yo. Introducción: Por qué son importantes las LSAW y estas normas

He estado en el mundo de los tubos de acero desde 1987; comencé como molinero en una pequeña planta de REG en Shandong., pasó al control de calidad, y durante los últimos veinticinco años he sido consultor de campo en tuberías, plataformas marinas, y grandes proyectos civiles en seis continentes. Si hay algo que he aprendido, es que la especificación de la tubería no es algo que se haga desde un escritorio. He visto proyectos de miles de millones de dólares retrasados ​​porque alguien eligió el estándar equivocado. He visto soldaduras agrietarse en el campo porque la química del acero no coincidía con el procedimiento.. Y he visto fallar pilotes de tuberías en instalaciones marinas porque las tolerancias dimensionales no eran adecuadas para las condiciones de conducción.. Este artículo trata sobre tres de los estándares de tuberías LSAW más importantes que encontrará.: API 5L (el caballo de batalla del petróleo y el gas), EN 10217 (La norma europea para tuberías a presión.), y ASTM A252 (la opción ideal para pilotes y cimientos). Cada uno tiene su propia historia., sus propios requisitos químicos y de prueba, y su propio punto óptimo en el mundo real. Voy a compararlos no sólo en papel., pero según lo que he visto en el campo, lo bueno, lo malo, y el feo. Hablaremos sobre los métodos de formación: JCOE., Casarse, RBE—y por qué son importantes. Hablaremos de cuándo LSAW es la única opción (pista: cuando termine el OD 24 pulgadas o pared sobre 20 mm). Y pasaremos por algunos fallos que he investigado, para que puedas evitar los mismos errores. Esto va a ser largo, paseo detallado, pero si sigues con eso, obtendrá una comprensión práctica que ningún libro de texto puede brindarle.

¿Qué es la tubería de acero LSAW?? (¿Y por qué no son REG?)

LSAW significa Soldadura por arco sumergido longitudinal. Esta hecho de placa de acero, no bobina. Esa es la primera gran diferencia con los REG (Soldado por resistencia eléctrica) pipa. La placa se conforma en frío hasta formar un cilindro (mediante una prensa o rodillos) y luego se suelda a lo largo de la costura mediante soldadura por arco sumergido., tanto por dentro como por fuera. El proceso de arco sumergido utiliza un fundente granular que cubre el arco de soldadura., protegiéndolo de la contaminación y permitiendo tasas de deposición muy altas. El resultado es una soldadura fuerte, dúctil, y completamente fusionado. Pero LSAW no es solo un proceso; es una familia. La placa puede estar formada por JCOE. (prensado incremental en una J, entonces C, entonces forma O, seguido de expansión mecánica), Casarse (prensa U, O-presionar, Expandir), o RBE (doblado de tres rodillos). Cada uno tiene sus propias ventajas y cantidades de pedido económicas.. Pero el punto clave es: LSAW resuelve dos limitaciones fundamentales de los REG. primero, Los REG tienen un diámetro limitado, comercialmente, rara vez ves REG arriba 24 pulgadas (610 mm). LSAW sube a 64 pulgadas (1626 mm) o incluso más grande. Segundo, El espesor de la pared ERW está limitado por el espesor de la bobina (generalmente máximo). 20 mm para calidades comerciales. LSAW, usando plato, puede ir a 60 mm, 80 mm, incluso 120 mm para aplicaciones especializadas. Entonces, cuando su proyecto requiera un diámetro grande, pared gruesa, o ambos, LSAW es el único juego disponible. Y porque la soldadura se realiza con arco sumergido., es inherentemente más robusto que ERW para carga dinámica, servicio amargo, y aplicaciones offshore. He visto tuberías ERW fallar por fatiga en instalaciones marinas.; LSAW, hecho correctamente, sostiene. Eso no quiere decir que los REG sean malos (son excelentes para diámetros más pequeños y presiones más bajas), pero cuando se pasa a tuberías grandes, te acercas a LSAW.

Métodos de formación de LSAW – JCOE, Casarse, RBE

Profundicemos en los métodos de formación., porque no son intercambiables. JCOE es el más común para tiradas de producción medias.. La placa se presiona gradualmente, primero en forma de J, luego una C, luego una O, usando una serie de golpes de prensa. Luego se suelda la costura., y finalmente el tubo se expande mecánicamente (el “mi” en JCOE) para lograr una redondez precisa y estabilidad dimensional. JCOE es flexible; puedes hacer diámetros desde 406 mm a 1626 mm, paredes hasta 60 mm, y cantidades de 100 Para 1000 toneladas económicamente. UOE es para alto volumen, producción de gran diámetro. Primero se presiona la placa en forma de U., luego en forma de O en un dado enorme, luego soldado, luego expandido. UOE es eficiente para atropellamientos 1000 montones, pero las herramientas son caras y los cambios son lentos. Verá que UOE se utiliza para importantes proyectos de oleoductos, como el 1422 Tuberías de mm de diámetro en Rusia o China.. RBE (doblado de tres rodillos) es el mas simple: la placa pasa a través de tres rodillos que la doblan gradualmente hasta formar un cilindro. Es bueno para pequeñas cantidades. (50-300 montones) y diámetros muy grandes (hasta 3 metros o más), pero la redondez no es tan precisa como JCOE o UOE sin expansión. en el campo, He visto los tres. Para un reciente proyecto eólico marino en Taiwán, Usamos JCOE para 2,000 toneladas de 1,200 pilotes de mm de diámetro. Las tolerancias eran estrictas., y el proceso JCOE entregado. Para un gasoducto en Australia, el molino utilizó UOE para 100 kilómetros del X70 de 36 pulgadas. La velocidad de producción fue impresionante.. La clave es hacer coincidir el proceso con el proyecto.. Y no olvide el paso de expansión: es fundamental. Expansión mecánica (típicamente 0.8-1.2% tensión diametral) no sólo dimensiona la tubería sino que también alivia la tensión de la soldadura y mejora la vida útil ante la fatiga.. He visto tuberías que no se expandieron y tuvieron problemas de ovalidad durante la soldadura en campo.. Así que siempre especifica “expandido” LSAW para servicios críticos.

II. Tubería API 5L LSAW – Aceite & Transmisión de gas

API 5L es la biblia de los oleoductos y gasoductos. Cubre tanto tuberías sin costura como soldadas., y LSAW es una parte importante de eso.. El estándar se divide en PSL1 y PSL2. (Niveles de especificación del producto). PSL1 es el nivel básico, adecuado para muchos ductos terrestres.. PSL2 añade requisitos más estrictos: límites químicos más estrictos, pruebas de impacto obligatorias, y un examen no destructivo más estricto. Para LSAW, PSL2 normalmente requiere 100% inspección ultrasónica de la costura de soldadura, que cambia las reglas del juego para la confiabilidad. Los grados van desde Gr.B (el viejo caballo de batalla) hasta X80 (555 Rendimiento de MPa) y aún más alto. X70 y X80 son comunes en la transmisión de gas a alta presión.. Pero aquí está la cosa: Los grados más altos necesitan más cuidado al soldar y formar.. He visto tuberías X70 LSAW agrietarse en el campo porque el procedimiento de soldadura no tuvo en cuenta el mayor equivalente de carbono.. La fórmula del carbono equivalente. (CE) en API 5L es CE = C + mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15. Para X70, CE puede ser 0.40-0.45, lo que significa que a menudo es necesario precalentar. Otro factor crítico: DWTT (Prueba de desgarro por caída de peso) para X65 y superior, para garantizar la resistencia a la fractura frágil. Investigué una falla en una línea de gas X65 en el Medio Oriente donde los valores de DWTT eran marginales, y corrió un crack 30 metros. Entonces, cuando especifica API 5L LSAW, necesitas saber tu nivel de PSL, tu nota, y sus requisitos complementarios, como un servicio amargo (NACE MR0175) o condiciones en alta mar. El estándar permite muchas opciones., y depende de ti elegir los correctos. En términos de dimensiones, API 5L LSAW normalmente cubre el diámetro exterior de 406 mm a 1626 mm, paredes de 6 mm a 60 mm. Para tamaños más grandes, es posible que deba ir a API 2B para estructuras costa afuera. Pero para la mayoría de las tuberías, API 5L LSAW es el valor predeterminado. Y es un buen valor predeterminado, si lo especifica correctamente.

III. EN 10217 Tubería LSAW – Tubería de presión & DEP

EN 10217 es la norma europea para tubos de acero soldados para fines de presión. Está dividido en varias partes.; para LSAW, estamos hablando de ES 10217-2 (Aceros aleados y no aleados con propiedades especificadas para temperaturas elevadas.) y ES 10217-3 (aceros aleados de grano fino). Los grados que verá con más frecuencia son P235GH, P265GH, y para mayor resistencia, S355J2H. Se utilizan en centrales eléctricas., plantas quimicas, y sistemas de presión industriales. La gran diferencia con API 5L es el enfoque de prueba y certificación.. EN 10217 normalmente requiere EN 10204 3.1 Certificación: eso significa que la fábrica proporciona un certificado de inspección con los resultados de las pruebas., y está verificado por un inspector independiente. Ese es un nivel de trazabilidad más alto que API 5L PSL1, y comparable a PSL2. También, La química está adaptada a los recipientes a presión.: bajo en carbono, residuos controlados. P235GH, por ejemplo, tiene C máxima 0.16%, lo que lo hace muy soldable. Utilicé P265GH LSAW para líneas de vapor en una planta de energía en Alemania; la soldadura se realizó sin problemas., y la tubería ha estado en servicio durante 15 años sin problemas. Otro punto clave: EN 10217 Incluye requisitos para propiedades de temperatura elevada., como límite elástico a 300°C. Esto es fundamental para las aplicaciones de centrales eléctricas.. API 5L no te da esos datos. Entonces, si estás diseñando para altas temperaturas, EN 10217 es la mejor opción. Las dimensiones se superponen con API 5L—OD hasta 1626 mm, paredes hasta 60 mm, pero las designaciones de grado son diferentes. Una trampa que he visto: alguien especificó ES 10217 tubería pero luego intenté soldarla usando un procedimiento API 5L. Las químicas son similares pero no idénticas., y los requisitos de entrada de calor pueden diferir. Califique siempre su procedimiento de soldadura para el estándar específico. En términos de mercado, EN 10217 Domina en Europa y es común en proyectos financiados por bancos europeos.. Fuera de Europa, es menos común, pero lo verá en proyectos de energía y químicos donde se especifican estándares europeos.. Para un proyecto en Medio Oriente, usamos ES 10217 LSAW para una desaladora porque el cliente era alemán. Funcionó bien, pero tuvimos que educar a los soldadores locales sobre los requisitos de certificación.. Entonces, si estás especificando EN 10217, asegúrese de que su cadena de suministro comprenda el papeleo.

IV. Tubería LSAW ASTM A252: pilotes & Fundaciones costa afuera

ASTM A252 es el estándar para pilotes de tubos de acero soldados.. Es un mundo diferente al de las tuberías o tuberías de presión.. Aquí, la tubería se introduce en el suelo para soportar los cimientos (para edificios), puentes, turbinas eólicas marinas, y estructuras marinas. Los grados son Gr.2 y Gr.3. (Gr.1 está obsoleto). Gr.2 tiene un rendimiento mínimo de 240 MPa, de tensión 414 MPa; Gr.3 es 310 Rendimiento de MPa, 455 tracción MPa. La química es menos restrictiva que API 5L o EN. 10217 porque la tubería no soporta presión interna, sino cargas axiales y de flexión de la estructura. Pero eso no significa que la calidad sea menos importante.. De hecho, Los tubos apilados enfrentan condiciones brutales durante la conducción: cargas de impacto de martillos, pandeo potencial, y corrosión en el suelo. He visto fallar pilotes porque el acero era demasiado frágil para las condiciones de conducción.. En un proyecto en Vietnam, Utilizamos pilotes LSAW A252 Gr.3 para una ampliación del puerto.. Los primeros pilotes se agrietaron durante la conducción.. La investigación mostró que el equivalente de carbono era alto (0.48) y la dureza era baja. Cambiamos a una calefacción con balanceo controlado y CE más baja., y el problema cesó. Aunque el A252 no requiere pruebas de impacto, Lo recomiendo para conducción dinámica., especialmente en climas fríos. Otro punto clave: tolerancias dimensionales. para apilar, Necesita un control estricto de la rectitud y la ovalidad para evitar atascos durante la conducción.. A252 permite ±1% en el diámetro, cual es adecuado, pero para trabajos en alta mar a menudo especifico tolerancias más estrictas. También, Los extremos deben ser cuadrados para soldar empalmes.. He visto pilas con biseles que estaban fuera de 3 mm, causando pesadillas de ajuste. Entonces, cuando pides A252 LSAW, preste atención a la preparación final. El método de formación suele ser JCOE o RBE.. UOE es excesivo para apilar. Y el espesor de la pared puede ser sustancial, hasta 60 mm o más para pilotes marinos de gran diámetro. En términos de aplicaciones, A252 LSAW se utiliza para cimientos de edificios en tierra, pilares de puente, terminales marítimas, y cada vez más para cimentaciones eólicas marinas. Los monopilotes para turbinas eólicas son enormes: hasta 10 metros de diámetro, y a menudo están hechos de placa, no de tubería, pero para monopilotes más pequeños (hasta 3 metros), A252 LSAW es común. He trabajado en proyectos eólicos marinos en el Mar del Norte y el Estrecho de Taiwán., y los pilotes son críticos para toda la estructura. Así que no trates al A252 como un “baja tecnología” Estándar: es tan exigente como los estándares de tuberías a su manera..

V. LSAW vs ERW vs espiral: cuándo especificar LSAW

Esta es una pregunta que recibo en cada proyecto.. La respuesta corta: cuando termine el OD 24 pulgadas, o la pared se acabó 20 mm, o necesitas 100% UT de la soldadura, o estás en servicio offshore/dinámico. Vamos a desglosarlo. ERW es ideal para diámetros más pequeños y paredes más delgadas. es mas barato, más rápido, y ampliamente disponible. Pero los REG tienen limitaciones: la soldadura se realiza sin metal de aportación, por lo que es susceptible a defectos de falta de fusión. y no puedes 100% UT la soldadura fácilmente debido a la geometría de la bobina. Para tuberías, Los REG están bien hasta X65 si se tienen buenas prácticas de procesamiento. He visto líneas de REG por última vez. 40 años. Pero para el extranjero, donde la fatiga es crítica, Se prefiere LSAW porque la soldadura es más fuerte y más inspeccionable.. Espiral (SAW) es otra opción para diámetros grandes. Se fabrica soldando en espiral una bobina., por lo que puede llegar a diámetros grandes con paredes delgadas. Pero la soldadura en espiral es más larga., y la dirección del estrés es complicada. Para cargas estáticas, la espiral puede ser rentable. Pero para servicio dinámico o de alta presión, LSAW es mejor. He visto tubos en espiral fallar por fatiga en la soldadura porque la tensión era perpendicular a la soldadura.. entonces mi regla: para la transmisión de petróleo y gas, costa afuera, alta presión, o servicio amargo, especificar LSAW. Para líneas de agua, gas de baja presión, o aplicaciones estructurales, la espiral puede ser aceptable. Y para diámetros inferiores 24 pulgadas, Los REG suelen ser los más económicos.. Aquí hay una tabla de mis notas de campo.:

VI. Garantía de calidad LSAW: no opcional

Si estás pagando por LSAW, estás pagando por la calidad. Pero la calidad no ocurre automáticamente. Debe especificar las inspecciones adecuadas y responsabilizar a la fábrica. Para servicio crítico, La tubería LSAW debe someterse: 100% prueba ultrasónica (Utah) de la costura de soldadura según ASTM E213. Esto detecta falta de fusión., escoria, y grietas. Para PSL2, es obligatorio. Para otros estándares, lo recomiendo. Pruebas radiográficas (RT) según ASTM E94 también es común, especialmente para paredes gruesas. RT da un registro permanente, pero es más lento y más caro. Para alta mar, A menudo especifico tanto UT como RT en las primeras tuberías para calificar el procedimiento., luego UT para producción. La prueba hidrostática es obligatoria según API 5L y EN 10217. Cada tubería está presurizada a un nivel de tensión específico. (generalmente 90% de rendimiento) y sostenido. Esto demuestra que la tubería puede soportar la presión y comprueba si hay fugas.. Pero las pruebas hidrostáticas no encuentran todos los defectos: solo encuentran fugas a través de las paredes.. Por eso la UT es esencial. Para grados superiores (X65+), DWTT (Prueba de desgarro por caída de peso) según API 5L, se requiere el Anexo A para PSL2. Esto prueba la resistencia a la fractura frágil.. He visto tuberías X65 que pasaron la tracción pero fallaron en DWTT debido a los granos gruesos.. Así que no te lo saltes. Para servicio amargo, necesitas HIC (Cracking inducido por hidrógeno) pruebas según NACE TM0284 y pruebas SSC según NACE TM0177. Estas son pruebas especializadas que requieren cupones expuestos a H2S acidificado.. No todos los molinos pueden hacerlos, así que planifique con anticipación. En un proyecto en Medio Oriente, Tuvimos que recalificar una planta porque los resultados de sus pruebas HIC fueron marginales.. Añadió tres meses al cronograma. Así que incorpora eso en tu línea de tiempo.. También, para UNO 10217, necesitarás ES 10204 3.1 proceso de dar un título, lo que significa que un inspector independiente verifica los resultados de la prueba.. Esta es una buena práctica incluso para proyectos API 5L.. Siempre pido informes de pruebas del molino. (MTR) y revísalos atentamente. He recibido calificaciones mal marcadas, números de calor incorrectos, y faltan pruebas. El control de calidad no es sólo trabajo de la planta: también es trabajo suyo.

VII. Casos de fallas de campo & Lecciones aprendidas

VIII. Directrices de selección: qué estándar se adapta a su trabajo?

Entonces, ¿cómo se elige entre API 5L y, EN 10217, y ASTM A252? Depende de la aplicación. Para oleoductos y gasoductos, API 5L es la opción obvia. Pero debes decidir entre PSL1 y PSL2., calificación, y cualquier requisito adicional (servicio amargo, costa afuera, etcétera). Para tuberías de presión en centrales eléctricas., plantas quimicas, o cualquier aplicación bajo la Directiva de Equipos a Presión (DEP), EN 10217 es el estándar. Le brinda propiedades de temperatura elevada y EN 10204 proceso de dar un título. Para pilotes y cimientos, ASTM A252 es el caballo de batalla. Pero considere agregar pruebas de impacto para la conducción dinámica.. Para estructuras marinas, es posible que necesite API 2B o EN 10225, pero ese es otro articulo. En términos de dimensiones, los tres cubren rangos similares: diámetro exterior hasta 1626 mm, pared hasta 60 mm. Pero las designaciones de grados son diferentes., así que no los mezcles. He visto órdenes de compra que decían “API 5L Gr.. 3” —eso no existe. Gr.3 es ASTM A252. así que sé preciso. También, considere la cadena de suministro. En asia, API 5L está ampliamente disponible. En Europa, EN 10217 es común. en los estados unidos, reglas ASTM. Pero las fábricas globales pueden fabricar cualquiera de ellos.. El tiempo de entrega puede variar. Para un proyecto en África, especificamos API 5L porque el cliente estaba familiarizado con ella, pero la fábrica estaba en Europa y tuvo que ajustar sus procedimientos. Agregó dos semanas. Así que piensa globalmente, pero especifica claramente.

IX. Resumen & Pensamientos finales

Después de treinta años, He llegado a respetar la tubería LSAW por lo que es.: la única opción para diámetros grandes, paredes gruesas, y servicio crítico. API 5L, EN 10217, y ASTM A252 tienen cada uno sus puntos fuertes, y cada uno tiene sus peculiaridades. La clave es entender no sólo los números, pero las implicaciones del mundo real. API 5L le ofrece una variedad de grados para tuberías, pero debes especificar el PSL y los suplementos correctos.. EN 10217 le brinda trazabilidad y datos de temperatura elevada, pero las calificaciones son diferentes. ASTM A252 es simple, pero no asuma que es de baja tecnología: el pilotaje exige su propio cuidado. en todos los casos, El aseguramiento de la calidad no es opcional.. 100% Utah, hidroprueba, y para servicio crítico, Pruebas DWTT y HIC. Y califique siempre sus procedimientos de soldadura para el material real.. He aprendido estas lecciones de la manera más difícil, a través de fallas que cuestan tiempo y dinero. Espero que este artículo te ayude a evitar esos mismos errores.. Si tienes preguntas, encontrar un viejo ingeniero que haya estado allí. No siempre somos fáciles de encontrar, pero generalmente estamos dispuestos a compartir. Buena suerte con tus proyectos., y que tus tuberías nunca tengan fugas.