AZUFRE SR-01A PLANTA DE ÁCIDO SULFÚRICO INST. 215 / 218

Transcripción

1 MANTENIMIENTO TANQUE DE AZUFRE SR-01A PLANTA DE ÁCIDO SULFÚRICO T INST. 215 / 218 X MESA REDONDA DE ACIDO SULFURICO - CHILE Con la participación de: Jairo Palacios, Simón Carrasco, Ángel Araujo y Pedro González NOVIEMBRE 2014

2 INTRODUCCIÓN El 03 de Marzo de 2014 el tanque de almacenamiento ace a e de azufre líquido SR-01A, de 26 m de diámetro y 11 m de altura y en servicio desde 1986, fue fabricado a partir de acero al carbono estructural ASTM A 36 y cuyo espesor varía con cada anillo, para el momento del evento contenía 5 m de altura de azufre correspondiente a 4695 toneladas métricas, sufriendo un derrame de una gran cantidad azufre, forzando la paralización de la planta de ácido sulfúrico Inst. 218.

3 INTRODUCCIÓN Objetivo: Reparar el tanque de almacenamiento de azufre TAG SR-01 A, el cual surte a la planta de ácido sulfúrico Inst. 218 cumpliendo los requerimientos de diseño, legislación Venezolana y con Códigos internacionales aplicables, sin afectaciones al proceso y equipos asociados, en el menor tiempo posible. Problema: Reemplazo parcial del material del fondo y primer anillo inferior del tanque SR-01 A.

4 INTRODUCCIÓN El tanque fue enfriado para inspección, constatando el derrame de 4 m de columna correspondiente a 3756 toneladas métricas de azufre. El aislamiento inferior fue removido, encontrando grandes zonas con severa pérdida de espesor en toda la periferia del tanque a una altura de 40 cm con respecto al piso del tanque. La lámina de pared y de piso fueron inspeccionadas con UT para determinar el espesor remanente, determinándose gran pérdida de dicho espesor de pared y el deterioro en el piso interno, y verificándose un mecanismo de deterioro de pérdida de espesor por corrosión uniforme o corrosión bajo aislamiento.

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8 ACONDICIONAMIENTO DEL EQUIPO PARA INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO Una vez presentada la falla, se acondicionó el tanque para su intervención: Derrame de azufre como consecuencia de perforaciones en láminas de la pared cilíndrica. 1. Conformación del terreno en todo el contorno del tanque. 2. Instalación de dos cuerpos de andamios de altura en todo el perímetro del tanque. 3. Remoción de las láminas acanaladas de aluminio y del aislante térmico en la parte inferior de la pared del tanque hasta una altura de 2,5 mts en toda la periferia. 4. Remoción del azufre solidificado en toda la periferia inferior del tanque mediante limpieza manual mecánica. 5. Limpieza con chorro de arena (SSPC SP6) en toda la periferia i inferior i del tanque.

9 Corrosión severa con pérdida de material y perforaciones en láminas del cuerpo del tanque INSPECCIÓN DEL EQUIPO Durante inspección visual se observó severa pérdida de material y perforaciones como consecuencia del mecanismo de degradación de corrosión bajo aislamiento. El modo de falla se presentó en toda la periferia del tanque, específicamente en el área comprendida entre la pestaña de fondo y 40cm de la unión pared/piso. A fin de definir el área afectada, se realizó medición de espesores en láminas del cuerpo cilíndrico i en zonas adyacentes a la falla, corroborándose con este ensayo que el ataque fue localizado. Tabla de medición de espesores en láminas del cuerpo cilíndrico Matriz para medición de espesores en láminas del cuerpo del tanque

10 ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO REALIZADAS Teniendo en cuenta la poca flexibilidad operacional y los compromisos de producción a nivel nacional, se planteó la estrategia de intervenir el tanque de manera parcial, recomendándose las siguientes reparaciones temporales: 1. Reemplazo de toda la periferia del cuerpo cilíndrico del tanque a una altura de 50 cm desde la unión pared/piso. Láminas de material ASTM A-36 de 25mm de espesor. 2. Reemplazo de sección de láminas del piso en toda la periferia del tanque. La profundidad de la reparación (distancia radial desde la unión pared/piso hacia el centro del tanque) será definida según inspección. Láminas de material ASTM A-36 de 10mm de espesor. A fin de garantizar la integridad mecánica del tanque, se dieron facilidades para inspección interna, para de esta manera definir el alcance de los trabajos de mantenimiento mayor.

11 INSTALACIÓN DE VIGAS DE REFUERZOS Para evitar deformaciones durante el reemplazo de las láminas del cuerpo del tanque se instalaron vigas IPN-160, longitud 1,6 mt, para rigidizar el equipo, distanciadas entre sí a 7 mt. Las vigas de refuerzo fueron fijadas al tanque con soldadura intermitente, empleando proceso SMAW, electrodo E Proceso de instalación de vigas de refuerzo

12 CORTE DE LÁMINAS DE PARED Proceso de corte con arc air en láminas de pared El corte de las láminas corroídas se realizó en secciones de 50 cm de altura (medidos desde la unión pared / piso) y 70 m de longitud. La remoción de las ventanas se realizaron en zonas diametralmente opuestas. El total de ventanas extraídas simultáneamente no excedió el 40% del perímetro del tanque a fin de garantizar el soporte de carga estructural. Proceso de corte empleado: Arcair

13 REMOCIÓN DE SEDIMENTOS Una vez extraída la lámina del cuerpo cilíndrico, se procedió a remover el azufre solidificado en el fondo del tanque empleando taladro neumático y herramientas manual mecánicas. Azufre solidificado Finalizada la remoción de sedimentos, se realizó limpieza con chorro de arena (sandblasting) en lámina del piso.

14 INSTALACIÓN DE LANA MINERAL Para evitar la ignicióni ió del azufre durante los procesos de corte y soldadura, se instaló lana mineral para aislar el azufre solidificado de cualquier chispa generada en los procesos mencionados Lana mineral colocada para aislar el azufre y evitar la ignición durante el proceso de soldadura

15 INSPECCIÓN DE LÁMINAS DEL PISO (VT / UT) Finalizada la limpieza con chorro de arena (sandblasting) en lámina del piso, se realizó inspección visual (VT) y medición de espesores (UT) a fin de evaluar la integridad mecánica del componente y definir área de reparación. Medición ió de espesores en láminas del piso

16 CORTE Y PREPARACIÓN DE LÁMINAS DEL PISO Bisel simple en V a 60 Detalle de Bisel Proceso de corte en láminas del piso del tanque El corte de las láminas del piso pso se realizó con esmeril, por secciones en todo el perímetro del tanque, con una dimensión de 2 mt medidos radialmente desde la unión pared/piso hacia el centro del equipo.

17 LIMPIEZA DE LOSA DE CONCRETO Una vez removida la sección del piso se aplicó limpieza con chorro de arena a la losa de concreto expuesta, con el propósito de remover restos de material, impurezas y cualquier contaminante que pudiera afectar el desempeño en servicio de la nueva sección del piso. Restos de material y contaminantes en losa de concreto

18 INSTALACIÓN Y SOLDADURA DE LÁMINA DE PISO Procedimiento de Soldadura N S Proceso de soldadura SMAW, electrodo E-6010, Ø1/8, para pase raíz y electrodo E-7018, Ø1/8 para pases restantes. Instalación de láminas nuevas en piso del tanque La instalación de las láminas del piso se realizó por secciones en todo el perímetro del tanque, con una dimensión de 20 cm medidos radialmente desde la unión pared/piso hacia el centro del equipo. Soldadura de láminas del piso

19 INSPECCIÓN DE LÁMINAS DEL PISO (VT / PT) Durante el proceso de soldadura de las láminas del piso, se realizó inspección visual y líquidos penetrantes al pase de raíz e inspección visual al pase de relleno. Inspección visual en soldaduras de láminas del piso

20 Detalle del bisel superior (soldadura horizontal) PREPARACIÓN DE BISEL EN LÁMINA DE PARED El bisel superior se realizó según referencias del plano N 218-B , realizando bisel simple, con ángulo de 45 en lámina existente y cara plana en la lámina nueva. La preparación del bisel fue con oxicorte y el acabado con esmeril. Detalle del bisel unión pared / piso El diseño de junta para la unión pared / piso fue en ángulo con penetración completa, a un ángulo de 45 y recargo con filete (pierna del filete 10mm) Detalle del bisel para soldaduras verticales El di d j l i El diseño de junta para las uniones verticales fue a tope con bisel simple en V a 60

21 INSTALACIÓN DE RESPALDO SUPERIOR (BACKING) Instalación de respaldo de soldadura Detalle de Backing superior A efectos de mejorar la calidad de la soldadura, se instaló un respaldo (Backing) en la parte posterior de la unión para soportar yretener el metal de soldadura fundido, con el propósito de mejorar la penetración y reducir la contaminación del cordón de soldadura con azufre. Para el respaldo se utilizaron láminas de material ASTM A36 de 6mm de espesor y 50cm de ancho, soldadas de manera intermitente (filete de soldadura de 10mm con espaciado de 60 cm) empleando el procedimiento N S Respaldo de soldadura (Backing)

22 INSTALACIÓN Y SOLDADURA DE TOPE INFERIOR (BACKING) Para el respaldo en la soldadura pared / pisoseemplearon, p al igual que en el respaldo superior, láminas de material ASTM A36 de 6mm de espesor y 50mm de ancho. Respaldo de soldadura y/o tope inferior(backing) La función del respaldo inferior, además de soportar y retener el metal de soldadura fundido, fue servir como guía o tope durante el proceso de instalación de la lámina de pared. Soldadura intermitente (filete de soldadura de 10mm con espaciado de 60 cm). Procedimiento i N S

23 INSTALACIÓN DE LÁMINA DE PARED La instalación de las láminas de pared se realizó por secciones en todo el perímetro del tanque, con dimensiones de 50 cm de altura y longitud en algunos casos variable, según la ubicación de la lámina. Instalación de lámina de pared Distribución y dimensiones de láminas de reemplazo en el perímetro del tanque

24 SOLDADURA DE LÁMINA DE PARED Procedimiento de Soldadura: Para la reparación del equipo se utilizó un procedimiento de soldadura combinado: Pase Raíz: Proceso de soldadura SMAW, electrodo E-6010, Ø1/8. Procedimiento N S Pase de Relleno: Proceso de soldadura GMAW, electrodo ER-70S-6, Ø1/8, Soldadura de lámina de pared Procedimiento N S

25 INSPECCIÓN DE LÁMINAS DE PARED (VT / PT) Líquidos penetrantes en soldadura del pase raíz Se realizó inspección visual y líquidos penetrantes t coloreados removibles con solvente (Tipo II-C) en soldaduras tanto horizontales como verticales. El ensayo se efectuó bajo las premisas establecidas en el Código ASME sección V, artículo 6. Se realizó 100% inspección visual y 10% spot ultrasónico en soldadura de relleno. El ensayo de ultrasonido se efectuó bajo las premisas establecidas en el Código ASME sección V, artículo 4. Ultrasonido en soldaduras de la pared del tanque

26 APLICACIÓN DE AUTONIVELANTE Autonivelante t aplicado entre la fundación y el piso del tanque Luego de terminado los trabajos de soldadura en el cuerpo cilíndrico del tanque, se aplicó polímero epóxico autonivelante a te (Catalizador ado NOVOLAK O 265 y concreto PTC) entre la fundación y el piso del tanque con el propósito de nivelar la superficie y reducir la separación producida por el deterioro de concreto, para así mejorar el soporte del equipo y reducir las tensiones en la soldadura pared / piso durante el servicio.

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28 CONCLUSIONES Como resultado de la inspección, se constató que no hubo pérdida de espesor por el lado interno del tanque, en contacto con el azufre líquido, sino por el lado externo del tanque, recubierto de aislamiento térmico y expuesto al ambiente, y que la pérdida de espesor se debió principalmente a corrosión uniforme. La falla se presentó a lo largo de toda la periferia del tanque en el extremo inferior del primer anillo, debido a la acción del ambiente altamente corrosivo del CPM, por acción combinada del salitre, emisiones de las plantas de ácido sulfúrico, ácido fosfórico, fertilizantes NPK y las constantes fugas de condensado del tanque SR-01A 01A. espesor remanente medido para el momento de la falla era de 5 mm con múltiples perforaciones de la lámina. El

29 GRACIAS POR SU ATENCIÓN