Fabricación de bloques a medida para END. Bloques demostración para TOFD, cualificación para operadores. Soldadura con procesos automáticos y/o robotizados, generación de defectos/entallas

1. Especialización en Estudios de soldabilidad
Ensayos acreditados y pruebas de fabricación
Director Servicios Tecnológicos
Ricardo Alvarez
1
Productos a
Mercado
DEPT.
Calidad
ITMA
ST
Apoyo a industria
Flexibilidad Servicios Fiabilidad Profesionalidady experiencia
Proyectos
ITMA I+D
áreas
I+D
ITMA
ST

2. ￭ FABRICACION A MEDIDA DE BLOQUES DE CALIBRACION PARA
END.
Especialización en soldadura
Fabricación de bloques de demostración para TOFD: ASME V Apéndice IX-435
Fabricación de bloques de cualificación para operadores TOFD: ASME V Apéndice L-470
Soldadura con procesos automáticos y/o robotizados: soldadura de cupones con geometrías complejas
y restauraciones de cladding
Generación de defectos planos tipo entalla de espesor 0.3 mm

3. 3
Pruebas de soldadura/PQR/Bloques
calibracion TOFD
Referencias de >30
bloques a mayo 2015

4. 4
Bloques Calibracion TOFD
INTRO:
-END: Métodos de evaluación se aplicados en piezas o equipos soldados de
cierta responsabilidad, pretendiendo identificar posibles defectos en sus
uniones soldadas y cuantifícalos para analizar si son o no aceptables.
-En recipientes a presión para la industria petroquímica o nuclear la
evaluación de la defectología de las uniones soldadas es un requisito
obligado por los códigos de fabricación.
-Discontinuidades y su morfología limitan de forma considerable la vida en
servicio de componentes, que pueden permanecer en servicio incluso hasta
30 años. Líquidos penetrantes y partículas magnéticas+ ultrasonidos o
radiografías

5. 5
Bloques Calibracion TOFD
-En la mayor parte de estos equipamientos: Exigencia de que todas las
uniones soldadas se evalúen completamente (análisis del 100% de las
uniones) ,
-Dosier con la evaluación en volumen de todas ellas. Registros: ensayos de
radiografías, ya que las placas del ensayo sirven como propio “registro
volumétrico de la fabricación”, no existiendo nada comparable para los
ultrasonidos, hasta hace unos años.
Los propios códigos de fabricación e inspección, así como las
especificaciones de cliente final, establecen la necesidad de hacer
calibraciones de los equipos y homologaciones de los operarios de TOFD, PA
relativamente más complejas que para otros ensayos no destructivos.
-El propio código ASME de fabricación de recipientes establece, en su
sección V art 4 Apéndice IX-435, las indicaciones pertinentes para hacer las
calibraciones, que indican la inducción de defectos realistas de tamaño
controlado en zonas concretas de cupones de soldadura tipo que actúan
como bloque patrón: Demostration block.

6. 6
Bloques Calibracion TOFD
ASME V-ART 4, MANDATORY APPENDIX IX
PROCEDURE QUALIFICATION REQUIREMENTS FOR FLAW SIZING
AND CATEGORIZATION
IX-410 SCOPE
Este apéndice indica criterios para la cualificación de los
procedimientos de ultrasonidos cuando el tamaño de las entallas y
su categoría se determinan en base a criterios de aceptación de
mecánica de la fractura.
IX-435 DEMONSTRATION BLOCKS
IX-435.1 General. Aplican párrafos del articulo 4: T-434.1.2, T-434.1.3,
T-434.1.4, T-434.1.5, T-434.1.6, and T-434.1.7.
IX-435.2 Preparation.
Se debe preparar un bloque de demostración mediante soldadura o
HIP.

7. 7
Bloques Calibracion TOFD
IX-435.3 Thickness.
El bloque de demostración debe ser al menos el 25% del
espesor examinado.
IX-435.4 Weld joint configuration. La geometría del bloque de
demostración debe ser representativa de las juntas en
producción.
IX-435.5 Flaw Location.
A no ser que se diga lo contrario, el bloque de demostración
debe contener un mínimo de 3 defectos planos o 3 entallas por
EDM orientadas para simular defectos paralelos a la dirección
de soldadura. Las entallas deben localizarse en o adyacentes a
las caras de la preparación de bordes de la siguiente manera:
(a) Una entalla superficial en el lado/superficie exterior del bloque
(b) Una entalla superficial en el lado/superficie interior del bloque
(c) Una entalla subsuperficial/interior.

8. 8
Bloques Calibracion TOFD
-Cuando el plan de escaneo subdivide la soldadura en múltiples zonas de
examen, se requiere un mínimo de 1 entalla es por cada zona.
IX-435.6 Flaw Size.
Los tamaños de las entallas dependen de los espesores de los bloques de
demostración, y no deben ser mayores que los indicados en las secciones
de código indicadas:
(a) el tamaño máximo para las entallas en materiales de espesor (25 mm) o
(b) Una relación de aspecto de 0,25=a/l
IX-442 QUALIFICATION DATA
El bloque de demostración debe ser escaneado y los datos de la cualificación
deben guardarse para el procedimiento y estar disponibles para la propiedad o
usuario del equipo.

9. 9
Bloques Calibracion TOFD
IX-480 EVALUATION
IX-481 SIZE AND CATEGORY
Las entallas deben dimensionarse y caracterizarse de acuerdo con el
procedimiento escrito.
IX-482 AUTOMATED AND SEMI-AUTOMATED ACCEPTANCE
PERFORMANCE CRITERIA
La aceptación de la ejecución, salvo requerimiento adicional, se define por la
detección de todas las entallas en el bloque de demostración y
(a) respuesta o longitud de imagen, superiores al criterio de evaluación del
procedimiento.
(b) Las entallas serán detectadas siendo iguales o mayores que su tamaño real en
altura y longitud.

10. 10
Bloques Calibracion TOFD
GP 05-01-01 Appendix C: Blind Testing Procedure, Pressure Vessels
Especificación EXXON para bloques ciegos.
-Identifica los requerimientos de ensayos de cualificación en los casos en
los que los exámenes por ultrasonidos son usados en vez de radiografía.
-El objetivo de este documento es cualificar a los operadores de UT con el
proposito de demostración de capacitación técnica a través de un ensayo
de procedimiento ciego (no hay información disponible de la localización de
las entallas).
-Se necesita una empresa externa que construya un bloque con defectos,
que sirva como muestra ciega para la demostración de capacidad técnica
de operadores y técnicos en ultrasonidos.

11. 11
Bloques Calibracion TOFD
GP 05-01-01 Appendix C: Blind Testing Procedure, Pressure Vessels
Especificación EXXON para bloques ciegos.
C–4. Procedure
1) El material base debe ser enviado por el vessel Manufacturer a la
compañia que fabrica el bloque.
-Se acepta ASME SEC V: "P-Numbers. 1, 3, 4, and 5 materials are
considered equivalent.“
-For Time of Flight Deflection (TOFD, cladding is not required)
-El bloque ciego debe ser como minimo el 25% del espesor en fabricación,
ASME SEC VIII D2, Para. 7.5.5.1, y debe ser representativo de los detalles
de soldadura (diseño de junta y geometria). El número de bloques debe ser
suficiente para cubrir todo el rango de espesores de la obra y todos los
detalles del equipo.
.
-El proceso de soldadura debe ser el mismo que el usado en la fabricación
del recipiente a presión.

12. 12
Bloques Calibracion TOFD
a) El bloque ciego debe tener “defectos realistas” que simulen grietas o
faltas de fusion. Las entallas anchas por mecanizado o taladros
laterales no son válidos.
3) La empresa que fabrica el bloque dará planos de detalle de la
localización y tamaño de los defectos de acuerdo con ASME SEC VIII D2,
Para. 7.5.5.1. Esta información no sera compartida con el Fabricante
de recipientes a presión.

13. 13
Bloques Calibracion TOFD

14. 14
Bloques Calibracion TOFD
-La fabricación de estos bloques es compleja, se trata de piezas únicas en muchos
casos, y habitualmente supone que las caldererías inviertan una serie de recursos,
personal y medios muy capacitados para la realización de estas pruebas. El coste
de oportunidad es relativamente elevado.
-Bloques de demostración: puede hacerlos el fabricante,
-EWE/IWE/CWI
-Mando taller
-Soldador
-Operador
-Equipos soldadura ocupados varias jornadas
-Realización de entallas fuera de calderería,
-Transportes
-END: RX+TOFD
-Otros registros proceso, mediciones entallas,
-Trabajo delicado
-Blind test han de hacerse fuera del fabricante por otra empresa.

15. 15
Bloques Calibracion TOFD
-
Proyecto interno PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE BLOQUES PATRON
PARA TOFD, PA
Objetivos principales del proyecto:
-Conocimiento de los requerimientos de la fabricación de bloques:
códigos/especificaciones.
-Capacitación para seguimiento de condiciones de soldadura: WPS empresas.
Plantas pilotos de soldadura, soldadores, operadores, mandos.
-Puesta a punto el método de fabricación de entallas por procesos de mecanizado
de arranque de viruta+electroerosión por penetración.
-Selección de materiales resistentes al calor para integrarlos en las geometrías
mecanizadas.
-Puesta a punto de sistema de medición de las entallas y obtención de registros
físicos de las dimensiones y morfología de los defectos inducidos.
-Selección de parámetros para el cierre de los defectos y restauración del resto de
la unión por soldadura.

16. 16
Bloques Calibracion TOFD
-Proyecto interno PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE BLOQUES PATRON
PARA TOFD
Fabricación en ITMA.
Equipos manuales
Equipos automáticos
Equipos robotizados
Grupos de soldadura calibrados
Consumibles almacenados
Operadores, soldadores
homologados
Trabajos de soldadura y
mecanizado 100% en taller ITMA.
Biselado y saneado por arranque de viruta.
Control de parámetros eléctricos
Control de temperaturas entre pasadas.
Postcalentamientos, PWHT,
Direccion proyectos por IWE.

17. 17
Bloques Calibracion TOFD
-Proyecto interno PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE BLOQUES PATRON
PARA TOFD Fabricación de entallas en
ITMA
Espesores 0,3 mm.
1,5x0,4x0,3 cupón
Alta frecuencia.
Fabricación de electrodos
propia
Rápido plazo de entrega
Alta calidad

18. 18
Bloques Calibracion TOFD
-Proyecto interno PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE BLOQUES PATRON
PARA TOFD
Caracterizacion entallasMaterial Dimensiones entalla Tiempo curado Medicionessobre
molde
Observaciones
Silicona de goma qinuo 15X15X0.5 mm 1 hora 13x16x0.4 Rotura de
contramolde
Air Drying Polyurethane
coating
15X15X0.5 mm 2 hora -- Rotura de
contramolde
Silicona duplicast 15X15X0.5 mm 2 hora -- Rotura de
contramolde
Alginato 15X15X0.5 mm 2 hora -- Rotura de
contramolde
SILICONA XL-9220 15X15X0.5 mm 1 hora -- Rotura de
contramolde
ESPUMA POLIURETANO
50-70 2 K
15X15X0.5 mm 1 hora -- No rellena toda
la entalla
MCSILICONE 15X15X0.5 mm 1 hora -- Rotura de
contramolde
Plastilina endurecida 15X15X0.5 mm 3 horas -- No rellena toda
la entalla
Escayola 15X15X0.5 mm 1 hora -- Rotura de
contramolde
Resina metalográfica
frio VERDE OPACA 4071
TECHNOVIT
15X15X0.5 mm 6 horas -- No rellena toda
la entalla
Resina metalográfica
frio BLANCA 4002
TECHNOVIT
15X15X0.5 mm 6 horas -- No rellena toda
la entalla

19. 19
Bloques Calibracion TOFD
-Proyecto interno PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE BLOQUES PATRON
PARA TOFD
Caracterizacion entallas
Ental
la
X Y Z Altura
nominal
mm
Altura
real mm
Longitud
nominal
(mm)
Longitud
real (mm)
Ancho
nominal
(mm)
Ancho real
(mm)
1 180 -4,2 20,7 8,00 8,07 15,00 15,07 0,50 0,51
2 255 -3,5 0 5,50 5,52 16,00 16,08 0,50 0,52
3 311 0 22,9 4,00 4,05 10,00 10,09 0,50 0,51
4 380 -2 5,3 5,50 5,53 8,00 8,08 0,50 0,50
5 443 -4 9,4 6,00 6,03 15,00 15,09 0,50 0,50
6 445 4 7,4 4,00 4,,4 20,00 20,06 0,50 0,51
7 530 0 12,4 8,00 8,01 6,00 6,05 0,50 0,50
8 539 0 14,4 6,00 6,02 6,00 6,05 0,50 0,52
9 590 -3 16,4 2,00 2,03 15,00 15,08 0,50 0,50
10 590 -3 21,4 3,00 3,03 12,00 12,07 0,50 0,53
11 640 2 8,4 5,00 5,05 15,00 15,08 0,50 0,51
12 661 2 15,4 4,00 4,06 12,00 12,09 0,50 0,52

20. 20
Bloques Calibracion TOFD
-Proyecto interno PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE BLOQUES PATRON
PARA TOFD
Selección de materiales interior de entallas
-Resistentes al calor
-mantuvieran dimensiones
-no degraden/contaminen soldadura o metal base
-Diferentes soluciones materiales metálicos/no metálicos

21. 21
Bloques Calibracion TOFD
-Proyecto interno PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE BLOQUES PATRON
PARA TOFD

22. 22
Calibration TOFD Blocks, Welding parameters for Grade 22V
-Proyecto interno PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE BLOQUES
PATRON PARA TOFD

23. 23
Bloques Calibracion TOFD
-Proyecto interno PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE BLOQUES
PATRON PARA TOFD

24. 24
Bloques Calibracion TOFD
-Proyecto interno PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE BLOQUES PATRON
PARA TOFD
Caracterización final de bloques con RX+TOFD
Eliminate repair in the process that could affect the TOFD signal: welding and
EDM in steps

25. 25
Demostration blocks: Realistic defects
In off shore reseach project.
- Welding defects in Tubular joints: Mock ups with realistic defects are necesary.
1) Incomplete fusion in root,
Trials with induced defects of 2
mm, 1 mm, 0,5 mm
Tolerances: ±0,5 mm

26. 26
Demostration blocks: Realistic defects
In off shore reseach project.
- Welding defects in Tubular joints: Mock ups with realistic defects are necesary.
2) Center Crack in root
Trials with induced defects of 5
mm, 4 mm, 3 mm
Tolerances: ±0,5 mm
Using arc corrections in
GMAW-P or CMT-P

27. 27
Demostration blocks: Realistic defects
In off shore reseach project.
- Welding defects in Tubular joints: Mock ups with realistic defects are necesary.
3) Center Crack in root + HAT crack in root
Trials with induced defects of
craks in 5 mm, 4 mm, 3 mm
, 2 mm
Tolerances: ±0,5 mm
Using stiffeners, cicles of
rapid cooling, bend test.

28. 28
Demostration blocks: Realistic defects
In off shore reseach project.
- Welding defects in Tubular joints: Mock ups with realistic defects are necesary.
4) Crack in HAZ root,
Trials with induced defects of craks in 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm,
Tolerances: ±0,5 mm
Using stiffeners, cicles of rapid cooling in Nitrogen, bend test.

29. 29
Demostration blocks: Realistic defects
In off shore reseach project.
- Welding defects in Tubular joints: Mock ups with realistic defects are necesary.
5) Crack weld material
Trials with induced defects of craks in 7-2 mm.
Tolerances: ±0,5 mm
Using stiffeners, cicles of rapid cooling in Nitrogen, bend test, special filler materials.

30. 30
Demostration blocks: Realistic defects
In off shore reseach project.
- Welding defects in Tubular joints: Mock ups with realistic defects are necesary.
1) Porosity
Trials with induced defects of craks in 0,3-2 mm.
Tolerances: ±0,1 mm
Using special filler material, joint design Surface treatment, gas flows

31. 31
Demostration blocks: Realistic defects
In off shore reseach project.
- Welding defects in Tubular joints: Mock ups with realistic defects are necesary.
1) Worm hole study
Trials with induced defects of craks in 1-6 mm.
Tolerances: ±0,5 mm
Using special filler material, joint design Surface traetment, gas flows, high welding speed

32. 32
Demostration blocks: Realistic defects
In off shore reseach project.
- Welding defects in Tubular joints: Mock ups with realistic defects are necesary.
1) Worm hole study in 1 bead+crack in center line
Trials with induced defects of craks in 1-6 mm.
Tolerances: ±0,5 mm
Using special filler material, joint design Surface traetment, gas flows, high welding speed

33. 33
Demostration blocks: Realistic defects
In off shore reseach project.
- Welding defects in Tubular joints: Mock ups with realistic defects are necesary.
1) Slug inclusion
Trials with induced defects of slugs in 1-2 mm.
Tolerances: ±0,5 mm
Using special, high welding speed welding parameters,

34. 34
Demostration blocks: Realistic defects
In off shore reseach project.
- Welding defects in Tubular joints: Mock ups with realistic defects are necesary.
1) Metallic inclusions; GTAW SUPERDUPLEX
Trials with induced defects of metallic inclusions in <0,5-2 mm.
Tolerances: ±0,5 mm
Using special welding parameters,

35. 35
Demostration blocks: Realistic defects
In off shore reseach project.
- Welding defects in Tubular joints: Mock ups with realistic defects are necesary.
Excesive penetration and breakthought
Excesive penetration and
induced breakthrougt. ±2
mm

36. ¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!
r.alvarez@itma.es
616478202