Para hablar con propiedad debemos conocer la normativa.

 LOS ACEROS API 5L Y SU SOLDADURA, APLICADOS EN TUBERÍAS PARA DUCTOS.

1. ¿Qué es API 5L?

API 5L es una especificación desarrollada por el American Petroleum Institute para tuberías de conducción (line pipe) destinadas al transporte mediante sistemas de tuberías.

Comprende distintos grados de acero y diferentes métodos de fabricación, incluyendo tuberías sin costura y tuberías soldadas (con costuras).

Entre los grados habitualmente utilizados se encuentran:

Grado B – X42 – X46 – X52 – X56 – X60 – X65 – X70 – X80

La elección del grado depende del diseño del ducto, presión de operación, diámetro, espesor de pared, temperatura, condiciones ambientales, características del fluido y requisitos particulares del proyecto.

2. ¿Qué significa X52, X65 o X70?

En los grados identificados mediante la letra X, el número está relacionado con el límite elástico mínimo especificado del acero, expresado aproximadamente en miles de psi.

Ejemplos:

• X52 → 52.000 psi

• X60 → 60.000 psi

• X65 → 65.000 psi

• X70 → 70.000 psi

Por lo tanto, un X70 posee un límite elástico mínimo especificado superior al de un X52.

Sin embargo, un número X mayor no significa simplemente que el material sea “mejor”. Cada acero debe seleccionarse de acuerdo con las condiciones de diseño y servicio del ducto.

3. PSL1 y PSL2.

API 5L establece diferentes niveles de especificación del producto.

PSL1 contiene los requisitos básicos establecidos por la especificación.

PSL2 incorpora requisitos adicionales y controles más exigentes sobre aspectos tales como composición química, propiedades mecánicas, tenacidad y trazabilidad. 

Para gasoductos de alta exigencia (altas presiones de trabajo) es frecuente encontrar tuberías especificadas como PSL2.

Esto no significa que todo gasoducto deba utilizar necesariamente PSL2: la selección depende de la ingeniería y de la especificación particular del proyecto.

4. Composición química y soldabilidad

Los aceros API 5L utilizados actualmente en ductos son aceros al carbono y/o micro - aleados cuya composición química está cuidadosamente controlada.

No debe afirmarse, por ejemplo, que un X70 contiene aproximadamente 2% de carbono.

El contenido de carbono real es considerablemente menor y depende del grado, condición de suministro y requisitos de API 5L.

Un parámetro particularmente importante para soldadura es el equivalente de carbono (CE), porque la composición química influye en:

• Soldabilidad.

• Templabilidad.

• Riesgo de fisuración inducida por hidrógeno.

• Necesidad de precalentamiento (antes de soldar)

• Propiedades de la zona afectada por el calor (ZAC).

Por esta razón, antes de soldar una tubería no alcanza con conocer que es “X65” o “X70”: deben conocerse la especificación completa del material, su certificado y el procedimiento de soldadura calificado.

5. Las normas API 5L y API 1104 cumplen funciones diferentes

Es fundamental no confundir ambas normas.

API 5L especifica principalmente las características de la tubería.

API 1104 establece requisitos aplicables a la soldadura de pipelines e instalaciones relacionadas.

Por lo tanto:

API 5L → aplicable al material / tubería

API 1104 → aplicable a la soldadura del pipeline

La fabricación de una unión soldada debe realizarse conforme al procedimiento de soldadura calificado aplicable y por soldadores debidamente calificados.

6. Procedimiento de soldadura.

Antes de ejecutar soldaduras de producción debe existir un procedimiento de soldadura calificado de acuerdo con el código y las especificaciones aplicables al proyecto.

El procedimiento establece, entre otras variables:

• Proceso de soldadura.

• Material base.

• Consumible.

• Diámetro y espesor aplicables.

• Preparación de la junta.

• Posición.

• Progresión ascendente o descendente cuando corresponda.

• Parámetros eléctricos.

• Precalentamiento cuando resulte necesario.

• Temperatura entre pasadas.

• Técnica de ejecución.

El soldador no selecciona libremente estos parámetros en obra: debe trabajar dentro del procedimiento aprobado por el propietario del ducto.

7. Soldadura SMAW con electrodos celulósicos.

El proceso SMAW continúa teniendo una importante aplicación en soldadura de tuberías.

Los electrodos celulósicos proporcionan características particularmente adecuadas para determinadas técnicas de soldadura de pipelines, incluyendo elevada fuerza de arco y buena penetración.

Entre las clasificaciones utilizadas en la industria pueden encontrarse:

E6010 – E7010 – E8010 – E9010

Sin embargo, no debe establecerse una correspondencia automática y universal entre grado de tubería y electrodo.

La selección depende del WPS calificado, propiedades mecánicas requeridas, material base, espesor, diseño de junta, posición y requisitos específicos del proyecto.

NOTA: El proceso de soldadura SMAW (Shielded Metal Arc Welding, por sus siglas en inglés, o soldadura por arco con electrodo revestido) es un método manual donde la unión de los metales se logra mediante el calor de un arco eléctrico que se forma entre un electrodo revestido y la pieza que se trabaja

8. Electrodos de bajo hidrógeno.

En determinados procedimientos pueden utilizarse electrodos de bajo hidrógeno, por ejemplo, de las familias:

E7018 – E8018 – E9018, entre otras clasificaciones.

Su utilización puede resultar especialmente importante cuando deben controlarse el hidrógeno difusible y el riesgo de fisuración.

Nuevamente, el consumible debe ser el especificado por el procedimiento de soldadura calificado.

9. La resistencia del consumible debe ser analizada cuidadosamente.

A medida que aumenta la resistencia del material base, por ejemplo al trabajar con X65 o X70, adquiere especial importancia la relación entre las propiedades mecánicas del metal depositado y las de la tubería.

Por eso no es técnicamente correcto enseñar una regla general como:

“Raíz = E6010 y relleno = E7018”.

Esa combinación puede existir en determinados procedimientos, pero no constituye una receta universal para los aceros API 5L.

La selección debe surgir del diseño de la junta y del procedimiento calificado.

10. Procesos mecanizados y GMAW.

Además de SMAW, los gasoductos modernos pueden utilizar procesos semiautomáticos, mecanizados o automáticos.

Entre ellos se encuentran variantes de GMAW, incluyendo procesos de transferencia controlada para el pase de raíz, como RMD (Regulated Metal Deposition).

Estos procesos permiten controlar con gran precisión la transferencia metálica y el aporte térmico y pueden proporcionar una raíz uniforme y repetible cuando se utilizan dentro de un procedimiento correctamente desarrollado y calificado.

Posteriormente pueden emplearse procesos de mayor productividad para los pases de relleno y terminación.

La mecanización no elimina la necesidad de personal calificado ni de procedimientos: exige un control todavía más riguroso de los parámetros del proceso.

NOTA: La soldadura denominada GMAW (Gas Metal Arc Welding), también conocida como soldadura MIG (con gas inerte) o MAG (con gas activo), es un proceso de unión por fusión donde un arco eléctrico funde de manera continua un alambre metálico y la pieza de trabajo bajo la protección de un gas externo. Un carrete empuja un alambre electrodo macizo de forma automática a través de la pistola de soldar (torcha). El gas de protección sale por la boquilla de la pistola para evitar que el oxígeno y la humedad del aire contaminen o debiliten el baño de metal fundido. A diferencia de otros métodos, no genera capa de escoria superficial, lo que acelera el trabajo.

11. Inspección y Ensayos No Destructivos.

Las soldaduras deben cumplir los criterios de inspección y aceptación establecidos por el código, la legislación y las especificaciones particulares del proyecto.

Entre los métodos de END utilizados en pipelines pueden encontrarse:

• Radiografía (RT);

• Ultrasonido (UT);

• Ultrasonido automatizado cuando corresponda;

• Otros métodos complementarios de inspección.

No debe afirmarse genéricamente que API 1104 exige “100% de radiografía o ultrasonido de todas las juntas”.

La extensión y método de inspección deben determinarse según los requisitos regulatorios y contractuales aplicables a cada proyecto.

Estas exigencias están en el pliego de condiciones, que entrega el dueño del ducto a los contratistas factibles para que coticen los trabajos.

12. Concepto fundamental para el soldador.

En soldadura de gasoductos no existen recetas universales basadas únicamente en el grado del tubo.

Conocer que estamos soldando X52, X65 o X70 es solamente el punto de partida.

Una soldadura segura y confiable resulta de la combinación de:

Material correcto + consumible correcto + WPS calificado + soldador calificado + parámetros controlados + inspección adecuada = SOLDADURA ACEPTADA.

El objetivo no es solamente lograr una soldadura visualmente buena.

El objetivo es producir una unión que cumpla las propiedades mecánicas, metalúrgicas y de integridad requeridas durante toda la vida útil del ducto en ejecución.

​​El de “SOLDADOR” es un oficio de precisión:​​

Los soldadores industriales que trabajan con tubos de gran diámetro deben dominar múltiples procesos: soldadura SMAW (electrodo revestido), GTAW (TIG), FCAW (arco sumergido con núcleo fundente), entre otros. 

Pero más allá de la técnica, se requiere experiencia, concentración absoluta y una comprensión profunda de los materiales y los procesos, ya que cualquier error puede costar millones —o lo que es peor— poner en riesgo vidas humanas.