Api 1104 ntc4991

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Api 1104 ntc4991

  1. 1. NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 4991 2009-12-16 SOLDADURA DE LÍNEAS DE TUBERÍA Y DE INSTALACIONES RELACIONADAS E: WELDING OF PIPELINES AND RELATED FACILITIES CORRESPONDENCIA: esta norma es idéntica por traducción (IDT) a la API 1104 DESCRIPTORES: tubería para gas; soldadura;ASOCIACION COLOMBIANA soldadura para tubería. DE SOLDADURA YENSAYOS NO DESTRUCTIVOS I.C.S.: 25.160.01; 75.200.00 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435 Prohibida su reproducción Primera actualización Editada 2009-12-24
  2. 2. PRÓLOGOEl Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismonacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamentalpara brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con elsector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas enlos mercados interno y externo.La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnicaestá garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este últimocaracterizado por la participación del público en general.La NTC 4991 (Primera actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo de 2009-12-16.Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda entodo momento a las necesidades y exigencias actuales.A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma através de su participación en el Comité Técnico 05 Soldadura.ACOSEND. COLOMBIA, ASOCIACIÓN LINCOLN SOLDADURA DE COLOMBIACOLOMBIANA DE SOLDADURA Y LTDA.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS. Q.M.A S.A.CODINTER S.A. SENACORPACERO SOLDADURAS MEGRIWELD S.A.COTECMAR TECNICONTROL S.A.ELECTROMANUFACTURAS S.A. TECSUDINGYEND LTDA UNIVERSIDAD NACIONALAdemás de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de lassiguientes empresas:ACERÍAS DE COLOMBIA COMPAÑÍA COLOMBIANAACERÍAS PAZ DEL RÍO METALMECÁNICA S.A. -COLMESA S.A.-AGAFANO CRYOGAS S.A.ASOCIACIÓN NACIONAL DE ECOPETROLINDUSTRIALES -ANDI- ELECTRODOS OERLIKON DE COLOMBIAATM INGENIERÍA LTDA. LTDA.CARROCERÍAS EL SOL EMPRESA DE ACUEDUCTO YCARROCERÍAS Y TALLERES JGB ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ ESPCDP DE FUNDICIÓN Y SOLDADURA Y ENGICAST LTDA.UNIVERSIDAD DEL VALLE ESFERA INGENIERÍA LTDA.CENTRAGAS SCA EXCO COLOMBIANA S.A.CINSA EXTRUCOLCODENSA GAS NATURAL S.A. E.S.P. IMG SA
  3. 3. INCONCAR LTDA. SIDORINDUBO SUPERPOLOINDUSTRIAS METÁLICAS ASM TENCOINSPEQ INGENIERÍA LTDA. TUBOS DEL CARIBEINTERTEK UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEJ&W INGENIEROS LTDA. OCCIDENTEMECÁNICOS ASOCIADOS S.A. UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIANATIONAL MECHANICAL BOARD E.U. UNIVERSIDAD DEL NORTE (DPTO. ING.NON PLUS ULTRA BÁSICA)PROMIGAS UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DEQWING INGENIERÍA (METALÚRGICA ESAGER S.A. INDUSTRIAL)ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesadosnormas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN
  4. 4. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) CONTENIDO Página1. GENERALIDADES............................................................................................................11.1 OBJETO ............................................................................................................................12. REFERENCIAS NORMATIVAS .......................................................................................23. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS............................................................................................33.1 GENERALIDADES............................................................................................................33.2 DEFINICIONES .................................................................................................................34. ESPECIFICACIONES .......................................................................................................44.1 EQUIPO .............................................................................................................................44.2 MATERIALES....................................................................................................................44.1 EQUIPO .............................................................................................................................44.2 MATERIALES....................................................................................................................45. CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA EN UNIONES SOLDADAS CON METAL DE APORTE .........................................................................65.1 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO.........................................................................65.2 REGISTRO ........................................................................................................................65.3 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO....................................................................65.4 VARIABLES ESENCIALES............................................................................................115.5 SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO. SOLDADURAS A TOPE ..........................135.6 ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS. SOLDADURAS A TOPE ...................................13
  5. 5. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Página5.7 SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO - SOLDADURAS DE FILETE ....................235.8 ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS - SOLDADURAS DE FILETE .............................236. CALIFICACIÓN DE SOLDADORES ..............................................................................256.1 GENERALIDADES..........................................................................................................256.2 CALIFICACIÓN SENCILLA............................................................................................266.3 CALIFICACIÓN MÚLTIPLE............................................................................................276.4 INSPECCIÓN VISUAL ....................................................................................................316.5 ENSAYO DESTRUCTIVO ..............................................................................................316.6 RADIOGRAFÍA. ÚNICAMENTE PARA SOLDADURAS A TOPE................................336.7 RECALIFICACIÓN ..........................................................................................................336.8 REGISTROS....................................................................................................................337. DISEÑO Y PREPARACIÓN DE UNA JUNTA PARA SOLDADURA DE PRODUCCIÓN ..........................................................................................................347.1 GENERALIDADES..........................................................................................................347.2 ALINEAMIENTO .............................................................................................................347.3 USO DE ALINEADORES PARA SOLDADURAS A TOPE .........................................347.4 BISEL...............................................................................................................................347.5 CONDICIONES ATMOSFÉRICAS .................................................................................347.6 ESPACIO LIBRE 357.7 LIMPIEZA ENTRE CORDONES ....................................................................................357.8 SOLDADURA EN POSICIÓN FIJA................................................................................357.9 SOLDADURA EN POSICIÓN GIRADA .........................................................................35
  6. 6. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Página7.10 IDENTIFICACIÓN DE LAS SOLDADURAS ..................................................................367.11 PRECALENTAMIENTO Y POSTRATAMIENTO TÉRMICO.........................................368. INSPECCIÓN Y ENSAYO DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN .............................368.1 DERECHOS DE INSPECCIÓN.......................................................................................368.2 MÉTODOS DE INSPECCIÓN.........................................................................................368.3 CALIFICACIÓN DEL PERSONAL DE INSPECCIÓN ...................................................368.4 CERTIFICACIÓN DEL PERSONAL DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS .................379. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS ...................379.1 GENERALIDADES..........................................................................................................379.2 DERECHOS DE RECHAZO ...........................................................................................379.3 ENSAYO RADIOGRÁFICO ............................................................................................379.4 ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS .................................................................479.5 ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES .........................................................................489.6 ENSAYO DE ULTRASONIDO........................................................................................499.7 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN VISUAL PARA EL SOCAVADO................................5110. REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS.............................................................5210.1 AUTORIZACIÓN PARA REPARAR ..............................................................................5210.2 PROCEDIMIENTO DE REPARACIÓN ..........................................................................5210.3 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN ......................................................................................5210.4 SUPERVISIÓN ................................................................................................................5210.5 SOLDADOR ....................................................................................................................53
  7. 7. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Página11. PROCEDIMIENTOS PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS.....................................5311.1 MÉTODOS DE ENSAYO RADIOGRÁFICO ..................................................................5311.2 MÉTODO DE ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS..........................................5911.3 MÉTODO DE ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES..................................................5911.4 MÉTODO DE ENSAYO POR ULTRASONIDO .............................................................6012. SOLDEO MECANIZADO CON ADICIÓN DE METAL DE APORTE............................6612.1 PROCESOS ACEPTADOS ............................................................................................6612.2 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO.......................................................................6612.3 REGISTRO ......................................................................................................................6612.4 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO..................................................................6612.5 VARIABLES ESENCIALES............................................................................................6812.6 CALIFICACIÓN DEL EQUIPO DE SOLDADURA Y DE LOS OPERADORES ...........7012.7 REGISTROS PARA LA CALIFICACIÓN DE OPERADORES......................................7112.8 INSPECCIÓN Y ENSAYOS DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN...........................7212.9 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS ...................7212.10 REPARACIÓN Y ELIMINACIÓN DE DEFECTOS.........................................................7212.11 ENSAYO RADIOGRÁFICO ............................................................................................7213. SOLDADURA AUTOMÁTICA SIN ADICIONES DE METAL DE APORTE .................7213.1 PROCESOS ACEPTABLES...........................................................................................7213.2 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO.......................................................................7213.3 REGISTROS....................................................................................................................7813.4 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO..................................................................78
  8. 8. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Página13.5 VARIABLES ESENCIALES............................................................................................7913.6 CALIFICACIÓN DEL EQUIPO Y DE LOS OPERADORES ..........................................7913.7 REGISTROS DE LA CALIFICACIÓN DEL OPERADOR..............................................7913.8 GARANTÍA DE CALIDAD EN LA SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN.......................8013.9 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS ...................8013.10 REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS.............................................................8113.11 PROCEDIMIENTO RADIOGRÁFICO ............................................................................81DOCUMENTO DE REFERENCIA ............................................................................................121ANEXO ACRITERIOS ALTERNATIVOS NORMALIZADOS DE ACEPTACIÓNPARA SOLDADURAS PERIMETRALES ..................................................................................82ANEXO BSOLDADURA EN SERVICIO ...................................................................................................106FIGURASFigura 1. Ejemplo de formato para la especificación del procedimiento .............................8Figura 2. Ejemplo de formato para registro de ensayos.........................................................9Figura 3. Localización de probetas de ensayo para calificación del procedimientoEnsayo de soldadura a tope.....................................................................................................15Figura 4. Probeta para el ensayo de resistencia a la tracción .............................................17Figura 5. Probeta para el ensayo de sanidad (mella o nick) ................................................19Figura 6. Probeta para ensayo de doblado de cara y de raíz.Espesor de pared E ≤ 12,7 mm (1/2 de pulgada)....................................................................20Figura 7. Probeta para ensayo de doblado lateral.Espesor de pared E > 13 mm (1/2 de pulgada).......................................................................20
  9. 9. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) PáginaFigura 8. Dimensionamiento de las discontinuidades en probetas de soldadura ............21Figura 9. Matriz para ensayos de doblado guiado ................................................................22Figura 10. Localización de probetas para el ensayo de sanidad en soldadura de filete.Ensayo de soldaduras para la calificación del procedimiento de soldaduray del soldador.............................................................................................................................24Figura 11. Localización de probetas para ensayo de sanidad en soldaduras de filete.Ensayo de soldadura para calificación del procedimiento y del soldador.Incluye el ensayo de calificación del soldador de conexiones en derivacionesde igual tamaño..........................................................................................................................25Figura 12. Localización de probetas de ensayo de soldadura a tope para el ensayode calificación del soldador .....................................................................................................29Figura 13. Penetración inadecuada sin desalineamiento (IP) ..............................................39Figura 14. Penetración inadecuada debida a desalineamiento (IPD)..................................40Figura 15. Penetración inadecuada en la sección transversal (ICP)...................................40Figura 16. Fusión incompleta en el cordón de raíz o en la parte superiorde la junta (IF).............................................................................................................................40Figura 17. Fusión incompleta debido a traslape frío (IFD) ...................................................41Figura 18. Concavidad interna (IC) ..........................................................................................41Figura 19. Distribución máxima de porosidades.Espesores de pared menores o iguales a 12,7 mm (1/2 de pulgada)..................................44Figura 20. Distribución máxima de porosidades.Espesores de pared mayores a 12,7 mm (1/2 de pulgada)...................................................45Figura 21.A Bloque de referencia para ensayo por ultrasonido manual. ...........................63Figura 21.B. Establecimiento de la distancia, ángulo refractado y la velocidad ...............63Figura 21.C Procedimiento de transferencia..........................................................................64Figura 22. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a topepara el ensayo de calificación del procedimiento. Soldadura por Destello (Flash)..........74Figura 23. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a topepara el ensayo de calificación del procedimiento. Soldadura por destello (Flash). .........74
  10. 10. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) PáginaFigura 24. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a topepara el ensayo de calificación del procedimiento. Soldadura por destello (Flash). .........75Figura 25. Probeta de dos pulgadas para ensayo de sanidad.............................................77TABLASTabla 1. Grupos de metal de aporte ........................................................................................13Tabla 2. Tipo y número de probetas para el ensayo de la calificacióndel procedimiento ......................................................................................................................14Tabla 3. Tipo y número de probetas de ensayo de soldadura a tope para la calificacióndel soldador y para el ensayo destructivo de soldaduras de producción .........................32Tabla 4. Dimensiones máximas del socavado.......................................................................51Tabla 5. Espesor del tubo vs diámetro del alambre del IQI ASTM E747.............................56Tabla 6. Espesor del tubo vs diámetro del alambre del IQI ASTM E747.............................57Tabla 7. Tipo y número de probetas de ensayo para el ensayo de la calificacióndel procedimiento. (Soldadura por destello FW únicamente) .............................................75
  11. 11. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)SOLDADURA DE LÍNEAS DE TUBERÍAY DE INSTALACIONES RELACIONADAS1. GENERALIDADES1.1 OBJETOEsta norma trata acerca de la soldadura con gas combustible y con arco eléctrico desoldaduras a tope, de filete, y soldadura embonada en tuberías de acero al carbono y de bajaaleación usadas en la compresión, bombeo y transmisión de petróleo crudo, productos delpetróleo, gases combustibles, dióxido de carbono y nitrógeno y, donde sea posible, cubresoldaduras en sistemas de distribución.Esta norma se aplica tanto a soldaduras de construcciones nuevas como en servicio. Lasoldadura puede ser realizada empleando los procesos de arco eléctrico con electrodorevestido, arco sumergido, arco eléctrico con electrodo continuo y gas protector, arco eléctricocon electrodo de tungsteno y gas protector, soldadura con arco de plasma, arco eléctrico conelectrodo tubular, soldadura de oxi-acetileno, soldadura de resistencia a tope por destello; o poruna combinación de estos procesos usando una técnica manual, semiautomática, automática ouna combinación de estas técnicas. Las uniones soldadas pueden ser efectuadas porsoldadura en posición fija, girada o por una combinación de estas posiciones.Esta norma también trata de los procedimientos de ensayo por radiografía, partículasmagnéticas, líquidos penetrantes y ultrasonido; también trata de los criterios de aceptaciónpara ser aplicados a las soldaduras de producción efectuadas y ensayadas por métodosdestructivos o inspeccionados por radiografía, partículas magnéticas, líquidos penetrantes,ultrasonido e inspección visualLos valores establecidos dentro de cualquiera de los dos sistemas de unidades en libras -pulgadas o unidades en Sistema Internacional deben ser considerados separadamente comonormativos. Cada sistema debe ser considerado independiente del otro, sin combinar valoresde ninguna manera.Otros procesos diferentes de aquellos que fueron descritos anteriormente serán consideradospara incluirse en esta norma. Quienes deseen tener otros procesos incluidos, deberánsuministrar como mínimo la siguiente información para consideración del comité:a) una descripción del proceso de soldadura,b) una propuesta sobre las variables esenciales, 1 de 121
  12. 12. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)c) una especificación del proceso de soldadura,d) métodos de inspección de soldadura,e) tipos de discontinuidades de soldadura y sus límites de aceptabilidad propuestos, yf) procedimientos de reparación.Se pretende que todos los trabajos realizados de acuerdo con esta norma cumplan o excedanlos requisitos de la misma.2. REFERENCIAS NORMATIVASLos siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación deeste documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada.Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado(incluida cualquier corrección).NTC 2191:1998, Soldadura. Electrodos de acero al carbono recubiertos para soldadura por arco(ANSI/AWS A.5.1).NTC 2229, Metalurgia. Soldadura. Terminología y definiciones (AWS A.3.0).NTC 2253:2000, Soldadura. Electrodos recubiertos para soldar por arco eléctrico aceros de bajaaleación (AWS A.5.5).NTC 2632:1998, Soldadura. Electrodos y varillas de acero al carbono para soldadura por arcoeléctrico y gas protector (AWS A.5.18).NTC 2677:1990, Metalurgia. Soldadura. Electrodos de acero al carbono y fundentes parasoldadura por arco sumergido (ANSI/AWS A.5.17).NTC 3570:1993, Siderurgia. Soldadura. Metales de aporte para soldadura por arco eléctrico congas protector de aceros de baja aleación (ANSI/AWS A.5.28).NTC 3572:1993, Siderurgia. Soldadura. Varillas de acero al carbono y de acero de baja aleaciónpara soldadura con mezcla de gas combustible y oxígeno (ANSI/AWS A.5.2).NTC 4039:1995, Soldadura. Electrodos de acero de baja aleación para soldadura por arcoeléctrico y metal de aporte con fundente en el núcleo (ANSI/AWS A.5.29).NTC 4041:1995, Soldadura. Electrodos de acero al carbono para soldadura por arco eléctrico ymetal de aporte con fundente en el núcleo (ANSI/AWS A.5.20).NTC 4748:2006, Tubo de línea. (API 5L).ASNT RP SNT - TC 1A, Personnel Qualification and Certification in Nondestructive Testing.ASNT ACCP, ASNT Central Certification Program.ASTM E164, Standard Practice for Ultrasonic Contact Examination of Weldments.ASTM E165, Standard Test for Liquid Penetrant Examination. 2
  13. 13. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)ASTM E709, Standard Guide for Magnetic Particle Examination.ASTM E747, Standard Practice for Design, Manufacture and Material Grouping Classification ofWire Image Quality Indicators (IQI) Used for Radiology.BS 7448-2, Fracture Mechanics Toughness Tests Part 2, Method for Determination of KlcCritical CTOD and Critical J Values of Welds in Metallic Materials.NACE MR0175, Sulfide Stress Cracking Resistant Metallic Materials for Oil Field Equipment.RP 2201, Safe Hot Tapping Practices in the Petroleum and Petrochemical Industries.3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS3.1 GENERALIDADESLos términos de soldadura usados en esta norma están definidos en la NTC 2229 (AWS A.3.0)con las adiciones y modificaciones mostradas en el numeral 3.2.3.2 DEFINICIONES3.2.1 Soldadura automática. Se refiere a la soldadura de arco eléctrico con equipo, el cualejecutará completamente la operación de soldadura sin manipulación manual del arco eléctricoo electrodo, tan solo guiado o conducido y sin requerirse una habilidad de parte del operador.3.2.2 Ramal soldado. Derivación o accesorio soldado en forma completa de una tuberíaprincipal.3.2.3 Compañía. Se refiere a la empresa propietaria o a la agencia de ingeniería a cargo dela construcción. La compañía puede actuar a través de un inspector u otro representanteautorizado.3.2.4 Contratista. Incluye al contratista principal y cualquier subcontratista comprometido enlos trabajos amparados por esta norma.3.2.5 Defecto. Una imperfección de magnitud suficiente que asegura el rechazo basado enlas estipulaciones de esta norma.3.2.6 Imperfección. Una discontinuidad o irregularidad que es detectable por los métodosdescritos en esta norma.3.2.7 Indicación. Evidencia obtenida por un ensayo no destructivo.3.2.8 Concavidad interna. Es un cordón que está apropiadamente fundido y penetracompletamente el espesor de la pared del tubo a lo largo de ambos lados del bisel, pero cuyocentro está un poco abajo de la superficie interna de la pared del tubo. La magnitud de laconcavidad es la distancia perpendicular entre la extensión axial de la superficie de la pared deltubo al punto más bajo de la superficie del cordón de soldadura.3.2.9 Soldeo mecanizado. Un proceso donde los parámetros y guía de la antorcha soncontrolados mecánica o electrónicamente y pueden ser manualmente variados durante lasoldadura para mantener las condiciones de soldadura especificada. 3
  14. 14. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)3.2.10 Soldadura en posición fija. Es la soldadura en la cual el tubo o el montaje se mantieneestacionario.3.2.11 Soldador calificado. Es un soldador que ha demostrado su habilidad para producirsoldaduras que cumplan los requisitos del Capítulo 5 ó 6.3.2.12 Calificación del procedimiento de soldadura. Es un método que ha sido ensayado yprobado detalladamente con el cual se producen soldaduras sanas y con apropiadaspropiedades mecánicas.3.2.13 Radiólogo. Es una persona que desempeña operaciones radiográficas.3.2.14 Reparación. Cualquier reproceso sobre una soldadura terminada que requiere desoldadura para corregir una imperfección inicial, la cual ha sido descubierta por inspecciónvisual o ensayo no destructivo y está más allá de los límites de aceptabilidad de esta norma.3.2.15 Soldadura girada. Es la soldadura en la cual el tubo o el montaje es girado mientras elmetal de aporte es depositado en o cerca a la parte central superior.3.2.16 Cordón de fondeo (de raíz). Es el primer cordón recto que inicialmente une dossecciones del tubo, una sección de tubo a un accesorio o dos accesorios.3.2.17 Soldadura semiautomática. Soldadura de arco eléctrico con equipo y que controlasolamente la alimentación del metal de aporte. El avance de la soldadura se controlamanualmente.3.2.18 “Debe” (Shall). Término que indica un requisito obligatorio. El término “debería”(Should) indica una práctica recomendada.3.2.19 Soldadura. Se refiere a la soldadura completa en la unión de dos secciones de tubo, deuna sección de tubo con un accesorio o de dos accesorios.3.2.20 Soldador. Persona que realiza una soldadura.4. ESPECIFICACIONES4.1 EQUIPOEl equipo de soldadura, ya sea de gas o de arco eléctrico, debe ser de un tamaño y tipoapropiados para el trabajo, y debe ser mantenido en condiciones tales que asegure soldadurasaceptables y continuidad de operación y seguridad del personal. El equipo de soldadura conarco eléctrico debe ser operado dentro de los rangos de voltaje y amperaje dados en elprocedimiento calificado de soldadura. El equipo de soldadura de gas debe ser operado con lascaracterísticas de llama y tamaño de boquilla dados en el procedimiento calificado desoldadura. Cualquier equipo que no reúna estos requisitos debe ser reparado o reemplazado.4.2 MATERIALES4.2.1 Tubos y AccesoriosEsta norma debe aplicarse para la soldadura de tubos y accesorios conforme a las siguientesespecificaciones: 4
  15. 15. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)a) NTC 4748 (API 5L).b) Especificaciones NTC y ASTM aplicables.Esta norma es empleada, además, para materiales con propiedades químicas y mecánicas quecumplan con una de las especificaciones mencionadas en los literales a) y b) citadosanteriormente, aunque el material no esté manufacturado de acuerdo con la especificación.4.2.2 Metal de aporte4.2.2.1 Tipo y tamañoTodos los materiales de aporte deben acogerse a una de las siguientes normas(especificaciones):a) NTC 2191 (AWS A.5.1)b) NTC 3572 (AWS A.5.2)c) NTC 2253 (AWS A.5.5)d) NTC 2677 (AWS A.5.17)e) NTC 2632 (AWS A.5.18)f) NTC 4041 (AWS A.5.20)g) NTC 3570 (AWS A.5.28)h) NTC 4039 (AWS A.5.29)i) Los metales de aporte que no se ajusten a las normas (especificaciones) anteriores pueden ser usados previendo que los procedimientos de soldeo que contemplan su uso sean calificados.4.2.2.2 Almacenamiento y manejo de metales de aporte y fundentesLos metales de aporte y fundentes deben ser almacenados y manejados de tal manera que seevite daño a ellos y a los recipientes en los cuales son empacados. Metales de aporte yfundentes que estén en recipientes abiertos deben ser protegidos del deterioro, y los metalesde aporte revestidos deben ser protegidos de cambios excesivos de humedad. Metales deaporte y fundentes que muestren signos de daño o deterioro no deben ser empleados.4.2.3 Gases de protección4.2.3.1 TiposLas atmósferas para la protección de un arco eléctrico son de varias clases como: gasesinertes, gases activos o mezclas de gases inertes y activos. El nivel de pureza y sequedad deestas atmósferas tienen gran influencia en la soldadura y deberían ser de valores apropiadospara el proceso y los materiales por soldar. La atmósfera protectora por usar debe sercalificada para el material y el proceso de soldadura. 5
  16. 16. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)4.2.3.2 Almacenamiento y manejoLos gases protectores serán mantenidos en los recipientes en que son suministrados y losrecipientes deben ser almacenados lejos de temperaturas extremas. Los gases no deben sermezclados en sus recipientes en campo. No deben ser usados los gases que sean de unapureza dudosa y aquellos en recipientes que muestren signos de daño.5. CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA EN UNIONES SOLDADAS CON METAL DE APORTE5.1 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTOAntes de iniciar una soldadura de producción, se debe establecer y calificar una especificacióndetallada del procedimiento para demostrar que la soldadura se puede realizar conpropiedades mecánicas adecuadas (tales como resistencia, ductilidad y dureza) y buenascondiciones de servicio con este procedimiento. La calidad de la soldadura debe serdeterminada por ensayos destructivos. Se deben seguir estos procedimientos fielmente,excepto donde un cambio sea específicamente autorizado por la compañía, como se prevé enel numeral 5.4.5.2 REGISTROSe deben registrar los detalles de cada procedimiento calificado. El registro debe mostrarresultados completos del ensayo de calificación del procedimiento. Se deberían usar formatossimilares a los que se muestran en la Figuras 1 y 2. Se debe conservar el registro mientras seemplee el procedimiento.5.3 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO5.3.1 GeneralidadesLa especificación del procedimiento debe incluir la información establecida en el numeral 5.3.2,cuando sea aplicable.5.3.2 Información específica5.3.2.1 Proceso de soldeoSe debe identificar el proceso específico o la combinación de procesos empleados. Se debeespecificar el uso de un proceso de soldadura manual, semiautomático, mecanizado oautomático o alguna combinación de estos.5.3.2.2 Materiales del tubo y del accesorioSe deben identificar los materiales para los cuales se aplica el procedimiento. Un tubo conespecificación NTC 4748 (API 5L), así como materiales que tienen las especificacionesaceptadas por la ASTM, se pueden clasificar (véase el numeral 5.4.2.2), con la condición quelos ensayos para la calificación se realicen con el material de la más alta resistencia a lafluencia mínima especificada del grupo. 6
  17. 17. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)5.3.2.3 Diámetros y espesores de paredSe deben identificar los rangos de diámetros exteriores y espesores de pared para los cualeses aplicable el procedimiento. En el numeral 6.2.2, literales d) y e) se dan ejemplos de grupossugeridos.5.3.2.4 Diseño de juntaLa especificación debe incluir uno o más dibujos de la junta que muestre el ángulo del bisel, eltamaño de la cara de raíz y la apertura de la raíz o el espacio entre miembros adyacentes. Sedeben señalar la forma y el tamaño de las soldaduras de filete. Si se usa un respaldo, se debeespecificar el tipo de respaldo.5.3.2.5 Metal de aporte y número de cordonesSe deben mencionar el número de clasificación y tamaño del metal de aporte, el númeromínimo y secuencia de los cordones.5.3.2.6 Características eléctricasSe deben designar la corriente y la polaridad, y se debe indicar el rango de voltaje y amperajepara cada electrodo, varilla o alambre. 7
  18. 18. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)referencia: NTC 4991 (API 1104), numeral 5.2 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO N° ______Fecha ______________________ Empresa responsable _______________________________Soldadura de ________________________________________ Tubos y accesoriosProcesos ___________________________________________________________________Material ____________________________________________________________________Diámetro___________________________________ Espesor de pared __________________________Diseño de la junta _____________________________________________________________Metal de aporte ______________________________ N° de cordones ___________________________Características eléctricas o de llama _________________________________________________Posición _____________________________Progresión de la soldadura __________________________N° de soldadores ______________________________________________________________Tiempo entre pases ____________________________________________________________Tipo y remoción de las abrazaderas de alineación ________________________________________Limpieza y/o esmerilado _________________________________________________________Precalentamiento / alivio de tensiones _________________________________________________Gas de protección_____________________________ Caudal de flujo ____________________________Fundente de proteccion __________________________________________________________Velocidad de avance ____________________________________________________________Composición del gas plasma ____________________Relación de flujo del gas plasma ________________Tamaño de los orificios para el gas plasma _____________________________________________Esquemas y tablas anexas _______________________________________________________Ensayó ________________________________ Soldador ________________________________Aprobó ________________________________ Supervisor de soldadura _______________________Adoptó ________________________________ Ingeniero jefe ______________________________ 1,6 mm (1/16 de pulgada) 0,8 mm - 1,6 mm (1/32 de pulgada - 1/16 de pulgada) T 1,6 mm ± 0,8 mm Aproximadamente (1/16 de pulgada ± 1,6 mm (1/16 de pulgada) 1/32 de pulgada) Junta normalizada a tope con bisel en V Aproximadamente 5 3 mm (1/8 de pulgada) 4 3 T 2 1 Secuencia de cordones Tamaño del electrodo y número de cordones Cordón Tamaño y tipo de electrodo Voltaje Amperaje y polaridad Velocidad Número Figura 1. Ejemplo de formato para la especificación del procedimiento 8
  19. 19. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) REGISTRO DE LOS ENSAYOS DEL ENSAMBLE DE PRUEBAFecha____________________________________ Ensayo No. ___________________________Localización ________________________________________________________________Estado____________________________________ Posición de soldadura____________ Girada Fija _Soldador__________________________________ Estampe ______________________________Tiempo de soldadura: _______________________ Hora: _______________________________Temperatura media: ________________________ Cortavientos usado: ______________________Condiciones atmosféricas: _______________________________________________________Voltaje: __________________________________ Amperaje: _____________________________Tipo de máquina de soldar: ___________________ Capacidad de la máquina de soldar: ____________Metal de aporte: ______________________________________________________________Tamaño del sobreespesor: _ ______________________________________________________Tipo y grado de tubería: ________________________________________________________Espesor de pared: __________________________ Diámetro exterior: __________________________ 1 2 3 4 5 6 7Marcado de la probetaDimensiones originales de la probetaÁrea original de la probetaCarga máximaEsfuerzo de tensiónLocalización de la fractura Procedimiento Ensayo de calificación Calificado Soldador Ensayo de línea DescalificadoTensión máxima Tensión mínima Tensión media ________________Observaciones a los ensayos de resistencia a la tensión1. _______________________________________________________________________2. _______________________________________________________________________3. _______________________________________________________________________4. _______________________________________________________________________Observaciones a los ensayos de doblado1. _______________________________________________________________________2. _______________________________________________________________________3. _______________________________________________________________________4. _______________________________________________________________________Observaciones a los ensayos de sanidad1. _______________________________________________________________________2. _______________________________________________________________________3. _______________________________________________________________________4.________________________________________________________________________Ensayo realizado a: ___________________________ Fecha: ___________________________Ensayado por: _______________________________ Supervisado por: ____________________NOTA Para observaciones adicionales, utilice el respaldo. Este formato puede ser usado para registrar unensayo de calificación de procedimiento o un ensayo de calificación de soldador. Figura 2. Ejemplo de formato para registro de ensayos 9
  20. 20. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)5.3.2.7 Características de la llamaLa especificación debe designar si la llama es neutra, carburizante u oxidante. Se debeespecificar el diámetro del orificio de la boquilla para cada tamaño de varilla o alambre deaporte.5.3.2.8 PosiciónLa especificación debe indicar si la soldadura se realiza en posición fija o girada.5.3.2.9 Progresión de la soldaduraLa especificación debe indicar si la soldadura se realizará en progresión ascendente odescendente.5.3.2.10 Tiempo entre pasesSe debe indicar el tiempo máximo entre la terminación del pase de raíz y el comienzo delsegundo cordón, así como también el tiempo máximo entre la terminación del segundo cordóny el comienzo de otros cordones.5.3.2.11 Tipo y remoción de alineadoresLa especificación debe señalar si el alineador es interno o externo o si no se requiere alineador.Si se usa un alineador, se debe especificar el mínimo porcentaje de soldadura en el cordón deraíz que tiene que ser aplicado antes de soltarlo.5.3.2.12 Limpieza y/o esmeriladoLa especificación debe señalar las herramientas, manuales o mecánicas, que pueden serutilizadas para limpieza o esmerilado (amolado) o ambos.5.3.2.13 Precalentamiento y postratamiento térmicoSe deben indicar los métodos, la temperatura, el mecanismo de control de la temperatura y elrango de temperatura ambiente para el proceso de precalentamiento y postratamiento térmico(véase el numeral 7.11).5.3.2.14 Gas protector y caudal de flujoSe debe señalar la composición del gas protector y el rango del flujo.5.3.2.15 Fundente de protecciónSe debe señalar el tipo de fundente de protección.5.3.2.16 Velocidad de avanceSe debe especificar el intervalo de velocidad de avance en milímetros (pulgadas) por minuto,para cada pase. 10
  21. 21. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)5.4 VARIABLES ESENCIALES5.4.1 GeneralidadesUn procedimiento de soldadura debe ser replanteado como una nueva especificación delprocedimiento y puede ser completamente recalificado cuando se cambia alguna de lasvariables esenciales mencionadas en el numeral 5.4.2. Otros cambios distintos a los dados enel numeral 5.4.2 pueden ser planteados en el procedimiento sin necesidad de recalificación,con tal que la especificación del procedimiento sea revisada para mostrar los cambios.5.4.2 Cambios que requieren recalificación5.4.2.1 Proceso de soldadura o método de aplicaciónUn cambio en el proceso de soldadura o en el método de aplicación establecido en laespecificación del procedimiento (véase el numeral 5.3.2.1) constituye una variable esencial.5.4.2.2 Material baseUn cambio en el material base constituye una variable esencial. Cuando se sueldan materialesde dos grupos diferentes, el procedimiento de soldadura por usarse debe ser el del material delgrupo de mayor resistencia. Para los propósitos de esta norma, todos los materiales deben seragrupados como sigue: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.NOTA Los grupos especificados en el numeral 5.4.2.2 no implican que los materiales base o los metales de aportede composición diferente dentro de un grupo pueden ser sustituidos indiscriminadamente por un material que fue usadoen el ensayo de calificación, sin considerar la compatibilidad de los materiales base y los metales de aporte desde elpunto de vista de las propiedades metalúrgicas, mecánicas y de los requisitos de precalentamiento ypostcalentamiento.5.4.2.3 Diseño de la juntaUn cambio importante en el diseño de la junta (por ejemplo, de ranura en V a ranura en U)constituye una variable esencial. Los cambios menores en el ángulo del bisel o en la superficiede la ranura de la soldadura no son variables esenciales.5.4.2.4 PosiciónUn cambio en la posición de girada a fija o viceversa constituye una variable esencial.5.4.2.5 Espesor de paredUn cambio de un grupo de espesor de pared a otro constituye una variable esencial (Véasenumeral 6.2.2 literal e). 11
  22. 22. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)5.4.2.6 Metal de aporteLos siguientes cambios en el metal de aporte constituyen variables esenciales.a) Un cambio de un grupo de metal de aporte a otro. (véase la Tabla 1).b) Para materiales base con especificación de resistencia a la fluencia mínima igual o mayor a 448 MPa (65 000 psi), un cambio en la clasificación AWS del metal del aporte (véase el numeral 5.4.2.2). Los cambios en el metal de aporte dentro de los grupos de metal de aporte se pueden hacer dentro de los grupos de materiales especificados en el numeral 5.4.2.2. La compatibilidad del material base y el metal de aporte deberían considerarse desde el punto de vista de las propiedades mecánicas.5.4.2.7 Características eléctricasUn cambio de electrodo positivo CC a electrodo negativo CC, o viceversa, o un cambio en lacorriente de CC a CA, o viceversa, constituyen una variable esencial.5.4.2.8 Tiempo entre pasesUn incremento en el tiempo máximo establecido entre el fin del cordón de raíz y el inicio delsegundo cordón constituye una variable esencial.5.4.2.9 Progresión de la soldaduraUn cambio en la progresión de la soldadura de vertical descendente a vertical ascendente, oviceversa, constituye una variable esencial.5.4.2.10 Gas protector y rata de flujoUn cambio de un gas de protección a otro o de una mezcla de gases a otra constituye unavariable esencial. Un aumento o disminución en el rango de la rata de flujo de gas deprotección también constituye una variable esencial.5.4.2.11 Fundente de protecciónReferido a la Tabla 1, Nota de pie de página a), para cambios en el fundente de protección queconstituyen variables esenciales.5.4.2.12 Velocidad de avanceUn cambio en el intervalo de la velocidad de avance constituye una variable esencial.5.4.2.13 PrecalentamientoUna disminución en la temperatura mínima de precalentamiento especificada constituye unavariable esencial.5.4.2.14 Tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT)La adición de un tratamiento térmico posterior a la soldadura o un cambio en los rangos ovalores especificados en el procedimiento constituye una variable esencial. 12
  23. 23. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Tabla 1. Grupos de metal de aporte Grupo Especificación NTC o AWS Electrodo Fundente c 1 NTC 2191 (AWS A 5.1) E6010, E6011 NTC 2253 (AWS A 5.5) E7010, E7011 2 NTC 2253 (AWS A 5.5) E8010, E8011, E9010 3 NTC 2191(AWS A 5.1) E7015, E7016, E7018 NTC 2253 (AWS A 5.5) NTC 2253 (AWS A 5.5) E8015, E8016, E8018, E9018 a 4 NTC 2677 (AWS A 5.17) EL8 F6XZ EL8K F6X0 EL12 F6X2 EM5K F7XZ EM12K F7X0 EM13K F7X2 EM15K b 5 NTC 2632 (AWS A 5.18) ER70S-2 NTC 2632 (AWS A 5.18) ER70S-6 NTC 3570 (AWS A 5.28) ER80S-D2 NTC 3570 (AWS A 5.28) ER90S-G 6 NTC 3572 (AWS A 5.2) RG60 - RG65 7 NTC 4041 (AWS A 5.20) E61T-GSd E71T-GSd 8 NTC 4039 (AWS A 5.29) E71T8-K6 9 NTC 4039 (AWS A 5.29) E91T8-GNOTA Pueden usarse otros electrodos, metales de aporte y fundentes pero requieren una calificación delprocedimiento por separadoa) Puede usarse cualquier combinación de fundente y electrodo del grupo 4 para calificar el procedimiento. La combinación debe ser identificada por su clasificación AWS completa, tales como: F7A0-EL12 ó F6A2-EM12K. Solamente se permitirán sin recalificación aquellos sustitutos que resulten en el mismo número de clasificación AWS.b) El gas de protección (véase el numeral 5.4.2.10) debe ser empleado con los electrodos del grupos 5.c) En la designación del fundente, la X puede ser: A. Tal como quedó soldado P. Tratamiento térmico después de la soldadurad) Solamente para el pase de soldadura de raíz.5.5 SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO. SOLDADURAS A TOPEPara soldar la junta de ensayo en soldaduras a tope, deben ser unidos dos niples de tubo,siguiendo todos los detalles de la especificación del procedimiento.5.6 ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS. SOLDADURAS A TOPE5.6.1 PreparaciónPara ensayar la unión soldada a tope, se deben cortar las probetas de ensayo de la unión, enlos lugares que se muestran en la Figura 3. (Véase el Capítulo 13, para los requisitos deensayo aplicados al procedimiento de soldadura de destello o flash). El número mínimo de 13
  24. 24. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)probetas y los ensayos a los cuales estas se deben someter se detallan en la Tabla 2. Lasprobetas se deben preparar como se muestra en las Figuras 4, 5, 6 ó 7.Para tubos de diámetro menor a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada) de diámetro exterior, se debenrealizar dos soldaduras de ensayo con el fin de obtener el número de probetas de ensayo. Lasprobetas deben ser enfriadas al aire hasta la temperatura ambiente, antes de ser ensayadas.Para tuberías de diámetro exterior menor o igual a 33,4 mm (1 5/16 de pulgada), puede sersustituida una probeta de sección completa por las cuatro probetas de sección reducida paraensayo de sanidad y de doblado de raíz. La probeta de sección completa se debe ensayar deacuerdo con el numeral 5.6.2.2 y debe cumplir con los requisitos establecidos en el numeral 5.6.2.3. Tabla 2. Tipo y número de probetas para el ensayo de la calificación del procedimiento Diámetro exterior del tubo Número de probetas Resistencia a Doblado Doblado Doblado mm Pulgadas Sanidad Total la tracción de raíz de cara lateral Espesor de pared ≤12,7 mm (½ de pulgada) b < 60,3 < 2 3/8 0 2 2 0 0 4a b 60,3-114,3 2 3/8 - 4 1/2 0 2 2 0 0 4 > 114,3-323,9 > 4 1/2-12 3/4 2 2 2 2 0 8 >323,9 >12 3/4 4 4 4 4 0 16 Espesor de pared > 12,7 mm (½ de pulgada) b ≤ 114.3 ≤4½ 0 2 0 0 2 4 > 114.3-323,9 > 4 ½-12 ¾ 2 2 0 0 4 8 > 323.9 > 12 ¾ 4 4 0 0 8 16 a) Se deben tomar, de cada una de las dos soldaduras de ensayo, una probeta de sanidad y una probeta para doblado de raíz. Para tubos de diámetros menores o iguales a 33.4 mm (1 5/16 de pulgada) se debe tomar una probeta de sección completa para el ensayo de resistencia a la tracción. b) Para materiales con resistencia mínima a la fluencia mayor a 290 MPa (42 ksi), se requiere como mínimo un ensayo de resistencia a la tracción. 14
  25. 25. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Parte superior del tubo Sanidad D < 60,3 mm (2 3/8 de pulgada) Doblado de raíz Ver Nota 2 Parte superior del tubo Doblado de raíz o de lado Sanidad 60,3 mm < D < 114,3 mm (2 3/8 pulgadas) (4 1/2 pulgadas) Sanidad También para D < 114,3 mm Doblado de raíz (4 1/2 pulgadas) cuando el o de lado espesor de pared es E > 12,7 mm (1/2 pulgada)NOTA 1 Como opción de la compañía las localizaciones de las probetas pueden ser rotadas de manera que ellasestén igualmente espaciadas alrededor de la tubería. Sin embargo, las probetas no deben incluir soldaduralongitudinal.NOTA 2 Para tubería con diámetro externo menor o igual a 33,4 mm (1 5/16 de pulgada) se puede utilizar unaprobeta de sección completa para ensayo de tracción. Continúa . . . Figura 3. Localización de probetas de ensayo para calificación del procedimiento Ensayo de soldadura a tope 15
  26. 26. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Parte superior del tubo Doblado de cara o de lado Tracción Doblado de raiz o de lado Sanidad 114,3 mm < D < 323,8 mm (4 1/2 de pulgada) ( 12 3/4 de pulgada) Sanidad Doblado de raiz o de lado Tracción Doblado de cara o de lado Parte superior del tubo Doblado de raiz o de lado Doblado de cara o de lado Sanidad Tracción Tracción Doblado de raiz o de lado Doblado de cara o de lado Sanidad D > 323,8 mm ( 12 3/4 de pulgada) Doblado de raiz o de lado Doblado de cara o de lado Sanidad Sanidad Tracción Tracción Doblado de cara o de lado Doblado de raiz o de lado Figura 3. (Final) 16
  27. 27. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)5.6.2 Ensayo de resistencia a la tracción5.6.2.1 PreparaciónLas probetas para el ensayo de resistencia a la tracción (véase la Figura 4), deben ser de 230 mm(9 pulgadas) de largo, aproximadamente, y de 25 mm (1 pulgada) de ancho, aproximadamente.Pueden ser cortadas a máquina o con oxicorte, sin necesidad de ninguna otra preparación, amenos que los lados estén entallados con muescas o que no sean paralelos. De ser necesario,las probetas deben ser maquinadas de tal manera que los lados queden lisos y paralelos.5.6.2.2 MétodoLas probetas para el ensayo a la tracción deben ser rotas bajo carga de tracción, usando unequipo capaz de medir la carga a la cual ocurre la falla. La resistencia a la tracción se debecalcular dividiendo la carga máxima de falla por el área transversal mínima de la probeta, talcomo fue medida antes de la aplicación de la carga.5.6.2.3 RequisitosLa resistencia a la tracción de la soldadura, incluida la zona de fusión de cada probeta, debeser igual o mayor que la resistencia a la tracción mínima especificada para el material del tubo,pero no necesariamente igual o mayor que la resistencia a la tracción real del material del tubo. La probeta puede ser cortada a máquina o con oxicorte. Los cantos deben ser lisos y paralelos 25,4 mm (1 pulgada) aprox. 230 mm (9 pulgadas) aprox. E Espesor El sobreespesor de la soldadura no de pared debería ser removido de ningún lado de la probeta Figura 4. Probeta para el ensayo de resistencia a la tracción 17
  28. 28. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)Si la probeta se rompe fuera de la soldadura y de la zona de fusión (es decir, en el material deltubo), y reúne los requisitos de resistencia a la tracción mínimos especificados, entonces lasoldadura debe ser aceptada por cumplir los requisitos. Si la probeta se rompe en la soldadurao en la zona de fusión y la resistencia a la tracción es igual o mayor a la resistencia mínima a latracción especificada del material del tubo, y cumple los requisitos de sanidad establecidos enel numeral 5.6.3.3, entonces la soldadura debe ser aceptada por cumplimiento de losrequisitos.Si la probeta se rompe con un valor de resistencia a la tracción por debajo del mínimoespecificado para el material del tubo, la soldadura debe ser descartada y se debe hacer unanueva soldadura de ensayo.5.6.3 Ensayo de sanidad (Mella o Nick)5.6.3.1 PreparaciónLas probetas para ensayo de sanidad (véase la Figura 5) deben ser de 230 mm (9 pulgadas)de largo, aproximadamente, y 25 mm (1 pulgada) de ancho, aproximadamente, y pueden sercortadas a máquina o con oxicorte. Se les debe hacer una ranura con una sierra a cada lado yal centro de la soldadura; cada ranura debe ser de 3 mm (1/8 de pulgada) de profundidad,aproximadamente.Las probetas de sanidad de soldadura preparadas de esta manera, realizadas con ciertosprocesos automáticos y semiautomáticos, pueden fallar a través del tubo, en lugar de lasoldadura. Cuando la experiencia en ensayos previos indique que puede esperarse fallas através del tubo, el sobreespesor externo puede ranurarse hasta una profundidad que noexceda 1,6 mm (1/16 de pulgada), medidos desde la superficie original de la soldadura. Comoopción de la compañía, las probetas de sanidad destinadas para calificar un procedimientousando un proceso de soldadura semiautomático o automático pueden ser macroatacadasantes de ser ensayadas por sanidad.5.6.3.2 MétodoLas probetas de sanidad se deben romper estirándolas en una máquina de tracción, osoportando los extremos y golpeando el centro, o soportando un extremo y golpeando elotro extremo con un martillo. El área expuesta de la fractura debe ser, al menos, de 19 mm(3/4 de pulgada) de ancho.5.6.3.3 RequisitosLas superficies expuestas de cada probeta de sanidad deben mostrar penetración y fusióncompletas. La dimensión más grande de cualquier porosidad no debe exceder de 1,6 mm(1/16 de pulgada), y el área combinada de todas las porosidades no debe exceder el 2 % deltotal del área de la superficie expuesta. El ancho de las inclusiones de escoria no debe excederde 0,8 mm (1/32 de pulgada), y su longitud no debe exceder de 3 mm (1/8 de pulgada) o la mitaddel espesor nominal de la pared, cualquiera que sea menor. Debe haber por lo menos 13 mm(1/2 de pulgada) de metal de soldadura sano entre inclusiones de escoria adyacentes. Lasdimensiones deberían ser verificadas tal como se indica en la Figura 8. Ojos de pescado,como se define en la NTC 2229 (AWS A3.0), no son causa de rechazo. 18
  29. 29. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Ranuras cortadas con sierra. La probeta puede ser cortada con máquina o con oxicorte. Los bordes deben ser lisos y paralelos 3,00 mm (1/8 de pulgada) aprox. 19 mm (3/4 de pulgada) mín. 3,00 mm (1/8 de pulgada) aprox. 230 mm (9 pulgadas) aprox. E Espesor El sobreespesor de la soldadura no debería de pared ser removido de ningún lado de la probeta. 3,00 mm (1/8 de pulgada) aprox. La ranura transversal no debe exceder 1,6 mm (1/16 de pulgada) en profundidad 19 mm (3/4 de pulgada) mín. Probeta opcional para ensayo de sanidad en proceso automático y semiautomático. Figura 5. Probeta para el ensayo de sanidad (mella o nick) 19
  30. 30. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Máximo radio en las esquinas La probeta puede ser cortada a 3,00 mm (1/8 de pulgada) máquina o con oxicorte. 25 mm (1 pulgada) aprox. 230 mm (9 pulgadas) aprox. E Espesor Soldadura de paredNOTA El sobre espesor de la soldadura debe ser removido de ambas caras y nivelado con la superficie de laprobeta. La probeta no debe aplanarse antes del ensayo. Figura 6. Probeta para ensayo de doblado de cara y de raíz. Espesor de pared E ≤ 12,7 mm (1/2 de pulgada) El sobre espesor o refuerzo de la soldadura debe ser removido de ambas caras y nivelado con la superficie de la probeta Espesor de pared 230 mm (9 pulgadas) aprox. Máximo radio en las esquinas Ancho de la 3,00 mm (1/8 de pulgada) probeta Ancho 13 mm (1/2 pulgada) Espesor de pared Las probetas pueden ser cortadas a máquina, con un ancho de 13 mm (1/2 pulgada) o con oxicorte, con un ancho de aproximadamente 19 mm (3/4 de pulgada) y luego maquinadas o esmeriladas suavemente hasta dejarla de 13 mm (1/2 pulgada) de ancho. Las superficies cortadas deben ser lisas y paralelas. Figura 7. Probeta para ensayo de doblado lateral. Espesor de pared E > 13 mm (1/2 de pulgada) 20
  31. 31. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)5.6.4 Ensayo de doblado de raíz y de cara5.6.4.1 PreparaciónLas probetas para doblado de raíz y cara (véase la Figura 6) deben ser de 230 mm (9 pulgadas)de largo, aproximadamente, por 25 mm (1 pulgada) de ancho, aproximadamente, y sus bordeslargos deben ser redondeados. Los bordes se pueden hacer con una máquina de corte o conoxicorte. El sobreespesor de cara y de raíz deben ser removidos y nivelado con la superficie dela probeta. Estas superficies deben ser lisas y cualquier raya que exista debe ser ligera ytransversal a la soldadura.5.6.4.2 MétodoLas probetas de cara y de raíz deben ser dobladas en una matriz para ensayo de dobladoguiado, similar a la que se muestra en la Figura 9. Cada probeta debe ser colocada sobre lamatriz con la soldadura en la parte media de la garganta. Las probetas para doblado de caradeben ser colocadas con la cara de la soldadura hacia la garganta de la matriz; las probetaspara doblado de raíz deben ser colocadas con la raíz de la soldadura hacia la garganta de lamatriz. El émbolo (o macho) debe ser forzado dentro de la garganta hasta que la curvatura dela probeta forme aproximadamente una U.5.6.4.3 RequisitosEl ensayo de doblado debe ser considerado como aceptable si no hay grietas presentes u otrosdefectos que excedan 3 mm (1/8 de pulgada) o la mitad del espesor nominal de la pared,cualquiera que sea menor, en cualquier dirección dentro de la soldadura o entre la soldadura yla zona de fusión, después del doblado. Las grietas que se originen a lo largo de los bordes dela probeta, durante el ensayo, y las cuales sean menores a 6 mm (1/4 de pulgada), medidasen cualquier dirección, no deben ser consideradas, a menos que se observen defectosevidentes. Cada probeta sujeta al ensayo de doblado debe cumplir con estos requisitos. Ancho máximo 0,8 mm (132 de pulgada) Mínimo 12 mm (1/2 pulgada) Longitud máxima 3 mm (1/8 de pulgada) ó la mitad del espesor de paredNOTA Se presenta una probeta de sanidad; sin embargo este método de dimensionamiento también se aplica aprobetas fracturadas por tracción y de soldadura en filete. Figura 8. Dimensionamiento de las discontinuidades en probetas de soldadura 21
  32. 32. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) C B ANOTA Esta figura no está a escala.A. Radio del émbolo = 45 mm (1 3/4 de pulgada)B. Radio de la matriz = 60 mm (2 5/16 de pulgada)C. Ancho de la matriz = 50 mm (2 pulgadas) Figura 9. Matriz para ensayos de doblado guiado5.6.5 Ensayo de doblado lateral5.6.5.1 PreparaciónLas probetas para el ensayo de doblado lateral (véase la Figura 7) deben ser de 230 mm(9 pulgadas) de largo, aproximadamente, por 13 mm (1/2 de pulgada) de ancho,aproximadamente; sus bordes largos deben ser redondeados. Se deben cortar con máquina opueden ser cortadas con oxicorte a 19 mm (3/4 de pulgada) de ancho, aproximadamente, yluego maquinadas o esmeriladas a un ancho de 13 mm (1/2 de pulgada). Los lados deben serlisos y paralelos. Los sobreespesores de cara y raíz deben ser removidos y nivelados con lasuperficie de la probeta.5.6.5.2 MétodoLas probetas de doblado lateral deben ser dobladas en una matriz para ensayo de dobladoguiado, similar a la mostrada en la Figura 9. Cada probeta debe ser colocada en la matriz conla soldadura en la parte media de la garganta y con la cara de la soldadura a 90° con relación ala garganta. El émbolo (o macho) debe ser forzado dentro de la garganta hasta que lacurvatura de la probeta forme aproximadamente una U. 22
  33. 33. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)5.6.5.3 RequisitosCada probeta de doblado lateral debe cumplir con los requisitos establecidos en el numeral5.6.4.3 para ensayo de doblado de cara y de raíz.5.7 SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO - SOLDADURAS DE FILETEPara soldar la junta de ensayo para una soldadura de filete, se debe efectuar una soldadura defilete de acuerdo con uno de los esquemas que se muestran en la Figura 10, siguiendo todoslos detalles de la especificación del procedimiento.5.8 ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS - SOLDADURAS DE FILETE5.8.1 PreparaciónPara ensayar las juntas soldadas de filete, las probetas de ensayo se deben cortar de la juntaen las zonas indicadas en la Figura 10. Se deben obtener y preparar al menos cuatro probetascomo se indica en la Figura 11. Las probetas pueden ser cortadas con máquina o con oxicorte.Deberían ser de por lo menos 25 mm (1 pulgada) de ancho, y con longitud suficiente como paraque se puedan romper dentro de la soldadura. Para tubos con diámetros inferiores a 60,3 mm(2 3/8 de pulgada), pueden necesitarse dos soldaduras de ensayo, para obtener el númerorequerido de probetas de ensayo. Se deben enfriar las probetas al aire hasta la temperaturaambiente antes del ensayo.5.8.2 MétodoLas probetas de soldadura en filete se deben romper en la soldadura por cualquier métodoconveniente.5.8.3 RequisitosLas superficies expuestas de cada probeta con soldadura de filete deben mostrar penetración yfusión completa y:a) La dimensión máxima de cualquier porosidad no debe exceder 1,6 mm (1/16 de pulgada).b) Las áreas combinadas de todas las porosidades no deben exceder el 2 % del área de la superficie expuesta.c) Las inclusiones de escoria no deben ser superiores a 0,8 mm (1/32 de pulgada) de ancho, y su longitud no debe ser mayor a 3, mm (1/8 de pulgada) o la mitad del espesor nominal de pared, el que sea menor.d) Debe haber por lo menos 13 mm (1/2 de pulgada) de metal de soldadura sano entre inclusiones de escoria adyacentes. Las dimensiones de las discontinuidades deberían ser medidas como se indica en la Figura 8. 23
  34. 34. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Dos probetas de la parte superior de la conexión y dos a 90° de éstaNOTA Esta figura muestra la localización de probetas para juntas con diámetros mayores o iguales a 60,3 mm(2 3/8 de pulgada). Para juntas con diámetros menores, las probetas deben ser cortadas en la misma localizacióngeneral, pero se deben retirar dos probetas de cada una de las dos soldaduras ensayadas. Figura 10. Localización de probetas para el ensayo de sanidad en soldadura de filete. Ensayo de soldaduras para la calificación del procedimiento de soldadura y del soldador 24
  35. 35. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) 25 mm (1 pulgada) aproximadamente La ranura puede hacerse con sierra Corte con sierra 45° aproximadamente 25 mm (1 pulgada) Corte con aproximadamente Corte con llama sierra Bisel a 30° aproximadamente Corte con llama 25 mm (1 pulgada) 50 mm (2 pulgadas) aproximadamente aproximadamente 50 mm (2 pulgadas) aproximadamente Figura 11. Localización de probetas para ensayo de sanidad en soldaduras de filete. Ensayo de soldadura para calificación del procedimiento y del soldador. Incluye el ensayo de calificación del soldador de conexiones en derivaciones de igual tamaño.6. CALIFICACIÓN DE SOLDADORES6.1 GENERALIDADESEl propósito del ensayo de calificación del soldador es determinar la habilidad de lossoldadores en la ejecución de soldaduras sanas, a partir del uso de procedimientos desoldadura previamente calificados para soldaduras a tope o soldaduras de filete.Antes de ejecutar alguna soldadura de producción, los soldadores deben ser calificados deacuerdo con los requisitos establecidos en los numerales 6.2 al 6.8, inclusive.La intención de esta norma es que un soldador que realice satisfactoriamente el ensayo decalificación del procedimiento queda como un soldador calificado, siempre y cuando se hayatomado el número de probetas de ensayo establecidas en 6.5, hayan sido removidas,ensayadas, y que cumplan con los criterios de aceptación del parágrafo 5.6, para cadasoldador.Antes de iniciar los ensayos de calificación, se le debe permitir al soldador un tiempo razonablepara ajustar el equipo de soldadura por emplearse. El soldador debe usar la misma técnica desoldadura y procederá con la misma velocidad que él usaría si aprueba el ensayo y se lepermite hacer soldadura de producción. La calificación de los soldadores debe ser ejecutada enpresencia de un representante aceptado de la compañía.El soldador debe calificar para la soldadura ejecutando un ensayo en segmentos de niples detubería o en niples de tubo completos, como se especifica en el numeral 6.2.1. 25
  36. 36. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)Cuando se usan segmentos de niples de tubo, estos deben ser soportados de tal manera quese produzcan las soldaduras típicas de posición plana, vertical y sobre cabeza.Las variables esenciales asociadas con el procedimiento y la calificación del soldador no sonidénticas. Las variables esenciales para la calificación del soldador se especifican en losnumerales 6.2.2 y 6.3.2.6.2 CALIFICACIÓN SENCILLA6.2.1 GeneralidadesPara calificación sencilla, un soldador debe hacer un ensayo de soldadura, usando unprocedimiento calificado para unir niples de tubería o segmentos de niples de tubería. Elsoldador debe hacer una soldadura a tope en cualquiera de las posiciones girada o fija.Cuando el soldador se esté calificando en la posición fija, el eje del tubo debe estar en el planohorizontal, en el plano vertical o inclinado con un ángulo no mayor a 45° con relación al planohorizontal.Un soldador que ejecute un ensayo de calificación sencilla para conexiones en ramal,soldaduras de filete, u otras configuraciones similares, debe seguir las especificaciones delprocedimiento establecido.Los cambios en las variables esenciales descritas en el numeral 6.2.2 requieren recalificacióndel soldador. La soldadura se debe aceptar si cumple los requisitos del numeral 6.4 y 6.5 ó 6.6.6.2.2 AlcanceUn soldador que ha completado satisfactoriamente los ensayos de calificación descritos en elnumeral 6.2.1 debe ser calificado dentro de los límites de las variables esenciales descritosabajo. Si cualquiera de las siguientes variables esenciales se cambian, el soldador debe serrecalificado usando un nuevo procedimiento.a) Un cambio de un proceso de soldadura a cualquier otro proceso, o combinación de procesos de soldadura, como sigue: 1) un cambio de un proceso de soldadura a otro diferente; o 2) un cambio en la combinación de procesos de soldadura, a menos que el soldador se haya calificado en ensayos separados de calificación, empleando cada uno de los procesos establecidos para ser usados por la combinación de procesos de soldadura.b) Un cambio en la dirección de soldadura, de vertical ascendente a vertical descendente, o viceversa.c) Un cambio de clasificación del metal de aporte desde el grupo 1 ó 2 al grupo 3, o desde el grupo 3 al grupo 1 ó 2 (véase la Tabla 1).d) Un cambio de un grupo de diámetro exterior de tubería a otro. Estos grupos son definidos como sigue: 1) diámetro exterior de tubería menor a 60,3 mm (2 3/8 de pulgada); 26
  37. 37. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) 2) diámetro exterior de tubería desde 60,3 mm (2 3/8 de pulgada) hasta 323,9 mm (12 3/4 de pulgada); 3) diámetro exterior de tubería mayor a 323,9 mm (12 3/4 de pulgada).e) Un cambio de un grupo de espesor de pared a otro. Estos grupos son definidos como sigue: 1) espesor nominal de la pared del tubo menor a 4,8 mm (3/16 de pulgada); 2) espesor nominal de la pared del tubo desde 4,8 mm (3/16 de pulgada) hasta 19,1 mm (3/4 de pulgada); 3) espesor nominal de la pared del tubo mayor a 19,1 mm (3/4 de pulgada).f) Un cambio en la posición para la cual el soldador ya ha calificado (por ejemplo, un cambio de posición girada a fija, o un cambio de vertical a horizontal o viceversa). Un soldador que pasa satisfactoriamente un ensayo de calificación de soldadura a tope en la posición fija, con el eje inclinado 45° desde el plano horizontal, debe ser calificado para efectuar soldaduras a tope y soldaduras de filete en traslape en todas las posiciones.g) Un cambio en el diseño de la junta (por ejemplo, la eliminación de una platina de respaldo o un cambio de chaflán en V a chaflán en U).6.3 CALIFICACIÓN MÚLTIPLE6.3.1 GeneralidadesPara la calificación múltiple, un soldador debe completar satisfactoriamente los dos ensayosdescritos a continuación, empleando procedimientos calificados.Para el primer ensayo, el soldador debe hacer una soldadura a tope en posición fija con el ejedel tubo en el plano horizontal o en un plano inclinado, con un ángulo no mayor de 45° conrelación al plano horizontal. Esta soldadura a tope debe ser realizada sobre un tubo cuyodiámetro sea al menos de 168,3 mm (6 5/8 de pulgada), y el espesor de la pared sea al menosde 6,4 mm (1/4 de pulgada) sin platina de respaldo. La soldadura debe ser aceptada si cumplelos requisitos del numeral 6.4 y cualquiera de los numerales 6.5 y 6.6. Las probetas se puedentomar de la soldadura de ensayo de acuerdo con las localizaciones indicadas en la Figura 12, opueden ser seleccionadas en las localizaciones relativas indicadas en la Figura 12, pero sinreferencia a la parte superior del tubo; o pueden ser seleccionadas de las localizaciones queestán igualmente espaciadas alrededor de toda la circunferencia del tubo. La secuencia de lostipos de probetas adyacentes debe ser idéntica a la mostrada en la Figura 12, para losdiferentes diámetros de tubo.Para el segundo ensayo, el soldador debe trazar, cortar, ajustar y soldar una conexión detamaño completo sobre el tubo. Este ensayo se debe realizar con un tubo cuyo diámetro sea almenos de 168,3 mm (6 5/8 de pulgada), y un espesor nominal de pared al menos de 6,4 mm(1/4 de pulgada). Un agujero de tamaño natural debe ser realizado por corte en la tuberíaprincipal.La soldadura debe ser efectuada con el eje del tubo principal en la posición horizontal, y el ejede la conexión del tubo debe extenderse colocado verticalmente hacia abajo desde el tuboprincipal. El acabado de la soldadura debe presentar una apariencia pulida, uniforme y querevele buena apariencia. 27
  38. 38. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización)La soldadura debe presentar penetración completa alrededor de toda la circunferencia. Loscordones completos de raíz no deben contener ningún quemón que exceda 6 mm (1/4 depulgada). La suma de las máximas dimensiones de los quemones separados sin reparar encualquier longitud continua de 300 mm (12 pulgadas) de soldadura no debe exceder 13 mm(1/2 de pulgada).Se deben tomar de la soldadura cuatro probetas para el ensayo de sanidad , de acuerdo conlas ubicaciones mostradas en la Figura 10. Estas deben ser preparadas y ensayadas deacuerdo con los numerales 5.8.1 y 5.8.2.Las superficies expuestas deben cumplir los requisitos establecidos en el numeral 5.8.3.6.3.2 AlcanceUn soldador que ha completado satisfactoriamente el ensayo de calificación de soldadura atope descrita en el numeral 6.3.1 en tuberías de diámetro exterior de 323,9 mm (12 3/4 depulgada), o mayores, y una conexión de un tramo de tamaño natural soldado sobre un tubo de323,9 mm (12 3/4 de pulgada), o mayor en diámetro exterior , queda calificado para soldar entodas las posiciones, en todos los espesores de pared, diseños de unión, y accesorios, y entodos los diámetros de tubería.Un soldador que haya completado exitosamente los requisitos de soldadura a tope y deconexiones de ramales o derivaciones establecidos en el numeral 6.3.1 en tubos de diámetromenores a 323,9 mm a (12 3/4 de pulgada) queda calificado para soldar en todas lasposiciones, en todos los espesores de pared, diseños de unión y accesorios, y en todos losdiámetros de tubería menores o iguales al diámetro usado por el soldador en los ensayos decalificación. 28
  39. 39. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Parte superior del tubo Sanidad D < 60,3 mm (2 3/8 de pulgada) Una probeta de tensión de Doblado de raíz sección completa puede usarse para tuberías con D < 33,4 mm (1 5/16 de pulgada) Parte superior del tubo Doblado de raíz o de lado Sanidad 60,3 mm < D < 114,3 mm (2 3/8 de pulgada) (4 1/2 pulgadas) Sanidad También para D < 114,3 mm Doblado de raíz (4-1/2 pulgadas) cuando el o de lado espesor de pared es E > 12,7 mm (1/2 pulgada) Continúa . . . Figura 12. Localización de probetas de ensayo de soldadura a tope para el ensayo de calificación del soldador 29
  40. 40. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Parte superior del tubo Tracción Tracción Sanidad 114,3 mm < D < 323,9 mm (4 1/2 pulgadas) (12 3/4 pulgadas) Sanidad Doblado de raiz o de lado Doblado de raíz o de lado Parte superior del tubo Doblado de raiz o de lado Doblado de cara o de lado Sanidad Tracción Tracción Sanidad D > 323,9 mm (12 3/4 pulgadas) Sanidad Sanidad Tracción Tracción Doblado de cara o de lado Doblado de raiz o de ladoNOTA 1 Como opción de la compañía las localizaciones de las probetas pueden ser rotadas de manera que ellasestén igualmente espaciadas alrededor de la tubería. Sin embargo, las probetas no deben incluir soldaduralongitudinal.NOTA 2 Para tubería con diámetro externo menor o igual a 33,4 mm (1 5/16 de pulgada) se puede utilizar unaprobeta de sección completa para ensayo de tracción. Figura 12. Final 30

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