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¡Descarga monografías de soldadura y más Monografías, Ensayos en PDF de Derecho solo en Docsity! 1 DESARROLLO DE DOS PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA (WPS) PARA LA FABRICACIÓN DE UNIONES SOLDADAS EN TUBERÍA DE PRODUCCIÓN DIEGO ERNESTO GARCÍA PACHECO CC N.1.032.400.679 DE BOGOTÁ D.C UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERIA INSTITUTO DE POSTGRADOS ESPECIALIZACIÓN EN SOLDADURA BOGOTÁ D.C DICIEMBRE 2015 2 DESARROLLO DE DOS PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA (WPS) PARA LA FABRICACIÓN DE UNIONES SOLDADAS EN TUBERÍA DE PRODUCCIÓN DIEGO ERNESTO GARCÍA PACHECO CC N.1.032.400.679 DE BOGOTÁ D.C INGENIERO MECÁNICO Propuesta del proyecto de Grado para optar al título de Especialista en Soldadura UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERIA INSTITUTO DE POSTGRADOS ESPECIALIZACIÓN EN SOLDADURA BOGOTA D.C 2015 5 LISTA DE TABLAS Tabla 1. Variables esenciales y no esenciales estándar API 1104 Ed. 21 2013. ........................... 25 Tabla 2. Variables esenciales, esenciales suplementarias y no esenciales código ASME BPVC S IX 2013. .......................................................................................................................................................... 27 Tabla 3. Especificacion de composicion quimica y propiedades mecanicas acero API 5L Gr X42..28¡Error! Marcador no definido. Tabla 4.Diseño de la junta. ....................................................................... ¡Error! Marcador no definido.30 Tabla 5.Propiedades del electrodo E6010. ................................................................................................ 31 Tabla 6.Metales base-combinacion de metal de aporte ............................................................................. 32 Tabla 7.Caraacteristicas y amperajes recomendados. ............................. ¡Error! Marcador no definido.32 Tabla 8.Calculo de carbono equivalente ................................................... ¡Error! Marcador no definido.36 Tabla 9.Diseño de la junta ......................................................................................................................... 38 Tabla 10.Cantidad de probetas de tension y doblado para juntas de ranura 39 Tabla 11.Propiedades del electrodo E7018. .............................................................................................. 40 Tabla 12.Amperajes recomendados para electtrodos E6010 Y E7018 ...................................................... 42 Tabla 13.Tipo y numero de probetas para calificacion del procedimiento API 1104 ................................. 43 Tabla 14.Tipo y numero de probetas para calificacion del procedimiento ASME BPVC ............................ 47 Tabla 15.Variables de soldadura para especificacion del procedimiento .. ¡Error! Marcador no definido.50 Tabla 16.Tabla QW/QBB-422 agrupacion de metales base para calificacion 51 Tabla 17.Rango de espesores calificados ................................................................................................ 51 Tabla 18.Variables esenciales .................................................................................................................. 54 6 INTRODUCCION Esta monografía hace referencia a la elaboración de dos procedimientos de soldadura ¨”welding procedure specification” (WPS) por sus siglas en inglés, junto con sus respectivos registros de calificación “Procedure Qualification Record” (PQR). Para juntas a tope, ranura en V sencilla, para sistemas de tuberías de producción “pipelines”, tomando como material base tubería A-106 Gr-B. Donde se elaboró de acuerdo al código de calificación ASME BPVC S IX. En concordancia con lo estipulado por el código de diseño ASME B31.3. El segundo procedimiento se elaboró de acuerdo al estándar de calificación API 1104. En concordancia con el código de diseño ASME B31.4. Para cada procedimiento se realizó el análisis de los códigos de referencia de acuerdo al material base y se identifican las variables involucradas en el proceso; a las cuales se les asigna un valor o se selecciona lo más adecuado, para armar el procedimiento de soldadura en concordancia con ASME BPVC SIX y API 1104. Luego se presentan los parámetros para la calificación del procedimiento de acuerdo a ASME BPVC SIX y API 1104, en donde se determinan los tipos de ensayos. Cantidad de probetas requeridas para cada uno de ellos y de que parte del cupón de prueba se deben obtener. Posteriormente se realiza la calificación del procedimiento en donde se suelda el respectivo cupón de prueba para cada código aplicable. Luego se sacan las respectivas probetas y se hacen los ensayos según lo estipulado por los códigos. Finalmente se realiza el análisis de resultados de las pruebas y se elaboran las mejoras correspondientes en el procedimiento de soldadura y se presentan las conclusiones del trabajo. 7 1. ANTECEDENTES El aumento en la exploración, producción y las exportaciones de crudo, la llegada de nuevos inversionistas y la mayor exploración en nuevas zonas de la geografía nacional auguraban desde hacía un tiempo un crecimiento del sector de la producción de crudo. En ese escenario alentador, el gran cuello de botella del país era su infraestructura de transporte, pues se carecía de la capacidad para transportar los nuevos volúmenes, especialmente en territorios donde existen expectativas de mayor explotación y donde no se contaba con la suficiente infraestructura de transporte. Frente a este panorama, (“Transporte,” 2014)Ecopetrol, a través de su plan de evacuación de crudos, se propuso desarrollar proyectos encaminados a darle a Colombia la infraestructura de transporte de petróleo que requiere para estar a la altura del aumento en la exploración y producción petrolera del país. Este plan de gran alcance comprende, la construcción de nuevos oleoductos. Los oleoductos son un ensamblaje de tubos de acero con diámetros internos que suelen oscilar entre los 30 y los 120 centímetros (10” a 40”). Pueden ser construidos sobre la superficie o enterrados bajo tierra. Las instalaciones o estaciones de un oleoducto hacen parte del sistema que moviliza el petróleo para hacer posible su comercialización. En torno a este sistema de arterias se crean dinámicas sociales y económicas, útiles no solo para los productores de crudo sino también para las comunidades aledañas al lugar de operación, así como para el país. Resulta imposible concebir el petróleo sin los oleoductos. Gracias a ellos el crudo se puede movilizar para su posterior refinación, procesamiento, exportación y uso. Sin los oleoductos, el petróleo sería un recurso dormido y desperdiciado cuyo enorme valor no podría beneficiar al país. Por otra parte, la construcción y operación de estos sistemas de transporte se realizan siguiendo rigurosos estándares internacionales. Con ello se asegura una operación cuidadosa y respetuosa con las personas y el entorno. Con 8.500 kilómetros de redes principales de oleoductos y poliductos que convergen en los terminales de Coveñas y Santa Marta, en el Atlántico, y Buenaventura y Tumaco, en el Pacífico, donde trabajan, en la actualidad, a un 60% de su capacidad 10 2. DESCRIPCION Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. Las empresas contratistas como parte del proceso de licitación y construcción están obligadas a presentar todos los documentos que conforman un sistema integrado de calidad los cuales comprenden, plan de calidad de la empresa y las certificaciones ISO 9001, ISO 14001 y OHSAS 18001. Para garantizar la calidad de los diferentes productos construidos las empresas operadoras y contratistas usan los lineamientos (“Recursos de transporte para Ingenieros - ASME,” n.d.) De la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) por sus siglas en inglés, específicamente el código ASME B31, para tuberías a presión que consiste en un número de secciones publicadas individualmente, las reglas de cada sección reflejan los diferentes tipos de instalaciones de tuberías de la siguiente manera. B31.1 Tuberías de potencia. B31.3 Tuberías de Proceso de Refinerías y Plantas Químicas. B31.4 Tuberías de Transporte de Hidrocarburos Líquidos y Otros Líquidos. B31.5 Tubería para refrigeración y transporte de refrigerantes. B31.8 Tuberías de transporte y distribución de gas. B31.9 Tuberías para servicios de edificios. B31.11 Tuberías para transportes de lodos. B31.12 Tuberías para transporte de hidrogeno. Para el caso de la empresa contratista PMC, que busca incursionar en este tipo de trabajos para la industria petrolera los códigos aplicables serán ASME B31.3 y B31.4. Para ASME B31.3 la calificación de los procedimientos a ser utilizados y del desempeño de los soldadores u operadores estará en conformidad con los requisitos del código ASME BPVC SIX. Para ASME B31.4, la calificación de los procedimientos a ser utilizados y del desempeño de los soldadores u operadores para tuberías a campo traviesa se realizara de acuerdo al estándar API 1104; para procedimientos y calificación de soldadores u operarios para tuberías en estaciones terminales o taller de construcción se realizara de acuerdo al estándar API 1104 o ASME BPV S IX. Tanto el código ASME BPVC S IX como el estándar API 1104, establecen los métodos para la producción de soldaduras de alta calidad mediante el uso de 11 procedimientos (WPS) calificados (PQR) y la calificación de soldadores (WPQ), también presentan los métodos de inspección para garantizar el adecuado análisis de calidad de la soldadura a través del uso de técnicos, métodos y equipos que aplican para construcciones soldadas nuevas o en servicio. La empresa contratista PMC actualmente no cuenta con procedimientos propios de soldadura, por lo cual se ve en la necesidad de realizarlos y calificarlos para cumplir con la normatividad vigente exigida, garantizar sus procesos y poder participar de los procesos licitatorios. El proyecto plantea la elaboración de dos (02) procedimientos de soldadura junto con su respectiva calificación; uno bajo Código ASME BPVC S IX y otro bajo estándar API 1104. Ambos procedimientos garantizaran el cumplimiento de los requerimientos, mecánicos y físicos para la elaboración de juntas soldadas y servir para la calificación de los soldadores u operarios. 12 3. JUSTIFICACIÓN Para la empresa contratista PMC dentro de su plan de incursionar en proyectos de construcción y facilidades de producción se ve en la necesidad de elaborar y calificar sus procedimientos de soldadura bajo ASME BPVC S IX y API 1104. Estos procedimientos darán la información necesaria para el soldador u operador para garantizar el cumplimiento del código o estándar aplicable además de estandarizar las actividades de soldadura y así llevar un control de calidad efectivo que permita controlar el porcentaje de juntas rechazadas, calcular los costos y consumibles necesarios para la elaboración de una junta soldada, tiempos de ejecución y capacitar a Ingenieros, supervisores de obra y supervisores QA/QC bajo los mismos lineamientos constructivos de juntas soldadas. El proyecto también dará un valor adicional a la formación como Ingeniero especialista en soldadura ya que se pondrán en práctica los conocimientos adquiridos para dar una solución a un problema real proporcionando las herramientas para garantizar juntas de alta calidad y buenas prácticas de trabajo de acuerdo a los códigos o estándares aplicables. 15 Entre sus limitaciones se encuentran.  No se pueden utilizar para materiales de muy bajo punto de fusión (Pb, Sn, Zn).  No se pueden utilizar para materiales reactivos (Ti, Zr).  La cantidad de amperaje a utilizar es limitada y presenta menor rata de deposición que otros procesos (GMAW).  Presenta menor ciclo de operación que otros procesos por cambio de electrodo y limpieza de escoria. El arco es el comienzo de todo proceso de soldadura por arco es precisamente la formación del arco. Una vez que este se establece, el metal de aporte y el fundente que lo recubre empiezan a consumirse. La fuerza del arco proporciona la acción de excavar el metal base para lograr la penetración deseada. Este proceso continúa a medida que la soldadura se ensancha y el electrodo avanza a lo largo de la pieza de trabajo. El metal de aporte al derretirse, forma gotas que se depositan sobre la pieza de trabajo dando lugar al charco de soldadura, que llena el espacio de soldadura y une las piezas en lo que se denomina una junta de soldadura. El fundente se derrite junto con el metal de aporte formando un gas y una capa de escoria, que protegen el arco y el charco de soldadura. El fundente limpia la superficie metálica, suministra algunos elementos de aleación a la soldadura, protege el metal fundido contra la oxidación y estabiliza el arco. La escoria se retira después de la solidificación. Equipo para soldadura SMAW. Dependiendo del tipo de electrodo y del tipo y la posición de la pieza de trabajo, la fuente puede ser de corriente continua o corriente alterna. Si es de corriente continua, y nuevamente en función del tipo de electrodo y la naturaleza de la soldadura que se desea obtener, la conexión del electrodo a la fuente se puede efectuar de dos maneras: 16 Imagen 2. Equipo Fuente. GARAVITO RAMIREZ, Luis Eduardo. Proceso de soldadura con electrodo manual revestido. Bogotá D.C, 2013. Conexión al terminal negativo. En este caso se habla de un electrodo negativo o polaridad directa (DCEN, por sus siglas en inglés). Se utiliza cuando se desean lograr altas tasas de deposición y una baja penetración. Imagen 3. Corriente directa polaridad invertida Fuente. GARAVITO RAMIREZ, Luis Eduardo. Proceso de soldadura con electrodo manual revestido. Bogotá D.C, 2013. Conexión al terminal positivo: en este caso de habla de un electrodo positivo o polaridad inversa (DCEP, por sus siglas en inglés). Se utiliza cuando se desea lograr una penetración profunda. 17 Imagen 4. Corriente directa polaridad directa Fuente. GARAVITO RAMIREZ, Luis Eduardo. Proceso de soldadura con electrodo manual revestido. Bogotá D.C, 2013. Porta electrodo: se conecta al cable de soldadura y conduce la corriente de soldadura hasta el electrodo. El mango aislado se utiliza para guiar el electrodo sobre la junta de soldadura y alimentar electrodo en el charco a medida que se consume. Los porta electrodos están disponibles en diversos tamaños y se clasifican según su capacidad para transportar la corriente. Cable del electrodo y cable de masa: ambos son una parte importante del circuito de soldadura. Deben ser sumamente flexibles y tener un aislamiento resistente al calor. Las conexiones al porta electrodo, la pinza de masa y los terminales de la fuente de alimentación deben estar soldadas o perfectamente efectuadas para garantizar una baja resistencia eléctrica. El área de la sección transversal de estos cables debe ser de tamaño suficiente para transportar la corriente de soldadura con un mínimo de caída de voltaje. Cuanto mayor sea la longitud del cable, mayor debe ser su diámetro, a fin de reducir la resistencia y la caída de voltaje. Pinza de masa: se utiliza para conectar el cable de masa a la pieza de trabajo. Se puede conectar directamente a la pieza, a la mesa o a la porta pieza. Como parte del circuito de soldadura, la pinza de masa debe ser capaz de transportar la corriente de soldadura sin riesgo de sobrecalentamiento debido a la resistencia eléctrica. 20 manufacturados según normas API y catalogados para funcionar bajo la acción de presiones cuyo rango va de 2000 a 20000 PSI. Dentro de los sistemas de flujo el código ASME B31 también definido los tipos de tuberías, métodos de fabricación y referencias aceptadas a utilizar para este tipo de construcciones, como lo son  Tubo soldado a campana.  Tubo con soldadura continúa.  Tubo con soldadura doble por arco sumergido.  Tubo soldado por destello eléctrico.  Tubo soldado por fusión eléctrica.  Tubo soldado por resistencia eléctrica.  Tubo soldado a tope en horno.  Tubo soldado a solapa en horno.  Tubo sin costura. Tubo con soldadura continúa. Es un tubo soldado en horno que tiene una unión a tope longitudinal soldada por forja, por la presión mecánica desarrollada en el giro de la chapa conformada en caliente, a través de un juego de rodillos de soldar de sección circular. Se produce en longitud continua a partir de bobinas de chapa, y se cortan posteriormente a largos individuales. Especificaciones típicas: ASTM A 53, API 5L. Ver también Tubo soldado a tope en horno. Tubo expandido en frío es un tubo soldado o sin costura, que es conformado y luego en la fábrica, una vez enfriado, es expandido de modo que la circunferencia queda permanentemente aumentada en un 0,50 % por lo menos. Tubo sin costura es un producto tubular forjado que carece de costura soldada. Se fabrica trabajando el acero en caliente o, de ser necesario, mediante el acabado en frío del tubo trabajado en caliente a fin de producir la forma, dimensiones y propiedades deseadas. Tubo soldado a campana es un tubo soldado en horno producido en tiras individuales a partir de tramos de chapa ya cortada, cuya unión a tope longitudinal está soldada por forja mediante la presión mecánica que resulta de hacer pasar las planchas calentadas en horno a través de una matriz de forma cónica, llamada corrientemente "campana de soldar", la que actúa a la vez como matriz de formación y de soldadura. Especificaciones típicas: ASTM A 53, API 5L. Tubo soldado a solapa en horno es un tubo cuya soldadura longitudinal a solapa se realiza mediante el proceso de “soldadura de forja” por el cual el tubo preformado 21 se calienta hasta la temperatura de soldadura y se pasan dos rodillos de soldar, que comprimen y sueldan los bordes superpuestos. Especificación típica: API 5L. Se interrumpió la fabricación de este tipo de tubo, y el proceso fue eliminado de API 5L en 1962. Tubo soldado a tope en horno, en este glosario se definen dos tubos de este tipo: Tubo soldado a campana y Tubo con soldadura continua. Tubo soldado por destello eléctrico es un tubo que tiene una unión a tope longitudinal donde la fusión se produce simultáneamente en la totalidad de la superficie de contacto, por el calor resultante de la resistencia al flujo eléctrico entre las dos superficies y por aplicación de presión cuando el proceso de calentamiento esté sustancialmente terminado. El destello y la unión por recalcado están acompañados de expulsión de metal excedente de la junta. Especificaciones típicas: API 5L. Tubo soldado por doble arco sumergirlo es un tubo que ha sido soldado a tope en forma espiral o longitudinal con un mínimo de dos pasadas, incluyendo por lo menos una pasada por la parte exterior y una por el lado interior del tubo. La fusión se produce por calentamiento mediante uno o más arcos eléctricos entre uno o más electrodos metálicos sin revestir (o "desnudos") y el metal que se trabaja. La soldadura se protege con una capa de un material fusible, granular, que se coloca sobre el área de trabajo (Flux). No se utiliza presión y el metal de aporte proviene del o los electrodos. Especificaciones típicas: ASTM A 381, API 5L. Tubo soldado por fusión eléctrica es un tubo que tiene una unión longitudinal a tope donde la fusión se produce en el tubo preformado por una soldadura por arco eléctrico, manual o automática. La soldadura puede ser simple o doble y puede ser ejecutada utilizando o no metal de aporte. Especificaciones típicas: ASTM A134, ASTM A139: se permite soldadura simple o doble con o sin metal de aporte. ASTM A671, ASTM A672, ASTM A691, API 5L: se exigen soldaduras internas y externas y metal de aporte. El tubo soldado en espiral también está hecho por el proceso de soldadura por fusión eléctrica con uniones a tope, a solapa o con costura encastrada. Especificaciones típicas: ASTM A134, ASTM A139, API 5L: soldadura a tope; ASTM A211: soldadura a tope, soldadura a solapa o con costura encastrada. Tubo soldado por resistencia eléctrica es un tubo producido en tiras individuales o en tramos continuos en base a rollos de chapa, cortados posteriormente en tiras individuales, que tiene una unión a tope longitudinal donde la fusión se produce por el calor resultante de la resistencia de la tubería al flujo eléctrico de un circuito del cual la propia tubería forma parte y mediante la aplicación de presión. Especificaciones típicas: ASTM A53, ASTM A135, API 5L. 22 6. ALCANCE DEL PROYECTO Este proyecto tiene como alcance elaborar el procedimiento de soldadura (WPS), junto con el registro de la calificación (PQR), para juntas a tope con ranura en V sencilla para tuberías de producción “pipilines” una bajo estándar API1104 y otro bajo código ASME BPVC S IX. Usando el proceso de soldadura SMAW, en tuberías de diámetro de 6” SCH-40 de material A-106 Gr-B. 25 A continuación se lista en las variables que se deben contener dentro de una WPS tanto esenciales como no esenciales Tabla 1. Variables esenciales y no esenciales estándar API 1104 Ed. 21 2013. ESTÁNDAR API 1104 EDICIÓN 21 SEPTIEMBRE 2013 NUMERAL VARIABLE ESENCIAL NO ESENCIAL 5.3.2.1 PROCESO 5.4.2.1 5.3.2.2 MATERIALES 5.4.2.2 5.3.2.3 DIÁMETRO X 5.3.2.3 ESPESOR DE PARED 5.4.2.5 5.3.2.4 DISEÑO DE JUNTA 5.4.2.3 5.3.2.5 METAL DE APORTE 5.4.2.6 5.3.2.5 FUNDENTE Y NUMERO DE CAPAS X 5.3.2.6 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS 5.4.2.7 5.3.2.7 CARACTERÍSTICAS DE LLAMA X 5.3.2.8 POSICIÓN 5.4.2.4 5.3.2.9 PROGRESIÓN DE SOLDEO 5.4.2.9 5.3.2.10 TIEMPO ENTRE PASES 5.4.2.8 5.3.2.11 TIPO Y REMOCIÓN DE ALINEADORES X 5.3.2.12 LIMPIEZA X 5.3.2.13 PRECALENTAMIENTO Y TRATAMIENTO TÉRMICO POST SOLDADURA (PWHT) 5.4.2.13 - 5.4.2.14 5.3.2.14 GAS DE PROTECCIÓN Y RATA DE FLUJO 5.4.2.10 5.3.2.15 FUNDENTE 5.4.2.11 5.3.2.16 VELOCIDAD DE AVANCE 5.4.2.12 5.3.2.17 MÉTODO DE ENFRIAMIENTO POST SOLDADURA X 26 7.1.2 Variables del procedimiento código ASME BPVC S IX Ed. 2013. De acuerdo al código ASME BPVC S IX Ed. 2013; parte QW Articulo I. Numeral QW-100. Calificación del procedimiento de soldadura. Las reglas de esta parte aplican para la preparación de la especificación del procedimiento de soldadura (WPS) y las calificaciones del procedimiento (PQR), soldadores y operarios de soldadura (WPQ). Para todos los procesos de soldaduras manuales y mecanizadas permitidas en esta parte. El código también especifica en los numerales QW-103.1 y QW-103.2. Que cada organización deberá llevar a cabo las pruebas requeridas en esta sección para calificar los procedimientos de soldadura utilizados en la construcción de piezas soldadas; además cada organización deberá mantener un registro de los resultados obtenidos en la calificación del procedimiento de soldadura. En el numeral QW-200.1 del código ASME BPVC S IX Ed 2013, Articulo II. Establece que cada organización debe elaborar una especificación del procedimiento de soldadura el cual debe ser calificado y ser la guía para soldadores y operarios de soldadura en la elaboración de juntas soldadas de producción. Las variables esenciales, no esenciales y esenciales suplementarias para cada proceso de soldadura usado en la especificación del procedimiento de soldadura (WPS) se listan en las tablas QW-250 a QW-280; Y estas variables se definen en detalle en el artículo IV de la sección IX del código ASME BPVC Ed 2013. Un cambio que sea realizado en una variable esencial o esencial suplementaria, requiere la recalificación del procedimiento de soldadura en donde un nuevo PQR soportara los cambios realizados. Los cambios que sean realizados en una o más variables no esenciales no requieren de recalificación del procedimiento de soldadura; pero deben ser documentados dentro de la WPS. 27 Tabla 2. Variables esenciales, esenciales suplementarias y no esenciales código ASME BPVC S IX 2013. TABLA QW-253 VARIABLES DE SOLDADURA PARA ESPECIFICACIONES DE PROCEDIMIENTO (WPS) PROCESO SHIELDED METAL-ARC WELDING (SMAW) Párrafo Resumen de Variables Esenciales Esenciales Suplementarias No Esenciales QW-402 Juntas 0,1 Ø Diseño de ranura X 0,4 _ Respaldo X 0,10 Ø Espaciamiento de raíz X 0,11 ± Retenedores X QW-403 Metales Base 0,5 Ø Número de Grupo X 0,6 T Limites de Impacto X 0,8 Ø T Calificado X 0,9 Paso t > ½ in (13mm) X 0,11 Ø No. P calificado X QW-404 Metales de Aporte 0,4 Ø Número F X 0,5 Ø Número A X 0,6 Ø Diámetro X 0,7 Ø Diámetro > ¼ in. (6mm) X 0,12 Ø Clasificación X 0,30 Ø t X 0,33 Ø Clasificación X QW-405 Posiciones 0,1 + Posición X 0,2 Ø Posición X 0,3 Ø ↑↓ Soldadura vertical X QW-406 Precalentamiento 0,1 Disminución > 100º F (55ºC) X 0,2 Ø Mant. precalent. X 0,3 Aumento > 100º F (55ºC) IP X QW-407 PWHT 0,1 Ø PWHT X 0,2 Ø PWHT (Rango T&T) X 0,4 T Límites X QW-409 Características Eléctricas 0,1 > Gasto de calor X 0,4 Ø Corriente o polaridad X X 0,8 Ø Rango I y E X QW-410 Técnica 0,1 Ø Cordón/vaivén X 0,5 Ø Método de limpieza X 0,6 Ø Método de cincelado posterior X 0,9 Ø Pase sencillo o múltiple X X 0,25 Ø Manual o Automático X 0,26 ± Granallado X 0,64 Use para procesos térmicos X Adición > Aumento/mayor que Hacia arriba↑ ← Directo Ø Cambio Eliminación < Disminución/menos Hacia abajo↓ → inverso Fuente: (ASME BPVC SIX, 2013) 30 Teniendo en cuenta que la tubería que se va unir tiene un espesor de pared de 7.1mm. El diseño de junta que aplica de acuerdo al código de diseño es el de la figura 434.8.6-1 (a); el cual consiste en una junta a tope con ranura en V sencilla, apertura de raíz 1/16” ± 1/32”, cara de raíz de 1/16” ± 1/32”. A continuación se presenta el esquema de la junta y los valores asignados. Tabla 4.Diseño de la junta. DISEÑO DE LA JUNTA Angulo de la ranura (Groove angle) 60° ± 10° Angulo del bisel (Bevel angle) 30° ± 5° Apertura de raíz (Root opening 1/16" ± 1/32" Cara de la raíz (Root face) 1/16" ± 1/32" Espesor (thickness) 7.1mm Numero de pases 3 7.2.2.5 Metales de aporte, fundentes y números de pases API 1104 numeral 5.3.2.5 De acuerdo al código de diseño ASME B31.4 Ed.2012 Numeral 434.8.2 la selección del material de aporte se hará para que la junta soldada logre un esfuerzo a la tensión mayor o igual que el del material base a unir; y basado en el código AWS D1.1/D1.1M 2010, Tabla 3.1. Para el proceso SMAW se selecciona el electrodo. AWS A5.1 E6010, para al pase de raíz, relleno y presentacion 31 Características sobresalientes del electrodo: es de revestimiento celulósico-sódico, para alta penetración y rápida solidificación. Trabaja en todas las posiciones, en especial en pases de penetración en juntas sencillas o dobles. Su escoria es de fácil remoción. El electrodo se seleccionó teniendo en cuenta sus propiedades mecánicas son similares a las del metal base que cuenta con una residencia a la tracción de 62 a 72 Ksi y una fluencia de 52 a 62Ksi. Por otra parte para la selección del electrodo también se consideró su disponibilidad en el mercado que es muy alta y de fácil obtención además los soldadores están acostumbrados a utilizar este electrodo para los trabajos de líneas de flujo, oleoductos, gasoductos y poliductos. En el proceso de selección del electrodo también se consultó la tabla 3.1 del código AWS D1.1 combinación de metales base y metales de aporte precalificados, la cual también proporciona una guía al momento de seleccionar el metal de aporte más apropiado para el material base. Tabla 5. Propiedades del electrodo E6010. ELECTRODO REVESTIDO TIPO CELULOSICO-SODICO AWS E6010 AWS A5.1 (ASME SFAA5.1) Propiedades Mecánicas Resistencia a la Tracción 43.5 - 50.5 Kg/mm2 (62-72 ksi) Límite de Fluencia 36.5 - 43.5 Kg/mm2 (52-62 Ksi) Elongación 22-33 % Resistencia al impacto Charpy en V a -29°C 27-100 Joules (Westarco, 2015) Basado en la información de la tabla 4. Diseño de junta se estima para este tipo de unión 3 pases: pase de raíz, relleno y presentación, todos con ele electrodo E6010. 32 Tabla 6. Metales base-combinacion de metal de aporte. Fuente: (AWS D1.1 2010) 7.2.2.6 Características eléctricas API 1104 Numeral 5.3.2.6 Para el electrodo a utilizar AWS A5.1 E6010 las caracteristicas electricas recomendadas por el fabricante del electrodo se presentan a continuacion. Tabla 7. Caracteristicas y amperajes recoemndados CARACTERISTICAS ELECTRICAS DIMENSION AMPERAJES RECOEMNDADOS 2.4 X 350mm (3/32") 50 - 80 A 3.2 X 350mm (1/8") 70 - 120 A 4.0 X 350mm (5/32") 90 - 155 A 4.8 X 450mm (3/16") 120 - 180 A (Westarco, 2015) Para este procedimiento se usa E6010 corriente directa electrodo en negativo (DCEN) Ø1/8”, amperaje 90-140A y voltaje 22-33V para el pase de raíz y E6010 Ø5/32”corriente directa electrodo en positivo amperaje 90-140, voltaje 22-33 para los pases de relleno y presentación. 35 Ahora el primer paso para determinar si se requiere precalentamiento es el espesor del material base en nuestro caso tubería A106 Gr-B 6” SCH-40; que equivale a un espesor de pared de 7,1mm. Basado en el código ASME BPVC S VIII división 1 Apéndice no mandatorio R, numeral R-1 para materiales P-No. 1 Grupo No 1, 2 y 3; con un contenido de carbono menor o igual al 0,30% y con espesor menor a 1” (25mm). La temperatura mínima de precalentamiento es de 10°C (50°F) El cual aplica al material base utilizado para este procedimiento. Adicionalmente basado en el código AWS D1.1/D1.1M 2010 tabla 3.2 supernota a; nos indica que la temperatura mínima de precalentamiento y entre pases para nuestro material base es de 20°C (70°F). Al aplicar la fórmula del carbono equivalente nos basamos en el certificado de calidad del material base a utilizar en la calificación del procedimiento, la cual arroja un porcentaje de carbono equivalente de 0,35%. Con el cual se verifica que el material base no requiere mayor temperatura de precalentamiento que la indicada por el código ASME BPVC S VIII y el AWS D1.1/D1.1M. Por lo cual se selecciona la temperatura de 10°C (50°F). 7.2.2.13 Velocidad de avance API 1104 Numeral 5.3.2.16 La velocidad de avance constituye una variable esencial, para este procedimiento se considera una velocidad de avance para el primer pase o pase de raíz de 8 a 16 in/min, para el resto de pases se considera de 6 a 12in/min, en la prueba se medirá el avance y se actualizara la WPS. 36 Tabla 8. Calculo de carbono equivalente. CEIIW LOTE 030002321312 COLADA 126617 CHECK 1 %C %Si %Mn %P %S %Cr %Mo %Ni %CU %V 0,17 0,22 0,97 0,017 0,002 0,06 0,02 0,01 0,006 0,007 %C %Mn/6 (%Cu+%Ni)/15 (%Cr+%Mo+%V)/5 0,17 0,16 0,001066667 0,0174 0,35 COLADA 126617 CHECK 2 %C %Si %Mn %P %S %Cr %Mo %Ni %CU %V 0,17 0,21 0,96 0,017 0,002 0,06 0,02 0,01 0,006 0,007 %C %Mn/6 (%Cu+%Ni)/15 (%Cr+%Mo+%V)/5 0,17 0,16 0,001066667 0,0174 0,35 0,35 CEIIW LOTE 030002346791 COLADA 127091 CHECK 1 %C %Si %Mn %P %S %Cr %Mo %Ni %CU %V 0,16 0,21 1 0,02 0,003 0,01 0,02 0,01 0,003 0,003 %C %Mn/6 (%Cu+%Ni)/15 (%Cr+%Mo+%V)/5 0,16 0,17 0,000866667 0,0066 0,33 COLADA 127091 CHECK 2 %C %Si %Mn %P %S %Cr %Mo %Ni %CU %V 0,17 0,2 0,99 0,019 0,003 0,04 0,02 0,01 0,003 0,003 %C %Mn/6 (%Cu+%Ni)/15 (%Cr+%Mo+%V)/5 0,17 0,17 0,000866667 0,0126 0,35 0,34 CEIIW LOTE 030002346760 COLADA 127092 CHECK 1 %C %Si %Mn %P %S %Cr %Mo %Ni %CU %V 0,19 0,19 0,99 0,017 0,006 0,04 0,02 0,01 0,009 0,003 %C %Mn/6 (%Cu+%Ni)/15 (%Cr+%Mo+%V)/5 0,19 0,17 0,001266667 0,0126 0,37 COLADA 127092 CHECK 2 %C %Si %Mn %P %S %Cr %Mo %Ni %CU %V 0,19 0,18 0,99 0,017 0,006 0,04 0,02 0,01 0,009 0,003 %C %Mn/6 (%Cu+%Ni)/15 (%Cr+%Mo+%V)/5 0,19 0,17 0,001266667 0,0126 0,37 0,37 0,35 37 7.2.3 Valores establecidos para procedimiento ASME BPVC SIX. 7.2.3.1 Tipo de junta ASME BPVC SIX QW-402. Para el diseño de la junta se remite al código de diseño ASME B31.4 y ASME B31.3, Fig 434.8.6-1 y Fig. Diseño aceptable de juntas soldadas de ranura para espesores de pared iguales. Imagen 5. Diseño de junta aceptable para igual espesor de pared Fuente: (ASME B31.3 2010) 40 AWS A5.1 E6010, para al pase de raíz. AWS A5.1 E7018 relleno y presentación. Características sobresalientes del electrodo E6010: es de revestimiento celulósico- sódico, para alta penetración y rápida solidificación. Trabaja en todas las posiciones, en especial en pases de penetración en juntas sencillas o dobles. Su escoria es de fácil remoción, sus propiedades mecánicas se puede observar en la tabla 5. Para el electrodo E7018, como características sobresalientes es un electrodo de bajo hidrogeno con polvo de hierro, que le permite una adecuada rata de depósito y suavidad de arco. Trabaja en todas las posiciones de soldadura, empleándose en posición vertical la progresión ascendente. Tabla 11. Propiedades del electrodo E7018. ELECTRODO REVESTIDO TIPO BAJO CONTENIDO DE HIDROGENO AWS E7018 AWS A5.1 (ASME SFAA5.1) Propiedades Mecánicas Resistencia a la Tracción 49-56 Kg/mm2 (70-80 ksi) Límite de Fluencia 41-49 Kg/mm2 (58-70 Ksi) Elongación 22-36% mínimo Resistencia al impacto Charpy en V a -46°C 100 Joules (Westarco, 2015) Basado en la información de la tabla 4. Diseño de junta se estima para este tipo de unión 3 pases: pase de raíz, relleno y presentación. 7.2.3.4 Posiciones ASME BPVC SIX QW-405. Esta no representa una variable esencial para el desarrollo de este procedimiento se usa una posición fija a 45° ± 5° 6G de acuerdo al código ASME BPVC SIX con respecto al plano horizontal. La progresión que se siguió fue ascendente en todos los cordones, logrando mayor facilidad en la penetración de la raíz, menor escoria, mejor uniformidad en el cordón debido a que permite un mejor control y una adecuada fusión. 41 Imagen 7. Posiciones de prueba para juntas de ranura en tubería Fuente: (ASME BPVC SIX, 2013) Imagen 8. Posición de calificación de junta en tubería Fuente: (ASME BPVC SIX, 2013) 42 7.2.3.5 Precalentamiento ASME BPVC SIX QW-406. El código considera una variable esencial una disminución de más de 100°F (55°C) en la temperatura de precalentamiento. La temperatura mínima se debe especificar en la WPS. Para determinar si la junta requiere precalentamiento se usa el mismo criterio descrito en el numeral 8.2.2.12 de este documento con el cual se verifica que el material base no requiere mayor temperatura de precalentamiento que la indicada por el código ASME BPVC S VIII y el AWS D1.1/D1.1M. Por lo cual se selecciona la temperatura de 10°C (50°F). 7.2.3.6 PWHT ASME BPVC SIX QW-407. El código considera una variable esencial. Basado en el código ASME BPVC S VIII división 1 Apéndice no mandatorio R, numeral R-1 para materiales P-No. 1 Grupo No 1, 2 y 3; con un contenido de carbono menor o igual al 0,30% C y con espesor menor a 1” (25mm). La temperatura mínima de precalentamiento es de 10°C (50°F) El cual aplica al material base utilizado para este procedimiento. Adicionalmente se verifica con la tabla UCS-56, que indica los requerimientos de PWHT para aceros al carbono y de baja aleación, con lo cual se concluye que el espesor del material base se encuentra por debajo del rango de espesores listados, razón por la cual con el precalentamiento indicado en el numeral anterior es suficiente. 7.2.3.7 Características eléctricas ASME BPVC SIX QW-409. Se seleccionaron de acuerdo a las recomendaciones del fabricante para los electrodos utilizados en el proceso AWS E6010 Y AWS E7018. Tabla 12. Amperajes recomendados para electrodos E6010 Y E7018. E6010 DIMENSIONES AMPERAJES RECOMENDADOS 1/8" (3.2mm) 70-120 A E7018 DIMENSIONES AMPERAJES RECOMENDADOS 1/8" (3.2mm) 70-120 A 1/8”" (3.2mm) 70-120 A Fuente: (WEST ARCO) La técnica utilizada es en forma continua con una oscilación máxima de 2.5 veces el diámetro del electrodo. 45 La probeta para el ensayo de tensión se especifica en la figura 4 del estándar API 1104. Imagen 10. Probetas ensayo de tensión Fuente: (API, 2013) Para el ensayo de rotura nick la probeta se especifica en la figura 5. 46 Imagen 11. Probetas para ensayo de rotura Nick La probeta para el doblado de cara y de raíz se especifica en la figura 7. Imagen 12. Probeta para ensayo de doblado Fuente: (API 1104, 2013) 47 8.2 PARAMETROS PARA CALIFICACION DEL PROCEIMIENTO ASME BPVC SIX En el caso del procedimiento bajo código ASME BPVC SIX, se referencia al numeral QW-202 Y la tabla QW-451.1. Tabla 14. Tipo y numero de probetas para calificacion del procedimiento ASME BPVC. LÍMITES DE ESPESORES Y MUESTRAS DE ENSAYOS PARA CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS QW-451,1 Espesor T del cupón de ensayo, soldado pulg. (mm) Rango de espesor T de Metal base calificado, pulg (mm) (Nota 1 y 2) Espesor t del metal de soldadura depositado, calificado, pulg (mm) (Nota 1 y 2) Tipo y Números de ensayos Requeridos (Tracción y Doblez Guiado) Nota (2) min max Tracción Lado Cara Raíz QW-150 QW-160 QW-160 QW-160 Menor de 1/16" (1,5) T 2T 2t 2 −-- 2 2 1/16" - 3/8" (1,6 - 10) 1/16" (1,5) 2T 2t 2 Nota (5) 2 2 Mayor 3/8" pero ˂ 3/16" (5) 2T 2t 2 Nota (5) 2 2 3/4" (19) 3/4" ˂ 1 1/2" (38) 3/16" (5) 2T 2t cuando t ˂ 3/4" (19) 2 (Nota4) 4 −-- −-- 3/4" ˂ 1 1/2" (38) 3/16" (5) 2T 2t cuando t ˂ 3/4" (19) 2 (Nota4) 4 −-- −-- 1 1/2" ˂ 6" (150) 3/16" (5) 8 (200) 2t cuando t ˂ 3/4" (19) 2 (Nota4) 4 −-- −-- Nota 3 1 1/2" ˂ 6" (150) 9 (200) 8" (200) Nota 3, cuando 2 (Nota4) 4 −-- −-- Nota 3 t ≥ 3/4"(19) Mayor 6" 3/16" (5) 1,33T 2t cuando t ˂ 3/4" (19) 2 (Nota4) 4 −-- −-- Fuente: (ASME BPVC SIX, 2013) De acuerdo a la tabla adjunta se determina que para la calificación del procedimiento se requieren 6 probetas, 2 probetas de tensión, 2 de doblado de cara y 2 de doblado de raíz. Para el ensayo de tensión el código ASME BPVC SIX en la figura QW-462.1(a), especifica el tipo y las dimensiones de la probeta. 50 9. DESARROLLO DE LA PRUEBA PARA CALIFICAR EL PROCEDIMIIENTO La prueba se realizó basados en WPS ASME BPVC SIX. Propuesto para la calificación del procedimiento, en la cual se soldó un cupón de prueba de Ø6” SCH- 40, material ASTM/ASME SA-106 Gr-B. Se les realizo la preparación de la ranura en V sencilla de acuerdo al procedimiento. Se usó para la calificación del procedimiento el material A-106 GrB, el código ASME BPVC SIX, en la tabla QW/QB 422 se encuentran clasificados los materiales de acuerdo a su especificación mínima a la resistencia a la tensión, grupo y numero P, en la cual si se cambia equivale a una variable esencial y por lo tanto habría que recalificar el procedimiento de acuerdo al numeral QW-403.2. Por lo que realizar la calificación en A-106 Gr-B queda también calificado el procedimiento para soldar materiales del mismo número P. La calificación del procedimiento se realizó en un cupón de prueba de 6” de diámetro SCH-40, el código ASME BPVC SIX, numeral QW-403.8 un cambio en el espesor del material base constituye una variable esencial más allá del rango calificado en la tabla QW-451-1, al calificar en un cupón de prueba de 6” SCH-40 (7.1mm de espesor de pared) cubre desde 1.5mm hasta 14mm y todos los diámetros. A continuación se presentan las tablas respectivas. Tabla 15. Variables de soldadiura para especificacion del procedimiento. TABLA QW-253 VARIABLES DE SOLDADURA PARA ESPECIFICACIONES DE PROCEDIMIENTO (WPS) PROCESO SHIELDED METAL-ARC WELDING (SMAW) Párrafo Resumen de Variables Esenciales Esenciales Suplementarias No Esenciales QW-403 Metales Base 0,5 Ø Número de Grupo X 0,6 T Limites de Impacto X 0,8 Ø T Calificado X 0,9 Paso t > ½ in (13mm) X 0,11 Ø No. P calificado X Fuente: (ASME BPVC SIX, 2013) 51 Tabla 16. Tabla QW/QB-422 agrupacion de metales base para calificacion. Fuente: (ASME BPVC SIX, 2013) Tabla 17. Rango de espesores calificados. LÍMITES DE ESPESORES Y MUESTRAS DE ENSAYOS PARA CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS QW-451,1 Espesor T del cupón de ensayo, soldado pulg. (mm) Rango de espesor T de Metal base calificado, pulg (mm) (Nota 1 y 2) Espesor t del metal de soldadura depositado, calificado, pulg (mm) (Nota 1 y 2) Tipo y Números de ensayos Requeridos (Tracción y Doblez Guiado) Nota (2) min max Tracción Lado Cara Raíz QW-150 QW-160 QW-160 QW-160 Menor de 1/16" (1,5) T 2T 2t 2 −-- 2 2 1/16" - 3/8" (1,6 - 10) 1/16" (1,5) 2T 2t 2 Nota (5) 2 2 Fuente: (ASME BPVC SIX, 2013) 52 Continuando con la calificación del procedimiento ASME BPVC SIX se realizó la respectiva preparación de los equipos de soldadura, herramientas menores, consumibles entre otros para la realización de la respectiva calificación. La posición de la calificación para el procedimiento bajo código ASME BPVC SIX. Fue de 6G, se realizó pase de raíz, relleno y presentación, con proceso SMAW. El pase de raíz se realizó con E6010 1/8”, progresión ascendente corriente directa electrodo en positivo rango de amperaje de 70-120, voltaje 20-35 y velocidad de avance de 3-7 PPM, la limpieza se realizó con disco abrasivo. Para los pases de relleno y presentación se realizó con E7018 1/8” progresión ascendente corriente directa electrodo en positivo rango de amperaje de 70-120, voltaje 20-35 y velocidad de avance de 3-7 PPM, la limpieza se realizó con grata circular. Al terminar el proceso de soldeo se le realizo la respectiva inspección visual la cual fue satisfactoria y se procedió con la parte de ensayos mecánicos cuyos resultados se muestran en el siguiente capitulo. Para la calificación del procedimiento de API 1104 se tomó de base el WPS propuesto, se realizó la prueba en un cupón de prueba de Ø6” SCH-40, material ASTM/ASME SA-106 Gr-B. Se les realizo la preparación de la ranura en V sencilla de acuerdo al procedimiento. Se usó para la calificación del procedimiento el material A-106 GrB, el código API 1104 los materiales están agrupados de acuerdo a su punto de fluencia, en el numeral 5.4.2.2 muestra que es una variable esencial el estándar API 1104 los clasifica en tres grupos. a) de resistencia a la fluencia mínima especificada menor o igual a 290 MPa (42 000 psi); b) de resistencia a la fluencia mínima especificada mayor que 290 MPa (42.000 psi), pero menor que 448 MPa (65 000 psi). c) Para materiales con especificación mínima de resistencia a la fluencia igual o mayor a 448 MPa (65 000 psi), cada grado debe recibir un ensayo de calificación separado. 55 10. RESULTADOS El informe de resultados arrojado por el laboratorio de control calidad y montajes se determinó la validez de los procedimientos propuestos en el orden del informe de laboratorio el primer procedimiento fue el elaborado bajo código ASME BPVC SIX, al cual se le realizo la respectiva inspección visual durante el proceso de soldeo. Aprobada la inspección visual se procedió a realizar los ensayos de laboratorio. El primer ensayo realizado fue el ensayo de tracción el cual se realizó en dos probetas como lo indica el código ambas rompieron por el material base presentando una resistencia ultima a la tensión de 703433,28 PSI y 67007,41 PSI. Ambas por encima del mínimo esfuerzo de tracción del material (60000PSI), ambas probetas cumplen con lo establecido por el código de acuerdo al numeral QW-153.1. El siguiente ensayo realizado fue de doblez guiados se realizaron cuatro dobleces guiados dos de cara y dos de raíz, las primeras tres probetas pasaron la prueba sin mostrar defectos en la cuarta probeta presento un defecto de 1,5mm, que de acuerdo a lo establecido por el código en su numeral QW-163, dicho defecto se encuentra dentro del rango establecido por el código. Luego de realizar las pruebas de laboratorio se concluye que el procedimiento es aceptado y se emite el respectivo PQR, el cual se muestra a continuación. El la calificación del procedimiento se realizó con el material A-106 GrB y se realizaron las siguientes modificaciones al WPS, al calificar en este material base y como se expuso en el capítulo anterior también el procedimiento es válido para soldar aceros del mismo número P, el espesor calificado es de 1.5mm hasta 14mm. En el numeral QW-406, se ajustó la temperatura entre pases a 500°F Max y de mantener la temperatura mínima de precalentamiento hasta terminar la soldadura de la junta. En el numeral QW-409 se evidencio en la calificación del procedimiento que utilizar electrodos E7018 1/8” para los pases de relleno y presentación es viable y mostraron un buen desempeño, para el pase de raíz con E6010 se trabajó con un amperaje en un rango de 70 – 120, voltaje de 20-35 y una velocidad de avance entre 3”-7” en progresión ascendente; para los pases de relleno y presentación el amperaje de 70-120, voltaje de 20-35 y velocidad de avance de 3”-7”. Los cambios anteriormente mencionados se realizaron de acuerdo a las medidas tomadas al momento de calificar el procedimiento y los rangos mostraron las variaciones descritas por el tema de la progresión, la inclinación del cupón de 56 prueba y teniendo en cuenta los cambios que se hace cuando inicia la junta desde la parte baja del cupón hasta la parte superior del mismo. Se recomienda tener especial cuidado en la limpieza antes del pase de relleno ya que este electrodo E6010 presenta una escoria bastante dura que requiere su eliminación con pulidora. Para los pases de relleno y presentación con el electrodo E7018 se recomienda tener cuidado con su aplicación ya que se requiere que el soldador posea habilidad, la escoria que presenta es de fácil remoción con grata circular, y presenta una muy buena calidad radiográfica. Para el caso del numeral QW-410 de técnica durante la ejecución de la prueba se determinó que la oscilación máxima es de 2.5 veces el diámetro del electrodo, ya que el soldador mostro mejor manejo del electrodo, buena técnica y un tiempo de ejecución de la junta bueno teniendo en cuenta que todos los pases son en vertical ascendente. Con respecto al procedimiento API presenta un menor tiempo de ejecución de la junta ya que en todos los pases se utiliza una progresión vertical descendente. El procedimiento propuesto bajo estándar API 1104, ED 2013. Fue el segundo en ser sometido a los ensayos de laboratorio se realizó la respectiva inspección visual durante el soldeo del cupón de prueba una vez paso esa inspección se procedió a realizar los ensayos de laboratorio. El primer ensayo realizado fue el de tracción el cual se le realizo a dos probetas las cuales arrojaron los siguientes resultados 75709,67PSI Y 73099,00PSI. De acuerdo a lo establecido por el estándar API 1104, numeral 5.6.2.3 las probetas cumplen con lo establecido teniendo en cuenta que el material base tiene un mínimo especificado esfuerzo de tracción de (60000PSI), El siguiente ensayo realizado fue el de la prueba de sanidad (rotura Nick), el cual se realizó en dos probetas, ninguna de las dos probetas presento discontinuidades durante el ensayo por lo cual de acuerdo a lo establecido por el estándar API 1104 numeral 5.6.3.3 ambas pasaron la prueba. El tercer ensayo realizado fue el de doblez guiado, el cual se le realizo a cuatro probetas dos de cara y dos de raíz; en donde tres probetas no presentaron discontinuidades y una probeta de doblez de cara presento una discontinuidad de 2,4mm que de acuerdo al estándar API 1104 numeral 5.6.4.3 se encuentra dentro de lo permitido. A continuación se presenta el informe de laboratorio de las pruebas realizadas. 57 Dentro de la calificación del procedimiento bajo estándar API 1104, numeral 5.3.2.2 al material A-106Gr-B el cual permite de acuerdo al estándar como se mencionó en el capítulo anterior realizar juntas en materiales con una resistencia a la fluencia menor o igual a 42000PSI. El diámetro calificado fue en 6” SCH-40 el cual abarca los rangos de diámetro exterior de 2.375” hasta 12.75” con un rango de espesor de pared de 0.1875” hasta 0.75”. Para el numera 5.3.2.6 de características eléctricas para el pase de raíz se usó un amperaje de 90-140, voltaje 22-33 y velocidad de avance 8”-16” con corriente directa electrodo en positivo. También se evidencio en la prueba de calificación que para los pases de relleno y presentación usar un electrodo E-6010, de diámetro de 5/32” es viable y muestra un buen desempeño al igual que un tiempo de ejecución de la junta bueno trabajando en un rango de amperaje de 90.140, voltaje 22-33 y velocidad de avance 6”-12” También cabe resaltar que los electrodos utilizados y la posición permite una buena velocidad de avance, buena penetración, lo cual se traduce en un rendimiento en las juntas de producción. Se debe tener especial cuidado con la limpieza entre cada pase ya que la escoria es de difícil remoción, y respetando lo establecido en el procedimiento. Con los ajustes mencionados se realizó las correcciones a los WPS, los cuales se muestran a continuación junto con los respectivos informes de la empresa encargada de realizar la calificación Quality Welding, con la respectiva firma del inspector CWI que avala el procedimiento para los fines establecidos para esta monografía. Q-483 PROCEDURE QUALIFICATIONS RECORD(PQR) (See qu-200.2, Section IX ASME Boiler and Pressure Vessel CodeJRecord Actual Variables Used to Weld Test Coupon REGISTRO DE LA CALIFICACION DEL PROCEDIMIENTO Registro de los voriabies Actuales Usados en Copán de Pruebo (Company Narra] Nombre de la Compañia DIEGO GARCIA PACHECO (Procedure Qualficaton Record No. | Fmgutro de la Calíficación de Procedm Mo. 1 [Date] Fecha: ___ 26/10/2015 ws No. 1 (veiding Process] Proceso de Soltagura SIMA [LOWTS) JUNTA (QW-402) 7.2mm [Geoewe Desgn ot Test Coupon lor combnason qualficagon:, the deposited weld metal thvchness shall be recorded for each Miles metal and process used ¡Diseño ranura de Cupón de prueba (Para las calificaciones de combiración, el espesos del metal de soídatura deportado se regatrarán para cada] sretal de spore y procmo utluado | ¡(BASE METALS) METAL BASE [QW-409) IPOSTWELD MEAT TREATMENTITRATAMIENTO Manera!) Especific. de SOLDADURA (QW-407) 0062 feremperatares ¡Grade, ce UNS Member) OS NA o No. UNS: ñ ime) Tiempo: NA Grez Io | A Others) Otros: NA pro 1 ÚeNO 13 emp E ego 17 [NFILLERS METALSIAPORTE METALICO (QW-404) 1 2 Mo (SPA) s1 s1 No. (Cies) E-6010 E-7018 |r mo, 3 4 No, 1 1 [ísize of Fiier Metal] Diametro de Metal de Agorte ye ys" Fiber metal Product Form) Fresemac. de Metal de Aporte Eectuudo Revesido Elec ndo Revestidu (Sup pimmmestats Filer Metal] Metal de Agora Suglement NA NA. [led Metal) Mecal de Sobtagura [Thickness Range) Rango de Expencres (Grocrva) Rama Zim mm (¡E ibat] Eb NA Na ¡Erecrrode-Flux Class) Clase Eectredo Fuedente NA NA [Flux Typel Tigo de Fandente NA. NA. ¡Plus Trade Name) Nombre Comercial del Fusdente NA NA |iConsumabie insert) leserto Cormurmble NA NA [Otbrers) Oros NA. NA, 60  QW-483 PROCEDURE QUALIFICATIONS RECORD(PQR) fSve que 200.2, Section IX, ASME Bollor cad Precnsre Vessel CodeJQecord Actual Variables Uinad to Weld Tec Compor REGISTRO DE LA CALIFICACION DEL PROCEDIMIENTO (Procedure Quelfication Record No.] POR No. Registro ae los Vorizties Actuales Usados en Cupón de Prueba OUT TOROS) UAT TAGE 500% Mc Jertios mrcamd] nm de Aparte [ota ag, Rerrarta, j ¡Currnst ma Jisrenevor ns | comenta it te Action. Tere aná | damos | ¿000 | Poner | voz | eo, | Toten, tre ai, tel 3] j rotar | manga | o | ero | nes | tres [por ejer, 3 i Inia mode. [rango o] 1078 | cora | vomago | 1008 | onneraciones comentaros, ¿ pes 7 | comentes | arcor larccrmita] Baras | poo, | aatara de stamisro Aciión. i £ j ra moss Km oa pta | Téc 1 antorcha an 2 trade, et 2 fo] a E eno] NA | NA | 2035] 3-7 Dáco Abrasheo 2. pe Er yr EN uo] NA NA 20-35 3, Grata Circular ¿Qiero Pa a e pr 0 ar Loro, Sl lo FANQIIOA MOCRISES 124 BLE 1 YD) LIGIVORS 38 JUNTA 195 y Gamatre: Irura Turmgatar, 38 Thorated ec] NA 1 Metas Tonsler lor OMA [PCAA) Mato de Trarterenca: rua Zed] Varo de heroe [Suri se Arana Bend) Cortos Recto e Osalado y Cniación: [vastizana er Segle Panal Pare mustizia e Zencilo: a EN a To APO Arde A Geacim Mo) | (ONEttO Ancho | (Men) [Utsra Total Loed) | (Jltimads Uri Strenaj Mero Aras me : FTypa cl Fallara nec Locatóarj Tipo. » irtteno Corgutds | spots ab rió pu reo TSLES | —TAG5zOT TOA 38 Dual Rompe Faera Solá 134,87 14001,1 5700741 Dual Rompe por Som. 61  QW-483 PROCEDURE QUALIFICATIONS RECORD(PQR) fas qu 300.2, Sestica 1N, ASME Soller ned Prrezurs Verte! Code Mecard Actual orto Le es Med Ti Cu REGISTRO DE LA CALIFICACION DEL PROCEDIMIENTO Registro de las Variables Actuales Usadas en Cupón de Pruebe (Procedure Qualification Record No.] POR No. 0] Arpa de Mos [Type y Pigure No.] Tipo y Figura No. [esuh) Resultado 7 Sin Discontinuidades DA-Z Sn Descomtinuidades. pC3 Sin Discostinuidades (71 AAA ACP TEA] socation/ | iscacimanzon) | ¿Pemserat testi | ODO lec vader, | mero | toro men a EAT dl E AS Prabera ma Mara Probeta Preeba a. Milsmetros | de dora Y ¡Filei died Ten) Prumlra de Suicdaciós y de Fileia (Ciud: [Ramatr dartaciory] Artico Serataciors (ys E [Penetraton lato Perert Metal) Perarracias destro 2el Natal Mana: el [Máacro-Pirali Pasttados ce Maroma: Otras Pruebas Fiype al Test] Tipo de Prueba (Depent Aradrrós] Araba de Depas. [Cheer] Ceras [Wecier: Mere) Morrbre del Sokiader en) Jeña: Martires [CC o 19 950 951 de pci (ack Me. Mo. de Cudrante: (Stamo! Estamoe: 1 [Text Conductos 84] Pruebas Condecdas Por to4n Boloños [laeratory Test Mz.) Prnta de Laberatarto No. TIEDIS, [Corio! Cosas y Mactajes 183%] certify thot the statements ln this record are correct ond that the test welds were prepored, weided, and la accoidania wit thereguicaments of Section 4 of the ASIAL Doiler cad Pressure Vessel Code.) que las declaraciones de este regístro son correctas y que los soldoduros de pruebo fueron soldados y probadas de acuerdo con los requerimientos de lo Sección IX del Codigo ASME. [Marnstacturer er Corerctor) Fabricante e Contrata. (Data) Fecha: JU/MYDAS (Certfiad hr) Certificado per. [Dota od sacará ol testo an ¡Dastrartos cróy and ray be moditias 13 contorm 10 te aye de rumba 0 taa required by 1 Code.) Los Orales de regiutro de Presta son solo hastsatiwes y se puedes moblicar para conformar con el 1pO y rumero de prusizas requerida par e Castigo. 62 LABORATORIO DE ENSAYOS MECANICOS Control Calidad y Montajes Ltda. 13 — $13 98 Y ANCIANA IAN Customer... ¡TY WELDING Test Date 27-04-15 Coil N“/Packet N* | Type Flat Size (mm) [19.05"7.07 [So (men) 1449 | Lo (mm) 250 Lu (mm) A) pr | Su (mm) y = Z (6) E _ _[FmiKn) 65.22 j Rm (Mpa) [485 | Fe (KN) [53.22 ETT E In CT 5182 1] ReL (Mpa) 285 [FP («N) | 40.08 R ) Y FUN) 48.16 (Res) 358 = [E (GPa) 5 ] 3 Mad a A Dre o ET - A SR po >í rre reses sar AI too LABORATORIO DE ENSAYOS MECANICOS Control Calidad y Montajes L. tda. CALLES AM 5: $93130) 5933 95 Y CULAILAR: (31 131520 HOGOTA DC aw comtrolcoldady mootajes cos ANDINA INIA Curtamar QUALITY WEI NING Tast Nata 27-Oc4-18 [Coll N'/Packet N” | A | Type Fiat Size (mm) 19.05*7.08 So (men) 1134.87 Lo (mm) 250 | Lu (mem) [1.06 nm Su (mmn”) Y Fm (KN) 62.28 Fe (KN) y Fel (KN) 129.60 E ¡Mi 219 Fp (KN 29.80 1 1 Í E (GPa) 15 a E . 2 oa +22 /1800| e Al Sd A rl a aj ml rom sl mf ord ronaj mor USE ceda «cáñ vendí monja modi cod 66 LABORATORIO DE ENSAYOS MECÁNICOS Control Calidad y Montajes Ltda. CLA 05 A No 24-32. TILA: 5332563 ENLULAR: (310 QUALITY WELDING SAS CR 65 ANO. 48-90 477705 BOGOTA PROCESO: SMAW TIPO DE PROCESO: MANUAL APORTE METALICO: — EG010- E 7018 nro h [DOCUMENTOS DE REFERENCIA: SAYO= 27 IX Boder and Pressure Vassel Octubre de 2013 PO: — MAQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS MANCAS — JIMAN TESTING EQUIPMENT UY: MENA 1112469 0) DIMENCIONES INICIALES DF LAS PROMETAS 1466201 652 7036220 485 10826 79 6 5192349 358 LA SOLDADURA FRANKLIN SANDOVAL INSIGNARES 14001 1 6238 67007A1 462 1025128 456 49167.78 339 = 20530 44130 BOGITA D.C- AS AWS 4.0 Standard tnettod for mecaníe CCMRP-F-044 Rev 0. ERRE me 1501 CANA 1 om os: CANTIDAD DE MATERIAL DE EN OS PECHA DE INGRESO DEL MATERIAL DE ENSAYO 77 de Octubre de 2015 ASCENDENTE 1NEZ CrA-LIZESO Control IDENTIFICACIÓN 12 708 13487 TA SOLDADORA (TNG JOSE MANIJEL VILLAMIL 67 y 1 4, SR LABORATORIO DE ENSAYOS MECANICOS Control Calidad y Montajes Ltda. CALLE 8$ A No 24 + 12 TELS. 5119563 - $33 45 30 A II eos coatrulcaldad, somtajaa com Bogotá D.C, Octubre 09 de 2015 Señores: QUALITY WELDING Ing. MAURICIO MONROY Ciudad ORDEN DE SERVICIO N* 5161-14 Rof. ENTREGA DE RESULTADOS WPS 002 Según la información registrada en el informe anexo T 503 -15 de 27 de Octubre de 2015 emitido por LABORATORIO DE ENSAYOS MECANICOS DE CONTROL CALIDAD Y MONTAJES LTDA y después de evaluar su confiabilidad, según el CODIGO API 1104 Welding of Pipelines and Related Facilities Ed 2013, tenemos: CARGA ESFUERZO CARGA DE | ESFUERZO DE CS: | MÁXIMO ROTURA ROTURA DELAPROBETA | O/(KN) | (o/(Mpa) | DOLIKN | o0/ Mp) MAS -T1 20547.53 /41,40 95700.67 / 522 16523 45 73.30 60015.83 /420 MA. -T2 19828 14/88 20 73099 00 / 504 16249.19/72.28 59900.57 /413 Ti y T2 PRESENTAN ROTURA FUERA DE LA SOLDADURA POR EL METAL BASE Nota: »- Deciaramos ma va restado arrenitos en ha requrrios en esto nbormae avr Ente nforme no se deve reprodusr sn autorización escrita por EL LABORATORIO DE ENSAYOS MECANICOS DE CONTROL CALIDAD Y MONTAJES LTDA. Coráalmént 7 AT q? Ing. José Manuel Villamil. INSPECTOR AWS - CWI 70 LARORA TORIO DE ENSA VOS MECANIOOS Control Calidad y Montajes Ltda. CALLE KS A Wo 34-32 TELS 433356193395 9 mur corerolcalidady morimos com ENSAYO MEC Customer QUALITY WELDING Test Date | Coll N*/Packet N* | AA Size (mem 257 So Lu (mm) Ll Fm (KN) FeH (KN) FeL (KN) ¡78:38 Lo (mm) 290 2% | Rm (Mpa) ReH Rel Rp (M FtKN Ri E (GPa) A e EA ici E q + 9a e-Mdr 10 Len red O tre dal Caos | ca ooo y +88 /1 o tania . ; má al iaa 3 nos vol oí Lem mu rasped mo heal res E Par rea coa menda PE $  CALLE CUAL (0 rrewconniicidol mmaa con AAA DA IAAIAO) QUALITY WELDING Test Date 127-O+-2015 U o LyPe Ll BS [Size E 257 So (mem) 1475.00 Lo (mm) 290 Lu (mm) [Ac mu Su(mm) |/ Z(%) > Fm (KN) _ 88.20 a [Rm (Mpa) E | FeH(KN) 17 [ReH (Mpa) |/ TO [ño a) [385 ARNES AO Rp (Mpa) Ft KN) 72,28 (fa — a, a E RIAS rr 72  75 12. RECOMENDACIONES  Seguir el procedimiento como ha quedado establecido antes de iniciar, cualquier trabajo de soldadura.  Asegurarse de capacitar al personal involucrado en las actividades de soldadura como lo son soldadores, ayudantes, ingenieros y supervisores para que sigan los procedimientos establecidos.  Calificar a los soldadores que ingresen bajo los procedimientos establecidos antes de iniciar cualquier obra. 76 13. REFERENCIAS  Procesos y Definiciones SMAW | Soldadura. (n.d.). Retrieved from http://www.smaw.cl/procesos-y-definiciones-smaw/  Producción. (2014, November 8). Retrieved April 24, 2015, from http://www.ecopetrol.com.co/wps/portal/es/ecopetrol-web/nuestra- empresa/quienes-somos/lo-que- hacemos/produccion/!ut/p/z1/tZRdT8IwFIZ_ixe7LD1lwIZ3E8PGMIgO- egN2cYBpmwdWyfqr7cQNUFlxGQ26cVp375tn54eyumU8sR_jla- jETib1Q84615- 5bZtuNB33RHFlg9xxvZrO84gyadHARwollAuZo2h8yye8D69r2pBuuedef2O 1ed4ef6EgE_uT8bOYyOKac8TGQq13SGoUhRZmIzx1yDr0iDpMBcZj7BOM 0w9zXYFhEmmJNcxEJJN4JsCyRrP8RDnGZiUYShYrC3T8NoQWcGa9dxw QLSai2bpBEwgwQ- tokBhoENXDZCwI_rlJyXn8PJD5IyoMdIwbjWFTGLuV27Wfd09l1wjPR6XC8 X7Jm75wQqLawk0M0V5RkuMcOsVmQqW9ZSpvmlBhrsdrvaSojVBmuhiFX X4LdVa5FLOv0hpjPF0TgJqtui3h8fptSwDY2qDSs- odPVKzYcQ9WGrGpD48-G7rn_pVIwetxuuaWKhkgkvqjs-4- qkcYPD7Gpv5Kne-ftBifED0zQm- nz22gZx_PBYD_wurt4BxUYets!/dz/d5/L2dBISEvZ0FBIS9nQSEh/  Recursos de transporte para Ingenieros - ASME. (n.d.). Retrieved April 24, 2015, from https://www.asme.org/engineering-topics/transportation 77  Rincón Álvarez, Á., & others. (2012). Diseño de un procedimiento de soldadura mediante el proceso Gmaw utilizado un brazo robótico. Retrieved from http://sibulgem.unilibre.edu.co/handle/10901/5900  Transporte. (2014, November 8). Retrieved April 24, 2015, from http://www.ecopetrol.com.co/wps/portal/es/ecopetrol-web/nuestra- empresa/quienes-somos/lo-que- hacemos/transporte/!ut/p/z1/tZRdb4IwFIZ_yy64rG2pCOyObRkMl82JbrM3p uJB2YQi1Dn99avGLNmHmCWMhItTnr4tD4dijp8xz8VbOhMqlblY6HrEO2P3 nvp-EJGuEw484t0E0cCn3cANCH7aA- TI5RHM9WOnRz3_htCu33f0oBl5D2H38uKyZx3m1wD86Pp0EFD8iDnmca4 KNccjiGUBqpSLMVQG-awMkq- gUqVAkBUlVMIgy1UKOVSokpnU6EKi5QrQXMSwrzWbV4UsFeziizid4lFC7 WmbEAfZLmOobVommsRTBwnWsYQ1TZJO7B5ep2a__JROvkfqhH5VSu wrpo15NLz2LTNi9DvwVenVo1kP7JyHpwDdFl4- Yc4M8xISKKFsrUrdLXOliurcIAZZr9etmZSzBbRimenbIL_NmstK4ecfMB5pj_ ZxUQxHf_ww9YE92nRg0zt0200HdpoOtJt2aP45MDz1f-kWTF-WS- 7pQ0PmCt519_3HqVFkw2HmsA167QfbW3hCYuIQZhVv20GSZeO7u93AZ n32AVeE48o!/dz/d5/L2dBISEvZ0FBIS9nQSEh/