API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 3.1 Términos 3.1.1 Austenitico– Término que se refiere a un tipo de estructura metalúrgica normalmente encontrada en aceros inoxidables de la serie 300. 3.1.6 Ferritico-- Término que se refiere a un tipo de estructura metalúrgica normalmente encontrada en aceros al carbón, aceros de baja aleación y muchos inoxidables de la serie 400. 3.1.8 Zona Afectada por el Calor (HAZ)– Porción del metal base adyacente a la soldadura que no ha sido fundida, pero cuya microestructura metalúrgica y propiedades mecánicas han sido afectada por el calor de la soldadura, algunas veces con efectos no deseados. 3.1.10 Aceros de baja aleación– Una familia de acero conteniendo hasta 9% de Cromo y otras adiciones de aleantes para resistencia a alta temperatura. 1
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 3.1.11 Martensitico– Término que se refiere a un tipo de estructura metalúrgica normalmente encontrada en aceros inoxidables de la serie 400. 3.2. Principales Símbolos y abreviaciones 3.2.12 CO2– Dióxido de carbono. 3.2.25 H2S– Sulfuro de Hidrogeno, un gas venenoso.
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.2.7 Fractura frágil 4.2.7.1 Descripción del daño. Es una fractura rápida repentina bajo esfuerzos (residual o aplicado) donde el material exhibe muy poco o nada de evidencia de ductilidad o deformación plástica. 4.2.7.2 Materiales afectados. Aceros al carbón, aceros de baja aleación son de preocupación principal, en particular aceros más viejos. SS 400 Serie es también susceptible. 4.2.7.3 Factores Críticos. En la mayoría de los casos ocurre a temperaturas debajo de temperaturas de la transición de impacto de Charpy ( temperatura de transición dúctil-a-frágil), el punto en cual la tenacidad del 3 material cae bruscamente.
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.2.7.4 Equipo o unidades afectadas. Equipos fabricados conforme al código ASME, Sección VIII Div. 1 previo a Diciembre de 1987, estaban hechos con restricciones limitadas de tenacidad. 4.2.7.5. Apariencia o morfología del daño. Las grietas son típicamente rectas, sin ramificaciones 4.2.7.6. Prevención Mitigación. La mejor manera de prevenir es usando materiales diseñados específicamente para baja temperatura. 4.2.7.7 Inspección y monitoreo. La inspección no es normalmente usada para mitigar. 4
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Fractura frágil de un recipiente de presión durante la prueba hidráulica.
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Fractura frágil a lo largo de la HAZ de una soldadura en un recipiente de presión
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.2.16 Fatiga Mecánica. 4.2.16.1 Descripción del daño. Agrietamiento por fatiga es una mecánica de degradación que ocurre cuando un componente es expuesto a esfuerzos cíclicos por un periodo extendido de tiempo, frecuentemente resultando en una falla súbita e inesperada. 4.2.16.2 Materiales afectados. Todos los aleaciones son sujetos a agrietamiento por fatiga 4.2.16.3 Factores Críticos. Geometría , nivel de esfuerzo, número de ciclos y propiedades de los materiales (resistencia, dureza, microestructura). El tratamiento térmico puede tener efectos en la tenacidad y por lo tanto en la resistencia a la fatiga. 7
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.2.16.4 Equipo o unidades afectadas. a) Ciclos Térmicos: Domos de coque. b) Cargas mecánicas: Componente de diámetro pequeño, tales como tubería con vibración de equipo adyacente. 4.2.16.5 Apariencia o morfología del daño. La señal de una falla por fatiga es " una cáscara de almeja " tipo huella digital que tiene anillos concéntricos llamados " marcas de playa " emanando del sitio donde inicia la grieta (Ver figuras). 4.2.14.6 Prevención Mitigación. La mejor manera de mitigarlo es un buen diseño que minimiza la concentración de esfuerzos de componentes que están en servicio cíclico. 4.2.14.7 Inspección y monitoreo. 8 PT, UT, MT, VT.
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Esquemático de una fractura mostrando la “marcas de playa”
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Fractura por fatiga en superficie de una tubería de acero al carbón
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.3.2 Corrosión Atmosférica. 4.3.2.1 Descripción del daño. Forma de corrosión que ocurre de la humedad asociada con las condiciones ambientales. Ambientes marítimos y ambientes húmedos contaminados industriales con contaminantes aerotransportados son los más severos. Ambiente seco rural causa muy poca corrosión. 4.3.2.2 Materiales afectados. Acero al carbón, aleaciones de baja aleación, cobre aleado con aluminio. 4.3.2.2 Factores Críticos. a) Factores críticos incluyen la localización física (industrial, marina, rural), la humedad, particularmente diseños que atrapan humedad. b) Los ambientes marinos pueden 11 ser muy corrosivos (20 mpy), así como ambientes industriales ácidos o azufre que pueden formar ácidos (5-10 mpy)
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.3.2.4 Equipo o unidades afectadas. Equipos y tuberías con temperatura de operación suficientemente baja para permitir la humedad. Recubrimiento anticorrosivo. dañado. 4.3.2.5 Apariencia o morfología del daño. El ataque puede ser general o localizado dependiendo si la humedad es atrapada. Si falla el recubrimiento el ataque puede ser generalizado. 4.3.2.6 Prevención Mitigación. La mejor manera de prevenirlo es preparación de la superficie y aplicación de recubrimientos. 4.3.2.7 Inspección y monitoreo. VT, UT son las técnicas más usadas. 12
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.3.3 Corrosión bajo aislamiento (CUI). 4.3.3.1 Descripción del daño. Corrosión de tuberías, recipientes a presión y componentes de estructuras como resultado de la humedad atrapada bajo el aislamiento o retardante al fuego. 4.3.3.2 Materiales afectados. Acero al carbono, aleaciones de baja aleación, SS serie 300 y dúplex. 4.3.3.3 Factores Críticos. La corrosión se hace más severa a temperaturas del metal entre el punto de ebullición 212 °F (100 °C) y 250 °F (121 °C), donde el agua es menos probable que se vaporice y el aislamiento permanece húmedo. 13
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.3.3.4 Equipo o unidades afectadas. a) Aceros al carbón y baja aleación, son sujetos a picaduras y perdida de espesor. b) SS serie 300, SS serie 400e SS dúplex son sujetos a picaduras y corrosión localizada. 4.3.3.6 Apariencia o morfología del daño. Después de remover el aislamiento en acero al carbón y baja aleación, parecen escamas de oxido cubriendo los componentes corroídos. 4.3.3.7 Prevención Mitigación. La mejor manera de prevenirlo es usando un apropiado sistema de recubrimiento ya manteniendo el aislamiento bien sellado. 4.3.2.7 Inspección y monitoreo. UT, Ondas guiadas UT, Perfil RX en tiempo real (gammagrafía) son las técnicas más usadas. 14
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Corrosión severa bajo aislamiento en brida de nivel de acero al carbono
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Perfil RT brida de nivel de acero al carbono
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.3.8 Corrosión inducida microbiológicamente (MIC). 4.3.8.1 Descripción del daño. Una forma de corrosión causada por organismos como bacteria, algas u hongos. A menudo es asociado con el presencia de sustancias fangosas orgánicas 4.3.8.2 Materiales afectados. La mayoría de los materiales de construcción incluyendo acero al carbón, bajas aleaciones, SS serie 300, SS serie 400, aluminio y aleaciones base cobre. 4.3.8.3 Factores Críticos. MIC por lo general es encontrado en ambientes acuosos o servicios donde siempre hay agua, sobre todo donde está estancada o condiciones de bajo17flujo permiten y/o promueven el crecimiento de microorganismos
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.3.8.4 Equipo o unidades afectadas. A menudo es encontrado en cambiadores de calor, fondo tanques de almacenamiento, tubería con bajo flujo estancamiento, y tubería en contacto con algunos suelo. 4.3.8.5 Apariencia o morfología del daño. Picaduras localizadas bajo deposito. 4.3.8.6 Prevención Mitigación. Los sistemas que contienen el agua (de enfriamiento, tanques de almacenamiento, etc.) deberían ser tratado con biocidas como cloro, bromo, ozono o luz ultravioleta. 4.3.8.7 Inspección y monitoreo. En los sistemas de agua de enfriamiento, la eficacia de tratamiento es supervisada midiendo biosida residual, conteo de 18 microbios.
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Picaduras por corrosión en el interior de un tubo de acero al carbón de 6 plg. En línea de agua cruda después de 2.5 años de servicio
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Línea de aceite con daño por MIC debajo de depósitos
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.3.9 Corrosión del suelo. 4.3.9.1 Descripción del daño. El deterioro de metales expuestos a suelos se menciona como la corrosión de suelo. 4.3.9.2 Materiales afectados. Aceros al carbón, fundiciones de hierro y hierro dúctil. 4.3.9.3 Factores Críticos. La severidad de corrosión de suelo es determinada por muchos factores incluyendo la temperatura de operación, la humedad y la disponibilidad de oxígeno, la resistividad de suelo (condición de suelo y características), el tipo de suelo, y la homogeneidad (la variación en el tipo de suelo), la protección catódica, drenaje de corrientes vagabundas, el tipo de21recubrimiento, edad, y condición.
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.3.9.4 Equipo o unidades afectadas. Tubería y equipo subterránea así como tanques enterrados y los fondos de tanques de almacenamiento. 4.3.9.5 Apariencia o morfología del daño. La corrosión de suelo aparece como adelgazamiento externa con pérdidas localizadas debido picaduras. 4.3.9.6 Prevención Mitigación. Puede ser reducida al mínimo por el empleo de relleno especial, recubrimientos y protección catódica. La protección más eficaz es una combinación de una corrosión de recubrimientos y sistema de protección catódica. 4.3.9.7 Inspección y monitoreo. El método más efectivo es la medición de potencial estructura suelo usando electrodos de referencia cerca de la estructura. 22
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Corrosión en interface tierra-aire de tubería de acero al carbono
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Cupones removidos del fondo de un tanque de almacenamiento de condensado después de 3 años.
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.3.10 Corrosión Caustica 4.3.10.1 Descripción del daño Corrosión localizada debido a la concentración de sales causticas o alcalinas que usualmente ocurren condiciones de transferencia de calor o evaporación. 4.3.10.2 Materiales afectados Principalmente acero al carbón aceros de baja aleación y SS serie 300. 4.3.10.3 Factores críticos El mayor contribuyente son los productos cauticos (NaOH). 4.3.10.4 Equipos o Unidades afectadas a) Calentadores o generadores de vapor, incluyendo cambiadores de calor. b) Unidades que usan productos cáusticos para la remoción de compuestos de azufre en corrientes de producto. 25
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.3.10.5 Apariencia o morfología del daño. a) Típicamente se caracteriza por perdida de metal localizada o áreas localmente adelgazadas. b) Exposición a soluciones fuertes causticas a alta temperatura puede resultar en corrosión generalizada del acero al carbón por encima de 175°F y muy alta velocidad de corrosión por encima de 200 °F 4.3.10.6 Prevención/Mitigación a) En equipos generadores de vapor, la mejor manera de evitarla es con un apropiado diseño. b) Aceros al carbón SS de la serie 300 tienen serios problemas de corrosión en soluciones causticas fuertes por encima de 150°F 4.3.10.7 Inspección y monitoreo Medición de espesores por UT, escaneos por UT. 26
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Sección transversal de tubo mostrando ataque localizado debido a corrosión caustica.
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación -
4.5.1 Agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos (Cl SCC). 4.5.1.1 Descripción del daño. Grietas iniciadas en la La superficie causadas por agrietamiento ambiental de SS Serie 300 y algunas aleaciones de base de níquel en la acción combinada de tensión, temperatura y un ambiente de cloruro acuosos. La presencia de oxígeno disuelto hace más propenso para el agrietamiento 4.5.1.2 Materiales afectados. Todos la serie SS 300, dúplex es más resistente. 4.5.1.3 Factores Críticos. El contenido de cloruro, pH, temperatura, la tensión, la presencia de oxígeno y la composición de la aleación. SCC por lo general ocurre en valores de pH encima de 2. En valores de pH, corrosión uniforme generalmente predomina. la tendencia de SCC se disminuye 28 hacia la región alcalina pH.
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.5.1.4 Equipo o unidades afectadas. Todos los componentes de recipientes a presión y tuberías de SS serie 300 en cualquier unidad son susceptibles a Cl SCC. 4.5.1.5 Apariencia o morfología del daño. La grietas abren a la superficie por la parte externa bajo aislamiento. La características de las grietas por SCC es que tienen muchas ramificaciones y pueden ser visualmente detectables. 4.5.1.6 Prevención Mitigación. Usar materiales resistentes, usar agua con bajo contenido de cloruros en las P.H. 4.5.1.7 Inspección y monitoreo. 29 VT en algunos casos, PT, EC (Corrientes de Eddy).
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación SCC en tubos de SS 316L de cambiador de calor después de una inspección por PT por el lado de la coraza
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Acercamiento de SCC, mostrando grietas en forma de telarañas
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.5.3 Agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos cáustico (Caustic Embrittlement). 4.5.3.1 Descripción del daño. Es una forma de agrietamiento por corrosión caracterizada por que las grietas son iniciadas en la superficie que ocurren en equipos y tuberías expuestos a un ambiente cáustico, principalmente en soldadura sin tratamiento térmico. 4.5.3.2 Materiales afectados. Acero al carbón, aceros de baja aleación, SS serie 300 son susceptibles. 4.5.3.3 Factores Críticos. Es generalmente aceptado que los esfuerzo aproximándose a la cedencia son requeridos para el 32 SCC, el tratamiento térmico es efectivo para prevenir SCC.
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 4.5.3.5 Apariencia o morfología del daño. Típicamente se propaga paralelo a la soldadura en áreas adyacentes al metal base pero también puede ocurrir en el deposito de la soldadura y en la zona afectada por el calor. 4.5.3.6 Prevención Mitigación. Puede ser prevenido mediante un tratamiento térmico que releva esfuerzos (por ejemplo PWHT). Un tratamiento térmico a 1150°F (621°C) es considerado un efectivo tratamiento térmico para relevado de esfuerzos de acero al carbón. 4.5.3.7 Inspección y monitoreo. EC (corrientes acústicas), RT, PT, Emisiones acústicas. 33
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Agrietamiento iniciando sobre la superficie interior de una curva de acero al carbón sin relevado de esfuerzos de un cambiador de calor después de 8 años en servicio cáustico de 15 % al 20 % en rango de temperatura de 140 °F a 240 °F (60 °C a 115 °C)
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Agrietamiento del espejo de un boiler por concentración cáustica entre el tubo y el espejo
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 5.1.11 Corrosión por acido sulfúrico 5.1.11.1 Descripción de daño. El acido sulfúrico promueve corrosión generalizada y localizada en acero al carbón y en otras aleaciones. Las zonas afectadas por el calor pueden experimentar corrosión severa. 5.1.11.2 Materiales afectados En orden de incremento de resistencia: Acero al carbón, SS 316L, Alloy 20, fundiciones de hierro de alto silicio, fundiciones de hierro de alto níquel, aleación B-2 y aleación C276. 5.1.11.3 Factores críticos a) Concentración de acido, temperatura, contenido de la aleación, velocidad, contaminación y presencia de oxidantes. b) La figura 5-8 muestra un trazo de la velocidad de corrosión del acero al carbón en función de la concentración de acido y la temperatura 36
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 5.1.11.3 Factores críticos concentración (cont) c) La velocidad de corrosión del acero al carbón incrementa significativamente si la velocidad del flujo excede aproximadamente 2 a 3 ft/seg o a concentraciones de acido debajo de 65% d) Puntos de mezclados con agua causan calor a ser liberado y alta velocidad de corrosión puede ocurrir al comenzar a diluirse el acido. 5.1.11.4 Equipos o unidades afectadas a. Unidades de tratamiento de agua. b. Líneas de efluentes, reherbidores. c. El acido generalmente termina en el fondo de las torres y en los reherbidores donde se convierte más concentrado 37
API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación 5.1.11.5 Apariencia o morfología del daño a) Mayormente general, pero ataca al acero al carbón en las zonas afectadas por el calor rápidamente. b) El ácido sulfúrico ataca la escoria dejada de la soldadura. 5.1.11.7 Inspección y mitigación a) Inspección por UT o RX b) Cupones o probetas.
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Figura 5-8– Datos de corrosión de acido sulfúrico
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API 571: Mecanismos de daño que afectan equipos fijos en la industria de refinación Corrosión acelerada bajo un baffle
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