Evaluar Laminaciones

Corporación Mexicana de Investigación en Materiales S.A. de C.V.

API 579 LAMINACIONES

PROCEDIMIENTO PARA EVALUACION DE LAMINACIONES EN TUBERIAS DE PROCESO, RECIPIENTES A PRESION Y TANQUES

DE ALMACENAMIENTO APLICANDO LA METODOLOGIA DE FITNESS-FOR-SERVICE

PROCEDIMIENTO: P-IM-FFS-004



INDICE1.0 OBJETIVO2.0 ALCANCE3.0 POLÍTICAS DE OPERACIÓN4.0 VOCABULARIO5.0 DESARROLLO DE ACTIVIDADES 5.1 Recopilación de Información 5.2 Evaluación de Nivel 1 5.3 Evaluación de Nivel 2 5.5 Análisis de Vida Remanente 5.6 Monitoreo en Servicio6.0 DIAGRAMA DEL PROCEDIMIENTO7.0 ANEXOS 7.1 Tablas 7.2 Figuras8.0 FORMATOS9.0 REFERENCIAS10.0 DISTRIBUCIÓN11.0 MODIFICACIONES



1.0 OBJETIVO

Describir el procedimiento para evaluar la aceptabilidad de laminaciones presentes en líneas de proceso, recipientes a presión y tanques de almacenamiento aplicando los módulos de evaluación 1 y 2 de la metodología de Fitness-For- Service (FFS).



2.0 ALCANCE

Este procedimiento es aplicable para los niveles de evaluación 1 y 2 de defectos denominados como laminaciones presentes en recipientes a presión, tuberías de proceso y tanques de almacenamiento construidos de acero al carbón sometido a cargas por presión interna. No contempla evaluaciones de nivel 3.

Este procedimiento está limitado a la evaluación de laminaciones, no se contemplan otros tipos de daños como ampollas, Agrietamiento Inducido por Hidrogeno (HIC), Agrietamiento Inducido por Hidrogeno por Esfuerzos Orientados (SOHIC) y grietas.

No se contemplan componentes que están operando en servicio cíclico y en el rango de Creep.



2.0 ALCANCE (continuación)

Los niveles de evaluación 1 y 2 para laminaciones aplican solamente si todos los siguientes criterios son satisfechos:

a)El criterio de diseño original del componente esta en acorde con un código o estándar.

b)El material es considerado a tener suficiente dureza, esto es, la dureza debe estar entre los rangos marcados por la especificación del material que contiene el defecto.

c) El tipo de componente a considerar son componentes tipo A sujetos a presión interna, donde las cargas suplementarias se consideran despreciables. No se consideran componentes tipos B y C.



4.0 VOCABULARIO Agrietamiento Inducido por Hidrogeno HIC (Hydrogen Induced Cracking): Es caracterizado por agrietamiento laminar (en un plano) con grietas unidas a través del espesor. Este tipo de daño generalmente ocurre en placas de acero al carbón expuestas a una fase acuosa conteniendo sulfuro de hidrogeno, cianuros, acido fluorhídrico y otras compuestos que pueden liberar hidrogeno atómico dentro del acero.

Agrietamiento Inducido por Hidrogeno por Esfuerzos Orientados SOHIC (Stress Oriented Hydrogen Induced Cracking): Arreglo de grietas, casi alineadas perpendicular al esfuerzo, que son formadas por la conexión de pequeñas grietas por HIC en el acero. El daño por SOHIC es comúnmente observado en el material base, adyacente a la zona afectada por el calor de una soldadura, orientada en una dirección a través del espesor.



4.0 VOCABULARIO Ampolla: Una ampolla está caracterizada por el abultamiento físico de la superficie del componente y es causada por acumulación de hidrogeno en imperfecciones en el acero, tales como laminaciones o inclusiones.

Cargas Suplementarias: Son las cargas derivadas del peso del componente, fluido contenido, aislamientos térmicos, cargas del resultado de contracción y expansión térmica, cargas ocasionales debidas al viento, terremotos, nieve, hielo, cargas de condiciones operacionales, fuerzas de reacción en las descargas de fluidos, etc.

FFS: Abreviación del término Fitness-For-Service (Apto para el servicio).

Discontinuidad Estructural Mayor: Origen de la intensificación de esfuerzo o la deformación que afecta una parte relativamente grande de una estructura y tiene un efecto importante sobre el patrón de deformación o el esfuerzo total o sobre la estructura como un todo. Ejemplos de discontinuidades estructurales son las uniones de bridas a envolventes, boquillas, tapas a envolventes, silletas, soportes de tuberías, estructuras, etc.



Diagrama General del Procedimiento



Diagrama para Evaluación de Nivel 1



Diagrama para Evaluación de Nivel 1(continuación)



Diagrama para Evaluación de Nivel 2



Diagrama para Evaluación de Nivel 2 (continuación)



5.0 DESARROLLO DE ACTIVIDADES

Las laminaciones son un plano de no fusión en el interior de una placa de acero resultado de un proceso de manufactura productos de rechupes (contracciones), porosidad, inclusiones y segregaciones, presentes en el planchón original, los cuales se aplanan y se alargan. Son extremadamente delgadas y alineadas paralelamente con la superficie de trabajo del material y en la dirección del conformado.

5.1 Recopilación de Información

1.Tipo de equipo (Tubería de proceso, Recipiente a presión o Tanque de almacenamiento)2.Fluido manejado3.Especificación del material4.Presión máxima de diseño5.Temperatura máxima de diseño6.Presión y temperatura máxima de operación.



5.1 Recopilación de Información (continuación)

7. Diámetro nominal (para tubería)8. Diámetro exterior e interior para recipientes a presión9. Espesor de pared nominal del elemento10. Eficiencia de la junta soldada11. Tipo de tapas (para el caso de recipientes a presión)12. Plano o dibujo de la tubería, recipiente a presión o tanque. 13. Futura corrosión permisible (FCA) o estimada.14. Un esquema o dibujo del área delimitada de la laminación mostrando las dimensiones enumeradas en el párrafo 5.1.1, se debe elaborar en el momento de la inspección.



5.1.1. Los datos y mediciones requeridas para la evaluación de FFS de una laminación son:

Dimensión de la laminación (s y c)

Altura de la laminación

Espaciamiento de laminación a laminación (cuando existan 2 o más) “Ls”

Espesor de pared mínimo medido en la laminación “tmm”

Distancia de la laminación a una junta soldada “Lw”

Distancia de la laminación a una discontinuidad estructural mayor “Lmsd”

Grieta en la laminación



Figura 1. Dimensiones de una laminación a) Vista de Planta b) Sección Transversal AA

Figura 2. Espaciamiento a juntas soldadas y múltiples laminacionesa) Laminación Cercana a un Cordón de Soldadura b) Sección Transversal



Figura 3. Figura que muestra la distancia del defecto “Lmsd”a discontinuidades estructurales típicas



El siguiente procedimiento debe ser usado para determinar la aceptabilidad de una laminación en un componente presurizado.

PASO 1. Determine si hay alguna superficie abultada sobre la superficie interior o exterior del componente en la localización de la laminación. Si hay una superficie abultada sobre esta localización, entonces evalué la laminación como una ampolla, utilizando el nivel 1 de evaluación del módulo de ampollas.

PASO 2. Determine los parámetros de dimensionamiento del párrafo 5.1.1.

PASO 3. Criterio de espaciamiento de laminaciones cercanas.

Ls > 2*tc (1)

Si hay dos o más laminaciones a diferentes profundidades y no se satisface el criterio de espaciamiento, entonces el grupo de laminaciones se debe evaluar como un daño equivalente de HIC a través del nivel 1.

5.2. Evaluación de Nivel 1



5.2. Evaluación de Nivel 1 (continuación)

PASO 4. Si la ecuación 2 es satisfecha, proceda al PASO 5; de lo contrario evalué la laminación a través del espesor como una grieta usando el nivel 1 de evaluación del módulo de grietas. (Lh = Altura de la laminación)

Lh ≤ 0.09 * max [s,c] (2)

PASO 5. Determine el espesor de pared que será usado en la evaluación de acuerdo a cualquiera de las siguientes ecuaciones. tc = tnom – LOSS - FCA (3) tc = trd – FCA (4)

tnom = Espesor nominal del elemento.trd = Espesor de pared uniforme en zona sana tomado con medición de espesores.FCA = Futura Corrosión Permisible. LOSS = Pérdida de metal uniforme lejos de la zona dañada en el momento de la inspección.




PASO 6. Si todas las siguientes condiciones son satisfechas, proceda al paso 7, de lo contrario, la laminación no es aceptada por nivel 1.

1)No hay indicación de agrietamiento a través del espesor.

2)La laminación no tiene una superficie de ruptura (abierta a la superficie) o cercana a la superficie de acuerdo a la ecuación 5.

tmm ≥ 0.10tc (5)

3)La distancia entre cualquier borde de la laminación y el cordón de soldadura más cercano satisface la ecuación 6.

Lw ≥ max [2tc, 25mm (1.0 plg)] (6)




4) La distancia de cualquier borde de la laminación a la discontinuidad estructural mas cercana satisface la ecuación 7.

(7)

Donde: D= Diámetro interior de la envolvente.

5) Si la laminación esta en componentes en servicio con compuestos de hidrogeno, entonces la dimensión planar de la laminación satisface las ecuaciones 8 y 9.

(8) (9)




PASO 7. Determine la Presión Máxima de Operación Permisible (PMOP) para el componente usando el espesor del PASO 5.

Si se cumplen todas las condiciones presentadas en los pasos anteriores, entonces el componente puede continuar operando a la PMOP determinada en el PASO 7 considerando el espesor del PASO 5. En caso de que no se cumplan los requerimientos de aceptabilidad de la evaluación por nivel 1, se debe realizar lo siguiente:

1)Realizar una evaluación de nivel 2.

2)Reparar, remplazar o retirar el componente.



5.3. Evaluación de Nivel 2

PASO 1. Determine si hay alguna superficie abultada sobre la superficie interior o exterior del componente en la localización de la laminación. SI hay una superficie abultada sobre esta localización, entonces evalué la laminación como una ampolla, utilizando el nivel 2 de evaluación del módulo de ampollamiento.

PASO 2. Determine los parámetros de dimensionamiento del párrafo 5.1.1.

PASO 3. Criterio de espaciamiento de laminaciones cercanas.

Si hay dos o más laminaciones a diferentes profundidades y no se satisface el criterio de espaciamiento, entonces el grupo de laminaciones se debe evaluar como un daño equivalente de HIC a través del nivel 2.




PASO 4. Si la ecuación 2 es satisfecha, proceda al PASO 5; de lo contrario evalué la laminación a través del espesor como una grieta usando el nivel 2 de evaluación del módulo de grietas. PASO 5. Determine el espesor de pared que será usado en la evaluación de acuerdo a las ecuaciones 3 y 4.

PASO 6. Si todas las siguientes condiciones son satisfechas, proceda al paso 7, de lo contrario, la laminación no es aceptada por nivel 2.

1)No hay indicación de agrietamiento a través del espesor.

2)La laminación no tiene una superficie de ruptura (abierta a la superficie) o cercana a la superficie de acuerdo a la ecuación 5.




3) La distancia entre cualquier borde de la laminación y el cordón de soldadura más cercano satisface la ecuación 6. Las laminaciones que no satisfagan el criterio de espaciamiento de la fórmula 6 son aceptables si se determina que no ocurre agrietamiento a través del espesor y no hay indicación de agrietamiento en la dirección hacia el interior o exterior de la superficie.

4) La distancia de cualquier borde de la laminación a la discontinuidad estructural más cercana satisface la ecuación 7.

5) Si la laminación esta en componentes en servicio con compuestos de hidrogeno, entonces la laminación debe ser evaluada como una área de adelgazamiento local (LTA) equivalente usando la metodología del procedimiento P-IM-FFS-002. El espesor del metal remanente sano a usar en la evaluación del LTA es el valor máximo de [(tc - Lh - tmm), tmm] y la dimensión longitudinal y circunferencial del LTA es s y c respectivamente.




PASO 7. Determine la Presión Máxima de Operación Permisible (PMOP) para el componente usando el espesor del PASO 5.

Si se cumplen todas las condiciones presentadas en los pasos anteriores, entonces el componente puede continuar operando a la PMOP determinada en el PASO 7 para el componente usando el espesor del PASO 5. En caso de que no se cumplan los requerimientos de aceptabilidad de la evaluación por nivel 2, se debe realizar lo siguiente:

1)Reparar, remplazar o retirar el componente.

2)Realizar una evaluación de nivel 3.



5.4. Análisis de Vida Remanente

No es requerida una evaluación de vida remanente para envolventes de componentes con laminación sometidos a presión interna porque no afectan la resistencia del material y derivado de su condición de defecto paralelo a la superficie, no condiciona a un cambio en el intervalo de inspección.

5.5. Monitoreo en Servicio

Las laminaciones en componentes con cargas de hidrogeno u otros servicios que puede llevar a crecimiento de la laminación deben ser monitoreadas para determinar si hay crecimiento o está ocurriendo un agrietamiento a través del espesor. Si en el monitoreo realizado a la laminación se encuentra que está creciendo o aparecen grietas, la laminación debe ser reevaluada.



Formato Para el Registro de la Información de Campo para Evaluar Laminaciones



Formato Para el Registro de la Información de Campo para Evaluar Laminaciones (continuación)

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