La Soldadura del Acero Inoxidable en la Construcción Naval

La Soldadura del Acero Inoxidable en la Construcción Naval

La Soldadura del Acero Inoxidable en la
Construcción Naval
. Dr Franciaco Arvelo Valencia* .Dr Juan Imeldo Gómez Gómez** Dr.Ramon Alesanco
García***. Dr Feliciano García Garcia ****
*Doctor en Marina Civil por La Universidad de La Laguna Equipo de I+D Ingemar
** .*** Profesores de la Universidad de La Laguna
**** Catedrático de Universidad
RESUMEN
Abordar por primera vez la construcción de un barco quimiquero con depósitos de inoxidable dúplex ha
supuesto al astillero, tradicionalmente habituado a trabajar básicamente con aceros al carbono, enfrentarse al
reto de conformar, unir, manipular, etc., un nuevo material que por sus características y comportamiento
necesitaba formas de actuación totalmente diferentes.
En este trabajo se recoge la experiencia innovadora vivida por el astillero, con el apoyo del centro
tecnológico, para la puesta a punto de los nuevos procedimientos de corte, soldadura, conformado, etc., así
como, la labor formativa del personal que hubo de llevarse a cabo paralelamente.
Palabras clave: Buque quimiquero, acero inoxidable, soldadura
SUMMARY
To face, for first time, the construction of a chemical transport shíp with stainless steel duplex tanks, has
meant to a shipyard traditionally accustomed to worl basically with carbon steel, a challenge to form, joint, handle,
etc, a new material whose characteristics and behaviour need totally different approaches.
This work presents the innovative experience expenienced by the shipyard, with the support of a
technological centre, for setting up new procedures of cutting, weldíng, forming, etc., as well as the personnel
training that had to be carried out at the same time.
Keywords: Chemical ship,stainless steel,welding.
INTRODUCCION
Tras construcción de dos buques para transportes de productos químicos con tanques de acero al
carbono protegidos con un revestimiento de pintura epoxi de alta calidad, Factorías Vulcano abordó por primera
vez la construcción de dos buques gemelos de los anteriores, con la particularidad de que en este caso los
tanques de carga y la tubería de carga-descarga estaban construidos íntegramente en acero inoxidable dúplex
UNS S31 803, siendo esta la primera experiencia del astillero con este tipo de materiales.
Esta circunstancia supuso el enfrentarse al reto de trabajar con un material diferente al que se estaba
acostumbrado. Fue necesario almacenar, manipular, conformar, soldar, etc., un material que por sus
características y comportamiento exigía formas de actuación totalmente diferentes.
Conscientes del alto nivel de exigencias de calidad de todas las operaciones y en especial de la
soldadura del acero inoxidable dúplex, el astillero estableció un acuerdo de colaboración técnica con la
Asociación de Investigación Metalúrgica del Noroeste (AIMEN) para el desarrollo y puesta a punto de los procedimientos de corte, conformado, soldadura, etc., así como la labor formativa de todo el personal implicado en la
fabricación.
Este trabajo trata de describir someramente los trabajos desarrollados para la consecución de objetivos
de calidad y productividad de la soldadura del acero inoxidable dúplex en la construcción de buques quimiqueros.
(figura1)
DESCRIPCION GENERAL DEL BUQUE
En el caso concreto que nos ocupa, se trata de un buque para transporte de productos químicos y
derivados del petróleo con densidades máximas de 1,84 t/m3, de 144 m de eslora, 23 m de manga, 12,40 m de
puntal y 18660 t de peso muerto. Tiene proa de bulbo, popa de espejo y doble casco en cámara de máquinas y
zona de carga. La acomodación y la cámara de maquinas van situadas a popa.
La zona de los tanques de carga está subdividida en 12 tanques de carga mediante seis mamparos
transversales y uno longitudinal en crujía, pudiendo albergar hasta 19500 m3 de diferentes productos químicos. A
popa de los tanques de carga van situados des tanques de slop y uno de drenaje.
A causa a los tipos de carga a transportar, el interior de los tanques
(fig.2) es íntegramente de acero inoxidable dúplex UNS S 31803 (ASTM A240). Su estructura es totalmente
limpia, es decir, sin refuerzos por el interior, y están construidos con mamparos corrugados verticales en el
sentido transversal y longitudinal. El sistema de tuberías de carga y descarga de los tanques que va dispuesto al
exterior sobre la cubierta superior (Fig. 3) está fabricado con el mismo tipo de acero inoxidable dúplex.
Los buques, con toda su maquinaria y equipo se construyeron de acuerdo con el reglamento de la
sociedad de clasificación Det Norske Veritas para este tipo de buques, con el fin de conseguir la cota de
clasificación, cumpliendo los requerimientos de IMO en materia, de seguridad marítima. Asimismo, los buques
pasaron la inspección del SNMA (Swedish National Maritime Authoríty), una de las entidades más exigentes en
materia de seguridad.
El barco esta preparado para transportar productos químicos incluidos e una lista de carga de 375
productor siendo los más habituales los derivados del petróleo, sosa cáustica y metanol.
LOS ACEROS INOXIDABLES DÚPLEX
Estos aceros se caracterizan por ser microestructuralmente bifásicos, estando constituidos por austenita y
ferrita. Sus propiedades son la consecuencia de la interacción de las correspondientes a cada una de las fases,
combinando sus mejores cualidades. El resultado fina depende, en gran medida, del balance entre ambas fases,
que se consigue, normalmente, mediante un tratamiento de solubilízación a alta temperatura (del orden de 1100
0C), seguido de un hipertemple.
Dadas las condiciones de servicio por lo que respecta a su agresividad y
solicitaciones mecánicas, se seleccionó pan la construcción de los tanques un acero inoxidable dúplex de tipo
UNS S 31803, de la marca comercial AVESTA 2205, cuya, composición química y propiedades mecánicas se
recogen en la Tabla 1, Su composición está formulada para que en la condición de hipertemple presente
cantidades aproximadamente iguales de ferrita, y austenita.
El balance entre fases le confiere una resistencia, límite elástico y resistencia a. la tracción,
considerablemente superiores a los inoxidables austeníticos, lo que redunda en la disminución del peso y coste
de la construcción. No obstante, la presencia de ferrita, en su estructura actúa en detrimento de su comportamiento al impacto, siendo, especialmente a bajas temperaturas, inferior al de los inoxidables austeníticos. De todas formas, este tipo de acero tiene especificado un valor mínimo para su KCV de 100 Jcm-2
Con respecto a la resistencia a la corrosión, como resultado de los contenidos elevados de cromo y
molibdeno que posee, juntos con el nitrógeno, se comporta ante la corrosión generalizada, por picaduras y por
resquicio considerablemente mejor que los inoxidables austeníticos de uso más generalizado, como los grados
AISI 316L, 317L. e incluso los “LN”, Cabe reseñar que el índice de resistencia a la corrosión por picaduras
(PREN) del AVESTA 2205 es 38, mientras que el de los grados 316 L y 317L son considerablemente menores,
25 y 30, respectivamente,
Además, por su bajo contenido en carbono, ayudado por que su composición garantiza que en la zona
afectada por el calor se regenere la austenita, el riesgo de una precipitación de carburos o nitruros en los límites
de grano está muy disminuido, minimizando la posibilidad de una sensibilización a la corrosión intergranular.
Por último, la presencia en su microestructura de una matriz continua de ferrita, hace a este tipo de aceros
mucho menos sensibles a la corrosión intergranular que los inoxidables austeníticos.
SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS INOXIDABLES DÚPLEX
La capacidad de un material para ser soldador y responder satisfactoriamente en las condiciones de
servicio a que se destina depende fundamentalmente de sus propiedades físicas y características metalúrgicas,
esto es, de las transformaciones metalúrgicas que pueda experimentar durante el ciclo térmico al que se le
somete en la operación de soldeo y de su influencia sobre su comportamiento posterior. En este último sentido,
cabe diferenciar dos partes, por un lado el material que mantiene al final del proceso una estructura bruta
desolidificación, cuya mícroestructura final depende de las condiciones impuestas durante la etapa de solidificación y posterior enfriamiento hasta la temperatura ambiente; y por otro, el material que sin llegar a fundir es
sometido a temperatura y tiempo suficientes como para experimentar alguna transformación, son éstas las zonas
afectadas por el calor en el material base y en depósitos multipasada.
En la tabla II se recogen comparativamente las propiedades tísicas típicas de un acero inoxidable dúplex,
trabajado en caliente y en estado de hipertemple, con las de un inoxidable austenítico en el mismo estado de
tratamiento y un acero al carbono. Su coeficiente de dilatación térmica, próximo al del acero al carbono, así como
su resistividad, conductividad térmica e intervalo de fusión, hacen que sus condiciones de soldeo sean
intermedias entre los aceros austeníticos y al carbono, no siendo tan sensibles a las distorsiones y a la
implantación de tensiones residuales como los son los primeros.
Aunque desde el punto de vista de sus propiedades físicas la soldabildad de los dúplex puede
considerarse buena, esta puede verse comprometida metalúrgicamente por la condición de equilíbrío
metaestable de su estructura bifásica.
El balance entre fases en las partes del cordón con estructura, bruta de solidificación se consigue
utilizando materiales de aportación con contenidos en níquel del orden de 3 al 4 puntos mas alto que el material
base. Se busca de esta forma que el carácter gammageno de este elemento favorezca, la formación de la
austenita durante el enfriamiento a las elevadas velocidades de enfriamiento que impone la soldadura.
Por lo que respecta a las transformaciones en las zonas afectadas por el calor, debe considerarse que
este acero es predominantemente ferrítico a temperaturas del orden de los 1200ºC, por lo que velocidades
elevadas de enfriamiento, desde esta temperatura o superiores pueden inhibir la formación de austenita y dar
contenidos de ferrita demasiado elevados. Al mismo tiempo, también debe de evitarse un enfriamiento
demasiado lento que induzca un crecimiento excesivo de grano y la precipitación de nitruros. Estos cambios
microestructurales actuarían en detrimento de la tenacidad del material y de su resistencia a la corrosión. Para
evitarlo debe de conseguirse una. velocidad de enfriamiento adecuada mediante el control de la energía neta
aportada (heat input) en función del espesor de los elementos a soldar y la temperatura de la pieza. En ese
sentido se recomienda aportes de energía entre 0,5 y 2,5 kJ/mm, y mantener la temperatura entre pasadas en
aproximadamente 150ºC.
CARACTERIZACIÓN DE LAS UNIONES SOLDADAS
Para su sistematización las uniones se han agrupado según dos criterios:
los materiales base a unir y la geometría de las juntas.
Tipos de materiales base
Básicamente se nos presentaron dos tipos de uniones, las homogéneas, soldadura de aceros inoxidables
dúplex entre si y las uniones heterogéneas, entre acero inoxidable dúplex y aceros al carbono de las calidades
habituales en la construcción naval: naval A, EH 36 y DH 36.
Geometría de las uniones
En la tabla III se relacionan los diferentes tipos de juntas empleadas, mientras que la figura 4 recoge
esquemáticamente su diseño y lugar de aplicación.
En este punto cabe mencionar de manera notoria la importancia de todas las uniones de los mamparos
corrugados tanto entre sí como a otros elementos estructurales (piso del doble fondo, cubierta, paredes de los
tanques laterales, etc.), ya que por exigencias del armador, debieron de construirse de penetración completa.
Asimismo, los elementos situados a continuación de estos mamparos, esto es, varengas y vagras de doble
fondo, los tanques o laterales, junto con las cartelas de apoyo de los túneles centrales soldadas a la chapa. de
acero inoxidable, debieron de ser soldadas también a penetración completa
PROCESOS DE SOLDADURA SU HOMOLOGACIÓN
En la selección de los procesos de soldeo a emplear en la fabricación resultó de gran ayuda la
información recabada de la experiencia acumulada por otros astilleros que habían abordado con anterioridad la
construcción de barcos de características similares.
Dado que, a pesar detener sus limitaciones en cuanto a la soldadura, el material no presenta dificultades
extremas, se decidió el empleo de aquellos procesos que se utilizan más frecuentemente en la construcción
naval, como son la soldadura semiautomática con hilo tubular y soporte cerámico, la soldadura por arco
sumergido por dos caras y por una sola cara con soporte de cobre y flux, la soldadura por electrodo revestido en
la estructura del casco y la soldadura con electrodo de tungsteno y gas de protección en el caso de las tuberías
La selección de los materiales de aportación se realizó de tal forma que se pudiera emplear la misma
calidad de consumible para todas las uniones del mismo tipo, dúplex - dúplex o dúplex - acero al carbono.
Finalmente, se decidió emplear materiales de aportación de tipo dúplex (22 Cr 9 Ni 3 Mo) para las uniones
homogéneas y consumibles de acero inoxidable sobrealeado de tipo 309 L (24 Cr 12 Ni) para las heterogéneas.
Tras las pruebas pertinentes con distintos aportes de diferentes suministradores, se decidió el empleo de
los siguientes:
Uniones dúplex - dúplex
• Electrodo revestido ESAB OK 67.50 (E 2209)
• Electrodo revestido AVESTA 2205 AC/DC (E2209)
• Hilo tub. Toda posición ESAB TUBROD 14.27 (E2209T1)
• Hilo tub. Toda posición AVESTA FCW 2205 (E22091)
• Hilo tub.plano ESAB OK TUBROD 14.37 (E2209T0)
• Varilla arco sumergido ESAB AUTROD 16.86 (ER2209)
• Flux arco sumergido ESAB OK FLUX 10.93
• Flux backing arco sumergido ESAB OK 10.93 BACKING
• Varilla Tig ESAB TIGROD 16.86 (ER2209)
Uniones dúplex – acero carbono
• Electrodo revestidos ESAB OK 67.70 (E309)
• Electrodos revestido AVESTA 309L AC/DC(E309)
• Hilo tub. Toda posición ESAB TUBROD 14.22 (E309T1)
• Hilo tub. Toda posición ALLOY RODS 3090LX (E309T1)
• Hilo tub. Plano ESAB OK TUBROD 14.32 (E309T0)
• Varilla arco sumergido ESAB AUTROD 16.53 (ER309L)
• Flux arco sumergido ESAB OK FLUX 10.93
referente a los gases de protección necesarios para soldadura semiautomática con hilo tubular no fue necesario
cambiar el sistema implantado en la empresa
(mezcla de Argón y CO2 ) ya que el material a soldar y los consumibles a emplear aceptaban perfectamente este
tipo de mezcla. Solamente se tuvieron que reajustar sus proporciones hasta un 80% de argón, 20% de CO2, sin
alterar las condiciones de soldadura para el acero al carbono, ya que los consumibles de acero al carbono que
habitualmente se emplean en la construcción de buques de acero al carbono admiten este tipo de mezcla.
Una de las innovaciones logradas durante este período de pruebas con el acero inoxidable, fue La
investigación y desarrollo llevada a cabo por ESSAB sobre los materiales para la soldadura por una sola cara,
por arco sumergido con soporte de cobre y flux, que proporcionó el flux de respaldo adecuado para la
consecución de unas soldaduras de calidad. En la Figura 5 se refleja la prepa- ración de bordes empleada.
Mención especial, como proceso complementario a las operaciones de soldadura, merece el saneado de
la raíz, que fue preciso realizar mediante plasma con gas de protección a fin de conseguir un grado de limpieza
en la zona que permitiera el posterior contrasoldeo en condiciones satisfactorias.
HOMOLOGACIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS DE SOLDEO
A la hora de plantear un plan de homologación de los procedimientos de soldadura, fue necesario
estudiar las diferentes posibilidades que se iban a presentar referente a combinaciones de materiales,
espesores, tipos de unión y posiciones de soldeo.
Este plan se dividió en dos líneas actuación básicas: una la soldadura del acero inoxidable entre sí, y la
otra la del acero inoxidable al acero al carbono.
El plan de homologaciones fue realizado siguiendo los requerimientos del DNV para estos materiales.
Cada uno de los procedimientos a homologar comprendía la realización de una serie de ensayos no
destructivos y destructivos de acuerdo con el reglamento de DNV.
Para la homologación de los procedimientos de soldadura dúplex – dúplex el reglamento requería los
siguientes ensayos:
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS:
Inspección visual de la probeta
Líquidos penetrantes a ambos lados de la probeta
Radiografía de la probeta
Ensayos destructivas:
Tracción transversal
Plegados de cara y de raíz
Ensayos de flexión por choque (Charpy) a—200C en soldadura, línea de fusión y a 2 y 5 mm de ésta
Mapa de dureza en HV10
Macrografía
Micrografía a 400 aumentos
Análisis químico del material aportado
Ensayo de corrosión por picaduras s/ASTM G48 A
Medición de ferrita delta en 3 zonas de la unión soldada: cara, raíz y zona
afectada.
Los valores de resistencia mecánica superaron ampliamente los mínimos
exigidos; a modo de ejemplo, los valores de impacto obtenidos en cada una de
las distintas zonas estuvieron dentro de los siguientes rangos:
Soldadura:
31- 137J
Línea de fusión: 32 – 153J
2 mm línea de fusión: 90-238J
5 mm línea de fusión: 122-266 J
Los valores de ferrita oscilaron entre 70% y 43%, mientras que los valores de
perdida de peso en el ensayo de resistencia a la corrosión por picaduras fueron
inferiores a 0.7 mg.
Para las probetas de acero inoxidable soldadas a acero al carbono,
reglamento requería los siguientes ensayos:
Ensayos destructivos:
Tracción transversal.
Plegados de cara y de raíz.
Ensayos de flexión por choque (Charpy) a -200C en soldadura, línea de fusión y a 2 y 5 mm de ésta en el lado
del acero al carbono.
Ensayo de dureza HV10
Macrografia.
En todos los procedimientos, los valores obtenidos superaron ampliamente los
mínimos requeridos.
Las figuras 6 se muestra, una macrografia del cordón de soldadura
correspondientes a una soldadura realizada con arco sumergido, por una sola
cara y con respaldo de cobre y flux.
En la Tabla IV se recoge una relación de los procesos homologados.
PROCESO DE FABRICACIÓN
El proceso se basó en él ya empleado en la construcción de los buques gemelos de acero al carbono,
introduciendo las modificaciones necesarias consecuencia de las especiales características del material de los
tanques, a fin de dañarlo lo menos posible.
En aspecto importante a la hora de iniciar el proceso de fabricación con el material de acero inoxidable
fue el almacenamiento de las chapas una vez recibidas del acerista. Las chapas se almacenaron en un recinto
segregado del
acero al carbono, con el fin de evitar su contaminación.
Indicar también que fue necesario diseñar y fabricar diversos útiles y herramientas
(cuñas, palancas, puentes, útiles de volteo piquetas...) para. evitar daños al acero inoxidable.
Asimismo, una vez que las chapas entraban en el proceso de fabricación, se protegían mediante una
capa de lechada de cal, para proteger la superficie del acero inoxidable; dicha capa protectora se eliminaba
posteriormente en la etapa de limpieza final.
La zona de mayor interés desde el punto de vista del proceso constructivo es la central del barco, en
donde se localizan los tanques de carga. Para su ejecución se dividió en cuatro bloques: un doble fondo, dos
tanques laterales y una cubierta con mamparos corrugados.
Para describir el proceso, lo estructuramos en tres partes; prefabricación, montaje en grada, y fabricación
y montaje de la tubería de carga – descarga.
Prefabricado
Prefabricación del doble fondo
La construcción del doble fondo se realizó sobre el forro del mismo, montado sobre él las vagras y
varengas para luego proceder al montaje de los paneles de acero inoxidable que conforman el piso del doble
fondo.
Una vez soldado lo imprescindible para la rigidez del conjunto se procedió a su volteo para poder
completar la soldadura de todos los elementos al acero inoxidable. La operación se realiza en esta posición para
minimizar los daños durante el proceso y asumido que se iban a producir, que estos se localizaran en la parte del
tanque de lastre que finalmente iba a ser choreado y pintado. Una vez completada su soldadura, se procede a un
nuevo volteo para dejar el doble fondo en la posición de montaje en grada figura 7
Debido al peso de cada bloque (160 t), el doble fondo se montaba en grada en dos mitades, soldándolas
con posterioridad.
Prefabricación del tanque lateral
El proceso de fabricación de los tanques laterales sigue una filosofía similar, es decir, se construye el
bloque sobre el forro exterior, se colocan las varengas y palmejares para luego colocar el forro interior de acero
inoxidable En este caso no fue necesario el volteo para soldar los elementos interiores al acero inoxidable A
continuación se monta el trozo de mamparo corrugado / se suelda. Una vez terminada, la soldadura del
mamparo al forro interior, el tanque lateral esta en condiciones de montarlo en la grada.(figura 8)
En este caso fue necesario un trabajo especial de adiestramiento del personal de soldadura para
conseguir la realización de soldaduras en posición a techo en unas condiciones de calidad y productividad
satisfactorias.
Prefabricado de una cubierta
Para la prefabricación de un bloque de cubierta con mamparos corrugados longitudinal y transversales,
se establecen dos fases diferentes: una la construcción de los mamparos corrugados y otra la del piso de la
cubierta con todos sus elementos.
Una vez que se termina el montaje y soldadura de todos los elementos del piso de la cubierta, se voltea
este conjunto para montar, sucesivamente, los mamparos corrugados transversal y longitudinal, para realizar la
soldadura de penetración completa de los mamparos al techo del tanque. Una vez terminado este proceso de
soldadura el bloque se voltea para proceder a su montaje en grada (fig. 9).
Montaje en grada
El proceso de montaje comienza por la colocación en la grada de los dos trozos de doble fondo, para
proceder a su unión. Una vez soldado, se montan los tanques laterales, primero el de babor y luego el de
estribor, realizando su soldadura al doble fondo. Después, se procede a montar el bloque de cubierta con los
mamparos corrugados, para finalizar con el montaje y soldadura de los diamantes.
En la figura 10 se indica el detalle del montaje de los bloques en grada, indicando el orden descrito
anteriormente, y la figura 11 recoge un anillo completo del barco en la zona de carga, una vez finalizado su
proceso de montaje.
Fabricación y montaje de tubería de carga
En cuanto a la construcción de las distintas líneas de tubería de carga., éstas eran prefabricadas en el
taller de tubería, realizando las uniones de tubo-tubo, tubo-codo y tubo-brida mediante TIG con gas de purga en
el interior de los tubos.
Con posterioridad, las líneas prefabricadas se montaban y soldaban con el mismo procedimiento,
teniendo en cuenta la secuencia de montaje.
Hacer hincapié en la importancia, de la realización de las soldaduras con gas de purga, ya que las
tuberías de carga tienen los mismos requisitos en cuanto a la resistencia a la corrosión que el propio tanque de
carga.
PROCESO DE LIMPIEZA FINAL DE TANQUES DE CARGA
El proceso comienza con la limpieza de los bloques en fase de grada, esto es, justo antes de su montaje
en la grada, después de haber sido aprobado de aceros.
Mediante chorro de agua a presión se elimina, el recubrimiento de cal de protección que se aplicó en la
superficie de las chapas al ser recepcionadas. Si la cal no fuera así extraída en su totalidad, se aplica ácido
nítrico a la superficie y a continuación se lava abundantemente con agua.
Con un disco de corte se deben de eliminar todo el óxido y coloraciones producidas por el calentamiento
durante el proceso de soldadura, laminaciones, ondulaciones, proyecciones, cortes, poros, estrías, entallas,
marcas de cebado del arco, aguas muy pronunciadas, daños mecánicos y referencias grabadas en las chapas.
Si la soldadura es automática y la unión a tope, se pulirá únicamente con disco de laminas, no siendo
necesario decaparla. Si la soldadura es manual a tope y tiene aguas muy próximas se repasa con disco de corto
hasta que presente una superficie sin oquedades difíciles de limpiar con las máquinas de auto-limpieza del
tanque. A continuación se decapa y si el aspecto es el correcto se pulen las oxidaciones con disco de laminas.
El desengrasado y limpieza final se realiza con una pulidora que dosifica el desengrasante (Avesta 401),
consiguiendo de esta forma la eliminación de los contaminantes y las pequeñas imperfecciones de la superficie,
a la vez que es pasivada. La superficie se limpia con agua para eliminar los restos de desengrasante. Se
presenta a inspección la parte del bloque que corresponda a tanques de carga.
En los bloques de doble fondo, no se limpian en esta fase las zonas que corresponden a los tanques de
carga. Sobre la superficie del piso del tanque se mantiene la capa protectora de cal hasta que se concluyen
todos los trabajos a realizar en el tanque y los andamios hayan sido desmontados.
Una vez aprobado el bloque, se protegen con cal las zonas adyacentes a los bordes de unión entre
bloques y de todas aquellas zonas que se considere que pueden ser dañadas durante el proceso de montaje en
grada a topes de unión de bloques y de todas aquellas zonas que se considere que pueden ser dañadas durante
el proceso de montaje en grada; quedando el resto de la superficie limpia para su posterior tratamiento.
Una vez los bloques han sido montados y el tanque aprobado de aceros y con la prueba de presión
realizada, se repiten los pasos anteriores en las zonas de unión de bloques por el interior del tanque de carga;
limpiando la cal, repasando las soldaduras y retirando toda la contaminación que pudiera haber en la superficie
del acero, mediante discos de corte, de laminas o con agua a presión y desengrasante. Se presenta a inspección
y una vez aprobadas estas zonas se desmontan los andamios para repetir todos los pasos anteriores en el piso
del tanque.
De esta forma el tanque queda aprobado de limpieza y listo para realizar el decapado y pasivado
químico.
El proceso de decapado comienza con un lavado con agua dulce con un contenido en cloro inferior a 50
ppm, se realiza con máquinas de limpieza automáticas colocadas estratégicamente en el techo del tanque para
que el chorro de agua a presión alcance a todos sus puntos. A continuación, se desengrasa la superficie
utilizando un agente desengrasante compatible con el acero a tratar siendo circulado aproximadamente durante
una hora, a temperatura. ambiente y se vuelve a lavar con agua limpia.
A continuación se realiza el decapado propiamente dicho con una solución ácida de ácido nítrico (15 %),
ácido fluorhídrico (5 %) y agua; que elimina todos los óxidos de hierro y las manchas suaves generadas por el
calor producido en la soldadura. Esta solución se circula durante dos horas a temperatura ambiente, hasta que el
material quede libre de óxido.
El tratamiento se controla mediante la medida de la temperatura y el análisis cada treinta minutos del pH
y contenido en hierro de la disolución.
Finalmente, se lava con agua hasta que el pH de entrada y de salida sea el mismo y este comprendido entre 6
y 8.
Una vez seco el tanque, se procede realizar la inspección visual; para la cual se puede establecer como
referencia que una superficie se considera limpia cuando al incidir sobre ella una luz de 500 lux, no refleja, para
una persona de visión normal, ningún residuo contaminante. De forma opcional se puede realizar una inspección
por medio de la realización de la prueba del paladio.
Una vez concluido los trabajos de limpieza, realizada la inspección y aprobado el tanque, se sella para
evitar acceso incontrolados al mismo.
FORMACIÓN Y CUALIFICACIÓN DEL PERSONAL
A la hora de enfocarlos trabajos inherentes al proceso de fabricación de un barco de las características
del que nos ocupa, fue de vital importancia el desarrollar una labor formativa a todos los niveles implicados en la
fabricación.
Se impartieron cursos de formación, con personal propio y con la colaboración de AIMEN y de los
suministradores de la chapa y de los consumibles de soldadura, que abarcaron desde la recepción, almacenaje,
manipulación, corte y conformado, soldadura y tratamiento final de limpieza de las distintas formas en que se
presentaba el acero inoxidable dúplex (chapa, tubo, bridas, consumibles de soldadura). Esta formación fue
impartida a todo el personal implicado, incluidos el personal de almacén, de movimiento de materiales, caldereros y tuberos, soldadores, personal técnico y mandos intermedios.
De todo el personal descrito anteriormente, se puso especial atención en el gremio de los soldadores,
que recibieron formación especifica, con el fin de que los soldadores conocieran las características y
peculiaridades del material con el que iban a trabajar.
Asimismo, fue necesario establecer un plan de homologación de los soldadores de acuerdo con los
requisitos de la sociedad de clasificación; dicho plan incluía la realización de pruebas de soldadura y su posterior
ensayo, con el fin de comprobar la capacitación de este gremio para realizar unas soldaduras con la calidad
acorde para este tipo de buques.
Cabe hacer, también, una mención especial a la formación en materia de seguridad e higiene que fue
impartida, con el fin de conocer y poder trabajar con seguridad con un material hasta la fecha desconocido en un
sector que desde siempre se caracterizó por trabajar con productos de acero al carbono en sus distintas
calidades,
En la Tabla V se recoge un resumen de las acciones formativas desarrolladas, con el fin de lograr un
personal capacitado para realizar los trabajos que se presentaron, con unos requisitos de calidad acordes con los
requerimientos para este tipo de barcos.
Figura 1: Vista general del barco quimiquero.
Tabla I: Propiedades del aceros AVESA 2205
C
0,03
Si
0,75
Mn
2,0
Limite elástico,Rp0.2 (MPA)
COMPOSICIÓN QUIMICA %
P
S
Cr
0.030
0.005
21.0-23.0
Propiedades mecánicas
Resistencia a la tracción Rm(MPA)
480
Ni
4.5-6,5
680
Mo
2,75-3,5
N
0,14-0,20
Alargamiento, A5 (%)
25
Tabla II Propiedades físicas típicas de un acero al carbono, de un acero inoxidable austenítico recocido y un acero
inoxidable dúplex
Acero al carbono
suave
Inoxidable
austenítico
Inoxidable
dúples2205
11,7
17-19,2
13,0
42,0
13,5
20,0
60
18,7-22,8
27,7-33,7
12
1538
69-102
1400-1450
35,5-39,5
1510-1534
f.Expansión
mica (0-550ºC (10-6mmºK)
d.térmica a 20ºC
m.ºK)
d.térmica a 100ºC
m.ºK)
stividad eléctrica
W.m)
valo de fusión (ºC)
Tabla III Tipos de uniones
Unión
A1
Etapa
Elaboración
Proceso
SAW
A2
Elaboración
SAW
B1
Prefabricación
B2
Prefabricación
B3
WPS
S-1001
PQR
V103/104
ESP.
10-14
F-1001-2
V-115
12
FS-1001
V-107
11-14
FCAW
F-1001
V-101/102
11
Prefabricación
FCAW
F-1001
V-101/102
11
B4
Prefabricación
FCAW
F-1001
V-101/102
11
B5
Prefabricación
FCAW
F-1001-1
V-101/102
11
Descripción
Unión a tope de paneles
planos
Unión ángulo refuerzo a
panel
Detalle
1
2
FCAW+SAW
Unión ángulo refuerzo a
panel
Unión a tope de forro
interior
Unión a tope de forro
interior
Unión a tope de forro
interior
Unión a tope de forro
interior
3
4
5
6
7
B6
Prefabricación
FCAW
F-1001
V-101/102
11
B7
Prefabricación
FCAW
+SAW
F-1001-1
V-101/102
11
B8
Prefabricación
FCAW
FS-1001
V-101/102
11-14
B9
Prefabricación
FCAW
FS-1001
V-111/112
24
B10
Prefabricación
FCAW
F-1001-1
V-111/112
24
B11
Prefabricación
FCAW
F-1001-1
V-111/112
12
B12
Prefabricación
FCAW
F-1001
V-101/102
15
B13
B14
Prefabricación
Prefabricación
FCAW
+SAW
FCAW
FS-1001
F-1001
V-107
V-101/102
15-24
15-24
B15
Prefabricación
FCAW
F-1001-1
V-111/112
24
B16
Prefabricación
FCAW
F-1001
V-101/102
15-24
C1
Montaje gradas
FCAW
F-1001
V-101/102
14
C2
Montaje gradas
FCAW
F-1001
V-101/102
11
C3
Montaje gradas
FCAW
F-1001
V-101/102
16
C4
Montaje gradas
FS-1001
F-1001
F-1001
V-107
V-101/102
V-101/102
11-14
10-14
C5
C6
Montaje gradas
Montaje gradas
FCAW
+SAW
FCAW
FCAW
C7
Montaje gradas
FCAW
F-1001
V-101/102
24
C8
Montaje gradas
FCAW
F-1001
V-101/102
24
D1
Exterior
SAW
S-1001
V-103/104
15-24
11
Unión a tope de piso de
cubierta
Unión a tope de piso de
doble
fondo
Unión a tope de piso de
cubierta
Unión de penetracióm
completa
De vagras ya piso doble
fondo
Unión de pentración
completa
De varengas a forro interior
Unión de pentración
completa
de baos fuerte a piso
cubierta
Unión de penetracióin completa de mamparos a piso
cubiertta
Unión de tope de mamparos
corrugados
Unión de penetración
completa de mamparos a
forro interior
Unión de penetracón
completa
de varengas a piso doble
fondo
Unión de mamparos
corrugados entre sí
Unión de bloque de tanque
lateral a doble fondo
Unión de bloques de tanques
lateral a cubierta
Unión de mamparo
corrugados
a cubierta
Unión de bloques a doble
fondos
Unión de bloque de cubierta
Unión de bloques de tanques
laterales
Unión a penetración
completa
de mamparos a piso doble
fondo
Unión de diamantes de
mamparos y piso doble
fondo
Unión de chapas de
mamparos corrugados
8
8
3
9
9
9
10
3
10
9
10
11
3
3
3
3
3
10
12
Tabla IV: Resumen de procedimientos homologados
WPS
PQR
V-101
F-1001
Proceso
M.Base
Soldadura semiatumática por una cara con AVESTA
hilo tubular y respaldo cerámico (FCAW)
2205
V-102
V-103
S-1001
V-104
Soldadura automático por dos caras por AVESTA
arco sumergido (SAW)
2205
M-1001
V-105
V-106
Soldadura manual por dos caras con AVESTA
electrodo revestido (SMAW)
2205
FS-1001
V-107
Soldadura con hilo tubular y arco
sumergido con soporte cerámico
(FCAW+SAW)
AVESTA
2205
Esp.
M. Aporte
ESAB
OK 12
2207
12
AVESTA
2205
12
ESAB OK
1093
12
ESAB OK
12
67.50
12
ESAB
OK
12
14,37-16.87
Flux OK 10,93
M
1001-.2
V114
Soldadura manual en ángulo con electrodo AVESTA
revestido (SMAW)
2205/AH36
F1001-2
V115
Soldadura semiautomática en ánguo con AVESTA
hilo tubular (FCAW)
2205/AH36
ESAB
OK
14,37-16.87
Flux OK 10,93
AVESTA
309L
AC/DC
SHIELD
BRIGHT
309L Xtra
AVESTA
309L
AC/DC
SHIELD
BRIGHT
309L Xtra
V-116
Solddura manual con elctrodo de Tugtegno
(GTAW)
Soldadura automática por dos caras con
arco sumergido (SAW)
Soldadura automático por dos caras con
arco sumergido respaldo de cobre y flux
(SAWOSW)
Soldadura automático por dos caras con
arco sumergido Tandem (SAW)
ESAB
OK
16.86
ESAB
OK
16.53-10.93
ESAB
OK
16.86-10.93
Flux10.93
ESAB
OK
16.86-10,93
REP-1
1
V-108
M 1001- V-109
V-110
F1001-1
GT-1001
V111
V112
S1001-1
V-118
S1001-L
V-120
SS-1001
V-121
Soldadura de reparación de defectos
AVESTA
2205
Soldadura manual con por caras con AVESTA
electrodo revestido (SMAW)
2205/AH36
Soldadura semiautomática por una caracon
hilo tubular y respaldo cerámico (FCAW)
AVESTA
2205/AH36
AVESTA
2205
AVESTA
2205
AVESTA
2205
AVESTA
2205
Pos.
3G
2G
1G
1G
3G
2G
1G
12
14
1G
2G
14
14
3G
2G
14
3G
1114
2F
11-14
2F
3
5G
14
1G
12
1G
12
1G
TablaV: Programa de acción formativa
Aspectos médicos preventivos del trabajo con acero inoxidable.
Prevención de riesgos higiénicos en el uso de acero inoxidable
Seminario para mandos intermedios sobre acero inoxidable
Formación, uso y manejo del acero inoxidable
Formación general para técnicos sobre procesos en el acero inoxidable
Uso y manejo de herramental para acero inoxidable
Perfeccionamiento proceso de corte con plasma en acero inoxidable
Perfeccionamiento proceso de punteado del acero inoxidable
Perfeccionamiento de técnicas de prevención de deformaciones en el acero inoxidable
Soldadura manual del acero inoxidable
Soldadura automática por arco sumergido del acero inoxidable
Soldadura semiautomática con hilo tubular del acero inoxidable
Soldadura manual con TIG del acero inoxidable
Perfeccionamiento de métodos de repasado de estructuras de acero inoxidable
Mejora de métodos de inspección en estructuras de acero inoxidable
Perfeccionamiento de proceso de pruebas de funcionamiento de buques químicos
Figura 2: Vista del interior de un tanque de carga de acero inoxidable
Figura 3: Maniford de carga y desacarga en Cubierta
Figura 4: Uniones de acero inoxidable y preparación de bordes
Figura5: Detalle de preparación de borde del proceso SAW por una cara con
soporte de cobre y flux.
Figura 6: Ataque reactivo de kaling Macrografía correspondiente al cupón de proceso SAW por una cara con soporte de
cobre y flux sin defectos aparentes.
Figura 7: Secuencia de prefabricado de un bloque de doble fondo.
Figura 8: Secuencia de prefabricado de un bloque de un tanque lateral.
Figura 9: Secuencia de prefabricado de un bloque de cubierta
Figura 10; Secuencia de montaje de bloque en grada
Figura 11: Anillo en zona de tanques de carga