Pruebas No Destructivas de Acuerdo con API 1104

Pruebas No Destructivas de Acuerdo con API 1104

En el campo de la soldadura, las pruebas no destructivas son una herramienta fundamental para evaluar la calidad de las soldaduras, ya sea en producción, reparación o mantenimiento preventivo, esto con el fin de garantizar la seguridad de instalaciones como plataformas, complejos petroquímicos o líneas de conducción. Estos objetivos son alcanzados siguiendo los lineamientos establecidos por los documentos técnicos aplicables, tales como normas (standard), códigos (code), especificaciones (specification), etc.

En el caso de las líneas de conducción un documento utilizado para la inspección y evaluación de discontinuidades (esto a través de la elaboración de procedimientos de inspección) es la norma API Soldadura de tuberías e instalaciones relacionadas (Welding of pipelines and Related Facilities), documento emitido por el Instituto Americano del Petróleo.

Alcance de la Norma API 1104. Esta norma cubre la soldadura por arco y gas de soldaduras en tuberías de acero al carbono y de baja aleación utilizadas en la compresión, bombeo y transmisión de petróleo crudo, productos derivados del petróleo, gases combustibles, dióxido de carbono, nitrógeno y donde aplicable, cubre soldadura en sistemas de distribución.

Esta norma contiene los procedimientos para la inspección por RT, MT, PT y UT; así como los criterios de aceptación aplicables a los métodos anteriores y adicionalmente a la inspección visual. Estos métodos de PND deben ser aplicados por personal certificado como Nivel I, Nivel II o Nivel III, sin embargo, solamente los Niveles II o Niveles III deben interpretar los resultados de prueba.

Pruebas No Destructivas Consideradas por API 1104
Procedimientos de Inspección. La norma API 1104 establece que los contratistas de PND demuestren que los procedimientos de inspección son capaces de producir resultados aceptables (comentario: Para esto puede ser necesario calificarlos, como en el caso del ultrasonido).

Líquidos Penetrantes y Partículas Magnéticas. Para la elaboración del procedimiento con respecto a los parámetros técnicos de inspección, API 1104 remite a los documentos: ASTM E-165 “Práctica estándar para el examen por líquidos penetrantes para la industria general” y ASTM E-709 “Guía estándar para pruebas de partículas magnéticas”.

Líquidos Penetrantes y Partículas Magnéticas. API 1104 en ningún caso establece como mandatorio la aplicación de un método y/o técnica en especial, de hecho pide que el método y/o técnica usadas sean de mutuo acuerdo entre las partes involucradas.

Líquidos Penetrantes y Partículas Magnéticas. Comentario para PT. Las técnicas II-A y II-C son las más utilizadas. Esto debido a las ventajas de no requerir un acondicionamiento de iluminación especial (como en caso de los penetrantes fluorescentes) y al no requerir el uso de emulsificadores, estás técnicas son adecuadas para ser aplicadas en campo.

Líquidos Penetrantes y Partículas Magnéticas. Comentario para MT. Una de las técnicas de inspección más utilizadas en campo para la inspección de soldaduras es el yugo electromagnético de AC, usualmente utilizando partículas visibles ya sea en forma seca o húmeda, en muchas ocasiones utilizando tinta de contraste.

Inspección Visual. La inspección visual es un método de prueba no destructiva que nos permite evaluar discontinuidades en el refuerzo externo (corona), y cuando se tiene acceso, también en el refuerzo interno (raíz); pero también permite la evaluación de ciertas condiciones, por ejemplo, la altura de refuerzo, desalineamiento, etc.

Inspección Visual. Comentario. A pesar de que la inspección visual puede dar bastante información acerca del estado de la soldadura (en las etapas de fabricación y servicio), API 1104 no establece una metodología de inspección ni tampoco remite a un documento de referencia para los parámetros de prueba.

Inspección Visual. Comentario. Para la realización del procedimiento de VT, suele tomarse los parámetros de prueba del artículo 9 Examen Visual del código ASME sec. V. El artículo 9 describe en forma muy general las condiciones técnicas de la inspección visual directa y remota, los cuales no están enfocados a un área de examen específico, por esta razón son fácilmente adaptable para la inspección de soldaduras.

Radiografía Industrial. La inspección con RT nos permite detectar discontinuidades en el interior de la soldadura, esto por medio de rayos X o rayos gamma ya sea con el uso de una película radiográfica industrial u otros medios de registro de imagen.

Radiografía Industrial. API 1104 no remite o direcciona a otro documento para la inspección por radiografía, más bien establece una metodología en la cual define los parámetros técnico de inspección y establece los requisitos mínimos que debe de contener un procedimiento de inspección.

Radiografía Industrial. Entre los parámetros técnicos considerados como variable esencial es la selección y colocación del indicador de calidad de imagen (IQI, por sus siglas en ingles). API 1104 permite únicamente el uso de IQI de tipo alambre ya sea de diseño ASTM E-747 (6 alambres por set) o diseño ISO (7 alambres por set); y su selección es por medio de tablas que están en función del espesor de soldadura a ser radiografiada.

Indicadores de Calidad de Imagen (IQI’s) de acuerdo con ASTM E-747

Indicadores de Calidad de Imagen (IQI’s) de acuerdo con ISO

Radiografía Industrial. Como nota importante se debe considerar que el espesor de soldadura a ser considerado, dependerá del la técnica radiográfica a utilizar para propósitos de selección IQI. Técnica Radiográfica Espesor de soldadura (t) SWE/SWV DWE/SWV Espesor de pared especificado más el refuerzo de soldadura (interno más externo, combinados) DWE/DWV (elipse) Dos veces espesor de pared especificado más el refuerzo (interno más externo, combinados) de soldadura sencilla (superpuesta) Dos veces espesor de pared especificado más dos veces el refuerzo (interno más externo, combinados) de la soldadura Donde: SWE/SWV: Exposición pared sencilla/Vista pared sencilla. DWE/SWV: Exposición doble pared/Vista pared sencilla. DWE/DWV: Exposición doble pared/Vista doble pared.

El número y la colocación de los indicadores de calidad de imagen también son importantes. Técnica Radiográfica Número de Indicadores de Calidad de Imagen (IQI) SWE/SWV (soldadura completa en una exposición) se utilizarán al menos cuatro IQI colocados a través de la soldadura y espaciados aproximadamente por igual alrededor de la circunferencia. DWE/SWV un IQI en el lado fuente de la tubería y a través de la soldadura para que la imagen del alambre esencial esté superpuesta en las imágenes de la soldadura. requieren múltiples exposiciones o múltiples películas para una inspección completa de la soldadura; donde la longitud de la película a interpretar es mayor de 5 pulg. (130 mm), dos IQI colocados a través de la soldadura y localizados en el lado película deben ser usados. Uno debe estar dentro de 1 pulg (25 mm) del final de la longitud de la película a interpretar y el otro debe estar en el centro de la película.

Radiografía Industrial. Cuando la longitud de la película a interpretar es de 5 pulg. (130 mm) o menos, se debe colocar un IQI en el lado película, a través de la soldadura y ubicado en el centro de la longitud a interpretar. Cuando se radiografía una soldadura reparada, se colocará un IQI adicional en cada área reparada.

Radiografía Industrial. Comentario. Los tiempos de exposición, así como el tipo de pantallas intensificadoras a utilizar o el proceso de revelado de la película, no son definidos por API 1104, sin embargo, se puede recurrir a documentos como ASTM E-94 “Guía estándar para el examen radiográfico” (Standard Guide for Radiographic Examination) como una ayuda para establecer estas variables en el procedimiento de inspección.

Radiografía Industrial. La densidad de la película radiográfica debe ser medida y cumplir con lo siguiente: Excepto en pequeñas áreas localizadas causadas por configuraciones irregulares de soldadura, la densidad H&D transmitida en el área de interés de la película basada en transparencia no debe ser menor a 1.8 o mayor a 4.0. La densidad H&D transmitida a través de pequeñas áreas localizadas puede exceder estos límites; sin embargo, la densidad mínima no debe ser inferior a 1.5 y la densidad máxima no debe exceder 4.2.

Ultrasonido Industrial. Al igual que en la inspección radiográfica, API 1104 no remite o direcciona a otro documento para establecer parámetros técnicos como puede ser el ajuste de sensibilidad; de hecho, API 1104 define perfectamente variables técnicas como es el nivel de referencia, nivel de exploración y nivel de evaluación entre otras; también establece que se debe elaborar un procedimiento de inspección y relaciona las variables mínimas que debe contener.

Ultrasonido Industrial. Otro punto importante que establece API 1104 con respecto al método de inspección por ultrasonido, es la demostración del procedimiento de prueba, es cierto que se le pide a todos los métodos (excepto visual) demostrar que el procedimiento produzca resultados aceptables, pero solamente en UT define exactamente la metodología para realizar esta demostración de aplicación del procedimiento y sistema ultrasónico.

Ultrasonido Industrial. Demostración del procedimiento de prueba. Para la demostración es necesario utilizar soldaduras que contengan defectos e imperfecciones aceptables y deben ser preparadas a partir de muestras de material de tubería de producción real utilizando una especificación de procedimiento de soldadura aprobada. Cambios en el espesor de pared, diseño de bisel, velocidad acústica, proceso de soldadura, reparación de soldadura y otras variables que puedan tener efecto en la detectabilidad y resolución del sistema debe requerir demostración adicional. Soldaduras de calificación de soldador pueden ser usados.

Ultrasonido Industrial. Comentario. Algunas variables de prueba como por ejemplo frecuencia, tipo o ángulo del palpador no son definidas por API 1104, tampoco se establece la metodología para realizar la calibración a distancia, sin embargo, se pueden recurrir a otros documentos, como por ejemplo ASTM E-164 “Standard Practice for Contact Ultrasonic Testing of Weldments” y/o Código ASME Sec. V artículo 4 para obtener este tipo de información.

Ultrasonido Industrial. Donde API 1104 pone énfasis, es el en ajuste de sensibilidad, tanto para el barrido con onda de compresión, como para el barrido con onda transversal, utilizando para esto un block de referencia curvo.

Ultrasonido Industrial. Una restricción en el uso del block curvo, es que las propiedades acústicas del block deben ser las mismas del material a inspeccionar, por esa razón API 1104 define una metodología para establecer distancia de trayectoria del sonido, ángulo refractado y velocidad entre el block de referencia y el material a inspeccionar. En caso de que no se tengan los mismos resultados entre el block de referencia y el material a inspeccionar, el block de referencia curvo no puede usarse para la inspección y otro block curvo debe ser considerado, siempre y cuando cumpla con lo anterior.

Ultrasonido Industrial. El ajuste de la escala vertical de la pantalla se realiza mediante un trazo de una curva DAC o línea TCG, esto mediante el uso de las muescas del block de referencia curvo (estándar de referencia de sensibilidad API). El trazo de esta curva DAC o línea TCG se le conoce como nivel de referencia. Una vez realizado el trazo de la curva DAC o línea TCG, se le agregarán mínimo 6 dB’s. A este ajuste se le conoce como nivel de barrido.

Ultrasonido Industrial. La sensibilidad de evaluación definido por API 1104 debe de ser la sensibilidad de referencia DAC o TCG más 6 dB’s mínimo. El nivel de evaluación para todas las indicaciones debe de ser el 50% de la sensibilidad de evaluación.

Criterios de aceptación: Líquidos Penetrantes-Partículas Magnéticas. Los criterios de aceptación establecidos por API 1104 están basados en el tamaño de la indicación causada por la discontinuidad, ubicación de la discontinuidad y por el tipo de discontinuidad que se está detectando, como ejemplo tenemos lo siguiente:

Criterios de aceptación: Líquidos Penetrantes-Partículas Magnéticas. Las indicaciones relevantes (mayores a 1/16 pulg) se considerarán defectos si existe alguna de las siguientes condiciones: Indicaciones lineales que sean evaluadas como grietas de cráter o grietas de estrella y que excedan 5/32 pulg (4 mm) de longitud. Indicaciones lineales que sean evaluadas como grietas, pero distintas a grietas de cráter o grietas de estrella. Indicaciones lineales que sean evaluadas como IF y que excedan 1 pulg (25 mm) de longitud total en una longitud continua de 12 pulgadas (300 mm) de soldadura o el 8% de la longitud de soldadura.

Criterios de aceptación: Inspección visual. Con respecto a VT, API 1104 no establece un criterio específico de aceptación para las discontinuidades detectadas por el método visual, excepto para el socavado (undercut), y adicionalmente en el párrafo 9.1 establece que los criterios para líquidos penetrantes, partículas magnéticas, ultrasonido, así como radiografía, pueden ser aplicados a la inspección visual.

Criterios de aceptación: Inspección visual. 9.1 General “The acceptance standards presented in this section apply to imperfections located by radiographic, magnetic particle, liquid penetrant, and ultrasonic test methods. They may also be applied to visual inspection”.

Criterios de aceptación: Radiografía Industrial. RT es uno de los mejores métodos de prueba no destructivas para determinar la naturaleza de las discontinuidades, ya que proporciona una imagen de las discontinuidades que pueden estar presentes en el interior de la soldadura. Por esta razón, sus criterios están en función, entre otras, del tipo de discontinuidad revelada en la película radiográfica.

Criterios de aceptación: Radiografía Industrial. Fusión Incompleta (IF). IF se define como una imperfección entre el metal de soldadura y el material base que está abierta a la superficie. Esta condición es mostrada esquemáticamente en la Figura 16. La IF se considerará un defecto si existe alguna de las siguientes condiciones:

Criterios de aceptación: Radiografía Industrial. La longitud de una indicación individual de IF excede 1 pulg (25 mm), La longitud agregada (acumulada) de indicaciones de FI en cualquier longitud continua de 12 pulg (300 mm) de soldadura excede 1 pulg (25 mm), La longitud agregada (acumulada) de indicaciones de IF excede el 8% de la longitud de la soldadura en cualquier soldadura menor de 12 pulgadas (300 mm) de longitud.

Criterios de aceptación: Ultrasonido Industrial. El criterio de UT establece una serie de condiciones de acuerdo al tipo de indicación y a la ubicación a la cual se encuentre en la soldadura. A diferencia del criterio de RT, ultrasonido no realiza la evaluación exclusivamente tomando en cuenta el tipo de discontinuidad, de hecho, para ultrasonido es importante establecer primero si la indicación es lineal, transversal o volumétrica así como sus dimensiones (longitud y altura).

Criterios de aceptación: Ultrasonido Industrial. Una vez estableciendo el tipo de indicación, el siguiente paso es determinar la ubicación de la discontinuidad y considerar su naturaleza para aplicar el criterio correspondiente, como ejemplo tenemos:

Criterios de aceptación: Ultrasonido Industrial. Indicaciones lineales superficiales (LS): Las indicaciones LS (que no sean grietas) interpretadas como abiertas a la superficie ID o OD deben ser consideradas defectos si cualquiera de las siguientes condiciones existe: La longitud agregada (acumulada) de LS en cualquier longitud continua de 2 pulg. (300 mm) de soldadura excede 1 pulg. (25 mm). La longitud agregada (acumulada) de indicaciones LS excede el 8% de la longitud de soldadura.

Criterios de aceptación: Ultrasonido Industrial. Una parte esencial en la evaluación con UT, es la determinación de la longitud, así como la altura de una indicación individual, ya que el criterio da como primer parámetro de evaluación la longitud, y como segundo, la altura, ya que si la altura de la indicación excede una cuarta parte del espesor de pared debe ser considerada como defecto. Ejemplos:

API 1104 en la industria (Comentario /Opinión). API 1104 proporciona una guía efectiva para realizar la inspección y la evaluación de las discontinuidades que puede presentar las soldaduras en las tuberías de conducción, pero, ¿Qué tan estricta es en sus criterios de evaluación?, ¿Realmente es un documento mandatorio que tiene que seguirse al pie de la letra?

API 1104 en la industria (Comentario/Opinión). Es cierto que API 1104 entre sus criterios considera el tamaño de la discontinuidad, pero estos criterios pueden no satisfacer a una compañía en especial, como en el caso de PEMEX por ejemplo. Esto puede notarse en criterios como el de una fusión incompleta detectada por ultrasonido, mientras que ASME BPV rechaza la fusión incompleta sin importar su tamaño, API aceptaría una pulgada de esta discontinuidad, siempre y cuando su altura no sea mayor a una cuarta parte del espesor de pared.

API 1104 en la industria (Comentario/Opinión). Los trabajos de inspección que se realizan están basados en documentos contractuales establecidos por la compañía con el objetivo de garantizar un cierto nivel de calidad, para cumplir este fin, la compañía puede establecer criterios más estrictos que los establecidos en API 1104. Esto lo contempla API 1104, ya que le permite a la compañía el poder rechazar cualquier discontinuidad aceptada, si a opinión de la compañía, la profundidad de la discontinuidad puede ser perjudicial para la soldadura.

API 1104 en la industria (Comentario/Opinión). Los criterios de aceptación siempre serán establecidos para cumplir con los requisitos de calidad que satisfagan a la compañía. Así, si una compañía considera que los criterios establecidos en API 1104 no satisfacen sus requisitos de calidad, puede modificar los criterios (haciéndolos más estrictos) y establecerlos en las licitaciones correspondientes para que las empresas que proporcionen estos servicios las cumplan.

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