1. Introducción
En todo proyecto de construcción
por uniones soldadas es recomendable establecer un manual de construcción o procedimiento
general de soldadura, en el cual se determinen los lineamientos generales para
la ejecución de las actividades.
Los lineamientos deberán
contemplar el código o normativa de referencia; responsabilidad del
constructor, de la supervisión y del propietario de la instalación; sobre la
trazabilidad e identificación de las juntas soldadas; sobre los procesos de
soldadura y consumibles; sobre la calificación de procedimientos y de
soldadores y/u operadores; preparación de la junta; reparación de juntas
soldadas; aspectos de seguridad y medio ambiente; y entre otras consideraciones
que sean particulares de cada proyecto.
2. La preparación de la junta y la distancia mínima entre
los bordes de dos juntas soldadas
La preparación
de la junta involucra varios aspectos tales como verificación del último plano
para construcción, validación del material, verificación del bisel de la junta,
dimensionamiento de la junta, limpieza, alineamiento, apuntalamiento,
precalentamiento y otros aspecto que considere por necesario el constructor.
En el
alineamiento es donde se debe verificar que el arreglo de las partes a soldar
mantengan una distancia mínima entre los bordes de dos juntas soldadas, por
ejemplo, cuando se unen dos extremos de tubería con costuras longitudinales,
sus costuras longitudinales no deberán coincidir debiendo haber un
desplazamiento angular entre ellas; así también estas costuras
circunferenciales deberán mantener una distancia mínima entre ellas (longitud
del niple).
Mantener estas
distancias entre los bordes de dos juntas soldadas es para evitar la
interacción de sus zonas afectadas por el calor, es decir evitar que el
material de base sufra nuevos ciclos térmicos innecesariamente.
3. Distancia de la zona afectada por el calor
Un aspecto a
tener en consideración sería determinar cual es la distancia de la zona
afectada por el calor, la cual inicia desde la línea de fusión, y como puede
variar en función del espesor de pared del material, la temperatura de
precalentamiento y la energía neta aportada.
Adams[1],
determinó una ecuación para determinar la tempera máxima (Tp) alcanzada sobre
la superficie de una chapa de espesor (t) para una determinada distancia (Y),
en función del energía neta aportada (H), la temperatura de fusión (Tm) del
material, la temperatura inicial del
material (To) y el calor especifico volumétrico (rC).
Considerando que la temperatura mínima de transformación de fase para un acero al carbono es igual a 723°C (Tp), se podrá determinar la distancia (Y) de la zona afectada por el calor.
Realizando un
análisis por simulación de Monte Carlo, por medio del @Risk, para una plancha en
acero al carbono de espesor de pared nominal a 4 mm, rC
= 0.0044 J/mm3C y temperatura de fusión igual a 1510°C, con
distribución Beta-Pert, se verifica que para una probabilidad del 95% la
distancia de la zona afectada por el calor puede ser igual o menor a 16,8 mm,
es decir mayor a cuatro veces el espesor de pared de la plancha.
4. ¿Cuál es la distancia mínima entre los bordes de dos
juntas soldadas?
Cada código o normativa establece estas distancias mínimas, por ejemplo el
API 650 12th Ed. Welded Steel Tanks for Oil Storage, indica que para juntas
verticales adyacentes entre dos anillos (virolas) no deberán estar alineadas y
que la distancia de separación entre cada una de ellas deberá ser como mínimo
cinco veces el espesor de pared de la plancha del anillo más grueso (ver
5.1.5.2 (b)).
La BS4515-2009 Specification for welding of steel pipelines on land and
offshore. Carbon and Carbon Manganese
steel pipelines, indica que la distancia mínima entre dos soldaduras
circunferenciales debe ser igual a cuatro veces el espesor de pared de la
tubería.
Los códigos ASME ni API 1104 Welding of pipelines and related facilities, mencionan
sobre la separación mínima deseada entre dos juntas soldadas. Una buena
práctica para la construcción de gasoductos enterrados es que las costuras longitudinales
de dos tuberías adyacentes se encuentren entre las 11h a 1h, siendo la parte
superior las 12h y separadas un ángulo no menor a 45°.
5. Conclusión
- Si la distancia más crítica de una zona afectada por el calor genera para un plancha de espesor delgado aproximadamente 16,8 mm, entonces dos soldaduras adyacentes como mínimo deberán poseer una distancia medida entre sus bordes mayor o igual 38 mm (1.5”).
- La recomendación brindada por la BS4515 con respecto a la distancia entre los bordes de dos uniones circunferenciales igual a 4 veces el espesor de pared de la tubería no aplicaría para espesores delgados.
- Como regla práctica se puede adoptar lo siguiente:
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Situación
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Distancia Mínima
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Costuras longitudinales de
dos tuberías adyacentes en el plano circunferencial.
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100 mm (4”) como mínimo y
que se ubiquen entre las 11h a 1h.
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Costuras circunferenciales
(longitud de un niple).
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1000 mm (40”) como mínimo,
con la finalidad de poder realizar inspección con equipo de ultrasonido.
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[1] Kuo, S., Welding Metallurgy –
Chapter 2 Heat Flow in Welding, 2nd Ed., John Willey & Sons, Inc., New
Jersey, US; 2003
