luz
minus Incandescentes son laacutemparas de filamento con un manto de gas y arco de carboacuten
piro luminiscente
6
minus Luminiscente son laacutemparas de descarga de gas laser diodos que emiten luz led y
fluorescente [35]
132 Ultrasonido
Es una teacutecnica de ensayo no destructivo la cual es empleada en deteccioacuten de defectos
de soldadura Este hace uso de las ondas acuacutesticas de igual naturaleza que las ondas
sonoras con la diferencia de que su campo de frecuencia se localiza por encima de la
zona perceptible para el oiacutedo
El campo de las ondas ultrasoacutenicas comprende las frecuencias superiores a los 20 kHz
El liacutemite para la frecuencia puede ser percibida por el oiacutedo y depende de la praacutectica
para que pueda existir generacioacuten y recepcioacuten de estas frecuencias [36] Estas ondas
ultrasoacutenicas se generan debido a las siguientes propiedades
minus Efecto piezoeleacutectrico
Es un fenoacutemeno fiacutesico que poseen algunos cristales por lo cual se forma un diferencial
de potencial eleacutectrico en el cristal cuando eacuteste se encuentra sometido a una
deformacioacuten mecaacutenica generaacutendose ondas ultrasoacutenicas a frecuencias sobre los 100
KHz con cristales delgados [5]
minus Efecto magnetoestrictivo
Debido al efecto del campo magneacutetico existen materiales ferromagneacuteticos que tienen
la propiedad de contraerse o expandirse En el acero ferromagneacutetico se genera un
campo magneacutetico si este es expuesto a un esfuerzo de compresioacuten o traccioacuten [39]
La aplicacioacuten de esta teacutecnica necesita una fuente de emisioacuten e interaccioacuten de las ondas
con la pieza con los defectos y un verificador de indicaciones [37] Las ondas
ultrasoacutenicas se propagan a traveacutes de todos los medios por donde exista fracciones de
materia aacutetomos o moleacuteculas capaces de vibrar debido a esto su propagacioacuten tendraacute
lugar en los gases liacutequidos y soacutelidos [5]
Este meacutetodo no destructivo en el que un haz o conjunto de ondas de alta frecuencia se
los introduce en materiales para la deteccioacuten de fallas en la superficie y sub-superficial
[38]
7
a Onda ultrasoacutenica
Todo material con propiedades elaacutesticas puede propagar ondas soacutenicas y ultrasoacutenicas
a traveacutes de eacutel en tanto las fuerzas elaacutesticas son capaces de retraer las partiacuteculas a su
posicioacuten de reposo
En cuerpos con estructura cristalina como los metales en estado soacutelido las partiacuteculas
que conforman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones de equilibrio
describiendo oscilaciones con trayectorias diversas en funcioacuten de la energiacutea mecaacutenica
aplicada originando distintos tipos de ondas ultrasoacutenicas [40]
minus Ondas longitudinales
Estas ondas viajan a traveacutes de los materiales con una alternancia entre compresioacuten y
refraccioacuten generando que las partiacuteculas transmitan ondas de vibracioacuten de ida y vuelta
en la misma direccioacuten por la cual viajaron las ondas tal como se puede observar en la
figura 4 Este mismo tipo de onda es el que transmite el sonido a traveacutes de los cuerpos
soacutelidos y liacutequidos [36] [41]
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra (a) el graacutefico de la amplitud del desplazamiento de la partiacutecula versus la
distancia que viaja la onda ambas con la resultante del punto maacutes bajo de la refraccioacuten
y la cresta de la compresioacuten (b) Representacioacuten de la presioacuten instantaacutenea del
desplazamiento de la partiacutecula El eje horizontal representa el tiempo instantaacuteneo de la
distancia recorrida [41]
8
minus Ondas transversales
Si el medio es capaz de transmitir esfuerzos de cizalladura lo cual ocurre en la mayor
parte de los cuerpos soacutelidos las partiacuteculas oscilan en direccioacuten transversal de la
emisioacuten de la onda originaacutendose de esta manera las ondas transversales como se
puede observar en la figura 5 [36]
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra el esquema de la oscilacioacuten de las partiacuteculas onda frontal direccioacuten de la
onda y la longitud de la onda correspondiente a un ciclo [41]
b Pantallas del equipo de ultrasonido
Para examinar las sentildeales que detecta el equipo de ultrasonido este se ayuda de cuatro
diferentes pantallas en las cuales se detectan variables utilizadas para interpretar los
resultados del barrido realizado durante la inspeccioacuten
minus A-SCAN
En esta pantalla se muestran sentildeales oscilantes mostrando un oscilograma del eco de
amplitud del reflector encontrado indicando los paraacutemetros dimensionales de la
ubicacioacuten del defecto presente en el aacuterea inspeccionada esto se pueden observar en la
figura 6
9
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
minus B-SCAN
Como se observa en la figura 7 esta pantalla muestra las dimensiones de profundidad
y longitud de la discontinuidad teniendo como referencia la superficie frontal del
elemento inspeccionado
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan
Fuente Cursillo sobre la deteccioacuten de defectos por ultrasonido OLYMPUS 2015
minus C-SCAN
En la pantalla se visualiza la vista superior del aacuterea inspeccionada similar a una
radiografiacutea se puede observar varias discontinuidades a la vez la intensidad de cada
elemento se la representa en gamas de colores donde el elemento maacutes relevante tiene
la maacutes alta intensidad de color que es el rojo como se muestra en la figura 8
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan
Fuente Inspeccioacuten de soldaduras empleando el ensayo de ultrasonido en lugar de radiografiacutea
Carlos Enrique Suaacuterez Navas 2011
10
minus S-SCAN
Esta pantalla permite visualizar la profundidad de la pieza en la cual se muestra dos
ejes el de la distancia proyectada y el del recorrido entregando una imagen del sector
angular como se puede observar en la figura 9 [5]
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
c Transductor
Es un elemento muy importante en el sistema ultrasoacutenico de instrumentacioacuten debido
al elemento piezoeleacutectrico que se encarga de convertir la sentildeal eleacutectrica en vibraciones
mecaacutenicas y de vibraciones mecaacutenicas a sentildeales eleacutectricas se lo puede observar en la
figura 10 [5]
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico
Fuente Christian Peacuterez
minus Hay dos tipos de transductores con respecto a la direccioacuten del haz y a la superficie
estos son transductores de incidencia normal y transductores de incidencia
angular
Para la deteccioacuten defectologica en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento se va a utilizar un transductor de incidencia angular
11
minus Transductores de incidencia angular
Son aquellos que generan ondas cortas son empleados en equipos de ultrasonido con
arreglo de fases de pulso-eco su funcioacuten es detectar discontinuidades (inspeccioacuten en
defectologiacutea) Los aacutengulos de refraccioacuten maacutes comunes en este tipo de transductores
son de 35 45 6070 80 y 90deg a estos aacutengulos se los denomina de entrada como se
observa en la figura 11 [5]
Figura 11 Transductor de incidencia angular
Fuente Ajustes de equipo de medicioacuten por ultrasonido usando un brazo roboacutetico Arroyo
Francisco 2015
133 Liacutequidos penetrantes
Es un meacutetodo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades
superficiales en materiales no demasiados rugosos Hoy en diacutea la evolucioacuten de la
prueba de liacutequidos penetrantes permite el uso de un tipo de aceite la adicioacuten de
pigmentos removedores y reveladores [42] las fallas encontradas a traveacutes de los
liacutequidos penetrantes dan solamente una indicacioacuten aproximada de la profundidad y
tamantildeo del defecto [43]
Se los aplica en diferentes materiales como aluminio plaacutesticos magnesio acero
latoacuten bronce vidrio y fundiciones Todos estos materiales producen discontinuidades
ya sea por defectos de manufactura servicio fundicioacuten se considera como los maacutes
relevantes las porosidades grietas traslapes fisuras granulaciones internas falta de
fusioacuten y grietas de fatiga [44]
Estaacuten basados en la propiedad que tiene un liacutequido para filtrarse dentro de las
cavidades que se encuentran abiertas a la superficie estos permanecen en la cavidad
mientras el exceso de liacutequido es removido El liacutequido remanente es extraiacutedo para
formar una indicacioacuten que es mucho maacutes visible que la propia cavidad [42] [36] A
continuacioacuten se enlista la clasificacioacuten de los liacutequidos penetrantes
12
a) Por su tipo
- Tipo I Penetrantes fluorescentes
- Tipo II Penetrantes visible
- Tipo III Dual
b) Por su meacutetodo de remocioacuten
- Meacutetodo A Lavable con agua
- Meacutetodo B Post emulsificable (emulsificador lipofiacutelico)
- Meacutetodo C Removible con solvente
- Meacutetodo D Post emulsificable (emulsificador hidrofiacutelico)
c) Por la forma del revelador
- Forma a Polvo seco
- Forma b Soluble en agua
- Forma c Suspendible en agua
- Forma d No acuoso para tipo I
- Forma e No acuoso para tipo II
- Forma f Aplicaciones especiales
En presente estudio se utilizaraacute la configuracioacuten meacutetodo C - tipo II ndash forma e [42]
a Penetrantes visibles
Estos pueden ser inspeccionados con luz natural o artificial El penetrante usualmente
es de color rojo para que las indicaciones que se producen con el contraste blanco del
fondo blanco del revelador sean bien definidas [45] Se utiliza para la deteccioacuten de
discontinuidades de fabricacioacuten en talleres o en el campo Soldaduras en estructuras
de acero soldaduras en recipientes sujetos a presioacuten piezas de fundicioacuten piezas
forjadas piezas con maquinado final
Las indicaciones del penetrante visibles pueden ser examinadas sea con luz visible
natural o artificial Se necesita una iluminacioacuten adecuada para no tener fallas en la
sensibilidad de la inspeccioacuten [46]
- Caracteriacutesticas del penetrante visible
La caracteriacutestica fundamental de un liacutequido penetrante es su poder de penetracioacuten Lo
que no es suficiente para que sea apto para examinar un producto sino que precisa de
13
otras propiedades Por lo cual un penetrante ideal deberiacutea reunir las siguientes
caracteriacutesticas [5] poder penetrar en discontinuidades o grietas muy finas poder
permanecer en discontinuidades muy gruesas no evaporarse o secarse raacutepidamente
ser faacutecilmente eliminable de la superficie que la limpieza superficial no afecte al
penetrante retenido por la discontinuidad permanecer en estado fluido para poder
emerger con facilidad al aplicar el revelador poder extenderse en peliacuteculas finas y de
espesor uniforme conservar el color o la fluorescencia durante un tiempo suficiente
su color o fluorescencia contraste bien sobre el fondo no ser corrosivo ni atacar a los
materiales que se examinen no tener olor intenso o desagradable ser estable en las
condiciones de uso o almacenamiento no tener componentes toacutexicos ser
econoacutemicamente rentables [36]
- Propiedades baacutesicas de los penetrantes visibles
El penetrante es un liacutequido de tipo aceitoso transparente incoloro y sin sabor el cual
cuenta con las siguientes propiedades [42]
minus Tensioacuten superficial
Es la unioacuten de las moleacuteculas que se encuentran en una superficie liacutequida con un mismo
volumen tomando la forma de la superficie tal como se puede observar en la figura
12 La forma que tiene la gota permite la simplificacioacuten de este concepto [47]
Figura 12 Tensioacuten superficial
Fuente Liacutequidos Penetrantes Echevarria Ricardo 2003
minus Humectabilidad
Es la propiedad de los liacutequidos que les permite expandirse adhirieacutendose a la superficie
de la pieza a inspeccionar Esta depende de la interaccioacuten del liacutequido con la fase soacutelida
y gaseosa en la que se encuentra [47]
minus Aacutengulo de contacto
Es el aacutengulo que se forma entre la interfase liacutequido- soacutelido tal como se observa en la
Figura 13 En la unioacuten del penetrante con el material se debe producir un aacutengulo de
14
contacto menor de 90deg este generaraacute un resultado satisfactorio durante la inspeccioacuten
[42]
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
minus Accioacuten capilar
Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones fiacutesicas
anaacutelogas tales como en medios porosos) que es producida por la tensioacuten superficial
[3]
minus Viscosidad
Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo cortante La
viscosidad de los liacutequidos se reduce con el aumento de temperatura estas propiedades
tienen efecto contrario en los gases [3]
minus Tensioacuten superficial
Es el trabajo que realiza un liacutequido al transportar moleacuteculas hasta la superficie como
se observa en la figura 14 [48]
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
minus Volatilidad
Es una propiedad de los liacutequidos que les permite pasar al estado gaseoso con facilidad
Esta propiedad depende principalmente de la temperatura y la presioacuten interna a la cual
se encuentra la mezcla del liacutequido penetrante [48]
15
b Removible con solventes
Este tipo de meacutetodo se emplea para la remocioacuten del exceso de liacutequido penetrante
visibles que no es soluble en agua Son muy praacutecticos de utilizar ya que el solvente
generalmente se presenta en aerosol [49]
c Reveladores huacutemedos no acuosos
Es un polvo suspendido en un liacutequido volaacutetil se lo puede utilizar con todos los tipos
de penetrantes y procesos Este tiene la maacutes alta sensibilidad de todos los reveladores
Se debe tener mucha precaucioacuten que la zona esteacute friacutea antes de ser aplicado el producto
[50] La principal propiedad de los reveladores huacutemedos no acuosos es la siguiente
- Accioacuten capilar
El revelador provee de un recubrimiento que permite extrae el penetrante de la cavidad
donde se encuentre actuando como un papel secante tal como se observa en la figura
15 [42]
a) El revelador dispersa el penetrante de forma lateral de esta manera ensancha la
indicacioacuten
b) Expande las tintas del penetrante alrededor de las partiacuteculas del revelador para
resaltarlas
c) Trabaja verticalmente a traveacutes del revelador para incrementar el espesor del tinte
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
14 Juntas de soldadura
Es la unioacuten de elementos o miembros a ser soldados permanentemente [51] Existe una
gran variedad de juntas soldadas utilizadas para la construccioacuten de tanques de
almacenamiento de las cuales se va a utilizar a tope y en ldquoTrdquo
16
141 Juntas a tope
Los elementos o miembros de metal se unen por su espesor o sus extremos tal como
se puede observar en la figura 16 [15]
Figura 16 Junta a tope
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
142 Juntas tipo ldquoTrdquo
La zona a soldar consta de la unioacuten de la cara de uno de los elementos de metal y el
borde de otro [31] tal como se puede observar en la figura 17
Figura 17 Junta tipo T
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
a Biselado
El bisel en V es utilizado generalmente para la unioacuten de tanques de almacenamiento
de petroacuteleo el cual sirve para unir elementos por la parte exterior o interior del tanque
[31]
- Juntas con biselado en V
Es la ranura maacutes conocida en uniones de tipo a tope [15] requiere un biselado con un
aacutengulo que puede variar desde 15deg hasta los 60deg en la cara simple de las piezas
coincidentes [52] [15] tal como se puede observar en la figura 18
Figura 18 Junta a tope con bisel en V
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
17
15 Discontinuidades
Por lo general las juntas soldadas y el material base presenta discontinuidades
comprometiendo la integridad de la estructura
En las normas existen distintos criterios de aceptacioacuten de las discontinuidades
estableciendo el tipo tamantildeo nuacutemero y distribucioacuten dependiendo de los valores
especificados podriacutean ser consideradas aceptables caso contrario la junta soldada
debe ser reparada y se estima una fecha para realizar nuevamente la inspeccioacuten
Hay grandes diferencias entre discontinuidades y defectos cuando se habla de una
interrupcioacuten anormal en la estructura del material como por ejemplo las propiedades
mecaacutenicas presentan una falta de homogeneidad o en la metalurgia etc es una
discontinuidad el defecto es una discontinuidad en siacute y se produce cuando por su
naturaleza excede los valores liacutemite para ser aceptados por una Norma o coacutedigo y
dicha soldadura quedara automaacuteticamente rechazada Las discontinuidades se dividen
en [5]
- Relevantes son aquellas que requieren de la interpretacioacuten y evaluacioacuten de sus
caracteriacutesticas (tamantildeo forma o localizacioacuten) durante el proceso de inspeccioacuten
- No relevantes aquellas que requieren uacutenicamente ser interpretadas sus
caracteriacutesticas durante el proceso de inspeccioacuten (no requieren de evaluacioacuten)
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura
Existen dos tipos de defectos de tipo superficial e internos los cuales se encuentran
especificados en las figura 19 y figura 20 respectivamente [5]
18
Figura 19 Tipos de defectos superficiales
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Figura 20 Tipos de defectos internos
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Discontinuidades Superficiales
Exceso de penetracioacuten
Falta de penetracioacuten
Concavidad externa
Concavidad internaSocavaduras
Quemones
Salpicaduras
Discontinuidades internas
Fisurasbull Longitudinales
bull Transversales
Falta de penetracioacuten
Falta de fusioacutenbull En la raiacutez
bull Entre pasadas
Inclusiones
Porosidadbull Esferica
bull Aislada
bull Agrupada
bull Alineada
bull Alargada
Escoria
Desalineamiento
19
152 Discontinuidades superficiales
A continuacioacuten se enlista los defectos superficiales maacutes recurrentes en la
construccioacuten de tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Socavadura
Es la falta de metal en los bordes del cordoacuten de soldadura tiene la forma de surcos con
longitudes variadas son concentradores de tensioacuten y disminuyen el espesor de la plancha las
causas para que se generen son la inapropiada teacutecnica y corrientes altas como se observa en
la figura 21
Figura 21 Socavadura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Falta de soldadura
Es la falta de material de aporte en la superficie del cordoacuten de soldadura como se
observa en la figura 22 esta discontinuidad tambieacuten puede generarse en la raiacutez de la
junta
Figura 22 Falta de soldadura
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
- Falta de fusioacuten
Es un tipo de discontinuidad en la que no existe una fusioacuten completa entre el metal de
soldadura y las paredes de los cordones de soldaduras cercanas o el bisel del metal
puede ser superficial o sub-superficial y se debe a una teacutecnica deficiente por parte del
soldador que realiza el cordoacuten de soldadura inadecuado disentildeo de la junta o
contaminacioacuten excesiva como se observa en la figura 23
20
Figura 23 Falta de Fusioacuten
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
153 Discontinuidades internas
A continuacioacuten se enlista los defectos internos maacutes recurrentes en la construccioacuten de
tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Falta de penetracioacuten en la junta
Se ubica de manera adyacente a la raiacutez de la junta y es producida por la falta de
penetracioacuten de la soldadura ya que no se extiende en toda la junta es causada por una
mala teacutecnica o inexperiencia del soldador disentildeo deficiente o contaminacioacuten excesiva
como se observa en la figura 24 [15] [5] [53]
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Quemones
Son discontinuidades que se producen cuando existe penetracioacuten excesiva en el sector
de la pasada de raiacutez provocando que el aporte de soldadura se solape dentro de la
misma su causa maacutes frecuente es un exceso en la corriente un manejo inadecuado y
bajas en la velocidad del electrodo como se observa en la figura 25 [15] [5] [53]
Figura 25 Quemoacuten
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
21
- Inclusiones
Es cuando se halla un material metaacutelico o no metaacutelico totalmente ajeno en la soldadura
La inclusioacuten maacutes comuacuten es por presencia de escoria como se observa en la figura 26
[15] [5] [53]
Figura 26 Inclusioacuten
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Porosidad agrupada
Son discontinuidades provocadas por gases agentes oxidantes o exceso de humedad
en el revestimiento del electrodo o en el metal base atrapados en el interior del metal
de soldadura durante el proceso de solidificacioacuten formando cavidades llamadas
tambieacuten nido de poros en el interior del cordoacuten de soldadura como se observa en la
figura 27 [15] [5] [53]
Figura 27 Porosidad agrupada
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
- Fisura
Es una discontinuidad lineal que se caracteriza por presentar en sus extremos
geometriacuteas agudas debido a esto tiende a propagarse por el cordoacuten de soldadura y
crecer especialmente aquellos que se someten a cargas de fatiga como se observa en
la figura 28 [15] [5] [53]
Figura 28 Fisura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
22
CAPIacuteTULO II
METODOLOGIacuteA
En este capiacutetulo se describe el contenido de cada uno de los puntos que debe tener un
manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras
Se indica el procedimiento para la construccioacuten de un prototipo a escala de un tanque
de almacenamiento atmosfeacuterico de petroacuteleo se realiza el disentildeo de la estructura el
proceso de ensamblaje y la unioacuten de la estructura por medio de cordones de soldadura
tambieacuten se describe el proceso de fabricacioacuten de otras probetas de tipo juntas a tope y
T con discontinuidades en su cordoacuten de soldadura
Se trata tambieacuten sobre los procesos de inspeccioacuten con ensayos no destructivos
(inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido) que se deben realizar bajo la
norma API 650 describiendo cada punto que se debe tomar en cuenta para una correcta
inspeccioacuten y evaluacioacuten de los cordones de soldadura
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento
211 Procedimiento
Es el proceso que se realiza para desarrollar un trabajo estaacute conformado por tareas que
se deben realizar Se pretende que el procedimiento relacione una tarea que se estaacute
realizando con otras que la siguen [49]
212 Manual de procedimientos
Es un documento en el cual se describe las actividades que se debe seguir para realizar
funciones de un proceso En esta seccioacuten se describe cada elemento que como miacutenimo
debe contener un manual de procedimientos asiacute como la especificacioacuten del contenido
a ser incluido en este [5]
1 Caraacutetula
Para elaborar un manual de procedimiento se debe colocar membretes que permitan
identificar el origen y la validez de este los mismos que estaacuten constituidos por
membretes de encabezado y de firmas
23
- Membrete encabezado
Este elemento consta de cuatro casilleros como se observa en la figura 29 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 29 Membrete de encabezado
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
Casillero 1 se coloca el logotipo de la institucioacuten a la que pertenece el manual
Casillero 2 se coloca el tipo de meacutetodo con el cual se va a realizar el procedimiento
Casillero 3 se coloca un coacutedigo de referencia para identificar el procedimiento asiacute
como el nuacutemero de procedimientos con los cuales cuenta la institucioacuten
Casillero 4 se coloca el nuacutemero de paacuteginas total de las que consta el manual
- Membrete firmas
Este elemento consta de seis casilleros como se observa en la figura 30 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 30 Membrete de firmas
Elaborado por Christian Peacuterez 2020
Casillero 1 se coloca el nombre de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 2 se coloca el nombre de la persona que va hacer la revisioacuten del
procedimiento
Casillero 3 se coloca el nombre de la persona que va aprobar el procedimiento
Casillero 4 se coloca firma de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 5 se coloca firma de la persona que reviso el procedimiento
Casillero 6 se coloca firma de la persona que aproboacute el procedimiento
Casillero 7 se coloca fecha en la que se elaboroacute el procedimiento
24
Casillero 8 se coloca fecha en la que se revisoacute el procedimiento
Casillero 9 se coloca fecha en la que se aproboacute el procedimiento
2 Objetivo
El objetivo debe describir los requerimientos de trabajo y el meacutetodo de ensayo no
destructivo con el que se va a realizar el procedimiento
3 Alcance
Da a conocer la cantidad maacutexima de requisitos que permite el procedimiento a ser
realizado
4 Personal
Seguacuten la normativa se describe a la persona autorizada a realizar el procedimiento en
campo
5 Normas y coacutedigos de referencia
Se realiza una lista de las normas y coacutedigos que regiraacuten el procedimiento durante el
proceso de inspeccioacuten
6 Materiales y caracteriacutesticas dimensionales
Es necesario conocer con exactitud el elemento del material a inspeccionar asiacute como
tambieacuten sus paraacutemetros constructivos y dimensiones
7 Geometriacutea de la junta
El tipo de unioacuten de soldadura debe ser detallado para poder realizar la inspeccioacuten
8 Equipo
Se describen las caracteriacutesticas del equipo y accesorios a ser utilizados durante la
inspeccioacuten
9 Teacutecnica a ser usada
Dependiente del trabajo a realizar en este punto se especifica la teacutecnica adecuada para
la imperfeccioacuten de soldadura seleccionada de acuerdo a la tabla 1
25
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END
Imperfecciones en
Soldaduras
Superficial Sub-Superficial Volumeacutetricas
VT PT MT ET RT UTA UTS AE UTT
Quemoacuten Grietas
Refuerzo
ExcesivoInadecuado
Inclusiones (escoria)
Fusioacuten incompleta
Penetracioacuten
incompleta
Desalineacioacuten
Traslape
Porosidad
Concavidad de raiacutez Desbaste
Leyenda
VT - Inspeccioacuten Visual
PT- Inspeccioacuten por Tintas Penetrantes
MT- Inspeccioacuten por Partiacuteculas Magneacuteticas
ET - Inspeccioacuten por Electromagnetismo
RT- Inspeccioacuten por Radiografiado
UTA - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz angular
UTS - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz recto
AE - Inspeccioacuten por Emisiones Acuacutesticas
UTT - Inspeccioacuten por Ultrasonido para medicioacuten de
espesores
Todos o la mayoriacutea de las teacutecnicas estaacutendar detectaraacuten esta imperfeccioacuten bajo todas o la mayoriacutea
de condiciones
Una o maacutes teacutecnicas estaacutendar detectaraacute esta imperfeccioacuten bajo ciertas condiciones
Se requieren teacutecnicas condiciones yo requisitos especiales de personal para detectar esta
imperfeccioacuten
Fuente Nondestructive Examination ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2019 pag 37
10 Condiciones superficiales
En esta seccioacuten se describiraacute la condicioacuten en la que se debe encontrar la superficie
previas a la inspeccioacuten existen especificaciones baacutesicas en los coacutedigos y normas
utilizados
11 Criterios de registro e identificacioacuten
Se detallan ciertos criterios que permiten la aceptacioacuten de las discontinuidades
encontradas en el proceso de inspeccioacuten
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Los criterios de aceptacioacuten-rechazo que rige la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se detallaraacuten en este iacutetem
13 Reporte
En esta seccioacuten se detallan los resultados obtenidos en el ensayo utilizado
26
22 Construccioacuten de probetas
221 Caacutelculo del espesor de la plancha
Para la construccioacuten del tanque prototipo a escala es necesario conocer el espesor de
la plancha que se va a utilizar para la fabricacioacuten del mismo para esto se debe aplicar
la ecuacioacuten (1) descrita a continuacioacuten
119905119889 =26 times119863 times(119867minus1)times119866
119878119889+ 119862119860 (1)
Donde
119905119889 espesor de la plancha [in]
D diaacutemetro nominal del tanque [ft]
H nivel maacuteximo del liacutequido a almacenar [ft]
G gravedad especifica del liacutequido a almacenar
CA corrosioacuten admisible [in]
119878119889 esfuerzo admisible del material [psi]
Los valores del diaacutemetro nominal y altura del tanque se toman del tanque de
almacenamiento real debido a que si se toman los datos del tanque a escala el espesor
seraacute inferior al miacutenimo exigido por la norma API 650 Para el nivel maacuteximo de liacutequido
a almacenar se debe tomar el 80 de la altura del cuerpo del tanque de
almacenamiento debido a que no se puede hacer uso de todo el espacio con el liacutequido
a almacenar A continuacioacuten se muestran los valores del diaacutemetro nominal y la altura
del liacutequido a almacenar
D= 27432 [mm] D= 90 [ft]
H= 97536 [mm] H= 32 [ft]
Los valores para la gravedad especiacutefica corrosioacuten admisible y esfuerzo admisible
fueron tomadas del documento bibliograacutefico Memorias de caacutelculo Mecaacutenico [54]
Gravedad especifica de petroacuteleo crudo a 205 degF= 092
Corrosioacuten admisible= 00625 [in]
27
Esfuerzo admisible A-36= 36000 [psi]
119905119889 =26 times 90 ft times (32 ft minus 1) times 092
36000 psi+ 00625 in
119905119889 = 024 [in] 119905119889 = 6 09 [mm]
Debido a que no existe en el mercado planchas de acero ASTM A-36 con espesor de
6 09 [mm] se debe seleccionar la plancha de espesor 6 [mm]
222 Probeta tipo tanque
Para el disentildeo de las probetas con defectologias se elaboraraacute un tanque probeta a
escala 125 de un modelo tomado de la empresa puacuteblica Petroamazonas el cual tendraacute
diferentes defectologias en sus uniones soldadas
a Barolado
Este proceso de conformado mecaacutenico por flexioacuten consiste en la deformacioacuten plaacutestica
de laacuteminas con la ayuda de rodillos en configuraciones de tres o maacutes rodillos
doblando la plancha metaacutelica obligaacutendola a tomar la forma curva que se desea obtener
como se observa en la figura 31
El proceso para barolar una plancha consiste en la aplicacioacuten de presioacuten de uno de los
rodillos el que tiene una movilidad en el eje vertical hasta que roce el material y con
el movimiento de los otros rodillos permitir que la pieza empiece a tomar curvatura
se debe ir presionando un poco maacutes cada vez que ingrese nuevamente el material a la
baroladora Este tipo de baroladora no posee ninguacuten tipo de instrumento de medicioacuten
de presioacuten por lo que la presioacuten aplicada fue de forma mecaacutenica hasta lograr un
cilindro del diaacutemetro requerido [55] [56]
28
Figura 31 Proceso de barolado
Fuente Disentildeo y Construccioacuten de una maacutequina prototipo para rebordear fondos toriesfeacuterico de
tanques de almacenamiento Cuichaacuten Fausto Malte Javier 2012
Cuando la plancha ya ha tomado la forma curva deseada se unen los pedazos de
plancha ya barolados y mediante puntos de soldadura se da forma al cuerpo del tanque
de almacenamiento prototipo a escala como se observa en la figura 32 [55] [56]
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala
Fuente Christian Peacuterez
b Repujado
Este proceso de conformado se lo emplea para dar la forma coacutencava deseada a una
chapa metaacutelica plana se coloca la chapa sujeta a un eje rotativo y mediante rodillos se
va dando la forma deseada por medio de presioacuten como se observa en la figura 33 [55]
[56]
Figura 33 Proceso de repujado
Fuente The Fabricator Dished end manufacturing for beginners 2018 [57]
29
223 Probeta tipo juntas
Estas probetas se las desarrolloacute con el proceso de soldadura SMAW con la finalidad
de desarrollar una simulacioacuten de un corte de las juntas presentes en tanques de
almacenamiento se puede observar en la figura 34 un ejemplo de probeta tipo junta
en T
Figura 34 Probeta junta tipo T
Fuente Christian Peacuterez
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras
Se describe el procedimiento teoacuterico para realizar una inspeccioacuten asiacute como los pasos
previos a la misma
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual
Las fallas tiacutepicas que se pueden encontrar en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
por medio de una inspeccioacuten visual son corrosioacuten agrietamiento y desunioacuten [31]
[58] Existen factores que afectan la durante la inspeccioacuten visual que se deben
considerar
minus El acceso al aacuterea que se desea inspeccionar
minus Adecuada iluminacioacuten
minus Evitar el alumbramiento directo y reflejado
minus Es importante limpiar las zonas a ser inspeccionadas de cualquier tipo de suciedad
contaminacioacuten o cualquier objeto que impida la deteccioacuten de fallas en el cordoacuten de
soldadura
minus El factor ambiental es muy importante en la inspeccioacuten como es temperaturas
altas lluvia viento asiacute como otros factores que alteren el clima y no permitan un
buen proceso de inspeccioacuten visual
30
minus El personal que la va a realizar debe tener conocimientos del objeto que va a
inspeccionar de esta manera podraacute examinar de forma adecuada
minus Se debe inspeccionar los targets o blancos especiacuteficos debido a que el
funcionamiento del ojo ciega al mover de un punto a otro la mirada evitando el
escaneo del aacuterea total
minus Las marcas como decoloraciones dan indicios de un defecto en la zona
minus La corrosioacuten en la inspeccioacuten visual es muy criacutetica el personal debe tener
experiencia en deteccioacuten de corrosioacuten que se encuentra en ciertos puntos de la
estructura de los tanques
a Desarrollo de actividades
1 Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste
como solicita la norma API 650 [14] Se debe realizar una inspeccioacuten preliminar en
toda el aacuterea con fines de limpieza deteccioacuten de objetos extrantildeos objetos deformados
corrosioacuten salpicaduras u otros dantildeos
2 Preparacioacuten de la superficie
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe
dantildear ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante
que impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
minus Para la limpieza de las zonas a ser inspeccionadas se puede utilizar detergentes
limpiadores alcalinos desengrasantes de vapor solventes saca pintura limpieza
ultrasoacutenica limpieza a vapor limpieza mecaacutenica
minus Con el fin de realizar una correcta inspeccioacuten visual a la pieza que se va a examinar
se recomienda que la superficie del material tenga un acabado miacutenimo SSPC-SP3
(limpieza con herramienta manual mecaacutenica) [31]
3 Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie [59]
31
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas en el anexo 21
4 Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
5 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo la
cual tendraacute como variables calificaciones de soldador material a inspeccionar
cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem caracteriacutesticas de la discontinuidad y
observaciones de ser el caso
6 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 se determina los
paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
7 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [31]
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
La inspeccioacuten que se realiza con la teacutecnica de liacutequidos penetrantes se la puede
subdividir en procesos tipos meacutetodos o teacutecnicas de examinacioacuten Se utiliza
comuacutenmente dos grupos penetrantes fluorescentes penetrantes visibles
El proceso que se emplea se puede ver en la figura 35 La teacutecnica por liacutequidos
penetrantes consiste en la aplicacioacuten del liacutequido penetrante sobre la pieza previamente
32
sometida a un proceso de limpieza el penetrante generalmente tiene una tonalidad
rojiza y presenta baja viscosidad que en funcioacuten de esta propiedad penetra en las
discontinuidades existentes en la superficie de la pieza Bajo el principio de
capilaridad se realiza la limpieza de la pieza por medio de un liacutequido removedor cuya
funcioacuten es la eliminacioacuten del exceso de liacutequido penetrante que ha quedado en la
superficie Posteriormente se aplica el revelador el cual normalmente tiene talco en
suspensioacuten El liacutequido penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades de la pieza seraacute absorbido por el revelador en consecuencia
mostraraacute las discontinuidades existentes en la pieza ya que se tornan de color rojizo
[43]
Figura 35 Proceso de inspeccioacuten con penetrantes visibles
Elaborado por Christian Peacuterez 2019
a Preparacioacuten de la superficie
1 Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10seg aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36 [6]
33
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
2 Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
Algunas de las sustancias contaminantes pueden tener como origen numerosas causas
tales como [47]
- Procesos metaluacutergicos de fabricacioacuten arenas escama cascarilla de tratamiento
teacutermico oxidacioacuten etc
- Procedentes de controles no destructivos aceites partiacuteculas magnetizables
liacutequidos penetrantes usados precedentemente etc
- Condiciones de servicio grasas lubricantes oacutexidos barnices y pinturas etc
Estas sustancias contaminantes se las elimina con la aplicacioacuten de los siguientes
procesos de limpieza
minus Desengrasado
Se emplea detergentes alcalinos con concentracioacuten sobre la superficie de la pieza se
aplica por inmersioacuten o con ayuda de una brocha en funcioacuten del tamantildeo de la pieza que
se desea examinar
minus Desoxidacioacuten
Para eliminar cualquier rastro de oacutexido en la superficie del material que impida la
inspeccioacuten se debe aplicar una SSPC-SP3 (limpieza con herramienta manual
mecaacutenica)
34
b Desarrollo de actividades
1 Secado de las superficies de las piezas
Las piezas mojadas se deben secar antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de trapos limpios que no dejen pelusa [37]
2 Aplicacioacuten del penetrante
El penetrante se debe aplicar en la superficie de la pieza a inspeccionar intentando
rociar el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm tal como se observa
en la figura 37 para que ingrese en las cavidades y este tiempo depende de las
discontinuidades que se desea encontrar las discontinuidades que se generan por
fatiga llevan un mayor tiempo para que el liacutequido penetre debido a que las
discontinuidades son diminutas y difiacuteciles de detectar [15] [6] [60]
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa INDIMA SA
Fuente Aplicacioacuten d liacutequido penetrante en la zona a inspeccionar Encarnacioacuten Franco Elizabeth
Alexandra 2010
3 Tiempo de penetracioacuten
El tiempo de penetracioacuten depende de la temperatura tiempo de discontinuidad y los
posibles contaminantes que pueden estar atrapados en las discontinuidades El miacutenimo
tiempo de penetracioacuten podriacutea ser [42]
- 5 minutos en partes en servicio
- 2 horas para grietas de fatiga por servicio
- 4 horas para grietas por estreacutes de corrosioacuten
4 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante debe ser removido de la superficie con un pantildeo humedecido
con solvente sin remover el penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades [42] [36]
35
5 Secado
El proceso de secado se realiza despueacutes de la remocioacuten del penetrante este meacutetodo se
utiliza en funcioacuten del proceso de remocioacuten y revelado Generalmente se lo realiza
despueacutes de la aplicacioacuten del solvente ya sea con aire o por el proceso de evaporacioacuten
normal que tiene este compuesto con una duracioacuten miacutenima de 5 minutos para cumplir
con el secado [48] [6]
6 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
El revelador el cual es de color blanco seca el penetrante que se encuentra en las
discontinuidades extrayeacutendolo con ayuda de la fuerza capilar de esta manera
aparecen las manchas rojizas del penetrante en el aacuterea del defecto tal como se observa
en la figura 38 [50]
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
La aplicacioacuten del revelador es uniforme y se utiliza una capa gruesa a una distancia
aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie la segunda capa se debe aplicar
en direccioacuten transversal a la primera procurando siempre revisar que la primera capa
esteacute seca antes de aplicar la segunda capa [42]
7 Tiempos del revelado
El tiempo del revelado comienza despueacutes de haber aplicado el revelador tal como se
observa en la figura 39 Es recomendable que el tiempo de revelado sea de 10 minutos
miacutenimo y se establece como tiempo permitido 1 hora maacuteximo para reveladores no
acuosos [39] Este periodo del revelador permite visibilizar las indicaciones y es
inversamente proporcional al volumen que tenga la discontinuidad Para dar un tiempo
apropiado al revelador se debe tener en consideracioacuten las siguientes variables tipo de
penetrante sensibilidad de la teacutecnica temperatura de la pieza
36
Figura 39 Tiempo del revelado
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
c Inspeccioacuten de la superficie
Al aplicar el revelador y durante el tiempo de revelado se debe observar la superficie
como ayuda para la interpretacioacuten de las indicaciones [42] Para realizar la inspeccioacuten
se debe seleccionar el tipo de iluminacioacuten si se utiliza un penetrante visible seraacute solo
necesaria la luz normal la iluminacioacuten debe ser adecuada para asegurar que no exista
peacuterdida de la sensibilidad durante la inspeccioacuten [15]
d Interpretacioacuten de los resultados de la inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Para poder interpretar las indicaciones de una manera correcta se debe estar
familiarizado completamente con el proceso de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
Se debe estar seguro si el ensayo se lo realizoacute correctamente ser capaz de obtener toda
la informacioacuten acerca de las discontinuidades y sus consecuencias en la seccioacuten
inspeccionada
La evaluacioacuten correcta de las indicaciones obtenidas depende de la interpretacioacuten lo
maacutes exacta posible de la misma la experiencia del inspector es clave en el proceso
Algunos de los teacuterminos importantes para la interpretacioacuten de indicaciones son
minus Indicacioacuten
Es una sentildeal o marca producida por una discontinuidad que se detecta aplicando el
meacutetodo de ensayos no destructivos las cuales pueden ser falsas no relevantes
relevantes
minus Indicaciones falsas
Son aquellas que aparecen durante el proceso de inspeccioacuten y pueden ser provocadas
por una falla en la aplicacioacuten del meacutetodo de liacutequidos penetrantes por contaminacioacuten
37
de la superficie al no realizar un correcto proceso de limpieza o por no realizar la
remocioacuten necesaria del exceso de penetrante [61]
minus Indicaciones relevantes
Son indicaciones causadas por una condicioacuten o discontinuidad que necesitan ser
evaluadas Con la ayuda de coacutedigos y normas se puede determinar la longitud maacutexima
que debe tener una discontinuidad para ser considerada relevante
minus Indicaciones no relevantes
Se las determina debido a queacute son causadas por la configuracioacuten geomeacutetrica variacioacuten
de estructura o debido al acabado superficial de la pieza Lo que indica que no existe
ninguna relacioacuten con la existencia de discontinuidades o defectos por lo cual no se
necesita evaluar [46]
minus Defecto
Son las indicaciones de una discontinuidad que debido a su tamantildeo forma o el lugar
donde se localiza esta ha excedido los liacutemites de aceptacioacuten que se establece en las
normas o coacutedigos
En base a lo anteriormente mencionado se puede concluir que todos los defectos son
discontinuidades pero no todas las discontinuidades son defectos ni todas las
indicaciones son discontinuidades [61]
e Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios de la seccioacuten 84 paacuterrafo
844 donde se determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
f Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [6]
38
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido
Este procedimiento detalla los requerimientos miacutenimos para la inspeccioacuten de uniones
soldadas y deteccioacuten de fallas por ultrasonido mediante la teacutecnica de arreglo de fases
[62]
a Equipo y materiales a ser utilizados en la inspeccioacuten
minus Equipo de ultrasonido con arreglo de fases
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades
minus Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz si el tamantildeo del grano del material a
examinarse requiere el uso de palpadores de otras frecuencias se puede utilizar para
asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es posible ademaacutes utilizar palpadores
con zapatas curvas que permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte
pieza o tuberiacutea a ser examinada
minus Acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico
b Calibracioacuten de acuerdo al manual OMNISCAN MX2
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo II como se observa en la figura 40
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW
Fuente Certificado de calibracioacuten KARL DEUTSCH 2012
39
minus Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo norma API El transductor es montado sobre una zapata
angular SA10-N55S se recomienda utilizar un bloque de calibracioacuten ASTM E-164
IIW tipo I o tipo II para este procedimiento de calibracioacuten [14]
c Examinacioacuten de soldaduras a tope mediante ultrasonido
Para el procedimiento del uso del meacutetodo de examinacioacuten ultrasoacutenica (UT) para la
inspeccioacuten de soldaduras a tope Esta alternativa se limita para juntas con espesor igual
o mayor a 6 mm (14in)
d Cobertura y superficie de examinacioacuten
El volumen de la pieza a ser explorado debe ser cubierto por el palpador mediante
movimientos en la superficie de barrido esto depende del palpador requerido
Cada movimiento del palpador debe traslapar un miacutenimo del 10 de la dimensioacuten
paralela del transductor (elemento piezoeleacutectrico) a la direccioacuten de punto de salida de
barrido La oscilacioacuten del palpador es permitida si este puede ser demostrado que la
cobertura del traslape es provista
e Velocidad de movimiento
La velocidad de barrido del palpador no debe exceder los 150mms (6 ins) a menos
que la tasa de repeticioacuten de pulsos del equipo sea suficiente para pulsar el palpador
como miacutenimo 6 veces dentro del tiempo necesario para moverse la primera mitad de
la dimensioacuten paralela del transductor a la direccioacuten del barrido en una maacutexima
velocidad de barrido
f Teacutecnica
El volumen de ultrasonido debe incluir el metal de soldadura maacutes una longitud que
corresponda al valor menor entre 25 mm (1 in) del metal base adyacente en cada lado
de la soldadura [14]
40
g Barrido
En la opcioacuten de simulacioacuten de barrido disponible en el equipo de ultrasonido se debe
establecer un plan de barrido que indique las posiciones de inicio y fin del palpador
para asegurar la cobertura del volumen requerido para los aacutengulos de haz apropiados
El barrido manual se muestra en el monitor por calidad de acople y sentildeal excediendo
el umbral de evaluacioacuten estas sentildeales son indicaciones que deben ser evaluadas por el
operador [62]
h Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para Tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios del anexo U donde se
determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
i Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [7]
41
CAPIacuteTULO III
DESARROLLO
En este capiacutetulo se describe los requerimientos establecidos por la norma API 650 para
la inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope necesarios en los meacutetodos de
inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
Para lo cual se detallan los tipos de defectos encontrados en las diferentes probetas
inspeccionadas en este proyecto durante la aplicacioacuten de los distintos meacutetodos de
ensayos no destructivos inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
En buacutesqueda de validar los procedimientos de inspeccioacuten para cada tipo de ensayo no
destructivo se realizoacute un anaacutelisis comparativo de eficacia entre los resultados
obtenidos con el uso del procedimiento descrito en el capiacutetulo II y los resultados de
una entidad externa dedicada a este tipo de trabajos
Por uacuteltimo se presenta el desarrollo de un manual de procedimientos de inspeccioacuten
para cada teacutecnica de ensayos no destructivos visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido Para deteccioacuten de fallas en uniones de soldadura presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo describiendo los requerimientos a seguir para su
aplicacioacuten
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual
La norma API 650 en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales que una soldadura seraacute aceptable mediante
examen visual si la inspeccioacuten muestra lo siguiente
minus No debe haber grietas en la corona otras grietas en la superficie o golpes de arco
sobre o adyacentes a las juntas soldadas
minus Para juntas horizontales a tope accesorios permanentes orientados
horizontalmente y juntas a tope de anillo anular el corte inferior maacuteximo permitido
es de 08 mm (132 in) de profundidad
42
minus La frecuencia de la porosidad de superficie en la soldadura no debe exceder nunca
un racimo (uno o maacutes poros) en 100 mm (4 in) de longitud y el diaacutemetro de cada
racimo no supera los 25 mm (332 in)
minus El refuerzo de las soldaduras en todas las juntas a tope en cada lado de la placa
no debe exceder los siguientes espesores mostrados en la tabla 2
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo
Espesor de la placa mm (in)
Espesor Maacuteximo de refuerzo mm (in)
Juntas Verticales Juntas Horizontales
le 13 (12) 25 (332) 3 (18)
gt 13 (12) a 25 (1) 3 (18) 5 (316)
gt 25 (1) 5 (316) 6 (14)
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute 2018
El refuerzo no necesita ser removido excepto en la medida en que exceda el espesor
maacuteximo aceptable o a menos que se requiera su remocioacuten para el examen
radiograacutefico
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes
La norma API 650 en la seccioacuten 84 paacuterrafo 844 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales inspeccionadas por la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten superior a 15
mm (116 in) se consideran relevantes Cualquier tipo de fisura que se encuentre en el
cordoacuten de soldadura no es aceptable y se rechaza directamente
Una indicacioacuten lineal es una que tiene una longitud mayor que tres veces su ancho
Todas las superficies que han de examinarse deben estar libres de indicaciones
relevantes
Una indicacioacuten redondeada es una forma circular o eliacuteptica con una longitud igual o
inferior a tres veces su ancho Todas las superficies que han de examinarse deben estar
libres de indicaciones redondeadas relevantes mayores a 5mm (316 in) tambieacuten se
43
debe tener en cuenta que cuatro o maacutes indicaciones redondeadas relevantes en una
misma liacutenea separadas por 15mm (116 in) o maacutes de borde a borde
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases
La norma API 650 en la seccioacuten 83 paacuterrafo 831 la cual redirecciona los anexos U6
y U8 que establecen como requerimientos para la evaluacioacuten de indicaciones internas
inspeccionadas por la teacutecnica de ultrasonido por arreglo de fases que las indicaciones
con altura de pico en la pantalla A Scan que superan el 20 sobre el nivel de
referencia deben ser evaluadas para establecer si son defectos
Para reflectores de tamantildeo de maacutes de 40 de altura de pico en la pantalla A Scan de
los defectos aceptables superficiales o subsuperficiales seraacuten evaluados utilizando la
tabla 3
La documentacioacuten escrita se produce para cada defecto inaceptable defectos
aceptables que sean superiores al 50 del nivel de referencia para las teacutecnicas basadas
en la amplitud o superiores al 75 de la longitud aceptable para las teacutecnicas que no
utilizan amplitud
Para evaluar los defectos superficiales y subsuperficiales seguacuten su longitud de acuerdo
al espesor de la plancha se debe utilizar la tabla 3
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) Puede ser usada para todos los Materiales (SI) Todas las dimensiones en mm
Espesor
de
soldadura
(119957)119938
LONGITUD DE FALLA ACEPTABLE (l)
Para fallas
119852119854119849119838119851119839119842119836119842119834119845119838119956119939
con altura (h)
Para fallas sub superficiales con altura (h)
20 25 30 20 30 40 50 60
6 a lt 10 8 4 3 5 3 No
permitido
No
permitido
No
permitido
10 a lt 13 8 8 4 14 5 4 No
permitido
No
permitido
13 a lt 19 8 8 4 38 8 5 4 3
19 a lt 25 8 8 4 75 13 8 6 5
44
25 a lt 32 9 8 4 100 20 9 8 6
32 a lt 40 9 8 4 125 30 10 8 8
40 a lt 44 9 8 4 150 38 10 9 8
a t= espesor de la soldadura excluyendo cualquier refuerzo permitido Para una soldadura a tope que
une miembros que tienen diferentes espesores en la soldadura t es el menor de los dos
b Cualquier falla superficial para ser considerada aceptable debe satisfacer la limitacioacuten de tamantildeo
de esta tabla y adicionalmente satisfacer las limitaciones de caracterizacioacuten MTPT
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute Addendum 2018 paacuteg 460
32Construccioacuten de probetas
Se describe el proceso de construccioacuten de las probetas utilizadas para la deteccioacuten e
identificacioacuten defectologica la misma que consta de una probeta tipo tanque de
almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 tres probetas tipo junta a tope y tres probetas
tipo junta en T
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque
En esta seccioacuten se describe el proceso de fabricacioacuten del tanque probeta
a Proceso de seleccioacuten de tapa
Con una plancha de acero A36 se determinaron cuatro paraacutemetros el diaacutemetro
exterior el radio de bombeo el radio de borde y fondo los cuales se encuentran
estandarizados en el coacutedigo ASME seccioacuten UG-32 y en las tablas KLOPPERFORM
establecidas en el coacutedigo SPVC (swidish pressure vessel code) con un diaacutemetro de
1000 mm como se indica en la tabla KOPPERFORM del anexo 7 [63] Usando una
abombadora mecaacutenica de alta presioacuten se colocaron los paraacutemetros calculados dando
como resultado una tapa del tipo toriesfeacuterico en ceacutedula 150
b Proceso de barolado del cuerpo
Se selecciona planchas de 300 x 3000 mm se ubica en la maacutequina baroladora entre los
rodillos el rolado de la plancha se verifica con un molde fabricado a la medida rueda
entre los rodillos hasta obtener la forma ciliacutendrica deseada con un diaacutemetro 1000 mm
se realizan puntos de soldadura en los extremos a unir y se repite el proceso hasta
45
conseguir los dos anillos que conforman el cuerpo del tanque como se ve en la figura
41
Figura 41 Planchas baroladas
Fuente Christian Peacuterez
c Proceso de fabricacioacuten del piso
Para el piso del tanque de almacenamiento es necesario una plancha de 1010 x 1010
mm se realiza el trazado de una circunferencia de diaacutemetro 1010 mm como se observa
en los planos que se encuentran en el anexo 1 y se procede a realizar el corte de la
seccioacuten circular utilizando el meacutetodo de oxicorte el mismo que se puede observar en
la figura 42
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento
Fuente Christian Peacuterez
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope
Se describe el proceso que se realizoacute para la construccioacuten de las probetas tipo junta el
mismo que se ve a continuacioacuten
minus De la plancha de acero ASTM A-36 se cortan formas rectangulares de 10x15
(mm) utilizando una moladora y disco de corte de 4pulg
46
minus Se debe igualar la zona donde se va a realizar el biselado para que este quede
uniforme y asiacute haya una correcta fusioacuten del cordoacuten de soldadura utilizando el
proceso SMAW
minus Las planchas rectangulares se las suelda en formas de juntas a tope y tipo T
siguiendo el mismo proceso hecho en la probeta tipo tanque induciendo las
discontinuidades
323 Soldadura
Para cumplir con las normativas de construccioacuten bajo un procedimiento de soldadura
correcto para este tipo de tanques de almacenamiento se elaboroacute el procedimiento de
soldadura (WPS) y la calificacioacuten del soldador (WPQ) por parte de un certified
welding inspector (CWI) el cual entregoacute la documentacioacuten que se puede observar en
los anexos 5 y 6 Los mismos que se debe seguir para un correcto proceso de
construccioacuten del tanque de almacenamiento cumpliendo con los paraacutemetros y
estaacutendares necesarios para la fabricacioacuten del mismos
a Procedimiento de soldadura
En este procedimiento se detallan los paraacutemetros de soldadura utilizando el proceso
SMAW los mismos que se observan en la tabla 4 Estos paraacutemetros son los que debe
cumplir el soldador durante el proceso de unioacuten de las piezas para la construccioacuten del
tanque probeta y de las probetas tipo junta
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW
No De
pase
Proces
o
Material de
aporte
Corriente
Vel
Alim
Electrod
o
(mmmin
)
Voltaje
(voltios
)
Vel de
Avance
(Pulgmi
n)
Clase Diaacutemetr
o (mm)
Amperaj
e (amp)
Tipo y
polarida
d
Raiacutez SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 10 -
14 V
8-12
Pase
caliente
SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 11 - 14
V
9-13
Relleno SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 19 - 25
V
11-15
Acabad
o
SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 20 - 25
V
11-15
Fuente Especificacioacuten del Procedimiento de Soldadura- WPS Giovanni Aguais 2019 [64]
47
minus Pase de raiacutez es el que se realiza para unir las dos piezas daacutendole un soporte inicial
al cordoacuten de soldadura [65]
minus Pase de caliente este pase sirve para que el pase de raiacutez penetre un poco maacutes el
bisel de la junta [65]
minus Pase de relleno es el que permite que el pase de presentacioacuten quede uniforme
este debe quedar por debajo de la ranura 2 mm [65]
b Proceso de ensamblaje de las piezas por soldadura SMAW
Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento y las probetas tipo junta en T y a
tope se debe realizar el biselado en V utilizando una moladora con disco de desbaste
posteriormente se realiza los pases utilizando el proceso de soldadura SMAW el
primero de raiacutez utilizando un electrodo E6010 para el segundo pase se el de relleno
utilizando un electrodo E7018 para el tercer pase el de relleno se utiliza un electrodo
E7018 y el pase final de acabado se realiza con un electrodo E7018 Pero al ser
necesario la generacioacuten de defectos en los cordones de soldadura se debe realizar una
serie de modificaciones en el proceso de soldadura las cuales se describen en las tablas
5 y 6
33Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea
331 Defectos en las probetas tipo junta
Para la construccioacuten de las probetas se tienen fuentes bibliograacuteficas que ayudan con
las causas por las cuales se puedan generar defectos en la soldadura tales como el
documento Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura ademaacutes con la ayuda de
criterios de ingenieriacutea conocemos el comportamiento metaluacutergico de los materiales y
sus posibles reacciones
Se realizaron un tanque a escala y 6 tipos de placas (tres con soldadura a tope y tres
con soldadura tipo filete) las cuales fueron sometidas a diversas fallas en su
fabricacioacuten con el fin de poder realizar los anaacutelisis comparativos de las mismas
Mediante teacutecnicas de inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo
de fases aplicado a las probetas elaboradas se pudo detectar los siguientes defectos y
sus causas como se muestran en la tabla 5 de las probetas tipo junta y en la tabla 6 de
la probeta tipo tanque
48
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas
PLACA CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
P1F Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P1T Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P2F Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten + Socavadura VT + PT Manejo
defectuoso
del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente
muy elevada
P2T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P3F Filete ldquoTrdquo Fisura VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
P3T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P4 Tope Fisura UT + VT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
49
P5 Tope Inclusioacuten UT + VT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P6 Tope Quemoacuten UT + VT Exceso de
amperaje un
manejo
inadecuado
bajas en la
velocidad del
electrodo
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
332 Defectos en la probeta tipo tanque
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus
causas
CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
Filete ldquoTrdquo Porosidad agrupada VT + PT provocadas
por gases
agentes
oxidantes o
exceso de
humedad en el
revestimiento
del electrodo o
en el metal
base
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten VT + PT Manejo
defectuoso del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente muy
elevada
Filete ldquoTrdquo Fisura
VT + PT Humedad
excesiva en el
electrodo o en
los bordes de
la plancha
base limpieza
prematura de
la escoria
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten en
raiacutez
VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
50
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en el
bisel
VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
inadecuado
disentildeo de la
junta
contaminacioacuten
excesiva
Tope Socavadura en raiacutez UT + VT Cuando la
velocidad de
aporte es muy
raacutepida cuando
el amperaje
del electrodo
es muy alto
cuando
diaacutemetro del
electrodo es
muy grande
Tope Discontinuidad en raiacutez UT + VT Falta de
material de
aporte
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en raiacutez VT + PT Falta de
abertura en la
raiacutez amperaje
muy bajo
incorrecta
alineacioacuten de
los elementos
al soldar
diferencia de
espesores de
las placas
Tope Socavadura externa UT + VT Mucha
velocidad de
aporte del
material
Tope Falta de fusioacuten por
High low
UT + VT Se produce
por la mala
alineacioacuten de
las piezas a
unir
Filete ldquoTrdquo Falta de soldadura VT Falta de
material de
aporte
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
51
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades
Para la identificacioacuten de cada discontinuidad se realizoacute tablas describiendo el tipo de
defecto y su condicioacuten siendo evaluadas bajo el criterio de aceptacioacuten o rechazo de la
norma API 650
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque
En la tabla 7 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en cada junta a tope de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de
ultrasonido con arreglo de fases
En la tabla 7 se observa los diferentes defectos encontrados en cada una de las juntas
identificando que no cumplen con las condiciones y paraacutemetros de aceptacioacuten
establecidos en la norma API 650 Como ejemplo la fisura encontrada en la junta 1 de
la probeta tipo tanque tiene una longitud de 11 mm y no cumple con la longitud de
falla aceptable (6 mm) para este tipo de defecto (observar en la tabla 5) para un espesor
de 6 mm y altura de 4 mm
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del
Defecto
Condicioacuten
Observacioacute
n Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J1 1559 519 8000 Rechazado Falta de
fusioacuten
2400 511 15900 Rechazado Porosidad
agrupada
2400 511 18000 Rechazado Falta de
penetracioacuten
5000 511 20100 Rechazado Porosidad
agrupada
1100 550 40800 Rechazado Fisura
5900 496 59300 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
52
2400 550 84600 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
3200 564 101000 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
6570 570 105800 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
1100 545 115300 Rechazado Porosidad
agrupada
4400 496 125200 Rechazado Falta de
fusioacuten en
bisel
1200 479 150800 Rechazado Socavadura
en raiacutez
2 J2 400 555 22800 Rechazado Discontinuid
ad en raiacutez
3 J3 700 547 8100 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
1000 543 16300 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
4 J4 23400 017 17100 Rechazado Socavadura
externa
5 J5 1100 556 5700 Rechazado Fisura
6 J6 20650 521 450 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
12200 501 28800 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
30900 553 64600 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
14600 537 116400 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
53
13700 562 138700 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
22900 571 177100 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
100000 500 200000 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 8 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en la junta tipo T de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
Como resultado en la tabla 8 se observa los diferentes defectos determinados en las
juntas inspeccionadas las cuales se encuentran fuera del rango de aceptacioacuten de la
norma API 650 un claro ejemplo un defecto muacuteltiple (falta de fusioacuten inclusioacuten y
socavadura) encontrado en la junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de
45 mm consideraacutendose relevante debido a que su dimensioacuten es superior a 15 mm
(116 in) como se puede observar en la norma API 650
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1
J7
3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
4500 5700 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
+ inclusioacuten
2200 17400 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
1100 21900 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
400 26800 Rechazado Falta de soldadura
2000 28000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 9 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de inspeccioacuten visual
54
La tabla 9 muestra los diferentes defectos que contienen cada una de las juntas
determinando que la junta 7 sobrepasa los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API
650 Un defecto muacuteltiple nuacutemero 7 (falta de fusioacuten y socavadura) encontrado en la
junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de 32 mm por lo que incumple
con la condicioacuten de que no debe haber grietas en la corona otras grietas en la
superficie o golpes de arco sobre o adyacentes a las juntas soldadas
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J 1 - - Aprobado -
2 J 2 - - Aprobado -
3 J 3 - - Aprobado -
4 J 4 - - Aprobado -
5 J 5 - - Aprobado -
6 J 6 - - Aprobado -
7 J 7 3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura
8 J 7 4500 57000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura +
Inclusioacuten
9 J 7 2200 174000 Rechazado Socavadura+ Inclusioacuten
10 J 7 1100 219000 Rechazado Socavadura + Inclusioacuten
11 J 7 400 268000 Falta de soldadura
12 J 7 2000 280000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta
En la tabla 10 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas tipo T mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
En la tabla 10 se observa una serie de defectos en las juntas inspeccionadas P2F P2T
P3F y P3T los cuales sobrepasan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
La fisura en la probeta 3 vista frontal (P3F) tiene una longitud de 167 mm por lo que
cumple con la condicioacuten de que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten
superior a 15 mm (116 in) se consideran relevantes
55
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 881 1224 Rechazado Inclusioacuten
388 5168 Rechazado Socavadura
4
P2T
662 1366 Rechazado Inclusioacuten
343 3052 Rechazado Inclusioacuten
429 7120 Rechazado Inclusioacuten
1038 10908 Rechazado Inclusioacuten
626 14889 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F 16700 16700 Rechazado Fisura
6 P3T - - Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 11 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope mediante la teacutecnica de ultrasonido con
arreglo de fases
Se observa en la tabla 11 una serie de defectos en cada junta de las probetas
inspeccionadas los cuales superan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
Como ejemplo encontramos la inclusioacuten encontrada en la probeta 5 (P5) que tiene una
longitud de 8 mm e incumple con la falla aceptable de 3 mm (observar la tabla 5) para
un espesor de 6 mm y altura de 3 mm
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta
Ndeg
Identific
acioacuten de
Soldadu
ra
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P4 4000 522 5800 Rechazado Fisura
2
P5
1200 564 1200 Rechazado Inclusioacuten
1600 557 4000 Rechazado Inclusioacuten
600 488 7600 Rechazado Inclusioacuten
800 244 10400 Rechazado Inclusioacuten
1000 527 13200 Rechazado Inclusioacuten
3 P6 600 025 7600 Rechazado Quemoacuten
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
56
En la tabla 12 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope y tipo T mediante la teacutecnica de ultrasonido
con arreglo de fases
En la tabla 12 se observa los defectos encontrados en cada junta y se asevera que solo
las juntas P1F y P1T cumplen con los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
pero las demaacutes juntas incumplen dichos paraacutemetros Un ejemplo claro de este
incumplimiento es la porosidad encontrada en la probeta 4 (P4) con una longitud de
303 mm por lo que no cumple con la condicioacuten de aceptacioacuten ya que el diaacutemetro no
supera los 25 mm (332 in)
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 764 1183 Rechazado Inclusioacuten
11563 5276 Rechazado Concavidad interna
4 P2T 604 1464 Rechazado Inclusioacuten
552 3085 Rechazado Inclusioacuten
335 7066 Rechazado Inclusioacuten
1118 11108 Rechazado Inclusioacuten
656 15080 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F - 16700 Aprobado NA
6 P3T - 16700 Aprobado NA
7 P4 303 811 Rechazado Porosidad
8 P5 968 9070 Rechazado Escoria
P5 240 13300 Rechazado Porosidad
9 P6 - 16700 Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
35Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten
La validacioacuten de los procedimientos desarrollados en este proyecto de titulacioacuten se la
realiza mediante la obtencioacuten del porcentaje de error en la deteccioacuten de defectologiacutea
en las probetas tomando como 100 de precisioacuten en la deteccioacuten defectologica el
procedimiento de una empresa externa
Para encontrar el porcentaje de error que existe en el procedimiento se utiliza la
ecuacioacuten (2)
57
119837119838 119838119851119851119848119851 =| valor medidominusvalor de referencia |
valor de referencia X 100 (2)
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido
Para la validacioacuten del procedimiento de ultrasonido se realizoacute una comparacioacuten de los
resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes descrito
y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) que se encuentran en los anexos 12 y 13 determinando si es vaacutelido o
no el procedimiento veacutease en la tabla 13 y tabla 14
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido
Resultados obtenidos Valores de referencia
Error
N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuidad Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
J1 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1559 519 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1512 519 052
J1 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2400 511 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2250 511 625
J1 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2400 511 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2500 511 416
J1 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
5000 511 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
4837 511 326
J1 Fisura (408 mm
de Oacute) 1100 550 Fisura (408 mm
de Oacute) 1054 550 418
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm
de Oacute)
5900
496 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm de
Oacute)
5790
496
186
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (846
mm de Oacute) 2400 550
Falta de fusioacuten
en raiacutez (846 mm
de Oacute) 2360 550
166
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute)
3200 564 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute) 3100 564
312
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6570 570
Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6430 570
213
J1 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute)
1100 545 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute) 1045 545
500
J1 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute)
4400 496 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute) 4290 496
250
J1 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute)
1200 479 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute) 1124 479
633
58
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta
J2 Discontinuidad
en raiacutez (228
mm de Oacute)
400 555 Discontinuidad
en raiacutez (228 mm
de Oacute) 400 555
0
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute)
700 547 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute) 677 547
328
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163
mm de Oacute)
1000 543 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163 mm
de Oacute) 973 543
270
J4 Socavadura
externa (171
mm de Oacute)
23400 017 Socavadura
externa (171
mm de Oacute) 22535 017
369
J5 Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
0
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20650 521
Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20500 521
072
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute)
12200 501 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute) 12180 501
016
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute)
30900 553 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute) 30865 553
011
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14600 537
Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14490 537
075
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13700 562
Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13667 562
024
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22900 571
Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22800 571
043
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
100000 500
Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
10000
0 500
0
Valores Obtenidos Valor de Referencia
Error N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
P4 Fisura
(58 mm de Oacute)
4000 522 Fisura
(58 mm de Oacute)
3863 522 350
P5 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1200 564 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1185 564 125
P5 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1600 557 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1550 557 312
P5 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
600 488 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
567 488 550
P5 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
800 244 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
777 244 287
59
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
633 en la comparacioacuten de resultados siendo menor al 10 establecido como valor
maacuteximo de error porcentual esto se debe a la experiencia del inspector en lectura
interpretacioacuten de los valores entregados por el equipo de ultrasonido y la manipulacioacuten
del mismo
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes
Para la validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 10 y 11 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar las tablas 15 y 16
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo tanque
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
P5 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 0
P6 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
600 025 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
575 025 416
Valor Obtenido Valor de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J7
Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3200 Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3145 171
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4500 Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4440 133
Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2200 Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2069 595
Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1100 Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1050 454
Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
400 Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
397 075
Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 0
60
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
675 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes siendo
menor al 10 establecido como valor maacuteximo de error porcentual esto se debe a la
experiencia del inspector en interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual
Para la validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 8 y 9 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar la tabla 17 y tabla 18
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F
Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
881 Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
870
124
Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
388 Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
363
644
P2T
Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
662 Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
623
589
Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
343 Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
328
437
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
429
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
400
675
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
1038
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
992
443
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
626
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
600
415
P3F Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 0
P3T NA 16700 NA 16700 0
61
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta
tipo tanque
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
764 Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
760
052
Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11563 Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11532
026
P2T
Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
604 Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
600
066
Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
552 Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
525
489
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
335
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
330
149
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1118
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1102
143
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
0
P3F NA 16700 NA 16700 0 P3T NA 16700 NA 16700 0
P4 Porosidad
(811 mm de
Oacute)
303
Porosidad
(811 mm de
Oacute)
295
264
P5 Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
0
P5 Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
240
Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
232
333
P6 NA 167 NA 167 0
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error
Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J 1 NA 360000 NA 360000 0
J 2 NA 30000 NA 30000 0
J 3 NA 30000 NA 30000 0
J 4 NA 30000 NA 30000 0
J 5 NA 30000 NA 30000 0
J 6 NA 360000 NA 360000 0
62
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
489 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten visual siendo menor al 10
establecido como valor maacuteximo de error porcentual a la experiencia del inspector en
interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
J 7 Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3200
Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3120
250
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4500
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4425
166
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2200
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2178
100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1053
427
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
400
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
383
425
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
2000
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
1920
400
63
36Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual
Procedimiento para Inspeccioacuten Visual
Coacutedigo
UPS-VT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
64
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T y a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
inspeccioacuten visual
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T y
a tope aplicando la teacutecnica de inspeccioacuten visual utilizada en tanques atmosfeacutericos
con la finalidad de detectar discontinuidades en la soldadura abiertas a la superficie
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en inspeccioacuten visual
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 3 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
6 Equipo
minus Escobilla de acero
minus Linterna
minus Calibrador pie de rey
minus Solvente
minus Marcador para metal
minus Cinta meacutetrica
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la inspeccioacuten visual directa
65
8 Condicioacuten superficial
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe dantildear
ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante que
impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
9 Desarrollo de actividades
91Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste como
se indica en la norma API 650
92Preparacioacuten de la superficie
minus Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente se debe
limpiar el aacuterea que se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que
la toalla quede limpia despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual
se recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 pul eliminando
cualquier rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 pul a
cada lado del cordoacuten de soldadura
93Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
94Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie
66
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas del anexo 20
10 Inspeccioacuten
Para la inspeccioacuten visual de la junta se debe observar el cordoacuten de soldadura
minuciosamente tratando de detectar cualquier discontinuidad superficial en el cordoacuten
de soldadura si se encuentra una discontinuidad se debe tomar los dimensionamientos
de esta Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector visual nivel I
11 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo o un
registro de laboratorio la cual tendraacute como variables calificaciones de soldador
material a inspeccionar cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem
caracteriacutesticas de la discontinuidad y observaciones de ser el caso
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
13 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede encontrar en el
anexo 2
131Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
4 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
67
5 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
6 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
7 Espesor es el espesor de la plancha utilizada para la fabricacioacuten del tanque de
almacenamiento
8 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
9 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
10 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
11 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
68
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Liacutequidos Penetrantes
Coacutedigo
UPS-PT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS PENETRANTES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
69
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de liacutequidos
penetrantes
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T
con la aplicacioacuten de liacutequidos penetrantes visibles aplicada a tanques atmosfeacutericos
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en liacutequidos penetrantes
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T bisel en V
6 Equipo
- Calibrador pie de rey
- Cinta meacutetrica
- Toallas absorbentes
- Para el procedimiento se debe utilizar el kit de liacutequidos penetrantes visibles
removibles con solvente lo cual se contempla en el meacutetodo C ndash tipo II (ASTM E
165) que se puede observar en la tabla 19
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes
Elemento Designacioacuten del
fabricante
Coacutedigo de jaula
Prueba de referencia
Penetrante SKL-SP2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Revelador SKD-S2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Removedor SKC-S AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Fuente Manual de Procedimientos de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2019
70
Nota antes de cada procedimiento de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes se debe
verificar la fecha de caducidad del kit para evitar cualquier falla en la deteccioacuten
defectologica Adicionalmente se puede realizar la verificacioacuten de la validez de los
liacutequidos mediante pruebas en bloque patroacuten
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la de penetrantes visibles del tipo II removibles con
solventes y aplicacioacuten de revelador no acuoso
8 Condicioacuten superficial
81Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10 s aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
82Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
71
minus Desengrasado
Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente que viene
en el kit de liacutequidos penetrantes con esta se debe limpiar el cordoacuten de soldadura que
se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que la toalla quede limpia
despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus Desoxidacioacuten
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
9 Desarrollo de actividades
91 Secado de las superficies de las piezas
Deben secarse las piezas mojadas antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de pantildeos limpios que no dejen pelusa
92 Aplicacioacuten del penetrante
Se debe aplicar el penetrante en la superficie de la pieza a inspeccionar lo cual se lo
realiza rociando el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm evitando el
exceso de penetrante se debe dejar el tiempo de 5min
93 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante se debe eliminar de la superficie con ayuda de toallas
absorbentes impregnadas con solvente se debe realizar la limpieza en un solo sentido
hasta quedar sin liquido penetrante visible
94 Secado
El proceso de secado despueacutes de la remocioacuten del penetrante es de 5 minutos para
cumplir con el secado del solvente
95 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
La aplicacioacuten del revelador es uniforme una capa gruesa mantenieacutendose a una
distancia aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie
72
96Tiempos del revelado
El tiempo del revelado debe ser de 10 min y se establece que como maacuteximo el tiempo
permitido sea de 1 horas para reveladores no acuosos
97 Inspeccioacuten de la superficie
Se debe observar la superficie para detectar cualquier indicacioacuten en la soldadura estas
se tintildeen de color rojo por accioacuten del liacutequido penetrante con el contraste del fondo
blanco del revelador haciendo visible cualquier discontinuidad toda indicacioacuten
relevante debe ser medida y documentada en el registro Para determinar el tipo exacto
de defecto encontrado se debe seguir la capacitacioacuten de inspector de liacutequidos
penetrantes nivel I
10 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques para almacenamiento de petroacuteleo
11 Limpieza final
Cuando se utiliza reveladores no acuosos en la limpieza final estos deben ser
removidos este proceso puede ser con un rocioacute de agua desengrasantes o solvente
12 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte para inspeccioacuten visual se lo
puede visualizar en el anexo 3
121Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Set de liacutequidos penetrantes se coloca la marca y el tipo de kit que se va a utilizar
4 Tiempo de limpieza se coloca el tiempo de limpieza que transcurrioacute durante la
inspeccioacuten
73
5 Tiempo de penetracioacuten se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el penetrante durante
la inspeccioacuten
6 Tiempo de revelado se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el revelador durante la
inspeccioacuten
7 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
8 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
9 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
10 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
11 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la Norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
74
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido
por arreglo de fases
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Ultrasonido por Arreglo
de Fases
Coacutedigo
UPS-UT-01
Ndeg Pagina
06
PROCEDIMIENTO DE ULTRASONIDO MEDIANTE LA TEacuteCNICA DE
ARREGLO DE FASES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
75
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
ultrasonido con arreglo de fases
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura a tope
el espesor de estas maacutes delgado de los miembros de la junta debe ser de 6mm (14in)
aplicando la teacutecnica de ultrasonido con arreglo de fases
3 Personal
minus Nivel II en ultrasonido
Encargado de realizar la inspeccioacuten bajo este procedimiento
Supervisar nivel I en ultrasonido
minus Nivel I
Realizar la inspeccioacuten sujetaacutendose a este procedimiento bajo la supervisioacuten del nivel
II en ultrasonido
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Material y caracteriacutesticas de referencia
minus Material de la estructura ndash ASTM A36
minus Espesor de la plancha - 14rdquo
6 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
7 Equipo
71Instrumento ultrasoacutenico
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
76
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades El equipo que cumple con estos
paraacutemetros necesarios para el procedimiento de inspeccioacuten es el modelo OMNISCAN
MX2 por arreglo de fases
72Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz modelo 5L16-96X 10-A10-P-25-OM si el
tamantildeo del grano del material a examinarse requiere el uso de palpadores de otras
frecuencias se puede utilizar para asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es
posible ademaacutes utilizar palpadores con zapatas curvas modelo SA10- N55S-AOD que
permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte pieza o tuberiacutea a ser
examinada
73Elemento acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico En caso de no contar con el producto CMC se utilizaraacute como remplazo
aceite glicerina o grasa liviana
8 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada en el procedimiento de ultrasonido por arreglo de fases el
cual utiliza ondas transversales
9 Meacutetodo de calibracioacuten
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo I como se observa en la figura 31
91Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor Olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo Norma API
Para calibrar el equipo se debe seguir estos pasos
minus Conectar el transductor al equipo Omniscan MX2
minus Introduzca el coacutedigo correcto de la zapata y permita que el equipo reconozca el
transductor por medio del software y bibliotecas disponibles
77
minus Introduzca el valor teoacuterico de la velocidad de onda de corte del material que seraacute
inspeccionado
minus Introduzca un rango apropiado para el bloque de prueba que estaacute siendo utilizado
minus Introduzca la geometriacutea de la junta aacutengulo de bisel taloacuten altura del taloacuten etc
minus Calibracioacuten por sensibilidad
minus Calibracioacuten por velocidad
minus Calibracioacuten por retardo de zapata
El proceso de calibracioacuten se realiza con la funcioacuten de rechazo apagada y con el fin de
calibrar los siguientes tres paraacutemetros de manera ordenada
minus Sensibilidad - con la ayuda de reflectores de 116in a una profundidad de 15mm
para el caso de los bloques II W Tipo I y II se determina el nuacutemero de decibeles
necesarios para que este tipo de indicaciones pequentildeas alcancen amplitudes
visualizadas en el Scan A entre un 40 y 60 en todas las leyes focales utilizadas
en la inspeccioacuten la ganancia utilizada para este fin seraacute usada como el factor B en
la determinacioacuten del escalafoacuten de la indicacioacuten factor D
minus Velocidad del sonido del material - mediante la ayuda de dos radios de distancia
conocida ubicados en los bloques IIW tipo I o tipo II se realiza la calibracioacuten de
la velocidad del sonido o tiempo de vuelo de la onda soacutenica transversal en el acero
al carbono que en este caso debe permanecer cercana a los 3240 ms
minus Retardo de la zapata - debido a que la zapata angular utilizada en esta inspeccioacuten
genera que los muacuteltiples cristales emisores del tren de ondas se encuentren a
distancias diferentes del metal base es necesario que el equipo genere una
secuencia de disparos de la onda de los diferentes elementos para de esta manera
generar un tren de ondas refractado coherente con la inspeccioacuten
minus Curvas de medicioacuten (ajuste de sensibilidad) - se debe utilizar un bloque de
referencia correspondiente AWS
78
10 Condicioacuten superficial
Se debe preparar la superficie a inspeccionar esta debe tener un acabado que permita
un acople adecuado entre la zapata y la superficie del elemento debe estar libre de
suciedad salpicadura o pintura
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
11 Teacutecnica de barrido
Para el barrido se debe desplazar en forma paralela al cordoacuten de soldadura colocando
el transductor a una distancia de 10 mm del centro del cordoacuten de soldadura
examinando toda la longitud de este Es recomendable realizar una rotacioacuten de 5deg a 7deg
con el transductor de esta manera se puede detectar defectos de orientacioacuten Se debe
colocar durante el barrido constantemente una capa de acoplante
12 Registro e identificacioacuten
Las discontinuidades que sobrepasen el 50 de la altura maacutexima que debe tener el eco
en la pantalla asiacute como indicaciones que se visualicen en las demaacutes pantallas del
ultrasonido se las debe registrar en el archivo creado en el equipo para posteriormente
ser evaluadas Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector por ultrasonido nivel I
13 Criterios de aceptacioacuten
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
14 Reportes
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede ver en el anexo 4
79
141Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Angulo de transductor se coloca el valor del aacutengulo en el que se calibra el
transductor
4 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
5 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
6 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
7 Longitud inspeccioacuten es la longitud de la junta a inspeccionar
8 Espesor es el espesor de la plancha con la cual fue fabricada la probeta
9 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
10 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
11 Ubicacioacuten del defecto profundidad es la profundidad en la que se encuentra el
defecto detectado este valor nos entrega el equipo de ultrasonido
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
80
CAPIacuteTULO IV
COSTO
41 Costos directos
Son los costos directamente relacionados con la construccioacuten de las probetas
411 Mano de obra
Son los costos de mano de obra que fue utilizada para la elaboracioacuten de las probetas
con defectologiacutea
Tabla 20 Costo mano de obra
Costo construccioacuten probetas
Cargo Tiempo (h) Valor hora (USD) Valor Total (USD)
Soldador 40 1000 40000
Barolado 14 900 12600
TOTAL $ 52600
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
412 Material y equipo
Son los costos de la materia prima y materiales que se utilizaron para la construccioacuten
e inspeccioacuten de las probetas
Tabla 21 Costo materiales y equipo
Descripcioacuten Cantidad Valor (USD) Valor Total (USD)
Planchas ASTM A-36 de
1220x2440x 6mm
3 10000 30000
Disco de desbaste 7ʺx58 2 320 640
Disco de corte 7ʺx116 5 200 1000
Grata 7ʺ 1 1050 1050
Grata 4ʺ 1 773 773
Guantes para soldador 1 536 536
Polifan 4ʺ 2 502 1004
Electrodo E 6010 3(lb) 755 2265
Electrodo E 6013 8(lb) 620 3102
Kit Liacutequidos Penetrantes 1 6400 6400
Pantildeos absorbentes 5 180 900
Regla metaacutelica 1 350 350
Gel CMC 22(lb) 500 1100
Glicerina 1 150 150
Cincel 1 350 350
Tapa toriesfeacuterico
diaacutemetro 1000mm
1 28000 28000
TOTAL $ 77620
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
81
42Gastos generales
Son los costos de materiales mano de obra capacitacioacuten alquiler de equipos gastos
varios e imprevistos que se hicieron para la elaboracioacuten de las probetas e inspecciones
de las mismas
Tabla 22 Gastos generales
Descripcioacuten Valor (USD)
Uacutetiles de Oficina 4500
Transporte 17200
Impresiones 6000
Alquiler de Equipo de Ultrasonido 45000
Capacitacioacuten 100000
Inspeccioacuten visual 18000
Inspeccioacuten liacutequidos penetrantes 19000
Inspeccioacuten ultrasonido con arreglo
de fases
45000
Varios 30000
TOTAL $ 284700
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
43Costo total del proyecto
Es el valor total de los gastos en material mano de obra y gastos generales del
proyecto
Tabla 23 Costo total del proyecto
Descripcioacuten Valor (USD)
Mano de obra 52600
Materiales y Equipo directos 77620
Gastos Generales 284700
TOTAL 414920
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
82
CONCLUSIONES
minus A los resultados obtenidos en las inspecciones de las probetas los mismos que se
puede observar en las tablas 7 8 9 10 11 y 12 se los evaluoacute bajo los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API650 los cuales determinaron que ninguna
discontinuidad cumple con los paraacutemetros de aceptacioacuten y valida la eficiencia de
esta para evaluar discontinuidades
minus Los defectos obtenidos por las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten aplicadas a las
juntas de las 7 probetas fabricadas los cuales se pueden observar en las tablas 7
8 9 10 11 y 12 siendo las maacutes concurrentes la inclusioacuten con una altura de 6 mm
la cual fue detectada por el meacutetodo de ultrasonido con arreglo de fases y rechazada
por tener una longitud de falla aceptable superior al liacutemite de 4 mm para un espesor
de 6 mm y la falta de fusioacuten con una longitud de 32 mm la cual fue detectada
por el meacutetodo de liacutequidos penetrantes y rechazada por tener una longitud superior
al liacutemite de 15 mm para indicaciones lineales relevantes
- La validaciones mediante porcentaje de error de deteccioacuten para cada procedimiento
de ensayo no destructivo se las puede observar en las tablas 13 14 15 16 17 y
18 de las cuales los porcentajes de error maacutes altos de cada teacutecnica obtenidos
fueron 675 para el meacutetodo de liacutequidos penetrantes 633 en ultrasonido por
arreglo de fases y 489 para inspeccioacuten visual los mismos que se encuentra por
debajo del liacutemite de 10 de error porcentual permitido en la toma de datos lo que
permite validar los procedimientos descritos anteriormente
minus Se desarrolloacute un manual de procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a
tope y tipo T para cada teacutecnica de ensayos no destructivos en inspeccioacuten visual
liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo de fases en el que se detallan la
informacioacuten necesaria que debe contener un manual de procedimientos asiacute como
un correcto procedimiento de inspeccioacuten y evaluacioacuten de juntas en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo
83
RECOMENDACIONES
minus Al existir otras normas y coacutedigos de construccioacuten de tanques se recomienda la
investigacioacuten de los requerimientos de estas para validar si los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API 650 son los maacutes adecuados para la
inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
minus Se recomienda continuar con la investigacioacuten sobre el anaacutelisis defectoloacutegico del
tanque probeta y las probetas tipo junta aplicando otros tipos de ensayos no
destructivos como radiografiacutea industrial y partiacuteculas magneacuteticas para determinar
cuaacutel teacutecnica es las maacutes eficiente en este tipo de deteccioacuten defectologica y si se
encuentran los mismos defectos en las probetas
minus Para una correcta validacioacuten se recomienda contar con una capacitacioacuten previa a
la inspeccioacuten ya que tales conocimientos permiten una mejor identificacioacuten de los
tipos de defectos realizar una medicioacuten adecuada es decir ejecutar un trabajo maacutes
eficaz Caso contrario se puede obtener un error porcentual mayor al permitido y
se tendraacute que repetir la inspeccioacuten en esa junta
minus En este proyecto de titulacioacuten se estudia un tipo de tanque de almacenamiento a
presioacuten atmosfeacuterica se recomienda desarrollar el estudio de otros tipos de
estructuras como los tanques a presiones altas o de baja presioacuten existentes en la
industria para determinar si el manual de procedimientos desarrollado en este
proyecto de titulacioacuten es vaacutelido
84
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ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125
91
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Localizacioacuten SI NO
CalificacioacutenO BSERVACIO NESNdeg
IdentificacioacutenSoldador
Longitud
de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto
(mm)
Soldadura Ndeg
Temperatura de la pieza Tipo de Iluminacioacuten ModeloNuacutemero de Serie o
CoacutedigoFecha de Calibracioacuten
Equipo de Medicioacuten de Temperatura
Material Intrumentos Utilizados Proceso de Soldadura Angulo de Incidencia
Temperatura permitida Condicioacuten Superficial Intensidad de la Luz (lux)
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Paacutegina
UPS-VT-001-RG-01
CLIENTE
FECHA
Procedimiento Norma Probeta Longitud total Inspeccionada (m) Distancia de Visioacuten
FECHA
Penetrante (Penetrant)
Revelador (Developer)
Longitud Localizacioacuten SI NO
Limpiador (Cleaner)
Ndeg UBICACIOacute N DE DEFECTO S Y
Soldadura Ndeg O BSERVACIO NES
Temperatura permitida
CalificacioacutenDiaacutemetro
(mm)
Longitud de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto (mm)
Condicioacuten superficial Tiempo de revelado
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS
PENETRANTES
CLIENTE
Teacutecnica
Paacutegina
UPS-PT-001-RG-01
Probeta
Material
Longitud total inspeccionada (mm) Tiempo de limpieza
Tiempo de penetracioacuten
Procedimiento
Identificacioacuten SOLDADOR
Kit de Liacutequidos Penetrantes
92
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Profundidad Localizacioacuten SI NO
O BSERVACIO NESIdentificacioacuten soldadura Ndeg
Frecuencia Instrumento de medicioacutenTransductor Aacutengulos del transductor
Teacutecnica
Acoplante
Paacutegina
UPS-UT-001-RG-01
REPORTE DE INSPECCIOacuteN POR ULTRASONIDO
Longitud total inspeccionada (metros)
Probeta Material
Equipo Fecha de calibracioacuten Proceso de soldadura
CLIENTE FECHA
Procedimiento
Condicion superficial
Ubicacioacuten del defecto (mm) CalificacioacutenSoldadores
Longitud de
inspeccioacuten (mm)
93
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ)
94
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS)
95
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM
96
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones
97
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas amp
Inspecciones
98
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
99
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
100
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo tanque
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
101
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo junta
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
102
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque
103
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
104
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas
105
Anexo 20 Fuentes Luminosas
FUENTE
LUMINOSA ILUMINACIOacuteN
(lux)
ANGULO DE
INCIDENCIA
DISTANCIA MAacuteXIMA (mm)
Watts Volts Bulbo lechoso Bulbo claro
40 W 127 V
300
350
500
540
90
340
320
270
250
390
360
300
270
300
350
500
540
30
220
200
150
140
230
210
160
140
40 W 220 V
300
350
500
540
90ordm
370
340
270
250
460
410
320
300
300
350
500
540
30ordm
230
210
160
150
270
260
200
180
60 W 127 V
300
350
500
540
90ordm
550
510
410
400
440
380
340
320
300
350
500
540
30ordm
340
310
250
220
310
260
230
220
LINTERNA DE 3
PILAS GRANDES
300
350
500
540
90ordm
600
600
600
520
300
350
500
540
30ordm
600
470
400
300
Fuente Procedimiento Inspeccioacuten Visual Juan Francisco Gangotena 2016
ix
Figura 33 Proceso de repujado 28
Figura 34 Probeta junta tipo T 29
Figura 35 Proceso de Inspeccioacuten con penetrantes visibles 32
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana 33
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa
INDIMA SA 34
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso 35
Figura 39 Tiempo del revelado 36
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW 38
Figura 41 Planchas baroladas 45
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento 45
x
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END 25
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo 42
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) 43
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW 46
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas 48
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus causas
49
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases 51
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes 53
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual 54
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta 55
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta 55
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta 56
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido 57
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta 58
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo tanque 59
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo junta 60
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta 61
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta tipo
tanque 61
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes 69
Tabla 20 Costo mano de obra 80
xi
Tabla 21 Costo materiales y equipo 80
Tabla 22 Gastos generales 81
Tabla 23 Costo total del proyecto 81
xii
IacuteNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 90
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual 91
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes 91
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases 92
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ) 93
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS) 94
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM 95
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI
Pruebas amp Inspecciones 96
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones 97
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 98
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 99
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
tanque por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 100
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
junta por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 101
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125 102
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque 102
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta 103
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 103
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 104
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas 104
Anexo 20 Fuentes Luminosas 105
xiii
GLOSARIO
Ensayos destructivos Es la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos para el anaacutelisis de la
estructura fiacutesica de los materiales piezas o estructuras en buacutesqueda de defectos que
se puedan encontrar [1]
ASTM Siglas en ingleacutes para la American Society of Testing Materials que significa
Asociacioacuten Americana de Ensayo de Materiales Son los encargados de probar la
resistencia de los materiales para la construccioacuten [2]
Capilar Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones
fiacutesicas anaacutelogas tales como en medios porosos) que vienen producidos por la tensioacuten
superficial en funcioacuten de las magnitudes relativas de la cohesioacuten del liacutequido [3]
Viscosidad Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo
cortante [3]
Atenuacioacuten Es la perdida de la intensidad afectada por una radiacioacuten cuando se
propaga en un medio [4]
Reflexioacuten Es la cantidad de energiacutea ultrasoacutenica que se refleja al incidir en una
interfase acuacutestica La ley de reflexioacuten dice que el aacutengulo de onda reflejada es igual al
aacutengulo de onda incidente del mismo tipo [4]
Refraccioacuten Este fenoacutemeno se produce en una interfaz debido a las diferentes
velocidades de las ondas acuacutesticas que se encuentran en el interior del material [5]
Cohesioacuten Es la fuerza que mantiene las moleacuteculas de un cuerpo a distancias cercanas
una de las otras [6]
Certificacioacuten Es el testimonio escrito de que un individuo cumple con los
requerimientos de una praacutectica especifica o norma [7]
END Abreviatura de Ensayos No Destructivos [8]
xiv
Trazabilidad Son procedimientos preestablecidos que permiten conocer el histoacuterico
de un elemento o varios [9]
Grietas en la corona Es una fisura presente en la zona superior del cordoacuten de
soldadura [10]
Golpe de arco Son pequentildeos puntos que se encuentran alejados de la junta en la cual
la superficie se derrite [11]
Presioacuten de Operacioacuten Es la presioacuten de trabajo en condiciones normales de
funcionamiento de un tanque de almacenamiento [12]
Defectos de soldadura Son indicaciones o discontinuidades que se forman en el
cordoacuten de soldadura por alguacuten proceso mal realizado durante su fabricacioacuten
Discontinuidad Es la falta de continuidad en la estructura de un material que debido
a esta interrupcioacuten se ve comprometida la resistencia del material o soldadura [13]
Junta Soldada Es la unioacuten de dos o maacutes piezas generados por un cordoacuten de soldadura
[14]
Mordedura es un tipo de discontinuidad superficial es una depresioacuten en la superficie
del material base adyacente al cordoacuten de soldadura [15]
VT Visual Testing [16]
PT Liquid penetrant testing [16]
UT Ultrasonic testing [16]
Probeta Elemento que es sometido a una serie de ensayos para ser estudiada [17]
Tolerancia Es la variacioacuten permisible del tamantildeo para un adecuado funcionamiento
[18]
xv
Heterogeneidad Los elementos que lo componen son diferenciables entre siacute [19]
Hidrocarburos Sustancias quiacutemicas que se forman en la naturaleza debido a la
mezcla de hidrogeno y carbono [20]
Lineamientos tendencia rasgo caracteriacutestico de algo [21]
Luminiscente Es cuando un electrodo de simple valencia es estimulado [22]
Incidencia Acontecimiento que sobreviene en el transcurso de una situacioacuten [23]
Alumbramiento Accioacuten de alumbrar o llenar de luz
Salpicadura Son partiacuteculas de material no metaacutelico las cuales salen dispersas durante
el proceso de soldadura [24]
Confort Bienestar fiacutesico en determinadas condiciones
Traslape es la unioacuten entre dos elementos permitiendo que los elementos se
prolonguen [25]
Escoria Es una capa protectora que se genera para proteger el cordoacuten de soldadura
J1 Junta uno
P1T Probeta uno seccioacuten Transversal
P2F Probeta dos seccioacuten frontal
xvi
RESUMEN
El objetivo de este proyecto de titulacioacuten es desarrollar un manual de procedimientos
para la aplicacioacuten de ensayos no destructivos como inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases aplicados a juntas a tope y tipo T
presentes en tanques de almacenamiento de petroacuteleo de acuerdo a la Norma API 650
desarrollando procedimientos especiacuteficos para cada tipo de ensayo y su aplicacioacuten en
probetas con defectologias
Mediante un anaacutelisis comparativo del porcentaje de error en la deteccioacuten de fallos o
discontinuidades se validan los procedimientos de inspeccioacuten desarrollados con los
realizados por una entidad externa certificada basado en los criterios de aceptacioacuten y
rechazo de la Norma API 650 seccioacuten 8 el porcentaje de error fue menor del 10
como liacutemite los procedimientos de inspeccioacuten son aplicables para cordones de
soldadura de tanques de almacenamiento atmosfeacuterico
Dichos procedimientos se encuentran agrupados en un manual estos fueron
desarrollados para las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases
Este manual constituye una guiacutea para el desarrollo de nuevos procedimientos para las
entidades que se especializan en la aplicacioacuten de ensayos no destructivos y que buscan
la certificacioacuten de sus inspecciones
Palabras Clave Procedimientos Inspeccioacuten Inspeccioacuten Visual Liacutequidos
Penetrantes Ultrasonido Arreglo de Fases Probeta Ensayos No Destructivos
xvii
ABSTRACT
The objective of this titling project is to develop a manual of procedures for the
application of non-destructive tests such as visual inspection penetrating liquids and
ultrasound phases arrangement applied to tope and type T joints present in petroleum
storage tanks according to API Standard 650 developing specific procedures for each
type of non-destructive test and its application in defection specimens A comparative
analysis that corroborates the validity of the inspection procedures applied and those
performed by a certified external entity evaluated by means of acceptance and
rejection criteria of API Standard 650 obtaining as a result a percentage of error below
the 10 limit corresponding to the human and environmental factor in the taking of
measurements in conclusion the inspection procedures are applicable for welding
cords of atmospheric storage tanks
These procedures are described in manuals developed for the different inspection
techniques visual penetrant liquids and ultrasound phase arrangement
This manual is going to be a guide for the new procedure developing for entities which
are specialized in the application of non-destructive testing and which are looking for
the certification of their inspection
Keywords Procedures Inspection Visual Inspection Penetrating Liquids
Ultrasound Phase Arrangement Test Tube Non-Destructive Testing
xviii
INTRODUCCIOacuteN
La actividad petrolera en el Ecuador es una fuente de ingresos importante para su
economiacutea en el antildeo 2019 hasta el mes de octubre se extrajeron un total de 52745926
barriles de petroacuteleo el cual es almacenado hasta su procesamiento en tanques
dependiendo de la presioacuten y la volatilidad del petroacuteleo variacutean su estructura y material
siendo el maacutes importante el acero ASTM-A36
La aplicacioacuten de normas establecidas por el Instituto Americano de Petroacuteleo (API)
garantiza la fabricacioacuten y funcionamiento de tanques soldados para almacenamiento
mediante paraacutemetros aplicados a meacutetodos de deteccioacuten de discontinuidades como los
ensayos no destructivos los cuales son teacutecnicas que permiten la deteccioacuten de
indicaciones superficiales y subsuperficiales en uniones de soldadura posibilitando el
mantenimiento y reparacioacuten oportuna de estructuras de grandes dimensiones Para la
aplicacioacuten adecuada de este tipo de ensayos es necesario estandarizar los
procedimientos mediante manuales que sirvan de complemento al momento de
inspeccionar
En la actualidad existen manuales que permiten el uso de los equipos de ensayos no
destructivos Jaime Peacuterez et al en el antildeo 2015 elaboroacute un manual de procedimientos
para la inspeccioacuten en uniones a tope para tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y
coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido Olympus EPOCH 1000i en la que
se destaca la importancia de aplicar dichos ensayos para determinar la integridad
estructural de los materiales y estructuras en tuberiacuteas Daniel Perera en el antildeo 2017
elaboroacute un manual de introduccioacuten al ultrasonido industrial en el que se destaca la
necesidad de definir los pasos de una inspeccioacuten ultrasoacutenica cumpliendo con las
normas internacionales brindar una guiacutea para el desarrollo de manuales de
procedimiento de empresas dedicadas al aacutembito de las inspecciones de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo aplicando ensayos no destructivos Esta es una razoacuten de
gran importancia para desarrollar un manual de procedimientos que permita la
inspeccioacuten en uniones de dos importantes tipos de soldadura a tope y tipo T en
tanques de almacenamiento de petroacuteleo fabricados de acero ASTM- A36
xix
Problemaacutetica
Siendo el Ecuador un paiacutes que basa su economiacutea en la produccioacuten de petroacuteleo tiene la
necesidad de aumentar la construccioacuten de tanques para su almacenamiento mismos
que necesitan un debido control de calidad para verificar el cumplimiento de todos los
lineamientos establecidos para la puesta en operacioacuten de los mismos de lo contrario
puede existir la presencia de fallas estructurales que podriacutean causar derrames de
petroacuteleo lo que generariacutea peacuterdidas econoacutemicas a las empresas petroleras y dantildeos
irreparables al medio ambiente
Ademaacutes las empresas constructoras de los tanques en mencioacuten contratan a otras
especializadas en ensayos no destructivos de soldaduras para realizar las debidas
inspecciones y al considerar que cada procedimiento requiere de un manual para su
aplicacioacuten en respuesta a dichos requerimientos se elabora el presente trabajo
Justificacioacuten
Es necesario la elaboracioacuten de un manual praacutectico y faacutecil de usar que permita realizar
un correcto procedimiento de inspeccioacuten en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo y evaluar el proceso de soldadura detectando posibles
defectos que ocasionen fuga del liacutequido almacenado que perjudicariacutea de manera
irreparable al medio ambiente y provocariacutea peacuterdidas econoacutemicas a la empresa
petrolera cabe destacar que este tipo de manual de procedimiento no los posee
cualquier entidad y son de uso principal de empresas dedicadas al aacuterea de los ensayos
no destructivos
Objetivo General
- Desarrollar un Manual de Procedimientos para la inspeccioacuten en uniones de
soldadura a Tope y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero
ASTM- A36
Objetivos Especiacuteficos
- Determinar los requerimientos establecidos por la norma API 650 y para la
inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope con la aplicacioacuten de los meacutetodos de
inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
xx
- Identificar y evaluar las discontinuidades presentes en probetas soldadas con
uniones a tope y tipo T fabricadas de acero ASTM- A36 con el uso de las teacutecnicas
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
- Validar los procedimientos de inspeccioacuten a efectuar en cada tipo de prueba en un
prototipo de tanque de almacenamiento construido a escala basado en la Norma
API 650
- Desarrollar el Manual de Procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a Tope
y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero A-36 por los meacutetodos
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
1
CAPIacuteTULO I
MARCO TEOacuteRICO
En este capiacutetulo se considera los tipos de tanques que se utilizan en el almacenamiento
de petroacuteleo describiendo sus caracteriacutesticas principales como el tipo de unioacuten para su
construccioacuten forma del techo y la capacidad de presioacuten de funcionamiento el proceso
de soldaduras que se pueden utilizar para la fabricacioacuten de tanques de almacenamiento
dependiendo de la capacidad y uso que se va a aplicar el proceso de calidad que deben
cumplir estos tanques para su funcionamiento asiacute como los tipos de teacutecnicas de
ensayos no destructivos utilizados (inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes
ultrasonido) para verificar y certificar que el tanque se encuentra apto para su
funcionamiento despueacutes de su fabricacioacuten describiendo las caracteriacutesticas tipos y
propiedades de cada uno de ellos los tipos de juntas presentes en la construccioacuten de
los tanques de almacenamiento de petroacuteleo los tipos de discontinuidades maacutes comunes
que pueden existir en este tipo de uniones soldadas las partes y contenido que tiene
un manual de procedimientos y la descripcioacuten de cada punto a ser tratado en una
inspeccioacuten
11Tanques de almacenamiento
Los tanques son estructuras disentildeadas para el almacenamiento o proceso de fluidos
previos a la refinacioacuten del petroacuteleo Se los puede disentildear de diferentes formas tamantildeos
y materiales dependiendo de la funcioacuten que se les deacute La volatilidad y la presioacuten del
fluido almacenado determinan el disentildeo del tanque que se debe usar [26]
111 Tanques atmosfeacutericos soldados
Estos tanques son generalmente utilizados en instalaciones petroleras como refineriacuteas
de petroacuteleo y estacioacuten de bombeo Estos son disentildeados para soportar presiones internas
de 15 psi
En la norma API 650 se contempla dos tipos de tanques de almacenamiento los de
techo fijo y los de techo flotante la diferencia entre los dos tipos es que los de techo
flotante se utilizan para el almacenamiento de productos altamente volaacutetiles como la
gasolina Los de techo fijo son utilizados para el almacenamiento de productos poco
2
volaacutetiles como el petroacuteleo Los tanques de almacenamiento a presioacuten atmosfeacuterica de
techo fijo seraacuten los que formen parte del presente estudio [27]
a Tanques atmosfeacutericos de techo fijo
Estos sirven para almacenar petroacuteleo agua o productos con una presioacuten de vapor
relativamente baja Es decir que son aquellos que no tienen tendencia a producir
vapores a la temperatura ambiente [28] La presioacuten de operacioacuten de estos tanques es
de 15 psi esto se logra por los respiraderos que se encuentran en la parte superior del
tanque De acuerdo a la norma API 650 para los tanques de techo fijo existen las
siguientes configuraciones de acuerdo al tipo de techo coacutenico sombrilla domo Los
tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo son los estudiados en este proyecto de
investigacioacuten [29]
minus Tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo
Tienen un cuerpo ciliacutendrico un fondo plano y su parte superior es similar a una
superficie esfeacuterica como se puede observar en la figura 1 estos tanques atmosfeacutericos
de techo tipo domo soportan presiones de 15 psi en ocasiones esta presioacuten puede
aumentar 25 psi debido a la generacioacuten de vapores internos [30] Su proceso de
fabricacioacuten es laborioso debido a que cada segmento del techo deben ser
conformados con un radio de curvatura comprendido en un rango de 08 ndash 12 veces el
diaacutemetro nominal del tanque [29] El disentildeo de la probeta tipo tanque que se fabricaraacute
en este proyecto seraacute en base a las caracteriacutesticas principales de este tipo de tanques
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo
Fuente Recipientes a presioacuten Diacuteaz del Castillo Rodriacuteguez 2018
3
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
Los tanques atmosfeacutericos son infraestructuras que representan el 95 de
almacenamiento de petroacuteleo del paiacutes Las normas que se aplican en este tipo de
estructuras son elaboradas por muchos organismos uno de los cuales es la API [31]
a Instituto americano de petroacuteleo (API)
Las normas y estaacutendares para tanques son hechos para proveer confiabilidad ante
factores criacuteticos de disentildeo los coacutedigos que son emitidos por el API son los encargados
de reducir los riesgos por cataacutestrofe debido a sus consideraciones de seleccioacuten de
materiales soldadura uniones meacutetodos de inspeccioacuten y fabricacioacuten y se aplican a la
industria quiacutemica alimenticia petrolera entre otras de esta manera entregan
aceptabilidad viabilidad asiacute como tambieacuten utilidad mediante el aseguramiento de la
calidad fiabilidad y seguridad de los disentildeos practicas operaciones y equipamientos
Por ende la norma que se va a utilizar en el proyecto para las inspecciones de juntas a
tope y tipo T es la norma API 650 en tanques soldados para almacenamiento de
petroacuteleo
minus Norma API 650
Esta norma tiene como finalidad facilitar la fabricacioacuten y adquisicioacuten de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo de varios tamantildeos y capacidades para presiones internas
no mayores a 172 kPa (212 lbfin) En esta norma se puede encontrar informacioacuten
sobre materiales de fabricacioacuten procedimientos de soldadura pruebas e inspecciones
asiacute como algunos lineamientos para la puesta en operacioacuten [32] [14]
12Meacutetodos de Soldadura
Los meacutetodos maacutes conocidos de soldadura tipo arco que se aplican en la construccioacuten
de tanques de almacenamiento son SMAW (soldadura de electrodo revestido)
GMAW (Soldadura de arco con proteccioacuten de gas) y GTAW (soldadura de electrodo
de tungsteno) Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento de petroacuteleo se ha
seleccionado el proceso SMAW
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW
Es un proceso de soldadura por arco el cual consiste en la utilizacioacuten de un electrodo
con recubrimiento a traveacutes de este electrodo se genera un arco eleacutectrico con el material
4
base como se observa en la figura 2 este arco puede llegar a tener temperaturas de
hasta 5500 degC fundieacutendose el nuacutecleo del electrodo al material base que se estaacute
soldando el recubrimiento del electrodo combustiona creando una atmosfera que
protege el proceso de soldeo de la humedad y elementos contaminantes Tambieacuten este
crea una escoria que recubre el cordoacuten de soldadura [33]
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
minus Tipo de electrodo utilizado en el proceso SMAW
Para la seleccioacuten del electrodo se debe seleccionar en base al material del que estaacute
construido el nuacutecleo tambieacuten se debe tener en cuenta el material del cual estaacute
compuesto el recubrimiento ademaacutes se debe considerar el diaacutemetro del electrodo [33]
para la identificacioacuten de un electrodo se puede guiar en la figura 3
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
13 Ensayos no destructivos
Los procesos de soldeo se encuentran presentes en diferentes tipos de construcciones
a nuestro alrededor ya sean estas estructuras de edificios puentes maacutequinas barcos
trenes aviones vehiacuteculos o en cualquier unioacuten que esteacute formada por diferentes piezas
Los elementos y piezas soldadas requieren de una verificacioacuten de coacutemo se realizoacute el
proceso de fabricacioacuten asiacute como tambieacuten sirven para realizar mantenimientos
preventivos a nivel industrial ya que la presencia de grietas nudos imperfecciones y
5
escoria pueden provocar la rotura de las piezas [34] Los ensayos no destructivos que
se van a utilizar para esta investigacioacuten son inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido con arreglo de fases
131 Inspeccioacuten visual
Este tipo de ensayo no destructivo es el maacutes baacutesico e inevitable de realizar en cada
inspeccioacuten ayuda a detectar discontinuidades superficiales que a simple vista no son
evidentes Existen algunas ayudas oacutepticas que se utilizan durante la inspeccioacuten visual
minus Magnificadores son accesorios que convergen o divergen la luz por refraccioacuten
se los llama lupas permiten magnificar el tamantildeo de la imagen La curvatura en el
lente convergente es un factor que permite la magnificacioacuten de la imagen que va
desde los 15X a 2000X
minus Linternas Permiten iluminar aacutereas con falta de luz natural o claridad Se debe
tener precaucioacuten en la utilizacioacuten de este accesorio en ambientes explosivos El
tipo de linternas maacutes usados son las haloacutegenas La intensidad de la luz debe ser de
1000 lux
minus Calibrador vernier o pie de rey son utilizados para realizar mediciones muy
finas con una alta exactitud [35]
a Visioacuten
Es la capacidad que permite a traveacutes de la luz interpretar nuestro entorno con la
percepcioacuten de las ondas de luz captadas por el ojo e interpretadas por el cerebro se
transforman en visioacuten
b Fundamento de la luz
La luz es el principio fiacutesico indispensable en la inspeccioacuten visual la frecuencia del
espectro electromagneacutetico estaacute entre 370 y 770 nm (nanoacutemetros) Existen algunos
tipos de luz
minus Incandescentes son laacutemparas de filamento con un manto de gas y arco de carboacuten
piro luminiscente
6
minus Luminiscente son laacutemparas de descarga de gas laser diodos que emiten luz led y
fluorescente [35]
132 Ultrasonido
Es una teacutecnica de ensayo no destructivo la cual es empleada en deteccioacuten de defectos
de soldadura Este hace uso de las ondas acuacutesticas de igual naturaleza que las ondas
sonoras con la diferencia de que su campo de frecuencia se localiza por encima de la
zona perceptible para el oiacutedo
El campo de las ondas ultrasoacutenicas comprende las frecuencias superiores a los 20 kHz
El liacutemite para la frecuencia puede ser percibida por el oiacutedo y depende de la praacutectica
para que pueda existir generacioacuten y recepcioacuten de estas frecuencias [36] Estas ondas
ultrasoacutenicas se generan debido a las siguientes propiedades
minus Efecto piezoeleacutectrico
Es un fenoacutemeno fiacutesico que poseen algunos cristales por lo cual se forma un diferencial
de potencial eleacutectrico en el cristal cuando eacuteste se encuentra sometido a una
deformacioacuten mecaacutenica generaacutendose ondas ultrasoacutenicas a frecuencias sobre los 100
KHz con cristales delgados [5]
minus Efecto magnetoestrictivo
Debido al efecto del campo magneacutetico existen materiales ferromagneacuteticos que tienen
la propiedad de contraerse o expandirse En el acero ferromagneacutetico se genera un
campo magneacutetico si este es expuesto a un esfuerzo de compresioacuten o traccioacuten [39]
La aplicacioacuten de esta teacutecnica necesita una fuente de emisioacuten e interaccioacuten de las ondas
con la pieza con los defectos y un verificador de indicaciones [37] Las ondas
ultrasoacutenicas se propagan a traveacutes de todos los medios por donde exista fracciones de
materia aacutetomos o moleacuteculas capaces de vibrar debido a esto su propagacioacuten tendraacute
lugar en los gases liacutequidos y soacutelidos [5]
Este meacutetodo no destructivo en el que un haz o conjunto de ondas de alta frecuencia se
los introduce en materiales para la deteccioacuten de fallas en la superficie y sub-superficial
[38]
7
a Onda ultrasoacutenica
Todo material con propiedades elaacutesticas puede propagar ondas soacutenicas y ultrasoacutenicas
a traveacutes de eacutel en tanto las fuerzas elaacutesticas son capaces de retraer las partiacuteculas a su
posicioacuten de reposo
En cuerpos con estructura cristalina como los metales en estado soacutelido las partiacuteculas
que conforman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones de equilibrio
describiendo oscilaciones con trayectorias diversas en funcioacuten de la energiacutea mecaacutenica
aplicada originando distintos tipos de ondas ultrasoacutenicas [40]
minus Ondas longitudinales
Estas ondas viajan a traveacutes de los materiales con una alternancia entre compresioacuten y
refraccioacuten generando que las partiacuteculas transmitan ondas de vibracioacuten de ida y vuelta
en la misma direccioacuten por la cual viajaron las ondas tal como se puede observar en la
figura 4 Este mismo tipo de onda es el que transmite el sonido a traveacutes de los cuerpos
soacutelidos y liacutequidos [36] [41]
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra (a) el graacutefico de la amplitud del desplazamiento de la partiacutecula versus la
distancia que viaja la onda ambas con la resultante del punto maacutes bajo de la refraccioacuten
y la cresta de la compresioacuten (b) Representacioacuten de la presioacuten instantaacutenea del
desplazamiento de la partiacutecula El eje horizontal representa el tiempo instantaacuteneo de la
distancia recorrida [41]
8
minus Ondas transversales
Si el medio es capaz de transmitir esfuerzos de cizalladura lo cual ocurre en la mayor
parte de los cuerpos soacutelidos las partiacuteculas oscilan en direccioacuten transversal de la
emisioacuten de la onda originaacutendose de esta manera las ondas transversales como se
puede observar en la figura 5 [36]
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra el esquema de la oscilacioacuten de las partiacuteculas onda frontal direccioacuten de la
onda y la longitud de la onda correspondiente a un ciclo [41]
b Pantallas del equipo de ultrasonido
Para examinar las sentildeales que detecta el equipo de ultrasonido este se ayuda de cuatro
diferentes pantallas en las cuales se detectan variables utilizadas para interpretar los
resultados del barrido realizado durante la inspeccioacuten
minus A-SCAN
En esta pantalla se muestran sentildeales oscilantes mostrando un oscilograma del eco de
amplitud del reflector encontrado indicando los paraacutemetros dimensionales de la
ubicacioacuten del defecto presente en el aacuterea inspeccionada esto se pueden observar en la
figura 6
9
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
minus B-SCAN
Como se observa en la figura 7 esta pantalla muestra las dimensiones de profundidad
y longitud de la discontinuidad teniendo como referencia la superficie frontal del
elemento inspeccionado
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan
Fuente Cursillo sobre la deteccioacuten de defectos por ultrasonido OLYMPUS 2015
minus C-SCAN
En la pantalla se visualiza la vista superior del aacuterea inspeccionada similar a una
radiografiacutea se puede observar varias discontinuidades a la vez la intensidad de cada
elemento se la representa en gamas de colores donde el elemento maacutes relevante tiene
la maacutes alta intensidad de color que es el rojo como se muestra en la figura 8
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan
Fuente Inspeccioacuten de soldaduras empleando el ensayo de ultrasonido en lugar de radiografiacutea
Carlos Enrique Suaacuterez Navas 2011
10
minus S-SCAN
Esta pantalla permite visualizar la profundidad de la pieza en la cual se muestra dos
ejes el de la distancia proyectada y el del recorrido entregando una imagen del sector
angular como se puede observar en la figura 9 [5]
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
c Transductor
Es un elemento muy importante en el sistema ultrasoacutenico de instrumentacioacuten debido
al elemento piezoeleacutectrico que se encarga de convertir la sentildeal eleacutectrica en vibraciones
mecaacutenicas y de vibraciones mecaacutenicas a sentildeales eleacutectricas se lo puede observar en la
figura 10 [5]
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico
Fuente Christian Peacuterez
minus Hay dos tipos de transductores con respecto a la direccioacuten del haz y a la superficie
estos son transductores de incidencia normal y transductores de incidencia
angular
Para la deteccioacuten defectologica en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento se va a utilizar un transductor de incidencia angular
11
minus Transductores de incidencia angular
Son aquellos que generan ondas cortas son empleados en equipos de ultrasonido con
arreglo de fases de pulso-eco su funcioacuten es detectar discontinuidades (inspeccioacuten en
defectologiacutea) Los aacutengulos de refraccioacuten maacutes comunes en este tipo de transductores
son de 35 45 6070 80 y 90deg a estos aacutengulos se los denomina de entrada como se
observa en la figura 11 [5]
Figura 11 Transductor de incidencia angular
Fuente Ajustes de equipo de medicioacuten por ultrasonido usando un brazo roboacutetico Arroyo
Francisco 2015
133 Liacutequidos penetrantes
Es un meacutetodo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades
superficiales en materiales no demasiados rugosos Hoy en diacutea la evolucioacuten de la
prueba de liacutequidos penetrantes permite el uso de un tipo de aceite la adicioacuten de
pigmentos removedores y reveladores [42] las fallas encontradas a traveacutes de los
liacutequidos penetrantes dan solamente una indicacioacuten aproximada de la profundidad y
tamantildeo del defecto [43]
Se los aplica en diferentes materiales como aluminio plaacutesticos magnesio acero
latoacuten bronce vidrio y fundiciones Todos estos materiales producen discontinuidades
ya sea por defectos de manufactura servicio fundicioacuten se considera como los maacutes
relevantes las porosidades grietas traslapes fisuras granulaciones internas falta de
fusioacuten y grietas de fatiga [44]
Estaacuten basados en la propiedad que tiene un liacutequido para filtrarse dentro de las
cavidades que se encuentran abiertas a la superficie estos permanecen en la cavidad
mientras el exceso de liacutequido es removido El liacutequido remanente es extraiacutedo para
formar una indicacioacuten que es mucho maacutes visible que la propia cavidad [42] [36] A
continuacioacuten se enlista la clasificacioacuten de los liacutequidos penetrantes
12
a) Por su tipo
- Tipo I Penetrantes fluorescentes
- Tipo II Penetrantes visible
- Tipo III Dual
b) Por su meacutetodo de remocioacuten
- Meacutetodo A Lavable con agua
- Meacutetodo B Post emulsificable (emulsificador lipofiacutelico)
- Meacutetodo C Removible con solvente
- Meacutetodo D Post emulsificable (emulsificador hidrofiacutelico)
c) Por la forma del revelador
- Forma a Polvo seco
- Forma b Soluble en agua
- Forma c Suspendible en agua
- Forma d No acuoso para tipo I
- Forma e No acuoso para tipo II
- Forma f Aplicaciones especiales
En presente estudio se utilizaraacute la configuracioacuten meacutetodo C - tipo II ndash forma e [42]
a Penetrantes visibles
Estos pueden ser inspeccionados con luz natural o artificial El penetrante usualmente
es de color rojo para que las indicaciones que se producen con el contraste blanco del
fondo blanco del revelador sean bien definidas [45] Se utiliza para la deteccioacuten de
discontinuidades de fabricacioacuten en talleres o en el campo Soldaduras en estructuras
de acero soldaduras en recipientes sujetos a presioacuten piezas de fundicioacuten piezas
forjadas piezas con maquinado final
Las indicaciones del penetrante visibles pueden ser examinadas sea con luz visible
natural o artificial Se necesita una iluminacioacuten adecuada para no tener fallas en la
sensibilidad de la inspeccioacuten [46]
- Caracteriacutesticas del penetrante visible
La caracteriacutestica fundamental de un liacutequido penetrante es su poder de penetracioacuten Lo
que no es suficiente para que sea apto para examinar un producto sino que precisa de
13
otras propiedades Por lo cual un penetrante ideal deberiacutea reunir las siguientes
caracteriacutesticas [5] poder penetrar en discontinuidades o grietas muy finas poder
permanecer en discontinuidades muy gruesas no evaporarse o secarse raacutepidamente
ser faacutecilmente eliminable de la superficie que la limpieza superficial no afecte al
penetrante retenido por la discontinuidad permanecer en estado fluido para poder
emerger con facilidad al aplicar el revelador poder extenderse en peliacuteculas finas y de
espesor uniforme conservar el color o la fluorescencia durante un tiempo suficiente
su color o fluorescencia contraste bien sobre el fondo no ser corrosivo ni atacar a los
materiales que se examinen no tener olor intenso o desagradable ser estable en las
condiciones de uso o almacenamiento no tener componentes toacutexicos ser
econoacutemicamente rentables [36]
- Propiedades baacutesicas de los penetrantes visibles
El penetrante es un liacutequido de tipo aceitoso transparente incoloro y sin sabor el cual
cuenta con las siguientes propiedades [42]
minus Tensioacuten superficial
Es la unioacuten de las moleacuteculas que se encuentran en una superficie liacutequida con un mismo
volumen tomando la forma de la superficie tal como se puede observar en la figura
12 La forma que tiene la gota permite la simplificacioacuten de este concepto [47]
Figura 12 Tensioacuten superficial
Fuente Liacutequidos Penetrantes Echevarria Ricardo 2003
minus Humectabilidad
Es la propiedad de los liacutequidos que les permite expandirse adhirieacutendose a la superficie
de la pieza a inspeccionar Esta depende de la interaccioacuten del liacutequido con la fase soacutelida
y gaseosa en la que se encuentra [47]
minus Aacutengulo de contacto
Es el aacutengulo que se forma entre la interfase liacutequido- soacutelido tal como se observa en la
Figura 13 En la unioacuten del penetrante con el material se debe producir un aacutengulo de
14
contacto menor de 90deg este generaraacute un resultado satisfactorio durante la inspeccioacuten
[42]
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
minus Accioacuten capilar
Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones fiacutesicas
anaacutelogas tales como en medios porosos) que es producida por la tensioacuten superficial
[3]
minus Viscosidad
Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo cortante La
viscosidad de los liacutequidos se reduce con el aumento de temperatura estas propiedades
tienen efecto contrario en los gases [3]
minus Tensioacuten superficial
Es el trabajo que realiza un liacutequido al transportar moleacuteculas hasta la superficie como
se observa en la figura 14 [48]
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
minus Volatilidad
Es una propiedad de los liacutequidos que les permite pasar al estado gaseoso con facilidad
Esta propiedad depende principalmente de la temperatura y la presioacuten interna a la cual
se encuentra la mezcla del liacutequido penetrante [48]
15
b Removible con solventes
Este tipo de meacutetodo se emplea para la remocioacuten del exceso de liacutequido penetrante
visibles que no es soluble en agua Son muy praacutecticos de utilizar ya que el solvente
generalmente se presenta en aerosol [49]
c Reveladores huacutemedos no acuosos
Es un polvo suspendido en un liacutequido volaacutetil se lo puede utilizar con todos los tipos
de penetrantes y procesos Este tiene la maacutes alta sensibilidad de todos los reveladores
Se debe tener mucha precaucioacuten que la zona esteacute friacutea antes de ser aplicado el producto
[50] La principal propiedad de los reveladores huacutemedos no acuosos es la siguiente
- Accioacuten capilar
El revelador provee de un recubrimiento que permite extrae el penetrante de la cavidad
donde se encuentre actuando como un papel secante tal como se observa en la figura
15 [42]
a) El revelador dispersa el penetrante de forma lateral de esta manera ensancha la
indicacioacuten
b) Expande las tintas del penetrante alrededor de las partiacuteculas del revelador para
resaltarlas
c) Trabaja verticalmente a traveacutes del revelador para incrementar el espesor del tinte
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
14 Juntas de soldadura
Es la unioacuten de elementos o miembros a ser soldados permanentemente [51] Existe una
gran variedad de juntas soldadas utilizadas para la construccioacuten de tanques de
almacenamiento de las cuales se va a utilizar a tope y en ldquoTrdquo
16
141 Juntas a tope
Los elementos o miembros de metal se unen por su espesor o sus extremos tal como
se puede observar en la figura 16 [15]
Figura 16 Junta a tope
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
142 Juntas tipo ldquoTrdquo
La zona a soldar consta de la unioacuten de la cara de uno de los elementos de metal y el
borde de otro [31] tal como se puede observar en la figura 17
Figura 17 Junta tipo T
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
a Biselado
El bisel en V es utilizado generalmente para la unioacuten de tanques de almacenamiento
de petroacuteleo el cual sirve para unir elementos por la parte exterior o interior del tanque
[31]
- Juntas con biselado en V
Es la ranura maacutes conocida en uniones de tipo a tope [15] requiere un biselado con un
aacutengulo que puede variar desde 15deg hasta los 60deg en la cara simple de las piezas
coincidentes [52] [15] tal como se puede observar en la figura 18
Figura 18 Junta a tope con bisel en V
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
17
15 Discontinuidades
Por lo general las juntas soldadas y el material base presenta discontinuidades
comprometiendo la integridad de la estructura
En las normas existen distintos criterios de aceptacioacuten de las discontinuidades
estableciendo el tipo tamantildeo nuacutemero y distribucioacuten dependiendo de los valores
especificados podriacutean ser consideradas aceptables caso contrario la junta soldada
debe ser reparada y se estima una fecha para realizar nuevamente la inspeccioacuten
Hay grandes diferencias entre discontinuidades y defectos cuando se habla de una
interrupcioacuten anormal en la estructura del material como por ejemplo las propiedades
mecaacutenicas presentan una falta de homogeneidad o en la metalurgia etc es una
discontinuidad el defecto es una discontinuidad en siacute y se produce cuando por su
naturaleza excede los valores liacutemite para ser aceptados por una Norma o coacutedigo y
dicha soldadura quedara automaacuteticamente rechazada Las discontinuidades se dividen
en [5]
- Relevantes son aquellas que requieren de la interpretacioacuten y evaluacioacuten de sus
caracteriacutesticas (tamantildeo forma o localizacioacuten) durante el proceso de inspeccioacuten
- No relevantes aquellas que requieren uacutenicamente ser interpretadas sus
caracteriacutesticas durante el proceso de inspeccioacuten (no requieren de evaluacioacuten)
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura
Existen dos tipos de defectos de tipo superficial e internos los cuales se encuentran
especificados en las figura 19 y figura 20 respectivamente [5]
18
Figura 19 Tipos de defectos superficiales
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Figura 20 Tipos de defectos internos
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Discontinuidades Superficiales
Exceso de penetracioacuten
Falta de penetracioacuten
Concavidad externa
Concavidad internaSocavaduras
Quemones
Salpicaduras
Discontinuidades internas
Fisurasbull Longitudinales
bull Transversales
Falta de penetracioacuten
Falta de fusioacutenbull En la raiacutez
bull Entre pasadas
Inclusiones
Porosidadbull Esferica
bull Aislada
bull Agrupada
bull Alineada
bull Alargada
Escoria
Desalineamiento
19
152 Discontinuidades superficiales
A continuacioacuten se enlista los defectos superficiales maacutes recurrentes en la
construccioacuten de tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Socavadura
Es la falta de metal en los bordes del cordoacuten de soldadura tiene la forma de surcos con
longitudes variadas son concentradores de tensioacuten y disminuyen el espesor de la plancha las
causas para que se generen son la inapropiada teacutecnica y corrientes altas como se observa en
la figura 21
Figura 21 Socavadura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Falta de soldadura
Es la falta de material de aporte en la superficie del cordoacuten de soldadura como se
observa en la figura 22 esta discontinuidad tambieacuten puede generarse en la raiacutez de la
junta
Figura 22 Falta de soldadura
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
- Falta de fusioacuten
Es un tipo de discontinuidad en la que no existe una fusioacuten completa entre el metal de
soldadura y las paredes de los cordones de soldaduras cercanas o el bisel del metal
puede ser superficial o sub-superficial y se debe a una teacutecnica deficiente por parte del
soldador que realiza el cordoacuten de soldadura inadecuado disentildeo de la junta o
contaminacioacuten excesiva como se observa en la figura 23
20
Figura 23 Falta de Fusioacuten
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
153 Discontinuidades internas
A continuacioacuten se enlista los defectos internos maacutes recurrentes en la construccioacuten de
tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Falta de penetracioacuten en la junta
Se ubica de manera adyacente a la raiacutez de la junta y es producida por la falta de
penetracioacuten de la soldadura ya que no se extiende en toda la junta es causada por una
mala teacutecnica o inexperiencia del soldador disentildeo deficiente o contaminacioacuten excesiva
como se observa en la figura 24 [15] [5] [53]
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Quemones
Son discontinuidades que se producen cuando existe penetracioacuten excesiva en el sector
de la pasada de raiacutez provocando que el aporte de soldadura se solape dentro de la
misma su causa maacutes frecuente es un exceso en la corriente un manejo inadecuado y
bajas en la velocidad del electrodo como se observa en la figura 25 [15] [5] [53]
Figura 25 Quemoacuten
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
21
- Inclusiones
Es cuando se halla un material metaacutelico o no metaacutelico totalmente ajeno en la soldadura
La inclusioacuten maacutes comuacuten es por presencia de escoria como se observa en la figura 26
[15] [5] [53]
Figura 26 Inclusioacuten
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Porosidad agrupada
Son discontinuidades provocadas por gases agentes oxidantes o exceso de humedad
en el revestimiento del electrodo o en el metal base atrapados en el interior del metal
de soldadura durante el proceso de solidificacioacuten formando cavidades llamadas
tambieacuten nido de poros en el interior del cordoacuten de soldadura como se observa en la
figura 27 [15] [5] [53]
Figura 27 Porosidad agrupada
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
- Fisura
Es una discontinuidad lineal que se caracteriza por presentar en sus extremos
geometriacuteas agudas debido a esto tiende a propagarse por el cordoacuten de soldadura y
crecer especialmente aquellos que se someten a cargas de fatiga como se observa en
la figura 28 [15] [5] [53]
Figura 28 Fisura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
22
CAPIacuteTULO II
METODOLOGIacuteA
En este capiacutetulo se describe el contenido de cada uno de los puntos que debe tener un
manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras
Se indica el procedimiento para la construccioacuten de un prototipo a escala de un tanque
de almacenamiento atmosfeacuterico de petroacuteleo se realiza el disentildeo de la estructura el
proceso de ensamblaje y la unioacuten de la estructura por medio de cordones de soldadura
tambieacuten se describe el proceso de fabricacioacuten de otras probetas de tipo juntas a tope y
T con discontinuidades en su cordoacuten de soldadura
Se trata tambieacuten sobre los procesos de inspeccioacuten con ensayos no destructivos
(inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido) que se deben realizar bajo la
norma API 650 describiendo cada punto que se debe tomar en cuenta para una correcta
inspeccioacuten y evaluacioacuten de los cordones de soldadura
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento
211 Procedimiento
Es el proceso que se realiza para desarrollar un trabajo estaacute conformado por tareas que
se deben realizar Se pretende que el procedimiento relacione una tarea que se estaacute
realizando con otras que la siguen [49]
212 Manual de procedimientos
Es un documento en el cual se describe las actividades que se debe seguir para realizar
funciones de un proceso En esta seccioacuten se describe cada elemento que como miacutenimo
debe contener un manual de procedimientos asiacute como la especificacioacuten del contenido
a ser incluido en este [5]
1 Caraacutetula
Para elaborar un manual de procedimiento se debe colocar membretes que permitan
identificar el origen y la validez de este los mismos que estaacuten constituidos por
membretes de encabezado y de firmas
23
- Membrete encabezado
Este elemento consta de cuatro casilleros como se observa en la figura 29 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 29 Membrete de encabezado
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
Casillero 1 se coloca el logotipo de la institucioacuten a la que pertenece el manual
Casillero 2 se coloca el tipo de meacutetodo con el cual se va a realizar el procedimiento
Casillero 3 se coloca un coacutedigo de referencia para identificar el procedimiento asiacute
como el nuacutemero de procedimientos con los cuales cuenta la institucioacuten
Casillero 4 se coloca el nuacutemero de paacuteginas total de las que consta el manual
- Membrete firmas
Este elemento consta de seis casilleros como se observa en la figura 30 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 30 Membrete de firmas
Elaborado por Christian Peacuterez 2020
Casillero 1 se coloca el nombre de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 2 se coloca el nombre de la persona que va hacer la revisioacuten del
procedimiento
Casillero 3 se coloca el nombre de la persona que va aprobar el procedimiento
Casillero 4 se coloca firma de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 5 se coloca firma de la persona que reviso el procedimiento
Casillero 6 se coloca firma de la persona que aproboacute el procedimiento
Casillero 7 se coloca fecha en la que se elaboroacute el procedimiento
24
Casillero 8 se coloca fecha en la que se revisoacute el procedimiento
Casillero 9 se coloca fecha en la que se aproboacute el procedimiento
2 Objetivo
El objetivo debe describir los requerimientos de trabajo y el meacutetodo de ensayo no
destructivo con el que se va a realizar el procedimiento
3 Alcance
Da a conocer la cantidad maacutexima de requisitos que permite el procedimiento a ser
realizado
4 Personal
Seguacuten la normativa se describe a la persona autorizada a realizar el procedimiento en
campo
5 Normas y coacutedigos de referencia
Se realiza una lista de las normas y coacutedigos que regiraacuten el procedimiento durante el
proceso de inspeccioacuten
6 Materiales y caracteriacutesticas dimensionales
Es necesario conocer con exactitud el elemento del material a inspeccionar asiacute como
tambieacuten sus paraacutemetros constructivos y dimensiones
7 Geometriacutea de la junta
El tipo de unioacuten de soldadura debe ser detallado para poder realizar la inspeccioacuten
8 Equipo
Se describen las caracteriacutesticas del equipo y accesorios a ser utilizados durante la
inspeccioacuten
9 Teacutecnica a ser usada
Dependiente del trabajo a realizar en este punto se especifica la teacutecnica adecuada para
la imperfeccioacuten de soldadura seleccionada de acuerdo a la tabla 1
25
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END
Imperfecciones en
Soldaduras
Superficial Sub-Superficial Volumeacutetricas
VT PT MT ET RT UTA UTS AE UTT
Quemoacuten Grietas
Refuerzo
ExcesivoInadecuado
Inclusiones (escoria)
Fusioacuten incompleta
Penetracioacuten
incompleta
Desalineacioacuten
Traslape
Porosidad
Concavidad de raiacutez Desbaste
Leyenda
VT - Inspeccioacuten Visual
PT- Inspeccioacuten por Tintas Penetrantes
MT- Inspeccioacuten por Partiacuteculas Magneacuteticas
ET - Inspeccioacuten por Electromagnetismo
RT- Inspeccioacuten por Radiografiado
UTA - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz angular
UTS - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz recto
AE - Inspeccioacuten por Emisiones Acuacutesticas
UTT - Inspeccioacuten por Ultrasonido para medicioacuten de
espesores
Todos o la mayoriacutea de las teacutecnicas estaacutendar detectaraacuten esta imperfeccioacuten bajo todas o la mayoriacutea
de condiciones
Una o maacutes teacutecnicas estaacutendar detectaraacute esta imperfeccioacuten bajo ciertas condiciones
Se requieren teacutecnicas condiciones yo requisitos especiales de personal para detectar esta
imperfeccioacuten
Fuente Nondestructive Examination ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2019 pag 37
10 Condiciones superficiales
En esta seccioacuten se describiraacute la condicioacuten en la que se debe encontrar la superficie
previas a la inspeccioacuten existen especificaciones baacutesicas en los coacutedigos y normas
utilizados
11 Criterios de registro e identificacioacuten
Se detallan ciertos criterios que permiten la aceptacioacuten de las discontinuidades
encontradas en el proceso de inspeccioacuten
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Los criterios de aceptacioacuten-rechazo que rige la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se detallaraacuten en este iacutetem
13 Reporte
En esta seccioacuten se detallan los resultados obtenidos en el ensayo utilizado
26
22 Construccioacuten de probetas
221 Caacutelculo del espesor de la plancha
Para la construccioacuten del tanque prototipo a escala es necesario conocer el espesor de
la plancha que se va a utilizar para la fabricacioacuten del mismo para esto se debe aplicar
la ecuacioacuten (1) descrita a continuacioacuten
119905119889 =26 times119863 times(119867minus1)times119866
119878119889+ 119862119860 (1)
Donde
119905119889 espesor de la plancha [in]
D diaacutemetro nominal del tanque [ft]
H nivel maacuteximo del liacutequido a almacenar [ft]
G gravedad especifica del liacutequido a almacenar
CA corrosioacuten admisible [in]
119878119889 esfuerzo admisible del material [psi]
Los valores del diaacutemetro nominal y altura del tanque se toman del tanque de
almacenamiento real debido a que si se toman los datos del tanque a escala el espesor
seraacute inferior al miacutenimo exigido por la norma API 650 Para el nivel maacuteximo de liacutequido
a almacenar se debe tomar el 80 de la altura del cuerpo del tanque de
almacenamiento debido a que no se puede hacer uso de todo el espacio con el liacutequido
a almacenar A continuacioacuten se muestran los valores del diaacutemetro nominal y la altura
del liacutequido a almacenar
D= 27432 [mm] D= 90 [ft]
H= 97536 [mm] H= 32 [ft]
Los valores para la gravedad especiacutefica corrosioacuten admisible y esfuerzo admisible
fueron tomadas del documento bibliograacutefico Memorias de caacutelculo Mecaacutenico [54]
Gravedad especifica de petroacuteleo crudo a 205 degF= 092
Corrosioacuten admisible= 00625 [in]
27
Esfuerzo admisible A-36= 36000 [psi]
119905119889 =26 times 90 ft times (32 ft minus 1) times 092
36000 psi+ 00625 in
119905119889 = 024 [in] 119905119889 = 6 09 [mm]
Debido a que no existe en el mercado planchas de acero ASTM A-36 con espesor de
6 09 [mm] se debe seleccionar la plancha de espesor 6 [mm]
222 Probeta tipo tanque
Para el disentildeo de las probetas con defectologias se elaboraraacute un tanque probeta a
escala 125 de un modelo tomado de la empresa puacuteblica Petroamazonas el cual tendraacute
diferentes defectologias en sus uniones soldadas
a Barolado
Este proceso de conformado mecaacutenico por flexioacuten consiste en la deformacioacuten plaacutestica
de laacuteminas con la ayuda de rodillos en configuraciones de tres o maacutes rodillos
doblando la plancha metaacutelica obligaacutendola a tomar la forma curva que se desea obtener
como se observa en la figura 31
El proceso para barolar una plancha consiste en la aplicacioacuten de presioacuten de uno de los
rodillos el que tiene una movilidad en el eje vertical hasta que roce el material y con
el movimiento de los otros rodillos permitir que la pieza empiece a tomar curvatura
se debe ir presionando un poco maacutes cada vez que ingrese nuevamente el material a la
baroladora Este tipo de baroladora no posee ninguacuten tipo de instrumento de medicioacuten
de presioacuten por lo que la presioacuten aplicada fue de forma mecaacutenica hasta lograr un
cilindro del diaacutemetro requerido [55] [56]
28
Figura 31 Proceso de barolado
Fuente Disentildeo y Construccioacuten de una maacutequina prototipo para rebordear fondos toriesfeacuterico de
tanques de almacenamiento Cuichaacuten Fausto Malte Javier 2012
Cuando la plancha ya ha tomado la forma curva deseada se unen los pedazos de
plancha ya barolados y mediante puntos de soldadura se da forma al cuerpo del tanque
de almacenamiento prototipo a escala como se observa en la figura 32 [55] [56]
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala
Fuente Christian Peacuterez
b Repujado
Este proceso de conformado se lo emplea para dar la forma coacutencava deseada a una
chapa metaacutelica plana se coloca la chapa sujeta a un eje rotativo y mediante rodillos se
va dando la forma deseada por medio de presioacuten como se observa en la figura 33 [55]
[56]
Figura 33 Proceso de repujado
Fuente The Fabricator Dished end manufacturing for beginners 2018 [57]
29
223 Probeta tipo juntas
Estas probetas se las desarrolloacute con el proceso de soldadura SMAW con la finalidad
de desarrollar una simulacioacuten de un corte de las juntas presentes en tanques de
almacenamiento se puede observar en la figura 34 un ejemplo de probeta tipo junta
en T
Figura 34 Probeta junta tipo T
Fuente Christian Peacuterez
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras
Se describe el procedimiento teoacuterico para realizar una inspeccioacuten asiacute como los pasos
previos a la misma
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual
Las fallas tiacutepicas que se pueden encontrar en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
por medio de una inspeccioacuten visual son corrosioacuten agrietamiento y desunioacuten [31]
[58] Existen factores que afectan la durante la inspeccioacuten visual que se deben
considerar
minus El acceso al aacuterea que se desea inspeccionar
minus Adecuada iluminacioacuten
minus Evitar el alumbramiento directo y reflejado
minus Es importante limpiar las zonas a ser inspeccionadas de cualquier tipo de suciedad
contaminacioacuten o cualquier objeto que impida la deteccioacuten de fallas en el cordoacuten de
soldadura
minus El factor ambiental es muy importante en la inspeccioacuten como es temperaturas
altas lluvia viento asiacute como otros factores que alteren el clima y no permitan un
buen proceso de inspeccioacuten visual
30
minus El personal que la va a realizar debe tener conocimientos del objeto que va a
inspeccionar de esta manera podraacute examinar de forma adecuada
minus Se debe inspeccionar los targets o blancos especiacuteficos debido a que el
funcionamiento del ojo ciega al mover de un punto a otro la mirada evitando el
escaneo del aacuterea total
minus Las marcas como decoloraciones dan indicios de un defecto en la zona
minus La corrosioacuten en la inspeccioacuten visual es muy criacutetica el personal debe tener
experiencia en deteccioacuten de corrosioacuten que se encuentra en ciertos puntos de la
estructura de los tanques
a Desarrollo de actividades
1 Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste
como solicita la norma API 650 [14] Se debe realizar una inspeccioacuten preliminar en
toda el aacuterea con fines de limpieza deteccioacuten de objetos extrantildeos objetos deformados
corrosioacuten salpicaduras u otros dantildeos
2 Preparacioacuten de la superficie
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe
dantildear ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante
que impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
minus Para la limpieza de las zonas a ser inspeccionadas se puede utilizar detergentes
limpiadores alcalinos desengrasantes de vapor solventes saca pintura limpieza
ultrasoacutenica limpieza a vapor limpieza mecaacutenica
minus Con el fin de realizar una correcta inspeccioacuten visual a la pieza que se va a examinar
se recomienda que la superficie del material tenga un acabado miacutenimo SSPC-SP3
(limpieza con herramienta manual mecaacutenica) [31]
3 Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie [59]
31
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas en el anexo 21
4 Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
5 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo la
cual tendraacute como variables calificaciones de soldador material a inspeccionar
cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem caracteriacutesticas de la discontinuidad y
observaciones de ser el caso
6 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 se determina los
paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
7 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [31]
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
La inspeccioacuten que se realiza con la teacutecnica de liacutequidos penetrantes se la puede
subdividir en procesos tipos meacutetodos o teacutecnicas de examinacioacuten Se utiliza
comuacutenmente dos grupos penetrantes fluorescentes penetrantes visibles
El proceso que se emplea se puede ver en la figura 35 La teacutecnica por liacutequidos
penetrantes consiste en la aplicacioacuten del liacutequido penetrante sobre la pieza previamente
32
sometida a un proceso de limpieza el penetrante generalmente tiene una tonalidad
rojiza y presenta baja viscosidad que en funcioacuten de esta propiedad penetra en las
discontinuidades existentes en la superficie de la pieza Bajo el principio de
capilaridad se realiza la limpieza de la pieza por medio de un liacutequido removedor cuya
funcioacuten es la eliminacioacuten del exceso de liacutequido penetrante que ha quedado en la
superficie Posteriormente se aplica el revelador el cual normalmente tiene talco en
suspensioacuten El liacutequido penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades de la pieza seraacute absorbido por el revelador en consecuencia
mostraraacute las discontinuidades existentes en la pieza ya que se tornan de color rojizo
[43]
Figura 35 Proceso de inspeccioacuten con penetrantes visibles
Elaborado por Christian Peacuterez 2019
a Preparacioacuten de la superficie
1 Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10seg aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36 [6]
33
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
2 Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
Algunas de las sustancias contaminantes pueden tener como origen numerosas causas
tales como [47]
- Procesos metaluacutergicos de fabricacioacuten arenas escama cascarilla de tratamiento
teacutermico oxidacioacuten etc
- Procedentes de controles no destructivos aceites partiacuteculas magnetizables
liacutequidos penetrantes usados precedentemente etc
- Condiciones de servicio grasas lubricantes oacutexidos barnices y pinturas etc
Estas sustancias contaminantes se las elimina con la aplicacioacuten de los siguientes
procesos de limpieza
minus Desengrasado
Se emplea detergentes alcalinos con concentracioacuten sobre la superficie de la pieza se
aplica por inmersioacuten o con ayuda de una brocha en funcioacuten del tamantildeo de la pieza que
se desea examinar
minus Desoxidacioacuten
Para eliminar cualquier rastro de oacutexido en la superficie del material que impida la
inspeccioacuten se debe aplicar una SSPC-SP3 (limpieza con herramienta manual
mecaacutenica)
34
b Desarrollo de actividades
1 Secado de las superficies de las piezas
Las piezas mojadas se deben secar antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de trapos limpios que no dejen pelusa [37]
2 Aplicacioacuten del penetrante
El penetrante se debe aplicar en la superficie de la pieza a inspeccionar intentando
rociar el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm tal como se observa
en la figura 37 para que ingrese en las cavidades y este tiempo depende de las
discontinuidades que se desea encontrar las discontinuidades que se generan por
fatiga llevan un mayor tiempo para que el liacutequido penetre debido a que las
discontinuidades son diminutas y difiacuteciles de detectar [15] [6] [60]
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa INDIMA SA
Fuente Aplicacioacuten d liacutequido penetrante en la zona a inspeccionar Encarnacioacuten Franco Elizabeth
Alexandra 2010
3 Tiempo de penetracioacuten
El tiempo de penetracioacuten depende de la temperatura tiempo de discontinuidad y los
posibles contaminantes que pueden estar atrapados en las discontinuidades El miacutenimo
tiempo de penetracioacuten podriacutea ser [42]
- 5 minutos en partes en servicio
- 2 horas para grietas de fatiga por servicio
- 4 horas para grietas por estreacutes de corrosioacuten
4 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante debe ser removido de la superficie con un pantildeo humedecido
con solvente sin remover el penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades [42] [36]
35
5 Secado
El proceso de secado se realiza despueacutes de la remocioacuten del penetrante este meacutetodo se
utiliza en funcioacuten del proceso de remocioacuten y revelado Generalmente se lo realiza
despueacutes de la aplicacioacuten del solvente ya sea con aire o por el proceso de evaporacioacuten
normal que tiene este compuesto con una duracioacuten miacutenima de 5 minutos para cumplir
con el secado [48] [6]
6 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
El revelador el cual es de color blanco seca el penetrante que se encuentra en las
discontinuidades extrayeacutendolo con ayuda de la fuerza capilar de esta manera
aparecen las manchas rojizas del penetrante en el aacuterea del defecto tal como se observa
en la figura 38 [50]
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
La aplicacioacuten del revelador es uniforme y se utiliza una capa gruesa a una distancia
aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie la segunda capa se debe aplicar
en direccioacuten transversal a la primera procurando siempre revisar que la primera capa
esteacute seca antes de aplicar la segunda capa [42]
7 Tiempos del revelado
El tiempo del revelado comienza despueacutes de haber aplicado el revelador tal como se
observa en la figura 39 Es recomendable que el tiempo de revelado sea de 10 minutos
miacutenimo y se establece como tiempo permitido 1 hora maacuteximo para reveladores no
acuosos [39] Este periodo del revelador permite visibilizar las indicaciones y es
inversamente proporcional al volumen que tenga la discontinuidad Para dar un tiempo
apropiado al revelador se debe tener en consideracioacuten las siguientes variables tipo de
penetrante sensibilidad de la teacutecnica temperatura de la pieza
36
Figura 39 Tiempo del revelado
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
c Inspeccioacuten de la superficie
Al aplicar el revelador y durante el tiempo de revelado se debe observar la superficie
como ayuda para la interpretacioacuten de las indicaciones [42] Para realizar la inspeccioacuten
se debe seleccionar el tipo de iluminacioacuten si se utiliza un penetrante visible seraacute solo
necesaria la luz normal la iluminacioacuten debe ser adecuada para asegurar que no exista
peacuterdida de la sensibilidad durante la inspeccioacuten [15]
d Interpretacioacuten de los resultados de la inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Para poder interpretar las indicaciones de una manera correcta se debe estar
familiarizado completamente con el proceso de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
Se debe estar seguro si el ensayo se lo realizoacute correctamente ser capaz de obtener toda
la informacioacuten acerca de las discontinuidades y sus consecuencias en la seccioacuten
inspeccionada
La evaluacioacuten correcta de las indicaciones obtenidas depende de la interpretacioacuten lo
maacutes exacta posible de la misma la experiencia del inspector es clave en el proceso
Algunos de los teacuterminos importantes para la interpretacioacuten de indicaciones son
minus Indicacioacuten
Es una sentildeal o marca producida por una discontinuidad que se detecta aplicando el
meacutetodo de ensayos no destructivos las cuales pueden ser falsas no relevantes
relevantes
minus Indicaciones falsas
Son aquellas que aparecen durante el proceso de inspeccioacuten y pueden ser provocadas
por una falla en la aplicacioacuten del meacutetodo de liacutequidos penetrantes por contaminacioacuten
37
de la superficie al no realizar un correcto proceso de limpieza o por no realizar la
remocioacuten necesaria del exceso de penetrante [61]
minus Indicaciones relevantes
Son indicaciones causadas por una condicioacuten o discontinuidad que necesitan ser
evaluadas Con la ayuda de coacutedigos y normas se puede determinar la longitud maacutexima
que debe tener una discontinuidad para ser considerada relevante
minus Indicaciones no relevantes
Se las determina debido a queacute son causadas por la configuracioacuten geomeacutetrica variacioacuten
de estructura o debido al acabado superficial de la pieza Lo que indica que no existe
ninguna relacioacuten con la existencia de discontinuidades o defectos por lo cual no se
necesita evaluar [46]
minus Defecto
Son las indicaciones de una discontinuidad que debido a su tamantildeo forma o el lugar
donde se localiza esta ha excedido los liacutemites de aceptacioacuten que se establece en las
normas o coacutedigos
En base a lo anteriormente mencionado se puede concluir que todos los defectos son
discontinuidades pero no todas las discontinuidades son defectos ni todas las
indicaciones son discontinuidades [61]
e Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios de la seccioacuten 84 paacuterrafo
844 donde se determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
f Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [6]
38
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido
Este procedimiento detalla los requerimientos miacutenimos para la inspeccioacuten de uniones
soldadas y deteccioacuten de fallas por ultrasonido mediante la teacutecnica de arreglo de fases
[62]
a Equipo y materiales a ser utilizados en la inspeccioacuten
minus Equipo de ultrasonido con arreglo de fases
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades
minus Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz si el tamantildeo del grano del material a
examinarse requiere el uso de palpadores de otras frecuencias se puede utilizar para
asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es posible ademaacutes utilizar palpadores
con zapatas curvas que permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte
pieza o tuberiacutea a ser examinada
minus Acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico
b Calibracioacuten de acuerdo al manual OMNISCAN MX2
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo II como se observa en la figura 40
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW
Fuente Certificado de calibracioacuten KARL DEUTSCH 2012
39
minus Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo norma API El transductor es montado sobre una zapata
angular SA10-N55S se recomienda utilizar un bloque de calibracioacuten ASTM E-164
IIW tipo I o tipo II para este procedimiento de calibracioacuten [14]
c Examinacioacuten de soldaduras a tope mediante ultrasonido
Para el procedimiento del uso del meacutetodo de examinacioacuten ultrasoacutenica (UT) para la
inspeccioacuten de soldaduras a tope Esta alternativa se limita para juntas con espesor igual
o mayor a 6 mm (14in)
d Cobertura y superficie de examinacioacuten
El volumen de la pieza a ser explorado debe ser cubierto por el palpador mediante
movimientos en la superficie de barrido esto depende del palpador requerido
Cada movimiento del palpador debe traslapar un miacutenimo del 10 de la dimensioacuten
paralela del transductor (elemento piezoeleacutectrico) a la direccioacuten de punto de salida de
barrido La oscilacioacuten del palpador es permitida si este puede ser demostrado que la
cobertura del traslape es provista
e Velocidad de movimiento
La velocidad de barrido del palpador no debe exceder los 150mms (6 ins) a menos
que la tasa de repeticioacuten de pulsos del equipo sea suficiente para pulsar el palpador
como miacutenimo 6 veces dentro del tiempo necesario para moverse la primera mitad de
la dimensioacuten paralela del transductor a la direccioacuten del barrido en una maacutexima
velocidad de barrido
f Teacutecnica
El volumen de ultrasonido debe incluir el metal de soldadura maacutes una longitud que
corresponda al valor menor entre 25 mm (1 in) del metal base adyacente en cada lado
de la soldadura [14]
40
g Barrido
En la opcioacuten de simulacioacuten de barrido disponible en el equipo de ultrasonido se debe
establecer un plan de barrido que indique las posiciones de inicio y fin del palpador
para asegurar la cobertura del volumen requerido para los aacutengulos de haz apropiados
El barrido manual se muestra en el monitor por calidad de acople y sentildeal excediendo
el umbral de evaluacioacuten estas sentildeales son indicaciones que deben ser evaluadas por el
operador [62]
h Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para Tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios del anexo U donde se
determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
i Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [7]
41
CAPIacuteTULO III
DESARROLLO
En este capiacutetulo se describe los requerimientos establecidos por la norma API 650 para
la inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope necesarios en los meacutetodos de
inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
Para lo cual se detallan los tipos de defectos encontrados en las diferentes probetas
inspeccionadas en este proyecto durante la aplicacioacuten de los distintos meacutetodos de
ensayos no destructivos inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
En buacutesqueda de validar los procedimientos de inspeccioacuten para cada tipo de ensayo no
destructivo se realizoacute un anaacutelisis comparativo de eficacia entre los resultados
obtenidos con el uso del procedimiento descrito en el capiacutetulo II y los resultados de
una entidad externa dedicada a este tipo de trabajos
Por uacuteltimo se presenta el desarrollo de un manual de procedimientos de inspeccioacuten
para cada teacutecnica de ensayos no destructivos visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido Para deteccioacuten de fallas en uniones de soldadura presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo describiendo los requerimientos a seguir para su
aplicacioacuten
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual
La norma API 650 en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales que una soldadura seraacute aceptable mediante
examen visual si la inspeccioacuten muestra lo siguiente
minus No debe haber grietas en la corona otras grietas en la superficie o golpes de arco
sobre o adyacentes a las juntas soldadas
minus Para juntas horizontales a tope accesorios permanentes orientados
horizontalmente y juntas a tope de anillo anular el corte inferior maacuteximo permitido
es de 08 mm (132 in) de profundidad
42
minus La frecuencia de la porosidad de superficie en la soldadura no debe exceder nunca
un racimo (uno o maacutes poros) en 100 mm (4 in) de longitud y el diaacutemetro de cada
racimo no supera los 25 mm (332 in)
minus El refuerzo de las soldaduras en todas las juntas a tope en cada lado de la placa
no debe exceder los siguientes espesores mostrados en la tabla 2
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo
Espesor de la placa mm (in)
Espesor Maacuteximo de refuerzo mm (in)
Juntas Verticales Juntas Horizontales
le 13 (12) 25 (332) 3 (18)
gt 13 (12) a 25 (1) 3 (18) 5 (316)
gt 25 (1) 5 (316) 6 (14)
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute 2018
El refuerzo no necesita ser removido excepto en la medida en que exceda el espesor
maacuteximo aceptable o a menos que se requiera su remocioacuten para el examen
radiograacutefico
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes
La norma API 650 en la seccioacuten 84 paacuterrafo 844 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales inspeccionadas por la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten superior a 15
mm (116 in) se consideran relevantes Cualquier tipo de fisura que se encuentre en el
cordoacuten de soldadura no es aceptable y se rechaza directamente
Una indicacioacuten lineal es una que tiene una longitud mayor que tres veces su ancho
Todas las superficies que han de examinarse deben estar libres de indicaciones
relevantes
Una indicacioacuten redondeada es una forma circular o eliacuteptica con una longitud igual o
inferior a tres veces su ancho Todas las superficies que han de examinarse deben estar
libres de indicaciones redondeadas relevantes mayores a 5mm (316 in) tambieacuten se
43
debe tener en cuenta que cuatro o maacutes indicaciones redondeadas relevantes en una
misma liacutenea separadas por 15mm (116 in) o maacutes de borde a borde
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases
La norma API 650 en la seccioacuten 83 paacuterrafo 831 la cual redirecciona los anexos U6
y U8 que establecen como requerimientos para la evaluacioacuten de indicaciones internas
inspeccionadas por la teacutecnica de ultrasonido por arreglo de fases que las indicaciones
con altura de pico en la pantalla A Scan que superan el 20 sobre el nivel de
referencia deben ser evaluadas para establecer si son defectos
Para reflectores de tamantildeo de maacutes de 40 de altura de pico en la pantalla A Scan de
los defectos aceptables superficiales o subsuperficiales seraacuten evaluados utilizando la
tabla 3
La documentacioacuten escrita se produce para cada defecto inaceptable defectos
aceptables que sean superiores al 50 del nivel de referencia para las teacutecnicas basadas
en la amplitud o superiores al 75 de la longitud aceptable para las teacutecnicas que no
utilizan amplitud
Para evaluar los defectos superficiales y subsuperficiales seguacuten su longitud de acuerdo
al espesor de la plancha se debe utilizar la tabla 3
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) Puede ser usada para todos los Materiales (SI) Todas las dimensiones en mm
Espesor
de
soldadura
(119957)119938
LONGITUD DE FALLA ACEPTABLE (l)
Para fallas
119852119854119849119838119851119839119842119836119842119834119845119838119956119939
con altura (h)
Para fallas sub superficiales con altura (h)
20 25 30 20 30 40 50 60
6 a lt 10 8 4 3 5 3 No
permitido
No
permitido
No
permitido
10 a lt 13 8 8 4 14 5 4 No
permitido
No
permitido
13 a lt 19 8 8 4 38 8 5 4 3
19 a lt 25 8 8 4 75 13 8 6 5
44
25 a lt 32 9 8 4 100 20 9 8 6
32 a lt 40 9 8 4 125 30 10 8 8
40 a lt 44 9 8 4 150 38 10 9 8
a t= espesor de la soldadura excluyendo cualquier refuerzo permitido Para una soldadura a tope que
une miembros que tienen diferentes espesores en la soldadura t es el menor de los dos
b Cualquier falla superficial para ser considerada aceptable debe satisfacer la limitacioacuten de tamantildeo
de esta tabla y adicionalmente satisfacer las limitaciones de caracterizacioacuten MTPT
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute Addendum 2018 paacuteg 460
32Construccioacuten de probetas
Se describe el proceso de construccioacuten de las probetas utilizadas para la deteccioacuten e
identificacioacuten defectologica la misma que consta de una probeta tipo tanque de
almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 tres probetas tipo junta a tope y tres probetas
tipo junta en T
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque
En esta seccioacuten se describe el proceso de fabricacioacuten del tanque probeta
a Proceso de seleccioacuten de tapa
Con una plancha de acero A36 se determinaron cuatro paraacutemetros el diaacutemetro
exterior el radio de bombeo el radio de borde y fondo los cuales se encuentran
estandarizados en el coacutedigo ASME seccioacuten UG-32 y en las tablas KLOPPERFORM
establecidas en el coacutedigo SPVC (swidish pressure vessel code) con un diaacutemetro de
1000 mm como se indica en la tabla KOPPERFORM del anexo 7 [63] Usando una
abombadora mecaacutenica de alta presioacuten se colocaron los paraacutemetros calculados dando
como resultado una tapa del tipo toriesfeacuterico en ceacutedula 150
b Proceso de barolado del cuerpo
Se selecciona planchas de 300 x 3000 mm se ubica en la maacutequina baroladora entre los
rodillos el rolado de la plancha se verifica con un molde fabricado a la medida rueda
entre los rodillos hasta obtener la forma ciliacutendrica deseada con un diaacutemetro 1000 mm
se realizan puntos de soldadura en los extremos a unir y se repite el proceso hasta
45
conseguir los dos anillos que conforman el cuerpo del tanque como se ve en la figura
41
Figura 41 Planchas baroladas
Fuente Christian Peacuterez
c Proceso de fabricacioacuten del piso
Para el piso del tanque de almacenamiento es necesario una plancha de 1010 x 1010
mm se realiza el trazado de una circunferencia de diaacutemetro 1010 mm como se observa
en los planos que se encuentran en el anexo 1 y se procede a realizar el corte de la
seccioacuten circular utilizando el meacutetodo de oxicorte el mismo que se puede observar en
la figura 42
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento
Fuente Christian Peacuterez
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope
Se describe el proceso que se realizoacute para la construccioacuten de las probetas tipo junta el
mismo que se ve a continuacioacuten
minus De la plancha de acero ASTM A-36 se cortan formas rectangulares de 10x15
(mm) utilizando una moladora y disco de corte de 4pulg
46
minus Se debe igualar la zona donde se va a realizar el biselado para que este quede
uniforme y asiacute haya una correcta fusioacuten del cordoacuten de soldadura utilizando el
proceso SMAW
minus Las planchas rectangulares se las suelda en formas de juntas a tope y tipo T
siguiendo el mismo proceso hecho en la probeta tipo tanque induciendo las
discontinuidades
323 Soldadura
Para cumplir con las normativas de construccioacuten bajo un procedimiento de soldadura
correcto para este tipo de tanques de almacenamiento se elaboroacute el procedimiento de
soldadura (WPS) y la calificacioacuten del soldador (WPQ) por parte de un certified
welding inspector (CWI) el cual entregoacute la documentacioacuten que se puede observar en
los anexos 5 y 6 Los mismos que se debe seguir para un correcto proceso de
construccioacuten del tanque de almacenamiento cumpliendo con los paraacutemetros y
estaacutendares necesarios para la fabricacioacuten del mismos
a Procedimiento de soldadura
En este procedimiento se detallan los paraacutemetros de soldadura utilizando el proceso
SMAW los mismos que se observan en la tabla 4 Estos paraacutemetros son los que debe
cumplir el soldador durante el proceso de unioacuten de las piezas para la construccioacuten del
tanque probeta y de las probetas tipo junta
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW
No De
pase
Proces
o
Material de
aporte
Corriente
Vel
Alim
Electrod
o
(mmmin
)
Voltaje
(voltios
)
Vel de
Avance
(Pulgmi
n)
Clase Diaacutemetr
o (mm)
Amperaj
e (amp)
Tipo y
polarida
d
Raiacutez SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 10 -
14 V
8-12
Pase
caliente
SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 11 - 14
V
9-13
Relleno SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 19 - 25
V
11-15
Acabad
o
SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 20 - 25
V
11-15
Fuente Especificacioacuten del Procedimiento de Soldadura- WPS Giovanni Aguais 2019 [64]
47
minus Pase de raiacutez es el que se realiza para unir las dos piezas daacutendole un soporte inicial
al cordoacuten de soldadura [65]
minus Pase de caliente este pase sirve para que el pase de raiacutez penetre un poco maacutes el
bisel de la junta [65]
minus Pase de relleno es el que permite que el pase de presentacioacuten quede uniforme
este debe quedar por debajo de la ranura 2 mm [65]
b Proceso de ensamblaje de las piezas por soldadura SMAW
Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento y las probetas tipo junta en T y a
tope se debe realizar el biselado en V utilizando una moladora con disco de desbaste
posteriormente se realiza los pases utilizando el proceso de soldadura SMAW el
primero de raiacutez utilizando un electrodo E6010 para el segundo pase se el de relleno
utilizando un electrodo E7018 para el tercer pase el de relleno se utiliza un electrodo
E7018 y el pase final de acabado se realiza con un electrodo E7018 Pero al ser
necesario la generacioacuten de defectos en los cordones de soldadura se debe realizar una
serie de modificaciones en el proceso de soldadura las cuales se describen en las tablas
5 y 6
33Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea
331 Defectos en las probetas tipo junta
Para la construccioacuten de las probetas se tienen fuentes bibliograacuteficas que ayudan con
las causas por las cuales se puedan generar defectos en la soldadura tales como el
documento Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura ademaacutes con la ayuda de
criterios de ingenieriacutea conocemos el comportamiento metaluacutergico de los materiales y
sus posibles reacciones
Se realizaron un tanque a escala y 6 tipos de placas (tres con soldadura a tope y tres
con soldadura tipo filete) las cuales fueron sometidas a diversas fallas en su
fabricacioacuten con el fin de poder realizar los anaacutelisis comparativos de las mismas
Mediante teacutecnicas de inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo
de fases aplicado a las probetas elaboradas se pudo detectar los siguientes defectos y
sus causas como se muestran en la tabla 5 de las probetas tipo junta y en la tabla 6 de
la probeta tipo tanque
48
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas
PLACA CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
P1F Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P1T Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P2F Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten + Socavadura VT + PT Manejo
defectuoso
del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente
muy elevada
P2T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P3F Filete ldquoTrdquo Fisura VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
P3T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P4 Tope Fisura UT + VT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
49
P5 Tope Inclusioacuten UT + VT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P6 Tope Quemoacuten UT + VT Exceso de
amperaje un
manejo
inadecuado
bajas en la
velocidad del
electrodo
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
332 Defectos en la probeta tipo tanque
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus
causas
CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
Filete ldquoTrdquo Porosidad agrupada VT + PT provocadas
por gases
agentes
oxidantes o
exceso de
humedad en el
revestimiento
del electrodo o
en el metal
base
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten VT + PT Manejo
defectuoso del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente muy
elevada
Filete ldquoTrdquo Fisura
VT + PT Humedad
excesiva en el
electrodo o en
los bordes de
la plancha
base limpieza
prematura de
la escoria
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten en
raiacutez
VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
50
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en el
bisel
VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
inadecuado
disentildeo de la
junta
contaminacioacuten
excesiva
Tope Socavadura en raiacutez UT + VT Cuando la
velocidad de
aporte es muy
raacutepida cuando
el amperaje
del electrodo
es muy alto
cuando
diaacutemetro del
electrodo es
muy grande
Tope Discontinuidad en raiacutez UT + VT Falta de
material de
aporte
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en raiacutez VT + PT Falta de
abertura en la
raiacutez amperaje
muy bajo
incorrecta
alineacioacuten de
los elementos
al soldar
diferencia de
espesores de
las placas
Tope Socavadura externa UT + VT Mucha
velocidad de
aporte del
material
Tope Falta de fusioacuten por
High low
UT + VT Se produce
por la mala
alineacioacuten de
las piezas a
unir
Filete ldquoTrdquo Falta de soldadura VT Falta de
material de
aporte
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
51
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades
Para la identificacioacuten de cada discontinuidad se realizoacute tablas describiendo el tipo de
defecto y su condicioacuten siendo evaluadas bajo el criterio de aceptacioacuten o rechazo de la
norma API 650
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque
En la tabla 7 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en cada junta a tope de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de
ultrasonido con arreglo de fases
En la tabla 7 se observa los diferentes defectos encontrados en cada una de las juntas
identificando que no cumplen con las condiciones y paraacutemetros de aceptacioacuten
establecidos en la norma API 650 Como ejemplo la fisura encontrada en la junta 1 de
la probeta tipo tanque tiene una longitud de 11 mm y no cumple con la longitud de
falla aceptable (6 mm) para este tipo de defecto (observar en la tabla 5) para un espesor
de 6 mm y altura de 4 mm
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del
Defecto
Condicioacuten
Observacioacute
n Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J1 1559 519 8000 Rechazado Falta de
fusioacuten
2400 511 15900 Rechazado Porosidad
agrupada
2400 511 18000 Rechazado Falta de
penetracioacuten
5000 511 20100 Rechazado Porosidad
agrupada
1100 550 40800 Rechazado Fisura
5900 496 59300 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
52
2400 550 84600 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
3200 564 101000 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
6570 570 105800 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
1100 545 115300 Rechazado Porosidad
agrupada
4400 496 125200 Rechazado Falta de
fusioacuten en
bisel
1200 479 150800 Rechazado Socavadura
en raiacutez
2 J2 400 555 22800 Rechazado Discontinuid
ad en raiacutez
3 J3 700 547 8100 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
1000 543 16300 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
4 J4 23400 017 17100 Rechazado Socavadura
externa
5 J5 1100 556 5700 Rechazado Fisura
6 J6 20650 521 450 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
12200 501 28800 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
30900 553 64600 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
14600 537 116400 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
53
13700 562 138700 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
22900 571 177100 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
100000 500 200000 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 8 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en la junta tipo T de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
Como resultado en la tabla 8 se observa los diferentes defectos determinados en las
juntas inspeccionadas las cuales se encuentran fuera del rango de aceptacioacuten de la
norma API 650 un claro ejemplo un defecto muacuteltiple (falta de fusioacuten inclusioacuten y
socavadura) encontrado en la junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de
45 mm consideraacutendose relevante debido a que su dimensioacuten es superior a 15 mm
(116 in) como se puede observar en la norma API 650
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1
J7
3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
4500 5700 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
+ inclusioacuten
2200 17400 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
1100 21900 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
400 26800 Rechazado Falta de soldadura
2000 28000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 9 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de inspeccioacuten visual
54
La tabla 9 muestra los diferentes defectos que contienen cada una de las juntas
determinando que la junta 7 sobrepasa los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API
650 Un defecto muacuteltiple nuacutemero 7 (falta de fusioacuten y socavadura) encontrado en la
junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de 32 mm por lo que incumple
con la condicioacuten de que no debe haber grietas en la corona otras grietas en la
superficie o golpes de arco sobre o adyacentes a las juntas soldadas
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J 1 - - Aprobado -
2 J 2 - - Aprobado -
3 J 3 - - Aprobado -
4 J 4 - - Aprobado -
5 J 5 - - Aprobado -
6 J 6 - - Aprobado -
7 J 7 3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura
8 J 7 4500 57000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura +
Inclusioacuten
9 J 7 2200 174000 Rechazado Socavadura+ Inclusioacuten
10 J 7 1100 219000 Rechazado Socavadura + Inclusioacuten
11 J 7 400 268000 Falta de soldadura
12 J 7 2000 280000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta
En la tabla 10 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas tipo T mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
En la tabla 10 se observa una serie de defectos en las juntas inspeccionadas P2F P2T
P3F y P3T los cuales sobrepasan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
La fisura en la probeta 3 vista frontal (P3F) tiene una longitud de 167 mm por lo que
cumple con la condicioacuten de que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten
superior a 15 mm (116 in) se consideran relevantes
55
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 881 1224 Rechazado Inclusioacuten
388 5168 Rechazado Socavadura
4
P2T
662 1366 Rechazado Inclusioacuten
343 3052 Rechazado Inclusioacuten
429 7120 Rechazado Inclusioacuten
1038 10908 Rechazado Inclusioacuten
626 14889 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F 16700 16700 Rechazado Fisura
6 P3T - - Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 11 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope mediante la teacutecnica de ultrasonido con
arreglo de fases
Se observa en la tabla 11 una serie de defectos en cada junta de las probetas
inspeccionadas los cuales superan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
Como ejemplo encontramos la inclusioacuten encontrada en la probeta 5 (P5) que tiene una
longitud de 8 mm e incumple con la falla aceptable de 3 mm (observar la tabla 5) para
un espesor de 6 mm y altura de 3 mm
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta
Ndeg
Identific
acioacuten de
Soldadu
ra
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P4 4000 522 5800 Rechazado Fisura
2
P5
1200 564 1200 Rechazado Inclusioacuten
1600 557 4000 Rechazado Inclusioacuten
600 488 7600 Rechazado Inclusioacuten
800 244 10400 Rechazado Inclusioacuten
1000 527 13200 Rechazado Inclusioacuten
3 P6 600 025 7600 Rechazado Quemoacuten
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
56
En la tabla 12 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope y tipo T mediante la teacutecnica de ultrasonido
con arreglo de fases
En la tabla 12 se observa los defectos encontrados en cada junta y se asevera que solo
las juntas P1F y P1T cumplen con los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
pero las demaacutes juntas incumplen dichos paraacutemetros Un ejemplo claro de este
incumplimiento es la porosidad encontrada en la probeta 4 (P4) con una longitud de
303 mm por lo que no cumple con la condicioacuten de aceptacioacuten ya que el diaacutemetro no
supera los 25 mm (332 in)
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 764 1183 Rechazado Inclusioacuten
11563 5276 Rechazado Concavidad interna
4 P2T 604 1464 Rechazado Inclusioacuten
552 3085 Rechazado Inclusioacuten
335 7066 Rechazado Inclusioacuten
1118 11108 Rechazado Inclusioacuten
656 15080 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F - 16700 Aprobado NA
6 P3T - 16700 Aprobado NA
7 P4 303 811 Rechazado Porosidad
8 P5 968 9070 Rechazado Escoria
P5 240 13300 Rechazado Porosidad
9 P6 - 16700 Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
35Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten
La validacioacuten de los procedimientos desarrollados en este proyecto de titulacioacuten se la
realiza mediante la obtencioacuten del porcentaje de error en la deteccioacuten de defectologiacutea
en las probetas tomando como 100 de precisioacuten en la deteccioacuten defectologica el
procedimiento de una empresa externa
Para encontrar el porcentaje de error que existe en el procedimiento se utiliza la
ecuacioacuten (2)
57
119837119838 119838119851119851119848119851 =| valor medidominusvalor de referencia |
valor de referencia X 100 (2)
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido
Para la validacioacuten del procedimiento de ultrasonido se realizoacute una comparacioacuten de los
resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes descrito
y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) que se encuentran en los anexos 12 y 13 determinando si es vaacutelido o
no el procedimiento veacutease en la tabla 13 y tabla 14
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido
Resultados obtenidos Valores de referencia
Error
N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuidad Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
J1 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1559 519 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1512 519 052
J1 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2400 511 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2250 511 625
J1 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2400 511 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2500 511 416
J1 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
5000 511 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
4837 511 326
J1 Fisura (408 mm
de Oacute) 1100 550 Fisura (408 mm
de Oacute) 1054 550 418
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm
de Oacute)
5900
496 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm de
Oacute)
5790
496
186
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (846
mm de Oacute) 2400 550
Falta de fusioacuten
en raiacutez (846 mm
de Oacute) 2360 550
166
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute)
3200 564 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute) 3100 564
312
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6570 570
Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6430 570
213
J1 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute)
1100 545 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute) 1045 545
500
J1 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute)
4400 496 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute) 4290 496
250
J1 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute)
1200 479 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute) 1124 479
633
58
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta
J2 Discontinuidad
en raiacutez (228
mm de Oacute)
400 555 Discontinuidad
en raiacutez (228 mm
de Oacute) 400 555
0
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute)
700 547 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute) 677 547
328
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163
mm de Oacute)
1000 543 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163 mm
de Oacute) 973 543
270
J4 Socavadura
externa (171
mm de Oacute)
23400 017 Socavadura
externa (171
mm de Oacute) 22535 017
369
J5 Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
0
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20650 521
Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20500 521
072
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute)
12200 501 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute) 12180 501
016
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute)
30900 553 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute) 30865 553
011
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14600 537
Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14490 537
075
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13700 562
Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13667 562
024
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22900 571
Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22800 571
043
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
100000 500
Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
10000
0 500
0
Valores Obtenidos Valor de Referencia
Error N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
P4 Fisura
(58 mm de Oacute)
4000 522 Fisura
(58 mm de Oacute)
3863 522 350
P5 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1200 564 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1185 564 125
P5 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1600 557 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1550 557 312
P5 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
600 488 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
567 488 550
P5 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
800 244 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
777 244 287
59
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
633 en la comparacioacuten de resultados siendo menor al 10 establecido como valor
maacuteximo de error porcentual esto se debe a la experiencia del inspector en lectura
interpretacioacuten de los valores entregados por el equipo de ultrasonido y la manipulacioacuten
del mismo
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes
Para la validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 10 y 11 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar las tablas 15 y 16
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo tanque
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
P5 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 0
P6 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
600 025 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
575 025 416
Valor Obtenido Valor de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J7
Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3200 Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3145 171
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4500 Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4440 133
Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2200 Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2069 595
Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1100 Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1050 454
Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
400 Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
397 075
Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 0
60
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
675 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes siendo
menor al 10 establecido como valor maacuteximo de error porcentual esto se debe a la
experiencia del inspector en interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual
Para la validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 8 y 9 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar la tabla 17 y tabla 18
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F
Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
881 Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
870
124
Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
388 Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
363
644
P2T
Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
662 Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
623
589
Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
343 Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
328
437
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
429
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
400
675
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
1038
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
992
443
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
626
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
600
415
P3F Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 0
P3T NA 16700 NA 16700 0
61
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta
tipo tanque
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
764 Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
760
052
Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11563 Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11532
026
P2T
Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
604 Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
600
066
Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
552 Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
525
489
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
335
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
330
149
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1118
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1102
143
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
0
P3F NA 16700 NA 16700 0 P3T NA 16700 NA 16700 0
P4 Porosidad
(811 mm de
Oacute)
303
Porosidad
(811 mm de
Oacute)
295
264
P5 Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
0
P5 Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
240
Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
232
333
P6 NA 167 NA 167 0
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error
Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J 1 NA 360000 NA 360000 0
J 2 NA 30000 NA 30000 0
J 3 NA 30000 NA 30000 0
J 4 NA 30000 NA 30000 0
J 5 NA 30000 NA 30000 0
J 6 NA 360000 NA 360000 0
62
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
489 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten visual siendo menor al 10
establecido como valor maacuteximo de error porcentual a la experiencia del inspector en
interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
J 7 Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3200
Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3120
250
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4500
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4425
166
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2200
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2178
100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1053
427
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
400
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
383
425
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
2000
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
1920
400
63
36Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual
Procedimiento para Inspeccioacuten Visual
Coacutedigo
UPS-VT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
64
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T y a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
inspeccioacuten visual
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T y
a tope aplicando la teacutecnica de inspeccioacuten visual utilizada en tanques atmosfeacutericos
con la finalidad de detectar discontinuidades en la soldadura abiertas a la superficie
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en inspeccioacuten visual
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 3 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
6 Equipo
minus Escobilla de acero
minus Linterna
minus Calibrador pie de rey
minus Solvente
minus Marcador para metal
minus Cinta meacutetrica
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la inspeccioacuten visual directa
65
8 Condicioacuten superficial
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe dantildear
ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante que
impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
9 Desarrollo de actividades
91Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste como
se indica en la norma API 650
92Preparacioacuten de la superficie
minus Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente se debe
limpiar el aacuterea que se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que
la toalla quede limpia despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual
se recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 pul eliminando
cualquier rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 pul a
cada lado del cordoacuten de soldadura
93Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
94Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie
66
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas del anexo 20
10 Inspeccioacuten
Para la inspeccioacuten visual de la junta se debe observar el cordoacuten de soldadura
minuciosamente tratando de detectar cualquier discontinuidad superficial en el cordoacuten
de soldadura si se encuentra una discontinuidad se debe tomar los dimensionamientos
de esta Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector visual nivel I
11 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo o un
registro de laboratorio la cual tendraacute como variables calificaciones de soldador
material a inspeccionar cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem
caracteriacutesticas de la discontinuidad y observaciones de ser el caso
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
13 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede encontrar en el
anexo 2
131Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
4 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
67
5 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
6 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
7 Espesor es el espesor de la plancha utilizada para la fabricacioacuten del tanque de
almacenamiento
8 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
9 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
10 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
11 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
68
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Liacutequidos Penetrantes
Coacutedigo
UPS-PT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS PENETRANTES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
69
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de liacutequidos
penetrantes
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T
con la aplicacioacuten de liacutequidos penetrantes visibles aplicada a tanques atmosfeacutericos
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en liacutequidos penetrantes
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T bisel en V
6 Equipo
- Calibrador pie de rey
- Cinta meacutetrica
- Toallas absorbentes
- Para el procedimiento se debe utilizar el kit de liacutequidos penetrantes visibles
removibles con solvente lo cual se contempla en el meacutetodo C ndash tipo II (ASTM E
165) que se puede observar en la tabla 19
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes
Elemento Designacioacuten del
fabricante
Coacutedigo de jaula
Prueba de referencia
Penetrante SKL-SP2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Revelador SKD-S2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Removedor SKC-S AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Fuente Manual de Procedimientos de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2019
70
Nota antes de cada procedimiento de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes se debe
verificar la fecha de caducidad del kit para evitar cualquier falla en la deteccioacuten
defectologica Adicionalmente se puede realizar la verificacioacuten de la validez de los
liacutequidos mediante pruebas en bloque patroacuten
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la de penetrantes visibles del tipo II removibles con
solventes y aplicacioacuten de revelador no acuoso
8 Condicioacuten superficial
81Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10 s aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
82Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
71
minus Desengrasado
Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente que viene
en el kit de liacutequidos penetrantes con esta se debe limpiar el cordoacuten de soldadura que
se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que la toalla quede limpia
despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus Desoxidacioacuten
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
9 Desarrollo de actividades
91 Secado de las superficies de las piezas
Deben secarse las piezas mojadas antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de pantildeos limpios que no dejen pelusa
92 Aplicacioacuten del penetrante
Se debe aplicar el penetrante en la superficie de la pieza a inspeccionar lo cual se lo
realiza rociando el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm evitando el
exceso de penetrante se debe dejar el tiempo de 5min
93 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante se debe eliminar de la superficie con ayuda de toallas
absorbentes impregnadas con solvente se debe realizar la limpieza en un solo sentido
hasta quedar sin liquido penetrante visible
94 Secado
El proceso de secado despueacutes de la remocioacuten del penetrante es de 5 minutos para
cumplir con el secado del solvente
95 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
La aplicacioacuten del revelador es uniforme una capa gruesa mantenieacutendose a una
distancia aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie
72
96Tiempos del revelado
El tiempo del revelado debe ser de 10 min y se establece que como maacuteximo el tiempo
permitido sea de 1 horas para reveladores no acuosos
97 Inspeccioacuten de la superficie
Se debe observar la superficie para detectar cualquier indicacioacuten en la soldadura estas
se tintildeen de color rojo por accioacuten del liacutequido penetrante con el contraste del fondo
blanco del revelador haciendo visible cualquier discontinuidad toda indicacioacuten
relevante debe ser medida y documentada en el registro Para determinar el tipo exacto
de defecto encontrado se debe seguir la capacitacioacuten de inspector de liacutequidos
penetrantes nivel I
10 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques para almacenamiento de petroacuteleo
11 Limpieza final
Cuando se utiliza reveladores no acuosos en la limpieza final estos deben ser
removidos este proceso puede ser con un rocioacute de agua desengrasantes o solvente
12 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte para inspeccioacuten visual se lo
puede visualizar en el anexo 3
121Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Set de liacutequidos penetrantes se coloca la marca y el tipo de kit que se va a utilizar
4 Tiempo de limpieza se coloca el tiempo de limpieza que transcurrioacute durante la
inspeccioacuten
73
5 Tiempo de penetracioacuten se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el penetrante durante
la inspeccioacuten
6 Tiempo de revelado se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el revelador durante la
inspeccioacuten
7 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
8 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
9 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
10 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
11 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la Norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
74
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido
por arreglo de fases
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Ultrasonido por Arreglo
de Fases
Coacutedigo
UPS-UT-01
Ndeg Pagina
06
PROCEDIMIENTO DE ULTRASONIDO MEDIANTE LA TEacuteCNICA DE
ARREGLO DE FASES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
75
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
ultrasonido con arreglo de fases
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura a tope
el espesor de estas maacutes delgado de los miembros de la junta debe ser de 6mm (14in)
aplicando la teacutecnica de ultrasonido con arreglo de fases
3 Personal
minus Nivel II en ultrasonido
Encargado de realizar la inspeccioacuten bajo este procedimiento
Supervisar nivel I en ultrasonido
minus Nivel I
Realizar la inspeccioacuten sujetaacutendose a este procedimiento bajo la supervisioacuten del nivel
II en ultrasonido
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Material y caracteriacutesticas de referencia
minus Material de la estructura ndash ASTM A36
minus Espesor de la plancha - 14rdquo
6 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
7 Equipo
71Instrumento ultrasoacutenico
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
76
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades El equipo que cumple con estos
paraacutemetros necesarios para el procedimiento de inspeccioacuten es el modelo OMNISCAN
MX2 por arreglo de fases
72Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz modelo 5L16-96X 10-A10-P-25-OM si el
tamantildeo del grano del material a examinarse requiere el uso de palpadores de otras
frecuencias se puede utilizar para asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es
posible ademaacutes utilizar palpadores con zapatas curvas modelo SA10- N55S-AOD que
permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte pieza o tuberiacutea a ser
examinada
73Elemento acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico En caso de no contar con el producto CMC se utilizaraacute como remplazo
aceite glicerina o grasa liviana
8 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada en el procedimiento de ultrasonido por arreglo de fases el
cual utiliza ondas transversales
9 Meacutetodo de calibracioacuten
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo I como se observa en la figura 31
91Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor Olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo Norma API
Para calibrar el equipo se debe seguir estos pasos
minus Conectar el transductor al equipo Omniscan MX2
minus Introduzca el coacutedigo correcto de la zapata y permita que el equipo reconozca el
transductor por medio del software y bibliotecas disponibles
77
minus Introduzca el valor teoacuterico de la velocidad de onda de corte del material que seraacute
inspeccionado
minus Introduzca un rango apropiado para el bloque de prueba que estaacute siendo utilizado
minus Introduzca la geometriacutea de la junta aacutengulo de bisel taloacuten altura del taloacuten etc
minus Calibracioacuten por sensibilidad
minus Calibracioacuten por velocidad
minus Calibracioacuten por retardo de zapata
El proceso de calibracioacuten se realiza con la funcioacuten de rechazo apagada y con el fin de
calibrar los siguientes tres paraacutemetros de manera ordenada
minus Sensibilidad - con la ayuda de reflectores de 116in a una profundidad de 15mm
para el caso de los bloques II W Tipo I y II se determina el nuacutemero de decibeles
necesarios para que este tipo de indicaciones pequentildeas alcancen amplitudes
visualizadas en el Scan A entre un 40 y 60 en todas las leyes focales utilizadas
en la inspeccioacuten la ganancia utilizada para este fin seraacute usada como el factor B en
la determinacioacuten del escalafoacuten de la indicacioacuten factor D
minus Velocidad del sonido del material - mediante la ayuda de dos radios de distancia
conocida ubicados en los bloques IIW tipo I o tipo II se realiza la calibracioacuten de
la velocidad del sonido o tiempo de vuelo de la onda soacutenica transversal en el acero
al carbono que en este caso debe permanecer cercana a los 3240 ms
minus Retardo de la zapata - debido a que la zapata angular utilizada en esta inspeccioacuten
genera que los muacuteltiples cristales emisores del tren de ondas se encuentren a
distancias diferentes del metal base es necesario que el equipo genere una
secuencia de disparos de la onda de los diferentes elementos para de esta manera
generar un tren de ondas refractado coherente con la inspeccioacuten
minus Curvas de medicioacuten (ajuste de sensibilidad) - se debe utilizar un bloque de
referencia correspondiente AWS
78
10 Condicioacuten superficial
Se debe preparar la superficie a inspeccionar esta debe tener un acabado que permita
un acople adecuado entre la zapata y la superficie del elemento debe estar libre de
suciedad salpicadura o pintura
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
11 Teacutecnica de barrido
Para el barrido se debe desplazar en forma paralela al cordoacuten de soldadura colocando
el transductor a una distancia de 10 mm del centro del cordoacuten de soldadura
examinando toda la longitud de este Es recomendable realizar una rotacioacuten de 5deg a 7deg
con el transductor de esta manera se puede detectar defectos de orientacioacuten Se debe
colocar durante el barrido constantemente una capa de acoplante
12 Registro e identificacioacuten
Las discontinuidades que sobrepasen el 50 de la altura maacutexima que debe tener el eco
en la pantalla asiacute como indicaciones que se visualicen en las demaacutes pantallas del
ultrasonido se las debe registrar en el archivo creado en el equipo para posteriormente
ser evaluadas Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector por ultrasonido nivel I
13 Criterios de aceptacioacuten
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
14 Reportes
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede ver en el anexo 4
79
141Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Angulo de transductor se coloca el valor del aacutengulo en el que se calibra el
transductor
4 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
5 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
6 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
7 Longitud inspeccioacuten es la longitud de la junta a inspeccionar
8 Espesor es el espesor de la plancha con la cual fue fabricada la probeta
9 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
10 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
11 Ubicacioacuten del defecto profundidad es la profundidad en la que se encuentra el
defecto detectado este valor nos entrega el equipo de ultrasonido
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
80
CAPIacuteTULO IV
COSTO
41 Costos directos
Son los costos directamente relacionados con la construccioacuten de las probetas
411 Mano de obra
Son los costos de mano de obra que fue utilizada para la elaboracioacuten de las probetas
con defectologiacutea
Tabla 20 Costo mano de obra
Costo construccioacuten probetas
Cargo Tiempo (h) Valor hora (USD) Valor Total (USD)
Soldador 40 1000 40000
Barolado 14 900 12600
TOTAL $ 52600
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
412 Material y equipo
Son los costos de la materia prima y materiales que se utilizaron para la construccioacuten
e inspeccioacuten de las probetas
Tabla 21 Costo materiales y equipo
Descripcioacuten Cantidad Valor (USD) Valor Total (USD)
Planchas ASTM A-36 de
1220x2440x 6mm
3 10000 30000
Disco de desbaste 7ʺx58 2 320 640
Disco de corte 7ʺx116 5 200 1000
Grata 7ʺ 1 1050 1050
Grata 4ʺ 1 773 773
Guantes para soldador 1 536 536
Polifan 4ʺ 2 502 1004
Electrodo E 6010 3(lb) 755 2265
Electrodo E 6013 8(lb) 620 3102
Kit Liacutequidos Penetrantes 1 6400 6400
Pantildeos absorbentes 5 180 900
Regla metaacutelica 1 350 350
Gel CMC 22(lb) 500 1100
Glicerina 1 150 150
Cincel 1 350 350
Tapa toriesfeacuterico
diaacutemetro 1000mm
1 28000 28000
TOTAL $ 77620
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
81
42Gastos generales
Son los costos de materiales mano de obra capacitacioacuten alquiler de equipos gastos
varios e imprevistos que se hicieron para la elaboracioacuten de las probetas e inspecciones
de las mismas
Tabla 22 Gastos generales
Descripcioacuten Valor (USD)
Uacutetiles de Oficina 4500
Transporte 17200
Impresiones 6000
Alquiler de Equipo de Ultrasonido 45000
Capacitacioacuten 100000
Inspeccioacuten visual 18000
Inspeccioacuten liacutequidos penetrantes 19000
Inspeccioacuten ultrasonido con arreglo
de fases
45000
Varios 30000
TOTAL $ 284700
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
43Costo total del proyecto
Es el valor total de los gastos en material mano de obra y gastos generales del
proyecto
Tabla 23 Costo total del proyecto
Descripcioacuten Valor (USD)
Mano de obra 52600
Materiales y Equipo directos 77620
Gastos Generales 284700
TOTAL 414920
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
82
CONCLUSIONES
minus A los resultados obtenidos en las inspecciones de las probetas los mismos que se
puede observar en las tablas 7 8 9 10 11 y 12 se los evaluoacute bajo los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API650 los cuales determinaron que ninguna
discontinuidad cumple con los paraacutemetros de aceptacioacuten y valida la eficiencia de
esta para evaluar discontinuidades
minus Los defectos obtenidos por las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten aplicadas a las
juntas de las 7 probetas fabricadas los cuales se pueden observar en las tablas 7
8 9 10 11 y 12 siendo las maacutes concurrentes la inclusioacuten con una altura de 6 mm
la cual fue detectada por el meacutetodo de ultrasonido con arreglo de fases y rechazada
por tener una longitud de falla aceptable superior al liacutemite de 4 mm para un espesor
de 6 mm y la falta de fusioacuten con una longitud de 32 mm la cual fue detectada
por el meacutetodo de liacutequidos penetrantes y rechazada por tener una longitud superior
al liacutemite de 15 mm para indicaciones lineales relevantes
- La validaciones mediante porcentaje de error de deteccioacuten para cada procedimiento
de ensayo no destructivo se las puede observar en las tablas 13 14 15 16 17 y
18 de las cuales los porcentajes de error maacutes altos de cada teacutecnica obtenidos
fueron 675 para el meacutetodo de liacutequidos penetrantes 633 en ultrasonido por
arreglo de fases y 489 para inspeccioacuten visual los mismos que se encuentra por
debajo del liacutemite de 10 de error porcentual permitido en la toma de datos lo que
permite validar los procedimientos descritos anteriormente
minus Se desarrolloacute un manual de procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a
tope y tipo T para cada teacutecnica de ensayos no destructivos en inspeccioacuten visual
liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo de fases en el que se detallan la
informacioacuten necesaria que debe contener un manual de procedimientos asiacute como
un correcto procedimiento de inspeccioacuten y evaluacioacuten de juntas en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo
83
RECOMENDACIONES
minus Al existir otras normas y coacutedigos de construccioacuten de tanques se recomienda la
investigacioacuten de los requerimientos de estas para validar si los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API 650 son los maacutes adecuados para la
inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
minus Se recomienda continuar con la investigacioacuten sobre el anaacutelisis defectoloacutegico del
tanque probeta y las probetas tipo junta aplicando otros tipos de ensayos no
destructivos como radiografiacutea industrial y partiacuteculas magneacuteticas para determinar
cuaacutel teacutecnica es las maacutes eficiente en este tipo de deteccioacuten defectologica y si se
encuentran los mismos defectos en las probetas
minus Para una correcta validacioacuten se recomienda contar con una capacitacioacuten previa a
la inspeccioacuten ya que tales conocimientos permiten una mejor identificacioacuten de los
tipos de defectos realizar una medicioacuten adecuada es decir ejecutar un trabajo maacutes
eficaz Caso contrario se puede obtener un error porcentual mayor al permitido y
se tendraacute que repetir la inspeccioacuten en esa junta
minus En este proyecto de titulacioacuten se estudia un tipo de tanque de almacenamiento a
presioacuten atmosfeacuterica se recomienda desarrollar el estudio de otros tipos de
estructuras como los tanques a presiones altas o de baja presioacuten existentes en la
industria para determinar si el manual de procedimientos desarrollado en este
proyecto de titulacioacuten es vaacutelido
84
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ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125
91
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Localizacioacuten SI NO
CalificacioacutenO BSERVACIO NESNdeg
IdentificacioacutenSoldador
Longitud
de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto
(mm)
Soldadura Ndeg
Temperatura de la pieza Tipo de Iluminacioacuten ModeloNuacutemero de Serie o
CoacutedigoFecha de Calibracioacuten
Equipo de Medicioacuten de Temperatura
Material Intrumentos Utilizados Proceso de Soldadura Angulo de Incidencia
Temperatura permitida Condicioacuten Superficial Intensidad de la Luz (lux)
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Paacutegina
UPS-VT-001-RG-01
CLIENTE
FECHA
Procedimiento Norma Probeta Longitud total Inspeccionada (m) Distancia de Visioacuten
FECHA
Penetrante (Penetrant)
Revelador (Developer)
Longitud Localizacioacuten SI NO
Limpiador (Cleaner)
Ndeg UBICACIOacute N DE DEFECTO S Y
Soldadura Ndeg O BSERVACIO NES
Temperatura permitida
CalificacioacutenDiaacutemetro
(mm)
Longitud de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto (mm)
Condicioacuten superficial Tiempo de revelado
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS
PENETRANTES
CLIENTE
Teacutecnica
Paacutegina
UPS-PT-001-RG-01
Probeta
Material
Longitud total inspeccionada (mm) Tiempo de limpieza
Tiempo de penetracioacuten
Procedimiento
Identificacioacuten SOLDADOR
Kit de Liacutequidos Penetrantes
92
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Profundidad Localizacioacuten SI NO
O BSERVACIO NESIdentificacioacuten soldadura Ndeg
Frecuencia Instrumento de medicioacutenTransductor Aacutengulos del transductor
Teacutecnica
Acoplante
Paacutegina
UPS-UT-001-RG-01
REPORTE DE INSPECCIOacuteN POR ULTRASONIDO
Longitud total inspeccionada (metros)
Probeta Material
Equipo Fecha de calibracioacuten Proceso de soldadura
CLIENTE FECHA
Procedimiento
Condicion superficial
Ubicacioacuten del defecto (mm) CalificacioacutenSoldadores
Longitud de
inspeccioacuten (mm)
93
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ)
94
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS)
95
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM
96
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones
97
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas amp
Inspecciones
98
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
99
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
100
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo tanque
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
101
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo junta
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
102
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque
103
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
104
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas
105
Anexo 20 Fuentes Luminosas
FUENTE
LUMINOSA ILUMINACIOacuteN
(lux)
ANGULO DE
INCIDENCIA
DISTANCIA MAacuteXIMA (mm)
Watts Volts Bulbo lechoso Bulbo claro
40 W 127 V
300
350
500
540
90
340
320
270
250
390
360
300
270
300
350
500
540
30
220
200
150
140
230
210
160
140
40 W 220 V
300
350
500
540
90ordm
370
340
270
250
460
410
320
300
300
350
500
540
30ordm
230
210
160
150
270
260
200
180
60 W 127 V
300
350
500
540
90ordm
550
510
410
400
440
380
340
320
300
350
500
540
30ordm
340
310
250
220
310
260
230
220
LINTERNA DE 3
PILAS GRANDES
300
350
500
540
90ordm
600
600
600
520
300
350
500
540
30ordm
600
470
400
300
Fuente Procedimiento Inspeccioacuten Visual Juan Francisco Gangotena 2016
x
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END 25
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo 42
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) 43
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW 46
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas 48
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus causas
49
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases 51
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes 53
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual 54
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta 55
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta 55
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta 56
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido 57
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta 58
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo tanque 59
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
en probetas tipo junta 60
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta 61
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta tipo
tanque 61
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes 69
Tabla 20 Costo mano de obra 80
xi
Tabla 21 Costo materiales y equipo 80
Tabla 22 Gastos generales 81
Tabla 23 Costo total del proyecto 81
xii
IacuteNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 90
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual 91
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes 91
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases 92
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ) 93
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS) 94
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM 95
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI
Pruebas amp Inspecciones 96
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones 97
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 98
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 99
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
tanque por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 100
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo
junta por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones 101
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125 102
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque 102
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta 103
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 103
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de
fases 104
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas 104
Anexo 20 Fuentes Luminosas 105
xiii
GLOSARIO
Ensayos destructivos Es la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos para el anaacutelisis de la
estructura fiacutesica de los materiales piezas o estructuras en buacutesqueda de defectos que
se puedan encontrar [1]
ASTM Siglas en ingleacutes para la American Society of Testing Materials que significa
Asociacioacuten Americana de Ensayo de Materiales Son los encargados de probar la
resistencia de los materiales para la construccioacuten [2]
Capilar Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones
fiacutesicas anaacutelogas tales como en medios porosos) que vienen producidos por la tensioacuten
superficial en funcioacuten de las magnitudes relativas de la cohesioacuten del liacutequido [3]
Viscosidad Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo
cortante [3]
Atenuacioacuten Es la perdida de la intensidad afectada por una radiacioacuten cuando se
propaga en un medio [4]
Reflexioacuten Es la cantidad de energiacutea ultrasoacutenica que se refleja al incidir en una
interfase acuacutestica La ley de reflexioacuten dice que el aacutengulo de onda reflejada es igual al
aacutengulo de onda incidente del mismo tipo [4]
Refraccioacuten Este fenoacutemeno se produce en una interfaz debido a las diferentes
velocidades de las ondas acuacutesticas que se encuentran en el interior del material [5]
Cohesioacuten Es la fuerza que mantiene las moleacuteculas de un cuerpo a distancias cercanas
una de las otras [6]
Certificacioacuten Es el testimonio escrito de que un individuo cumple con los
requerimientos de una praacutectica especifica o norma [7]
END Abreviatura de Ensayos No Destructivos [8]
xiv
Trazabilidad Son procedimientos preestablecidos que permiten conocer el histoacuterico
de un elemento o varios [9]
Grietas en la corona Es una fisura presente en la zona superior del cordoacuten de
soldadura [10]
Golpe de arco Son pequentildeos puntos que se encuentran alejados de la junta en la cual
la superficie se derrite [11]
Presioacuten de Operacioacuten Es la presioacuten de trabajo en condiciones normales de
funcionamiento de un tanque de almacenamiento [12]
Defectos de soldadura Son indicaciones o discontinuidades que se forman en el
cordoacuten de soldadura por alguacuten proceso mal realizado durante su fabricacioacuten
Discontinuidad Es la falta de continuidad en la estructura de un material que debido
a esta interrupcioacuten se ve comprometida la resistencia del material o soldadura [13]
Junta Soldada Es la unioacuten de dos o maacutes piezas generados por un cordoacuten de soldadura
[14]
Mordedura es un tipo de discontinuidad superficial es una depresioacuten en la superficie
del material base adyacente al cordoacuten de soldadura [15]
VT Visual Testing [16]
PT Liquid penetrant testing [16]
UT Ultrasonic testing [16]
Probeta Elemento que es sometido a una serie de ensayos para ser estudiada [17]
Tolerancia Es la variacioacuten permisible del tamantildeo para un adecuado funcionamiento
[18]
xv
Heterogeneidad Los elementos que lo componen son diferenciables entre siacute [19]
Hidrocarburos Sustancias quiacutemicas que se forman en la naturaleza debido a la
mezcla de hidrogeno y carbono [20]
Lineamientos tendencia rasgo caracteriacutestico de algo [21]
Luminiscente Es cuando un electrodo de simple valencia es estimulado [22]
Incidencia Acontecimiento que sobreviene en el transcurso de una situacioacuten [23]
Alumbramiento Accioacuten de alumbrar o llenar de luz
Salpicadura Son partiacuteculas de material no metaacutelico las cuales salen dispersas durante
el proceso de soldadura [24]
Confort Bienestar fiacutesico en determinadas condiciones
Traslape es la unioacuten entre dos elementos permitiendo que los elementos se
prolonguen [25]
Escoria Es una capa protectora que se genera para proteger el cordoacuten de soldadura
J1 Junta uno
P1T Probeta uno seccioacuten Transversal
P2F Probeta dos seccioacuten frontal
xvi
RESUMEN
El objetivo de este proyecto de titulacioacuten es desarrollar un manual de procedimientos
para la aplicacioacuten de ensayos no destructivos como inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases aplicados a juntas a tope y tipo T
presentes en tanques de almacenamiento de petroacuteleo de acuerdo a la Norma API 650
desarrollando procedimientos especiacuteficos para cada tipo de ensayo y su aplicacioacuten en
probetas con defectologias
Mediante un anaacutelisis comparativo del porcentaje de error en la deteccioacuten de fallos o
discontinuidades se validan los procedimientos de inspeccioacuten desarrollados con los
realizados por una entidad externa certificada basado en los criterios de aceptacioacuten y
rechazo de la Norma API 650 seccioacuten 8 el porcentaje de error fue menor del 10
como liacutemite los procedimientos de inspeccioacuten son aplicables para cordones de
soldadura de tanques de almacenamiento atmosfeacuterico
Dichos procedimientos se encuentran agrupados en un manual estos fueron
desarrollados para las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten inspeccioacuten visual liacutequidos
penetrantes y ultrasonido por arreglo de fases
Este manual constituye una guiacutea para el desarrollo de nuevos procedimientos para las
entidades que se especializan en la aplicacioacuten de ensayos no destructivos y que buscan
la certificacioacuten de sus inspecciones
Palabras Clave Procedimientos Inspeccioacuten Inspeccioacuten Visual Liacutequidos
Penetrantes Ultrasonido Arreglo de Fases Probeta Ensayos No Destructivos
xvii
ABSTRACT
The objective of this titling project is to develop a manual of procedures for the
application of non-destructive tests such as visual inspection penetrating liquids and
ultrasound phases arrangement applied to tope and type T joints present in petroleum
storage tanks according to API Standard 650 developing specific procedures for each
type of non-destructive test and its application in defection specimens A comparative
analysis that corroborates the validity of the inspection procedures applied and those
performed by a certified external entity evaluated by means of acceptance and
rejection criteria of API Standard 650 obtaining as a result a percentage of error below
the 10 limit corresponding to the human and environmental factor in the taking of
measurements in conclusion the inspection procedures are applicable for welding
cords of atmospheric storage tanks
These procedures are described in manuals developed for the different inspection
techniques visual penetrant liquids and ultrasound phase arrangement
This manual is going to be a guide for the new procedure developing for entities which
are specialized in the application of non-destructive testing and which are looking for
the certification of their inspection
Keywords Procedures Inspection Visual Inspection Penetrating Liquids
Ultrasound Phase Arrangement Test Tube Non-Destructive Testing
xviii
INTRODUCCIOacuteN
La actividad petrolera en el Ecuador es una fuente de ingresos importante para su
economiacutea en el antildeo 2019 hasta el mes de octubre se extrajeron un total de 52745926
barriles de petroacuteleo el cual es almacenado hasta su procesamiento en tanques
dependiendo de la presioacuten y la volatilidad del petroacuteleo variacutean su estructura y material
siendo el maacutes importante el acero ASTM-A36
La aplicacioacuten de normas establecidas por el Instituto Americano de Petroacuteleo (API)
garantiza la fabricacioacuten y funcionamiento de tanques soldados para almacenamiento
mediante paraacutemetros aplicados a meacutetodos de deteccioacuten de discontinuidades como los
ensayos no destructivos los cuales son teacutecnicas que permiten la deteccioacuten de
indicaciones superficiales y subsuperficiales en uniones de soldadura posibilitando el
mantenimiento y reparacioacuten oportuna de estructuras de grandes dimensiones Para la
aplicacioacuten adecuada de este tipo de ensayos es necesario estandarizar los
procedimientos mediante manuales que sirvan de complemento al momento de
inspeccionar
En la actualidad existen manuales que permiten el uso de los equipos de ensayos no
destructivos Jaime Peacuterez et al en el antildeo 2015 elaboroacute un manual de procedimientos
para la inspeccioacuten en uniones a tope para tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y
coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido Olympus EPOCH 1000i en la que
se destaca la importancia de aplicar dichos ensayos para determinar la integridad
estructural de los materiales y estructuras en tuberiacuteas Daniel Perera en el antildeo 2017
elaboroacute un manual de introduccioacuten al ultrasonido industrial en el que se destaca la
necesidad de definir los pasos de una inspeccioacuten ultrasoacutenica cumpliendo con las
normas internacionales brindar una guiacutea para el desarrollo de manuales de
procedimiento de empresas dedicadas al aacutembito de las inspecciones de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo aplicando ensayos no destructivos Esta es una razoacuten de
gran importancia para desarrollar un manual de procedimientos que permita la
inspeccioacuten en uniones de dos importantes tipos de soldadura a tope y tipo T en
tanques de almacenamiento de petroacuteleo fabricados de acero ASTM- A36
xix
Problemaacutetica
Siendo el Ecuador un paiacutes que basa su economiacutea en la produccioacuten de petroacuteleo tiene la
necesidad de aumentar la construccioacuten de tanques para su almacenamiento mismos
que necesitan un debido control de calidad para verificar el cumplimiento de todos los
lineamientos establecidos para la puesta en operacioacuten de los mismos de lo contrario
puede existir la presencia de fallas estructurales que podriacutean causar derrames de
petroacuteleo lo que generariacutea peacuterdidas econoacutemicas a las empresas petroleras y dantildeos
irreparables al medio ambiente
Ademaacutes las empresas constructoras de los tanques en mencioacuten contratan a otras
especializadas en ensayos no destructivos de soldaduras para realizar las debidas
inspecciones y al considerar que cada procedimiento requiere de un manual para su
aplicacioacuten en respuesta a dichos requerimientos se elabora el presente trabajo
Justificacioacuten
Es necesario la elaboracioacuten de un manual praacutectico y faacutecil de usar que permita realizar
un correcto procedimiento de inspeccioacuten en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo y evaluar el proceso de soldadura detectando posibles
defectos que ocasionen fuga del liacutequido almacenado que perjudicariacutea de manera
irreparable al medio ambiente y provocariacutea peacuterdidas econoacutemicas a la empresa
petrolera cabe destacar que este tipo de manual de procedimiento no los posee
cualquier entidad y son de uso principal de empresas dedicadas al aacuterea de los ensayos
no destructivos
Objetivo General
- Desarrollar un Manual de Procedimientos para la inspeccioacuten en uniones de
soldadura a Tope y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero
ASTM- A36
Objetivos Especiacuteficos
- Determinar los requerimientos establecidos por la norma API 650 y para la
inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope con la aplicacioacuten de los meacutetodos de
inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
xx
- Identificar y evaluar las discontinuidades presentes en probetas soldadas con
uniones a tope y tipo T fabricadas de acero ASTM- A36 con el uso de las teacutecnicas
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
- Validar los procedimientos de inspeccioacuten a efectuar en cada tipo de prueba en un
prototipo de tanque de almacenamiento construido a escala basado en la Norma
API 650
- Desarrollar el Manual de Procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a Tope
y tipo T en tanques de almacenamiento fabricados de acero A-36 por los meacutetodos
de inspeccioacuten visual tintas penetrantes y ultrasonido
1
CAPIacuteTULO I
MARCO TEOacuteRICO
En este capiacutetulo se considera los tipos de tanques que se utilizan en el almacenamiento
de petroacuteleo describiendo sus caracteriacutesticas principales como el tipo de unioacuten para su
construccioacuten forma del techo y la capacidad de presioacuten de funcionamiento el proceso
de soldaduras que se pueden utilizar para la fabricacioacuten de tanques de almacenamiento
dependiendo de la capacidad y uso que se va a aplicar el proceso de calidad que deben
cumplir estos tanques para su funcionamiento asiacute como los tipos de teacutecnicas de
ensayos no destructivos utilizados (inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes
ultrasonido) para verificar y certificar que el tanque se encuentra apto para su
funcionamiento despueacutes de su fabricacioacuten describiendo las caracteriacutesticas tipos y
propiedades de cada uno de ellos los tipos de juntas presentes en la construccioacuten de
los tanques de almacenamiento de petroacuteleo los tipos de discontinuidades maacutes comunes
que pueden existir en este tipo de uniones soldadas las partes y contenido que tiene
un manual de procedimientos y la descripcioacuten de cada punto a ser tratado en una
inspeccioacuten
11Tanques de almacenamiento
Los tanques son estructuras disentildeadas para el almacenamiento o proceso de fluidos
previos a la refinacioacuten del petroacuteleo Se los puede disentildear de diferentes formas tamantildeos
y materiales dependiendo de la funcioacuten que se les deacute La volatilidad y la presioacuten del
fluido almacenado determinan el disentildeo del tanque que se debe usar [26]
111 Tanques atmosfeacutericos soldados
Estos tanques son generalmente utilizados en instalaciones petroleras como refineriacuteas
de petroacuteleo y estacioacuten de bombeo Estos son disentildeados para soportar presiones internas
de 15 psi
En la norma API 650 se contempla dos tipos de tanques de almacenamiento los de
techo fijo y los de techo flotante la diferencia entre los dos tipos es que los de techo
flotante se utilizan para el almacenamiento de productos altamente volaacutetiles como la
gasolina Los de techo fijo son utilizados para el almacenamiento de productos poco
2
volaacutetiles como el petroacuteleo Los tanques de almacenamiento a presioacuten atmosfeacuterica de
techo fijo seraacuten los que formen parte del presente estudio [27]
a Tanques atmosfeacutericos de techo fijo
Estos sirven para almacenar petroacuteleo agua o productos con una presioacuten de vapor
relativamente baja Es decir que son aquellos que no tienen tendencia a producir
vapores a la temperatura ambiente [28] La presioacuten de operacioacuten de estos tanques es
de 15 psi esto se logra por los respiraderos que se encuentran en la parte superior del
tanque De acuerdo a la norma API 650 para los tanques de techo fijo existen las
siguientes configuraciones de acuerdo al tipo de techo coacutenico sombrilla domo Los
tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo son los estudiados en este proyecto de
investigacioacuten [29]
minus Tanques atmosfeacutericos de techo tipo domo
Tienen un cuerpo ciliacutendrico un fondo plano y su parte superior es similar a una
superficie esfeacuterica como se puede observar en la figura 1 estos tanques atmosfeacutericos
de techo tipo domo soportan presiones de 15 psi en ocasiones esta presioacuten puede
aumentar 25 psi debido a la generacioacuten de vapores internos [30] Su proceso de
fabricacioacuten es laborioso debido a que cada segmento del techo deben ser
conformados con un radio de curvatura comprendido en un rango de 08 ndash 12 veces el
diaacutemetro nominal del tanque [29] El disentildeo de la probeta tipo tanque que se fabricaraacute
en este proyecto seraacute en base a las caracteriacutesticas principales de este tipo de tanques
Figura 1 Tanque ciliacutendrico de techo fijo tipo domo
Fuente Recipientes a presioacuten Diacuteaz del Castillo Rodriacuteguez 2018
3
112 Normas para la construccioacuten e inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
Los tanques atmosfeacutericos son infraestructuras que representan el 95 de
almacenamiento de petroacuteleo del paiacutes Las normas que se aplican en este tipo de
estructuras son elaboradas por muchos organismos uno de los cuales es la API [31]
a Instituto americano de petroacuteleo (API)
Las normas y estaacutendares para tanques son hechos para proveer confiabilidad ante
factores criacuteticos de disentildeo los coacutedigos que son emitidos por el API son los encargados
de reducir los riesgos por cataacutestrofe debido a sus consideraciones de seleccioacuten de
materiales soldadura uniones meacutetodos de inspeccioacuten y fabricacioacuten y se aplican a la
industria quiacutemica alimenticia petrolera entre otras de esta manera entregan
aceptabilidad viabilidad asiacute como tambieacuten utilidad mediante el aseguramiento de la
calidad fiabilidad y seguridad de los disentildeos practicas operaciones y equipamientos
Por ende la norma que se va a utilizar en el proyecto para las inspecciones de juntas a
tope y tipo T es la norma API 650 en tanques soldados para almacenamiento de
petroacuteleo
minus Norma API 650
Esta norma tiene como finalidad facilitar la fabricacioacuten y adquisicioacuten de tanques de
almacenamiento de petroacuteleo de varios tamantildeos y capacidades para presiones internas
no mayores a 172 kPa (212 lbfin) En esta norma se puede encontrar informacioacuten
sobre materiales de fabricacioacuten procedimientos de soldadura pruebas e inspecciones
asiacute como algunos lineamientos para la puesta en operacioacuten [32] [14]
12Meacutetodos de Soldadura
Los meacutetodos maacutes conocidos de soldadura tipo arco que se aplican en la construccioacuten
de tanques de almacenamiento son SMAW (soldadura de electrodo revestido)
GMAW (Soldadura de arco con proteccioacuten de gas) y GTAW (soldadura de electrodo
de tungsteno) Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento de petroacuteleo se ha
seleccionado el proceso SMAW
121 Soldadura de arco con electrodo revestido SMAW
Es un proceso de soldadura por arco el cual consiste en la utilizacioacuten de un electrodo
con recubrimiento a traveacutes de este electrodo se genera un arco eleacutectrico con el material
4
base como se observa en la figura 2 este arco puede llegar a tener temperaturas de
hasta 5500 degC fundieacutendose el nuacutecleo del electrodo al material base que se estaacute
soldando el recubrimiento del electrodo combustiona creando una atmosfera que
protege el proceso de soldeo de la humedad y elementos contaminantes Tambieacuten este
crea una escoria que recubre el cordoacuten de soldadura [33]
Figura 2 Proceso de soldadura SMAW
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
minus Tipo de electrodo utilizado en el proceso SMAW
Para la seleccioacuten del electrodo se debe seleccionar en base al material del que estaacute
construido el nuacutecleo tambieacuten se debe tener en cuenta el material del cual estaacute
compuesto el recubrimiento ademaacutes se debe considerar el diaacutemetro del electrodo [33]
para la identificacioacuten de un electrodo se puede guiar en la figura 3
Figura 3 Clasificacioacuten AWS - A51 para electrodos
Fuente Soldadura al Arco Eleacutectrico SMAW Flores Carlos Eliseo 2015
13 Ensayos no destructivos
Los procesos de soldeo se encuentran presentes en diferentes tipos de construcciones
a nuestro alrededor ya sean estas estructuras de edificios puentes maacutequinas barcos
trenes aviones vehiacuteculos o en cualquier unioacuten que esteacute formada por diferentes piezas
Los elementos y piezas soldadas requieren de una verificacioacuten de coacutemo se realizoacute el
proceso de fabricacioacuten asiacute como tambieacuten sirven para realizar mantenimientos
preventivos a nivel industrial ya que la presencia de grietas nudos imperfecciones y
5
escoria pueden provocar la rotura de las piezas [34] Los ensayos no destructivos que
se van a utilizar para esta investigacioacuten son inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido con arreglo de fases
131 Inspeccioacuten visual
Este tipo de ensayo no destructivo es el maacutes baacutesico e inevitable de realizar en cada
inspeccioacuten ayuda a detectar discontinuidades superficiales que a simple vista no son
evidentes Existen algunas ayudas oacutepticas que se utilizan durante la inspeccioacuten visual
minus Magnificadores son accesorios que convergen o divergen la luz por refraccioacuten
se los llama lupas permiten magnificar el tamantildeo de la imagen La curvatura en el
lente convergente es un factor que permite la magnificacioacuten de la imagen que va
desde los 15X a 2000X
minus Linternas Permiten iluminar aacutereas con falta de luz natural o claridad Se debe
tener precaucioacuten en la utilizacioacuten de este accesorio en ambientes explosivos El
tipo de linternas maacutes usados son las haloacutegenas La intensidad de la luz debe ser de
1000 lux
minus Calibrador vernier o pie de rey son utilizados para realizar mediciones muy
finas con una alta exactitud [35]
a Visioacuten
Es la capacidad que permite a traveacutes de la luz interpretar nuestro entorno con la
percepcioacuten de las ondas de luz captadas por el ojo e interpretadas por el cerebro se
transforman en visioacuten
b Fundamento de la luz
La luz es el principio fiacutesico indispensable en la inspeccioacuten visual la frecuencia del
espectro electromagneacutetico estaacute entre 370 y 770 nm (nanoacutemetros) Existen algunos
tipos de luz
minus Incandescentes son laacutemparas de filamento con un manto de gas y arco de carboacuten
piro luminiscente
6
minus Luminiscente son laacutemparas de descarga de gas laser diodos que emiten luz led y
fluorescente [35]
132 Ultrasonido
Es una teacutecnica de ensayo no destructivo la cual es empleada en deteccioacuten de defectos
de soldadura Este hace uso de las ondas acuacutesticas de igual naturaleza que las ondas
sonoras con la diferencia de que su campo de frecuencia se localiza por encima de la
zona perceptible para el oiacutedo
El campo de las ondas ultrasoacutenicas comprende las frecuencias superiores a los 20 kHz
El liacutemite para la frecuencia puede ser percibida por el oiacutedo y depende de la praacutectica
para que pueda existir generacioacuten y recepcioacuten de estas frecuencias [36] Estas ondas
ultrasoacutenicas se generan debido a las siguientes propiedades
minus Efecto piezoeleacutectrico
Es un fenoacutemeno fiacutesico que poseen algunos cristales por lo cual se forma un diferencial
de potencial eleacutectrico en el cristal cuando eacuteste se encuentra sometido a una
deformacioacuten mecaacutenica generaacutendose ondas ultrasoacutenicas a frecuencias sobre los 100
KHz con cristales delgados [5]
minus Efecto magnetoestrictivo
Debido al efecto del campo magneacutetico existen materiales ferromagneacuteticos que tienen
la propiedad de contraerse o expandirse En el acero ferromagneacutetico se genera un
campo magneacutetico si este es expuesto a un esfuerzo de compresioacuten o traccioacuten [39]
La aplicacioacuten de esta teacutecnica necesita una fuente de emisioacuten e interaccioacuten de las ondas
con la pieza con los defectos y un verificador de indicaciones [37] Las ondas
ultrasoacutenicas se propagan a traveacutes de todos los medios por donde exista fracciones de
materia aacutetomos o moleacuteculas capaces de vibrar debido a esto su propagacioacuten tendraacute
lugar en los gases liacutequidos y soacutelidos [5]
Este meacutetodo no destructivo en el que un haz o conjunto de ondas de alta frecuencia se
los introduce en materiales para la deteccioacuten de fallas en la superficie y sub-superficial
[38]
7
a Onda ultrasoacutenica
Todo material con propiedades elaacutesticas puede propagar ondas soacutenicas y ultrasoacutenicas
a traveacutes de eacutel en tanto las fuerzas elaacutesticas son capaces de retraer las partiacuteculas a su
posicioacuten de reposo
En cuerpos con estructura cristalina como los metales en estado soacutelido las partiacuteculas
que conforman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones de equilibrio
describiendo oscilaciones con trayectorias diversas en funcioacuten de la energiacutea mecaacutenica
aplicada originando distintos tipos de ondas ultrasoacutenicas [40]
minus Ondas longitudinales
Estas ondas viajan a traveacutes de los materiales con una alternancia entre compresioacuten y
refraccioacuten generando que las partiacuteculas transmitan ondas de vibracioacuten de ida y vuelta
en la misma direccioacuten por la cual viajaron las ondas tal como se puede observar en la
figura 4 Este mismo tipo de onda es el que transmite el sonido a traveacutes de los cuerpos
soacutelidos y liacutequidos [36] [41]
Figura 4 Esquema de las ondas ultrasoacutenicas longitudinales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra (a) el graacutefico de la amplitud del desplazamiento de la partiacutecula versus la
distancia que viaja la onda ambas con la resultante del punto maacutes bajo de la refraccioacuten
y la cresta de la compresioacuten (b) Representacioacuten de la presioacuten instantaacutenea del
desplazamiento de la partiacutecula El eje horizontal representa el tiempo instantaacuteneo de la
distancia recorrida [41]
8
minus Ondas transversales
Si el medio es capaz de transmitir esfuerzos de cizalladura lo cual ocurre en la mayor
parte de los cuerpos soacutelidos las partiacuteculas oscilan en direccioacuten transversal de la
emisioacuten de la onda originaacutendose de esta manera las ondas transversales como se
puede observar en la figura 5 [36]
Figura 5 Esquema de ondas ultrasoacutenicas transversales
Fuente Implementacioacuten y aplicacioacuten del procedimiento de ultrasonido para control de calidad de la
soldadura en tuberiacuteas de presioacuten mediante la teacutecnica difraccioacuten por tiempo de vuelo Ortiz Daacutevila
Camilo Inty 2017
Se muestra el esquema de la oscilacioacuten de las partiacuteculas onda frontal direccioacuten de la
onda y la longitud de la onda correspondiente a un ciclo [41]
b Pantallas del equipo de ultrasonido
Para examinar las sentildeales que detecta el equipo de ultrasonido este se ayuda de cuatro
diferentes pantallas en las cuales se detectan variables utilizadas para interpretar los
resultados del barrido realizado durante la inspeccioacuten
minus A-SCAN
En esta pantalla se muestran sentildeales oscilantes mostrando un oscilograma del eco de
amplitud del reflector encontrado indicando los paraacutemetros dimensionales de la
ubicacioacuten del defecto presente en el aacuterea inspeccionada esto se pueden observar en la
figura 6
9
Figura 6 Presentacioacuten pantalla A-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
minus B-SCAN
Como se observa en la figura 7 esta pantalla muestra las dimensiones de profundidad
y longitud de la discontinuidad teniendo como referencia la superficie frontal del
elemento inspeccionado
Figura 7 Presentacioacuten pantalla B-Scan
Fuente Cursillo sobre la deteccioacuten de defectos por ultrasonido OLYMPUS 2015
minus C-SCAN
En la pantalla se visualiza la vista superior del aacuterea inspeccionada similar a una
radiografiacutea se puede observar varias discontinuidades a la vez la intensidad de cada
elemento se la representa en gamas de colores donde el elemento maacutes relevante tiene
la maacutes alta intensidad de color que es el rojo como se muestra en la figura 8
Figura 8 Presentacioacuten pantalla C-Scan
Fuente Inspeccioacuten de soldaduras empleando el ensayo de ultrasonido en lugar de radiografiacutea
Carlos Enrique Suaacuterez Navas 2011
10
minus S-SCAN
Esta pantalla permite visualizar la profundidad de la pieza en la cual se muestra dos
ejes el de la distancia proyectada y el del recorrido entregando una imagen del sector
angular como se puede observar en la figura 9 [5]
Figura 9 Presentacioacuten pantalla S-Scan
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
c Transductor
Es un elemento muy importante en el sistema ultrasoacutenico de instrumentacioacuten debido
al elemento piezoeleacutectrico que se encarga de convertir la sentildeal eleacutectrica en vibraciones
mecaacutenicas y de vibraciones mecaacutenicas a sentildeales eleacutectricas se lo puede observar en la
figura 10 [5]
Figura 10 Transductor ultrasoacutenico
Fuente Christian Peacuterez
minus Hay dos tipos de transductores con respecto a la direccioacuten del haz y a la superficie
estos son transductores de incidencia normal y transductores de incidencia
angular
Para la deteccioacuten defectologica en juntas soldadas presentes en tanques de
almacenamiento se va a utilizar un transductor de incidencia angular
11
minus Transductores de incidencia angular
Son aquellos que generan ondas cortas son empleados en equipos de ultrasonido con
arreglo de fases de pulso-eco su funcioacuten es detectar discontinuidades (inspeccioacuten en
defectologiacutea) Los aacutengulos de refraccioacuten maacutes comunes en este tipo de transductores
son de 35 45 6070 80 y 90deg a estos aacutengulos se los denomina de entrada como se
observa en la figura 11 [5]
Figura 11 Transductor de incidencia angular
Fuente Ajustes de equipo de medicioacuten por ultrasonido usando un brazo roboacutetico Arroyo
Francisco 2015
133 Liacutequidos penetrantes
Es un meacutetodo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades
superficiales en materiales no demasiados rugosos Hoy en diacutea la evolucioacuten de la
prueba de liacutequidos penetrantes permite el uso de un tipo de aceite la adicioacuten de
pigmentos removedores y reveladores [42] las fallas encontradas a traveacutes de los
liacutequidos penetrantes dan solamente una indicacioacuten aproximada de la profundidad y
tamantildeo del defecto [43]
Se los aplica en diferentes materiales como aluminio plaacutesticos magnesio acero
latoacuten bronce vidrio y fundiciones Todos estos materiales producen discontinuidades
ya sea por defectos de manufactura servicio fundicioacuten se considera como los maacutes
relevantes las porosidades grietas traslapes fisuras granulaciones internas falta de
fusioacuten y grietas de fatiga [44]
Estaacuten basados en la propiedad que tiene un liacutequido para filtrarse dentro de las
cavidades que se encuentran abiertas a la superficie estos permanecen en la cavidad
mientras el exceso de liacutequido es removido El liacutequido remanente es extraiacutedo para
formar una indicacioacuten que es mucho maacutes visible que la propia cavidad [42] [36] A
continuacioacuten se enlista la clasificacioacuten de los liacutequidos penetrantes
12
a) Por su tipo
- Tipo I Penetrantes fluorescentes
- Tipo II Penetrantes visible
- Tipo III Dual
b) Por su meacutetodo de remocioacuten
- Meacutetodo A Lavable con agua
- Meacutetodo B Post emulsificable (emulsificador lipofiacutelico)
- Meacutetodo C Removible con solvente
- Meacutetodo D Post emulsificable (emulsificador hidrofiacutelico)
c) Por la forma del revelador
- Forma a Polvo seco
- Forma b Soluble en agua
- Forma c Suspendible en agua
- Forma d No acuoso para tipo I
- Forma e No acuoso para tipo II
- Forma f Aplicaciones especiales
En presente estudio se utilizaraacute la configuracioacuten meacutetodo C - tipo II ndash forma e [42]
a Penetrantes visibles
Estos pueden ser inspeccionados con luz natural o artificial El penetrante usualmente
es de color rojo para que las indicaciones que se producen con el contraste blanco del
fondo blanco del revelador sean bien definidas [45] Se utiliza para la deteccioacuten de
discontinuidades de fabricacioacuten en talleres o en el campo Soldaduras en estructuras
de acero soldaduras en recipientes sujetos a presioacuten piezas de fundicioacuten piezas
forjadas piezas con maquinado final
Las indicaciones del penetrante visibles pueden ser examinadas sea con luz visible
natural o artificial Se necesita una iluminacioacuten adecuada para no tener fallas en la
sensibilidad de la inspeccioacuten [46]
- Caracteriacutesticas del penetrante visible
La caracteriacutestica fundamental de un liacutequido penetrante es su poder de penetracioacuten Lo
que no es suficiente para que sea apto para examinar un producto sino que precisa de
13
otras propiedades Por lo cual un penetrante ideal deberiacutea reunir las siguientes
caracteriacutesticas [5] poder penetrar en discontinuidades o grietas muy finas poder
permanecer en discontinuidades muy gruesas no evaporarse o secarse raacutepidamente
ser faacutecilmente eliminable de la superficie que la limpieza superficial no afecte al
penetrante retenido por la discontinuidad permanecer en estado fluido para poder
emerger con facilidad al aplicar el revelador poder extenderse en peliacuteculas finas y de
espesor uniforme conservar el color o la fluorescencia durante un tiempo suficiente
su color o fluorescencia contraste bien sobre el fondo no ser corrosivo ni atacar a los
materiales que se examinen no tener olor intenso o desagradable ser estable en las
condiciones de uso o almacenamiento no tener componentes toacutexicos ser
econoacutemicamente rentables [36]
- Propiedades baacutesicas de los penetrantes visibles
El penetrante es un liacutequido de tipo aceitoso transparente incoloro y sin sabor el cual
cuenta con las siguientes propiedades [42]
minus Tensioacuten superficial
Es la unioacuten de las moleacuteculas que se encuentran en una superficie liacutequida con un mismo
volumen tomando la forma de la superficie tal como se puede observar en la figura
12 La forma que tiene la gota permite la simplificacioacuten de este concepto [47]
Figura 12 Tensioacuten superficial
Fuente Liacutequidos Penetrantes Echevarria Ricardo 2003
minus Humectabilidad
Es la propiedad de los liacutequidos que les permite expandirse adhirieacutendose a la superficie
de la pieza a inspeccionar Esta depende de la interaccioacuten del liacutequido con la fase soacutelida
y gaseosa en la que se encuentra [47]
minus Aacutengulo de contacto
Es el aacutengulo que se forma entre la interfase liacutequido- soacutelido tal como se observa en la
Figura 13 En la unioacuten del penetrante con el material se debe producir un aacutengulo de
14
contacto menor de 90deg este generaraacute un resultado satisfactorio durante la inspeccioacuten
[42]
Figura 13 Aacutengulo de contacto de los liacutequidos penetrantes
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
minus Accioacuten capilar
Es la elevacioacuten o descenso de un liacutequido en un tubo capilar (o en situaciones fiacutesicas
anaacutelogas tales como en medios porosos) que es producida por la tensioacuten superficial
[3]
minus Viscosidad
Es una propiedad del fluido mediante la cual ofrece resistencia al esfuerzo cortante La
viscosidad de los liacutequidos se reduce con el aumento de temperatura estas propiedades
tienen efecto contrario en los gases [3]
minus Tensioacuten superficial
Es el trabajo que realiza un liacutequido al transportar moleacuteculas hasta la superficie como
se observa en la figura 14 [48]
Figura 14 Tensioacuten molecular de un liacutequido penetrante
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
minus Volatilidad
Es una propiedad de los liacutequidos que les permite pasar al estado gaseoso con facilidad
Esta propiedad depende principalmente de la temperatura y la presioacuten interna a la cual
se encuentra la mezcla del liacutequido penetrante [48]
15
b Removible con solventes
Este tipo de meacutetodo se emplea para la remocioacuten del exceso de liacutequido penetrante
visibles que no es soluble en agua Son muy praacutecticos de utilizar ya que el solvente
generalmente se presenta en aerosol [49]
c Reveladores huacutemedos no acuosos
Es un polvo suspendido en un liacutequido volaacutetil se lo puede utilizar con todos los tipos
de penetrantes y procesos Este tiene la maacutes alta sensibilidad de todos los reveladores
Se debe tener mucha precaucioacuten que la zona esteacute friacutea antes de ser aplicado el producto
[50] La principal propiedad de los reveladores huacutemedos no acuosos es la siguiente
- Accioacuten capilar
El revelador provee de un recubrimiento que permite extrae el penetrante de la cavidad
donde se encuentre actuando como un papel secante tal como se observa en la figura
15 [42]
a) El revelador dispersa el penetrante de forma lateral de esta manera ensancha la
indicacioacuten
b) Expande las tintas del penetrante alrededor de las partiacuteculas del revelador para
resaltarlas
c) Trabaja verticalmente a traveacutes del revelador para incrementar el espesor del tinte
Figura 15 Propiedades controladas por el revelador
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
14 Juntas de soldadura
Es la unioacuten de elementos o miembros a ser soldados permanentemente [51] Existe una
gran variedad de juntas soldadas utilizadas para la construccioacuten de tanques de
almacenamiento de las cuales se va a utilizar a tope y en ldquoTrdquo
16
141 Juntas a tope
Los elementos o miembros de metal se unen por su espesor o sus extremos tal como
se puede observar en la figura 16 [15]
Figura 16 Junta a tope
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
142 Juntas tipo ldquoTrdquo
La zona a soldar consta de la unioacuten de la cara de uno de los elementos de metal y el
borde de otro [31] tal como se puede observar en la figura 17
Figura 17 Junta tipo T
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
a Biselado
El bisel en V es utilizado generalmente para la unioacuten de tanques de almacenamiento
de petroacuteleo el cual sirve para unir elementos por la parte exterior o interior del tanque
[31]
- Juntas con biselado en V
Es la ranura maacutes conocida en uniones de tipo a tope [15] requiere un biselado con un
aacutengulo que puede variar desde 15deg hasta los 60deg en la cara simple de las piezas
coincidentes [52] [15] tal como se puede observar en la figura 18
Figura 18 Junta a tope con bisel en V
Fuente Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura INDURA SA 2015
17
15 Discontinuidades
Por lo general las juntas soldadas y el material base presenta discontinuidades
comprometiendo la integridad de la estructura
En las normas existen distintos criterios de aceptacioacuten de las discontinuidades
estableciendo el tipo tamantildeo nuacutemero y distribucioacuten dependiendo de los valores
especificados podriacutean ser consideradas aceptables caso contrario la junta soldada
debe ser reparada y se estima una fecha para realizar nuevamente la inspeccioacuten
Hay grandes diferencias entre discontinuidades y defectos cuando se habla de una
interrupcioacuten anormal en la estructura del material como por ejemplo las propiedades
mecaacutenicas presentan una falta de homogeneidad o en la metalurgia etc es una
discontinuidad el defecto es una discontinuidad en siacute y se produce cuando por su
naturaleza excede los valores liacutemite para ser aceptados por una Norma o coacutedigo y
dicha soldadura quedara automaacuteticamente rechazada Las discontinuidades se dividen
en [5]
- Relevantes son aquellas que requieren de la interpretacioacuten y evaluacioacuten de sus
caracteriacutesticas (tamantildeo forma o localizacioacuten) durante el proceso de inspeccioacuten
- No relevantes aquellas que requieren uacutenicamente ser interpretadas sus
caracteriacutesticas durante el proceso de inspeccioacuten (no requieren de evaluacioacuten)
151 Discontinuidades en el cordoacuten de soldadura
Existen dos tipos de defectos de tipo superficial e internos los cuales se encuentran
especificados en las figura 19 y figura 20 respectivamente [5]
18
Figura 19 Tipos de defectos superficiales
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Figura 20 Tipos de defectos internos
Fuente Elaboracioacuten de un manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay Diego 2015
Discontinuidades Superficiales
Exceso de penetracioacuten
Falta de penetracioacuten
Concavidad externa
Concavidad internaSocavaduras
Quemones
Salpicaduras
Discontinuidades internas
Fisurasbull Longitudinales
bull Transversales
Falta de penetracioacuten
Falta de fusioacutenbull En la raiacutez
bull Entre pasadas
Inclusiones
Porosidadbull Esferica
bull Aislada
bull Agrupada
bull Alineada
bull Alargada
Escoria
Desalineamiento
19
152 Discontinuidades superficiales
A continuacioacuten se enlista los defectos superficiales maacutes recurrentes en la
construccioacuten de tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Socavadura
Es la falta de metal en los bordes del cordoacuten de soldadura tiene la forma de surcos con
longitudes variadas son concentradores de tensioacuten y disminuyen el espesor de la plancha las
causas para que se generen son la inapropiada teacutecnica y corrientes altas como se observa en
la figura 21
Figura 21 Socavadura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Falta de soldadura
Es la falta de material de aporte en la superficie del cordoacuten de soldadura como se
observa en la figura 22 esta discontinuidad tambieacuten puede generarse en la raiacutez de la
junta
Figura 22 Falta de soldadura
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
- Falta de fusioacuten
Es un tipo de discontinuidad en la que no existe una fusioacuten completa entre el metal de
soldadura y las paredes de los cordones de soldaduras cercanas o el bisel del metal
puede ser superficial o sub-superficial y se debe a una teacutecnica deficiente por parte del
soldador que realiza el cordoacuten de soldadura inadecuado disentildeo de la junta o
contaminacioacuten excesiva como se observa en la figura 23
20
Figura 23 Falta de Fusioacuten
Fuente Elaboracioacuten de una guiacutea de inspeccioacuten de soldadura y calificacioacuten de soldadores aplicado a
las Normas ASME BPVC y API 1104 Zambrano Jhonny 2015
153 Discontinuidades internas
A continuacioacuten se enlista los defectos internos maacutes recurrentes en la construccioacuten de
tanques de almacenamiento de petroacuteleo
- Falta de penetracioacuten en la junta
Se ubica de manera adyacente a la raiacutez de la junta y es producida por la falta de
penetracioacuten de la soldadura ya que no se extiende en toda la junta es causada por una
mala teacutecnica o inexperiencia del soldador disentildeo deficiente o contaminacioacuten excesiva
como se observa en la figura 24 [15] [5] [53]
Figura 24 Falta de Penetracioacuten en la Junta
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Quemones
Son discontinuidades que se producen cuando existe penetracioacuten excesiva en el sector
de la pasada de raiacutez provocando que el aporte de soldadura se solape dentro de la
misma su causa maacutes frecuente es un exceso en la corriente un manejo inadecuado y
bajas en la velocidad del electrodo como se observa en la figura 25 [15] [5] [53]
Figura 25 Quemoacuten
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
21
- Inclusiones
Es cuando se halla un material metaacutelico o no metaacutelico totalmente ajeno en la soldadura
La inclusioacuten maacutes comuacuten es por presencia de escoria como se observa en la figura 26
[15] [5] [53]
Figura 26 Inclusioacuten
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
- Porosidad agrupada
Son discontinuidades provocadas por gases agentes oxidantes o exceso de humedad
en el revestimiento del electrodo o en el metal base atrapados en el interior del metal
de soldadura durante el proceso de solidificacioacuten formando cavidades llamadas
tambieacuten nido de poros en el interior del cordoacuten de soldadura como se observa en la
figura 27 [15] [5] [53]
Figura 27 Porosidad agrupada
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
- Fisura
Es una discontinuidad lineal que se caracteriza por presentar en sus extremos
geometriacuteas agudas debido a esto tiende a propagarse por el cordoacuten de soldadura y
crecer especialmente aquellos que se someten a cargas de fatiga como se observa en
la figura 28 [15] [5] [53]
Figura 28 Fisura
Fuente Defectos y discontinuidades de la soldadura Ortiz Gabriel 2018
22
CAPIacuteTULO II
METODOLOGIacuteA
En este capiacutetulo se describe el contenido de cada uno de los puntos que debe tener un
manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras
Se indica el procedimiento para la construccioacuten de un prototipo a escala de un tanque
de almacenamiento atmosfeacuterico de petroacuteleo se realiza el disentildeo de la estructura el
proceso de ensamblaje y la unioacuten de la estructura por medio de cordones de soldadura
tambieacuten se describe el proceso de fabricacioacuten de otras probetas de tipo juntas a tope y
T con discontinuidades en su cordoacuten de soldadura
Se trata tambieacuten sobre los procesos de inspeccioacuten con ensayos no destructivos
(inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido) que se deben realizar bajo la
norma API 650 describiendo cada punto que se debe tomar en cuenta para una correcta
inspeccioacuten y evaluacioacuten de los cordones de soldadura
21 Elaboracioacuten de un manual de procedimiento
211 Procedimiento
Es el proceso que se realiza para desarrollar un trabajo estaacute conformado por tareas que
se deben realizar Se pretende que el procedimiento relacione una tarea que se estaacute
realizando con otras que la siguen [49]
212 Manual de procedimientos
Es un documento en el cual se describe las actividades que se debe seguir para realizar
funciones de un proceso En esta seccioacuten se describe cada elemento que como miacutenimo
debe contener un manual de procedimientos asiacute como la especificacioacuten del contenido
a ser incluido en este [5]
1 Caraacutetula
Para elaborar un manual de procedimiento se debe colocar membretes que permitan
identificar el origen y la validez de este los mismos que estaacuten constituidos por
membretes de encabezado y de firmas
23
- Membrete encabezado
Este elemento consta de cuatro casilleros como se observa en la figura 29 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 29 Membrete de encabezado
Fuente Elaboracioacuten de un Manual de procedimientos para la inspeccioacuten en uniones a Tope para
tuberiacutea de acuerdo a la Norma API 1104 y coacutedigo ASME B313 con el equipo de Ultrasonido
OLYMPUS EPOCH 1000i Peacuterez Jaime y Sucuzhantildeay 2015
Casillero 1 se coloca el logotipo de la institucioacuten a la que pertenece el manual
Casillero 2 se coloca el tipo de meacutetodo con el cual se va a realizar el procedimiento
Casillero 3 se coloca un coacutedigo de referencia para identificar el procedimiento asiacute
como el nuacutemero de procedimientos con los cuales cuenta la institucioacuten
Casillero 4 se coloca el nuacutemero de paacuteginas total de las que consta el manual
- Membrete firmas
Este elemento consta de seis casilleros como se observa en la figura 30 estos pueden
ser maacutes dependiendo de las necesidades
Figura 30 Membrete de firmas
Elaborado por Christian Peacuterez 2020
Casillero 1 se coloca el nombre de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 2 se coloca el nombre de la persona que va hacer la revisioacuten del
procedimiento
Casillero 3 se coloca el nombre de la persona que va aprobar el procedimiento
Casillero 4 se coloca firma de la persona que elaboroacute el procedimiento
Casillero 5 se coloca firma de la persona que reviso el procedimiento
Casillero 6 se coloca firma de la persona que aproboacute el procedimiento
Casillero 7 se coloca fecha en la que se elaboroacute el procedimiento
24
Casillero 8 se coloca fecha en la que se revisoacute el procedimiento
Casillero 9 se coloca fecha en la que se aproboacute el procedimiento
2 Objetivo
El objetivo debe describir los requerimientos de trabajo y el meacutetodo de ensayo no
destructivo con el que se va a realizar el procedimiento
3 Alcance
Da a conocer la cantidad maacutexima de requisitos que permite el procedimiento a ser
realizado
4 Personal
Seguacuten la normativa se describe a la persona autorizada a realizar el procedimiento en
campo
5 Normas y coacutedigos de referencia
Se realiza una lista de las normas y coacutedigos que regiraacuten el procedimiento durante el
proceso de inspeccioacuten
6 Materiales y caracteriacutesticas dimensionales
Es necesario conocer con exactitud el elemento del material a inspeccionar asiacute como
tambieacuten sus paraacutemetros constructivos y dimensiones
7 Geometriacutea de la junta
El tipo de unioacuten de soldadura debe ser detallado para poder realizar la inspeccioacuten
8 Equipo
Se describen las caracteriacutesticas del equipo y accesorios a ser utilizados durante la
inspeccioacuten
9 Teacutecnica a ser usada
Dependiente del trabajo a realizar en este punto se especifica la teacutecnica adecuada para
la imperfeccioacuten de soldadura seleccionada de acuerdo a la tabla 1
25
Tabla 1 Imperfecciones vs tipos de meacutetodos en END
Imperfecciones en
Soldaduras
Superficial Sub-Superficial Volumeacutetricas
VT PT MT ET RT UTA UTS AE UTT
Quemoacuten Grietas
Refuerzo
ExcesivoInadecuado
Inclusiones (escoria)
Fusioacuten incompleta
Penetracioacuten
incompleta
Desalineacioacuten
Traslape
Porosidad
Concavidad de raiacutez Desbaste
Leyenda
VT - Inspeccioacuten Visual
PT- Inspeccioacuten por Tintas Penetrantes
MT- Inspeccioacuten por Partiacuteculas Magneacuteticas
ET - Inspeccioacuten por Electromagnetismo
RT- Inspeccioacuten por Radiografiado
UTA - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz angular
UTS - Inspeccioacuten por Ultrasonido con haz recto
AE - Inspeccioacuten por Emisiones Acuacutesticas
UTT - Inspeccioacuten por Ultrasonido para medicioacuten de
espesores
Todos o la mayoriacutea de las teacutecnicas estaacutendar detectaraacuten esta imperfeccioacuten bajo todas o la mayoriacutea
de condiciones
Una o maacutes teacutecnicas estaacutendar detectaraacute esta imperfeccioacuten bajo ciertas condiciones
Se requieren teacutecnicas condiciones yo requisitos especiales de personal para detectar esta
imperfeccioacuten
Fuente Nondestructive Examination ASME Boiler and Pressure Vessel Code 2019 pag 37
10 Condiciones superficiales
En esta seccioacuten se describiraacute la condicioacuten en la que se debe encontrar la superficie
previas a la inspeccioacuten existen especificaciones baacutesicas en los coacutedigos y normas
utilizados
11 Criterios de registro e identificacioacuten
Se detallan ciertos criterios que permiten la aceptacioacuten de las discontinuidades
encontradas en el proceso de inspeccioacuten
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Los criterios de aceptacioacuten-rechazo que rige la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se detallaraacuten en este iacutetem
13 Reporte
En esta seccioacuten se detallan los resultados obtenidos en el ensayo utilizado
26
22 Construccioacuten de probetas
221 Caacutelculo del espesor de la plancha
Para la construccioacuten del tanque prototipo a escala es necesario conocer el espesor de
la plancha que se va a utilizar para la fabricacioacuten del mismo para esto se debe aplicar
la ecuacioacuten (1) descrita a continuacioacuten
119905119889 =26 times119863 times(119867minus1)times119866
119878119889+ 119862119860 (1)
Donde
119905119889 espesor de la plancha [in]
D diaacutemetro nominal del tanque [ft]
H nivel maacuteximo del liacutequido a almacenar [ft]
G gravedad especifica del liacutequido a almacenar
CA corrosioacuten admisible [in]
119878119889 esfuerzo admisible del material [psi]
Los valores del diaacutemetro nominal y altura del tanque se toman del tanque de
almacenamiento real debido a que si se toman los datos del tanque a escala el espesor
seraacute inferior al miacutenimo exigido por la norma API 650 Para el nivel maacuteximo de liacutequido
a almacenar se debe tomar el 80 de la altura del cuerpo del tanque de
almacenamiento debido a que no se puede hacer uso de todo el espacio con el liacutequido
a almacenar A continuacioacuten se muestran los valores del diaacutemetro nominal y la altura
del liacutequido a almacenar
D= 27432 [mm] D= 90 [ft]
H= 97536 [mm] H= 32 [ft]
Los valores para la gravedad especiacutefica corrosioacuten admisible y esfuerzo admisible
fueron tomadas del documento bibliograacutefico Memorias de caacutelculo Mecaacutenico [54]
Gravedad especifica de petroacuteleo crudo a 205 degF= 092
Corrosioacuten admisible= 00625 [in]
27
Esfuerzo admisible A-36= 36000 [psi]
119905119889 =26 times 90 ft times (32 ft minus 1) times 092
36000 psi+ 00625 in
119905119889 = 024 [in] 119905119889 = 6 09 [mm]
Debido a que no existe en el mercado planchas de acero ASTM A-36 con espesor de
6 09 [mm] se debe seleccionar la plancha de espesor 6 [mm]
222 Probeta tipo tanque
Para el disentildeo de las probetas con defectologias se elaboraraacute un tanque probeta a
escala 125 de un modelo tomado de la empresa puacuteblica Petroamazonas el cual tendraacute
diferentes defectologias en sus uniones soldadas
a Barolado
Este proceso de conformado mecaacutenico por flexioacuten consiste en la deformacioacuten plaacutestica
de laacuteminas con la ayuda de rodillos en configuraciones de tres o maacutes rodillos
doblando la plancha metaacutelica obligaacutendola a tomar la forma curva que se desea obtener
como se observa en la figura 31
El proceso para barolar una plancha consiste en la aplicacioacuten de presioacuten de uno de los
rodillos el que tiene una movilidad en el eje vertical hasta que roce el material y con
el movimiento de los otros rodillos permitir que la pieza empiece a tomar curvatura
se debe ir presionando un poco maacutes cada vez que ingrese nuevamente el material a la
baroladora Este tipo de baroladora no posee ninguacuten tipo de instrumento de medicioacuten
de presioacuten por lo que la presioacuten aplicada fue de forma mecaacutenica hasta lograr un
cilindro del diaacutemetro requerido [55] [56]
28
Figura 31 Proceso de barolado
Fuente Disentildeo y Construccioacuten de una maacutequina prototipo para rebordear fondos toriesfeacuterico de
tanques de almacenamiento Cuichaacuten Fausto Malte Javier 2012
Cuando la plancha ya ha tomado la forma curva deseada se unen los pedazos de
plancha ya barolados y mediante puntos de soldadura se da forma al cuerpo del tanque
de almacenamiento prototipo a escala como se observa en la figura 32 [55] [56]
Figura 32 Tanque de almacenamiento prototipo a escala
Fuente Christian Peacuterez
b Repujado
Este proceso de conformado se lo emplea para dar la forma coacutencava deseada a una
chapa metaacutelica plana se coloca la chapa sujeta a un eje rotativo y mediante rodillos se
va dando la forma deseada por medio de presioacuten como se observa en la figura 33 [55]
[56]
Figura 33 Proceso de repujado
Fuente The Fabricator Dished end manufacturing for beginners 2018 [57]
29
223 Probeta tipo juntas
Estas probetas se las desarrolloacute con el proceso de soldadura SMAW con la finalidad
de desarrollar una simulacioacuten de un corte de las juntas presentes en tanques de
almacenamiento se puede observar en la figura 34 un ejemplo de probeta tipo junta
en T
Figura 34 Probeta junta tipo T
Fuente Christian Peacuterez
23 Procedimientos pasa la inspeccioacuten de soldaduras
Se describe el procedimiento teoacuterico para realizar una inspeccioacuten asiacute como los pasos
previos a la misma
231 Procedimiento de inspeccioacuten visual
Las fallas tiacutepicas que se pueden encontrar en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
por medio de una inspeccioacuten visual son corrosioacuten agrietamiento y desunioacuten [31]
[58] Existen factores que afectan la durante la inspeccioacuten visual que se deben
considerar
minus El acceso al aacuterea que se desea inspeccionar
minus Adecuada iluminacioacuten
minus Evitar el alumbramiento directo y reflejado
minus Es importante limpiar las zonas a ser inspeccionadas de cualquier tipo de suciedad
contaminacioacuten o cualquier objeto que impida la deteccioacuten de fallas en el cordoacuten de
soldadura
minus El factor ambiental es muy importante en la inspeccioacuten como es temperaturas
altas lluvia viento asiacute como otros factores que alteren el clima y no permitan un
buen proceso de inspeccioacuten visual
30
minus El personal que la va a realizar debe tener conocimientos del objeto que va a
inspeccionar de esta manera podraacute examinar de forma adecuada
minus Se debe inspeccionar los targets o blancos especiacuteficos debido a que el
funcionamiento del ojo ciega al mover de un punto a otro la mirada evitando el
escaneo del aacuterea total
minus Las marcas como decoloraciones dan indicios de un defecto en la zona
minus La corrosioacuten en la inspeccioacuten visual es muy criacutetica el personal debe tener
experiencia en deteccioacuten de corrosioacuten que se encuentra en ciertos puntos de la
estructura de los tanques
a Desarrollo de actividades
1 Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste
como solicita la norma API 650 [14] Se debe realizar una inspeccioacuten preliminar en
toda el aacuterea con fines de limpieza deteccioacuten de objetos extrantildeos objetos deformados
corrosioacuten salpicaduras u otros dantildeos
2 Preparacioacuten de la superficie
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe
dantildear ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante
que impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
minus Para la limpieza de las zonas a ser inspeccionadas se puede utilizar detergentes
limpiadores alcalinos desengrasantes de vapor solventes saca pintura limpieza
ultrasoacutenica limpieza a vapor limpieza mecaacutenica
minus Con el fin de realizar una correcta inspeccioacuten visual a la pieza que se va a examinar
se recomienda que la superficie del material tenga un acabado miacutenimo SSPC-SP3
(limpieza con herramienta manual mecaacutenica) [31]
3 Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie [59]
31
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas en el anexo 21
4 Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
5 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo la
cual tendraacute como variables calificaciones de soldador material a inspeccionar
cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem caracteriacutesticas de la discontinuidad y
observaciones de ser el caso
6 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 se determina los
paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
7 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [31]
232 Procedimiento de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
La inspeccioacuten que se realiza con la teacutecnica de liacutequidos penetrantes se la puede
subdividir en procesos tipos meacutetodos o teacutecnicas de examinacioacuten Se utiliza
comuacutenmente dos grupos penetrantes fluorescentes penetrantes visibles
El proceso que se emplea se puede ver en la figura 35 La teacutecnica por liacutequidos
penetrantes consiste en la aplicacioacuten del liacutequido penetrante sobre la pieza previamente
32
sometida a un proceso de limpieza el penetrante generalmente tiene una tonalidad
rojiza y presenta baja viscosidad que en funcioacuten de esta propiedad penetra en las
discontinuidades existentes en la superficie de la pieza Bajo el principio de
capilaridad se realiza la limpieza de la pieza por medio de un liacutequido removedor cuya
funcioacuten es la eliminacioacuten del exceso de liacutequido penetrante que ha quedado en la
superficie Posteriormente se aplica el revelador el cual normalmente tiene talco en
suspensioacuten El liacutequido penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades de la pieza seraacute absorbido por el revelador en consecuencia
mostraraacute las discontinuidades existentes en la pieza ya que se tornan de color rojizo
[43]
Figura 35 Proceso de inspeccioacuten con penetrantes visibles
Elaborado por Christian Peacuterez 2019
a Preparacioacuten de la superficie
1 Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10seg aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36 [6]
33
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
2 Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
Algunas de las sustancias contaminantes pueden tener como origen numerosas causas
tales como [47]
- Procesos metaluacutergicos de fabricacioacuten arenas escama cascarilla de tratamiento
teacutermico oxidacioacuten etc
- Procedentes de controles no destructivos aceites partiacuteculas magnetizables
liacutequidos penetrantes usados precedentemente etc
- Condiciones de servicio grasas lubricantes oacutexidos barnices y pinturas etc
Estas sustancias contaminantes se las elimina con la aplicacioacuten de los siguientes
procesos de limpieza
minus Desengrasado
Se emplea detergentes alcalinos con concentracioacuten sobre la superficie de la pieza se
aplica por inmersioacuten o con ayuda de una brocha en funcioacuten del tamantildeo de la pieza que
se desea examinar
minus Desoxidacioacuten
Para eliminar cualquier rastro de oacutexido en la superficie del material que impida la
inspeccioacuten se debe aplicar una SSPC-SP3 (limpieza con herramienta manual
mecaacutenica)
34
b Desarrollo de actividades
1 Secado de las superficies de las piezas
Las piezas mojadas se deben secar antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de trapos limpios que no dejen pelusa [37]
2 Aplicacioacuten del penetrante
El penetrante se debe aplicar en la superficie de la pieza a inspeccionar intentando
rociar el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm tal como se observa
en la figura 37 para que ingrese en las cavidades y este tiempo depende de las
discontinuidades que se desea encontrar las discontinuidades que se generan por
fatiga llevan un mayor tiempo para que el liacutequido penetre debido a que las
discontinuidades son diminutas y difiacuteciles de detectar [15] [6] [60]
Figura 37 Implementacioacuten de inspeccioacuten no destructiva de soldadura en la empresa INDIMA SA
Fuente Aplicacioacuten d liacutequido penetrante en la zona a inspeccionar Encarnacioacuten Franco Elizabeth
Alexandra 2010
3 Tiempo de penetracioacuten
El tiempo de penetracioacuten depende de la temperatura tiempo de discontinuidad y los
posibles contaminantes que pueden estar atrapados en las discontinuidades El miacutenimo
tiempo de penetracioacuten podriacutea ser [42]
- 5 minutos en partes en servicio
- 2 horas para grietas de fatiga por servicio
- 4 horas para grietas por estreacutes de corrosioacuten
4 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante debe ser removido de la superficie con un pantildeo humedecido
con solvente sin remover el penetrante que se encuentra en el interior de las
discontinuidades [42] [36]
35
5 Secado
El proceso de secado se realiza despueacutes de la remocioacuten del penetrante este meacutetodo se
utiliza en funcioacuten del proceso de remocioacuten y revelado Generalmente se lo realiza
despueacutes de la aplicacioacuten del solvente ya sea con aire o por el proceso de evaporacioacuten
normal que tiene este compuesto con una duracioacuten miacutenima de 5 minutos para cumplir
con el secado [48] [6]
6 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
El revelador el cual es de color blanco seca el penetrante que se encuentra en las
discontinuidades extrayeacutendolo con ayuda de la fuerza capilar de esta manera
aparecen las manchas rojizas del penetrante en el aacuterea del defecto tal como se observa
en la figura 38 [50]
Figura 38 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
Fuente Propuestas para uso del meacutetodo de liacutequidos penetrantes para la identificacioacuten de dantildeos en
materiales compuestos Norzagaray Castillo Luis Ezequiel 2015
La aplicacioacuten del revelador es uniforme y se utiliza una capa gruesa a una distancia
aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie la segunda capa se debe aplicar
en direccioacuten transversal a la primera procurando siempre revisar que la primera capa
esteacute seca antes de aplicar la segunda capa [42]
7 Tiempos del revelado
El tiempo del revelado comienza despueacutes de haber aplicado el revelador tal como se
observa en la figura 39 Es recomendable que el tiempo de revelado sea de 10 minutos
miacutenimo y se establece como tiempo permitido 1 hora maacuteximo para reveladores no
acuosos [39] Este periodo del revelador permite visibilizar las indicaciones y es
inversamente proporcional al volumen que tenga la discontinuidad Para dar un tiempo
apropiado al revelador se debe tener en consideracioacuten las siguientes variables tipo de
penetrante sensibilidad de la teacutecnica temperatura de la pieza
36
Figura 39 Tiempo del revelado
Fuente Liacutequidos Penetrantes Ailloacuten Edison 2018
c Inspeccioacuten de la superficie
Al aplicar el revelador y durante el tiempo de revelado se debe observar la superficie
como ayuda para la interpretacioacuten de las indicaciones [42] Para realizar la inspeccioacuten
se debe seleccionar el tipo de iluminacioacuten si se utiliza un penetrante visible seraacute solo
necesaria la luz normal la iluminacioacuten debe ser adecuada para asegurar que no exista
peacuterdida de la sensibilidad durante la inspeccioacuten [15]
d Interpretacioacuten de los resultados de la inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Para poder interpretar las indicaciones de una manera correcta se debe estar
familiarizado completamente con el proceso de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes
Se debe estar seguro si el ensayo se lo realizoacute correctamente ser capaz de obtener toda
la informacioacuten acerca de las discontinuidades y sus consecuencias en la seccioacuten
inspeccionada
La evaluacioacuten correcta de las indicaciones obtenidas depende de la interpretacioacuten lo
maacutes exacta posible de la misma la experiencia del inspector es clave en el proceso
Algunos de los teacuterminos importantes para la interpretacioacuten de indicaciones son
minus Indicacioacuten
Es una sentildeal o marca producida por una discontinuidad que se detecta aplicando el
meacutetodo de ensayos no destructivos las cuales pueden ser falsas no relevantes
relevantes
minus Indicaciones falsas
Son aquellas que aparecen durante el proceso de inspeccioacuten y pueden ser provocadas
por una falla en la aplicacioacuten del meacutetodo de liacutequidos penetrantes por contaminacioacuten
37
de la superficie al no realizar un correcto proceso de limpieza o por no realizar la
remocioacuten necesaria del exceso de penetrante [61]
minus Indicaciones relevantes
Son indicaciones causadas por una condicioacuten o discontinuidad que necesitan ser
evaluadas Con la ayuda de coacutedigos y normas se puede determinar la longitud maacutexima
que debe tener una discontinuidad para ser considerada relevante
minus Indicaciones no relevantes
Se las determina debido a queacute son causadas por la configuracioacuten geomeacutetrica variacioacuten
de estructura o debido al acabado superficial de la pieza Lo que indica que no existe
ninguna relacioacuten con la existencia de discontinuidades o defectos por lo cual no se
necesita evaluar [46]
minus Defecto
Son las indicaciones de una discontinuidad que debido a su tamantildeo forma o el lugar
donde se localiza esta ha excedido los liacutemites de aceptacioacuten que se establece en las
normas o coacutedigos
En base a lo anteriormente mencionado se puede concluir que todos los defectos son
discontinuidades pero no todas las discontinuidades son defectos ni todas las
indicaciones son discontinuidades [61]
e Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios de la seccioacuten 84 paacuterrafo
844 donde se determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
f Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [6]
38
233 Procedimiento de inspeccioacuten con ultrasonido
Este procedimiento detalla los requerimientos miacutenimos para la inspeccioacuten de uniones
soldadas y deteccioacuten de fallas por ultrasonido mediante la teacutecnica de arreglo de fases
[62]
a Equipo y materiales a ser utilizados en la inspeccioacuten
minus Equipo de ultrasonido con arreglo de fases
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades
minus Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz si el tamantildeo del grano del material a
examinarse requiere el uso de palpadores de otras frecuencias se puede utilizar para
asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es posible ademaacutes utilizar palpadores
con zapatas curvas que permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte
pieza o tuberiacutea a ser examinada
minus Acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico
b Calibracioacuten de acuerdo al manual OMNISCAN MX2
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo II como se observa en la figura 40
Figura 40 Bloques de Referencia Tipo IIW
Fuente Certificado de calibracioacuten KARL DEUTSCH 2012
39
minus Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo norma API El transductor es montado sobre una zapata
angular SA10-N55S se recomienda utilizar un bloque de calibracioacuten ASTM E-164
IIW tipo I o tipo II para este procedimiento de calibracioacuten [14]
c Examinacioacuten de soldaduras a tope mediante ultrasonido
Para el procedimiento del uso del meacutetodo de examinacioacuten ultrasoacutenica (UT) para la
inspeccioacuten de soldaduras a tope Esta alternativa se limita para juntas con espesor igual
o mayor a 6 mm (14in)
d Cobertura y superficie de examinacioacuten
El volumen de la pieza a ser explorado debe ser cubierto por el palpador mediante
movimientos en la superficie de barrido esto depende del palpador requerido
Cada movimiento del palpador debe traslapar un miacutenimo del 10 de la dimensioacuten
paralela del transductor (elemento piezoeleacutectrico) a la direccioacuten de punto de salida de
barrido La oscilacioacuten del palpador es permitida si este puede ser demostrado que la
cobertura del traslape es provista
e Velocidad de movimiento
La velocidad de barrido del palpador no debe exceder los 150mms (6 ins) a menos
que la tasa de repeticioacuten de pulsos del equipo sea suficiente para pulsar el palpador
como miacutenimo 6 veces dentro del tiempo necesario para moverse la primera mitad de
la dimensioacuten paralela del transductor a la direccioacuten del barrido en una maacutexima
velocidad de barrido
f Teacutecnica
El volumen de ultrasonido debe incluir el metal de soldadura maacutes una longitud que
corresponda al valor menor entre 25 mm (1 in) del metal base adyacente en cada lado
de la soldadura [14]
40
g Barrido
En la opcioacuten de simulacioacuten de barrido disponible en el equipo de ultrasonido se debe
establecer un plan de barrido que indique las posiciones de inicio y fin del palpador
para asegurar la cobertura del volumen requerido para los aacutengulos de haz apropiados
El barrido manual se muestra en el monitor por calidad de acople y sentildeal excediendo
el umbral de evaluacioacuten estas sentildeales son indicaciones que deben ser evaluadas por el
operador [62]
h Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Para la evaluacioacuten de uniones soldadas bajo la norma API 650 para Tanques soldados
para almacenamiento de petroacuteleo se rige bajo los criterios del anexo U donde se
determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo
i Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo [7]
41
CAPIacuteTULO III
DESARROLLO
En este capiacutetulo se describe los requerimientos establecidos por la norma API 650 para
la inspeccioacuten de uniones soldadas tipo T y a tope necesarios en los meacutetodos de
inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
Para lo cual se detallan los tipos de defectos encontrados en las diferentes probetas
inspeccionadas en este proyecto durante la aplicacioacuten de los distintos meacutetodos de
ensayos no destructivos inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido
En buacutesqueda de validar los procedimientos de inspeccioacuten para cada tipo de ensayo no
destructivo se realizoacute un anaacutelisis comparativo de eficacia entre los resultados
obtenidos con el uso del procedimiento descrito en el capiacutetulo II y los resultados de
una entidad externa dedicada a este tipo de trabajos
Por uacuteltimo se presenta el desarrollo de un manual de procedimientos de inspeccioacuten
para cada teacutecnica de ensayos no destructivos visual liacutequidos penetrantes y
ultrasonido Para deteccioacuten de fallas en uniones de soldadura presentes en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo describiendo los requerimientos a seguir para su
aplicacioacuten
31 Requerimientos establecidos por la norma API 650
311 Criterios de aceptacioacuten para inspeccioacuten visual
La norma API 650 en la seccioacuten 85 paacuterrafo 852 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales que una soldadura seraacute aceptable mediante
examen visual si la inspeccioacuten muestra lo siguiente
minus No debe haber grietas en la corona otras grietas en la superficie o golpes de arco
sobre o adyacentes a las juntas soldadas
minus Para juntas horizontales a tope accesorios permanentes orientados
horizontalmente y juntas a tope de anillo anular el corte inferior maacuteximo permitido
es de 08 mm (132 in) de profundidad
42
minus La frecuencia de la porosidad de superficie en la soldadura no debe exceder nunca
un racimo (uno o maacutes poros) en 100 mm (4 in) de longitud y el diaacutemetro de cada
racimo no supera los 25 mm (332 in)
minus El refuerzo de las soldaduras en todas las juntas a tope en cada lado de la placa
no debe exceder los siguientes espesores mostrados en la tabla 2
Tabla 2 Espesor maacuteximo de refuerzo
Espesor de la placa mm (in)
Espesor Maacuteximo de refuerzo mm (in)
Juntas Verticales Juntas Horizontales
le 13 (12) 25 (332) 3 (18)
gt 13 (12) a 25 (1) 3 (18) 5 (316)
gt 25 (1) 5 (316) 6 (14)
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute 2018
El refuerzo no necesita ser removido excepto en la medida en que exceda el espesor
maacuteximo aceptable o a menos que se requiera su remocioacuten para el examen
radiograacutefico
312 Criterios de aceptacioacuten para liacutequidos penetrantes
La norma API 650 en la seccioacuten 84 paacuterrafo 844 establece como requerimientos para
la evaluacioacuten de indicaciones superficiales inspeccionadas por la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten superior a 15
mm (116 in) se consideran relevantes Cualquier tipo de fisura que se encuentre en el
cordoacuten de soldadura no es aceptable y se rechaza directamente
Una indicacioacuten lineal es una que tiene una longitud mayor que tres veces su ancho
Todas las superficies que han de examinarse deben estar libres de indicaciones
relevantes
Una indicacioacuten redondeada es una forma circular o eliacuteptica con una longitud igual o
inferior a tres veces su ancho Todas las superficies que han de examinarse deben estar
libres de indicaciones redondeadas relevantes mayores a 5mm (316 in) tambieacuten se
43
debe tener en cuenta que cuatro o maacutes indicaciones redondeadas relevantes en una
misma liacutenea separadas por 15mm (116 in) o maacutes de borde a borde
313 Criterios de aceptacioacuten para ultrasonido con arreglo de fases
La norma API 650 en la seccioacuten 83 paacuterrafo 831 la cual redirecciona los anexos U6
y U8 que establecen como requerimientos para la evaluacioacuten de indicaciones internas
inspeccionadas por la teacutecnica de ultrasonido por arreglo de fases que las indicaciones
con altura de pico en la pantalla A Scan que superan el 20 sobre el nivel de
referencia deben ser evaluadas para establecer si son defectos
Para reflectores de tamantildeo de maacutes de 40 de altura de pico en la pantalla A Scan de
los defectos aceptables superficiales o subsuperficiales seraacuten evaluados utilizando la
tabla 3
La documentacioacuten escrita se produce para cada defecto inaceptable defectos
aceptables que sean superiores al 50 del nivel de referencia para las teacutecnicas basadas
en la amplitud o superiores al 75 de la longitud aceptable para las teacutecnicas que no
utilizan amplitud
Para evaluar los defectos superficiales y subsuperficiales seguacuten su longitud de acuerdo
al espesor de la plancha se debe utilizar la tabla 3
Tabla 3 Criterios de aceptacioacuten de fallas para indicaciones de ultrasonido (SI) Puede ser usada para todos los Materiales (SI) Todas las dimensiones en mm
Espesor
de
soldadura
(119957)119938
LONGITUD DE FALLA ACEPTABLE (l)
Para fallas
119852119854119849119838119851119839119842119836119842119834119845119838119956119939
con altura (h)
Para fallas sub superficiales con altura (h)
20 25 30 20 30 40 50 60
6 a lt 10 8 4 3 5 3 No
permitido
No
permitido
No
permitido
10 a lt 13 8 8 4 14 5 4 No
permitido
No
permitido
13 a lt 19 8 8 4 38 8 5 4 3
19 a lt 25 8 8 4 75 13 8 6 5
44
25 a lt 32 9 8 4 100 20 9 8 6
32 a lt 40 9 8 4 125 30 10 8 8
40 a lt 44 9 8 4 150 38 10 9 8
a t= espesor de la soldadura excluyendo cualquier refuerzo permitido Para una soldadura a tope que
une miembros que tienen diferentes espesores en la soldadura t es el menor de los dos
b Cualquier falla superficial para ser considerada aceptable debe satisfacer la limitacioacuten de tamantildeo
de esta tabla y adicionalmente satisfacer las limitaciones de caracterizacioacuten MTPT
Fuente Welded Tanks for Oil Storage American Petroleum Institute Addendum 2018 paacuteg 460
32Construccioacuten de probetas
Se describe el proceso de construccioacuten de las probetas utilizadas para la deteccioacuten e
identificacioacuten defectologica la misma que consta de una probeta tipo tanque de
almacenamiento de petroacuteleo a escala 125 tres probetas tipo junta a tope y tres probetas
tipo junta en T
321 Construccioacuten de probeta tipo tanque
En esta seccioacuten se describe el proceso de fabricacioacuten del tanque probeta
a Proceso de seleccioacuten de tapa
Con una plancha de acero A36 se determinaron cuatro paraacutemetros el diaacutemetro
exterior el radio de bombeo el radio de borde y fondo los cuales se encuentran
estandarizados en el coacutedigo ASME seccioacuten UG-32 y en las tablas KLOPPERFORM
establecidas en el coacutedigo SPVC (swidish pressure vessel code) con un diaacutemetro de
1000 mm como se indica en la tabla KOPPERFORM del anexo 7 [63] Usando una
abombadora mecaacutenica de alta presioacuten se colocaron los paraacutemetros calculados dando
como resultado una tapa del tipo toriesfeacuterico en ceacutedula 150
b Proceso de barolado del cuerpo
Se selecciona planchas de 300 x 3000 mm se ubica en la maacutequina baroladora entre los
rodillos el rolado de la plancha se verifica con un molde fabricado a la medida rueda
entre los rodillos hasta obtener la forma ciliacutendrica deseada con un diaacutemetro 1000 mm
se realizan puntos de soldadura en los extremos a unir y se repite el proceso hasta
45
conseguir los dos anillos que conforman el cuerpo del tanque como se ve en la figura
41
Figura 41 Planchas baroladas
Fuente Christian Peacuterez
c Proceso de fabricacioacuten del piso
Para el piso del tanque de almacenamiento es necesario una plancha de 1010 x 1010
mm se realiza el trazado de una circunferencia de diaacutemetro 1010 mm como se observa
en los planos que se encuentran en el anexo 1 y se procede a realizar el corte de la
seccioacuten circular utilizando el meacutetodo de oxicorte el mismo que se puede observar en
la figura 42
Figura 42 Piso del tanque de almacenamiento
Fuente Christian Peacuterez
322 Proceso de fabricacioacuten de las probetas tipo junta en T y a tope
Se describe el proceso que se realizoacute para la construccioacuten de las probetas tipo junta el
mismo que se ve a continuacioacuten
minus De la plancha de acero ASTM A-36 se cortan formas rectangulares de 10x15
(mm) utilizando una moladora y disco de corte de 4pulg
46
minus Se debe igualar la zona donde se va a realizar el biselado para que este quede
uniforme y asiacute haya una correcta fusioacuten del cordoacuten de soldadura utilizando el
proceso SMAW
minus Las planchas rectangulares se las suelda en formas de juntas a tope y tipo T
siguiendo el mismo proceso hecho en la probeta tipo tanque induciendo las
discontinuidades
323 Soldadura
Para cumplir con las normativas de construccioacuten bajo un procedimiento de soldadura
correcto para este tipo de tanques de almacenamiento se elaboroacute el procedimiento de
soldadura (WPS) y la calificacioacuten del soldador (WPQ) por parte de un certified
welding inspector (CWI) el cual entregoacute la documentacioacuten que se puede observar en
los anexos 5 y 6 Los mismos que se debe seguir para un correcto proceso de
construccioacuten del tanque de almacenamiento cumpliendo con los paraacutemetros y
estaacutendares necesarios para la fabricacioacuten del mismos
a Procedimiento de soldadura
En este procedimiento se detallan los paraacutemetros de soldadura utilizando el proceso
SMAW los mismos que se observan en la tabla 4 Estos paraacutemetros son los que debe
cumplir el soldador durante el proceso de unioacuten de las piezas para la construccioacuten del
tanque probeta y de las probetas tipo junta
Tabla 4 Paraacutemetros de soldadura SMAW
No De
pase
Proces
o
Material de
aporte
Corriente
Vel
Alim
Electrod
o
(mmmin
)
Voltaje
(voltios
)
Vel de
Avance
(Pulgmi
n)
Clase Diaacutemetr
o (mm)
Amperaj
e (amp)
Tipo y
polarida
d
Raiacutez SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 10 -
14 V
8-12
Pase
caliente
SMA
W
E601
0
238 60-120 DC + NA 11 - 14
V
9-13
Relleno SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 19 - 25
V
11-15
Acabad
o
SMA
W
E701
8
238 100-120 DC + NA 20 - 25
V
11-15
Fuente Especificacioacuten del Procedimiento de Soldadura- WPS Giovanni Aguais 2019 [64]
47
minus Pase de raiacutez es el que se realiza para unir las dos piezas daacutendole un soporte inicial
al cordoacuten de soldadura [65]
minus Pase de caliente este pase sirve para que el pase de raiacutez penetre un poco maacutes el
bisel de la junta [65]
minus Pase de relleno es el que permite que el pase de presentacioacuten quede uniforme
este debe quedar por debajo de la ranura 2 mm [65]
b Proceso de ensamblaje de las piezas por soldadura SMAW
Para la construccioacuten del tanque de almacenamiento y las probetas tipo junta en T y a
tope se debe realizar el biselado en V utilizando una moladora con disco de desbaste
posteriormente se realiza los pases utilizando el proceso de soldadura SMAW el
primero de raiacutez utilizando un electrodo E6010 para el segundo pase se el de relleno
utilizando un electrodo E7018 para el tercer pase el de relleno se utiliza un electrodo
E7018 y el pase final de acabado se realiza con un electrodo E7018 Pero al ser
necesario la generacioacuten de defectos en los cordones de soldadura se debe realizar una
serie de modificaciones en el proceso de soldadura las cuales se describen en las tablas
5 y 6
33Elaboracioacuten de soldadura con defectologiacutea
331 Defectos en las probetas tipo junta
Para la construccioacuten de las probetas se tienen fuentes bibliograacuteficas que ayudan con
las causas por las cuales se puedan generar defectos en la soldadura tales como el
documento Manual de Sistemas y Materiales de Soldadura ademaacutes con la ayuda de
criterios de ingenieriacutea conocemos el comportamiento metaluacutergico de los materiales y
sus posibles reacciones
Se realizaron un tanque a escala y 6 tipos de placas (tres con soldadura a tope y tres
con soldadura tipo filete) las cuales fueron sometidas a diversas fallas en su
fabricacioacuten con el fin de poder realizar los anaacutelisis comparativos de las mismas
Mediante teacutecnicas de inspeccioacuten visual liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo
de fases aplicado a las probetas elaboradas se pudo detectar los siguientes defectos y
sus causas como se muestran en la tabla 5 de las probetas tipo junta y en la tabla 6 de
la probeta tipo tanque
48
Tabla 5 Fallas inducidas en la soldadura de las probetas tipo junta y sus causas
PLACA CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
P1F Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P1T Filete ldquoTrdquo Sin defectos inducidos VT + PT -
P2F Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten + Socavadura VT + PT Manejo
defectuoso
del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente
muy elevada
P2T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P3F Filete ldquoTrdquo Fisura VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
P3T Filete ldquoTrdquo Inclusioacuten VT + PT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P4 Tope Fisura UT + VT Elevado
contenido de
hidrogeno en
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
49
P5 Tope Inclusioacuten UT + VT Humedad
excesiva en
el electrodo o
en los bordes
de la plancha
base
limpieza
prematura de
la escoria
P6 Tope Quemoacuten UT + VT Exceso de
amperaje un
manejo
inadecuado
bajas en la
velocidad del
electrodo
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
332 Defectos en la probeta tipo tanque
Tabla 6 Fallas inducidas en la soldadura de las juntas del tanque a escala y sus
causas
CONFIGURACIOacuteN DEFECTOS
INDUCIDOS
TEacuteCNICA
UTILIZADA
CAUSAS
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
Filete ldquoTrdquo Porosidad agrupada VT + PT provocadas
por gases
agentes
oxidantes o
exceso de
humedad en el
revestimiento
del electrodo o
en el metal
base
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten VT + PT Manejo
defectuoso del
electrodo
seleccioacuten
inadecuada
del tipo de
electrodo
corriente muy
elevada
Filete ldquoTrdquo Fisura
VT + PT Humedad
excesiva en el
electrodo o en
los bordes de
la plancha
base limpieza
prematura de
la escoria
Filete ldquoTrdquo Falta de penetracioacuten en
raiacutez
VT + PT Elevado
contenido de
hidrogeno en
50
la zona
fundida
elevada
velocidad de
enfriamiento
tensioacuten
producida
sobre el
cordoacuten por el
enfriamiento
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en el
bisel
VT + PT Teacutecnica
deficiente del
soldador
inadecuado
disentildeo de la
junta
contaminacioacuten
excesiva
Tope Socavadura en raiacutez UT + VT Cuando la
velocidad de
aporte es muy
raacutepida cuando
el amperaje
del electrodo
es muy alto
cuando
diaacutemetro del
electrodo es
muy grande
Tope Discontinuidad en raiacutez UT + VT Falta de
material de
aporte
Filete ldquoTrdquo Falta de fusioacuten en raiacutez VT + PT Falta de
abertura en la
raiacutez amperaje
muy bajo
incorrecta
alineacioacuten de
los elementos
al soldar
diferencia de
espesores de
las placas
Tope Socavadura externa UT + VT Mucha
velocidad de
aporte del
material
Tope Falta de fusioacuten por
High low
UT + VT Se produce
por la mala
alineacioacuten de
las piezas a
unir
Filete ldquoTrdquo Falta de soldadura VT Falta de
material de
aporte
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
51
34 Identificacioacuten y evaluacioacuten de las discontinuidades
Para la identificacioacuten de cada discontinuidad se realizoacute tablas describiendo el tipo de
defecto y su condicioacuten siendo evaluadas bajo el criterio de aceptacioacuten o rechazo de la
norma API 650
341 Discontinuidades en la probeta tipo tanque
En la tabla 7 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en cada junta a tope de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de
ultrasonido con arreglo de fases
En la tabla 7 se observa los diferentes defectos encontrados en cada una de las juntas
identificando que no cumplen con las condiciones y paraacutemetros de aceptacioacuten
establecidos en la norma API 650 Como ejemplo la fisura encontrada en la junta 1 de
la probeta tipo tanque tiene una longitud de 11 mm y no cumple con la longitud de
falla aceptable (6 mm) para este tipo de defecto (observar en la tabla 5) para un espesor
de 6 mm y altura de 4 mm
Tabla 7 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
ultrasonido con arreglo de fases
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del
Defecto
Condicioacuten
Observacioacute
n Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J1 1559 519 8000 Rechazado Falta de
fusioacuten
2400 511 15900 Rechazado Porosidad
agrupada
2400 511 18000 Rechazado Falta de
penetracioacuten
5000 511 20100 Rechazado Porosidad
agrupada
1100 550 40800 Rechazado Fisura
5900 496 59300 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
52
2400 550 84600 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
3200 564 101000 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
6570 570 105800 Rechazado Falta de
penetracioacuten
en raiacutez
1100 545 115300 Rechazado Porosidad
agrupada
4400 496 125200 Rechazado Falta de
fusioacuten en
bisel
1200 479 150800 Rechazado Socavadura
en raiacutez
2 J2 400 555 22800 Rechazado Discontinuid
ad en raiacutez
3 J3 700 547 8100 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
1000 543 16300 Rechazado Falta de
fusioacuten en
raiacutez
4 J4 23400 017 17100 Rechazado Socavadura
externa
5 J5 1100 556 5700 Rechazado Fisura
6 J6 20650 521 450 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
12200 501 28800 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
30900 553 64600 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
14600 537 116400 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
53
13700 562 138700 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
22900 571 177100 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
100000 500 200000 Rechazado Falta de
fusioacuten por
High low
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 8 se detalla el tipo de discontinuidad dimensionamiento y ubicacioacuten
encontrada en la junta tipo T de la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
Como resultado en la tabla 8 se observa los diferentes defectos determinados en las
juntas inspeccionadas las cuales se encuentran fuera del rango de aceptacioacuten de la
norma API 650 un claro ejemplo un defecto muacuteltiple (falta de fusioacuten inclusioacuten y
socavadura) encontrado en la junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de
45 mm consideraacutendose relevante debido a que su dimensioacuten es superior a 15 mm
(116 in) como se puede observar en la norma API 650
Tabla 8 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
liacutequidos penetrantes
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1
J7
3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
4500 5700 Rechazado Falta de fusioacuten + Socavadura
+ inclusioacuten
2200 17400 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
1100 21900 Rechazado Socavadura + inclusioacuten
400 26800 Rechazado Falta de soldadura
2000 28000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 9 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en la probeta tipo tanque mediante la teacutecnica de inspeccioacuten visual
54
La tabla 9 muestra los diferentes defectos que contienen cada una de las juntas
determinando que la junta 7 sobrepasa los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API
650 Un defecto muacuteltiple nuacutemero 7 (falta de fusioacuten y socavadura) encontrado en la
junta 7 de la probeta tipo tanque tiene una longitud de 32 mm por lo que incumple
con la condicioacuten de que no debe haber grietas en la corona otras grietas en la
superficie o golpes de arco sobre o adyacentes a las juntas soldadas
Tabla 9 Discontinuidades encontradas en la probeta tipo tanque detectados por
inspeccioacuten visual
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 J 1 - - Aprobado -
2 J 2 - - Aprobado -
3 J 3 - - Aprobado -
4 J 4 - - Aprobado -
5 J 5 - - Aprobado -
6 J 6 - - Aprobado -
7 J 7 3200 000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura
8 J 7 4500 57000 Rechazado Falta de fusioacuten + socavadura +
Inclusioacuten
9 J 7 2200 174000 Rechazado Socavadura+ Inclusioacuten
10 J 7 1100 219000 Rechazado Socavadura + Inclusioacuten
11 J 7 400 268000 Falta de soldadura
12 J 7 2000 280000 Rechazado Falta de soldadura
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
342 Discontinuidades en la probeta tipo junta
En la tabla 10 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas tipo T mediante la teacutecnica de liacutequidos
penetrantes
En la tabla 10 se observa una serie de defectos en las juntas inspeccionadas P2F P2T
P3F y P3T los cuales sobrepasan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
La fisura en la probeta 3 vista frontal (P3F) tiene una longitud de 167 mm por lo que
cumple con la condicioacuten de que todas las indicaciones que tengan cualquier dimensioacuten
superior a 15 mm (116 in) se consideran relevantes
55
Tabla 10 Discontinuidades encontradas por liacutequidos penetrantes en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 881 1224 Rechazado Inclusioacuten
388 5168 Rechazado Socavadura
4
P2T
662 1366 Rechazado Inclusioacuten
343 3052 Rechazado Inclusioacuten
429 7120 Rechazado Inclusioacuten
1038 10908 Rechazado Inclusioacuten
626 14889 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F 16700 16700 Rechazado Fisura
6 P3T - - Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
En la tabla 11 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope mediante la teacutecnica de ultrasonido con
arreglo de fases
Se observa en la tabla 11 una serie de defectos en cada junta de las probetas
inspeccionadas los cuales superan los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
Como ejemplo encontramos la inclusioacuten encontrada en la probeta 5 (P5) que tiene una
longitud de 8 mm e incumple con la falla aceptable de 3 mm (observar la tabla 5) para
un espesor de 6 mm y altura de 3 mm
Tabla 11 Discontinuidades encontradas por ultrasonido por arreglo de fases en las
probetas tipo junta
Ndeg
Identific
acioacuten de
Soldadu
ra
Dimensionamiento y Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten Longitud
(mm)
Profundidad
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P4 4000 522 5800 Rechazado Fisura
2
P5
1200 564 1200 Rechazado Inclusioacuten
1600 557 4000 Rechazado Inclusioacuten
600 488 7600 Rechazado Inclusioacuten
800 244 10400 Rechazado Inclusioacuten
1000 527 13200 Rechazado Inclusioacuten
3 P6 600 025 7600 Rechazado Quemoacuten
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
56
En la tabla 12 se detalla el tipo de discontinuidades dimensionamiento y ubicacioacuten
encontradas en las probetas de juntas a tope y tipo T mediante la teacutecnica de ultrasonido
con arreglo de fases
En la tabla 12 se observa los defectos encontrados en cada junta y se asevera que solo
las juntas P1F y P1T cumplen con los paraacutemetros de aceptacioacuten de la norma API 650
pero las demaacutes juntas incumplen dichos paraacutemetros Un ejemplo claro de este
incumplimiento es la porosidad encontrada en la probeta 4 (P4) con una longitud de
303 mm por lo que no cumple con la condicioacuten de aceptacioacuten ya que el diaacutemetro no
supera los 25 mm (332 in)
Tabla 12 Discontinuidades encontradas por inspeccioacuten visual en las probetas tipo
junta
Ndeg
Identificacioacuten
de Soldadura
Dimensionamiento y
Ubicacioacuten del Defecto
Condicioacuten
Observacioacuten
Longitud
(mm)
Localizacioacuten
(mm)
1 P1F - - Aprobado NA
2 P1T - - Aprobado NA
3 P2F 764 1183 Rechazado Inclusioacuten
11563 5276 Rechazado Concavidad interna
4 P2T 604 1464 Rechazado Inclusioacuten
552 3085 Rechazado Inclusioacuten
335 7066 Rechazado Inclusioacuten
1118 11108 Rechazado Inclusioacuten
656 15080 Rechazado Inclusioacuten
5 P3F - 16700 Aprobado NA
6 P3T - 16700 Aprobado NA
7 P4 303 811 Rechazado Porosidad
8 P5 968 9070 Rechazado Escoria
P5 240 13300 Rechazado Porosidad
9 P6 - 16700 Aprobado NA
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
35Validacioacuten de los procedimientos de inspeccioacuten
La validacioacuten de los procedimientos desarrollados en este proyecto de titulacioacuten se la
realiza mediante la obtencioacuten del porcentaje de error en la deteccioacuten de defectologiacutea
en las probetas tomando como 100 de precisioacuten en la deteccioacuten defectologica el
procedimiento de una empresa externa
Para encontrar el porcentaje de error que existe en el procedimiento se utiliza la
ecuacioacuten (2)
57
119837119838 119838119851119851119848119851 =| valor medidominusvalor de referencia |
valor de referencia X 100 (2)
351 Validacioacuten del procedimiento de ultrasonido
Para la validacioacuten del procedimiento de ultrasonido se realizoacute una comparacioacuten de los
resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes descrito
y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) que se encuentran en los anexos 12 y 13 determinando si es vaacutelido o
no el procedimiento veacutease en la tabla 13 y tabla 14
Tabla 13 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido
Resultados obtenidos Valores de referencia
Error
N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuidad Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
J1 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1559 519 Falta de fusioacuten
(80 mm de Oacute) 1512 519 052
J1 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2400 511 Porosidad
agrupada (159
mm de Oacute)
2250 511 625
J1 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2400 511 Falta de
penetracioacuten
(180 mm de Oacute)
2500 511 416
J1 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
5000 511 Porosidad
agrupada (201
mm de Oacute)
4837 511 326
J1 Fisura (408 mm
de Oacute) 1100 550 Fisura (408 mm
de Oacute) 1054 550 418
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm
de Oacute)
5900
496 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (593 mm de
Oacute)
5790
496
186
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (846
mm de Oacute) 2400 550
Falta de fusioacuten
en raiacutez (846 mm
de Oacute) 2360 550
166
J1 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute)
3200 564 Falta de fusioacuten
en raiacutez (1010
mm de Oacute) 3100 564
312
J1 Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6570 570
Falta de
penetracioacuten en
raiacutez (1058 mm
de Oacute)
6430 570
213
J1 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute)
1100 545 Porosidad
agrupada (1153
mm de Oacute) 1045 545
500
J1 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute)
4400 496 Falta de fusioacuten
en visel (1252
mm de Oacute) 4290 496
250
J1 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute)
1200 479 Socavadura en
raiacutez (1508 mm
de Oacute) 1124 479
633
58
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 14 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por ultrasonido en
probetas tipo junta
J2 Discontinuidad
en raiacutez (228
mm de Oacute)
400 555 Discontinuidad
en raiacutez (228 mm
de Oacute) 400 555
0
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute)
700 547 Falta de fusioacuten
en raiacutez (81 mm
de Oacute) 677 547
328
J3 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163
mm de Oacute)
1000 543 Falta de fusioacuten
en raiacutez (163 mm
de Oacute) 973 543
270
J4 Socavadura
externa (171
mm de Oacute)
23400 017 Socavadura
externa (171
mm de Oacute) 22535 017
369
J5 Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
Fisura (57 mm
de Oacute) 1100 556
0
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20650 521
Falta de fusioacuten
por High low
(450 mm de
Oacute)
20500 521
072
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute)
12200 501 Falta de fusioacuten
por High low
(288 mm de Oacute) 12180 501
016
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute)
30900 553 Falta de fusioacuten
por High low
(646 mm de Oacute) 30865 553
011
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14600 537
Falta de fusioacuten
por High low
(1164 mm de
Oacute)
14490 537
075
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13700 562
Falta de fusioacuten
por High low
(1387 mm de
Oacute)
13667 562
024
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22900 571
Falta de fusioacuten
por High low
(1771 mm de
Oacute)
22800 571
043
J6 Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
100000 500
Falta de fusioacuten
por High low
(2000 mm de
Oacute)
10000
0 500
0
Valores Obtenidos Valor de Referencia
Error N
deg
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
Discontinuida
d
Longit
ud
(mm)
Profundi
dad
(mm)
P4 Fisura
(58 mm de Oacute)
4000 522 Fisura
(58 mm de Oacute)
3863 522 350
P5 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1200 564 Inclusioacuten
(12 mm de Oacute)
1185 564 125
P5 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1600 557 Inclusioacuten
(40 mm de Oacute)
1550 557 312
P5 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
600 488 Inclusioacuten
(76 mm de Oacute)
567 488 550
P5 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
800 244 Inclusioacuten
(104 mm de Oacute)
777 244 287
59
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
633 en la comparacioacuten de resultados siendo menor al 10 establecido como valor
maacuteximo de error porcentual esto se debe a la experiencia del inspector en lectura
interpretacioacuten de los valores entregados por el equipo de ultrasonido y la manipulacioacuten
del mismo
352 Validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes
Para la validacioacuten del procedimiento de liacutequidos penetrantes se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 10 y 11 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar las tablas 15 y 16
Tabla 15 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo tanque
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
P5 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 Inclusioacuten
(132 mm de Oacute)
1000 527 0
P6 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
600 025 Quemoacuten
(76 mm de Oacute)
575 025 416
Valor Obtenido Valor de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J7
Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3200 Falta de fusioacuten
+ socavadura (0
mm de Oacute)
3145 171
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4500 Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57 mm de Oacute)
4440 133
Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2200 Socavadura+
Inclusioacuten
(174 mm de Oacute)
2069 595
Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1100 Socavadura +
Inclusioacuten
(219 mm de Oacute)
1050 454
Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
400 Falta de
soldadura
(268 mm de Oacute)
397 075
Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 Falta de
soldadura
(280 mm de Oacute)
2000 0
60
Tabla 16 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten por liacutequidos
penetrantes en probetas tipo junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
675 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten con liacutequidos penetrantes siendo
menor al 10 establecido como valor maacuteximo de error porcentual esto se debe a la
experiencia del inspector en interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
353 Validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual
Para la validacioacuten del procedimiento de inspeccioacuten visual se realizoacute la comparacioacuten
de los resultados de la inspeccioacuten (resultados obtenidos) con el procedimiento antes
descrito y el procedimiento realizado por una entidad externa certificada (valores
referenciales) los mismos que se pueden observar en los anexos 8 y 9 determinando
si es vaacutelido o no el procedimiento observar la tabla 17 y tabla 18
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F
Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
881 Inclusioacuten
(1224 mm de
Oacute)
870
124
Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
388 Socavadura
(5168 mm de
Oacute)
363
644
P2T
Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
662 Inclusioacuten
(1366 mm de
Oacute)
623
589
Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
343 Inclusioacuten
(3056 mm de
Oacute)
328
437
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
429
Inclusioacuten
(7120 mm de
Oacute)
400
675
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
1038
Inclusioacuten
(10908 mm de
Oacute)
992
443
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
626
Quemoacuten
(14889 mm de
Oacute)
600
415
P3F Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 Fisura
(167 mm de Oacute)
16700 0
P3T NA 16700 NA 16700 0
61
Tabla 17 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en probetas tipo
junta
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Tabla 18 Resultados de validacioacuten del meacutetodo de inspeccioacuten visual en la probeta
tipo tanque
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
P1F NA 16700 NA 16700 0
P1T NA 16700 NA 16700 0
P2F Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
764 Inclusioacuten
(1183 mm de
Oacute)
760
052
Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11563 Concavidad
interna
(5276 mm de
Oacute)
11532
026
P2T
Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
604 Inclusioacuten
(1464 mm de
Oacute)
600
066
Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
552 Inclusioacuten
(3085 mm de
Oacute)
525
489
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
335
Inclusioacuten
(7066 mm de
Oacute)
330
149
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1118
Inclusioacuten
(11108 mm de
Oacute)
1102
143
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
Inclusioacuten
(15008 mm de
Oacute)
656
0
P3F NA 16700 NA 16700 0 P3T NA 16700 NA 16700 0
P4 Porosidad
(811 mm de
Oacute)
303
Porosidad
(811 mm de
Oacute)
295
264
P5 Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
Escoria
(9070 mm de
Oacute)
968
0
P5 Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
240
Porosidad
(13300 mm de
Oacute)
232
333
P6 NA 167 NA 167 0
Resultados Obtenidos Valores de Referencia
Error
Ndeg Discontinuidad Longitud
(mm)
Discontinuidad Longitud
(mm)
J 1 NA 360000 NA 360000 0
J 2 NA 30000 NA 30000 0
J 3 NA 30000 NA 30000 0
J 4 NA 30000 NA 30000 0
J 5 NA 30000 NA 30000 0
J 6 NA 360000 NA 360000 0
62
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Es vaacutelido el procedimiento debido a que se obtuvo un porcentaje de error maacuteximo de
489 en la comparacioacuten de resultados de inspeccioacuten visual siendo menor al 10
establecido como valor maacuteximo de error porcentual a la experiencia del inspector en
interpretacioacuten defectologica y metrologiacutea
J 7 Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3200
Falta de fusioacuten
+ socavadura
(0 mm de Oacute)
3120
250
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4500
Falta de fusioacuten
+ socavadura +
Inclusioacuten
(57000 mm de
Oacute)
4425
166
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2200
Socavadura+
Inclusioacuten
(174000 mm
de Oacute)
2178
100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1100
Socavadura +
Inclusioacuten
(219000 mm
de Oacute)
1053
427
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
400
Falta de
soldadura
(268000 mm
de Oacute)
383
425
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
2000
Falta de
soldadura
(280000 mm
de Oacute)
1920
400
63
36Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura
361 Manual de procedimiento para inspeccioacuten visual
Procedimiento para Inspeccioacuten Visual
Coacutedigo
UPS-VT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
64
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T y a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
inspeccioacuten visual
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T y
a tope aplicando la teacutecnica de inspeccioacuten visual utilizada en tanques atmosfeacutericos
con la finalidad de detectar discontinuidades en la soldadura abiertas a la superficie
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en inspeccioacuten visual
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 3 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
6 Equipo
minus Escobilla de acero
minus Linterna
minus Calibrador pie de rey
minus Solvente
minus Marcador para metal
minus Cinta meacutetrica
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la inspeccioacuten visual directa
65
8 Condicioacuten superficial
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada teniendo en cuenta que no se debe dantildear
ninguacuten tratamiento colocado en la superficie Cualquier tipo de contaminante que
impida la inspeccioacuten debe ser removido de la superficie
9 Desarrollo de actividades
91Inspeccioacuten preliminar
Es necesario que el teacutecnico certificado nivel II AST-SNT-TC1A cumpla con el
examen jaeger tipo 2 a una distancia no menor de 300 mm y examen de contraste como
se indica en la norma API 650
92Preparacioacuten de la superficie
minus Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente se debe
limpiar el aacuterea que se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que
la toalla quede limpia despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual
se recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 pul eliminando
cualquier rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 pul a
cada lado del cordoacuten de soldadura
93Meacutetodo de examen visual
El meacutetodo utilizado es el examen visual directo cumpliendo con las siguientes
condiciones
minus Distancia maacutexima de la superficie a ser examinada hasta el ojo del observador es
de 600 mm
minus El aacutengulo de observacioacuten con relacioacuten a la superficie a ser examinada no debe ser
inferior a 30deg
94Iluminacioacuten
minus Para la iluminacioacuten se debe tener una intensidad de 100 fc (1076 lux) sobre la
superficie
66
minus En el caso de ser necesario la utilizacioacuten de luz artificial las condiciones miacutenimas
deben ser de acuerdo a la tabla de fuentes luminosas del anexo 20
10 Inspeccioacuten
Para la inspeccioacuten visual de la junta se debe observar el cordoacuten de soldadura
minuciosamente tratando de detectar cualquier discontinuidad superficial en el cordoacuten
de soldadura si se encuentra una discontinuidad se debe tomar los dimensionamientos
de esta Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector visual nivel I
11 Registros
Los iacutetems a ser inspeccionados deben ser documentados en una libreta de campo o un
registro de laboratorio la cual tendraacute como variables calificaciones de soldador
material a inspeccionar cantidades de luz aceptacioacuten o rechazo del iacutetem
caracteriacutesticas de la discontinuidad y observaciones de ser el caso
12 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
13 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (galgas medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede encontrar en el
anexo 2
131Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
4 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
67
5 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
6 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
7 Espesor es el espesor de la plancha utilizada para la fabricacioacuten del tanque de
almacenamiento
8 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
9 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
10 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
11 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
68
362 Manual de procedimientos para inspeccioacuten de soldaduras por liacutequidos
penetrantes
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Liacutequidos Penetrantes
Coacutedigo
UPS-PT-01
Ndeg Pagina
05
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS PENETRANTES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechavarriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
69
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura tipo T utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de liacutequidos
penetrantes
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura tipo T
con la aplicacioacuten de liacutequidos penetrantes visibles aplicada a tanques atmosfeacutericos
3 Personal
La persona que puede realizar la inspeccioacuten y emitir un reporte debe tener la
certificacioacuten de inspector nivel II en liacutequidos penetrantes
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques Soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tipo T bisel en V
6 Equipo
- Calibrador pie de rey
- Cinta meacutetrica
- Toallas absorbentes
- Para el procedimiento se debe utilizar el kit de liacutequidos penetrantes visibles
removibles con solvente lo cual se contempla en el meacutetodo C ndash tipo II (ASTM E
165) que se puede observar en la tabla 19
Tabla 19 Kit de liacutequidos penetrantes
Elemento Designacioacuten del
fabricante
Coacutedigo de jaula
Prueba de referencia
Penetrante SKL-SP2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Revelador SKD-S2 AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Removedor SKC-S AEROSOL 0JNN1 AFWALMLS 86-87
Fuente Manual de Procedimientos de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2019
70
Nota antes de cada procedimiento de inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes se debe
verificar la fecha de caducidad del kit para evitar cualquier falla en la deteccioacuten
defectologica Adicionalmente se puede realizar la verificacioacuten de la validez de los
liacutequidos mediante pruebas en bloque patroacuten
7 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada es la de penetrantes visibles del tipo II removibles con
solventes y aplicacioacuten de revelador no acuoso
8 Condicioacuten superficial
81Condiciones ambientales
La temperatura en la que se debe encontrar los materiales penetrantes asiacute como la
superficie de la parte a ser inspeccionada debe estar entre 4ordmC y 52ordmC [60]
Para la verificacioacuten de la temperatura de la superficie se utiliza la temperatura que
puede soportar la mano humana mediante un tiempo de contacto con la superficie no
mayor a 10 s aplicando temperatura de confort como se muestra en la figura 36
Figura 36 Temperatura liacutemite de confort que soporta la mano humana
Fuente Procedimiento de Inspeccioacuten por Liacutequidos Penetrantes Juan Gangotena 2018
82Limpieza
El examen con tintes penetrantes depende de las condiciones de la superficie y de los
contaminantes que existan en la superficie
71
minus Desengrasado
Se debe utilizar una toalla absorbente impregnada con un poco de solvente que viene
en el kit de liacutequidos penetrantes con esta se debe limpiar el cordoacuten de soldadura que
se va a inspeccionar repetir el proceso si es necesario hasta que la toalla quede limpia
despueacutes de ser pasada sobre el aacuterea a ser inspeccionada
minus Desoxidacioacuten
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
9 Desarrollo de actividades
91 Secado de las superficies de las piezas
Deben secarse las piezas mojadas antes de aplicar el penetrante con aire impulsado
caliente con aire natural o bien por medio de pantildeos limpios que no dejen pelusa
92 Aplicacioacuten del penetrante
Se debe aplicar el penetrante en la superficie de la pieza a inspeccionar lo cual se lo
realiza rociando el liacutequido sobre la zona a una distancia no mayor a 20cm evitando el
exceso de penetrante se debe dejar el tiempo de 5min
93 Eliminacioacuten del exceso de penetrante
El exceso de penetrante se debe eliminar de la superficie con ayuda de toallas
absorbentes impregnadas con solvente se debe realizar la limpieza en un solo sentido
hasta quedar sin liquido penetrante visible
94 Secado
El proceso de secado despueacutes de la remocioacuten del penetrante es de 5 minutos para
cumplir con el secado del solvente
95 Aplicacioacuten del revelador no acuoso
La aplicacioacuten del revelador es uniforme una capa gruesa mantenieacutendose a una
distancia aproximada de 30 cm (12 pulgadas) de la superficie
72
96Tiempos del revelado
El tiempo del revelado debe ser de 10 min y se establece que como maacuteximo el tiempo
permitido sea de 1 horas para reveladores no acuosos
97 Inspeccioacuten de la superficie
Se debe observar la superficie para detectar cualquier indicacioacuten en la soldadura estas
se tintildeen de color rojo por accioacuten del liacutequido penetrante con el contraste del fondo
blanco del revelador haciendo visible cualquier discontinuidad toda indicacioacuten
relevante debe ser medida y documentada en el registro Para determinar el tipo exacto
de defecto encontrado se debe seguir la capacitacioacuten de inspector de liacutequidos
penetrantes nivel I
10 Criterios de aceptacioacuten y rechazo
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques para almacenamiento de petroacuteleo
11 Limpieza final
Cuando se utiliza reveladores no acuosos en la limpieza final estos deben ser
removidos este proceso puede ser con un rocioacute de agua desengrasantes o solvente
12 Reporte
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos las herramientas de ayuda para la inspeccioacuten (medidores de luz
iluminacioacuten) conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte para inspeccioacuten visual se lo
puede visualizar en el anexo 3
121Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Set de liacutequidos penetrantes se coloca la marca y el tipo de kit que se va a utilizar
4 Tiempo de limpieza se coloca el tiempo de limpieza que transcurrioacute durante la
inspeccioacuten
73
5 Tiempo de penetracioacuten se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el penetrante durante
la inspeccioacuten
6 Tiempo de revelado se coloca el tiempo que se dejoacute actuar el revelador durante la
inspeccioacuten
7 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
8 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
9 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
10 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
11 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la Norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
74
363 Manual de procedimiento para inspeccioacuten de soldadura por ultrasonido
por arreglo de fases
Procedimiento para Inspeccioacuten de
Soldadura por Ultrasonido por Arreglo
de Fases
Coacutedigo
UPS-UT-01
Ndeg Pagina
06
PROCEDIMIENTO DE ULTRASONIDO MEDIANTE LA TEacuteCNICA DE
ARREGLO DE FASES
Elaboracioacuten
Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
Fecha
2019-11-29
Firma
Revisioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
Aprobacioacuten
Ing Marcos Antonio Hechaverriacutea Saacutenchez
Fecha
2019-11-29
Firma
75
1 Objetivo
Desarrollar un procedimiento para deteccioacuten y evaluacioacuten de discontinuidades en
uniones de soldadura a tope utilizando la teacutecnica de ensayo no destructivo de
ultrasonido con arreglo de fases
2 Alcance
Este procedimiento tiene como alcance la inspeccioacuten en uniones de soldadura a tope
el espesor de estas maacutes delgado de los miembros de la junta debe ser de 6mm (14in)
aplicando la teacutecnica de ultrasonido con arreglo de fases
3 Personal
minus Nivel II en ultrasonido
Encargado de realizar la inspeccioacuten bajo este procedimiento
Supervisar nivel I en ultrasonido
minus Nivel I
Realizar la inspeccioacuten sujetaacutendose a este procedimiento bajo la supervisioacuten del nivel
II en ultrasonido
4 Normas y coacutedigos de referencia
API 650 Tanques soldados para Almacenamiento de Petroacuteleo Adendum 2018
5 Material y caracteriacutesticas de referencia
minus Material de la estructura ndash ASTM A36
minus Espesor de la plancha - 14rdquo
6 Geometriacutea de la junta
Soldadura en tanque de almacenamiento atmosfeacuterico junta a tope bisel en V
7 Equipo
71Instrumento ultrasoacutenico
Para el desarrollo del ensayo ultrasoacutenico se debe utilizar un equipo pulso ndash eco con
capacidad de trabajar con frecuencias comprendidas entre al menos 1 a 6 MHz que se
puedan seleccionar de acuerdo a las caracteriacutesticas del material condiciones
76
geomeacutetricas tamantildeo y ubicacioacuten de discontinuidades El equipo que cumple con estos
paraacutemetros necesarios para el procedimiento de inspeccioacuten es el modelo OMNISCAN
MX2 por arreglo de fases
72Transductores (palpadores)
Se debe utilizar palpadores de 1 a 5MHz modelo 5L16-96X 10-A10-P-25-OM si el
tamantildeo del grano del material a examinarse requiere el uso de palpadores de otras
frecuencias se puede utilizar para asegurar una adecuada penetracioacuten o resolucioacuten Es
posible ademaacutes utilizar palpadores con zapatas curvas modelo SA10- N55S-AOD que
permitan un mejor acoplamiento con la superficie de la parte pieza o tuberiacutea a ser
examinada
73Elemento acoplante
Se utilizaraacute como acoplante carboximetil celuloacutesico (CMC) producto totalmente
biodegradable o cualquier otro producto que asegure un correcto acoplamiento
acuacutestico En caso de no contar con el producto CMC se utilizaraacute como remplazo
aceite glicerina o grasa liviana
8 Teacutecnica a ser usada
La teacutecnica a ser utilizada en el procedimiento de ultrasonido por arreglo de fases el
cual utiliza ondas transversales
9 Meacutetodo de calibracioacuten
Se utiliza el bloque de calibracioacuten IIW tipo I como se observa en la figura 31
91Calibracioacuten con transductor de haz angular
La calibracioacuten con haz angular descrito a continuacioacuten es llevada a cabo utilizando un
transductor Olympus 5L16-96X10-A10-P-25-OM con una frecuencia de 5 MHz
para el caso de inspeccioacuten bajo Norma API
Para calibrar el equipo se debe seguir estos pasos
minus Conectar el transductor al equipo Omniscan MX2
minus Introduzca el coacutedigo correcto de la zapata y permita que el equipo reconozca el
transductor por medio del software y bibliotecas disponibles
77
minus Introduzca el valor teoacuterico de la velocidad de onda de corte del material que seraacute
inspeccionado
minus Introduzca un rango apropiado para el bloque de prueba que estaacute siendo utilizado
minus Introduzca la geometriacutea de la junta aacutengulo de bisel taloacuten altura del taloacuten etc
minus Calibracioacuten por sensibilidad
minus Calibracioacuten por velocidad
minus Calibracioacuten por retardo de zapata
El proceso de calibracioacuten se realiza con la funcioacuten de rechazo apagada y con el fin de
calibrar los siguientes tres paraacutemetros de manera ordenada
minus Sensibilidad - con la ayuda de reflectores de 116in a una profundidad de 15mm
para el caso de los bloques II W Tipo I y II se determina el nuacutemero de decibeles
necesarios para que este tipo de indicaciones pequentildeas alcancen amplitudes
visualizadas en el Scan A entre un 40 y 60 en todas las leyes focales utilizadas
en la inspeccioacuten la ganancia utilizada para este fin seraacute usada como el factor B en
la determinacioacuten del escalafoacuten de la indicacioacuten factor D
minus Velocidad del sonido del material - mediante la ayuda de dos radios de distancia
conocida ubicados en los bloques IIW tipo I o tipo II se realiza la calibracioacuten de
la velocidad del sonido o tiempo de vuelo de la onda soacutenica transversal en el acero
al carbono que en este caso debe permanecer cercana a los 3240 ms
minus Retardo de la zapata - debido a que la zapata angular utilizada en esta inspeccioacuten
genera que los muacuteltiples cristales emisores del tren de ondas se encuentren a
distancias diferentes del metal base es necesario que el equipo genere una
secuencia de disparos de la onda de los diferentes elementos para de esta manera
generar un tren de ondas refractado coherente con la inspeccioacuten
minus Curvas de medicioacuten (ajuste de sensibilidad) - se debe utilizar un bloque de
referencia correspondiente AWS
78
10 Condicioacuten superficial
Se debe preparar la superficie a inspeccionar esta debe tener un acabado que permita
un acople adecuado entre la zapata y la superficie del elemento debe estar libre de
suciedad salpicadura o pintura
La zona a ser inspeccionada debe ser limpiada utilizando una herramienta manual se
recomienda utilizar una moladora con disco de grata de 7 in eliminando cualquier
rastro de oxido escoria o salpicadura sobre y en un rango de 2 in a cada lado del
cordoacuten de soldadura
11 Teacutecnica de barrido
Para el barrido se debe desplazar en forma paralela al cordoacuten de soldadura colocando
el transductor a una distancia de 10 mm del centro del cordoacuten de soldadura
examinando toda la longitud de este Es recomendable realizar una rotacioacuten de 5deg a 7deg
con el transductor de esta manera se puede detectar defectos de orientacioacuten Se debe
colocar durante el barrido constantemente una capa de acoplante
12 Registro e identificacioacuten
Las discontinuidades que sobrepasen el 50 de la altura maacutexima que debe tener el eco
en la pantalla asiacute como indicaciones que se visualicen en las demaacutes pantallas del
ultrasonido se las debe registrar en el archivo creado en el equipo para posteriormente
ser evaluadas Para determinar el tipo exacto de defecto encontrado se debe seguir la
capacitacioacuten de inspector por ultrasonido nivel I
13 Criterios de aceptacioacuten
Revisar la norma API650 para determina los paraacutemetros de aceptacioacuten o rechazo de
uniones soldadas en tanques de almacenamiento de petroacuteleo
14 Reportes
El reporte de los resultados deberaacute contemplar todos los iacutetems inspeccionados sus
hallazgos conjuntamente con su sistema de trazabilidad coacutedigos de referencia y
coacutedigos de aceptacioacuten y rechazo El formato del reporte se lo puede ver en el anexo 4
79
141Datos para llenar en el reporte
1 Probeta se coloca el tipo de probeta que se va a inspeccionar
2 Longitud total inspeccionada se debe colocar la longitud total de las juntas a
inspeccionar
3 Angulo de transductor se coloca el valor del aacutengulo en el que se calibra el
transductor
4 Ndeg se debe colocar la numeracioacuten para cada inspeccioacuten
5 Identificacioacuten soldadura se debe colocar el identificativo asignado para cada junta
por ejemplo para la junta 1 J1
6 Soldador este paraacutemetro permanece constante ya que es la estampa del soldador
7 Longitud inspeccioacuten es la longitud de la junta a inspeccionar
8 Espesor es el espesor de la plancha con la cual fue fabricada la probeta
9 Diaacutemetro es el diaacutemetro del tanque de almacenamiento a escala
10 Ubicacioacuten del defecto longitud es la longitud del defecto
11 Ubicacioacuten del defecto profundidad es la profundidad en la que se encuentra el
defecto detectado este valor nos entrega el equipo de ultrasonido
12 Ubicacioacuten del defecto localizacioacuten es la distancia desde nuestro punto de inicio
de inspeccioacuten hasta que empieza el defecto
13 Calificacioacuten despueacutes de ser evaluados bajo los criterios de la norma se determina
si es aceptable o no
14 Observacioacuten se debe colocar el tipo de defecto que se evaluoacute
Nota los paraacutemetros establecidos no se modifican ya que estos son datos que no van
a variar
80
CAPIacuteTULO IV
COSTO
41 Costos directos
Son los costos directamente relacionados con la construccioacuten de las probetas
411 Mano de obra
Son los costos de mano de obra que fue utilizada para la elaboracioacuten de las probetas
con defectologiacutea
Tabla 20 Costo mano de obra
Costo construccioacuten probetas
Cargo Tiempo (h) Valor hora (USD) Valor Total (USD)
Soldador 40 1000 40000
Barolado 14 900 12600
TOTAL $ 52600
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
412 Material y equipo
Son los costos de la materia prima y materiales que se utilizaron para la construccioacuten
e inspeccioacuten de las probetas
Tabla 21 Costo materiales y equipo
Descripcioacuten Cantidad Valor (USD) Valor Total (USD)
Planchas ASTM A-36 de
1220x2440x 6mm
3 10000 30000
Disco de desbaste 7ʺx58 2 320 640
Disco de corte 7ʺx116 5 200 1000
Grata 7ʺ 1 1050 1050
Grata 4ʺ 1 773 773
Guantes para soldador 1 536 536
Polifan 4ʺ 2 502 1004
Electrodo E 6010 3(lb) 755 2265
Electrodo E 6013 8(lb) 620 3102
Kit Liacutequidos Penetrantes 1 6400 6400
Pantildeos absorbentes 5 180 900
Regla metaacutelica 1 350 350
Gel CMC 22(lb) 500 1100
Glicerina 1 150 150
Cincel 1 350 350
Tapa toriesfeacuterico
diaacutemetro 1000mm
1 28000 28000
TOTAL $ 77620
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
81
42Gastos generales
Son los costos de materiales mano de obra capacitacioacuten alquiler de equipos gastos
varios e imprevistos que se hicieron para la elaboracioacuten de las probetas e inspecciones
de las mismas
Tabla 22 Gastos generales
Descripcioacuten Valor (USD)
Uacutetiles de Oficina 4500
Transporte 17200
Impresiones 6000
Alquiler de Equipo de Ultrasonido 45000
Capacitacioacuten 100000
Inspeccioacuten visual 18000
Inspeccioacuten liacutequidos penetrantes 19000
Inspeccioacuten ultrasonido con arreglo
de fases
45000
Varios 30000
TOTAL $ 284700
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
43Costo total del proyecto
Es el valor total de los gastos en material mano de obra y gastos generales del
proyecto
Tabla 23 Costo total del proyecto
Descripcioacuten Valor (USD)
Mano de obra 52600
Materiales y Equipo directos 77620
Gastos Generales 284700
TOTAL 414920
Elaborado por Christian Rodrigo Peacuterez Paredes
82
CONCLUSIONES
minus A los resultados obtenidos en las inspecciones de las probetas los mismos que se
puede observar en las tablas 7 8 9 10 11 y 12 se los evaluoacute bajo los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API650 los cuales determinaron que ninguna
discontinuidad cumple con los paraacutemetros de aceptacioacuten y valida la eficiencia de
esta para evaluar discontinuidades
minus Los defectos obtenidos por las diferentes teacutecnicas de inspeccioacuten aplicadas a las
juntas de las 7 probetas fabricadas los cuales se pueden observar en las tablas 7
8 9 10 11 y 12 siendo las maacutes concurrentes la inclusioacuten con una altura de 6 mm
la cual fue detectada por el meacutetodo de ultrasonido con arreglo de fases y rechazada
por tener una longitud de falla aceptable superior al liacutemite de 4 mm para un espesor
de 6 mm y la falta de fusioacuten con una longitud de 32 mm la cual fue detectada
por el meacutetodo de liacutequidos penetrantes y rechazada por tener una longitud superior
al liacutemite de 15 mm para indicaciones lineales relevantes
- La validaciones mediante porcentaje de error de deteccioacuten para cada procedimiento
de ensayo no destructivo se las puede observar en las tablas 13 14 15 16 17 y
18 de las cuales los porcentajes de error maacutes altos de cada teacutecnica obtenidos
fueron 675 para el meacutetodo de liacutequidos penetrantes 633 en ultrasonido por
arreglo de fases y 489 para inspeccioacuten visual los mismos que se encuentra por
debajo del liacutemite de 10 de error porcentual permitido en la toma de datos lo que
permite validar los procedimientos descritos anteriormente
minus Se desarrolloacute un manual de procedimientos de inspeccioacuten de uniones soldadas a
tope y tipo T para cada teacutecnica de ensayos no destructivos en inspeccioacuten visual
liacutequidos penetrantes y ultrasonido con arreglo de fases en el que se detallan la
informacioacuten necesaria que debe contener un manual de procedimientos asiacute como
un correcto procedimiento de inspeccioacuten y evaluacioacuten de juntas en tanques de
almacenamiento de petroacuteleo
83
RECOMENDACIONES
minus Al existir otras normas y coacutedigos de construccioacuten de tanques se recomienda la
investigacioacuten de los requerimientos de estas para validar si los criterios de
aceptacioacuten y rechazo de la norma API 650 son los maacutes adecuados para la
inspeccioacuten de tanques de almacenamiento
minus Se recomienda continuar con la investigacioacuten sobre el anaacutelisis defectoloacutegico del
tanque probeta y las probetas tipo junta aplicando otros tipos de ensayos no
destructivos como radiografiacutea industrial y partiacuteculas magneacuteticas para determinar
cuaacutel teacutecnica es las maacutes eficiente en este tipo de deteccioacuten defectologica y si se
encuentran los mismos defectos en las probetas
minus Para una correcta validacioacuten se recomienda contar con una capacitacioacuten previa a
la inspeccioacuten ya que tales conocimientos permiten una mejor identificacioacuten de los
tipos de defectos realizar una medicioacuten adecuada es decir ejecutar un trabajo maacutes
eficaz Caso contrario se puede obtener un error porcentual mayor al permitido y
se tendraacute que repetir la inspeccioacuten en esa junta
minus En este proyecto de titulacioacuten se estudia un tipo de tanque de almacenamiento a
presioacuten atmosfeacuterica se recomienda desarrollar el estudio de otros tipos de
estructuras como los tanques a presiones altas o de baja presioacuten existentes en la
industria para determinar si el manual de procedimientos desarrollado en este
proyecto de titulacioacuten es vaacutelido
84
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ANEXOS
Anexo 1 Planos de tanque de almacenamiento de petroacuteleo a escala 125
91
Anexo 2 Formato de reporte para inspeccioacuten visual
Anexo 3 Formato de reporte para inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Localizacioacuten SI NO
CalificacioacutenO BSERVACIO NESNdeg
IdentificacioacutenSoldador
Longitud
de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto
(mm)
Soldadura Ndeg
Temperatura de la pieza Tipo de Iluminacioacuten ModeloNuacutemero de Serie o
CoacutedigoFecha de Calibracioacuten
Equipo de Medicioacuten de Temperatura
Material Intrumentos Utilizados Proceso de Soldadura Angulo de Incidencia
Temperatura permitida Condicioacuten Superficial Intensidad de la Luz (lux)
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN VISUAL
Paacutegina
UPS-VT-001-RG-01
CLIENTE
FECHA
Procedimiento Norma Probeta Longitud total Inspeccionada (m) Distancia de Visioacuten
FECHA
Penetrante (Penetrant)
Revelador (Developer)
Longitud Localizacioacuten SI NO
Limpiador (Cleaner)
Ndeg UBICACIOacute N DE DEFECTO S Y
Soldadura Ndeg O BSERVACIO NES
Temperatura permitida
CalificacioacutenDiaacutemetro
(mm)
Longitud de
inspeccioacuten
(mm)
Ubicacioacuten del defecto (mm)
Condicioacuten superficial Tiempo de revelado
REGISTRO DE INSPECCIOacuteN POR LIacuteQUIDOS
PENETRANTES
CLIENTE
Teacutecnica
Paacutegina
UPS-PT-001-RG-01
Probeta
Material
Longitud total inspeccionada (mm) Tiempo de limpieza
Tiempo de penetracioacuten
Procedimiento
Identificacioacuten SOLDADOR
Kit de Liacutequidos Penetrantes
92
Anexo 4 Formato de reporte para inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases
Diaacutemetro Espesor
(mm) (mm) Longitud Profundidad Localizacioacuten SI NO
O BSERVACIO NESIdentificacioacuten soldadura Ndeg
Frecuencia Instrumento de medicioacutenTransductor Aacutengulos del transductor
Teacutecnica
Acoplante
Paacutegina
UPS-UT-001-RG-01
REPORTE DE INSPECCIOacuteN POR ULTRASONIDO
Longitud total inspeccionada (metros)
Probeta Material
Equipo Fecha de calibracioacuten Proceso de soldadura
CLIENTE FECHA
Procedimiento
Condicion superficial
Ubicacioacuten del defecto (mm) CalificacioacutenSoldadores
Longitud de
inspeccioacuten (mm)
93
Anexo 5 Registro de calificacioacuten de soldadores y operadores (WPQ)
94
Anexo 6 Especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS)
95
Anexo 7 Tabla KOPPERFORM
96
Anexo 8 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo tanque por la Empresa ECI Pruebas
amp Inspecciones
97
Anexo 9 Reporte inspeccioacuten visual en probeta tipo junta por la Empresa ECI Pruebas amp
Inspecciones
98
Anexo 10 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo tanque por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
99
Anexo 11 Reporte inspeccioacuten por liacutequidos penetrantes en probeta tipo junta por la
Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
100
Anexo 12 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo tanque
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
101
Anexo 13 Reporte inspeccioacuten por ultrasonido con arreglo de fases en probeta tipo junta
por la Empresa ECI Pruebas amp Inspecciones
102
Anexo 14 Probeta tipo tanque de almacenamiento a escala 125
Anexo 15 Aplicacioacuten de Liacutequidos Penetrantes en la probeta tipo tanque
103
Anexo 16 Aplicacioacuten de liacutequidos Penetrantes en las probetas tipo Junta
Anexo 17 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
104
Anexo 18 Inspeccioacuten de la probeta tipo tanque usando Ultrasonido con arreglo de fases
Anexo 19 Medicioacuten de la longitud de los defectos encontrados en las probetas
105
Anexo 20 Fuentes Luminosas
FUENTE
LUMINOSA ILUMINACIOacuteN
(lux)
ANGULO DE
INCIDENCIA
DISTANCIA MAacuteXIMA (mm)
Watts Volts Bulbo lechoso Bulbo claro
40 W 127 V
300
350
500
540
90
340
320
270
250
390
360
300
270
300
350
500
540
30
220
200
150
140
230
210
160
140
40 W 220 V
300
350
500
540
90ordm
370
340
270
250
460
410
320
300
300
350
500
540
30ordm
230
210
160
150
270
260
200
180
60 W 127 V
300
350
500
540
90ordm
550
510
410
400
440
380
340
320
300
350
500
540
30ordm
340
310
250
220
310
260
230
220
LINTERNA DE 3
PILAS GRANDES
300
350
500
540
90ordm
600
600
600
520
300
350
500
540
30ordm
600
470
400
300
Fuente Procedimiento Inspeccioacuten Visual Juan Francisco Gangotena 2016
