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 ASOCIACION COLOMBIANA DE SOLDADURA Y ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS DESCRIPTORES: tubería para gas; soldadura; soldadura para tubería. 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
PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado 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 en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 05 Soldadura. ACOSEND. COLOMBIA, ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE SOLDADURA Y ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS. CODINTER S.A. CORPACERO COTECMAR ELECTROMANUFACTURAS S.A. INGYEND LTDA LINCOLN SOLDADURA DE COLOMBIA LTDA. Q.M.A S.A. SENA SOLDADURAS MEGRIWELD S.A. TECNICONTROL S.A. TECSUD UNIVERSIDAD NACIONAL Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: ACERÍAS DE COLOMBIA ACERÍAS PAZ DEL RÍO AGAFANO ASOCIACIÓN NACIONAL DE INDUSTRIALES -ANDI- ATM INGENIERÍA LTDA. CARROCERÍAS EL SOL CARROCERÍAS Y TALLERES JGB CDP DE FUNDICIÓN Y SOLDADURA Y UNIVERSIDAD DEL VALLE CENTRAGAS SCA CINSA CODENSA COMPAÑÍA COLOMBIANA METALMECÁNICA S.A. -COLMESA S.A.- CRYOGAS S.A. ECOPETROL ELECTRODOS OERLIKON DE COLOMBIA LTDA. EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ ESP ENGICAST LTDA. ESFERA INGENIERÍA LTDA. EXCO COLOMBIANA S.A. EXTRUCOL GAS NATURAL S.A. E.S.P. IMG SA
INCONCAR LTDA. INDUBO INDUSTRIAS METÁLICAS ASM INSPEQ INGENIERÍA LTDA. INTERTEK J&W INGENIEROS LTDA. MECÁNICOS ASOCIADOS S.A. NATIONAL MECHANICAL BOARD E.U. NON PLUS ULTRA PROMIGAS QWING SAGER S.A. SIDOR SUPERPOLO TENCO TUBOS DEL CARIBE UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA UNIVERSIDAD DEL NORTE (DPTO. ING. BÁSICA) UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA (METALÚRGICA E INDUSTRIAL) ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) CONTENIDO Página 1. GENERALIDADES... 1 1.1 OBJETO... 1 2. REFERENCIAS NORMATIVAS... 2 3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS... 3 3.1 GENERALIDADES... 3 3.2 DEFINICIONES... 3 4. ESPECIFICACIONES... 4 4.1 EQUIPO... 4 4.2 MATERIALES... 4 4.1 EQUIPO... 4 4.2 MATERIALES... 4 5. CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA EN UNIONES SOLDADAS CON METAL DE APORTE... 6 5.1 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO... 6 5.2 REGISTRO... 6 5.3 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO... 6 5.4 VARIABLES ESENCIALES... 11 5.5 SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO. SOLDADURAS A TOPE... 13 5.6 ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS. SOLDADURAS A TOPE... 13
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Página 5.7 SOLDADURA DE JUNTAS DE ENSAYO - SOLDADURAS DE FILETE... 23 5.8 ENSAYO DE JUNTAS SOLDADAS - SOLDADURAS DE FILETE... 23 6. CALIFICACIÓN DE SOLDADORES... 25 6.1 GENERALIDADES... 25 6.2 CALIFICACIÓN SENCILLA... 26 6.3 CALIFICACIÓN MÚLTIPLE... 27 6.4 INSPECCIÓN VISUAL... 31 6.5 ENSAYO DESTRUCTIVO... 31 6.6 RADIOGRAFÍA. ÚNICAMENTE PARA SOLDADURAS A TOPE... 33 6.7 RECALIFICACIÓN... 33 6.8 REGISTROS... 33 7. DISEÑO Y PREPARACIÓN DE UNA JUNTA PARA SOLDADURA DE PRODUCCIÓN... 34 7.1 GENERALIDADES... 34 7.2 ALINEAMIENTO... 34 7.3 USO DE ALINEADORES PARA SOLDADURAS A TOPE... 34 7.4 BISEL... 34 7.5 CONDICIONES ATMOSFÉRICAS... 34 7.6 ESPACIO LIBRE 35 7.7 LIMPIEZA ENTRE CORDONES... 35 7.8 SOLDADURA EN POSICIÓN FIJA... 35 7.9 SOLDADURA EN POSICIÓN GIRADA... 35
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Página 7.10 IDENTIFICACIÓN DE LAS SOLDADURAS... 36 7.11 PRECALENTAMIENTO Y POSTRATAMIENTO TÉRMICO... 36 8. INSPECCIÓN Y ENSAYO DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN... 36 8.1 DERECHOS DE INSPECCIÓN... 36 8.2 MÉTODOS DE INSPECCIÓN... 36 8.3 CALIFICACIÓN DEL PERSONAL DE INSPECCIÓN... 36 8.4 CERTIFICACIÓN DEL PERSONAL DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS... 37 9. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS... 37 9.1 GENERALIDADES... 37 9.2 DERECHOS DE RECHAZO... 37 9.3 ENSAYO RADIOGRÁFICO... 37 9.4 ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS... 47 9.5 ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES... 48 9.6 ENSAYO DE ULTRASONIDO... 49 9.7 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN VISUAL PARA EL SOCAVADO... 51 10. REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS... 52 10.1 AUTORIZACIÓN PARA REPARAR... 52 10.2 PROCEDIMIENTO DE REPARACIÓN... 52 10.3 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN... 52 10.4 SUPERVISIÓN... 52 10.5 SOLDADOR... 53
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Página 11. PROCEDIMIENTOS PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS... 53 11.1 MÉTODOS DE ENSAYO RADIOGRÁFICO... 53 11.2 MÉTODO DE ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS... 59 11.3 MÉTODO DE ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES... 59 11.4 MÉTODO DE ENSAYO POR ULTRASONIDO... 60 12. SOLDEO MECANIZADO CON ADICIÓN DE METAL DE APORTE... 66 12.1 PROCESOS ACEPTADOS... 66 12.2 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO... 66 12.3 REGISTRO... 66 12.4 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO... 66 12.5 VARIABLES ESENCIALES... 68 12.6 CALIFICACIÓN DEL EQUIPO DE SOLDADURA Y DE LOS OPERADORES... 70 12.7 REGISTROS PARA LA CALIFICACIÓN DE OPERADORES... 71 12.8 INSPECCIÓN Y ENSAYOS DE SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN... 72 12.9 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS... 72 12.10 REPARACIÓN Y ELIMINACIÓN DE DEFECTOS... 72 12.11 ENSAYO RADIOGRÁFICO... 72 13. SOLDADURA AUTOMÁTICA SIN ADICIONES DE METAL DE APORTE... 72 13.1 PROCESOS ACEPTABLES... 72 13.2 CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO... 72 13.3 REGISTROS... 78 13.4 ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO... 78
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Página 13.5 VARIABLES ESENCIALES... 79 13.6 CALIFICACIÓN DEL EQUIPO Y DE LOS OPERADORES... 79 13.7 REGISTROS DE LA CALIFICACIÓN DEL OPERADOR... 79 13.8 GARANTÍA DE CALIDAD EN LA SOLDADURAS DE PRODUCCIÓN... 80 13.9 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS... 80 13.10 REPARACIÓN Y REMOCIÓN DE DEFECTOS... 81 13.11 PROCEDIMIENTO RADIOGRÁFICO... 81 DOCUMENTO DE REFERENCIA... 121 ANEXO A CRITERIOS ALTERNATIVOS NORMALIZADOS DE ACEPTACIÓN PARA SOLDADURAS PERIMETRALES... 82 ANEXO B SOLDADURA EN SERVICIO... 106 FIGURAS Figura 1. Ejemplo de formato para la especificación del procedimiento... 8 Figura 2. Ejemplo de formato para registro de ensayos... 9 Figura 3. Localización de probetas de ensayo para calificación del procedimiento Ensayo de soldadura a tope... 15 Figura 4. Probeta para el ensayo de resistencia a la tracción... 17 Figura 5. Probeta para el ensayo de sanidad (mella o nick)... 19 Figura 6. Probeta para ensayo de doblado de cara y de raíz. Espesor de pared E 12,7 mm (1/2 de pulgada)... 20 Figura 7. Probeta para ensayo de doblado lateral. Espesor de pared E 13 mm (1/2 de pulgada)... 20
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Página Figura 8. Dimensionamiento de las discontinuidades en probetas de soldadura... 21 Figura 9. Matriz para ensayos de doblado guiado... 22 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 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.... 25 Figura 12. Localización de probetas de ensayo de soldadura a tope para el ensayo de calificación del soldador... 29 Figura 13. Penetración inadecuada sin desalineamiento (IP)... 39 Figura 14. Penetración inadecuada debida a desalineamiento (IPD)... 40 Figura 15. Penetración inadecuada en la sección transversal (ICP)... 40 Figura 16. Fusión incompleta en el cordón de raíz o en la parte superior de la junta (IF)... 40 Figura 17. Fusión incompleta debido a traslape frío (IFD)... 41 Figura 18. Concavidad interna (IC)... 41 Figura 19. Distribución máxima de porosidades. Espesores de pared menores o iguales a 12,7 mm (1/2 de pulgada)... 44 Figura 20. Distribución máxima de porosidades. Espesores de pared mayores a 12,7 mm (1/2 de pulgada)... 45 Figura 21.A Bloque de referencia para ensayo por ultrasonido manual.... 63 Figura 21.B. Establecimiento de la distancia, ángulo refractado y la velocidad... 63 Figura 21.C Procedimiento de transferencia.... 64 Figura 22. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a tope para el ensayo de calificación del procedimiento. Soldadura por Destello (Flash).... 74 Figura 23. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a tope para el ensayo de calificación del procedimiento. Soldadura por destello (Flash).... 74
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) Página Figura 24. Localización de probetas de ensayo de soldaduras a tope para el ensayo de calificación del procedimiento. Soldadura por destello (Flash).... 75 Figura 25. Probeta de dos pulgadas para ensayo de sanidad... 77 TABLAS Tabla 1. Grupos de metal de aporte... 13 Tabla 2. Tipo y número de probetas para el ensayo de la calificación del procedimiento... 14 Tabla 3. Tipo y número de probetas de ensayo de soldadura a tope para la calificación del soldador y para el ensayo destructivo de soldaduras de producción... 32 Tabla 4. Dimensiones máximas del socavado... 51 Tabla 5. Espesor del tubo vs diámetro del alambre del IQI ASTM E747... 56 Tabla 6. Espesor del tubo vs diámetro del alambre del IQI ASTM E747... 57 Tabla 7. Tipo y número de probetas de ensayo para el ensayo de la calificación del procedimiento. (Soldadura por destello FW únicamente)... 75
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) RESUMEN SOLDADURA DE LÍNEAS DE TUBERÍA Y DE INSTALACIONES RELACIONADAS 1. GENERALIDADES 1.1 OBJETO Esta norma trata acerca de la soldadura con gas combustible y con arco eléctrico de soldaduras a tope, de filete, y soldadura embonada en tuberías de acero al carbono y de baja aleación usadas en la compresión, bombeo y transmisión de petróleo crudo, productos del petróleo, gases combustibles, dióxido de carbono y nitrógeno y, donde sea posible, cubre soldaduras en sistemas de distribución. Esta norma se aplica tanto a soldaduras de construcciones nuevas como en servicio. La soldadura puede ser realizada empleando los procesos de arco eléctrico con electrodo revestido, arco sumergido, arco eléctrico con electrodo continuo y gas protector, arco eléctrico con electrodo de tungsteno y gas protector, soldadura con arco de plasma, arco eléctrico con electrodo tubular, soldadura de oxi-acetileno, soldadura de resistencia a tope por destello; o por una combinación de estos procesos usando una técnica manual, semiautomática, automática o una combinación de estas técnicas. Las uniones soldadas pueden ser efectuadas por soldadura en posición fija, girada o por una combinación de estas posiciones. Esta norma también trata de los procedimientos de ensayo por radiografía, partículas magnéticas, líquidos penetrantes y ultrasonido; también trata de los criterios de aceptación para ser aplicados a las soldaduras de producción efectuadas y ensayadas por métodos destructivos o inspeccionados por radiografía, partículas magnéticas, líquidos penetrantes, ultrasonido e inspección visual Los valores establecidos dentro de cualquiera de los dos sistemas de unidades en libras - pulgadas o unidades en Sistema Internacional deben ser considerados separadamente como normativos. Cada sistema debe ser considerado independiente del otro, sin combinar valores de ninguna manera. Otros procesos diferentes de aquellos que fueron descritos anteriormente serán considerados para incluirse en esta norma. Quienes deseen tener otros procesos incluidos, deberán suministrar 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
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) RESUMEN 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, y f) procedimientos de reparación. Se pretende que todos los trabajos realizados de acuerdo con esta norma cumplan o excedan los requisitos de la misma. 2. REFERENCIAS NORMATIVAS Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este 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 baja aleación (AWS A.5.5). NTC 2632:1998, Soldadura. Electrodos y varillas de acero al carbono para soldadura por arco eléctrico y gas protector (AWS A.5.18). NTC 2677:1990, Metalurgia. Soldadura. Electrodos de acero al carbono y fundentes para soldadura por arco sumergido (ANSI/AWS A.5.17). NTC 3570:1993, Siderurgia. Soldadura. Metales de aporte para soldadura por arco eléctrico con gas 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 aleación para 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 arco eléctrico 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 y metal 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
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) RESUMEN ASTM E709, Standard Guide for Magnetic Particle Examination. ASTM E747, Standard Practice for Design, Manufacture and Material Grouping Classification of Wire Image Quality Indicators (IQI) Used for Radiology. BS 7448-2, Fracture Mechanics Toughness Tests Part 2, Method for Determination of K lc Critical 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
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4991 (Primera actualización) RESUMEN IMPORTANTE Este resumen no contiene toda la información necesaria para la aplicación del documento normativo original al que se refiere la portada. ICONTEC lo creo para orientar a su cliente sobre el alcance de cada uno de sus documentos y facilitar su consulta. Este resumen es de libre distribución y su uso es de total responsabilidad del usuario final. El documento completo al que se refiere este resumen puede consultarse en los centros de información de ICONTEC en Bogotá, Medellín, Barranquilla, Cali o Bucaramanga, también puede adquirirse a través de nuestra página web o en nuestra red de oficinas (véase www.icontec.org). El logo de ICONTEC y el documento normativo al que hace referencia este resumen están cubiertos por las leyes de derechos reservados de autor. Información de servicios aplicables al documento aquí referenciado la encuentra en: www.icontec.org o por medio del contacto cliente@icontec.org ICONTEC INTERNACIONAL 4