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USO DE TUBERIAS DE ACERO AL CARBON SOLDADURA HELICOIDAL ¨O ¨SPIRAL WELDED PIPE¨

MITOS Y REALIDADES Febrero 2012

La tubería soldada en espiral, conocida por su nombre en Ingles como ¨Spiral Welded Pipe¨, es un producto industrial usado en los EE.UU. desde el año 1888. Las tecnologías de producción de tubería soldadas longitudinalmente y en espiral se desarrollaron más o menos en serie con algunas diferencias en velocidad de avances que ocasionaron que la tubería en espiral avanzara un poco más lentamente en su desarrollo. El estar en etapas más tempranas de su tecnología, unido a la alta demanda del Mercado de tuberías de diámetros grandes, llevó a los productores a utilizar tubería en espiral en aplicaciones para las cuales todavía no estaba lista, lo cual generó mitos que son ahora sólo rumores del pasado o de experiencias con tubería en espiral que no fueron fabricadas siguiendo el Estado del Arte que existe hoy día. La tubería con soldadura Helicoidal o ¨Spiral Welded Pipe¨ por su nombre en Ingles, está aceptada y aprobada por la API según la norma API 5L ¨Specification for Line Pipe¨ sin ningún tipo de limitaciones de uso en tubería de líneas para transportar Gas, Petróleo y/o Agua, y hoy en día es de uso común en diámetros superiores a 24 pulgadas, ya que para esos diámetros es mas recomendada que la tubería con soldadura longitudinal.

En sus primeros años de fabricación, la tubería con soldadura Helicoidal sufría lo que se llamaba ¨Peaking Effect¨ o efecto pico que significaba que ocurría un pandeo de los tubos a lo largo del cordón de soldadura durante su doblado en campo cuando ello se hacía sin el uso de un mandril interno. En la tubería con soldadura Longitudinal ocurría igualmente un efecto parecido.

Para solucionar el problema del “peaking effect” el Ingeniero Werner Wennemann, Ingeniero Jefe de Fabricación en la planta Hoesch, introdujo los llamados ¨Rodillos Wennemann¨, los cuales cumplen una función de pre-doblado de la tubería en la planta, previo a la soldadura y elimina el llamado ¨Peaking Effect¨; desaparecido este efecto a nivel de su manufactura en planta también se eliminan los problemas de doblado en el campo.

El procedimiento de soldadura en espiral, hoy día es de igual aceptación que los otros métodos, y la verdadera diferencia no es entre métodos (Longitudinal o Espiral), sino entre fabricantes y las tecnologías que utilicen para producir sus productos. Obviamente cada tecnología tiene áreas específicas de Fortaleza


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económica y técnica, dependientes de su diámetro, espesor de pared, grado del acero, entre otras especificaciones.

Algunos mitos que surgieron en la década de los años 60 del siglo pasado y su correspondiente realidad se resumen a continuación:

Mito Realidad La tubería en espiral es difícil de doblar en frío

Sólo tubería en espiral API 5L (SAWH) fabricada con tecnologías obsoletas presentan el “Peaking Effect” que genera deformaciones durante su doblado en frío. La tubería API 5L SAWH producida bajo tecnologías actuales puede ser doblada en frío sin problemas. La figuras 3 la 9 muestran un ejemplo de campo de tubería 42” y 0.555” de espesor de pared del Rocky Mountains Express Pipeline

La tubería en espiral tiene tolerancias inferiores

Exactamente al contrario. La tubería API 5L SAWH es intrínsecamente axisimétrica teniendo precisas tolerancias en su diámetro externo a lo largo de su eje. Las tolerancias del espesor de pared en tubería SAWH fabricada con bobinas continuas son claramente más precisas que las de tubería SAWL (Longitudinal) fabricada con placa enrollada en reversa

La tubería en espiral es más difícil de soldar que la longitudinal

La “soldabilidad” de la tubería es determinada por el tipo de acero usado. Los aceros de bobina de alta resistencia tratados térmicamente sueldan tan bien como los de lámina usados para tubería SAWL

La presencia de Mercado de la tubería en espiral es insignificante

La capacidad de producción de tubería SAWH ha crecido sustancialmente a nivel mundial. En países con tradición productora como EE. UU. y Turquía, la capacidad instalada de tuberías SAWH es considerablemente mayor que la de SAWL

La tubería en espiral resiste menos Los códigos de cálculos de tuberías


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presión que una similar soldada longitudinalmente

(ASME B31.4) utilizados para determinar las presiones máximas de trabajo de tuberías de línea aplican el mismo factor de eficiencia de la soldadura (1.0) para ambos procesos, longitudinal o espiral. Las presiones permisibles por tanto son iguales para ambos tipos de tubería.

La tubería en espiral es usada en pocos casos

Muchos sistemas mayores de transmisión de hidrocarburos en el mundo han sido construidos con tubería SAWH con plena satisfacción de los operadores en su desempeño.

La Figura 1 muestra los rangos más favorables, tanto técnica como económicamente para los diferentes métodos de fabricación aceptados por API 5L. En los Estados Unidos, Europa y Africa en los últimos años, los grandes Gasoductos y Oleoductos, de diámetros superiores a 24 pulgadas han sido construidos utilizando tubería Helicoidal o SAWH, incluyendo por ejemplo el Gasoducto Elba Express que cruza parte del país con gas a alta presión. En la Figura 2 se muestra un resumen de los principales sistema para el transporte de Gas y Petróleo, en los cuales Borusan Mannesmann ha participado exitosamente utilizando tubería de Acero al Carbón con soldadura Helicoidal o ¨Spiral Welded Pipe¨. En las Figuras 3 a la 9, aparecen algunas fotografías del proceso de doblado de tubería con soldadura Helicoidal a nivel de campo.


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Figura 1. Este gráfico muestra los rangos de Diámetro Externo y Espesores de Pared y el proceso de fabricación más idóneo considerando aspectos técnicos y económicos. Para diámetros mayores a 24” y espesores de pared hasta 14 mm, la tubería Helicoidal es sin duda la recomendada en cuanto a costos y desempeño. Existe una zona de solapamiento entre los métodos Longitudinal y Helicoidal para espesores entre 14 y 25 mm y diámetros entre 20” y 60” en la cual ambos métodos son igualmente recomendados. A continuación listamos algunos de los proyectos más grandes en los cuales el fabricante de Turquía Borusan Mannesmann Boru ha participado y en los cuales los usuarios han preferido utilizar tubería en Espiral.

Borusan Mannesmann Pipe Experience Record for the last 5 years for Major SPIRAL SAW pipe supply projects managed by E.Maktavli



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Figura 2. Actividades de doblado en campo de tubería helicoidal SAWH



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Figura 8. Actividades de doblado en campo de tubería helicoidal SAWH.

Obsérvese la perfección del doblado y ausencia de “peaking effect”.


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Referencias - American Petroleum Institute (API). Specification for Line Pipe, API 5L, 44th

Edition 2007 - Brensing, Karl-Heinz; Sommer, Baldur: Steel Tube and Pipe Manufacturing,

Salzgitter-Mannesmann press, 2007, http://www.smrw.de/downloads/Steel_tube_and_pipe.pdf

- Graf, M.K.; Hillenbrandt, H.G. and Niedehoff, K.A.: Production of large diameter pipe and bends for the world’s first long range pipeline in grade X80 (GRS 550). Proceedings of the 8th Symposium on Line Pipe Research, Sep. 26-29, 1993, Houston, Texas

- Knoop, F.M.; Schmidt, W.: Perfecting the Two-Step, discuss the production, use and development of Helical Seam Two Step (HTS) pipes, World Pipeline, March 2008

- Schmidt, W.: Why Spiral Weld Pipe?; World Petroleum Magazine, April 1972 - Borusan Mannesmann: 2010 Annual Report, 2011 - ASME B31.4, “Tuberías de Transporte de Hidrocarburos Líquidos y otros

Líquidos” - Maraven, S.A.: Experiencias en el uso de tubería helicoidal, Prensa

Corporativa Maraven, 1987 - Martín, Juan José; Texeral, Yolanda: Petróleo Nuestro y Ajeno, La ilusión de

Modernidad; Universidad Central de Venezuela, Caracas, 2005

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