IMPACTO DE LA CARACTERIZACIÓN DE LAS INDICACIONES DETECTADAS EN TUBERIA DE 24 in D.N.

Carlos C. Cano GurriónJuan Villagómez Ortega

León Guanajuato, Noviembre 2013

1. Antecedentes.2. Objetivo.3. Vocabulario.4. Desarrollo de la Inspección.

4.1 Equipo y Herramienta de Inspección.4.2 Inspección Visual.4.3 Ultrasonido Haz Recto y Arreglo de Fases. 4.4 Identificación del Mecanismo de Degradación.

5. Evaluación de Indicaciones.6. Acciones de Mantenimeinto.7. Actividades Complementarias.

7.1. Inspección Visual Interna del Tramo Retirado.7.2. Prueba Hidrostática a Tramo Retirado.7.3. Caracterización Metalúrgica de Tramo Retirado.

8. Conclusiones.

CONTENIDO DEL CURSOContenido

El presente trabajo tiene como finalidad compartir la experiencia en la detección de indicaciones no típicas, que hemos tenido en la inspección de Instalaciones de proceso y transporte de hidrocarburos que se producen en la Sonda de Campeche.

Actualmente tenemos en el área de ductos un total de 411 tramos, que si se abrieran cubrirían una superficie de 801 Ha, de ahí la importancia de las técnicas de inspección y la caracterización de las indicaciones que se detectan.

El volumen de hidrocarburos que se producen en esa zona es del orden de 1.8 millones de barriles diarios de aceite y 2,300 millones de pies cúbicos de gas.

Antecedentes

El material de fabricación del codo es de especificación ASTM A234 Gr. WPB y el del carrete es acero al carbono de especificación API 5L Gr X46.

El arreglo fue construido el 10 diciembre de 2001 y diseñado para operar a una presión de 16.5 kg/cm2 y una temperatura de 73 °C. La tubería que contiene las indicaciones objeto de este trabajo, transporta un volumen de 164.9 MMPCD de gas amargo con 1.07% Vol de H2S, a una presión máxima de operación de

salida de 4.5 kg/cm2 y una temperatura de 64.9° C.

La problemática expuesta se presentó en una tubería de proceso, que de sacarse de operación implicaba un alto impacto en la producción de aceite y además el hacerlo en forma no planeada, también en el riesgo.

Antecedentes

Antecedentes

La inspección del tramo de tubería de proceso, se realizó previamente por dos entidades inspectoras diferentes, detectando:

INSP. PND APLICADA RESULTADO DE INSPECCIÓN RESULTADO DE

EVALUACIÓN RECOMENDACIÓN

1

VT Ampollas Rechazado

Sustitución de los elementos que contienen las indicaciones

rechazadasUT-HR Disminución de espesor y

Segregaciones (Agrietamiento) Rechazado

UT-HA Indicación tipo planar (Agrietamientos) Rechazado

2

VT Detallada Ampollas RechazadoSustitución Inmediata de los

elementos rechazadosUT-HR Laminación escalonada Rechazado

UT-HA Daño por hidrógeno Rechazado

En estas inspecciones, se observaron zonas con abombamientos en carrete, codo de 90o y brida ciega, de tramo de 24 in D.N., clasificadas como ampollamiento.

Exponer la importancia de realizar inspecciones confiables, ya que los resultados de estas son la base para efectuar un análisis de evaluación de aptitud para el servicio, el cual determinará las actividades para mantener y/o restituir la integridad del tramo.

Objetivo

Vocabulario

ASME B31.8S-2010 E 1316 – 01Standard Terminology forNondestructive Examinations1

NOM-027-SESH-2010

NRF-014-PEMEX-2013

Defecto. Indicación de magnitud suficiente para ser rechazada como resultado de la evaluación por los procedimientos de evaluación que apliquen.

Indicación. Discontinuidad o irregularidad detectada por la inspección no destructiva. Puede o no ser un defecto.

Equipo y Herramientas de Inspección

Inspección visual

Nivel, regla y vernier para medición de altura de abombamiento.

Equipo de UT de arreglo de fases

Para detectar agrietamientos secundarios.

Equipo de UT convencional

Medición de espesores y detección de discontinuidades planares y lineales.

Codo 90°. Se detectaron tres abombamientos de forma ovalada hacia el exterior, siendo el mayor de 16 cm de longitud por 10 cm de ancho y altura de 0.5 cm. No se observa evidencia de otros daños externos, solo desprendimiento de pintura en las zonas de abombamiento.

Inspección Visual

Brida ciega. Se detecto un abombamiento hacia el exterior. Se observa desprendimiento de pintura en forma de fragmentos, al parecer causado por golpe interno.

Carrete. Se detectaron dos abombamientos hacia el exterior sin detectar daño por corrosión, daño físico o alteración del material en la superficie externa.

Codo 90°. Los abombamientos presentan espesores reducidos (0.362”) en la pared interna, hasta en un 11% del espesor de zona sana (0.407” promedio). No se detectó la presencia de agrietamientos radiales o planares contenidos en el espesor de la zona de abombamiento; esto último se verificó mediante el método de Ultrasonido con la técnica de Arreglo de Fases.

Ultrasonido Haz Recto y Arreglo de Fases

Codo 90°. Las zonas adyacentes a los abombamientos fueron inspeccionadas mediante barrido con ultrasonido convencional sin detectar indicaciones.

Identificación del Mecanismo de Degradación

Debido a que NO se encontraron agrietamientos planares y no se observan grietas radiales, se DESCARTA que los abultamientos fueron causados por agrietamiento inducido por hidrógeno (AIH).

Por la reducción moderada de espesor y la evidencia de desprendimiento de pintura en forma frágil, se identifica como posible causa de los abombamientos una FUERZA INTERNA LOCALIZADA.

Mecanismo de Degradación y Evaluación de Indicaciones

Evaluación de Indicaciones

Es posible que los abultamientos reduzcan la resistencia remanente de los elementos que los contienen, pero no se espera que tal reducción sea severa o implique un riesgo de falla, debido a que la presión interna del circuito es baja (4.5 kg/cm2).

Se tomó la consideración de evaluar la indicación como pérdida de metal, según la Sección 5 del Código API 579-1/ASME FFS-1, JUNE 5, 2007, debido a que no se contaba con la información necesaria. Por lo que producto del cálculo resultó una PMPO de 46.6 kg/cm2 .

Instalar un refuerzo mecánico de envolvente externa Tipo A, como medida preventiva en caso de que los defectos evolucionen de forma inesperada.

De existir la flexibilidad operativa, sustitución de los tramos que contienen los abombamientos.

Para realizar la caracterización metalúrgica de las indicaciones del tramo, a fin de determinar con certeza el origen de éstos daños, conocer su comportamiento mecánico y posible evolución en el ambiente de servicio y poder tomar las acciones preventivas que eviten su formación, así como, los criterios para evaluar futuros tramos que presenten este tipo de daño.

Debido a que las indicaciones detectadas son completamente inusuales, es posible que evolucionen a formas de daño más peligrosas y a que, en este momento no existen datos suficientes para la evaluación de resistencia y vida remanente, se recomienda realizar las siguientes acciones:

Acciones de Mantenimiento

Efectuar estas acciones de mantenimiento, nos permitió:• Programar la reparación en forma ordenada minimizando el riesgo

Personal Materiales Equipos Procedimientos

Además conocer el comportamiento de este tipo de indicaciones no típicas y contar con un criterio mas adecuado en la toma de decisiones cuando se tenga una situación similar analizada únicamente con pruebas no destructivas como este caso.

Acciones de Mantenimiento

Inspección Visual Interna del Tramo Retirado

• Brida. Se detectó dos tallones, los cuales no fueron detectados durante la inspección externa.

• Carrete. Se detectaron tres abombamientos, de los cuales dos de estos fueron detectados durante las inspecciones realizadas los días 19 y 20 de abril del 2008.

• Codo 90°. Se detectaron tres abombamientos y dos tallones, de los cuales un tallón y tres abolladuras fueron detectados durante las inspecciones realizadas los días 19 y 20 de abril del 2008.

Prueba Hidrostática a Tramo Retirado

Caracterización Metalúrgica de Tramo Retirado

Caracterización metalúrgica:

1) Análisis Químico.

2) Análisis Metalográfico.

3) Pruebas de Dureza.

4) Pruebas de Tensión.

Caracterización Metalúrgica de Tramo Retirado

Composición en %

Muestra ElementoCarbono

(C)Silicio (Si)

Manganeso (Mn)

Fosforo (P) Azufre (S)

Muestra A Codo 0,184 0,350 1,548 0,029 0,026

Muestra BCodo

0,190 0,295 0,815 0,021 0,030

Muestra CCodo

0.1810,2

970,831 0,023 0,025

Muestra DCodo

0,175 0.269 0,597 0,025 0,026

Muestra E Carrete 0,147 0,253 0,886 0,016 0,025

ASTM A 234

grado WPBCodo 0.30

máx.0.10 min 0.29-1.06 0.050 máx. 0.58 máx.

API 5L X46 Carrete 0.28

máx.- - 1.40 máx. 0.030 máx.

El siguiente Análisis químico indica la composición química de la especificación de cada muestra, encontrándose estas, dentro de los valores permisibles.

Caracterización Metalúrgica de Tramo Retirado

Dirección

Fracción Volumen

de inclusione

s

Tipo de inclusión

% de ferrita

% de perlita

Tamaño de grano

ASTM

Muestra A 0.693 C 77.081 22.918 7.0

Muestra B 0.4722 C 67.181 32.818 8.3

Muestra C 0.3896 B 71.397 28.6025 7.5

Muestra D 0.306 B 75.998 24.001 7.0

Muestra E 0.206 D 79.764 20.235 8.3

Resultados del análisis metalográfico de las muestras.

Muestra C, Codo Muestra D, Codo

Muestra B, CodoMuestra A, Codo

Caracterización Metalúrgica de Tramo Retirado

Muestra ElementoTipo de

indicación

Valor medio [HRB]

Valor mínimo [HRB]

Valor máximo [HRB]

Muestra A Codo Abolladura 97 96.0 97.2

Muestra B Codo Tallón 89 88.2 91.0

Muestra C Codo Abolladura 83 81.8 84.2

Muestra D Codo Zona Sana 78 77.0 78.2

Muestra E

Abolladura 1Carrete Abolladura 90 87.6 92

Muestra E

Abolladura 2Carrete Abolladura 88.7 88 89.4

Muestra E Carrete Zona Sana 81.0 79 82

Los resultados de la siguiente tabla se indican las durezas obtenidas. Nótese que la muestra “A” presenta una dureza mayor a la permitida para la especificación del accesorio (≈92HRB).

Vista externa de la abolladura 1 localizada en el codo.

Vista interna de la abolladura 1 localizada en el codo.

Muestra ElementoReducción de

área (%)%de Alargamiento

Esfuerzo de cedencia (PSI)

Esfuerzo a la tensión (PSI)

Muestra A Codo 53 20 42,872 73,733

Muestra B Codo 51 23 37,056 71,041

Muestra C Codo 48 26 43,565 73,351

Muestra D Codo 46 22 45,187 77,214

Muestra E Carrete 67 27 50,131 71,619

ASTM A 234

grado WPBCodo - 22 35,000 min 60,000-85,000

API 5L X46 Carrete - 21 46,000 min 63,000 min

Caracterización Metalúrgica de Tramo Retirado

Resultados de la prueba de tensión.

El impacto en la interpretación de las indicaciones detectadas mediante PND es relevante en cualquier rama de la industria que sean aplicadas, ya que de estos resultados depende la acción de mantenimiento adecuado para restituir y/o mantener la integridad del equipo, previniendo daños al personal, medio ambiente e instalación.

  

Debido a las diferencias en los resultados de las inspecciones realizadas al mismo tramo de tubería, es necesario que estas se realicen con inspectores certificados, lo que hace evidente la necesidad de contar con un organismo de certificación nacional en PND.

Conclusiones

Gracias por su atención

https://maps.google.com.mx/maps/ms?ie=UTF8&oe=UTF8&msa=0&msid=214045112586538707196.0004987d1a7fde2a7d26f

Cd. del CarmenCampeche