Durante el período pos-Guerra Mundial II, los hierros aplicados por la industria del petróleo y gas diferían marcadamente con los en uso presente. Este Previo del Mes (PDM) presenta un breve resumen de las mejoras logradas en los hierros aplicados dentro del ámbito del procesamiento del petróleo y gas para lograr un ambiente de mayor seguridad y confiabilidad.
Las placas fueron el SA-285C a 55,000 lpc (379 MPa) hierro a tracción, el cual era relativamente débil, y fácil de fabricar. No era un hierro calmado, y por ello tampoco uno de granulometría fina. La poca fuerza de tracción indicaba recipientes de mayores espesores de chapa y por cuanto las técnicas de soldadura eran pobres, la radiografía puntual o ninguna era procedimiento común, así aumentando los espesores aún más. La Figura 1 muestra una torre al vacío fabricada de SA-285C de los 1950’as. Esta torre fue construida en el 1961 por la Chicago Bridge and Iron para la Refinería Shell de Martínez, California.
Figura 1. Una Torre al Vacío fabricada de SA-285C de los 1950’as.
Un plato designado Caja de Fuego SA-212B estaba en servicio para fuerzas de tracción mayores. Reflejaba 70,000 lpc (482 MPa) de tracción, pero era de granulometría gruesa y arrojaba la característica no deseable de fractura en el metal pariente (origen) posterior a la expansión, contracción a través de un período de tiempo. Debido a fallas seguidas en el servicio, este material fue eliminado de la Sección II de los Códigos de Calderas ASME durante el 1968 como no aplicable para el reciclaje térmico. La Figura 2 presenta una Torres de alta presión de Tamices Moleculares, la cual sufrió fractura debido al reciclaje térmico.
Figura 2. Un Ejemplo de fractura en un recipiente fabricado de SA-212B Firebox steel.
La tubería de uso común durante los años ’50 fue la SA-53B, la cual podía soldarse mediante la Resistencia Eléctrica o una sin costura. No era hierro calmado. Reflejaba SA-212B hierro de Caldera (Firebox Steel) con fuerza de tracción de 60,000 lpc (413 MPa), era la tubería indicada para los recipientes, tanques, y fabricación de acometidas para este tiempo.
El proceso de forjamiento de los 1950’as fue de hierro SA-181, a 60,000 lpc (413 MPa) de tracción, aplicable para las bridas, acometidas forjadas, y boquillas pesadas. No era hierro calmado.
Debido a que ninguno de éstos era hierro calmado, fino, su uso fue declinando rápidamente mientras que la Industria se desplazaba a un ambiente de mayor dificultad tales como la Pie de Monte del Norte de Alaska (North Slope), con el procesamiento de los gases y crudos agrios.
El Hierro Calmado fue aplicado con frecuencia durante los años ’60. Éste es fabricado en la cuchara por la adición del silicón o aluminio para prevenir la desoxidación del calor. El hierro fundido contiene oxígeno disuelto, le cual puede incidir en la formación de burbujas durante el proceso de enfriamiento y solidificación. La adición del silicón o aluminio arresta esta reacción oxígeno/carbono, produciendo un hierro de granulometría fina libre de los gases disueltos, altamente homogéneo y de excelentes propiedades de fabricación.
Durante los 1960’as, se introdujo la familia de hierros de plato SA-516. Éstos fueron de silicón calmado, granos finos, y arrojaban excelentes propiedades. El hierro de granulometría fina le aportaba resistencia de impacto a temperaturas hasta -50 °F (-45.5 °C). El prefijo de la SA-516 define la fuerza de tracción de 55,000, 60,000, 65,000, y 70,000 lpc (379, 413, 448, and 482 MPa).
- SA-516-55 fue diseñado para reemplazar el SA-285C
- SA-516-60 fue diseñado para su uso en ambientes de servicio muy frio.
- SA-516-65 se aplicaba para instancias de tracción intermediarias.
- SA-516-70 fue de intención de reemplazo del SA-212B Firebox plate
Las propiedades químicas y mecánicas de estos cuatro grados del metal superponen propiedades de manera que una designación de plato puede cumplir con las cuatro especificaciones.
Aproximadamente el 90% de todos los recipientes a presión de hierro al carbón fabricados para la Industria del Gas en nuestro mundo de hoy, son elaborados del grado SA-516-70, o su contraparte UNS (Sistema Unificado de Numeración –“Unified Numbering System”) equivalente. La Figura 3 presenta un ejemplo de un recipiente (tambor) vertical hecho de SA-516-70
Figura 3. Un Ejemplo de un tambor recipiente vertical fabricado de SA-516-70
Durante los 1960’as la designación de tubería SA-106 reemplazó la SA-53 como selección de preferencia. Desigual al SA-53B, el SA-106B es sin costura, calmado, de hierro fino. Posee fuerza de tracción de 60,000 lpc (413 MPa).
Durante el 1978, forjados del SA-105 remplazaron el SA-181 como material de forja de selección, SA-105 posee fuerza de tracción de 70,000 lpc (482 MPa), de manera que las calificaciones (ratings) de las bridas B16.5 de hierro al carbón aumentó.
Cerca del año 2000, el sector de manufactura de tuberías mejoró sus procesos de fabricación del SA-106 llevando este hasta el punto de poder cumplir con las propiedades químicas y mecánicas del SA-106B, y el SA-106C con el mismo nivel de calor.
Desde el 2003, básicamente toda tubería SA-106 posee certificación dual al SA-106B, y el SA-106B. Esto nos indica que todos los tres componentes principales de un recipiente de presión, o intercambiador tubo – carcasa ahora poseen la misma fuerza de tracción (tensile strenght), 70,000 lpc (482 MPa). La Figura 4 presenta varios tubos elaborados del SA-106.
Figura 4. Tubos elaborados del SA-106
Los hierros austeníticos (serie 300) fueron elaborados hace 50 años con grado directo (0.08 carbono), o carbón grado “L” (0.03 carbono). Los centros de servicio de este material estaban en la obligación de almacenar ambas calificaciones de éstos. Hace unos 45 años, las acerías mejoraron su procedimientos para producir un acero inoxidable de certificación dual, así indicando que virtualmente todo hierro inoxidable en estos centros de servicio cumplían con los criterios de 0.03 carbono para el grado “L” pero adicionalmente cumplía con las propiedades mecánicas del grado directo (straight grade). Estos grados directos poseen mayor fuerza de tracción así permitiendo el uso de una chapa de menor espesor que el grado “L”.
La Figura 5 presenta un ejemplo de un separador fabricado de hierro al carbon. Éste separador de inoxidable 316 es el primero en ser empleado en zonas costa-fuera en reemplazo al separador con hierros revestidos (clad). Como las temperaturas eran bajas, la aumentada fuerza de tracción permitió que esta facilidad reflejara menor espesor de chapa, así ahorrando peso, y no requiriendo la Prueba Pos Soldadura de Tratamiento de Calor (PWHT), así impactando pruebas o pintura especial.
Figura 5. Este separador de hierro inoxidable fue el primero en aplicarse costa – fuera remplazando un recipiente de material revestido (clad)
Resumen:
Durante el último medio siglo, la incorporación de las nuevas tecnologías en la manufactura de los platos de hierro, tuberías, piezas forjadas de granulometría fina ha mejorado notablemente la calidad de los hierros aplicados en los equipos de Procesamiento de Gas y Petróleo. Además de la mejora en los procesos de soldadura aplicados para la construcción de los Equipos de Procesamiento, los recipientes, intercambiadores, tuberías, y tanques de almacenamiento reflejan mayos seguridad de operación que anteriormente.
Para informarse adicionalmente sobe casos similares y como minimizar los problemas operacionales les invitamos su asistencia a nuestras sesiones técnicas ME43 (Mechanical Specification of Pressure Vessels and Heat Exchanges), PF49 (Troubleshooting Oil and Gas Facilities), PF42 (Separation Equipment Selection and Sizing), G4 (Gas Conditioning and Processing), y PF4 (Oil Production and Processing Facilities),
PetroSkills ofrece su experiencia en la consultoría sobre este tema y muchos adicionales/ Para mayor información sobre estos servicios, les invitamos su visita a nuestra dirección en la red al http://petroskills.com/consulting, o nos envían correo electrónico al consulting@PetroSkills.com.
John R. Curry
Instructor and Consultant
Traducido el Español Por: Dr. Frank E. Ashford
References:
- ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section II, Part A., American Society of Mechanical Engineering, 1968.
No comments yet. You should be kind and add one!
By submitting a comment you grant Campbell Tip of the Month – Spanish a perpetual license to reproduce your words and name/web site in attribution. Inappropriate and irrelevant comments will be removed at an admin’s discretion. Your email is used for verification purposes only, it will never be shared.