API 1104 — Saldatura of Pipelines and Related Facilities
API 1104 è la Norma dell'American Petroleum Institute che regola le procedure di saldatura, la qualificazione del saldatore e i requisiti di ispezione per le condotte che trasportano petrolio, gas naturale e altri fluidi. Si applica alla nuova costruzione e alla saldatura in servizio di tubazioni in acciaio al carbonio e Basso Idrogeno regolate da 49 CFR 192 e 49 CFR 195.
Contesto normativo: La conformità API 1104 è obbligatoria per i sistemi di condotte regolati dalle norme del Dipartimento dei Trasporti degli Stati Uniti. 49 CFR 192.225 (trasmissione di gas) e 49 CFR 195.214 (liquidi pericolosi) incorporano entrambi API 1104 per riferimento per la qualificazione della Saldatura e l'ispezione.
Cos'è API 1104?
API 1104 regola la Saldatura di condotte transnazionali e strutture correlate. Copre tubazioni in acciaio al carbonio e Basso Idrogeno utilizzate nella compressione, pompaggio e trasmissione di petrolio greggio, prodotti petroliferi, gas combustibili e anidride carbonica. La 22a edizione (2021) è la versione attuale.
La Norma API 1104, “Saldatura di Condotte e Strutture Correlate,” copre la Saldatura di tubazioni utilizzate nella compressione, pompaggio e trasmissione di petrolio greggio, prodotti petroliferi, gas combustibili, anidride carbonica e azoto. La Norma si applica sia alla nuova costruzione che alla Saldatura di riparazione in servizio su sistemi pressurizzati. Tratta la Saldatura ad Arco e la saldatura ossiacetilenica di saldature di testa, di derivazione e d'angolo in tubazioni in acciaio al carbonio e Basso Idrogeno.
La Norma è organizzata in dodici sezioni. Le Sezioni da 1 a 4 coprono scopo, riferimenti, definizioni e specifiche. La Sezione 5 stabilisce i requisiti di qualificazione della procedura. La Sezione 6 copre la qualificazione del saldatore. La Sezione 7 affronta la progettazione e la preparazione dei giunti per la Saldatura di produzione. La Sezione 8 copre l'ispezione e il collaudo delle saldature di produzione. La Sezione 9 fornisce gli Norma di accettazione per i controlli non distruttivi. La Sezione 10 copre la riparazione e la rimozione dei difetti. La Sezione 11 definisce le procedure per i controlli non distruttivi (CND). La Sezione 12 copre la Saldatura meccanizzata con aggiunta di Metallo d'Apporto.
L'edizione attuale è API 1104, 22a Edizione, 2021. API 1104 è sviluppata indipendentemente sia da ASME Sezione IX che da AWS D1.1, sebbene molti fabbricanti e appaltatori di condotte mantengano qualifiche secondo più Standard a seconda dei requisiti giurisdizionali dei loro progetti.
Qualificazione della Procedura Secondo API 1104
La Sezione 5 di API 1104 richiede che ogni WPS sia qualificata tramite collaudo. Non esiste un percorso WPS prequalificato. Il fabbricante produce saldature di prova su provini di tubazioni che corrispondono al diametro di produzione previsto e all'intervallo di Spessore della parete. I test distruttivi includono prove di trazione, di intaglio e di piega. I controlli radiografici possono sostituire alcuni test distruttivi.
La Sezione 5 di API 1104 richiede che le procedure di saldatura siano qualificate mediante test distruttivi prima dell'inizio della Saldatura di produzione. Il Processo di Qualificazione richiede la produzione di saldature di prova su provini di tubazioni utilizzando la procedura prevista, quindi il taglio e il collaudo dei provini per dimostrare adeguate proprietà meccaniche.
I test distruttivi richiesti per le saldature di testa includono due provini di trazione, due provini di intaglio e prove di piega alla radice più prove di piega alla faccia (per pareti più sottili) o quattro provini di piega laterale (per Spessore della parete superiore a 12.7 mm). La Saldatura di prova deve anche superare i controlli radiografici o i controlli a ultrasuoni prima della rimozione del provino distruttivo.
API 1104 definisce le variabili essenziali che regolano quando è richiesta una riqualificazione. Le variabili essenziali specifiche di API 1104 includono:
- Processo di Saldatura
- Un cambiamento nel Processo di Saldatura o nella combinazione di Processi di Saldatura richiede una nuova qualificazione. SMAW, GMAW, FCAW, GTAW e SAW sono i Processi di Saldatura comunemente qualificati per le applicazioni su condotte. Combinazioni come radice GTAW con riempimento SMAW sono qualificate come un'unica procedura.
- Gruppo Metallo Base
- API 1104 raggruppa i Metalli Base in base alla resistenza allo snervamento Minima specificata (SMYS). Una procedura qualificata su un materiale di un gruppo SMYS può avere applicabilità limitata a materiali di altri gruppi. Questo differisce dai numeri P di ASME IX, che raggruppano per composizione e Saldabilità piuttosto che solo per resistenza.
- Design del Giunto
- Cambiamenti nel design del giunto oltre l'intervallo qualificato — inclusi l'angolo di scanalatura, l'apertura della radice e la faccia della radice — richiedono una riqualificazione. I giunti delle condotte sono tipicamente configurazioni a V-Groove o a smusso composto dimensionate per lo Spessore della parete del tubo.
- Intervallo di Spessore della Parete
- L'intervallo di Spessore della parete qualificato è determinato dallo Spessore del provino. La qualificazione su materiale più sottile non qualifica automaticamente materiale più spesso. L'intervallo qualificato è specificato nella
Sezione 5.4in base alle dimensioni della Saldatura di prova. - Intervallo di Diametro del Tubo
- La qualificazione è limitata dal diametro del provino. Gli intervalli di diametro sono specificati nella
Sezione 5.4. La qualificazione su diametri più grandi può coprire diametri più piccoli all'interno dell'intervallo specificato, ma non viceversa senza test separati. - Posizione
- Le posizioni di Saldatura delle condotte sono designate come rotolate (1G), orizzontali fisse (5G), inclinate fisse (6G) o posizioni multiple. La qualificazione nella posizione 6G qualifica tutta la Saldatura in posizione fissa. La qualificazione in posizione rotolata non qualifica le posizioni fisse.
Qualificazione del Saldatore Secondo API 1104
La Sezione 6 di API 1104 richiede che ogni saldatore si qualifichi su un provino utilizzando la specifica WPS che userà in produzione. Le variabili di qualificazione includono il diametro del tubo, lo Spessore della parete, la posizione di Saldatura e il design del giunto. I test di qualificazione includono test distruttivi (test di intaglio e di piega) o esame radiografico della Saldatura di prova completata.
La Sezione 6 richiede che ogni saldatore dimostri la capacità di produrre saldature valide utilizzando la procedura qualificata. Il test di qualificazione del saldatore produce un provino che viene esaminato tramite radiografia o test distruttivi. I test di qualificazione singola qualificano il saldatore per la procedura, la posizione e il gruppo di diametri del tubo specifici testati.
Le qualifiche del saldatore sono specifiche per il datore di lavoro. Un saldatore che cambia datore di lavoro deve riqualificarsi con la nuova azienda, anche se la procedura di Saldatura è identica. Questo è più rigoroso di ASME Sezione IX, dove le qualifiche di prestazione possono essere trasferite tra datori di lavoro in determinate condizioni. Le qualifiche del saldatore API 1104 non scadono a causa di inattività, ma l'azienda deve avere registrazioni che dimostrino che il saldatore ha utilizzato il Processo di Saldatura entro il periodo di tempo richiesto.
Saldatura in Servizio (Appendice B)
L'Appendice B di API 1104 copre la Saldatura su condotte in servizio — che trasportano prodotto sotto pressione durante la Saldatura. La Saldatura in servizio richiede precauzioni aggiuntive: prevenzione del Perforazione (Verifica del Spessore Minimo della parete), prevenzione della cricca da idrogeno (Processi Basso Idrogeno) e considerazione della portata per gestire la dissipazione del calore.
API 1104 Appendix B addresses welding on pipelines that are in operation and may contain pressurized product. In-service welding includes hot taps (adding branch connections while the pipeline is pressurized), encirclement sleeves, and direct deposit repairs. The primary safety concern is burn-through — the welding arc melting through the remaining pipe wall into the pressurized product.
La qualificazione della procedura per la Saldatura in servizio richiede test in condizioni di flusso simulate per dimostrare che la procedura può essere eseguita in sicurezza al Spessore Minimo della parete riscontrato sul campo. Il controllo dell'Apporto Termico è critico — un basso Apporto Termico riduce il rischio di burn-through ma aumenta il rischio di cricca da idrogeno nella Zona Termicamente Alterata. I requisiti di Preriscaldo per la Saldatura in servizio possono differire dalla nuova costruzione perché il prodotto in flusso agisce come dissipatore di calore, aumentando i tassi di raffreddamento e la suscettibilità alla cricca da idrogeno.
Come API 1104 si Confronta con Altri Codici di Saldatura
API 1104 regola le condotte; D1.1 regola le strutture in acciaio; ASME IX regola le apparecchiature a pressione. API 1104 non ha un percorso WPS prequalificato. Raggruppa i Metalli d'Apporto (Tabella 2, a cui si fa riferimento nelle regole delle variabili essenziali del §5.4.2.6 per la qualificazione della procedura; la Tabella 4 è un raggruppamento separato di Metalli d'Apporto per la qualificazione del saldatore) e raggruppa i Metalli Base per SMYS nominale secondo il §5.4.2.2 e qualifica le procedure per intervalli di diametro del tubo e Spessore della parete. I criteri di accettazione includono sia limiti basati sulla lavorazione (Sezione 9) sia metodi di idoneità all'uso (Appendice A).
API 1104 vs AWS D1.1
D1.1 applies to structural steel, while API 1104 applies to pipelines. D1.1 qualifies procedures by plate Spessore, while API 1104 qualifies by pipe diameter and wall thickness. D1.1 allows prequalified WPSs under Clausola 5, while API 1104 requires qualification Prova for every procedure. D1.1 uses Table 5.6 Metallo Base groups, while API 1104 groups by SMYS. The Accettazione criteria in API 1104 Section 9 are specific to girth welds in pipe, while D1.1 Table 8.1 criteria are for structural connections.
API 1104 vs ASME Sezione IX
Entrambi gli Standard richiedono test di qualificazione della procedura, ma le regole delle variabili essenziali e i requisiti dei test differiscono. ASME IX utilizza i numeri P per il raggruppamento del Metallo Base, mentre API 1104 utilizza gruppi basati su SMYS. I test di piega guidata e di trazione di ASME IX differiscono dai test di intaglio e di piega alla radice/faccia di API 1104. Quando una condotta rientra anche in ASME B31.8 (trasmissione di gas) o B31.4 (trasporto di liquidi), la relazione tra API 1104 e ASME Sezione IX deve essere gestita con attenzione — B31.8 fa riferimento direttamente a API 1104 per la qualificazione della Saldatura, non a ASME IX.
| Aspect | API 1104 | AWS D1.1 | ASME IX |
|---|---|---|---|
| Scope | Pipelines (cross-country) | Structural steel | Pressure equipment |
| Prequalified WPS? | No | Yes (Clause 5) | No |
| Base metal grouping | Filler metal groups (Tabella 2, per §5.4.2.6); base metal SMYS-based (§5.4.2.2) | Table 5.6 categories | P-numbers |
| Preheat method | Per WPS | Table 5.11 | Per WPS/PQR |
| Acceptance criteria | Workmanship + ECA (Appendix A) | Table 8.1 (Visivo) | Per construction code |
| Edition | 2021 (22nd) | 2025 (25th) | 2025 |
Standard di Accettazione per CND
La Sezione 9 di API 1104 definisce i criteri di accettazione per i controlli radiografici, con particelle magnetiche, con liquidi penetranti e a ultrasuoni delle saldature di produzione. La Sezione 9 fornisce criteri specifici per penetrazione inadeguata, fusione incompleta, concavità interna, burn-through, inclusioni di scoria e Porosità. I criteri di accettazione si basano sulla lunghezza e sulla distribuzione delle indicazioni rispetto alla lunghezza della Saldatura e allo Spessore della parete del tubo.
API 1104 include anche disposizioni per criteri di accettazione alternativi nell'Appendice A, che consente metodi di valutazione critica ingegneristica (ECA) basati sulla meccanica della frattura. Secondo l'Appendice A, l'accettazione dei difetti si basa sull'analisi di idoneità all'uso piuttosto che su limiti basati sulla lavorazione, consentendo potenzialmente difetti più grandi quando l'analisi delle sollecitazioni dimostra che il difetto non crescerà fino a dimensioni critiche durante la vita di progetto della condotta.
"La Saldatura di condotte è unica perché non è possibile ruotare il tubo sulla maggior parte dei giunti di campo — il saldatore deve qualificarsi in posizione fissa, saldando in salita o in discesa lungo l'intera circonferenza. Ecco perché la qualificazione API 1104 è specifica per la posizione in un modo che D1.1 non lo è."
— Field observation, pipeline construction practice
Suggerimento per l'esame CWI: API 1104 è oggetto di esame nella parte C specifica del Codice CWI quando è specificata la Saldatura di condotte. Argomenti chiave: la differenza tra i sistemi di qualificazione API 1104 e D1.1, il raggruppamento dei materiali API 1104 per SMYS (non numeri P) e i criteri di accettazione della Sezione 9 per i controlli radiografici. Sappiate che API 1104 NON ha un percorso WPS prequalificato — ogni procedura richiede test di qualificazione.
Guide agli Standard Correlati
Le variabili essenziali di API 1104 sono più restrittive di D1.1 per l'applicazione su condotte. La variabile essenziale di posizione in particolare è inflessibile — la qualificazione in 5G (orizzontale fissa) qualifica per 1G e 2G ma la qualificazione solo in 1G NON copre 5G. Gli appaltatori di condotte si qualificano tipicamente nella posizione più restrittiva in cui salderanno effettivamente in produzione.
— Pipeline inspector observation, cross-country project, 2026
Domande Frequenti
API 1104 è la Norma dell'American Petroleum Institute per la Saldatura di condotte e strutture correlate. Copre la qualificazione della procedura di Saldatura, la qualificazione del saldatore e i requisiti di ispezione per le condotte utilizzate per trasportare petrolio, gas naturale e altri fluidi. API 1104 si applica alla nuova costruzione e alla Saldatura in servizio di tubazioni in acciaio al carbonio e Basso Idrogeno. La Norma è richiamata dalle normative sulle condotte, inclusi 49 CFR 192 (trasmissione di gas) e 49 CFR 195 (liquidi pericolosi), rendendo la Conformità obbligatoria per i sistemi di condotte regolamentati negli Stati Uniti.
API 1104 si applica alla Saldatura di condotte (tubi che trasportano fluidi sotto pressione), mentre AWS D1.1 si applica alle strutture in acciaio (edifici, ponti, torri). API 1104 classifica i Metalli Base per SMYS (resistenza allo snervamento Minima specificata) piuttosto che per i gruppi della Tabella 5.6 di D1.1. La qualificazione API 1104 si basa su intervalli di diametro del tubo e Spessore della parete, mentre D1.1 qualifica per Spessore della piastra. API 1104 ha disposizioni specifiche per la Saldatura in servizio su condotte pressurizzate, che D1.1 non affronta. Entrambi richiedono test di qualificazione della procedura, sebbene D1.1 consenta anche WPS prequalificate secondo la Clausola 5.
No. API 1104 utilizza il proprio sistema di raggruppamento dei materiali basato sulla resistenza allo snervamento Minima specificata (SMYS) piuttosto che sui numeri P di ASME IX. La Sezione 5.4 di API 1104 definisce i gruppi di materiali per intervalli SMYS. Una procedura qualificata su un gruppo di materiali a maggiore resistenza può o meno qualificarsi per gruppi a minore resistenza a seconda delle regole delle variabili essenziali. Quando i progetti di condotte fanno riferimento sia a API 1104 che a ASME B31.8 o B31.4, il raggruppamento dei materiali API 1104 regola la qualificazione della Saldatura, non il sistema di numeri P ASME.
La Sezione 5 di API 1104 richiede test distruttivi della Saldatura di prova di qualificazione della procedura. I test richiesti includono test di trazione (due provini), test di intaglio (due provini) e test di piega alla radice e alla faccia (due per ciascuno per diametri più piccoli) o test di piega laterale (quattro provini per Spessore della parete superiore a 12.7 mm). Per la Saldatura in servizio (hot taps, riparazioni con manicotti su condotte attive), è richiesta una qualificazione aggiuntiva secondo l'Appendice B di API 1104, inclusa la valutazione del rischio di burn-through e i test di durezza a causa del raffreddamento accelerato. I controlli radiografici o a ultrasuoni della Saldatura di prova completata vengono eseguiti prima della rimozione del provino distruttivo.
La Saldatura in servizio è la Saldatura eseguita su una condotta che è in funzione e può contenere prodotto pressurizzato. L'Appendice B di API 1104 copre la Saldatura in servizio, inclusi hot taps (connessioni di derivazione realizzate mentre la condotta è pressurizzata) e riparazioni con manicotti. La preoccupazione principale è il burn-through, dove l'arco di Saldatura fonde la parete del tubo nel prodotto pressurizzato. La qualificazione della procedura per la Saldatura in servizio richiede test in condizioni di flusso simulate e Spessore Minimo della parete per dimostrare che la procedura può essere eseguita senza rischio di burn-through.
La Sezione 9 di API 1104 definisce i criteri di accettazione per le saldature di produzione esaminate tramite radiografia, particelle magnetiche, liquidi penetranti e controlli a ultrasuoni. Per i controlli radiografici, la Sezione 9.3 specifica le lunghezze Massime ammissibili per penetrazione inadeguata (IP), fusione incompleta (IF), concavità interna (IC) e burn-through (BT) in base alla lunghezza della Saldatura. Le inclusioni di scoria individuali non devono superare i 2 pollici di lunghezza. I limiti di Porosità dipendono dal modello di distribuzione — pori individuali, Porosità a grappolo e Porosità lineare hanno ciascuno criteri di accettazione distinti basati sul diametro del tubo e sullo Spessore della parete. API 1104 offre anche criteri di accettazione alternativi nell'Appendice A basati sulla valutazione critica ingegneristica (ECA) e sulla meccanica della frattura.
Sì. API 1104 consente qualsiasi Processo di Saldatura ad Arco, inclusi SMAW, GTAW, GMAW, FCAW e SAW, a condizione che il Processo di Saldatura sia qualificato tramite test secondo la Sezione 5. L'FCAW è comunemente utilizzato per i passaggi di riempimento e copertura nella costruzione di condotte, specialmente l'FCAW auto-protetto (FCAW-S) che non richiede gas di protezione esterno — un vantaggio in condizioni di vento sul campo. Tuttavia, la maggior parte dei passaggi di radice delle condotte utilizza SMAW con elettrodi cellulosici (E6010/E6011) o GTAW per applicazioni critiche. Il Processo di Saldatura è una variabile essenziale secondo API 1104 — il passaggio da SMAW a FCAW richiede una nuova qualificazione della procedura. Ogni combinazione Processo di Saldatura-diametro-Spessore della parete deve essere qualificata indipendentemente.
La Sezione 5.4 e la Tabella 1 di API 1104 definiscono le variabili essenziali per la qualificazione della procedura. Le variabili essenziali chiave includono: Processo di Saldatura, gruppo di materiale Base, intervallo di diametro del tubo, intervallo di Spessore della parete, design del giunto, classificazione del Metallo d'Apporto, caratteristiche elettriche (tipo di corrente e polarità), posizione (rotolata o fissa), direzione di Saldatura (in salita o in discesa), gas di protezione e portata, e Temperatura di Preriscaldo. API 1104 distingue tra variabili di Categoria I (qualificazione WPS Standard) e variabili di Categoria II (procedure che richiedono test di durezza o tenacità). A differenza di ASME IX che utilizza un sistema a tre livelli (essenziale, essenziale supplementare, non essenziale), API 1104 richiede la riqualificazione quando una qualsiasi variabile essenziale cambia oltre l'intervallo qualificato.