Metodología de inspección y evaluación.

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1 Francisco MERINO, Eduardo de la CRUZ y Eduardo ROBLES Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, Carretera México-Toluca S/N, La Marquesa Ocoyoacac, CP 52750, México. Teléfono: V Conferencia Panamericana de Ensayos No Destructivos 2 al 6 de octubre de 2011, Can Cún, Quintana Roo, México

2 Antecedentes. Una empresa que emplea recipientes esféricos para almacenar gas, solicitó al ININ, la inspección y evaluación de integridad a tres recipientes a presión, ubicadas en diferentes zonas geográficas del país. Los recipientes fueron denominados como A, B y C. Los dos primeros se encuentran en un ambiente seco y temperaturas genéricas que oscilan entre los -10 y 38 C. El recipiente C, está ambientado con humedad relativa alta, medio amargo y temperaturas que oscilan desde 25 a 40 C. La evaluación de integridad de los recipientes, se llevaron a cabo, conforme a las siguientes etapas generales.

3 Metodología de inspección y evaluación. Recopilación y análisis de la información de diseño y construcción historial de operación, mantenimiento e inspección. Desarrollo de inspección visual al 100% y pruebas de carácter no destructivo. Reparaciones aplicables en función de los resultados de la inspección y evaluación. Cálculos de vida remanente por corrosión y periodos de inspecciones próximas conforme a lineamientos API 510. Integración y evaluación de la información recopilada y resultados de la inspección visual y pruebas no destructivas. Desarrollo del reporte técnico correspondiente, conteniendo conclusiones y recomendaciones. Supervisión periódica durante la inspección del recipiente y revisión del reporte técnico por parte de un inspector autorizado de recipientes a presión API 510.

4 Recopilación y análisis de la información de diseño y construcción, historial de operación. 1. PRESIÓN DE DISEÑO KG/CM 2 2. TEMPERATURA DE DISEÑO 40 a 48 C 3. FACTOR SÍSMICO A (CFE) EQUIVALENTE A ZONA 2 (UBC) PARA LAS ESFERAS A y B, MIENTRAS PARA C: ZONA D (NES D) 4. EFICIENCIA DE JUNTAS 100 % 5. CORROSIÓN ADMISIBLE 1.6 MM 6. PRUEBA HIDROSTÁTICA KG/CM 2 7. RELEVADO DE ESFUERZOS ÚNICAMENTE EN LAS PLACAS CON BOQUILLAS Y PLACAS CON MUÑÓN DE COLUMNA. 8. RADIOGRAFÍA 100 % Especificaciones de los materiales CUERPO: USITEN 375 1C (FRANCÉS) COLUMNAS: SA-283 C TUBERÍA: SA-106 B BRIDAS: SA-105 TORNILLERÍA: SA-307 B ESPÁRRAGOS: SA-193 B7 TUERCAS: SA-194 2H ESTRUCTURAL: SA-36 PESO DE EQUIPO VACÍO: 252 TON PESO DE PRUEBA: 2,685 TON PESO DE OPERACIÓN: 2,406 TON Nota: la información se obtuvo de los planos originales de construcción.

5 Recipientes A, B y C inspeccionados, evaluados y reparados. Recipiente A. Recipiente C. Recipiente B.

6 Desarrollo de inspección y pruebas de carácter no destructivo (1/2). TÉCNICAS APLICADAS: Inspección Visual (VT).-Se emplearon: lupas, lentillas, regletas, cintas métricas, linternas de luz blanca (día), medidores de escalón, medidores de profundidad, juego de replicado, calibradores de soldaduras, cepillo de alambre, marcadores, navaja, etc. Medición de espesores (UT-E).- Se empleo equipo Pulso-Eco Panametrics, modelo Epoch4B, se utilizó transductor de haz recto marca AerotechSerie Gamma con frecuencia de 5 Mhzcon diámetro de 0.75 pulgadas. Inspección con ultrasonido (UT).- Se utilizó equipo Krautkramer modelo USN 60 con transductores angulares y rectos. Inspección con partículas magnéticas (MT).-Se emplearon partículas coloridas y fluorescentes utilizando yugo Magna-Flux,

7 Desarrollo de inspección y pruebas de carácter no destructivo (2/2). Metalografía (MET).-Inspección y análisis metalográfico con réplica, se utilizaron rectificadores con zapata intercambiable para diferentes papeles abrasivos, piedras de esmeril, paños y pasta de diamante, por otra parte microscopios ópticos portátil Bhueler y fijo Meiji. Ensayo de dureza (HT).-Se emplearon patrones calibrados de dureza, Krautkramer MICC-20. y EQUOTIP. Inspección con corrientes de Eddy por el método RTD- INCOTEST(InsadeCorrosionTesting).- Realizado con equipo portátil de marca INCOTEST y un ordenador portátil para la captura de los datos. Fotografía.-Se emplearon cámaras fotográficas digitales Cannon Power Shot S100.

8 Inertizado inicial y final de los recipientes a presión. Inertizado inicial con nitrógeno gaseoso de los recipientes esféricos, para sacarlos de operación y proceder a los trabajos de inspección e inertizado final, para poner en operación cada esfera.

9 Esquemas de las placas de los recipientes.

10 Esquemas de las placas de los recipientes.

11 Esquemas de las placas de los recipientes.

12 Esquemas de las placas de los recipientes.

13 Esquemas de las placas de los recipientes.

14 Imágenes de las inspecciones. ALGUNAS IMÁGENES DE LA INSPECCIÓN VISUAL EN LOS DISTINTOS COMPONENTES DE LOS RECIPIENTES.

15 Imágenes de las inspecciones. Inspección visual en el interior de las esferas, empleando algunas herramientas. Medición de espesores en el interior de los recipientes esféricos.

16 Imágenes de las inspecciones. Inspección por partículas magnéticas secas de cordones de soldadura por el exterior y partículas magnéticas húmedas por el interior de los recipientes esféricos Inspección de cruces de soldadura mediante ultrasonido con haz angular por el interior de las esferas.

17 Imágenes de las inspecciones. Inspección por réplicas metalográficas del interior de los recipientes esféricos. Toma de dureza en placas del interior de los recipientes esféricos

18 Imágenes de las inspecciones. Metalografías por réplica. METAL BASE, (EXTREMO INFERIOR IZQUIERDO) ZONA EXTERNA: LA MICROESTRUCTURA SE CONSTITUYE DE PERLITA FINA BANDEADA SEMIESFEROIDIZADA, EN UNA MATRIZ DE FERRITA. EL TAMAÑO DE GRANO ES No. 9.5 DE ACUERDO A LO ESPECIFICADO EN LA ASTM E-112. ATAQUE QUÍMICO NITAL 2%. AMPLIFICACIÓN 100X. METAL BASE Y SOLDADURA, (INFERIOR CENTRAL) ZONA INTERNA. EN LA MICROESTRUCTURA SE OBSERVA UNA GRIETA PARALELA AL CORDÓN DE SOLDADURA CIRCUNFERENCIAL EN LA INTERSECCIÓN DE LA SOLDADURA Y EL METAL BASE. ATAQUE QUÍMICO NITAL 2%. AMPLIFICACIÓN 100X.

19 Imágenes de las inspecciones. METAL BASE, (ZONA INFERIOR IZQUIERDO) ZONA INTERNA. LA MICROESTRUCTURA SE CONSTITUYE DE PERLITA FINA BANDEADA GLOBULIZADA, EN UNA MATRIZ FERRITICA. EL TAMAÑO DE GRANO ES No. 9.5 DE ACUERDO A LO ESPECIFICADO EN LA ASTM E-112. ATAQUE QUÍMICO NITAL 2%. MAGNIFICACIÓN 100X.

20 Reparaciones y reemplazos. Reparación del recubrimiento ignífugo que presentó cuarteaduras en la parte superior de los dados de cimentación de las esferas. Boquillas inferiores y superiores reemplazadas, aplicación de la técnica de líquidos penetrantes para las uniones soldadas.

21 Reparaciones y reemplazos.

22 Reparaciones y reemplazos.

23 Reparaciones y reemplazos.

24 Reparaciones y reemplazos.

25 Datos obtenidos durante los ensayos.

26 Datos obtenidos durante los ensayos.

27 Datos obtenidos durante los ensayos (MET).

28 Datos obtenidos durante los ensayos (MET).

29 Uso de las mediciones de espesores en uno de los recipientes inspeccionados.

30 Visión y sentido de aplicación de los END. La relevancia de aplicar END en recipientes a presión, así como en otros componentes, no son exclusivos de la industria de los hidrocarburos, sino que se aplican en todo aquello que necesite de un historial, vigilancia y seguimiento, así como cuidar la integridad de los materiales, que componen un sin número de bases de datos, que al fin y al cabo son la historia de los materiales; tal información de resultados formará parte de las predicciones de comportamientos de equipos, sistemas, plantas y complejos, cuyos resultados son necesarios para determinar su extensión de vida real y probable.

31 Conclusiones. La integridad de los recipientes esféricos A, B y C son satisfactorias en términos generales y pueden continuar en servicio bajo las condiciones normales de operación. Los próximos períodos de inspección conforme a los lineamientos de API-510 y los resultados de la inspección efectuada son de 5 años para inspección externa y 10 años para inspección interna. Las técnicas de END son relevantes para el conocimiento e integridad de partes o plantas completas, para saber su sanidad y cumplimiento de los requisitos normativos que les dieron origen. Y lo más interesante, es que sigan operando adecuadamente con seguridad para lo que fueron diseñados, en beneficio de la humanidad.

32

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