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Manual de Inspección de Soldadura OSA (Parte 1)
Manual de Inspección de Soldadura OSA (Parte 1)
Manual de Inspección de Soldadura OSA (Parte 1)
PARTE I
“SOLDADURA
ESTRUCTURAL”
ÍNDICE:
NRF-175-PEMEX-2007 “ACERO ESTRUCTURAL PARA PLATAFORMAS MARINAS”
Tabla 1(a). Clasificación de los aceros estructurales empleados en plataformas marinas fijas
para la designación del electrodo y proceso de soldadura…………………………..8
Tabla 1(b). Proceso y electrodos de soldadura para los aceros
listados en la tabla 1(a)………………………………………………………………..…8
Tabla 2(a) clasificación de aceros estructurales empleados en plataformas marinas fijas para
la designación del electrodo y proceso de soldadura………………………………….9
Tabla 2(b) proceso y electrodos de soldadura para los aceros listados
en la Tabla 2(a)……...................................................................................................9
Tabla 5.6 AWS Tolerancias de la Rectitud para Vigas comunes………….…………………….13
Tabla ASTM A6. Variaciones permitidas en la sección transversal de una viga o canal……...14
Tabla 5. Criterios de aceptación para inspección visual de soldaduras estructurales. …….…16
Sección 4. Calificación……………………………………………………………………………..…21
Parte B - Especificación del procedimiento de soldadura (WPS)……………………………..…21
4.4 Posiciones de soldadura de producción calificadas…………………………………………..21
4.8 Variables esenciales…………………………………………………………………………..….21
4.8.1 SMAW, GMAW…………………………………………………………………….….21
4.8.3 Calificación de metal base…………………………………………………………...21
4.8.4 Temperatura de precalentamiento e interface…………………………………….21
Sección 5. Fabricación………………………………………………………………………………..30
5.3 Consumibles de soldadura y requerimientos del electrodo…………………………………..30
5.3.2.1 Condiciones de Almacenamiento del Electrodos de Bajo Hidrógeno…..30
5.3.2.2 Periodos de Tiempo Atmosférico Aprobados…………………………….……...30
5.3.2.4 Horneado de Electrodos……………………………………………………………30
5.14 Tamaños mínimos de soldadura de filete……………………………………………………..31
5.22 Tolerancia dimensional de la unión……………………………………………………………31
5.22.1 Ensamble de soldadura de filete…………………………………………………..31
5.22.3 Alineamiento de la junta a tope…………………………………………………….31
5.22.3.1 Alineación de soldadura circunferencial (tubular)……………………31
5.22.4 Dimensiones de ranura……………………………………………………………..31
5.22.4.1 Variaciones transversales no tubulares……………………………….31
5.22.4.2 Variaciones transversales tubulares…………………………………..31
5.22.4.3 Corrección………………………………………………………………..32
5.22.4.4 Aprobación del ingeniero……………………………………………….32
5.22.5 Ranuras por remoción………………………………………………………………33
5.22.6 Métodos de alineamiento…………………………………………………….……..33
5.24 Perfiles de soldadura……………………………………………………………………………33
5.24.1 Soldadura de filete…………………………………………………………….…….33
5.24.2 Excepción para soldadura de filete intermitente…………………………………33
5.24.3 Soldaduras de ranura……………………………………………………………….33
Tabla 4.2 Calificación del WPS – soldaduras de ranura de cjp rango de espesor y
diámetro calificado……………………………………………………………….………..27
Tabla 4.5 Cambios de variables esenciales del PQR que requieren recalificación
del WPS para SMAW y GMAW…………………………………………………….…….28
Tabla 4.8 Aceros no incluidos calificados por PQR………………………………………….…….29
Tabla 5.8. Tamaño de soldadura de filete mínimo….…………….………...……………………..30
Tabla 5.5 Tolerancias de separación de raíz tubular………………………..…………………….32
Tabla 5.9. Perfiles de soldaduras...……………………………………………………………….…34
Tabla 5.10 Programas de perfiles de soldaduras……………………………………………….…34
.
___________________________________________________________________________
13.4.3 Soldadura………………………………………………………………...……….………...….40
13.4.3.b Alcance de inspección con PND……………………………………….………..40
NRF-
175-
PEMEX-
2007
“ACERO ESTRUCTURAL PARA PLATAFORMAS MARINAS”
Grupo I. Designa a los aceros de bajo contenido de carbono con un esfuerzo de cedencia de
275 MPa (40 ksi) o menor y con un contenido de carbono equivalente en por ciento (CE)
generalmente de 0,43% o menor.
Grupo II. Designa a los aceros de resistencia intermedia con un esfuerzo de fluencia mayor a
280 MPa (41 ksi) y hasta 395 MPa (57 ksi). Los valores de carbono equivalente calculados
con la fórmula mencionada anteriormente, no deben exceder de 0,45%. Estos aceros
requieren el uso de electrodos de bajo hidrógeno en los procesos de soldadura utilizados.
Grupo III. Designa aceros de alta resistencia con un rango de esfuerzo de cedencia de 400 a
455 MPa (58 a 66ksi). A estos aceros se les deben aplicar tratamientos térmicos de temple y
revenido o procesos termomecánicos controlados.
Clase A. Estos aceros son adecuados para usarse en las zonas críticas o no redundantes de
la plataforma, particularmente en aquellas que presentan altas concentraciones de esfuerzos,
fatiga, esfuerzos residuales, esfuerzos actuantes a través del espesor, cargas de impacto,
deformaciones por trabajo en frío, temperaturas de servicio bajo cero y en general para
aplicaciones críticas que involucren combinaciones adversas de los factores citados
anteriormente. Los aceros de esta clase deben de cumplir con pruebas de tenacidad
obtenidas mediante la prueba Charpy en V.
Clase B. Son adecuados para usarse en donde el espesor, conformado en frío, restricción,
concentración de esfuerzos, carga de impacto, y/o falta de redundancia, requieren de una
tenacidad mejorada. Los aceros de esta clase deben de cumplir con pruebas de tenacidad
obtenidas mediante la prueba Charpy en V.
NRF-
186-
PEMEX-
2007
“SOLDADURA EN ACERO ESTRUCTURAL PARA PLATAFORMAS MARINAS”
a) Se pueden utilizar electrodos diferentes al tipo bajo hidrógeno para los pasos de raíz en
aceros del grupo I (≤ 40 ksi) para cualquier espesor.
b) Se pueden utilizar consumibles diferentes al tipo bajo hidrógeno para todos los pasos en
aceros del grupo I (≤ 40 ksi) si el espesor de la garganta es menor de 1/2 pulg.
Tabla 1(b). Proceso y electrodos de soldadura para los aceros listados en la Tabla 1(a).
8.3.5 Tubería
Las juntas de tubería se deben fabricar de acuerdo a lo descrito en 5.1 del API Spec 2B (para
mayor información ver norme de referencia). La tubería utilizada como perfil estructural, debe
sujetarse a lo descrito a continuación:
8.3.5.2 Unión de canutos. Con el fin de evitar que miembros unidos por soldadura, fallen en la
soldadura longitudinal de un canuto, las soldaduras longitudinales se deben alternar por lo
menos 12 pulg para evitar interferencia, de otra manera las soldaduras longitudinales se
deben alternar por lo menos 90 grados.
La distancia mínima entre soldaduras circunferenciales en tubo estructural, debe ser la que
resulte menor entre 36 pulg o el diámetro del tubo a soldar. Los anillos de refuerzo en
miembros tubulares, deben estar por lo menos a una distancia de 4 pulg de la soldadura
circunferencial, cuando esto no sea posible, la soldadura debe estar por lo menos a 3/8 pulg
entre bordes de soldadura para evitar su coincidencia.
La soldadura longitudinal y circunferencial en juntas tubulares, debe evitar las áreas más
críticas de una unión, como se muestra en la figura 1 de esta norma.
longitudinal pueda ajustarse no más de 12 pulg para evitar las zonas prohibidas que se
muestran en la figura 1.
“T “ (Espesor de la
Angulo de la
soldadura) Mínimo. t =
soldadura, “a”
espesor del tubo
50° a 135° 1,25 t
35° a 50° 1,50 t
menor de 35° 1,75 t
mayor de 135° Ver sec. B-B
8.3.11.0 Vigas. Se pueden unir segmentos de viga con la misma sección transversal. Esta
unión debe ser de penetración completa de acuerdo con AWS D1.1 (para mayor información
ver norma de referencia). El uso de segmentos de vigas decidirá el lugar de la unión. La
distancia mínima entre cortes, debe ser dos veces la altura (peralte) de la viga o 1 m, lo que
resulte menor.
8.3.11.1 Vigas de la cubierta. La distorsión de vigas causada por soldadura, se debe corregir o
de otra manera, se debe compensar de modo que se cumplan las tolerancias aquí descritas.
8.3.11.2 Pilotes. Las costuras longitudinales de dos segmentos de pilotes adyacentes, deben
tener una separación de 90 grados de una con respecto a la otra.
La cara de la raíz en los biseles de una tubería, no debe estar descuadrada por más de 5
mm/m de diámetro, el máximo descuadramiento permitido no debe ser mayor de 1/4 pulg.
Rectitud de la viga y trabe. Para las vigas o trabes soldadas, sin importar la sección
transversal donde no haya alabeo especificado, la variación máxima en rectitud debe ser:
Alabeo de la viga y trabe. Para las vigas soldadas o trabes, con excepción de aquellas cuyo
patín superior esté sin un soporte designado, sin importar la sección transversal, la máxima
variación de la flecha respecto a la requerida (preparación de las uniones de campo) debe ser:
Variación entre las líneas de centro del alma y del patín. Para la construcción de miembros
estructurales de sección tipo H o I, la variación máxima entre la línea de centro del alma y la
línea de centro del patín en la superficie de contacto, no debe exceder de 1/4 pulg.
Alabeo del patín. Para las vigas soldadas o trabes, la distorsión y la inclinación combinadas
del patín no debe exceder del 1 por ciento del ancho total del patín o de 1/4 pulg, cualquiera
que sea mayor.
Variaciones en el peralte. Para trabes y vigas soldadas, la variación máxima permisible del
peralte especificado medido en el centro del alma, debe ser:
Tabla ASTM A6. Variaciones permitidas en la sección transversal de una viga o canal.
Excenricidad del
Profundidad, A
alma T + T’
alma, E
Tamaño de la
Max Min Max Min
sección transversal
≤12” 1/8 1/8 1/4 3/16 1/4 3/16 1/4
> 12” 1/8 1/8 1/4 3/16 5/16 3/16 1/4
Nota 1: A se mide a la línea central del alma. B se mide paralela al patin. C se mide paralela al alma.
Conexiones no tubulares
Conexiones no tubulares
cargadas estáticamente
cargadas cíclicamente
Conexiones tubulares
(todas las cargas)
CATEGORÍA DE DISCONTINUIDAD Y CRITERIO DE INSPECCIÓN
AWS
D1.1
2010
“CÓDIGO DE SOLDADURA ESTRUCTURAL-ACERO”
precalentamiento
y de entrepasos
Temperatura
Espesor de la
mínima de
Categoría
Pulg. ºC
ASTM A 36 SMAW con 1/8 a ¾ 0a
ASTM A 53 Grado B electrodos > ¾ hasta 1 ½ 65
A ASTM A 106 Grado B diferentes a
> 1 ½ hasta 2 2 ½ 110
API 5L Grado B los bajo
Grado X42 hidrogeno >2½ 150
ASTM A 36 1/8 a ¾ 0a
SMAW con
ASTM A 53 Grado B > ¾ hasta 1 ½ 10
electrodos
B ASTM A 106 Grado B
de bajo > 1 ½ hasta 2 2 ½ 65
API 5L Grado B
hidrogeno >2½ 110
Grado X42
aCuando la temperatura del metal sea menor de 0°C, el metal de base tiene que ser precalentado a un
mínimo de 20°C, y la temperatura mínima de entrepasos debe ser constante durante el transcurso de la
soldadura.
SECCIÓN 4. CALIFICACIÓN.
4.8.1 SMAW, GMAW. Los cambios más allá de las limitaciones de las variables esenciales del
PQR para los procesos SMAW, GMAW, mostrados en las tablas 4.5 deben requerir
recalificación del WPS.
4.8.3 Calificación de Metal Base. Los WPS’s que requieren de una calificación que use los
metales base listados en la Tabla 1 y 2 (NRF-186-PEMEX-2012) deben calificar otros grupos
de metal base en conformidad con la Tabla 4.8. Los WPS’s para metales base no enlistados
en las Tablas 1 y 2 (NRF-186-PEMEX-2012) deben calificarse en conformidad con la sección
4 (para mayor información ver AWS D 1.1). El uso de metales base no enlistados debe ser
aprobado por el Ingeniero.
1F F F
2F F,H F,H
Filetea
3F V V
4F OH OH
Fc
1G rotada F F F
(F,H)c
2G F,H F,H F,H
(F,V,O
5G F,V,OH F,V,OH F,V,OH
Ranura CPJa H)c
(2G+5G) Todas Todas Todasc Todas
Todasc
6G Todas Todas Todas
Tubular
Todasc
6GR Todasd Todas Todas c Todas
Todasd
1F rotada F F
2F F,H F,H
Filetea 2F rotada F,H F,H
4F F,H, OH F,H, OH
5F Todas Todas
Tabla 4.2 Calificación del WPS – Soldaduras de ranura de CJP Rango de Espesor y
Diámetro Calificado
Ensayo en placa a, b
Espesor
de placa
Espesor de placa, tubería y tubo
nominal
nominal c, d, pulg.
ensayado
(T), pulg
Min Max
1/8 ≤ T 3/8 1/8 2T
3/8 < T < 1 1/8 2T
1y
1/8 Ilimitado
mayores
Ensayo en Tubería a, g
Diámetro Espesor nominal de tubería
Espesor
nominal Diámetro nominal calificado c, d, pulg
nominal de
de de tubería
pared T,
tubería, calificado, pulg Min Max
pulg.
pulg.
Diámetro ensayado
1/8 ≤ T 3/8 1/8 2T
y mayores
Diámetro ensayado
Tubería < 24 3/8 < T < 3/4 T/2 2T
y mayores
de
Diámetro ensayado
prueba T ≥ 3/4 3/8 Ilimitado
y mayores
no
Diámetro ensayado
Estándar 1/8 ≤ T 3/8 1/8 2T
y mayores
> 24
3/8 < T < 3/4 24 y mayores T/2 2T
T ≥ 3/4 24 y mayores 3/8 Ilimitado
Tubería 2 pulg ced. 80 o 3 pulg. Ced.
3/4 a 4 1/8 3/4
de 40
prueba 6 pulg. Ced. 120 o 8 pulg.
4 y mayores 3/16 Ilimitado
estándar Ced. 80
a Todas las soldaduras de ensayo de placa y tuberia deben ser inspeccionadas visualmente y sujetas a NDT.
Debe requerirse un ensayo para cada posición calificada.
b Ver figuras 4.10 y 4.11 para los requerimientos de ensayo de placas (ver código para mayor información).
c Para soldaduras sin preparación de bordes (sin bisel), que están calificadas sin refuerzo, el espesor máximo
*Procesos de Soldadura:
a Se permite un cambio disminuyendo la resistencia del metal de aporte sin recalificar la WPS.
b Para la WPS que usa fundente activo aleado, cualquier incremento o disminución en el diámetro del
electrodo debe requerir recalificación de la WPS.
c Los rangos de velocidad de avance para todos los tamaños de soldaduras de filete pueden ser
determinados por la mayor soldadura de filete de pasada única y la menor soldadura de filete de pasadas
múltiples de los ensayos de calificación.
d El precalentamiento de producción de la soldadura o temperatura de interfase puede ser menor que la
temperatura de precalentamiento o interfase de PQR, proporcionando que las provisiones del 5.6 se cumplan,
y la temperatura del metal de base no debe ser menor que la temperatura de WPS al tiempo de la soldadura
subsecuente.
e Electrodos AWS A5M (Unidades Métricas) de la misma clasificación pueden ser usados en lugar de la
SECCIÓN 5. FABRICACIÓN.
El tamaño mínimo de soldadura de filete, a excepción de las soldaduras de filete usadas para
reforzar soldaduras de ranura , debe ser como se muestra en la tabla 5.8. El tamaño mínimo
de soldadura de filete debe aplicar en todos los casos, a menos que los dibujos de diseño
especifiquen soldaduras de un tamaño más grande.
a Para procesos considerados como de no bajo hidrogeno sin precalentamiento calculado conforme con 4.8.4,
T es igual al espesor de la parte unida más gruesa; se deben de usar soldaduras de paso sencillo.
Para procesos de no bajo hidrogeno que usan procedimientos establecidos para prevenir agrietamiento
conforme con 4.8.4 y para procesos de bajo hidrogeno, T es igual al espesor de la parte unida más delgada;
no debe aplicar para requisitos de paso sencillo.
b Excepto que el tamaño de soldadura no necesite exceder el espesor de la parte unida más delgada.
c El tamaño mínimo para estructuras cargadas cíclicamente debe ser 3/16”.
5.22.1 Ensamble de soldadura de filete. Las partes a ser unidas por soldaduras de filete
deben ponerse en un contacto tan cercano como sea práctico. La abertura de raíz no debe
exceder 3/16” excepto en casos que involucren formas o placas de 3” o mayor espesor si,
después de enderezar y ensamblar, la abertura de raíz no puede cerrarse lo suficiente para
cumplir con esta tolerancia. En tales casos, puede usarse una abertura de raíz máxima de
5/16”, siempre que se utilice un respaldo adecuado. El respaldo debe ser de fundente, cinta
de vidrio, polvo de hierro o materiales similares o soldadura usando procesos de bajo
hidrogeno compatibles con el detal de aporte depositado. Si la separación es mayor de 1/16”,
las piernas de la soldadura de filete deben incrementarse por la cantidad de abertura de raíz,
o el contratista debe demostrar que ha obtenido la garganta efectiva requerida.
5.22.3 Alineamiento de la junta a tope. Las partes que se van a unir en las juntas a tope
deben estar cuidadosamente alineadas. El desplazamiento de la alineación teórica no debe
exceder 10% del espesor de la parte unida más delgada, o 1/8 pulg., lo que sea menor. Al
corregir una mala alineación en tales casos, las partes no deben ser colocadas en una
pendiente más grande de 1/2 pulg. en 12 pulg. La medida del desplazamiento debe estar
basada en la línea central de las partes a menos que se muestre de otra manera en los
dibujos.
5.22.3.1 Alineación de Soldadura Circunferencial (Tubular). Las partes colindantes que se van
a unir por soldaduras circunferenciales deben ser alineadas cuidadosamente. No deben
ubicarse dos soldaduras circunferenciales más cerca de un diámetro de tubería o 1 m, lo que
sea menor. No debe haber más de dos soldaduras circunferenciales en cualquier intervalo de
3 m de tubería, a excepción de que lo acuerden el Propietario y el Contratista. El
desalineamiento radial de bordes colindantes de costuras circunferenciales no debe exceder
0.2t (donde t es el espesor del miembro más delgado) y el máximo permisible debe ser de 1/4
pulg. siempre que cualquier desalineamiento que exceda 1/8 pulg. sea soldado de ambos
lados. Sin embargo, con la aprobación del Ingeniero, un área localizada por costura
circunferencial puede estar desalineada hasta 0.3t con un máximo de 3/8 pulg, siempre que el
área localizada esté bajo 8t en longitud. El metal de aporte debe agregarse a esta región para
proporcionar una transición de 4 a 1 y puede agregarse en conjunto con la realización de la
soldadura. Los dealineamientos mayores a éstos deben ser corregidos como se menciona en
5.22.3. Las costuras de soldadura longitudinal de secciones contiguas deben desplazarse un
mínimo de 90°, a menos que se acuerde un espacio más cercano por el Propietario y
fabricante.
1. Las tolerancias para conexiones T-K-Y están incluidas en los rangos dados en 3.13.1.
2. Las tolerancias mostradas en la tabla 5.5 aplican a soldaduras de ranura CJP tubulares en
juntas a tope, hechas de un lado solamente, sin respaldo.
5.22.4.3 Corrección. Las aberturas de raíz más grandes que las permitidas en 5.22.4.1, pero
no mayores de dos veces el espesor de la parte más delgada o 3/4 pulg, lo que sea menor,
pueden corregirse por soldadura a dimensiones aceptables antes de unir las partes mediante
soldadura.
5.22.4.4 Aprobación del Ingeniero. Las aberturas de raíz más grandes que las permitidas en
5.22.4.3 pueden ser corregidas por soldadura solamente con la aprobación del Ingeniero.
Nota: Ver 5.22.4.2 para tolerancias para soldaduras de canal tubulares de penetración completa CJP hechas
desde un solo lado sin respaldo
5.22.5 Ranuras por remoción. Las ranuras producidas por remoción deben estar
sustancialmente conformes con las dimensiones de perfil de ranura como se especifica en las
figuras 3.4 y las provisiones de 3.13.1. Debe mantenerse el acceso adecuado a la raíz.
5.22.6 Métodos de Alineamiento. Los miembros que serán soldados deben estar en correcto
alineamiento y sostenidos en su posición con tomillos, abrazaderas, cuñas, tensores,
tornapuntas y otros dispositivos adecuados, o por apuntalados hasta que la soldadura haya
sido completada.
Todas las soldaduras deberán cumplir con los criterios de aceptación visuales de la Tabla 5
(NRF-186-PEMEX-2007) y deben estar libres de fisuras, traslapes y discontinuidades
inaceptables del perfil mostrado en la Figura 5.4, Tabla 5.9 y Tabla 5.10, a excepción de las
permitidas en el 5.24.1, 5.24.2 y 5.24.3.
5.24.1 Soldadura de Filete. Las caras de la soldadura de filete pueden ser ligeramente
convexas, planas, o ligeramente cóncavas de forma leve como se muestra en la Figura 5.4 y
como se permite por la Tabla 5 (NRF-186-PEMEX-2007).
5.24.3 Soldaduras de Ranura. El refuerzo para las soldaduras de ranura debe estar en
conformidad con la Tabla 5.9 y Tabla 5.10. Las soldaduras deberán tener una transición
gradual al plano de superficies de metal base.
Deseable Aceptable
API RP
2A
2010
“PRACTICA RECOMENDADA PARA PLANIFICACIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCION DE
PLATAFORMAS FIJAS COSTA FUERA - DISEÑO DE ESFUERZO POR FATIGA”
13.4.3 SOLDADURA
Las inspecciones y las pruebas de la soldadura serán realizadas para verificar el cumplimiento
de los requisitos especificados. Las inspecciones y pruebas se deben realizar durante todas
las fases de fabricación con el objetivo de prevenir la introducción de defectos en la soldadura.
13.4.3.b Alcance de inspección con PND. La Tabla 13.4.3 muestra el alcance mínimo
recomendado de inspección en diferentes partes de la estructura.
Uniones Tubulares
Miembros de cubierta
*La inspección parcial debe ser realizada tomando en cuenta el 10% de cada pieza, no el 10%
del número total de piezas del 100%. La inspección parcial debe de incluir mínimo de tres
segmentos seleccionados al azar a menos que un problema específico sea conocido o se
tenga sospecha de que existe.
**Dependiendo de los requerimientos del diseño y si es especificado en los planos se puede
aceptar el método de inspección por MT .
***Puede incluir MT y/o PT.