Soldadura en Tanques y Recipienbtes a Presion Segun Codigo ASME
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Carlos Andrés Galán Albert Vallen Gerson Jahir Lizcano Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales. SOLDADURA. Soldadura en tanques y recipientes a presión según código ASME.
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Carlos Andrés Galán Albert Vallen
Gerson Jahir Lizcano Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales.
SOLDADURA.
Soldadura en tanques y recipientes a presión según código ASME.
CONTENIDO.
CONCLUSIONES
ESPECIFICACIONES
REQUISITOS GENERALES
INSPECCIÓN
JUNTAS
DISEÑO
DEFINICIONES Y CLASIFICACION
INTRODUCCION
PREÁMBULO
. sociedad americana de ingenieros mecánicos continuas explosiones de calderas Causas: métodos de fabricación inapropiados, materiales inadecuados y aumento gradual y excesivo de la presión a la cual se estaba operando. 1907, el primer código legal de un reglamento para la construcción de calderas de vapor. Formación de comités para que formulara especificaciones uniformes para la construcción de calderas de vapor y otros recipientes a presión especificados para su cuidado durante el servicio. 1915 el primer código ASME el código ha sufrido muchos cambios (calderas, tanques y recipientes a presión) Establecer reglas de seguridad que gobiernen el diseño, la fabricación y la inspección de calderas, tanques y recipientes a presión
SECCIÓNES.
.
sección i - calderas de potencia sección ii - especificaciones de materiales sección iii - calderas nucleares sección iv - calderas de calentamiento sección v al viii - recipientes a presión sección ix - calificación de soldaduras
Cada 3 años ASME presenta Ediciones nuevas del cada uno de los Códigos
MATERIALES.
clases de materiales
acero al carbón o baja aleación
materiales no ferrosos
aceros de alta aleación
fundición de hierro gris
fundición de hierro dúctil
materiales ferriticos mejorados mediante tratamiento térmico
DEFINICIÓN.
RECIPIENTES A PRESION. ASME sección viii div. 1
cualquier contenedor cerrado capaz de almacenar un fluido a presión manométrica, esta presión puede ser obtenida desde una fuente interna o externa, o por la aplicación de calor desde una fuente directa o indirecta, o cualquier combinación de ellas. una presión de diseño mayor a 100 psi. una temperatura de diseño mayor a 210 ° f – 98 ° C una entrada de calor de 200,000 btu’s/hr. una capacidad nominal de 120 galones. recipientes que tengan una presión de diseño que no exceda los 3,000 psi
CLASIFICACION.
POSICIONES DE PLACA.
.
Posición plana 1g. Placa en un plano horizontal con el metal de soldadura depositado por arriba. Posición horizontal 2g. Placa en un plano vertical con el eje de la soldadura horizontal. Posición vertical 3g. Placa en un plano vertical con el eje de la soldadura vertical. Posición sobre cabeza 4g. Placa en un plano horizontal con el metal de soldadura depositado por debajo.
SOLDADOS.
cascaron cilíndrico, cuerpo o envolvente. tapas. boquillas refuerzos de boquillas. soportes o silletas anillos estructura soporte
DISEÑO.
El diseñador, en función de los datos que le entrega el usuario o proveedor de la Ingeniería básica:
Presión y temperatura de diseño Cargas actuantes Sobreespesor de corrosión Requerimientos de Servicio Radiografiado condiciones de Carga Materiales Base. Metales de Aporte Geometría de las Uniones. Tratamientos Térmicos requeridos Condiciones Especiales de Servicio
ESPESOR.
espesor mínimo de componentes que retienen presión temperatura máxima temperatura mínima esfuerzo máximo permisible
Para un cuerpo cilíndrico de pared – delgada, el esfuerzo circunferencial será aproximadamente el doble del esfuerzo longitudinal. En la mayoría de casos, las formulas para el espesor requerido basadas en los esfuerzos circunferenciales.
JUNTAS.
JUNTAS CATEGORÍA A-B
Tipo a: Juntas longitudinales soldadas dentro del
Cuerpo Principal(casco, envolvente..), Cámaras de
Comunicación, Transiciones en Diámetro, o Boquillas;
cualquier junta soldada dentro de un Recipiente Esférico,
dentro de una Tapa, o dentro de las placas laterales de un
recipiente que este sometido a presión.
Tipo b: Juntas circunferenciales soldadas del cuerpo
principal (casco, envolvente, anillo..), cámaras de
comunicación, boquillas o transiciones en diámetro; juntas
circunferenciales soldadas que conecten tapas, a
boquillas o cámaras de comunicación
JUNTAS CATEGORÍA C-D .
Tipo c: juntas soldadas que conecten bridas, juntas de solapa, tapas planas al cuerpo principal, transiciones en diámetro, boquillas o para cámaras de comunicación, cualquier junta soldada que conecte una placa laterales de un recipiente cerrado que este sometido a presión. Tipo d: juntas soldadas que conecte boquillas al cuerpo principal, a esferas, a transiciones en diámetro y aquellas juntas que conectan boquillas a cámaras de comunicación.
Eficiencias de las Juntas.
Eficiencia de la Soldadura (E). La realización de la soldadura y el calentamiento y rápido enfriamiento al que esta sometido la zona próxima a la soldadura, dan pie a considerar la zona de soldadura como debilitada. en el calculo de los recipientes se introduce una reducción en la tensión máxima admisible multiplicando a esta por un coeficiente denominado eficiencia de la soldadura (E). Se puede definir la eficiencia de las soldaduras, como el grado de confiabilidad que se puede tener de ellas. Según ASME: E = 0.85; si se realiza un radiografiado por puntos a la soldaduras. E = 1; si el radiografiado de las soldaduras es total Multiplicador del Esfuerzo. “E” es un multiplicador del esfuerzo el cual puede ser aplicable a una eficiencia de la junta o a un factor de calidad
• CONTIENE DOS PARTES MAYORES:
• QW: PARA CALIFICACIONES DE SOLDADURA • QB: PARA CALIFICACIONES DE SOLDADURA POR BRAZING
CONTROL DE LA SOLDADURA DE PRODUCCION
• PARA LAS SOLDADURAS DE ALTA PRESION EL FABRICANTE TIENE QUE:
• SOLDAR DENTRO DE LOS PARAMETROS DE UN WPS CALIFICADO,
• EMPLEAR UN OPERARIO DE SOLDADURA CALIFICADO
• USAR SOLAMENTE EL MATERIAL DE SOLDADURA PERMITIDO EN EL WPS
• ESTAMPAR O REGISTRAR LA IDENTIFICACION DEL SOLDADOR EN LA JUNTA
• INSPECCIONAR LA SOLDADURA PARA DETECTAR LOS DEFECTOS
CÓDIGOS ASME PARA CALDERAS Y RECIPIENTES A PRESION .m SECCION – IX
ALGUNAS CONSIDERACIONES PARA LA INSPECCIÓN SON: • QUE LOS MATERIALES SEAN ACEPTABLES PARA EL CODIGO Y CUMPLAN LOS
CRITERIOS DE DISEÑO. • QUE LA GEOMETRÍA DE LOS ARMADOS O ENSAMBLES CUMPLAN CON LOS
REQUISITOS DE LOS WPS Y TODOS LOS PUNTOS DE ARMADO SEAN ACEPTABLES.
• EL PASE DE RAIZ DEBE SER INSPECCIONADO POR EL PERSONAL DE SOLDADURA PARA PREVENIR PROBLEMAS POSTERIORES EN LA VIDA DE LA JUNTA.
• INSPECCIONAR EL SANEADO DE LA RAIZ O EL ESMERILADO PARA ASEGURAR QUE UN METAL SANO ES OBTENIDO ANTES DE SOLDAR LOS DEMÁS PACES.
• EXAMINAR VISUALMENTE LA SOLDADURA FINAL
• EFECTUAR CUALQUIER END REQUERIDO
• ASEGURAR QUE TODA LA DOCUMENTACION APROPIADA ESTA DISPONIBLE Y CORRECTA
INSPECCIÓN DE LA SOLDADURA:
RESPONSABILIDADES DEL INSPECTOR AUTORIZADO ANTES DE LA CONSTRUCCIÓN
• VERIFICAR QUE LOS PROCEDIMIENTOS CUMPLEN CON LA SECCIÓN IX • VERIFICAR QUE LOS PROCEDIMIENTOS HAN SIDO CALIFICADOS APROPIADAMENTE • VERIFICAR QUE TODOS LOS SOLDADORES Y OPERADORES DE SOLDADURA ESTEN CALIFICADOS
APROPIADAMENTE • ASEGURARSE QUE LOS REQUISITOS DEL MANUAL DE C. DE C. HAYAN SIDO SEGIDOS • DURANTE LA CONSTRUCCIÓN: • ASEGURARSE QUE TODA LA SOLDADURA SEA HECHA DENTRO DE LOS PARAMETROS DEL WPS • VERIFICAR QUE LOS LIMITES DE CALIFICACION DE LOS SOLDADORES • NO SEAN EXCEDIDAS O QUE NO HAYAN EXPIRADO
RESPONSABILIDADES
• DURANTE LA CONSTRUCCIÓN: • ASEGURARSE QUE TODA LA SOLDADURA SEA HECHA DENTRO DE LOS
PARAMETROS DEL WPS • VERIFICAR QUE LOS LIMITES DE CALIFICACION DE LOS SOLDADORES NO
SEAN EXCEDIDAS O QUE NO HAYAN EXPIRADO
CUANDO SE CALIFICAN LOS PROCEDIMIENTOS ES RESPONSABILIDAD DEL FABRICANTE: • PREPARAR UN PQR BASADO EN LOS DATOS REGISTRADOS DURANTE LA
SOLDADURA DEL CUPON.
• ESTABLECER UN PROGRAMA PARA CONTROLAR LAS CALIFICACIONES .
• LISTAR LOS PARAMETROS PARA LA CONSTRUCCIÓN. • PREPARAR UN WPS ESCRITO QUE RELACIONE TODAS LAS VARIABLES
REQUERIDAS PARA EL PROCESO (S). • ASEGURAR LA COMPATIBILIDAD METALURGICA DEL METAL DE APORTE Y
EL METAL BASE.
RESPONSABILIDADES DEL FABRICANTE
PERMITE EL USO DE PROCEDIMIENTOS ENTRE COMPAÑIAS DIFERENTES SIN
RECALIFICACION SIEMPRE Y CAUNDO ELLAS SEAN DE UNA MISMA ESTRUCTURA
CORPORATIVA. CADA DIVISION O COMPAÑIA TIENE QUE SATISFACER AL ASME
DURANTE LA REVISION CONJUNTA DE LOS CONTROLES NECESARIOS QUE ESTÁN
CONTENIDOS EN EL MANUAL.
SOLDADORES ENTRE COMPAÑIAS
PERMITE EL USO DE SOLDADORES ENTRE COMPAÑIAS DIFERENTES SIN LA
RECALIFICACION SIEMPRE Y CUANDO AMBAS COMPAÑIAS ESTEN DENTRO DE LA
MISMA ESTRUCTURA CORPORATIVA Y CADA DIVISION O COMPAÑÍA SATISFAGA
AL ASME EN LOS CONTROLES NECESARIOS ESTÁN CONTENIDOS EN EL MANUAL
DE C. DE C. ESTO DEBE SER DEMOSTRADO EN LA REVISION CONJUNTA
PROCEDIMIENTOS ENTRE COMPAÑIAS
PROCESOS DE SOLDADURA
LA SECCIÓN IX ESPECIFICAMENTE NO RELACIONA TODOS LOS PROCESOS DE SOLDADURA. LOS PROCESOS RELACIONADOS SON:
• OFW: SOLDADURA CON OXIGENO Y COMBUSTIBLE
• SMAW: SOLDAURA DE ARCO CON ELECTODO REVESTIDO
• SAW: SOLDADURA DE ARCO SUMERGIDO
• GMAW: SOLDADURA DE ARCO CON ELECTRODO METALICO Y GAS DE PROTECCION
• FCAW: SOLDADURA DE ARCO CON ELECTRODO DE CORAZON DE FUNDENTE
• GTAW: SOLDADURA DE ARCO CON ELECTODO DE TUNGSTENO Y GAS DE PROTECCION
• PAW: SOLDADURA DE ARCO CON PLASMA
• ESW: SOLDADURA CON ELECTRO-ESCORIA
• EGW: SOLDADURA CON ELECTRO-GAS
• EBW: SOLDADURA CON CHORRO DE ELECTRONES
• EW: SOLDADURA DE PERNOS
• LBW: SOLDADURA POR RAYO LASER
Los Tres Tipos de Soldaduras Relacionados por la Sección IX
(1) Soldaduras de Ranura: Se pueden hacer soldaduras de ranura en cupones
de ensayos orientados en cualquiera de las posiciones
Orientación de la Soldadura
Orientación de la Soldadura ENSAYOS DE TRACCION Y DOBLEZ TRANSVERSAL DE SOLDADURAS DE RANURA
• Las soldaduras de espárragos se pueden hacer en muestras de prueba orientadas en cualquiera de las posiciones que se describen anteriormente, con exclusión de Posición Plana 1G.. En todos los casos, el esparrago estará perpendicular a la superficie de la placa o tubo
Posiciones de Ensayos para Soldaduras de Espárragos
POSICIONES SOLDADURAS DE FILETE
POSICIONES DE ENSAYOS SOLDADURAS DE FILETES EN PLANCHAS y TUBOS
ENSAYOS DE SOLDADURA DE FILETE
Ensayos Mecánicos
• Ensayos de Tracción. Los ensayos de tracción se usan para determinar la resistencia última de juntas de soldadura en ranura. Para aprobar el ensayo de tracción, la muestra tendrá una resistencia a la tracción no menor que:
(a) La mínima resistencia a la tracción especificada del metal base; o
(b) La mínima resistencia de tracción especificada del más débil de los dos, si se usan metales base de resistencias de tracción mínima diferentes; o
(c) La mínima resistencia a la tracción especificada del metal de soldadura cuando la Sección aplicable suministre disposiciones para el uso de metal de soldadura que tenga la resistencia a temperatura ambiente inferior a la del el metal base;
(d) Si la muestra se rompe en el metal base fuera de la soldadura o interfase de la soldadura la prueba será aceptada como satisface los requerimientos, siempre y cuando la resistencia no sea más del 5% por debajo de la mínima resistencia a la tracción especificada del metal base.
TIPO Y PROPOSITOS DE ENSAYOS Y EXAMENES
• Ensayos de Doblez Guiado. Los ensayos de doblez guiados
se usan para determinar el grado de solidez y ductilidad de juntas de soldadura en ranura.
La soldadura y la zona afectada por el calor de una muestra de soldadura de doblez transversal deben estar completamente dentro de la porción doblada de la muestra despues del ensayo. Las muestras de doblez guiado no deben tener discontinuidades abiertas en la soldadura o zona afectada por el calor (HAZ) que exceda 1/8” (3mm), medido en cualquier dirección sobre la superficie convexa de la muestra después del doblez.
TIPO Y PROPOSITOS DE ENSAYOS Y EXAMENES
• Ensayos de Soldadura de Filete. se usan para determinar el tamaño, el contorno y el grado de solidez de soldaduras con filete.
• Ensayos de Tenacidad de Muesca.se usan para determinar la tenacidad de muesca del conjunto soldado.
• Ensayo de Soldadura de Espárragos. (de doblez de desviación, de martillado, de torsión, o de tracción ) se usan para determinar aceptabilidad de soldadura de espárragos.
Examen Visual
Registro de Calificación del Procedimiento
El Registro de Calificación del Procedimiento o PQR
es un registro de los valores actuales de las variables
esenciales – y otras variables como se desee – usadas
cuando se suelda un ensamble para la prueba.
1. Welding procedure specification (WPS)
2. Procedure qualification record (PQR)
3. Welders performance qualification (WPQ)
4. Welding Operator Performance Qualifications
REQUISITOS GENERALES
Contenido del PQR Verificaciones de las propiedades
mecánicas de la soldadura por la documentación
de los ensayos destructivos así también
suministrando prueba de soldabilidad
Lista las variables actuales usadas para hacer la
soldadura
Lista las variables esenciales para cada proceso
usado
REQUISITOS GENERALES
Especificación del Procedimiento de
Soldadura
La Especificación del Procedimiento de Soldadura
(WPS) es el procedimiento utilizado para hacer las
soldaduras
REQUISITOS GENERALES
Contenido del WPS
Como mínimo, este tiene que relacionar las
variables esenciales, no-esenciales, y
esenciales suplementarias requeridas y especificadas
para el proceso (s). Únicamente las esenciales y
esenciales suplementarias (cuando aplican) necesitan ser
calificadas.
REQUISITOS GENERALES
Es importante hacer notar que el WPS tiene que listar los
rangos aceptables ha ser seguidos cuando sé este haciendo
una soldadura.
Es también importante recordar que el intento del WPS es:
dar directivos al personal envuelto en la soldadura.
REQUISITOS GENERALES
Calificación de Habilidad del Soldador o del
Operador
El Registro de la Calificación de Habilidad del Soldador o
del operador es un documento usado para registrar las
calificaciones de los soldadores u operadores de soldadura.
El WPQ / WOPQ documenta que los soldadores u
operadores tienen la habilidad necesaria para depositar un
metal de soldadura sano para el proceso dentro de los
límites de calificación.
REQUISITOS GENERALES
Contenido del WPQ/WOPQ
El WPQ / WOPQ contiene:
Las variables esenciales y los resultados de las
pruebas
Los rangos para los cuales el soldador u el
Operador esta calificado
Otra información como se desee (por ejemplo,
posiciones especiales).
REQUISITOS GENERALES
Variables Esenciales para el Soldador
Una variable esencial para el soldador se define como
una condición la cual, cuando se cambia, afectará la
habilidad del soldador para depositar un metal de
soldadura sano.
Los soldadores no tienen variables no-esenciales ni
esenciales suplementarias.
REQUISITOS GENERALES
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
Tópicos de la Lección
Los cinco pasos para calificar un WPS
La responsabilidad del fabricante por el WPS
Los Reportes de Calificación de los
Procedimientos (PQRs)
Escribiendo un WPS
Calificando un WPS
Las variables de soldadura para SMAW
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
Las variables esenciales y no esenciales
relativas a cada proceso usado en el
procedimiento.
Las variables esenciales suplementarias
cuando la prueba de impacto sea requerida.
Los rangos aceptables (p.ej. los calificados).
Otra información que se desee para un
control adicional.
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
Los Cinco Pasos para Calificar un WPS
En la calificación de un WPS, cinco pasos generales tienen
que ser seguidos.
Aspectos a Considerar Cuando se Prepara un WPS
La compatibilidad del metal soldado y el metal
base
Las propiedades metalúrgicas
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
Las propiedades mecánicas deseadas
Los requisitos de servicio
La habilidad de los soldadores
El equipo disponible
La localización de las soldaduras
La economía
La Responsabilidad del Fabricante por el WPS
El fabricante tiene responsabilidades especificas con respecto
a la preparación y calificación de los procedimientos. Entre
las responsabilidades del fabricante están las siguientes:
Preparar y calificar el WPS.
Supervisar directamente y controlar al soldador
durante la soldadura de los cupones de prueba.
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
Mantener el WPS y el PQR mientras la
soldadura esta siendo efectuada.
Certificar el PQR.
Recopilar y certificar una lista de todos los
procedimientos calificados para uso en los trabajos
Código
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
Contenido del WPS
Como mínimo, un WPS tiene que relacionar las variables
esenciales y no esenciales para el proceso (s) y las variables
esenciales suplementarias cuando la prueba de impacto sea
requerida.
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
El Reporte de Calificación del Procedimiento
El PQR es un documento que soporta el WPS por medio de
la documentación de los resultados de la soldadura y las
pruebas de un cupón de prueba.
El PQR puede también modificar cuando la calificación
especifica no cubre los rangos especificados en el WPS.
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
Contenido del PQR
Cuando se suelda un ensamble para prueba, solamente lo
testificado realmente y los datos actuales pueden ser registrados
en el PQR.
Como mínimo, sin embargo, el PQR tiene que documentar:
Las variables esenciales de los procesos usados en el
procedimiento
Cuando sea aplicable, las variables esenciales
suplementarias
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
Cualquier otra información puede ser incluida si se desea y
es medida.
Formatos para la Soldadura
Los formatos mostrados en el Código para la calificación de
un procedimiento de soldadura de acuerdo con el Código
están en QW-482 para el WPS y QW-483 para el PQR. Estos
formatos son recomendados, son ejemplos no obligatorios.
Desde que toda la información requerida por el Código sea
relacionada, cualquier formato que se desee puede ser usado
en vez de los formatos del Código.
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
Nota:
Un fabricante tiene que tener un WPS. Este documento, o
conjunto de documentos, describe los parámetros a ser usados
para la soldadura.
Un WPS puede referir los planos de producción para cubrir
algunas variables.
Un WPS Código puede tener muchas páginas o varios
documentos siempre y cuando todas las variables requeridas
estén relacionadas y todos los requisitos del Código sean
cumplidos.
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
Escribiendo una Especificación del Procedimiento
de Soldadura
Cuando se está escribiendo un WPS, se debe primero
determinar cuál es la utilización intentada para este, la
disponibilidad del equipo para soldar, y la habilidad de los
soldadores usando este procedimiento.
Existen cuatro consideraciones generales:
Especificaciones de los Procedimientos de Soldadura
(1) Cuales materiales base van a ser
soldados?
(2) Cuales metales de aporte serán
usados?
(3) Cuales procesos de soldadura
serán usados?
(4) Cuales restricciones de servicio o
producción son requeridas?
CONCLUSIONES
La Sección IX del Código ASME para calderas y recipientes
a presión, establece los requerimientos de calificación de
soldadores y procedimientos de soldadura para ser aplicados en
la fabricación y reparación de equipos sometidos a presión,
calderas y equipos relacionados tanto durante la fabricación
como en su posterior mantenimiento y reparación.
También se aplica las tuberías a presión para conducción de
vapor y tuberías a presión de plantas de procesos, petroquímicas,
químicas y refinerías.
Esta norma es referenciada para su uso por varios Códigos
constructivos, tales como el ASME BPVC Sección VIII y Sección I,
así como también por ASME B 31.1, B 31.3 y B 31.8.
CONCLUSIONES
Principalmente dirigido a inspectores de control de calidad,
personal de ingeniería, supervisores de montaje, inspectores de
soldadura, personal de ensayos no destructivos, inspectores de
obra y de contrato, de empresas que realizan el diseño, la
fabricación y montaje, mantenimiento y operación
de equipos bajo presión y ductos a presión.
La metodología empleada para la elaboración de
procedimientos de soldadura y calificación del soldador bajo
código se convierte en una herramienta de trabajo en el
aseguramiento de calidad de la unión soldada que facilita la
elaboración e interpretación de las especificaciones del
procedimiento, el registro de la calificación del mismo y
la calificación del soldador a supervisores, técnicos e
ingenieros y personal afín con la tecnología de soldadura.
BIBLIOGRAFIA
ASME - Boiler and pressure vessel, section IX – Qualification standard for welding and brazing procedure, welders, brazers, and welding and brazing operator. USA. (2004).
BIBLIORAFIA
