CORROSION Y FISURACION DE CALDERA DE MEDIA PRESION

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1 CORROSION Y FISURACION DE CALDERA DE MEDIA PRESION Gustavo Bello gbello@ancap.com.uyt Resumen Se trata de investigar el porque de la corrosión y fisuración de las Calderetas de Media Presión, en particular la 256-C, que genera vapor de 12 kg/cm 2, a partir del intercambio de calor entre aceite de Cracking, por dentro de tubos, y la alimentación de Agua desmineralizada. 1. Componentes El equipo consiste en una carcasa, donde se genera vapor a partir del ingreso de agua desmineralizada; mediante el intercambio de calor con el haz tubular, por donde circula aceite pesado de Cracking. Los componentes involucrados en el proceso de corrosión son: Carcasa y sus conexiones, haz tubular del mazo, tapa flotante, espárragos, válvulas de Seguridad e instrumentos. El material de la Carcasa es A-516-Gr Antecedentes Esta caldereta fue instalada en 1995, con Paros de Mantenimiento Programado en 1997, 99 y Tuvo paradas no programadas en 2001, en dos oportunidades en el 2002, y en dos oportunidades en el : En esa oportunidad se realizó el Ensayo Magnético(MT) al 100% de las soldaduras internas de la carcasa. Se detectaron fisuras en todas las soldaduras de las guías y algunas de las soldaduras circunferenciales de la carcasa; ubicadas en la zona del lecho, entre las 4 y las 8 horas, aproximadamente. Las guías longitudinales son dos planchas de acero, ubicadas en el lecho de la carcasa, para facilitar la entrada del mazo. Estas guías, soldadas en secuencia, cumplen la función de contener al haz tubular, y de orientarlo durante el ingreso. Fueron retiradas para la reparación y no se volvieron a colocar, para evitar el aporte de tensiones de soldadura. La reparación de las fisuras se realizó, amolando hasta eliminarlas, con la comprobación por MT. Se recuperó la superficie aportando con electrodo E 7018, previo calentamiento del área, y finalmente se realizó el amolado del refuerzo de soldadura, volviendo a realizar MT y 2002: Salió de servicio por pérdidas internas; en las pruebas se pudo comprobar la falla de los espárragos(astm A 193-B7) de la tapa flotante, que se fracturaron provocando pérdidas de aceite hacia el lado del vapor. 2002: Durante el Paro de mantenimiento programado se realizó el Ensayo Magnético(MT) en spot, a las soldaduras internas de la carcasa, en su generatriz inferior. Se detectaron sólamente micro fisuras alrededor de las soldaduras longitudinales de relleno de las antiguas guías de apoyo, y socavaduras de corrosión, todo lo cual se

2 eliminó por amolado, no siendo necesario realizar nuevos rellenos con soldadura. El mazo de esta caldereta fue sustituido durante este paro por encontrarse totalmente corroído (con muchas picaduras). Abril 2003: Salió de operación para la reparación de una fisura pasante en la zona térmicamente afectada de una soldadura circunferencial, alrededor de la generatriz inferior (6 hr). La reparación se hizo desde el exterior de la carcasa (sin desmontar el mazo) y la longitud final de la fisura descarnada resultó de 150 mm. Junio 2003: Salió de servicio por una fisura en la carcasa fuera de las soldaduras, con pérdida al exterior. 3. Ensayos 3.1. Inspección Visual y Ensayo Magnético Al inspeccionar la Carcasa internamente, mediante VT y MT, en las zonas de las antiguas reparaciones existen depósitos de óxido que al retirarlos muestran un ataque selectivo de toda la zona, con picaduras en toda la superficie y corrosión localizada en el contorno de las soldaduras de las reparaciones de 1999, donde se produjeron fisuras, que se observan a ojo desnudo. Entre estas reparaciones también se produjeron un número muy elevado de fisuras en sentido circunferencial y longitudinales, que debido a la corrosión se han transformado en grietas que unen las reparaciones entre sí, y son el motivo de la pérdida actual. En las soldaduras de unión entre las chapas, también existen fisuras que parten en la zona afectada térmicamente y la recorren en forma circunferencial. Existen algunas fisuras transversales, tanto en la chapa como en la soldadura. El haz tubular, colocado nuevo en febrero del 2003, se observa con una gran cantidad de pitting, ubicados en toda la superficie, los cuales serían producidos por el oxígeno libre en el agua. Carcasa, vista frontal. Zona donde se produjo la falla en servicio. Testigo de chapa que se analisó. Vista exterior Metalografía Se extrajeron muestras de las zonas atacadas en la chapa propiamente, en los rellenos de reparaciones anteriores, y en las soldaduras circunferenciales de unión entre chapas de la carcasa.

3 Fisuras y picaduras en la chapa. Antiguas reparaciones. En el microscopio óptico, se observa que existe una capa de óxido superficial, producida por la corrosión, a partir de la cual se generan fisuras con una morfología irregular, desde la superficie propiamente, o del fondo de pittings producidos por la corrosión. Luego del revelado de la microestructura con Nital (4%) se observa que la propagación de las fisuras es aleatoria, sin una dirección preferencial, intergranular o transgranular. Alrededor de estas fisuras se generan óxidos, que tampoco acompañan, preferentemente, el contorno de los granos. En el interior de las fisuras avanza la corrosión y se forman zonas de acumulación de estos depósitos, a partir de los cuales también se propagan fisuras. En las áreas que fueron rellenadas con soldadura, correspondientes a reparaciones anteriores, se observan fisuras en el perímetro de las reparaciones. Crecimiento de pequeñas fisuras. Fisuras a partir de pitting.

4 Proceso de acumulación de corrosión. Detalle del final de la fisura. Zona rellenada con soldadura. Detalle. Contorno de reparación anterior. Detalle. Fisura Transversal.

5 3.3. Agua de Alimentación La norma BS , en la sección 2, apéndice 8.3, hace referencia a las características del agua de alimentación de Calderas, recomendando los valores para los componentes y características del agua (Dureza, ph, Sólidos en suspensión, Oxígeno disuelto, etc), en función de la presión de funcionamiento. En el caso del ph del Agua de alimentación, las recomendaciones de la norma son de un valor entre 8,5 y 9,5; en la caldereta referida el ph está en el entorno de Conclusiones A partir de los ensayos destructivos y no destructivos realizados a las zonas dañadas de la carcasa, de los ensayos del agua de alimentación y de la bibliografía consultada, donde se observan casos morfológicamente muy similares al caso en cuestión, donde el medio excesivamente ácido, asociado a ciclos de tensión debidos a las reparaciones con soldadura y a ciclos térmicos de calentamiento-enfriamiento, nos conducirían a un caso de corrosión-fatiga. Las medidas correctivas recomendadas, se basan en la adecuación del agua de alimentación, según la norma BS , inyectando los elementos que permitan, por un lado corregir el ph, y por el otro capturar el oxígeno libre. En relación al estado actual del material de la carcasa, se recomienda la sustitución total de las zonas dañadas, o la construcción de una nueva carcasa. Se recomienda la continuidad de los análisis futuros al agua de alimentación y los Ensayos no destructivos a los componentes mecánicos, a efectos de confirmar o descartar la continuidad del mecanismo de falla.