Welding Journal en Español

Los productos de soldadura de tuberías y tubos existen en servicio en una gran cantidad de formas, desde cadenas de tuberías sencillas y directas hasta sistemas grandes y complejos con componentes unidos. Se producen a partir de un amplio espectro de materiales, desde acero al carbono bastante común hasta combinaciones de aleaciones muy avanzadas, y sirven como infraestructura esencial para transportar, contener y soportar productos y materiales en todo tipo de entornos e industrias.

Los métodos, materiales y elecciones realizadas para unir estos componentes son igualmente diversos.

Riley Power Group (RPG), una empresa de personal especializado, mecanizado y soldadura de campo nos recuerda que “un buen ajuste y la preparación adecuada de los extremos suelen ser las claves más importantes para una soldadura exitosa”. Esas prioridades son ciertamente fundamentales para la calidad, la simplificación y la repetibilidad; sin embargo, una lista más larga de otras consideraciones puede ser igual de importante.

Sería demasiado largo abordar todos los aspectos del suministro de materiales, la optimización del proceso de soldadura y los atributos del soldador en este artículo. En cambio, lo que sigue son algunas consideraciones y lugares a los que acudir en busca de ayuda a medida que los recursos y el conocimiento continúan disminuyendo debido a la reducción de la cadena de suministro, la jubilación y los cambios en nuestra cultura.

Tratamiento térmico de campo

Una consideración principal en muchas aplicaciones es la necesidad de un tratamiento térmico de campo. Es esencial, en muchos casos, para la buena calidad de la soldadura, la idoneidad para el servicio y, en última instancia, el retorno de la inversión. La prevención del agrietamiento por solidificación, la difusión de hidrógeno y otros componentes dañinos que son mecanismos de falla comunes, la transformación de fase, el curado y el recocido son algunas de las razones para el tratamiento térmico. AWS D10.10/D10.10M:2021, Prácticas recomendadas para el calentamiento local de soldaduras en tuberías (Recommended Practices for Local Heating of Welds in Piping and Tubing), y D10.22/D10.22M:2021, Especificación para el calentamiento local de soldaduras en aceros ferríticos con resistencia a la fluencia mejorada en tuberías usando calentamiento por resistencia eléctrica (Specification for Local Heating of Welds in Creep Strength-Enhanced Ferritic Steels in Piping and Tubing Using Electric Resistance Heating), proporcione orientación para calentar correctamente una muestra, independientemente de la fuente de calor (resistencia eléctrica, inducción, horno o combustión).

Durante años, esta área de especialización ha sido muy subestimada y pasada por alto en su contribución al éxito de la soldadura y el procesamiento de materiales. A medida que las aleaciones avanzadas se vuelven más frecuentes, su dependencia de un tratamiento térmico uniforme y controlado es más importante que nunca. Se ha estimado que el 90% de las fallas de soldadura y anomalías en estas aleaciones se pueden atribuir a un tratamiento térmico inadecuado en lugar de errores del propio soldador. Esto ha llevado a la industria a invertir mucho en investigación y estudios que han llevado a muchas de las revisiones y actualizaciones de códigos y estándares que vemos hoy. En la mayoría de los casos estos cambios fueron útiles, pero también agregan complejidad que requiere mayores niveles de competencia, integridad y atención a los detalles en las prácticas de fijación de precios, asignación de activos, control y monitoreo.

Códigos y estándares de AWS

AWS es reconocido en todo el mundo por desarrollar estándares y mejores prácticas para la soldadura de tuberías y tubos a través de su Comité D10 sobre tuberías y tubos, presidido por Shane Findlan.

Muchos estándares D10 incluyen referencias al tratamiento térmico. Los miembros del comité son expertos en la materia que contribuyen a documentos como AWS D10.10; AWSD10.22; y la aún en progreso, tentativamente titulada AWS D10.23, Especificación para la Calificación del Personal para el Tratamiento Térmico Local de Soldaduras en Tuberías y Componentes de Tubos (Specification for the Qualification of Personnel for Local Heat Treatment of Welds in Pipe and Tube Components).

Los estándares de AWS se actualizan periódicamente, en función de las últimas investigaciones, y brindan una rica fuente de información para cualquier persona que desee aumentar sus conocimientos sobre soldadura de tuberías y tubos. Consulte el catálogo de normas D10 para obtener más información en aws.org/standards/committee/d10-committee-on-piping-and-tubing.

Campeones de la industria

Amigos como Chris Brown, director ejecutivo de Legacy Heat Treatment, son profesionales respetados que han dedicado toda su vida a las mejoras y avances en las prácticas, la capacitación y la tecnología de tratamiento térmico de campo. Habla regularmente en conferencias técnicas sobre varios aspectos del tratamiento térmico y, a menudo, ilustra los atajos comunes que se toman para producir un buen gráfico y las implicaciones de la ignorancia en el campo.

Otro campeón e innovador en la industria es Gerry McWeeney, presidente y director ejecutivo de AxiomHT. Invirtió en el Energy Resource Institute (energyresourceinstitute.com), un programa de capacitación en tratamiento térmico en línea para posibles técnicos, supervisores, contratistas y propietarios, cuando no existía tal certificación. Esta iniciativa comenzó hace varios años cuando los dueños de negocios en América del Norte y Europa expresaron su preocupación de que la capacitación para este influyente oficio nunca se había formalizado como en la soldadura y la inspección de campo. Ahora es posible garantizar un nivel de competencia, ética y registros de desempeño para mejorar la calidad en su lugar de trabajo. McWeeney también ha sido fundamental en el desarrollo del estándar AWS D10.23.

Inspección y NDE

La seguridad y la calidad son factores importantes en esta industria. Se están introduciendo muchas herramientas nuevas y emocionantes y técnicas mejoradas en los servicios de inspección de campo, el examen no destructivo (NDE) y los programas de control de calidad. Todo esto mejora significativamente la seguridad, el rendimiento y el mantenimiento de registros y minimiza el riesgo como parte de las operaciones generales y las estrategias de gestión de la vida. Por ejemplo, dos métodos efectivos de NDE para verificar el tratamiento térmico adecuado son la prueba de dureza de la superficie y la toma de réplicas.

En muchos casos, se contrata a los proveedores de tratamiento térmico para que realicen ellos mismos pruebas de dureza para validar la eficacia del proceso. Por su naturaleza, el tratamiento térmico es virtualmente imposible de declarar un éxito a través de un examen visual solamente. Incluso las pruebas de dureza tienen sus deficiencias según la capacitación del técnico y lo que el inspector esté más interesado en validar. Las herramientas en sí mismas están sujetas a la variabilidad de factores como la preparación de la superficie y la ubicación donde se toma la medición. Terry Haigler, gerente general e investigador del Centro de Tecnología Avanzada de Applied Inspection Systems, explicó que las lecturas de dureza generalmente se toman de múltiples ubicaciones alrededor de la circunferencia de una tubería, anotando los resultados en el metal de soldadura, la zona afectada por el calor (HAZ) y el material de la base.

Las réplicas de superficie, o cortes, se pueden realizar después del tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para evaluar la estructura de grano real y garantizar que se haya producido la transformación adecuada del material. Las replicaciones brindan más información sobre la condición real de la ZAT cuando se conoce la microestructura deseada.

Otras técnicas de inspección también pueden ser efectivas dependiendo de lo que busque el inspector.

La inspección de partículas magnéticas (MT) puede confirmar que no hay grietas en la superficie. Un tratamiento térmico inadecuado podría hacer que el material se agriete si la rampa de tratamiento térmico fue demasiado rápida o si se enfrió demasiado rápido. La inspección ultrasónica de matriz en fase es una técnica más avanzada que la MT en el sentido de que le indicará al inspector si se han producido grietas debido a parámetros de tratamiento térmico incorrectos o si algún defecto de soldadura como escoria o fusión incompleta causó grietas durante PWHT adecuado o inadecuado.

Se alienta al lector a investigar los avances en la tecnología de microondas multifrecuencia, ultrasónicos avanzados y corrientes de Foucault pulsadas, así como las herramientas de modelado emergentes que utilizan software potente, simplificado y razonable en precio para recopilar datos, simulaciones, análisis predictivo, mantenimiento de registros e informes de expertos de la industria como Haigler.

Conclusión

Los sistemas de tuberías y tubos son componentes críticos en muchas de nuestras operaciones y procesos industriales. La complejidad y la variabilidad obligan a las empresas y a los profesionales de la industria conscientes a invertir en educación continua y establecer contactos con expertos en el campo para garantizar un servicio seguro, eficiente y confiable y seguir siendo competitivos en un mercado que cambia rápidamente. Se alienta a los lectores a asistir a las reuniones locales de la Sección AWS en sus áreas y, si es posible, planear asistir a la próxima Cumbre de Soldadura 2023 de tres días (aws.org/weldingsummit) en The Woodlands Resort en The Woodlands, Texas, del 16 al 18 de agosto.

No dude en comunicarse con el autor para acceder a una amplia red de expertos en la materia y proveedores de servicios especializados mientras intentamos restaurar nuestros recursos y cadenas de suministro de las interrupciones y desafíos de los últimos años.

GARY LEWIS (gary@lewisrr.com) se graduó en ingeniería en 1982 en Georgia Tech., Atlanta, Ga., y es presidente de Lewis Reliability Resources, Mooresville, N.C. También es miembro de varios comités AWS D10.