MECANISMOS DE DAÑO PEP AKAL C API 571.ppt

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FUNDAMENTOS DE MECANISMOS DE DAÑO

PRACTICA RECOMENDADA API 571

DAMAGE MECHANISMS AFFECTING FIXED EQUIPMENT IN THE REFINING INDUSTRY

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INTRODUCCION

Los códigos ASME y API API y estándares para equipos presurizados proporciona reglas para el diseño, fabricación, inspección y pruebas de equipos nuevos. Las deficiencias debidas a la degradación por la operación de los

componentes o de fabricación se pueden encontrar en las inspecciones subsecuentes. La

identificación

apropiada

del

mecanismo

de

daño

para

componentes que tienen defectos o otra forma de deterioro es la primera etapa en el desarrollo de la metodología de la Inspección Basada en Riesgo de acuerdo al API API 580.

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COMIMSA

INTRODUCCION

Los códigos ASME y API API y estándares para equipos presurizados proporciona reglas para el diseño, fabricación, inspección y pruebas de equipos nuevos. Las deficiencias debidas a la degradación por la operación de los

componentes o de fabricación se pueden encontrar en las inspecciones subsecuentes. La

identificación

apropiada

del

mecanismo

de

daño

para

componentes que tienen defectos o otra forma de deterioro es la primera etapa en el desarrollo de la metodología de la Inspección Basada en Riesgo de acuerdo al API API 580.

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INTRODUCCION Las plantas químicas y petroquímicas petroquímicas cuentan con muchas y variadas unidades de proceso, cada una conteniendo su propia combinación de corrientes de proceso agresivas, y condiciones de presión temperatura.  –

En general se encuentran en las plantas los siguientes tipos daño

a) Pérdidas de metal general y localizada debida a corrosión y/o erosión b) Agrietamiento conectado a la superficie c) Agrietamiento subsuperficial subsuperficial d) Formación de microfisuras / microcavidades

e) Cambios metalúrgicos

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ALCANCE API 571 Es una guía general de los mecanismos de daño mas probables para aleaciones comunes usadas en la industria de las petroquímica y refinerías.

Proporciona información que es necesaria en los estudios de Inspección Basada en Riesgo API 580. 4

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Mec ani sm o de d añ o t ratad os en A PI 581.

MECANISMO DE DAÑO

DESCRIPCIÓN

Alcance

Es ta forma de daño, s e refiere a la perdida o dis minuc ión del es pes or del mat erial de fabric ac ión del equipo, por efec to de corrosión y/o erosión. El adelgazamiento puede presentarse de forma general y/o localizada.

Suposiciones Básicas

La probabilidad de falla es estimada examinando la posibilidad que la velocidad de adelgazamiento sea mayor que la esperada. La probabilidad de estas velocidades altas es determinada por la cantidad de inspección y el monitoreo que ha sido realizado.

Adelgazamiento por corrosión

Corrosión por ácido Clorhídrico

Mecanismos de Daño

Corrosión por alta temperatura en presencia de Sulfuros o  Acido Nafténico Corrosión por Alta Temperatura H2S/H2 Corrosión por Acido Sulfúrico

Corrosión por Acido Fluorhídrico

Corrosión por Amina Corrosión por Aguas Amargas Oxidación a alta temperatura

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Mec ani sm o de d añ o t ratad os en A PI 581.

MECANISMO DE DAÑO

Agrietamiento por Corrosión bajo Esfuerzos

DESCRIPCIÓN

Alcance

E st e módulo aplic a a equipo de proc es o s ujet o a daño por los m ec anis mos que resultan en Agrietamiento por Corrosión bajo Esfuerzos

Suposiciones Básicas

La susceptibilidad a este mecanismo está designada como alta, media o baja, en base al proceso, material y variables de fabricación. Puede determinarse un índice de severidad  el cual es el producto de la susceptibilidad al agrietamiento del equipo o tuberí  Agrietamiento Caustico  Agrietamiento por Amina

Mecanismos de Daño

S CC/ HIC/ SOHIC

Agrietamiento por Acidos P olitionicos  Agrietamiento por Corrosión bajo Esfuerzos en presencia de Cloruros A griet am ient o por es fuerz os por Hidrógeno

 Agrietamiento por Carbonatos

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ADELGAZAMIENTO EROSION / EROSION-CORROSION La erosión es un mecanismo acelerado de remoción de material de la superficie, debido al movimiento o impacto entre sólidos, líquidos, vapor o la combinación de estos. Erosión- corrosión; la corrosión contribuye a la erosión removiendo la película protectora

Son afectados todos lo materiales y refractarios La perdida de metal depende de la velocidad y concentración del medio impactante (partículas, líquidos, gotas, flujo de dos fases)

El tamaño, forma, densidad y dureza del medio impactante afecta la velocidad de la perdida de metal. 7

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ADELGAZAMIENTO EROSION / EROSION-CORROSION Para cada ambiente / material existe una velocidad limite, arriba de la cual puede producir la perdida de metal. Todos los equipos expuestos a movimientos de fluidos y/o catalizador, estas sujetos a este mecanismo. Tubería en dobleces, codos, tees, y reducciones.

La erosión corrosión es caracterizada por perdida localizada de espesor en forma de picaduras, ranuras, ondas, y valles. Exhiben un  patrón direccional . La erosión- corrosión, se mitiga  mejor usando aleaciones mas resistentes a la corrosión y/o alterando el proceso ambiental para reducir su corrosividad, por ejemplo, la adición de inhibidores. 8

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ADELGAZAMIENTO EROSION / EROSION-CORROSION Inspección y monitoreo.

Inspección visual Ultrasonido Radiografía Cupones de corrosión

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ADELGAZAMIENTO CAVITACION Es una forma de erosión causada por la formación y colapso instantáneo de innumerables y diminutas burbujas de vapor. El colapso de las burbujas ejercen severas fuerzas de impacto localizado, que pueden resultar en perdida de metal . Son afectados la mayoría de los metales comunes de construcción incluyendo el cobre, y bronce, hierros, acero al carbono, aceros baja aleación, inoxidable de la serie 300, 400. La aproximación de la temperatura al punto de ebullición del liquido es mas probable que resulte en la formación de burbujas que a temperaturas de operación bajas. 10

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ADELGAZAMIENTO CAVITACION El daño se puede encontrar en pasos de flujo restringido o en otras áreas donde el flujo turbulento es sujeto a un rápido cambio de presión dentro de una región localizada. Son afectados tubos de intercambiadores de calor, venturis, sellos y cojinetes. La cavitacion generalmente se observa en forma de picadura con extremo afilado (agudos), puede tener también una apariencia de ranura en componentes dinámicos. Sin embargo este mecanismo aparece en zonas de baja presión.

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ADELGAZAMIENTO CAVITACION

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ADELGAZAMIENTO CAVITACION

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ADELGAZAMIENTO CAVITACION Para la prevención es necesario cambios en el diseño o en las condiciones de operación. La medición de espesores por ultrasonido externo y la radiografía se usan para determinar las perdidas de espesor.

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN GALVÁNICA Descripción Una forma de corrosión que puede ocurrir con la unión de materiales disímiles, cuando se unen a través de un electrolito, como ambiente húmedo o acuoso, o suelos conteniendo humedad.

Materiales que afecta Todos los materiales a excepción de los metales nobles.

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN GALVÁNICA Factores críticos Condiciones: Presencia de un electrolito (fluido que puede conducir corriente). Dos diferentes materiales o aleaciones conocidas como

ánodo y cátodo en contacto con un electrolito. Una conexión eléctrica entre el cátodo y el ánodo

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN GALVÁNICA Factores críticos cont.. El material mas noble (cátodo), es protegido de la corrosión por un material de sacrificio (ánodo). La velocidad de corrosión del ánodo es alta si la relación del ánodo al cátodo es pequeña. Si el existe un par galvánico se requiere un recubrimiento en el material mas noble.

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN GALVÁNICA

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN GALVÁNICA

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN GALVÁNICA Equipos afectados Intercambiadores de calor es susceptibles los tubos del material es diferente del material del espejo. Tubos enterrados

 Apariencia del daño: El material mas activo sufre perdida generalizada del espesor, o localizada como ranuras, o pitting. La corrosión del ánodo es mas alta en la zona adyacente a la conexión del cátodo. 20

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN GALVÁNICA Prevención mitigacion: Buen diseño

 Aleaciones diferentes no deben estar en contacto en un ambiente conductor. El recubrimiento puede ayudar pero el metal mas noble debe ser recubierto. Inspección y monitoreo Inspección visual Medición de espesores 21

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN ATMOSFERICA Descripción: Forma de corrosión que ocurre con la humedad asociada con las condiciones

atmosféricas.

Ambientes

marinos

y

ambientes

industriales contaminados húmedos son los mas severos. Materiales afectados:  Aceros al carbono, aceros baja aleación, cobre y aluminio aleados. Factores críticos Localización física (industrial, marina, rural), humedad, diseños que atrapan humedad, temperatura, presencia de sales, compuestos de

azufre. 22

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN ATMOSFERICA Factores críticos cont...  Ambientes marinos son muy corrosivos (20 mpy) así como los

industriales que contienen ácidos o azufre que forman ácidos (5  10  –

mpy) Localizaciones con moderada cantidad de precipitaciones o humedad

son considerados ambientes corrosivos moderados (1-3 mpy). La velocidad de corrosión aumenta con la temperatura aprox. 121° C.  Arriba de esta temperatura la superficies están secas para la corrosión. 23

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN ATMOSFERICA Factores críticos cont... Cloruros, H2S, cenizas y otros contaminates de la torres de

enfriamiento, hornos y otros equipos aceleran la corrosión. Equipos afectados: Tuberías y equipos con temperaturas de operación suficientemente bajas para permitir que la humedad se presente. Equipos con cambios de temperatura muy bajos a muy altos.

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN ATMOSFERICA

Equipos afectados cont...: Tuberías sobre soportes debido al entrampamiento de agua entre la tubería y el soporte. Equipos con cambios de temperatura de muy bajos a muy altos. Equipos que no están operando o están en paros largos (a menos que estén empacados). Orientación de vientos y lluvias dominantes son también un factor. 25

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN ATMOSFERICA  Apariencia: Corrosión general o localizada. Depende si la humedad esta atrapada. General si no se tiene recubrimiento anticorrosivo. Fallas en el recubrimiento anticorrosivo, localizada. Cascarilla de oxido de fierro es evidente. Prevención y mitigación: La preparación de la superficie y la adecuada aplicación del

recubrimiento es clave. 26

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN ATMOSFERICA Inspección y monitoreo: Inspección visual Técnicas de inspección por ultrasonido.

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN BAJO AISLAMIENTO Descripción: Corrosión de tubería, recipientes a presión y estructuras resultante del agua atrapada bajo el aislamiento o la protección contra fuego

(insulation or fireproofing) Materiales afectados:  Aceros al carbono, aceros baja aleación, aceros inoxidable serie 300

y duplex. Factores críticos Diseño del sistema de asilamiento, tipo de aislamiento , temperatura,

ambiente (humedad, lluvia y cloruros). 28

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN BAJO AISLAMIENTO Factores críticos cont... Diseño o construcción pobre del aislamiento que permite que el agua penetre y quede atrapada. La velocidad de corrosión aumenta con la temperatura hasta el punto donde el agua se evapora. La corrosión es mas severa entre la temperatura de 100 y 121°C (punto de ebullición). En ambientes marinos el CUI puede ocurrir a la temperatura superior de 121°C Operaciones térmicas cíclicas.

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN BAJO AISLAMIENTO Factores críticos Equipos operando abajo del punto de rocío del agua tiende a condensar agua sobre la superficie del metal , generando un ambiente húmedo propenso para la corrosión. Daño agravado por contaminantes como los cloruros.

Instalaciones localizadas en ambientes marinos son mas propensas al CUI. Equipos afectados:  Aceros al carbono y baja aleación son sujetos picaduras y adelgazamiento. 30

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN BAJO AISLAMIENTO Equipos afectados:  Aceros inoxidables serie 300 , 400 y duplex sujetos a pitting y adelgazamiento.  Aceros inoxidables son también propensos al agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo si existen cloruros. Equipos y tubería con trazadores de vapor dañados o con fuga.

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN BAJO AISLAMIENTO  Apariencia: En cascarilla suelta cubriendo el componente corroído. Como pitting en zonas donde el recubrimiento de pintura esta defectuoso o dañado. Para la serie 300, con aislamiento de silicato de calcio, ocurre pitting y SCC por cloruros. Prevención  – mitigación Uso apropiado de recubrimientos de pintura, y mantenimiento del aislamiento, sellado, previniendo la entrada de humedad. 32

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN BAJO AISLAMIENTO Prevención  – mitigación cont.. Selección cuidadosa de los materiales del aislamiento  Asilamiento bajos en cloruros para el inoxidable de la serie 300 No es posible modificar las condiciones de operación.

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN BAJO AISLAMIENTO Prevención  – mitigación cont... Utilización de múltiples técnicas de inspección: Retiro parcial o total del asilamiento para la inspección visual

Medición de espesores por ultrasonido Radiografía en tiempo real Inspección por corrientes de eddy Inspección por termografía Ultrasonido por ondas guiadas

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN POR CO 2 Descripción: La corrosión por bióxido de carbono (CO 2) resulta cuando el CO 2 se disuelve en agua para formar ácido carbónico (H2CO3). El ácido puede bajar el pH y cantidades suficientes pueden generar corrosión y/o picaduras en aceros al carbono. Materiales afectados:  Aceros al carbono y baja aleación Factores críticos: Presión parcial del CO 2 , pH y temperatura. 35

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN POR CO 2 Factores críticos: Incrementando la presión parcial del CO 2  resulta en bajo pH, condensado y altas velocidades de corrosión.

La corrosión ocurre en la fase liquida, en donde se condensa la fase vapor del CO2. Incrementa la temperatura se incrementa la velocidad de corrosión hasta donde el punto donde el CO 2 se evapora. Incrementando el contenido de cromo mayor de 12% mejora la resistencia. 36

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN POR CO 2 Equipos afectados: Incrementando la presión parcial del CO 2  resulta en bajo pH, condensado y altas velocidades de corrosión. La corrosión ocurre en la fase liquida, en donde se condensa la fase vapor del CO2. Incrementa la temperatura se incrementa la velocidad de corrosión hasta el punto donde el CO 2 se evapora. Incrementando el contenido de cromo mayor de 12% mejora la resistencia. 37

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN POR CO 2  Apariencia:  Adelgazamiento localizado y /o picaduras por corrosión en aceros al carbono. En aceros al carbono se puede presentar las picaduras y ranuras por corrosión en zonas de turbulencia. Corrosión generalizada ocurre en áreas de turbulencia y choque y en la raíz de las soldaduras en tuberías.

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN POR CO 2 Prevención / Mitigacion: Los inhibidores de corrosión pueden reducir la corrosión en sistemas de condensado de vapor. Incrementando el pH del condensado arriba de 6 reduce la corrosión en sistemas de condensado de vapor. El acero inoxidable es altamente resistente a la corrosión. Sistemas de condensados de vapor con problemas de CO2 frecuentemente es el resultado problemas en la operación-. 39

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN POR CO 2 Inspección / Monitoreo: Inspección visual Inspección por ultrasonido Inspección por radiografía En soldaduras preferentemente usar ultrasonido haz angular o radiografía

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ADELGAZAMIENTO CORROSIÓN POR CO 2 Inspección / Monitoreo: La corrosión puede ocurrir a lo largo del fondo del recipiente de la tubería si existe una fase de separación de agua, En la parte superior si existe condensación en sistemas de gas húmedo Flujo turbulento en codos y tees. Monitoreo del análisis del agua (pH, Fe, etc)

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ADELGAZAMIENTO . CORROSION POR AMINA Descripción Resulta de la disolucion de gases acidos (CO 2 y H2S), productos de degradación de la amina, sales de amina estables al calor (HSAS). Materiales afectados Primeramente aceros al carbono Inoxidables de la serie 300 son resistentes Factores críticos La corrosión depende de el tipo de amina, concentración de amina, contaminantes, temperatura y velocidad de flujo, prácticas de operación. 42

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ADELGAZAMIENTO CORROSION POR AMINA Factores criticos Corrosión depende la amina usada: monoethalonamina (MEA),

diglicolamina (DGA), disopropilamina (DIPA), diethalonamina (DEA), metildiethalonamina (MDEA).

La amina pobre no es corrosiva, baja conductividad y alto pH.

Un alto contenido de HSAS arriba del 2% puede acelrerar la corrosión

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ADELGAZAMIENTO . CORROSION POR AMINA Factores críticos Temperatura por arriba de 104°C resulta en formación rapida de gas ácido acelerando la corrosión localizada, en amina rica. Equipos afectados Unidades de amina utilizadas para remover H 2S y CO2 Recalentador de amina y regeneradora de amina Lado amina rica de los intercambiadores de calor Tubería Tubería de amina pobre Tubería Tubería de amina rica

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ADELGAZAMIENTO . CORROSION POR AMINA  Apariencia  Adelgazamiento uniforme general en aceros al carbono y baja aleación Prevención / mitigación Cuidados en los niveles de carga acida, en la operación Evitar productos de degradación de la amina controlando la temperatura. Evitar el aumento del las HSAS a niveles no aceptables. Diseño contemple control local de caidas de presión Cambio a inoxidable serie 300

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ADELGAZAMIENTO CORROSION POR AMINA Prevención / mitigación Evitar contaminación con oxigeno. Formación de HSAS Utilización de inhibidores de corrosión Inspección y monitoreo

Inspección visual y medición de espesores por ultrasonido Barridos ultrasónico externo Cupones de monitoreo de corrosión

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ADELGAZAMIENTO CORROSION POR H 2 /H2S ALTA TEMEPRATURA Descripción Presencia de hidrógeno en las corrientes de H 2S incrementa la severidad de la corrosión del sulfuro a alta temperatura. Materiales afectados  Aceros al carbono, aceros baja aleación, inoxidable serie 400 y serie 300. Factores críticos  Alta temperatura y presencia de hidrógeno.

 Aumenta la velocidad de corrosión con la presencia de hidrógeno 47

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ADELGAZAMIENTO CORROSION POR H 2 /H2S ALTA TEMEPRATURA Factores críticos

Incrementando el contenido de cromo en la aleación, incrementa la resistencia. Equipos afectados

Unidades

de

hidrotratamiento,

como

hidrodesulfuradoras,

hidrotratadoras.  Apariencia y morfología

Perdida unifrome de espesor, formación de cascarilla de sulfuro de fierro. 48

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ADELGAZAMIENTO CORROSION POR H 2 /H2S ALTA TEMEPRATURA Prevención / mitigación Utilización de aleación con alto contenido de cromo Utilización de inoxidales de la serie 300 Inspección y monitoreo Inspección visual

Medición de espesores Radiografía 49

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ADELGAZAMIENTO CORROSION POR AGUA AMARGA Descripción Corrosión del acero debida a acidez del agua amarga conteniendo H2S con un pH entre 4.5 y 7.0 . El CO 2 puede estar presente.

Materiales afectados  Aceros al carbono primeramente  Aceros inoxidales, aleaciones base niquel y base cobre son

resistentes.

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ADELGAZAMIENTO CORRSION POR AGUA AMARGA Factores críticos Contenido de H 2S pH Temperatura Velocidad del fluido Concentración de oxigeno  Aumenta H2S disminuye pH Equipos afectados Plantas fraccionadoras de gas con altos contenidos de H 2S 51

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ADELGAZAMIENTO CORROSION POR AGUA AMARGA  Apariencia  Adelgazamiento general Localizada puede ocurrir bajo los depositos de los productos de corrosión Prevención / mitigación Usar inoxidables de la serie 300 debajo de 60°C, no pexiste CSCC Inspección y monitoreo Barrido ultrasónico Radiografía 52

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AGRIETAMIENTO . AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO POR AMINA Descripción  Acción combinada de esfuerzos y corrosión en un sistema acuoso alcalino, usado para remover H 2S y CO2. Materiales afectados  Aceros al carbono y abaja aleación. Factores críticos

Nivel de esfuerzos de tensión Temperatura y concentración de amina 53

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AGRIETAMIENTO . AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO POR AMINA Factores criíicos Esfuerzos residuales de la soldadura. Trabajado en frio

No aplicación de relevado de esfuerzos Mas probable en MEA, y DEA pero también en MDEA y DIPA  Asociado con servicio de amina pobre.

Puede ocurrir en tubería y equipos sin tratamiento térmico post soldadura 54

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AGRIETAMIENTO . AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO POR AMINA Equipos afectados Contactores, absorbedores, regeneradores e intercambiadores de calor sin PWHT.  Apariencia y morfología Inician en el DI en las ZAC, y areas de altos esfuerzos residuales. Grietas paralelas a las soldadura.

En la soldadura pueden ser longitudinales y transversales Tipicamente intergranular, con oxido, con bandas de playa 55

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AGRIETAMIENTO . AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO POR AMINA

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AGRIETAMIENTO . AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO POR AMINA

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AGRIETAMIENTO . AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO POR AMINA Prevención / Mitigación  Aplicación de PWHT a las soldaduras

Inspección y monitoreo Partículas magnéticas humedas. Inspección visual

Ultrasonido haz angular Emisión acústica (monitoreo de crecimiento) 58

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AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC) Descripción  AMPOLLAMIENTO POR HIDROGENO Resulta de átomos de hidrógeno que se forman durante la corrosión por sulfuro, que difunde dentro del acero y se agrupa en una discontinuidad como una inclusión o laminación. El hidrógeno se combina para formar moleculas de hidrógeno , ejerciendo una presión en el punto local tal que deforman el material formando una ampolla.

59

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AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC) Descripcion HIC Las ampollas formadas por el hidrógeno atrapado se conectan entre si por el efecto de la presión ejercida, provocando grietas que las unen. SOHIC Es similar al HIC pero mas dañino, las grietas aparecen en forma de

grupos.

Resultando

en

grietas

que

atraviesan

el

espesor

perpendiculares a la superficie y es provocada por altos niveles de esfuerzo aplicado o residuales.

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AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC) Descripcion SSC  Agrietamiento bajo la acción combinada de esfuerzos de tensión y corrosión con presencia de agua y H 2S. Resultante de la absorción de hidrógeno atómico que es producido por el proceso de corrosión del sulfuro sobre la superficie metálica.

Se inicia en zonas de alta dureza en la soldadura y la ZAC. El PWHT es benefico en reducir la dureza y esfuerzos residuales 61

COMIMSA

AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC) Materiales afectados  Aceros al carbono y aceros baja aleación Factores criticos Condiciones ambientales: pH Nivel de H2S Contaminantes

Temperatura

62

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AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC) Factores críticos Propiedades del material: Dureza Microestructura Resistencia

Nivel de resistencia a la tensión ( residual o aplicado)

63

COMIMSA

AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC) Factores críticos pH •

Difusón de hidrógeno es mínimo

a un Ph de 7. Se incrementa

hacia ambos lados. •

Condición de agua líquida: > 50 ppm de H2S disuelto en agua agua con un pH menor de 4 y algo de H 2S disuelto > 0.0003 Mpa (0.05 psi) de presión parcial de H 2S en fase gas

64

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AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC) Factores criticos H2S •

Incrementa la permeación de hidrógeno al aumentar la presión parcial de H 2S.

  Valor de 50 ppm de H 2S en fase agua inicia problemas de

•

agrietamiento. •

Presión parcial de .05 psi de H2S en aceros con resistencia a la tensión de 90 ksi en soldadura y ZAC y durezas de 237 HB. 65

COMIMSA

AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC) Factores críticos Temperatura Mecanismo ocurre entre temperatura ambiente y 150 °C o mas altas

Dureza   Durezas menores de 200 HB, no son susceptibles a estos

•

mecanismos. •

Durezas mayores de 237 HB se presenta 66

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AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC) Factores criticos Fabricación •

Presencia de inclusiones y laminaciones propicician el mecanismo

PWHT •

El ampollamiento y el HIC no dependen de esfuerzos residuales por lo que el PWHT no influye en ellos.

•

PWHT efectivo en prevenir o eliminar altas durezas y esfuerzos. 67

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AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC) Equipo afectado Torres fraccionadoras  Absorbedoras Separadores interetapas Separadores de agua amarga Regeneradora de amina Intercambiadores de calor

68

COMIMSA

AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC)  Apariencia

Prevención / Mitigación Recubrimientos y revestimientos que protejan la superficie Cambios en el proceso que afecten el pH del agua y/ la concentración de amonia. Cambios en las condiciones del proceso que afecten el pH del agua o las concentraciones de amonia y cianuro. 69

COMIMSA

AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC)

70

COMIMSA

AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC)

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COMIMSA

AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC) Prevención / Mitigación

Limitar la dureza de las soldaduras y las ZAC a 200HB a través de precalentamiento, WPS, control del carbono equivalente, PWHT.

El PWHT limitado para el ampollamiento y el HIC, pero es efectivo para reducir esfuerzos residuales y niveles de resistencia.

72

COMIMSA

AGRIETAMIENTO . DAÑO POR H2S HUMEDO (AMPOLLAMIENTO/HIC/SOHIC/SCC) Inspección y monitoreo Revisión de las condiciones de proceso NACE RP 0296 Partículas magnéticas humedas Corrientes de eddy Radiografía Ultrasonido has angular Emisión acústica

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AGRIETAMIENTO AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO Cl- (ClSCC) Descripción: Las grietas inician en la superficie causada por el agrietamiento por el ambiente en los aceros inoxidables de la serie 300 y aleaciones base níquel.  Acción combinada de esfuerzos: tensión temperatura ambiente de cloruro acuoso. 74

COMIMSA

AGRIETAMIENTO AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO Cl- (ClSCC) Materiales afectados:  Aceros inoxidables de la serie 300  Aceros inoxidables duplex son mas resistentes  Aleaciones base níquel son altamente resistentes Factores críticos: Contenido de cloruros, pH, Temperatura, esfuerzos, oxígeno y composición de la aleación.  Aumento de T incrementa la susceptibilidad al agrietamiento 75

COMIMSA

AGRIETAMIENTO AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO Cl- (ClSCC)

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COMIMSA

AGRIETAMIENTO AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO Cl- (ClSCC) Factores críticos: Incremento de contenido de cloruros

Exposiciones alternadas de vapor  agua  –

SCC ocurre a valores de pH arriba de 2. El agrietamiento ocurre a temperatura del metal arriba de 60°C y en excepciones a mas bajas.

Esfuerzos pueden ser aplicados o residuales  Aceros al carbono, baja aleación, inoxidables de la serie 400 no son susceptibles. 77

COMIMSA

AGRIETAMIENTO AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO Cl- (ClSCC) Equipos afectados: Tuberías y recipientes de acero inoxidable de la serie 300 El Cl- SCC externo se presenta en superficies con aislamiento cuando existe humedad en el aislamiento. Líneas de calentadores

Prevención / Mitigación Usar materiales resistencia a este mecanismo  Agua de bajo cloro en la prueba hidrostática, secado intenso. 78

COMIMSA

AGRIETAMIENTO AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO Cl- (ClSCC) Prevención / Mitigación Recubrimiento apropiado bajo el asilamiento. Inspección y monitoreo El agrietamiento en algunos casos es detectado por Inspección visual Líquidos penetrantes y corrientes de eddy Grietas muy finas requieren pulido o limpieza con chorro de agua a presión Inspección por ultrasonido. 79

COMIMSA

AGRIETAMIENTO . ATAQUE POR HIDROGENO A ALTA TEMPERATURA Descripcion Exposicion del hidrogeno a alta temperatura y presion.

El hidrogeno reacciona con el carbono del acero y forma el metano CH4, no difunde a través del acero. La ausencia de carbono en el acero causa perdida de resistencia.

El metano causa burbujas, cavidades, microfisuras, que causan grietas. 80

COMIMSA

AGRIETAMIENTO . ATAQUE POR HIDROGENO A ALTA TEMPERATURA Materiales afectados  Acero al carbono C-0.5 Mo Mn- 0.5 Mo 1Cr- 0.5Mo 2.25Cr  1 Mo  –

5Cr- 0.5 Mo

81

COMIMSA

AGRIETAMIENTO . ATAQUE POR HIDROGENO A ALTA TEMPERATURA Factores críticos Depende de la temperatura, presión parcial del hidrógeno, tiempo y esfuerzos. Inoxidables de la serie 300 , asi como 5Cr, 9Cr, y 12 Cr son no susceptibles

Unidades afectadas

Desulfuradoras Reformadores catalíticos Unidades de absorsión de presión

82

COMIMSA

AGRIETAMIENTO . ATAQUE POR HIDROGENO A ALTA TEMPERATURA  Apariencia y morfología Formación de cavidades y burbujas Decarburización en la superficie  Agrietamiento intergranular , adyacente a la perlita en aceros al carbono.

Prevención / Mitigación

Usar aceros con cromo y molibdeno para incrementar la estabilidad de carburos. 83

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AGRIETAMIENTO . ATAQUE POR HIDROGENO A ALTA TEMPERATURA Prevención / Mitigación  Acero inoxidable serie 300 se usa como revestimiento

Inspección y monitoreo Técnicas de ultrasonido Metalografía Inspección visual

Partículas magnéticas humedas Radiografía 84

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FATIGA MECANICA Descripción Es una forma mecánica de degradación que ocurre cuando un componentes sometido a esfuerzos cíclicos por un periodo prolongado de tiempo, resultando frecuentemente en una falla repentina no esperada. Los esfuerzos pueden surgir de ambos cargas mecánicas o ciclos térmicos y se presentan típicamente abajo del esfuerzo de cedencia del material. Materiales afectados Todas las aleaciones son afectadas por agrietamiento por fatiga aunque los niveles de esfuerzo y numero de ciclos necesarios para causar una falla varia con el material.

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FATIGA MECANICA Materiales afectados Todas las aleaciones son afectadas por agrietamiento por fatiga aunque los niveles de esfuerzo y numero de ciclos necesarios para causar una falla varia con el material. Factores críticos La geometría nivel de esfuerzos, ciclos, y propiedades del material( resistencia, dureza, microestructura) son los factores predominantes en determinar la resistencia a la fatiga de un componente.

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FATIGA MECANICA Factores críticos Diseño muescas mecánicas defectos en soldadura Marcas de herramientas marcas de maquinado áreas templadas de boquillas Metalurgia y microestructura Para aleaciones con limite de resistencia existe una relación entre el esfuerzo ultimo de tensión y la amplitud de esfuerzo mínimo necesario para iniciar el agrietamientos por fatiga. Esta relación entre el limite de resistencia y la tensión ultima es de 0.4 y 0.5. 87

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FATIGA MECANICA Factores críticos

Metalurgia y microestructura Inclusiones no metálicas tienen efecto acelerado en el del agrietamiento. Aceros de fabricación antigua, aceros sucios o soldaduras. el tratamiento térmico pude tener un efecto significante sobre la tenacidad del material y por ende la resistencia a la fatiga . Microestructura de grano fino tiende a ser mejor que el de grano grueso.

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FATIGA MECANICA Equipos afectados

Ciclos térmicos Equipos con ciclos de operación diarios (coke drum) Equipos con servicio intermitente (calentadores auxiliares) Ciclos mecánicos Cambios de sección (cuñeros en Flechas de bombas y compresores) Tubería Tubería de diámetro pequeño por vibración.  Apariencia y morfología morfología

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FATIGA MECANICA

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FATIGA MECANICA Prevención / Mitigación

Diseño Selección de material Radios suficientes en cambios de sección Minimizar marcas de maquinado Suficiente llenado y transición suave en las uniones soldadas Eliminar rebaba y filos en el maquinado 91

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FATIGA MECANICA Inspección y Monitoreo

NDE líquidos penetrantes Partículas magnéticas Ultrasonido haz angular Inspección visual para de diámetro pequeño Monitoreo de vibración en equipo rotativo En altos ciclos de fatiga es difícil detectar 92

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FATIGA INDUCIDA POR VIBRACION Descripción Forma de fatiga mecánica . Las grietas resultan de cargas dinámicas

debidas a vibración o flujo de fluido inestable. Materiales que afecta. Todos los materiales Factores críticos La amplitud y frecuencia de la vibración Resistencia a la fatiga del material 93

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FATIGA INDUCIDA POR VIBRACION Factores críticos

Las cargas están en sincronía con la frecuencia natural del componente Una falta o exceso de soportes o atiezadores que permita la vibración Equipos afectados Tuberías cercanas a bombas y compresores Tubería de intercambiadores de calor Ramales de tubería no soportados 94

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FATIGA INDUCIDA POR VIBRACION  Apariencia Se presenta en forma de grieta iniciando en un punto de altos esfuerzos o en discontinuidades. Prevención/ Mitigación Desde el diseño Uso de soportes y amortiguadores de vibración Inspección y monitoreo Inspección visual para signos de vibración visible Sonidos audibles de vibración Inspección visual en paros, arranques (condiciones de vibración intermitente) 95