DG GPASI IT 0400 Prueba Hidrostatica

PEMEX-REFINACIÓN GERENCIA DE PROTECCIÓN AMBIENTAL Y SEGURIDAD INDUSTRIAL DOCUMENTO NORMATIVO

PROCEDIMIENTO PARA EFECTUAR LAS PRUEBAS HIDROSTATICAS A TUBERIAS Y EQUIPOS DE LAS INSTALACIONES DEPENDIENTES DE PEMEX REFINACION.

No. de documento: DG-GPASI-IT-0400 Rev.

1

HOJA DE AUTORIZACIÓN PROPONEN:

MÉXICO, D.F. A

30 DE

DICIEMBRE

DE 1996

PEMEX-REFINACIÓN

PROCEDIMIENTO PARA EFECTUAR

GERENCIA DE PROTECCIÓN AMBIENTAL Y SEGURIDAD INDUSTRIAL

No. de documento:

LAS PRUEBAS HIDROSTATICAS A

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DOCUMENTO NORMATIVO

INSTALACIONES DEPENDIENTES

Rev.

1

DE PEMEX REFINACION.

Hoja

1 de

FECHA: FEBRERO / 1996

TUBERIAS Y EQUIPOS DE LAS

Índice Tema

página

1.

Objetivo. ............................................................................................ 2

2.

Alcance. ............................................................................................. 2

3.

Ambito de aplicación. ......................................................................... 2

4.

Definiciones y conceptos. .................................................................. 3

5.

Periodicidad y presiones de prueba. .................................................. 8

6.

Modo de efectuar la prueba. ............................................................ 12

7.

Responsabilidades........................................................................... 14

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Objetivo. 1.1.

Uniformar los criterios para establecer la periodicidad con que deben efectuarse las pruebas hidrostáticas a tuberías y equipos, así como establecer los valores de presión de prueba correspondientes.

2.

Alcance. 2.1.

Este procedimiento tiene aplicación general a: tuberías y equipos que manejan hidrocarburos, productos químicos o petroquímicos en las plantas de proceso y tuberías de proceso en general así como las correspondientes a servicios auxiliares y áreas de almacenamiento, comprendiendo: tubería, cambiadores de calor, recipientes sujetos a presión y calentadores a fuego directo.

2.2.

Para casos especiales como son: diseños particulares de equipos no comunes, el empleo de códigos distintos al ASME o ANSI, la utilización de fluidos diferentes al agua, presiones de operación muy bajas y algunos otros en los cuales no sería aplicable este procedimiento, se debe observar lo establecido por el diseñador o fabricante, así como los códigos o especificaciones que correspondan para llevar a cabo las pruebas.

2.3.

Este procedimiento no cubre la prueba hidrostática a las calderas de potencia la cual está contemplada en el procedimiento SP-GPASI-IT-0401.

3.

Ambito de Aplicación. Este procedimiento es de aplicación general y obligatoria en las instalaciones de PEMEX REFINACION, con excepción de los sistemas de ductos de transporte.

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4.

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Definiciones y conceptos. 4.1.

Prueba hidrostática. Es una prueba de presión en la que el componente a probar se llena completamente con agua u otro líquido, se presiona si se requiere durante un tiempo determinado y se inspecciona por su exterior para verificar su integridad mecánica y su hermeticidad.

4.2.

Presión de Diseño (Pd). Es la presión en las condiciones más severas de presión y temperatura coincidentes esperadas durante el servicio y en las que resulta el mayor espesor de pared y el más alto libraje de los componentes. Para estas condiciones y para la prueba hidrostática debe tomarse en cuenta la diferencia máxima en presión, entre el interior y el exterior del componente o entre cámaras adyacentes para equipos combinados, de acuerdo con lo dispuesto por los apartados UG-98 y UG-99 del Código ASME, Sección VIII División 1.

4.3.

Presión de Operación (Po). Es la presión medida en el punto más alto, a la que opera normalmente un equipo o tubería.

Esta no debe exceder la

presión de trabajo máxima permisible y debe estar convenientemente abajo del punto de ajuste de los dispositivos de relevo de presión, para evitar que actúen frecuentemente. 4.4.

Presión de Prueba Hidrostática (Pph). Es la presión a la que se somete un equipo o tubería internamente para efecto de prueba hidrostática. Debe ser, en cualquier punto del equipo o tubería, no menor al valor determinado conforme a lo dispuesto en los apartados 4.4.1 y 4.4.2, según sea el caso.

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Cuando se tienen situaciones especiales como; sistemas tubería - recipiente sin bloqueo intermedio o equipos con más de una cámara independiente operando a las mismas o a diferentes temperaturas y presiones, las pruebas hidrostáticas correspondientes deben cumplir con lo dipuesto en los apartados 345.4.3 del Código ASME B31.31 y UG-99 del Código ASME Sección VIII División 1., respectivamente. 4.4.1.

Para equipos y tuberías nuevos, la Pph se debe determinar empleando la siguiente ecuación: Pph = 1.5 * Pd * ( Stp / Std) Donde: Pph = Presión de prueba hidrostática (lb/pulg2). Pd

= Presión de diseño (lb/pulg2).

Stp = Esfuerzo permisible a la temperatura de prueba (lb/pulg2). Std = Esfuerzo permisible a la temperatura de diseño (lb/pulg2). Si la presión de prueba produce esfuerzos superiores al esfuerzo de cedencia (yield point) del material a la temperatura de prueba, la presión de prueba puede reducirse a la máxima presión a la cual no se exceda este valor. 1

En sus recientes ediciones, el Código ANSI B31.3 cambió su desginación por ASME B31.3.

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En calentadores a fuego directo, la presión de prueba máxima no debe someter al componente a esfuerzos superiores al 90% de su esfuerzo de cedencia (yield point) a temperatura ambiente. 4.4.2.

Para equipos y tuberías que han operado durante cualquier periodo de tiempo, la Pph se debe determinar empleando la siguiente ecuación: Pph = 1.5 * Po * ( Stp / Sto) Donde: Pph = Presión de prueba hidrostática (lb/pulg2). Po

= Presión de operación (lb/pulg2).

Stp = Esfuerzo permisible a la temperatura de prueba (lb/pulg2). Sto = Esfuerzo permisible a la temperatura de operación (lb/pulg2). Los valores de Std , Sto y Stp se obtienen de las tablas UCS-23, UNF-23.1, UNF-23.2, UNF-23.3, UNF-23.4, UNF-23.5, UHA-23 y UHT-23, del Código ASME, Secc. VIII, Div. 1 o, en el apéndice "A" del Código ASME B31.3. 4.5.

Temperatura de Diseño (Td). Es la temperatura en las condiciones más severas de presión y temperatura coincidentes esperadas durante el servicio y, en las que se requiere el mayor espesor de pared y el más alto libraje de los componentes.

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Para establecer esta temperatura deben tomarse en cuenta al menos, las condiciones atmosféricas, las temperaturas de operación, los desajustes operacionales y las condiciones de aislamiento térmico interno o externo, así como las consideraciones de UG-20 ASME Sección VIII División 1 y 301.3 ASME B31.3 4.5.1.

Temperatura Mínima de Diseño. Es la más baja temperatura de pared del componente, esperada durante el servicio.

Puede

requerir diseños y especificaciones de material especiales, en tales casos, se debe cumplir lo dispuesto por los apartados 301.3.1 del Código ASME B31.3 y UG-20 del Código ASME Sección VIII Dvisión 1. 4.5.2.

Temperatura Máxima de Diseño. Es al menos, la mayor temperatura media de pared del componente, esperada durante el servico. Si es necesario, puede determinarse por cálculo o por medición directa del componente en servicio, en condiciones de operación equivalentes. Para tubos de calentadores a fuego directo, el cálculo de esta temperatura se debe realizar como se indica en el apartado 1.4.1 del API-RP-530, si es necesario.

4.6.

Temperatura de Operación (To). Es la temperatura de pared del equipo, tubería o, de sus componentes durante las condiciones normales de operación. En caso de intercambiadores de calor, es la temperatura de pared de la sección en contacto con el fluido de mayor temperatura.

4.7.

Reparación Mayor. Son las intervenciones a componentes sujetos a

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presión de equipos o tuberías para efecto de reparaciones, sustituciones o modificaciones al diseño original, en las que se requiere el empleo de procesos de corte o soldadura y que durante su realización se afecta la totalidad del espesor de pared, por ejemplo: las modificaciones al diseño original, la sustitución de secciones, la sustitución o adición de conexiones de cualquier diámetro y la eliminación de fallas en soldadura o metal base causantes de fugas de producto. También se consideran en esta clasificación, las intervenciones para eliminar defectos que representan un alto índice de riesgo de falla del equipo, como son entre otros; la eliminación de fracturas y la supresión de ampollamientos por hidrógeno. En intercambiadores de calor se incluye además; la sustitución, cancelación o rolado de uno o más tubos. En calentadores a fuego directo se incluye además; el rolado de tubos y la sustitución de tubos o cabezales. 4.8.

Reparación Menor. Son las intervenciones a componentes sujetos a presión de equipos o tuberías para efecto de reparaciones superficiales, las cuales requieren el empleo de procesos de corte o soldadura, sin que éstos afecten la totalidad del espesor de pared durante su realización, por ejemplo; la eliminación de defectos superficiales, la aplicación de soldadura para recuperar espesor en áreas con desgaste localizado, la colocación de placas de refuerzo provisionales y la sustitución de componentes no sujetos a presión. En intercambiadores de calor se incluye además, la reparación o sustitución de componentes no sujetos a presión, como los baffles o los espaciadores del haz de tubos.

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En calentadores a fuego directo se incluye además, la remoción de tapones de cabezales de retorno. 5.

Periodicidad y presiones de prueba. 5.1.

La periodicidad de la prueba hidrostática debe analizarse en forma particular para cada caso (tubería, cambiadores, recipientes sujetos a presión o calentadores a fuego directo).

5.2.

En general los valores de presión de prueba se regirán bajo los siguientes criterios. 5.2.1.

Tuberías y equipos nuevos antes de entrar en operación. Los códigos ASME Sección VIII Div. 1 y ASME B-31.3 y las normas Pemex A-VIII-6-1 y A-VIII-6-2, establecen que la presión de prueba hidrostática debe ser igual a una y media veces la presión de diseño, corregida por la relación de esfuerzos máximos permisibles de trabajo entre la temperatura de prueba y la temperatura de diseño.

5.2.2.

Tuberías y equipos que ya han prestado servicio. Cuando la tubería o equipo ya han prestado servicio y hayan sido sometidos a una reparación mayor o modificación, se deben someter a una prueba hidrostática cuyo valor de presión será igual a una y media veces la presión real de operación, corregida por la relación de esfuerzos máximos permisibles de trabajo entre la temperatura de prueba y la de operación.

5.2.3.

Para la determinación de la relación de esfuerzos siempre se debe analizar si existen diferentes materiales en el circuito o equipo a

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probar; de ser así, se debe emplear la relación menor. 5.3.

Tubería. 5.3.1.

Periodicidad. 5.3.1.a.

Las pruebas hidrostáticas deben efectuarse a la tubería nueva antes de ser puesta en operación y/o cada vez que se lleve a cabo una reparación mayor.

5.3.1.b.

Las tuberías que han estado en servicio deben ser probadas hidrostáticamente antes

de ser puestas en

operación,

sometidas

cuando

hayan

sido

a

una

reparación mayor. 5.3.1.c.

Las tuberías que han permanecido fuera de servicio por periodos

prolongados

deben

ser

probadas

hidrostáticamente antes de ser puestas nuevamente a operar. 5.3.2.

Casos especiales. Las tuberías que han estado en servicio y que hayan sido sometidas a una reparación menor, podrán no ser probadas hidrostáticamente siempre y cuando dicha reparación haya sido certificada por algún otro método de inspección (radiografía, ultrasonido, partículas magnéticas, prueba neumática) y aprobada por la dependencia de Inspección Técnica y Seguridad Industrial.

5.3.3.

Presión de prueba. Las tuberías nuevas deben ser probadas de acuerdo al inciso 4.4.1. Las tuberías que han prestado servicio y que hayan sido sujetas a reparaciones mayores, deben probarse de acuerdo al inciso 4.4.2.

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5.4.

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Cambiadores de calor. 5.4.1.

Periodicidad. La prueba hidrostática a cambiadores de calor debe efectuarse en equipos nuevos antes de ser puestos en operación y/o cada vez que se efectúe el desarmado o la reparación de un cambiador de calor que ha estado en servicio. La prueba hidrostática debe efectuarse tanto a la carcaza como al haz de tubos.

5.4.2.

Presión de prueba. Los cambiadores de calor nuevos antes de ser puestos en operación deben ser probados de acuerdo al inciso 4.4.1. Los cambiadores de calor que han prestado servicio y que han sido desarmados para limpiezas o reparaciones menores, tales como: cambio de empaques, reparación de niplería o abiertos para inspección

visual

o

también

cuando

han

sido

sujetos

a

reparaciones mayores, como es la sustitución de placas de cuerpo o cambio de boquillas, la presión de prueba será la establecida en el inciso 4.4.2. 5.5.

Recipientes a presión (envolvente). 5.5.1.

Periodicidad. Las pruebas hidrostáticas deben efectuarse en recipientes nuevos antes de ser puestos en operación y, cada vez que se les efectúe una reparación mayor en la envolvente a los recipientes que han estado en servicio. En reparaciones menores o cuando el recipiente solo fue abierto para inspección, no será indispensable hacer una prueba hidrostática, siempre y cuando se utilice o apruebe algún otro método que asegure su integridad física.

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Previo estudio, en los casos especiales de recipientes que ya han operado y que hayan sido sujetos de reparaciones mayores, pero donde resulte impráctico o dañino al proceso

efectuar pruebas

hidrostáticas, o como en el caso de recipientes de grandes dimensiones, no será indispensable llevar a cabo la prueba hidrostática, siempre y cuando se certifique la reparación efectuada mediante algún otro método de inspección y haya sido aprobada por la entidad de Inspección Técnica y Seguridad Industrial. 5.5.2.

Presión de prueba. Los recipientes a presión nuevos antes de ser puestos en operación deben ser probados hidrostáticamente de acuerdo al inciso 4.4.1. Los recipientes a presión que ya hayan operado y que han sido objeto de una reparación mayor deben ser probados hidrostáticamente de acuerdo al inciso 4.4.2.

5.6.

Calentadores. 5.6.1.

Periodicidad. Las pruebas hidrostáticas deben efectuarse a las tuberías de los calentadores nuevos antes de ser puestos en operación y a las tuberías de los que han estado en servicio y que se les han efectuado trabajos de soldadura, cambio de tubos o rolado, así como a los que se les han abierto tapones de los cabezales.

5.6.2.

Presión de prueba. La tubería de calentadores nuevos antes de ser puestos en servicio, serán probados hidrostáticamente de acuerdo al inciso 4.4.1. La tubería de calentadores que ya han operado y que ha sido sujeta a reparaciones de soldadura, cambio de tubos parcial, rolado o que se hayan removido sus tapones de cierre, deben ser probados de acuerdo al inciso 4.4.2.

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5.6.3.

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La tubería de calentadores que por su ubicación en el proceso pudieran estar sujetos a vacío como resultado de condiciones operacionales anormales, como es el caso de los calentadores de carga de las unidades de destilación al vacío y, que hayan sido sujetos a reparaciones mayores o que han sido abiertos sus tapones

de

cierre

de

cabezal,

deben

ser

probados

hidrostáticamente a una presión no menor a una y media veces la diferencia entre la presión atmosférica normal y la presión interna absoluta mínima de diseño ( UG-99, ASME Sección VIII División 1). Esta presión de prueba hidrostática siempre será menor que la determinada conforme los apartados 4.4.1. ó 4.4.2. según sea el caso, por tanto, al realizar la prueba de acuerdo con los apartados citados,

se

satisfacen

los

requerimientos

de

prueba

para

condiciones eventuales de vacío. 6.

Modo de efectuar la prueba. 6.1.

Previamente a la prueba hidrostática, se debe hacer una prueba de hermeticidad preliminar, a la presión normal de operación, con el objetivo de detectar y corregir fugas antes de levantar la presión hasta el valor de prueba establecido.

6.2.

La prueba se debe hacer con agua cruda, agua tratada o con aceite a temperatura ambiente, pero en ningún caso la temperatura del líquido usado para la prueba, será inferior a 16ºC ni mayor de 50ºC. Se deben tomar precauciones cuando la temperatura ambiente sea inferior a 0ºC por lo que respecta al congelamiento del agua.

6.3.

Verificar que el fluido que se usará para realizar la prueba no vaya a dañar

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los materiales con los que esta construido el equipo; tal es el caso de los aceros inoxidables, en los que se debe usar agua libre de cloruros. 6.4.

Verificar que el equipo este totalmente aislado con juntas ciegas; el espesor de las mismas debe ser calculado para que resistan la presión de prueba sin deformarse.

6.5.

Todas las conexiones que no deban ser probadas, se deben desconectar o aislar, así como también las válvulas de seguridad en caso de contar con ellas.

6.6.

El llenado con agua se debe realizar a regímenes de flujo que impidan daños a los internos de los equipos a probar, en el caso de que cuenten con ellos.

6.7.

Se debe eliminar todo el aire venteando por los puntos mas altos e incrementar la presión lentamente, nunca en forma súbita.

6.8.

La presión debe sostenerse el tiempo necesario para realizar la inspección del equipo.

6.9.

Para indicación de la presión se debe colocar un manómetro recién calibrado y con el rango adecuado.

6.10. Para controlar la presión se debe colocar una purga en la parte inferior del equipo, accesible y cerca de la bomba de prueba, no debiendo nunca controlar o ajustar la presión en purgas instaladas en el arreglo de niplería del manómetro. 6.11. La presión se debe controlar en la descarga de la bomba, debiendo contar la misma con dispositivos automáticos de control de presión que impidan

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sobre-presiones. Se recomienda usar para elevar la presión a su punto de ajuste, bombas manuales de desplazamiento positivo. 6.12. Se debe calcular el valor de la presión de prueba e incluirlo en los programas de reparación, de tal forma que todo el personal se entere. 6.13. Las pruebas deben ser realizadas por personal manual, bajo la supervisión directa del personal técnico. 7.

Responsabilidades. 7.1.

La responsabilidad de la preparación, ejecución y control de estas pruebas hidrostáticas, debe ser asumida por las entidades de Inspección Técnica y Seguridad Industrial, Operación y Mantenimiento.

7.2.

La ejecución de la prueba estará a cargo del personal de mantenimiento y operación y, la recepción y aceptación de la misma debe ser efectuada por personal de Inspección Técnica y Seguridad Industrial.

7.3.

Debe registrarse en el formato GPASI-IT-0400-1 los datos y valores de la prueba indicando el resultado de la misma.

7.4.

Para dar formalidad y validez a estas pruebas, deberán quedar los registros firmados por los responsables de Inspección Técnica y Seguridad Industrial, Operación y Mantenimiento.

7.5.

Las pruebas hidrostáticas realizadas a recipientes o tuberías nuevos deben ser certificadas por la Secretaría del Trabajo y Previsión Social.

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GPASI-IT-0400-1

GERENCIA DE PROTECCION AMBIENTAL Y SEGURIDAD INDUSTRIAL CERTIFICADO DE PRUEBA HIDROSTÁTICA. CENTRO DE TRABAJO:_______________________INSTALACION:___________ EQUIPO Y/O CIRCUITO:_______________________ SERVICIO:_____________ PRESION DE DISEÑO___________Kg/cm2 TEMPERATURA DE DISEÑO ____ºC PRESION DE OPERACION_____Kg/cm2 TEMPERATURA DE OPERACION___ºC PRESION DE PRUEBA_____ºC

PRUEBA__________Kg/cm2

TEMPERATURA

DE

MATERIAL_________________________________________________________

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ESFUERZO PERMISIBLE DISEÑO_________________

A

LA

TEMPERATURA

16 DE

ESFUERZO PERMISIBLE A LA TEMPERATURA DE OPERACION_____________ ESFUERZO PERMISIBLE A LA TEMPERATURA DE PRUEBA________________ OBSERVACIONES:__________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ TIEMPO DE DURACION DE LA PRUEBA_________________________________ __________________________________________________________________ SE CONSIDERA SATISFACTORIO EL RESULTADO DE LA PRUEBA__________ __________________________________________________________________

____________________ SUPTCIA. INSP. TEC. Y SEG. IND.

(Nombre y firma)

___________________ SUPTCIA. DE MANTO.

____________________ SUPTCIA. DE OPERACION

(Nombre y firma)

FECHA:_________________________________________

(Nombre y firma)

Indice A

P Alcance Ambito de aplicación

Periodicidad Periodicidad y presiones de prueba Presión de prueba Presión de prueba hidrostática Presión de diseño Presión de operación Prueba hidrostática

C Calentadores Cambiadores de calor Casos especiales R D

Recipientes a presión (envolvente) Reparación mayor Reparación menor Responsabilidades

Definición de conceptos

F Formato de procedimiento T M Modo de efectuar la prueba

O Objetivo

Temperatura de diseño Temperatura de operación Temperatura máxima de diseño Temperatura mínima de diseño Tuberia

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