Los controles de las variables necesarias para asegurar un nivel aceptable de tenacidad a la fractura en un procedimiento de soldadura son más exigentes cuando se requieren niveles mínimos de tenacidad en la unión soldada. La calificación del procedimiento de soldadura utilizando este apéndice debe estar en concordancia con las secciones 5 o 12 del estándar aplicable, con ciertas excepciones y requerimientos adicionales.

Requerimientos y Ensayos Adicionales

Ensayo CTOD

El ensayo CTOD (Crack-tip-opening displacement) es crucial para garantizar la tenacidad a la fractura. Este ensayo debe realizarse de acuerdo con la sección A.3.3 del estándar. Además, la probeta utilizada para el ensayo de tracción en la calificación del procedimiento de soldadura no debe fallar en la zona soldada.

Recalificación del Procedimiento de Soldadura

Cualquier cambio en las variables esenciales especificadas a continuación requerirá la recalificación del procedimiento de soldadura:

• Cambio en el proceso de soldadura o método de aplicación.
• Cambio en el grado del material del tubo, del fabricante, o en la composición química o procesamiento del acero.
• Cambio en el diseño de la junta: por ejemplo, cambiar de una junta tipo U a una tipo V.
• Cambio en la posición de soldadura: de rotación del tubo a una posición estática, o viceversa.
• Cambio en el espesor de pared nominal superior a ± 0.125 pulgadas.
• Cambio en el metal de aporte: tamaño, tipo o fabricante, incluso si se encuentra dentro de una clasificación AWS.
• Cambio en el tiempo entre pasadas: incremento en el tiempo entre la culminación de la primera pasada y el inicio de la segunda.
• Cambio en la dirección de soldadura: de vertical descendente a ascendente, o viceversa.
• Cambio en el gas de protección: cambio de un gas a otro o de una mezcla a otra diferente.
• Cambio en el flujo de gas de protección: aumento o disminución en el caudal de flujo.
• Cambio en el fundente de protección: incluyendo un cambio en el fabricante, dentro de una clasificación AWS.
• Cambio en el calor de aporte: cualquier cambio más allá del rango calificado requiere recalificación. El calor de aporte se calcula con la fórmula: J = 60VA/S, donde J es el calor de aporte en joules por pulgada, V es el voltaje, A es el amperaje, y S es la velocidad de soldeo en pulgadas por minuto.

Ensayo de Tenacidad a la Fractura

Para utilizar el criterio alternativo de aceptación de uniones soldadas circunferenciales, es fundamental determinar la tenacidad a la fractura mediante el ensayo CTOD. Se consideran aceptables dos niveles mínimos de tenacidad a la fractura: 0.005 pulgadas o 0.010 pulgadas, realizados según la norma BS 7448: Parte 2.

Probetas de Ensayo

La probeta debe ser orientada para que su longitud sea paralela al eje del tubo, con su ancho en la dirección circunferencial. El espesor de la probeta debe ser igual al espesor del tubo menos el material mínimo necesario para esmerilar, logrando una sección rectangular. El entalle y el vértice de la fisura generada por fatiga deben atravesar el área de mayor dureza en la zona afectada por el calor.

Requisitos para el Ensayo CTOD

Cada ensayo CTOD en la zona afectada por el calor debe ir acompañado de una inspección de microdureza, realizada ya sea en la probeta misma o en una sección transversal del cupón de soldadura del cual se extrajo la probeta. El objetivo es localizar el área de mayor dureza, generalmente ubicada en la región de la zona afectada por el calor adyacente a la línea de fusión en la última pasada de soldadura. El entalle y el vértice de la fisura generada por fatiga deben estar posicionados para atravesar esta área de mayor dureza.

El valor apropiado de CTOD debe ser dc, du, o dm, como se define en la norma BS 7448: Parte 2. Es crucial tener en cuenta cualquier posible efecto de “Pop-in cracking” (estallido de la grieta) al controlar el ensayo si se produce una caída repentina de la carga.

El informe del ensayo debe incluir todos los puntos especificados en la sección 13 de la norma BS 7448: Parte 2, prestando especial atención a la posición de la probeta de ensayo y a la curva de carga-desplazamiento obtenida. El informe debe incluir también una copia legible de la curva de carga-desplazamiento y un registro de la apariencia de la superficie de fractura, lo cual puede ser satisfecho mediante una fotografía clara de la superficie de fractura o mediante la preservación directa de la superficie.

Calificación de Soldadores

Los soldadores deben ser calificados de acuerdo a la Sección 6 del estándar. En el caso de soldadura automática, tanto la unidad de soldadura como cada operador deben ser calificados según los requisitos adicionales especificados en la sección 12.6.

Inspección y Límites de Aceptación

Imperfecciones Planas

La longitud y altura de una imperfección, así como su profundidad bajo la superficie, deben ser determinadas utilizando técnicas adecuadas de inspección no destructiva, o justificadas de otro modo antes de tomar cualquier decisión de aceptación o rechazo. Las radiografías convencionales son adecuadas para medir imperfecciones, pero no son suficientes para determinar la altura de las imperfecciones planas, como grietas, faltas de fusión, y socavación.

Imperfecciones Volumétricas

Las imperfecciones volumétricas, como escorias o porosidades en materiales con alta tenacidad a la fractura, son menos propensas a causar fallos que las imperfecciones planas. Estas pueden evaluarse utilizando los mismos métodos aplicados a las imperfecciones planas o mediante un método simplificado.

Quemado de Arco (Arc Burns)

El quemado de arco puede ocurrir en superficies internas o externas del tubo, y generalmente aparece como una picadura o cavidad visible. Esta cavidad puede estar rodeada por una zona afectada por el calor endurecida, con menor tenacidad que el material base o el depósito de soldadura. Los límites de aceptación para quemaduras de arco que no han sido reparadas están indicados en la Tabla A-2.

Interacción de Imperfecciones

Si las imperfecciones adyacentes están lo suficientemente cerca, pueden considerarse como una única imperfección mayor. La Figura A-6 debe utilizarse para determinar la existencia de interacciones. Si se requiere reparación, cualquier interacción debe ser tratada de acuerdo con los procedimientos especificados.

Registro y Evaluación de Imperfecciones

Un representante de la compañía debe registrar el tipo, la localización y las dimensiones de todas las imperfecciones conforme a los requisitos establecidos en este apéndice. Este registro debe completarse junto con las radiografías u otros registros de ensayos no destructivos realizados en la tubería.

Este artículo proporciona una guía detallada sobre los procedimientos de soldadura, la importancia del control de variables, y los ensayos de tenacidad a la fractura necesarios para garantizar la seguridad y eficacia en las uniones soldadas. Es crucial seguir estos procedimientos rigurosos para cumplir con los estándares de calidad y garantizar la integridad estructural de las soldaduras circunferenciales en sistemas críticos.