PRIMERA EDICION OCTUBRE, 2000
P.2.0371.01
ESPECIFICACION TECNICA PARA PROYECTO DE OBRAS
SISTEMAS DE TUBERIAS EN PLANTAS
INDUSTRIALES
PREFACIO
Pemex Exploración y Producción (PEP) en cumplimiento del decreto por el que se reforman, adicionan y derogan diversas disposiciones de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, publicado en el Diario Oficial de la Federación de fecha 20 de mayo de 1997 y acorde con el Programa de Modernización de la Administración Pública Federal 1995 - 2000, así como con la facultad que le confiere, la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Publico, la Ley de Obras Publicas y Servicios Relacionados con las mismas y la Sección 4 de las Reglas Generales para la Contratación y Ejecución de Obras Publicas y de Servicios Relacionados con las mismas, expide la presente especificación la cual aplica para Sistemas de Tuberías en Plantas Industriales.
Esta especificación se elaboró tomando como base la segunda edición de la norma No.2.425.01:emitida en 1991 por Petróleos Mexicanos de la que se llevó a cabo su revisión, adecuación y actualización, a fin de adaptarla a los requerimientos de Pemex Exploración y Producción.
En la elaboración de esta especificación participarón:
Dirección Ejecutiva del Proyecto Cantarell
Dirección Ejecutiva del Programa Estratégico de Gas Subdirección de Región Norte
Subdirección de Región Sur
Subdirección de Región Marina Noreste Subdirección de Región Marina Suroeste
Subdirección de Perforación y Mantenimiento de Pozos Coordinación Ejecutiva de Estrategias de Exploración Subdirección de Planeación
Subdirección de Administración y Finanzas
Subdirección de Tecnología y Desarrollo Profesional Auditoría de Seguridad Industrial y Protección Ambiental Unidad de Normatividad Técnica
INDICE DE CONTENIDO PAGINA
0. Introducción... 5
1. Objetivo. ... 5
2. Alcance. ... 5
2.1 Contenido y cobertura... 5
2.2 Tubería de equipos paquete. ... 5
2.3 Limitaciones... 5 2.4 Compatibilidad de materiales. ... 5 3. Actualización. ... 6 4. Campo de aplicación ... 6 5 Referencias. ... 6 6. Definiciones. ... 6 7.0 Abreviaturas. ... 19 8. Materiales... 19 8.1 Requerimientos generales. ... 19
8.2 Materiales y partes misceláneas. ... 23
9. Estándares para componentes de tubería... 24
9.1 Requerimientos dimensionales. ... 24
9.2 Rango de operación de componentes. ... 24
10. Condiciones y criterios de diseño. ... 24
10.1 Condiciones de diseño... 24
10.2 Criterios de diseño para tubería metálica. ... 27
11. Diseño por presión de componentes metálicos de tubería... 33
11.1 Generalidades. ... 33
11.2 Diseño a presión de componentes de tubería... 33
12. Requerimientos de servicio de fluido para componentes de tubería... 44
12.1 Tubo. ... 44
12.2 Accesorios, dobleces, gajos, traslapes, y conexiones de ramal. ... 45
12.3 Válvulas y componentes especiales. ... 47
12.4 Bridas, placas ciegas, cara de bridas y empaques. ... 48
12.5 Tornillería. ... 49
13. Requerimientos para el manejo de fluidos de uniones en tubería ... 50
13.1 Generalidades. ... 50
13.2 Uniones soldadas ... 50
13.3 Juntas bridadas ... 51
13.4 Juntas de expansión. ... 51
13.5 Juntas roscadas... 51
13.6 Juntas para tubo flexible ... 52
13.7 Juntas calafateadas. ... 52
13.8 Juntas con soldadura de estaño y latón. ... 53
13.9 Juntas especiales ... 53
14. Flexibilidad y soportes. ... 53
14.1 Flexibilidad de tuberías. ... 53
14.2 Soportes para tuberías... 60
15. Sistemas específicos de tuberías. ... 63
15.1 Tubería de instrumentos. ... 63
15.2 Sistemas de relevo de presión. ... 64
16. Fabricación, ensamble y erección. ... 65
16.1 Generalidades ... 65
16 .2 Soldadura. ... 65
16.5 Procesos de doblado y formado... 73
16.6 Soldadura blanda y fuerte. ... 74
16.7 Ensamble y erección... 75
17. Inspección, examen y pruebas... 76
17.1 Inspección. ... 76 17.2 Examen. ... 77 17.3 Calificación de personal. ... 80 17.4 Procedimientos de examen... 81 17.5 Tipos de examen. ... 81 17.6 Pruebas. ... 83 17.7 Registros. ... 88 18. Bibliografía ... 89
19. Concordancia con normas internacionales. ... 88
20. Apéndice 1 (Figuras)... 89
21. Apéndice 2 (Tablas)... 106
22. Apéndice 3 Fig. 22 Guía para la clasificación de fluidos ... 181
23. Apéndice 4 Datos de expansión térmica de metales... 182
24. Apéndice 5 Factores de flexibilidad y de intensificación de esfuerzos... 190
25. Apéndice 6 Consideraciones precautorias... 193
0. Introducción.
Dentro de las principales actividades que se llevan a cabo en Pemex Exploración y Producción (PEP), se encuentran el diseño, construcción, operación y mantenimiento de las instalaciones para extracción, recolección, procesamiento primario, almacenamiento, medición y transporte de hidrocarburos, así como la adquisición de materiales y equipos requeridos para cumplir con eficiencia y eficacia los objetivos de la empresa. En vista de esto, es necesaria la participación de las diversas disciplinas de la ingeniería, lo que involucra diferencia de criterios. Con el objeto de unificar criterios, aprovechar las experiencias dispersas, y conjuntar resultados de las investigaciones nacionales e internacionales, Pemex Exploración y Producción emite a través de la Unidad de Normatividad Técnica, esta especificación para cumplir con el diseño de los sistemas de tuberías en las plantas industriales.
1. Objetivo.
Establecer los requerimientos de ingeniería mínimos necesarios para asegurar el diseño y construcción de las instalaciones de tubería en plantas industriales.
2. Alcance.
2.1 Contenido y cobertura.
Esta especificación establece los requerimientos mínimos para determinar los sistemas de tuberías metálicas a presión o al vacío que se instalen en plantas industriales y en cubiertas de las plataformas marinas de Pemex, incluyendo:
(a) Los requerimientos para materiales, diseño, fabricación, ensamble, montaje, exámenes, inspección y pruebas de tubería.
(b) Esta especificación aplica a tubería para los fluidos siguientes:
(1) Químicos destilados, intermedios y pesados.
(3) Vapor, aire y agua;
(4) Gas natural, gas licuado y condensados; (5) Refrigerante.
Excepto como se establece en los incisos 2.2 y capítulo 4.
(c) Exceptuando las exclusiones establecidas en el capítulo 4, esta especificación cubre la tubería dentro de los límites de las instalaciones interconectadas en el proceso o manejo de químicos, petróleo, gas o productos relacionados. Ejemplos de ello son las plataformas márinas, baterias de separación, refinerías de petróleo, terminales de carga, plantas de proceso de gas natural (incluyendo las instalaciones de gas natural licuado) y complejos petroquímicos. Ver figura 22, la cual ilustra diagramáticamente el alcance de esta especificación.
2.2 Tubería de equipos paquete.
La tubería que interconecte piezas individuales o patines de equipos con un equipo paquete, el ensamble debe estar de acuerdo con esta especificación, excepto la tubería para paquetes de refrigeración quepueden cumplir con lo establecido en esta especificación y otros requerimientos adicionales.
2.3 Limitaciones.
No esta dentro del alcance de esta especificación la operación, exámenes, inspección, pruebas, mantenimiento o reparación de la tubería que ha sido puesta en servicio. Las medidas que esta especificación establece pueden ser opcionalmente aplicadas para estos propósitos, adicionalmente a otras consideraciones que puedan también ser necesarias.
2.4 Compatibilidad de materiales.
La compatibilidad de materiales con el servicio y los riesgos de la inestabilidad de los fluidos contenidos, no están dentro del alcance de esta especificación. Véase inciso 8.1 del anexo 6.
3. Actualización.
A las personas e instituciones que hagan uso de este documento normativo técnico, se solicita comuniquen por escrito las observaciones que estimen pertinentes, dirigiendo su correspondencia a :
Pemex Exploración y Producción. Unidad de Normatividad Técnica.
Dirección: Bahía de Ballenas # 5, 9° piso. Col. Verónica Anzures, México, D.F. C.P. 11300. Teléfono directo: 55-45-20-35
Conmutador 57-22-25-00, ext. 3-80-80. Fax: 3-26-54
E-mail: [email protected]
4. Campo de aplicación
Esta especificación aplica a las instalaciones de sistemas de tubería en plantas industriales, tuberías de proceso y servicios sobre cubiertas de plataformas marinas, excluyendo los siguientes sistemas de tuberías:
(a) La tubería de transporte que llegue y cruce el área de una refinería y que deba cumplir con la normatividad aplicable a los "Sistema de Transporte y Recolección de Hidrocarburos".
(b) Los sistemas de tubería diseñados por presión interna (manométrica) igual o mayor a cero, pero menor a 105 kPa (15 psi), siempre y cuando el fluido manejado no sea inflamable, ni tóxico y no dañe el tejido humano (tal y como se define en el Capítulo 6), y su temperatura de diseño este dentro de 244.15K (-20°F) a 459.15K (366°F); (c) Las calderas de vapor que cumplan con el Código BPV sección I y la tubería externa de calderas que cumplan con su especificación
respectiva.
(d) Tubo rígido, cabezales de tubo rígido, cruces y distribuidores de hornos que se encuentren dentro o cerca del horno.
(e) Recipientes a presión, intercambiadores de calor, bombas, compresores y otros equipos de proceso o manejo de fluidos, incluyendo tubería interna y conexiones para tubería externa.
I )RQWDQHUtD GUHQDMH VDQLWDULR \ IOXYLDO \
(g) Sistemas de protección de agua contra incendio que cumplan con las especificaciones nacionales reconocidas de ingeniería de protección contra incendio.
5 Referencias.
Norma Oficial Mexicana NOM-008-SE-2001: Sistema General de Unidades de Medida.
6. Definiciones.
A continuación se definen algunos términos relacionados con los sistemas de tubería. Para aquellos términos de soldadura que no se encuentren indicados aquí, las definiciones del estándar ASME/AWS A3.0 son aplicables.
Abertura de raíz.
Es la separación entre las piezas a ser soldadas en la raíz de la junta.
Acero endurecido al aire.
Acero que es endurecido mediante enfriamiento al aire desde una temperatura por encima de su rango de transformación.
Anillo de respaldo.
Material de respaldo en forma de anillo para apoyar la unión durante la soldadura.
Biselado con gas.
Es la aplicación de flama en determinado ángulo, para cortar el metal, con el fin de efectuar un bisel o una ranura.
Boquillas.
Son carretes bridados pertenecientes a tubos, cabezales o equipos como recipientes, cambiadores, bombas, etc., diseñados para conectar tubería a dichos equipos.
Borde de soldadura.
Es la línea de convergencia entre la cara de la soldadura y la superficie del metal base.
Cara de la soldadura.
Es la superficie expuesta de ésta, por el lado de la ejecución.
Carrete.
Es todo tramo de tubo recto cortado de otro tubo de longitud estándar de fabricación (6 ó 12 m).
Categoría D.
“Véase Servicio de fluido”.
Categoría M.
Véase “Servicio de fluido”.
Codo de Gajos.
Son dos o más secciones de tubo, cortados en ángulo, para substituir un codo de fabrica. Su uso se limita a servicios de baja presión y temperatura.
Cople.
Es una conexión de tubo, de fábrica, con extremos de rosca o caja para soldar, que sirve para unir dos tubos.
Componentes de tubería.
Son los elementos mecánicos adecuados para unir o ensamblar sistemas de tubería para conducir fluidos a presión. Los componentes de referencia incluyen tubo rígido, tubo flexible, accesorios, bridas, empaques, pernos, válvulas; y dispositivos como juntas de expansión, juntas flexibles, mangueras de presión, trampas, filtros, instrumentos y separadores.
Conexiones y accesorios de tubería.
Son las piezas tubulares utilizadas para unir tramos rectos de tubo (carretes), proporcionando giros a distintos ángulos (codos), ramales (tees), cambios de diámetros (reducciones), etc.; y que junto con los componentes de tubería (válvulas, juntas de expansión, filtros, etc.), constituyen un sistema de tuberías.
Condiciones cíclicas.
Condiciones que aplican a componentes de tuberías específicos o juntas en las cuales el “rango de esfuerzo calculado SE”, calculado según el párrafo 13.1.4.4, exceda 0.8SA (rango de esfuerzo permisible) como se define en el párrafo 9.2.3.5, y el número equivalente de ciclos (N, como se define en el párrafo 9.2.3.5) sea mayor a 7000; o cualquier otra condición que el diseñador considere que puede llegar producir algún efecto equivalente.
Conexiones de ramificación.
Conexiones integralmente reforzadas, las cuales se sueldan a una tubería principal y se conectan a una ramificación de tubería. Las conexiones de ramificaciones pueden tener extremos soldables, extremos tipo caja, extremos roscados o bridados; y deberán cumplir con los requerimientos del estándar MS-SSP-97.
Conexiones para tubería.
Se refiere a las partes integrales o piezas individuales de los equipos (recipientes, intercambiadores, bombas, etc.), que se diseñan para la conexión externa de tubería (Boquillas, coples, conexiones reforzadas, etc.).
Construcción en taller.
Es la construcción en taller, de los despieces de sistemas de tuberías para una planta industrial, apegados a un plan de división del sistema en partes convenientes según el diseño, para facilitar su manejo, transporte y erección en campo.
Corte con arco.
Es uno de los procesos de corte térmico en donde la separación o desprendimiento de metal se efectúa llevando el metal a su punto fusión mediante un arco eléctrico formado entre un electrodo y el metal de trabajo. (Otros tipos de corte térmico incluyen el corte con arco de carbón, corte con arco metálico, corte con arco metálico y gas, corte con arco de tungsteno con gas, corte con arco de plasma y corte con arco de carbón y aire). Véase también “Corte con arco y oxigeno”.
Corte con arco de plasma.
Es un proceso de corte con arco que utiliza un arco estrecho y remueve metal fundido mediante un chorro de gas ionizado de alta velocidad emitido desde un conducto restringido, y se dirige hacia el punto en que va a cortar la pieza de trabajo.
Corte con arco y oxígeno.
Proceso de corte térmico que utiliza un arco entre la pieza de trabajo y un electrodo consumible, a través del cual el oxígeno es conducido hasta la pieza de trabajo. Debido a las interacciones tanto químicas como mecánicas entre el recubrimiento del fundente, el electrodo y el oxígeno, se aumenta mucho la acción del arco. Para metales resistentes a la oxidación, la utilización de fundentes o polvos metálicos facilitan la reacción.
Corte oxiacetilénico.
Corte con oxigeno en el que la temperatura de iniciación se alcanza con una llama oxiacetilénica. La separación del metal es producida por un cambio de estado de sólido a líquido a temperaturas elevadas.
Corte con oxígeno.
Proceso de corte para remover metal mediante una reacción química entre el oxígeno y el metal base a temperatura elevada. La temperatura necesaria es mantenida por el calor de un arco, una llama de gas, u otra fuente.
Daño al tejido humano.
Para efectos de esta especificación, esta frase describe un fluido de servicio en el que la exposición con el líquido, causada por la fuga del mismo bajo condiciones de operación previstas, puede dañar la piel, los ojos, o exponer la membrana mucosa al respirar, de modo que resulte un daño irreversible en las personas, al menos que se tomen medidas de auxilio inmediatas. (Las medidas de auxilio inmediatas pueden incluir lavado abundante con agua, administración de antídotos o medicamentos).
Deberá.
Es un término que indica que cierta disposición o medida es un requerimiento de esta especificación.
Debería.
Es un término que indica que cierta disposición o medida se recomienda como una buena práctica, pero no es un requerimiento de esta especificación.
Diseño de junta.
Es el diseño correspondiente a la geometría y las dimensiones requeridas de la junta soldada.
Diseñador.
Es la persona u organización responsable de la ingeniería de diseño.
Elementos de tubería.
Cualquier material o trabajo requerido para planificar o instalar un sistema de tuberías. Los elementos de tubería incluyen las especificaciones de diseño, materiales,
componentes, soportería, fabricación, análisis, inspección y prueba.
Electrodo de tungsteno.
Electrodo metálico empleado en el proceso de soldadura con gas y arco protegido de tungsteno no son de metal de aporte, pues se consumen con mucha lentitud y no se depositan en la soldadura.
Elementos de soportería para tubo.
Los elementos de soporte consisten en sujetadores y aditamentos estructurales tal y como se indica a continuación:
(a) Sujetadores. Los sujetadores son los elementos que transfieren la carga de la tubería o aditamentos a los soportes o al equipo. Están considerados como sujetadores los sostenes de soporte que pueden ser barras y resortes de suspensión, contraventeos, contrapesos, tensores, postes, cadenas, guías, anclajes; y los sujetadores del tipo rodamiento, como las silletas, pedestales, rodillos, ménsulas y soportes con deslizamiento.
(b) Aditamentos estructurales. Los aditamentos estructurales incluyen elementos soldados, atornillados, o engrapados a la tubería, tales como grapas, asas, anillos, abrazaderas, horquillas, correas y faldones.
Envejecimiento por inmersión.
En un metal o aleación, es un cambio de propiedades mecánicas que ocurre al someter el material a calentamientos y enfriamientos súbitos.
Equipos paquete.
Es un ensamble de piezas individuales o de estaciones de equipo, con interconexiones de tubería interna y externa. Antes de la entrega del equipo, el ensamble puede ser montado sobre un patín u otro tipo de estructura.
Escopleadura con oxígeno.
Es una variante del corte con oxígeno. Se emplea para cortar ranuras para soldadura, en especial
para limpiar la parte inferior de los cordones de raíz para tener una soldadura de respaldo sólida. También se emplea para eliminar soldaduras deficientes y defectos en la superficie.
Esfuerzos básicos permisibles.
Véase “términos de esfuerzo frecuentemente utilizados”.
Esfuerzo de diseño en pernos.
Véase “términos de esfuerzo frecuentemente utilizados”.
Especificación del procedimiento de soldadura.
Es el documento que establece los parámetros a ser utilizados en la construcción de soldaduras de acuerdo con los requerimientos de esta especificación.
Examen y examinador.
“Examen” es un término que se aplica a las funciones del control de calidad ejecutado por personal del fabricante de la tubería, o de la compañía que realiza la instalación de la misma. En referencia a esta especificación, el “examinador” es la persona que realiza exámenes de control de calidad.
Fabricación.
Se refiere a la preparación de la tubería para su ensamble e incluye los procesos de corte, roscado, doblado, procesos para dar forma o acabado, y ensamble de componentes. La fabricación puede ser llevada acabo tanto en planta, como en campo.
Fluido inflamable.
Para los propósitos de esta especificación, este término describe un fluido que entrando en contacto con el medio ambiente o que bajo condiciones de operación previstas, es un vapor que puede encenderse y continuar quemándose. Por tanto, el término puede aplicar, dependiendo de las condiciones de servicio, a fluidos definidos
para otros propósitos como inflamables o combustibles.
Fusión.
Es la fundición tanto del metal base y como del metal de aporte, o solamente del material base, que da lugar a la unión.
Fondeo de la soldadura.
Es la línea de intersección del metal base y la parte inferior de la soldadura. En una sección transversal son los puntos o el punto donde se unen los perímetros de las áreas del metal base y la soldadura en la parte inferior. Dimensión de la soldadura de ranura o penetración de la junta. Es la profundidad del metal del bisel más la profundidad hasta donde se encuentra el fondeo de la soldadura de ranura.
Gajos.
Es la unión de dos tubos, cuyo corte extremo se corta a menos de 90°, para lograr un cambio de dirección.
Garganta de soldadura de filete.
(a) Garganta teórica. Distancia entre la raíz de una soldadura de filete hasta la perpendicular a la hipotenusa del mayor triángulo rectángulo circunscrito en la sección transversal de la soldadura.
(b) Garganta real. Distancia más corta entre la raíz de una soldadura de filete hasta la cara. (c) Garganta efectiva. Es la distancia mínima, menos cualquier refuerzo de soldadura (convexidad), entre la raíz de la soldadura y la cara de una soldadura de filete.
Inclusión de escoria.
Material sólido no metálico, residuo fundente; atrapado dentro de la soldadura, en el metal de aporte o entre éste y el metal base.
Indicación.
En una inspección no destructiva, es la respuesta o evidencia de respuesta que requiere de interpretación para determinar su significado.
Indicación lineal.
En la inspección por partículas magnética, líquidos penetrantes, u otra inspección similar, es un área superficial cerrada que marca o denota una discontinuidad que requiere ser evaluada, y cuya dimensión más larga es por lo menos tres veces la anchura de la indicación.
Indicación redondeada.
En la inspección por partículas magnética, líquidos penetrante, u otra inspección similar, es un área superficial cerrada que marca o que denota una discontinuidad que requiere ser evaluada, y cuya dimensión más larga es menos de tres veces la anchura de la indicación.
Ingeniería de diseño.
Es el diseño detallado que gobierna un sistema de tuberías, desarrollado a partir de los requerimientos mecánicos y de proceso, de acuerdo a esta especificación e incluyendo todos los dibujos, normas y especificaciones necesarios.
Insertos consumibles.
Metal de aporte que se ha fundido totalmente adentro de la raíz del empalme y pasa a ser parte de la soldadura.
Inspección y supervisor autorizado.
“Inspección” es un término aplicado a las funciones ejecutadas para el propietario por un supervisor autorizado. El “supervisor autorizado” será designado por el propietario, pudiendo ser un empleado del mismo, un empleado de una organización científica o de ingeniería o un empleado de una compañía de inspección o seguros reconocida, que actuará como agente del propietario. El “supervisor autorizado” no representará ni será un empleado de la compañía que realizó la instalación, la fabricación o el
diseño, a menos que el propietario mismo sea también el instalador, fabricante o diseñador. Véase el subinciso 17.1.1.
Inspección en proceso.
Comprende la inspección visual, cuando sea aplicable a los siguientes casos:
(a) preparación y limpieza de juntas (b) precalentamiento
(c) ajuste y alineación interna antes de la soldadura
(d) posición de la soldadura, electrodo y otras variables especificadas por el procedimiento de soldadura.
(e) condición de la raíz después de la limpieza (externa e interna, donde sea posible), apoyado en exámenes de líquidos penetrantes o partículas magnéticas, cuando se especifique en la ingeniería de diseño.
(f) Eliminación de escorias y condición de la soldadura en cada tramo.
(g) Apariencia del acabado de la soldadura. (h) Véase el subinciso 17.5.7.
Instalación.
Es la colocación completa de un sistema de tuberías en su lugar definitivo e incluye cualquier tipo de ensamble, fabricación, análisis, inspección y prueba del sistema tal y como es requerido por esta especificación.
Intervalo de esfuerzos de desplazamiento.
Véase el párrafo 14.1.2.3.
Junta.
El lugar en el que dos piezas han de ser o han sido unidas mecánicamente o por soldadura.
Junta a tope.
Junta entre dos piezas situados uno frente al otro y que se encuentran aproximadamente en el mismo plano.
Junta calafateada.
Es una junta en la cual un material conveniente (o materiales), es vertido o comprimido dentro del espacio anular entre la campana (o el cubo) y la espiga (o el extremo plano), mediante el uso de herramientas, formando así un sello común.
Junta mecánica.
Es una unión para lograr resistencia mecánica en el sistema de tuberías o para evitar fugas, o ambos. La resistencia mecánica se logra mediante la utilización de conexiones con extremos roscados, o bridados, o mediante pernos, anillos etc. Para evitar fugas se utilizan empaques, superficies maquinadas, etc.
Límite elástico.
Se llama límite elástico al mayor esfuerzo que un material es capaz de soportar, sin dejar deformaciones permanentes, después de liberarlo completamente de dicho esfuerzo.
Límite de cedencia.
Se llama límite de cedencia de un material, al primer esfuerzo, inmediatamente menor que el máximo necesario para producir un gran incremento de deformación, sin seguir incrementando dicho esfuerzo. Se debe hacer notar que solamente los materiales que presenten el fenómeno de cedencia, pueden tener un límite de ésta.
Material Base.
Metal que se va a soldar con gas o arco, con soldadura dura o blanda o se va a cortar.
Material de aporte.
Metal que se agrega al hacer una junta soldada con soldadura fuerte, blanda o por soldadura eléctrica.
Metal de aporte de respaldo.
Véase “Insertos consumibles”
Montaje.
Es la unión de dos o más componentes de tubería mediante pernos, soldadura, atornillado, cementado, o mediante dispositivos de embalaje según lo especificado por la ingeniería de diseño.
Niple.
Tramo de tubo de no más de 30 cm de largo, con uno o dos extremos para soldar o de rosca, pudiendo surgir varias combinaciones de estos, por ejemplo: extremo plano y roscado; extremo biselado y roscado, etc.
Nominal.
Es una identificación numérica para dimensiones, capacidades, clases u otras características; y que es utilizada como una designación, no como una medida exacta.
Normalizado.
Véase “Tratamiento térmico”.
Operador de soldadura.
Es un operario capaz de operar correctamente máquinas y equipos de soldar y/o un equipo automático de soldadura.
Planta química.
Es una planta industrial o un conjunto de plantas destinadas a la refinación de petróleo. Una planta individual puede ser una recuperadora de gasolina, una procesadora de gas o una tratadora. Un conjunto de plantas puede constituir una refinería integrada o complejo, con varias unidades de proceso,
instalaciones de servicio, unidades del almacenamiento, y unidades para tratamiento de residuos.
Penetración de la junta.
Es la profundidad mínima de la soldadura de ranura, desde la superficie superior del metal base, hasta donde penetra la soldadura. Excluye el refuerzo de ésta.
Penetración del fondeo.
Es la profundidad de la soldadura de ranura, más lo que se prolongue la soldadura en el fondeo, medida en el eje central de la sección transversal.
Pieza soldada.
Es un ensamble de piezas metálicas que son unidas por soldadura
Predeformación en frío.
Deformación intencional de la tubería durante el ensamble para producir un desplazamiento y esfuerzo inicial deseado. La deformación en frío es benéfica porque sirve para balancear la magnitud del esfuerzo bajo condiciones de desplazamiento inicial y desplazamiento máximo. Véase el párrafo 14.1.2.4.
Presión de diseño.
La presión de diseño de un sistema de tuberías no será menor que la presión en las condiciones conjuntas más severas de presión y temperatura (mínimas o máximas) esperadas durante el servicio, para el espesor mayor o relación presión temperatura requerida. Véase el subinciso 10.1.2.
Procedimiento de soldadura.
El procedimiento de soldadura involucra métodos detallados y prácticas que intervienen en la producción de una junta soldada; así como materiales y las tolerancias en variables esenciales de procedimiento de acuerdo con el párrafo Q–11, Código ASME BPV, Sección IX.
Refuerzo.
Véase “Refuerzo de soldadura”.
Refuerzo de Soldadura.
(1) En una junta a tope, es el metal de soldadura aplicado sobre la cara de la soldadura que se extiende más allá una superficie plana común a las piezas que se están soldando.
(2) En una soldadura de filete, el metal de soldadura que contribuye a la convexidad.
Refuerzo extruído para cabezal.
Accesorio de refuerzo para aumentar la resistencia de una ramificación de tubería hecha sobre un cabezal. Estos refuerzos eliminan la necesidad de adquirir “tes” y no requieren más material. Donde el ramal se acerque al tamaño del tramo principal, se necesita una preparación cuidadosa del extremo de la tubería ramificada, y la del tramo principal, que se debilita debido a la soldadura. Véanse las reglas de refuerzo en el párrafo 11.2.3.4.
Registro del procedimiento de calificación.
Es un documento que enumera todos los datos pertinentes, incluyendo las variables esenciales empleadas y los resultados de las pruebas, utilizados en la calificación de la especificación para el procedimiento de soldadura.
Relevado de esfuerzos.
Véase “tratamiento térmico”.
Resistencia a la cedencia.
Esfuerzo en el que un material exhibe una desviación específica, de la proporcionalidad existente entre el esfuerzo y la deformación. Se expresa en términos de deformación y una compensación del 0.2% se utiliza para muchos metales.
Resistencia a la tensión.
Se llama resistencia a la tensión, al esfuerzo máximo de tensión, que un material es capaz de soportar y se calcula con la carga máxima registrada durante una prueba de tensión que se lleva hasta la rotura o colapso.
Revenido.
Véase “tratamiento térmico”.
Sensibilidad por muescas.
Medida de la reducción de la resistencia mecánica de un metal originada por la presencia de una muesca. Las muescas provocadas por un maquinado, fabricación o diseño deficiente, ocasionan concentración de esfuerzos, reduciendo la tenacidad del material. El grado de “sensibilidad de muesca” de un material, puede evaluarse comparando las energías absorbidas por probetas con muesca y sin ella, bajo condiciones de prueba estática o dinámica.
Servicio de fluido.
Término genérico que se refiere a la aplicación de un sistema de tuberías, teniendo en cuenta las propiedades del fluido, condiciones de operación, y otros factores que establecen las bases para el diseño de sistemas de tubería.
(a) Servicio de fluido categoría D — Se define
como un servicio que se aplica a las siguientes condiciones:
(1) el fluido a manejar no es inflamable, ni tóxico y no daña el tejido humano de acuerdo con lo definido en “Fluido inflamable” y “Daño del tejido humano”;
(2) la presión manométrica de diseño no es mayor a 1035 kPa(150psi); y
(3) la temperatura de diseño se encuentra entre 244.15K (–20.2ºF) y 459.15K (366.8ºF).
(b) Servicio de fluido categoría M — Se define
como un servicio en el que la sencilla exposición a una pequeña cantidad de fluido tóxico, causado
por alguna fuga, puede producir un daño irreversible en las personas al respirar o al tener contacto directo, aun cuando se tomen medidas de auxilio inmediatas.
(c) Servicio de fluido normal — Se define como
un servicio perteneciente a la mayoría de las tuberías amparadas por esta especificación, es decir, aquellas tuberías que no están sujetas a las reglas para servicios de fluido categoría D o M.
Servicio de fluido normal.
Véase “Servicio de fluidos”.
Sistemas de tubería.
Tuberías interconectadas sujetas a las mismas condiciones de diseño.
Sistema balanceado de tubería.
Desde el punto de vista del análisis de esfuerzos y flexibilidad, los esfuerzos pueden ser considerados como proporcionales a la deformación total que causan, sólo si la deformación está uniformemente distribuida y no es excesiva en ningún punto. Un sistema de tuberías que cumpla con esta condición se denomina sistema equilibrado. Véase el párrafo 14.1.2.2(a).
Sistema de tuberías desbalanceado.
En relación a la definición de “Sistema balanceado”, un sistema desbalanceado es aquel
en el cual se tiene una distribución irregular de deformaciones que puede resultar de:
1. Tubería de dimensiones pequeñas sometida a un gran esfuerzo en serie con tubería relativamente rígida de grandes dimensiones. 2. La reducción local en tamaño o espesor de pared o empleo local de un material que tienen una fuerza elástica reducida (p. ej., cinturones soldados, cuya resistencia es sustancial mente menor que la del metal base).
3. Una configuración de línea en un sistema de díametro uniforme, en el cual la expansión o contracción debe absorberse principalmente con
un desplazamiento corto en la parte mayor de la tubería.
Si no pueden evitarse configuraciones desbalanceadas de tubería, deben aplicarse métodos analíticos apropiados, con objeto de asegurar la flexibilidad adecuada del sistema. Véase el párrafo 14.1.2.1(b).
Socavado.
Es una ranura provocada por quemadura del metal base, adyacente al borde o raíz de soldadura, que se deja sin llenar con metal de soldadura.
Soldador.
Es un operario capas de ejecutar una operación de soldadura manual o semiautomática bajo los lineamientos de los párrafos del 16.1 al 16.8. (Algunas veces este término es erróneamente utilizado para denotar máquinas de soldar).
Soldadura.
Coalescencia localizada del metal producida por fusión con o sin uso de metal de aporte, y con o sin aplicación de presión.
Soldadura automática.
Proceso de soldadura que se efectúa con equipo que realiza la operación completa sin observación ni ajuste constante por parte de un operador. El equipo puede o no realizar la carga y descarga de las piezas de trabajo.
Soldadura de arco.
Proceso de soldadura donde la coalescencia del metal se efectúa por el calentamiento que produce un arco o arcos eléctricos, con o sin aplicación de presión, con o sin metal de aporte, con fundente (eléctrica) o sin él (autógena).
Soldadura de arco metálico protegido.
Proceso de soldadura de arco eléctrico en el que la coalescencia de los metales se produce por calentamiento mediante un arco entre un electrodo
metálico protegido y la pieza de trabajo. La protección se obtiene de la descomposición del recubrimiento del electrodo. En este proceso no se requiere la aplicación de presión y el metal de aporte es obtenido del mismo electrodo.
Soldadura de arco semiautomática.
Es la que se ejecuta con un equipo que controla únicamente alimentación del metal de aporte, mediante un electrodo. El avance de la soldadura se controla manualmente.
Soldadura de arco protegido con gas inerte.
Soldadura de arco que se efectúa en un gas inerte, como el argón o el helio. Se prefiere utilizar las denominaciones GMAW y GTAW.
Soldadura de arco metálico y gas.
Proceso de soldadura de arco en el que la coalescencia de los metales se produce por calentamiento mediante un arco entre el electrodo que es un metal de aporte continuo y la pieza de trabajo. La protección se obtiene de gas o mezcla de gases suministrados exteriormente. Algunas variaciones de este proceso son denominadas soldadura MIG o CO2 (términos no preferidos).
Soldadura de arco sumergido.
Proceso de soldadura de arco eléctrico en el que la coalescencia de los metales se produce por calentamiento mediante un arco entre un electrodo metálico desnudo y la pieza de trabajo. El arco es protegido por medio de un lecho de material fusible granulado que se aplica sobre la pieza de trabajo. Por lo tanto, el arco queda “sumergido” es decir, no visible. No se utiliza presión y el metal de aporte se obtiene del electrodo y algunas veces de una fuente complementaria (varillas de soldadura, fundentes, o gránulos metálicos).
Soldadura con arco de tungsteno y gas.
Proceso de soldadura de arco en el que la coalescencia de los metales se produce calentándolos con un arco entre un electrodo de tungsteno (no consumible) y la pieza de trabajo. La protección se obtiene de gas o mezcla de
gases. Puede emplearse con o sin aplicación de presión, y con o sin el uso de metal de aporte. (Este proceso algunas veces es denominado Soldadura TIG).
Soldadura blanda.
Proceso de soldadura, en el que la coalescencia se produce por calentamiento a temperaturas apropiadas y mediante el uso de aleaciones no ferrosas, con punto de fusión inferior a 700.15K (800.6ºF), pero menor que los metales por unir. El metal de aporte se distribuye por atracción capilar entre las superficies de la junta en contacto estrecho.
Soldadura con gas.
Grupo de procesos de soldadura mediante los cuales se produce la fusión calentando con una llama o llamas de gas, con o sin aplicación de presión y con o sin el uso de metal de aporte.
Soldadura manual.
Es aquella en que todas las operaciones se ejecutan y controlan manualmente.
Soldadura de filete.
Soldadura de sección transversal aproximadamente triangular que une dos superficies situadas aproximadamente en ángulo recto entre sí en una junta de traslape, en T o de esquina. (véase también “tamaño de soldadura” y “garganta de soldadura de filete”.)
Soldadura de filete completa.
Soldadura de filete cuyo tamaño es igual al espesor del miembro más delgado que se une.
Soldadura fuerte.
Proceso de soldadura, en el que la coalescencia se produce por medio de calentamiento de una aleación no ferrosa con un punto de fusión mayor de 700.15K (800.6ºF), pero menor que el metal base. El metal de aporte se distribuye entre las superficies por atracción capilar.
Soldadura de ranura.
Soldadura que se aplica en la ranura que resulta al poner en contacto dos piezas, con las dimensiones y formas apropiadas. Los tipos estándares de soldadura de ranura son: cuadrada, de un solo bisel, de un solo bisel acampanado, de una sola V acampanada, de una sola J, de una sola U, de una sola V, de doble bisel, de doble bisel acampanado, de doble V acampanada, de doble J, de doble U y de doble V.
Soldadura de sello.
Es toda soldadura que se emplea solamente para obtener hermeticidad.
Tamaño de soldadura.
Soldadura de ranura: Es la penetración de la junta. Soldadura de filete: Son las longitudes de los lados nominales. Para soldaduras entre elementos perpendiculares, aplican las definiciones de la figura 13.
Nota: Cuando el ángulo entre los miembros excede 105°, el tamaño es de menos significado, en relación a la garganta efectiva (véase también “garganta de soldadura de filete”).
Temperatura de diseño.
Es la temperatura del material representativa para las condiciones conjuntas más severas de presión y temperatura. Véase el inciso 11.3.
Temperatura mínima de diseño.
Es la temperatura del componente más baja esperada en servicio. Esta temperatura puede ordenar requerimientos especiales del diseño y de calificación de materiales. Véase el subinciso 11.3.1.
Temple.
Véase “Tratamiento térmico”.
Temple de recocido.
Véase “Tratamiento térmico de solución” en “Tratamiento térmico”.
Términos de esfuerzo frecuentemente utilizados:
(a) Esfuerzo básico permisible: Este término
cuyo símbolo es S, representa el valor de esfuerzo que esta especificación prescribe para cada tipo de material y que es determinado en base a los fundamentos del párrafo 10.2.3.2.
(b) Esfuerzo de diseño en pernos: Este término representa el esfuerzo de diseño utilizado para determinar la área de sección transversal requerida en los pernos para las junta bridadas. Véase también el párrafo 10.2.3.2.
Tipos de “exámenes radiográficos”.
Las siguientes definiciones se aplican a la radiografía requerida por la especificación o por la de ingeniería de diseño:
Radiografía 100%: Se define como exámenes
radiográficos de la circunferencia completa de todos los cinturones de soldadura en un lote definido de tubería. Si la ingeniería de diseño estipula que la radiografía al 100% también incluye soldaduras distintas a la soldadura a tope; el examen incluirá la longitud total de esas soldaduras.
Radiografía aleatoria : Término aplicado
solamente a cinturones de soldadura a tope. Es el examen radiográfico de la circunferencia completa de un porcentaje específico de cinturones de soldadura en un lote designado de tubería.
Radiografía puntual : Es la que se aplica cuando
se efectúa una exposición radiográfica simple en un punto, dentro de una extensión especifica de soldadura.
Radiografía aleatoria puntual :Es la inspección
radiográfica parcial de un porcentaje de puntos, dentro de una extensión especifica de soldadura.
Tratamiento térmico.
Operación o combinación de operaciones que comprende el calentamiento y enfriamiento de un metal o aleación en el estado sólido, con el fin de obtener ciertas condiciones o propiedades mecánicas convenientes. Este término, algunas veces se denomina “tratamiento térmico posterior a la soldadura”, debido a que el calentamiento de la tubería a cierta temperatura elimina esfuerzos residuales producidos como resultado del tratamiento mecánico y la soldadura. En general, el término incluye los diversos tipos y procesos de tratamiento térmico, los cuales son definidos a continuación:
(a) Recocido — Tratamiento térmico que implica
calentar y mantener a una temperatura adecuada y luego enfriar a una rapidez apropiada para reducir la dureza, mejorar la maquinabilidad, facilitar el trabajo en frío, producir una microestructura deseada u obtener deseables propiedades mecánicas, físicas u otras.
(b) Normalizado — Tratamiento térmico que
implica calentar una aleación ferrosa a una temperaturas apropiada por arriba del intervalo de transformación y luego enfriar en aire a una temperatura sustancialmente inferior al intervalo de transformación para producir una estructura perlítica fina.
(c) Precalentamiento — Calentamiento que se
aplica al metal base inmediatamente antes o durante los procesos de formado, soldadura o corte, el cual es utilizado junto con el tratamiento térmico para reducir los efectos perjudiciales de los gradientes de alta temperatura inherentes al proceso de soldadura. Véase el inciso 16.3.
(d) Temple — Calentamiento y enfriamiento
rápido de ciertas aleaciones a base de hierro, desde una temperatura comprendida, dentro del intervalo de transformación o superior a él, con el objeto de producir una dureza superior a la obtenida cuando la aleación no se enfría bruscamente.
(e) Tratamiento térmico requerido —
Calentamiento que se aplica a una sección del metal, posterior a los proceso de formado, soldadura o corte, el cual es utilizado para evitar o
disipar los efectos perjudiciales de los gradientes de alta temperatura inherentes al proceso de soldadura; y para relevar los esfuerzos residuales que se crean mediante los procesos de doblado y formabilidad.
(f) Tratamiento térmico a solución —
Calentamiento de una aleación a una temperatura adecuada, manteniéndola a esa temperatura durante un tiempo lo suficientemente largo para permitir que uno o más constituyentes entren en solución sólida, y luego enfriar lo suficientemente rápido para mantener los constituyentes en solución.
(g) Relevado de esfuerzos — Calentamiento
uniforme de una tubería o porción de ella, a una temperatura suficiente para liberar la mayor porción de los esfuerzos residuales (producidos como resultado del tratamiento mecánico y soldadura), seguido de un enfriamiento uniforme lo suficientemente lento para minimizar el desarrollo de nuevos esfuerzos residuales.
(h) Revenido — Recalentamiento de acero
endurecido a cierta temperatura, por debajo del intervalo de transformación, a fin de disminuir la dureza y aumentar la tenacidad.
(i) Intervalo de transformación — Es un
intervalo de temperaturas en la cual se inicia y se termina un cambio de fases.
(j) Temperatura de transformación — Es la
temperatura a la cual ocurre el cambio de fases.
Tratamiento térmico de recocido.
Véase “tratamiento térmico”.
Tratamiento térmico de solución.
Véase “tratamiento térmico”.
Tratamiento térmico posterior a la soldadura —
Véase Tratamiento térmico.
Tubería
En general el término tubería se aplica de manera amplia a los sistemas de tubería utilizados para
conducir, distribuir, mezclar, separar, descargar, medir, controlar, o detener flujo. La tubería también incluye a los elementos de soporte, pero excluye los soportes estructurales, tales como armaduras, bastidores, cimentaciones, o cualquier otro equipo excluido en esta especificación (véase el capítulo 4).
Tubería de desvío o “By Pass”.
Es toda tubería secundaria, conectada a la principal, corriente abajo y/o arriba, que divide el flujo en dos corrientes, con el fin de modificar las condiciones de éste, para igualar la presión en válvulas, para mantenimiento de dispositivos de control, etc.
Tubo rígido.
Véase “Tubo”.
Tubo — Pieza cilíndrica, hueca y cargada que se
emplea para conducir los fluidos que se manejan en las instalaciones, mencionados en el inciso 2.1(b) y que pueden ser rígidos o flexibles. Los diversos tipos de tubería, según el método de fabricación y que aplican en esta especificación, se definen como sigue:
(a) Tubo de soldadura por resistencia eléctrica — Tubo producido en tramos individuales o en forma continua a partir de placa de acero enrollada, la cual es cortada posteriormente en tramos individuales. El tubo tiene una junta longitudinal a tope, donde la coalescencia se produce mediante la aplicación de presión y el calor obtenido de la resistencia de la tubería al flujo de corriente eléctrica en un circuito del que el tubo forma parte.
(b) Tubo de soldadura a tope en horno, soldadura continua — Tubo producido en forma
continua a partir de placa de acero enrollada, la cual se corta posteriormente en tramos individuales. El tubo tiene una junta longitudinal a tope, soldada en un proceso de forja por presión mecánica después de dar a la placa caliente forma tubular a través de un conjunto de rodillos redondos de soldadura de paso.
(c) Tubo de soldadura eléctrica por fusión —
El tubo tiene una junta longitudinal a tope donde la
coalescencia se produce por soldadura de arco eléctrico de aplicación manual o automática sobre el tubo preformado. La soldadura puede ser simple o doble y puede hacerse con o sin metal de aporte.
(d) Tubo de soldadura de doble arco sumergido — El tubo tiene una junta longitudinal
a tope hecha por lo menos en dos pasos, uno de los cuales se aplica en el interior del tubo. La coalescencia se produce mediante el calentamiento de un arco o arcos eléctricos entre electrodo o electrodos metálicos desnudos y el tubo. La soldadura se protege por medio de una cubierta de material fundente granular. En este proceso no se requiere la aplicación de presión y el metal de aporte tanto interior como exterior se obtiene del electrodo o electrodos.
(e) Tubo sin costura — Tubo producido por el
procedimiento de penetración de lingotes en caliente, seguido de laminado o estirado o de ambos.
Unidad de proceso.
Es el área cuyos límites están establecidos por la ingeniería, y dentro de la cual se realizan las reacciones, separaciones, y otros procesos. Algunos ejemplos de instalaciones que no son clasificados como unidades de proceso son: áreas de carga, patios de tanques y terminales de carga.
Verificación visual.
Consiste en observaciones de la porción de componentes, juntas y otros elementos de la tubería que están, o pueden estar expuestos a la vista antes, durante o después de la manufactura, ensamble, instalación, inspección o prueba. El examen incluye la verificación de los requerimientos de la especificación y de la ingeniería de diseño para los materiales y componentes, dimensiones, preparación de la junta, alineación, soldado o unión, soportes, ensamble e instalación. Véase el párrafo 17.5.2.1
7.0 Abreviaturas.
7.1 API American Petroleum Institute 7.2 ASA Acoustical Society of America 7.3 ASCE American Society of Civil Engineers 7.4 ASME American Society of Mechanical
Engineers.
7.5 ASNT American Society for Nondestructive Testing.
7.6 ASTM American Society for Testing and Materials.
7.7 BPV Boiler and Pressure Vessel. 7.8 DGN Dirección General de Normas. 7.9 EJMA Expansion Joint Manufacturer
association.
7.10 MSS Manufacure Standarization Society of Valve and Fittings Industry. 7.11 NACE National Association of Corrosion
Engineer.
7.12 NPS Nominal Pipe Size.
7.13 UNS Unified Numbering System. 7.14 ZAC Zona afectada por el Calor.
8. Materiales.
8.1 Requerimientos generales.
En este capítulo se establecen las limitaciones y calificaciones requeridas para los materiales basados en sus propiedades inherentes. Su uso en tuberías, está también sujeto a los requerimientos y limitaciones indicados en otras partes de esta especificación. Véase el párrafo 14.2.1.4 para materiales de soportería y el inciso 8.1 del apéndice 6, para consideraciones precautorias.
8.1.1 Materiales y especificaciones. 8.1.1.1 Materiales enlistados o autorizados.
Cualquier material utilizado para algún elemento de tubería a presión, debe ajustarse a una especificación enlistada ó autorizada, cubriendo propiedades químicas, físicas, mecánicas, métodos y procesos de fabricación, así como tratamientos térmicos y control de calidad y debiendo, además ajustarse a los requerimientos de esta especificación; excepto como se establece en el párrafo 8.1.1.2.
8.1.1.2 Materiales no enlistados o autorizados.
Los esfuerzos permisibles para materiales no enlistado, que se ajusten a una especificación autorizada, deben determinarse de acuerdo con la base aplicable de esfuerzos permisibles de esta especificación u otra base más conservadora.
8.1.1.3 Limitaciones sobre materiales desconocidos.
No deberán emplearse materiales de especificación desconocida para componentes de tubería sometida a presión interna.
8.1.1.4 Materiales recuperados.
Pueden usarse, tanto el tubo recuperado como sus componentes, siempre y cuando sean adecuadamente identificados bajo alguna una especificación enlistada, al igual que a los requerimientos de esta especificación, debiendo efectuarse una limpieza adecuada e inspeccionarse para determinar el espesor mínimo de pared, así como posibles defectos que pudieran ser inaceptables para el servicio pretendido.
8.1.2 Limitaciones de temperatura.
El diseñador debe determinar si los materiales que cumplen los requerimientos de esta especificación, son adecuados para el servicio, en el rango de temperatura de operación, debiendo hacerse referencia a la nota 7 del Apéndice "2", que explica los medios para estipular las limitaciones, tanto
restrictivas como precautorias, en las tablas 16 y 17.
8.1.2.1 Límites superiores de temperatura, materiales enlistados.
(a) No debe usarse un material enlistado a una temperatura de diseño mayor que la máxima establecida por el rango de operación o por el valor de esfuerzo, excepto como se estipula en el inciso (b).
(b) Puede usarse un material enlistado a una temperatura mayor que la máxima estipulada en el inciso (a), si es que no existe prohibición en el apéndice 2 o en alguna otra parte de esta especificación y si el diseñador determina, en base a un programa científico apoyado en tecnología reconocida, que el material tiene suficiente resistencia y estabilidad, siendo además adecuado para las condiciones del servicio. Los factores que debe considerar el diseñador deben incluir:
1) La aplicación y confiabilidad de los datos del material, especialmente para los límites de rango de temperatura.
2) Resistencia a los efectos dañinos por exposición de los materiales al fluido y al medio ambiente en todo el rango de temperatura; y 3) Determinación de esfuerzos permisibles de acuerdo con el subinciso 10.2.3.
(c) Los límites superiores de temperatura para un material no enlistado, pero aceptable bajo el párrafo 8.1.1.1 deben estar de acuerdo con una práctica reconocida de ingeniería. Las consideraciones del subinciso 8.1.2.1.b, aplican también para la evaluación de la conveniencia de materiales no enlistados.
8.1.2.2 Límites inferiores de temperatura, materiales enlistados.
(a) Un material puede usarse a cualquier temperatura no menor que la mínima mostrada en el apéndice 2, con tal que el metal base, soldaduras, y la zona afectada por calor (ZAC)
estén calificados como lo establece la columna A de la tabla 3 en el renglón aplicable.
(b) Para los aceros al carbono señalados con una letra en la columna de temperatura mínima del apéndice 2, la temperatura mínima se define por la curva aplicable y las notas de la fig. 1. Si alguna combinación de temperatura mínima de diseño y espesor esta en ó por encima de la curva, en este caso no se requirá prueba de impacto.
(c) Un material podrá ser utilizado a una temperatura por debajo de la mínima indicada en el apéndice 2 ó en la fig. 3 (incluyendo notas), a menos que sea prohibitivo en la tabla 3, en el apéndice 2, ó en cualquier otra parte de esta especificación, y con tal de que el metal base, soldadura y la ZAC estén calificados como se establece la columna B de la tabla 3 en el renglón aplicable.
8.1.3 Métodos de prueba de impacto y criterios de aceptación para metales. 8.1.3.1 Generalidades.
Cuando se requiere prueba de impacto, por lo dispuesto en la tabla 3, en las previsiones en otras partes de esta especificación ó por la ingeniería de diseño, ésta debe efectuarse de acuerdo con la tabla 4 utilizando los métodos de prueba y criterio de aceptación descritos en el párrafo 8.1.3.2 hasta el párrafo 8.1.3.5.
8.1.3.2 Procedimiento.
La prueba de impacto para cada forma de producto de material en cualquier especificación (incluyendo las soldaduras en los componentes), debe hacerse utilizando los procedimientos y los aparatos indicandose ASTM A-370 y conforme a los requerimientos de prueba de impacto de las siguientes especificaciones, excepto que deben tener precedencia los requerimientos específicos del presente documento, cuando entren en conflicto con los establecidos en estas especificaciones.
FORMA DE PRODUCTO ESPECIFICACIONES ASTM Tubo
Tubo para cambiador Conexiones
A333 A334 A420
Forjas Fundiciones Tornillería Placa A350 A352 A320 A20 8.1.3.3 Especímenes de prueba.
Cada juego de especímenes para prueba de impacto, debe consistir de tres barras. Todas las pruebas de impacto deben efectuarse en barras estándar de sección transversal cuadrada de 10 mm (0.394 pulg.) con muesca Charpy en "V", excepto cuando la forma o espesor del material, no lo permitan. Las pruebas Charpy de impacto, deben llevarse a cabo en especímenes del espesor completo del material, las cuales pueden maquinarse, a fin de eliminar irregularidades. Alternativamente, tal material puede reducirse en su espesor, a fin de producir el mayor espécimen Charpy posible, de acuerdo a la tabla 1.
8.1.3.4 Temperatura de prueba.
Para todas las pruebas Charpy de impacto, debe observarse el criterio de temperatura de prueba de los incisos 1 (a) ó (b) respectivamente. Los especímenes de prueba, al igual que las tenazas de sujeción, deben enfriarse durante un periodo lo suficientemente largo como para alcanzar la temperatura de prueba.
(a) Para materiales con espesor igual o mayor de 10 mm (0.394 pulg.): Donde el mayor espécimen obtenible, con muesca Charpy en "V", tenga un ancho de 8 mm, por lo menos, a lo largo de la muesca, la prueba Charpy, usando tal espécimen, debe realizarse a una temperatura no mayor que la mínima de diseño. Donde el mayor espécimen posible de prueba, tenga un ancho menor de 8 mm, ésta debe conducirse a una temperatura menor que la mínima de diseño, mediante la cantidad mostrada en la tabla 1 para este ancho del espécimen.
(b) Para materiales con espesor menor de 10 mm (0.394 pulg.). Donde el mayor espécimen obtenible con muesca sea de por lo menos un 80% del espesor del material, la prueba Charpy de tal espécimen debe realizarse a una temperatura no mayor que la mínima de diseño y cuando dicho espécimen tenga un ancho a lo largo de la
muesca, menor de un 80% del espesor del material, la prueba debe realizarse a una temperatura menor que la mínima de diseño, en una cantidad igual a la diferencia entre la reducción de temperatura ( indicada en la tabla 1), correspondiente al espesor real del material y la reducción de temperatura correspondiente al ancho del espécimen Charpy realmente probado.
8.1.3.5 Criterios de aceptación.
(a) Requerimientos mínimos de energía: excepto para los materiales de tornillería, los requerimientos de energía mínima para aceros al carbono y baja aleación, con esfuerzos a la tensión mínimos especificados menores 656 MPa (95 Ksi), deben ser indicados los en la tabla 2. (b) Requerimientos de expansión lateral: los aceros al carbono y de baja aleación con resistencias a la tensión mínimas especificadas iguales o mayores de 656 MPa (95 Ksi), todos los aceros para tornillería, así como los de aleación alta (números P6, P7 y P8) deben tener una expansión lateral opuesta a la muesca, no menor de 0.38 mm (0.015 pulg.) para todos los tamaños de especímenes. La expansión lateral es el incremento en el ancho del espécimen fracturado por impacto sobre el del espécimen no roto medido por el lado de la compresión paralelo a la línea que constituye la parte inferior de la muesca en "V" (véase ASTM–A370).
(c) Requerimientos de las pruebas de impacto en soldaduras. Cuando dos metales base que tengan diferentes valores de energía de impacto se unan por medio de soldadura, los requerimientos de energía de la prueba de impacto deben cumplir con los requerimientos del metal base que tenga un esfuerzo a la tensión mínima especificada más aproximado a la del metal de la soldadura.
(d) Repetición de pruebas.
(1) Criterio sobre la energía absorbida. Cuando el valor promedio de los tres especímenes iguale o exceda el valor mínimo permitido para un solo espécimen y el valor de más de uno de ellos sea inferior al promedio requerido, o cuando el valor para un espécimen sea inferior al mínimo permitido para un solo espécimen, debe repetirse la prueba de tres especímenes adicionales. El
valor para cada uno de estos especímenes, en los cuales se repitió la prueba, deberá ser igual o mayor al valor promedio requerido.
(2) Criterio sobre la expansión lateral. En caso de que el valor de la expansión lateral para un espécimen, en un grupo de tres, sea menor de 0.38 mm (0.015 pulg), pero no menor de 0.25 mm (0.01 pulg) y si el valor promedio para tres especímenes, iguala o excede de 0.38 mm (0.015 pulg), puede efectuarse una prueba adicional con tres especimenes, los cuales deben igular o exceder el valor mínimo especificado de 0.38 mm (0.015 pulg). En el caso de materiales tratados térmicamente, si los valores requeridos no se obtienen mediante dicha prueba adicional o sí los valores de esta prueba estan por debajo del mínimo permitido, el material puede volver a tratarse térmicamente y volver a repetirse la prueba. Posterior al tratamiento térmico, debe efectuarse un juego de tres especimenes. Para su aceptación, la expansión lateral de cada uno de estos especimenes debe igualar o exceder el valor mínimo especificado de 0.38 mm (0.015 pulg). (3) Para resultados erráticos de prueba. Cuando un espécimen defectuoso sea la causa de un resultado errático o exista la incertidumbre en el procedimiento de la prueba, se permite llevar a efecto una nueva prueba.
8.1.4 Requerimientos de materiales por servicio de fluidos.
8.1.4.1 Generalidades
Los requerimientos en el subinciso 8.1.4 aplican a partes que estén sujetas a presión. Las cuales no aplican a materiales usados para soportería, empaques, empaquetaduras o tornillería. Ver también el inciso 8.1 del apéndice 6.
(a) Hierro dúctil: No debe usarse en partes sometidas a presión interna, a temperaturas menores 244.15K (-20°F) (excepto el hierro dúctil austenítico) o a mayores de 616.15K (649°F). Puede usarse el hierro dúctil austenítico conforme a ASTM – A571, a temperatura debajo de 244.15K (-20°F), incluso hasta la temperatura de la prueba de impacto, conocida de acuerdo con esa
especificación, pero no debajo de 77.15K (–320.8° F).
Las válvulas con cuerpos y bonetes o tapas hechos de materiales conforme a ASTM – A395 y ajustándose a todos los requerimientos del ASME B16.42 y B16.34 Clase estándar, API 593, 604 ó 609 pueden usarse dentro de los rangos de presión – temperatura dados en ASME B16.42. No debe efectuarse ninguna soldadura en la fabricación o en la reparación de componentes de hierro dúctil ni en el armado de tales componentes en un sistema de tuberías.
(b) Otros hierros colados: No deben usarse los siguientes materiales bajo condiciones cíclicas severas; si se suministra una adecuada protección contra el excesivo calor, así como contra el choque térmico y mecánico, al igual que contra el abuso, pueden usarse en otros servicios sujetos a las siguientes limitaciones:
(1) El hierro colado no debe usarse en líneas aéreas dentro de los límites de la unidad de proceso en servicio de hidrocarburos u otros fluidos inflamables, a temperaturas superiores a 422.15K (300.2°F) ni a presiones manométricas superiores a 1,035 kPa (150 Psi). En otros lugares, la presión límite deberá ser de 2,760 kPa (400 Psi).
(2) El hierro maleable no debe usarse en ningún servicio de fluido a temperaturas menores de 244 K (–20°F) o mayores de 616.15K (650°F) ni en servicio de fluidos inflamables a temperaturas superiores a 423.15K (302°F) ni a presiones manométricas superiores a 2,760 kPa (400 Psi). (3) No debe usarse el hierro al alto silicio (14.5 % Si) en servicio de fluido inflamables debiendose consultar al fabricante, en cuanto a los rangos de operación presión – temperatura, así como en lo relativo a las medidas precautorias al usar este material.
(c) Otros materiales metálicos.
(1) En caso de que se efectúen soldaduras o corte térmico en fundiciones de aluminio, ni los esfuerzos permisibles del Apéndice 2 ni los índices de componentes enlistados en la tabla 5 serán aplicables. Es responsabilidad del diseñador,
establecer tales esfuerzos y rangos de operación consistentes con los requerimientos de esta especificación.
(2) No debe usarse plomo, estaño ni sus aleaciones en servicios de fluidos inflamables.
8.1.4.3 Materiales para revestimientos metálicos y plásticos.
Los materiales con encamisado y forro metálicos pueden usarse de acuerdo con las siguientes previsiones.
(a) Si los componentes de tubería están hechos de placa con encamisado integral, conforme a ASTM A263, A264 ó A265, el diseño por presión, de acuerdo con las reglas en el inciso 11.2 puede basarse en el espesor total del metal base y del forro integral, después de restar cualquier tolerancia a la corrosión, siempre y cuando, tanto el metal base, como el forro integral, sean aceptados para el uso de esta especificación bajo el subinciso 8.1.1, siempre y cuando la placa del forro integral se haya probado en cuanto a esfuerzo cortante, y satisfaga todos los requerimientos de la especificación ASTM aplicable. El esfuerzo permisible para cada material (base y forro), deberá tomarse del Apéndice 2 o determinarse de acuerdo con las reglas en el subinciso 10.2.3. Sin embargo, siempre que el esfuerzo permisible usado para el forro del espesor de diseño no llegue a ser mayor que el esfuerzo de diseño usado en esta parte del metal base.
(b) Para todos los demás componentes con forro integral o con encamisado no integrado, el metal base debe ser un material aceptado por esta especificación como se define en el subinciso 8.1.1 y el espesor usado en el diseño de presión, de acuerdo con el inciso 11.2, no debe incluir ni el espesor de forro ni el del encamisado. El esfuerzo permisible utilizado debe ser el correspondiente al del metal base a la temperatura de diseño. Para tales componentes, los materiales para el forro integral o para el encamisado, deberán ser cualesquiera, que a juicio del cliente sean adecuados para el servicio propuesto, así como para el método de fabricación y el armado de los componentes de la tubería.
(c) Excepto para los componentes diseñados de acuerdo con las previsiones del inciso (a), las limitaciones en servicio de fluido sobre los materiales estipulados en esta especificación no restringen su uso como forro o encamisado en tubo u otros componentes. Tienen primacía las limitaciones de los materiales externos (incluyendo aquéllas sobre componentes y juntas), excepto que deberán considerarse las propiedades, tanto de los materiales externos como de los internos y de cualquier material de enlace, entre ellos al establecer las limitaciones de temperatura.
(d) La prefabricación por soldadura en componentes de tubería con forro integrado o encamisado, junto con la inspección y prueba de tales componentes, debe estar de acuerdo con las previsiones de los párrafos UCL 30 al UCL 52 del ASME Code Section VIII, o con las previsiones de los Capítulos 15 y 16 de esta especificación cualesquiera que sean las más rigidas.
8.1.5 Deterioro de materiales en servicio.
La selección de materiales para resistir deterioro en el servicio, está fuera del alcance de esta especificación. La selección de materiales apropiada para las condiciones propuestas de operación, es responsabilidad del ingeniero de diseño (ver Apéndice “3”).
8.2 Materiales y partes misceláneas. 8.2.1 Materiales para juntas y auxiliares.
Al seleccionar los materiales, tales como solventes, cementos, materiales para soldadura blanda y de estaño, empaques, anillos “O-ring" para sellar juntas, el diseñador deberá tomar en consideración su conveniencia para el servicio de fluido (debe considerarse también, los posibles efectos de los materiales de la junta o auxiliares en el fluido manejado).