Procedimiento para elaborar Réplicas Metalográficas y metalografías de campo.
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$ropiedad de $etróleos "e%icanos "arina &acional &'ero *+, Colonia $etróleos "e%icanos, elegación "iguel -idalgo, ".%ico, F, C$ 0000 1el (23* 33) 0+44 *355 6a reproducción total o parcial de este docuento podrá efectuarse ediante la autorización e%presa de %%%%%%, otorgándole el cr.dito correspondiente
!"#$ %E $&'"R()$*(+, Codificación del docto Página 2 de 29 Elaboró: Elaboró: Revisó
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R-brica
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ección de *ontrol de *ambios Revisión
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Página s3 Modificada s3
4ec5a de Emisión
%escripción del *ambio
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*ontenido ,-mero
'ema
Pág.
7isión 8eneral 0 * 4 3 8 9 = +
ección ( (.1 (.2 (.0 (.6
7ntroducción efiniciones b;eti
esponsabilidades respecto al presente docuento "arco ?ur!dico 7nterpretación 7nstancias de Autorización >eferencias
8 9 = = = = = = +
%escripción de $ctividades 05 05 05 00
Principio de la 'écnica Metalográfica de *ampo Proceso de $plicación $plicación de la Metalografía en $ceros al *arbono $plicación de la Metalografía en aceros epestos a alta temperatra Registros Personal
(.: (.;
09 09
%isposiciones 'ransitorias
1<
$neos A @ C
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Análisis etalográfico y ensayo de dureza Clasificación de da#os por creep >elación de ureza y Esfuerzo a la tensión 1aa#os de grano
0+ *3 *8 *=
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7isión 8eneral
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A#o
0 7ntroducción 6a etalograf!a de capo, se utiliza en diferentes aplicaciones en con;unto con otras pruebas para e$ 39 B7nspection of Fired @oilers and -eater, se deterina la condición estructural y etal'rgica de estos coponentes Es necesario entender los ecanisos potenciales de da#o para desarrollar e ipleentar las acti
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A#o
* efiniciones $ara efectos del presente docuento, los t.rinos ue a continuación se relacionan tendrán el significado ue se pre<. en este apartado, pudiendo utilizarse indistintaente en singular o plural 'érmino
ignificado
$cero
Aleación Dierrocarbono, cuyo contenido de carbono se encuentra entre los l!ites de 555=*55, el resto lo coponen el Dierro coo etal base y los eleentos de aleación 6!uido incoloro (C-)*C, de olor caracter!stico agradable, etiro de aterial superficial por acción ecánica o electrou!ica Capacidad de un etal para resistir la penetración Gnidad o coponente de las l!neas de proces o (carrete, codo, tee, etc) Ciencia ue estudia las caracter!sticas icroestructurales de un etal ó aleación relacionándolas con sus propiedades f!sicas, u!icas y ecánicas 7agen obtenida con la ayuda de un icroscopio y una cáara fotográfica Cristal coponente de un sólido, puede ser etálico o no etálico "arca o Duella resultante de la edición de dureza >eacti
$cetona $l-mina *omponente %esbaste %re/a Elemento Metalografía Micrografía 8rano (ndentación ,ital 'ama>o de grano $'M
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b;eti
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4 Ábito de aplicación Este docuento aplica para la elaboración d e etalograf!a en capo de eleentos o coponentes de tuber!as, recipientes su;etos a presión y tanues de alacenaiento atosf.rico, fabricados de acero al carbono y aleados, as! coo para la identificación de cabios etalurgicos icroestructurales de este tipo de aceros e%puestos a altas teperaturas o fuego directo
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3 >esponsabilidades respecto al presente docuento Responsable
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Responsabilidad
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8 "arco ?ur!dico
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9 7nterpretación
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= 7nstancia de Autorización
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+ >eferencias A$7 >$ 39 B7nspection of Fired @oilers and -eater A$7 39+ Fitness For IerelationsDip Aong @rinell -ardness, KicLers -ardness, >ocLMell -ardness, Iuperficial -ardness, Nnoop -ardness, and Icleroscope -ardness AI1" E 030 Itandard $ractice for $roduction and Eeplicas AI1" E Itandard Juide for $reparation of "etallograpDic Ipeciens AI1" E 459 Itandard $ractice for "icroetcDing "etal and Alloys AI1" E 9 Itandard 1erinology >elating to "etallograpDy "etallograpDerOs Juide $ractices and $rocedures for 7rons and Iteels, Aerican Iociety for "etals, *55* AI" -andbooL, Aerican Iociety for "etals: "etallograpDy and "icrostructures, Kol +, , 0+=3 AI" -andbooL, Kolue 09: &ondestructieplication "icroscopy 1ecDniues for &E AI" -andbooL, Kolue 00: Failure Analysis and $reaffo, Ezeuiel $ascuali, -.ctor IbuttoniH 7nstituto Argentino de Iiderurgia
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E**(+, (. %E*R(P*(+, %E $*'(7(%$%E
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A#o
70 $rincipio de la 1.cnica "etalográfica de Capo 6a "etalograf!a puede definirse coo la t.cnica ue re
7* $roceso de Aplicación 6a aplicación de la t.cnica de etalografia reuiere de ecopilación de inforación *) $reparación de euipo y ateriales ) Ielección del área 4) $reparación de la superficie 3) Ensayo de "etalograf!a de capo 8) Ensayo de ureza (opcional) 9) >egistros 6a descripcion de cada etapa del proceso de aplicación se uestran en el Ane%o A
7 Aplicación de la "etalograf!a en Aceros al Carbono 6a aplicación de la t.cnica de etalograf!a en aceros al carbono, tiene
(.0.1 %eterminación de las fases microestrctrales presentes en el acero. 6as icroestructuras as counes en acero al carbono son las icroestructuras ferr!ticas, caracteristica de aceros de ba;o carbono, ferritaperlita y la icroestructura artens!tica, estas 'ltias dependientes de la cantidad de carbono en la aleación fierrocarbono del acero
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Acero con 550 de carbono Ferrita total 055Q
AI1" A 39grado @, 1eplado y re
Acero AI1" A 058 Jrado @ Ferrita zonas claras, ferrita zonas oscurras 055Q
4igra 1. "icroestructuras t!picas de aceros al carbono (.0.2 *aracteri/ación del acero al carbono en campo. En esta aplicación la etalografia se utiliza en con;unto con el ensayo de dureza para deterinar el grado apro%iado del aterial 6a preparación etalográfica y ensayo de dureza se puede aplicar coo se describe en el ane%o A tras t.cnicas pueden aplicarse pre
Evalación de la microestrctra. 0) 6a icroestructura del coponente debe e
Evalación de la dre/a. 0) El
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74 Aplicación de la "etalograf!a en aceros e%puestos a alta teperatura En esta aplicación, la etalografia se utiliza en con;unto con el ensayo de dureza para deterinar el grado de deterioro de los aceros al carbono e%puestos a altas teperaturas e acuerdo a el A$7 >$ 39 B7nspection of Fired @oilers and -eater, los ateriales ás utilizados para el ser
'abla ,o. 1. Materiales de tbería para calentadores Material Acero al carbono 0S CrT "o *S Cr0 "o Cr0 "o 3 CrT "o 3 CrT "oIi + Cr0 "o + Cr0 "oK 1ype 541ype 08 1ype *0 Alloy =55-/=55-1 -N
Especificación tbo 'be3 sin costra A09+/A0+* A*0 100 A*0 1** A*0 1*0 A*0 13 A*0 13b A*0 1+ A*0 1+0 A*0 1$54A*0 1$08 A*0 1$*0 @459 Jr =55-/=55-1 A85= Jr -N452
Especificación tbo Pipe3 sin costra A3/A058 A3 $00 A3 $** A*0 $*0 A3 $3 A3 $3b A3 $+ A*0 1+0 A0* 1$54A0* 1$08 A0* 1$*0 @459 Jr =55-/=55-1 U
@ímite de temperatra del metal por dise>o 345RC 3+3 RC 835RC 835 RC 835 RC 953 RC 953 RC 835 RC1 =03 RC =03 RC =03 RC +=3 RC1 0505 RC1
,ota 1: Estos ateriales co'nente son usados en tubos de Dornos a alta teperatura donde la presión interna es tan ba;a ue la resistencia a la ruptura no influye en el dise#o ,ota 2: 1ubo
$ara efectos de este docuento se presenta sólo la e
(.6.1 Evalación de aceros al carbono epestos a alta temperatra: 6os pasos a seguir para la e
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esferoidización contin'a precipitándose en los l!ites de grano y los carburos se
4igra 2. "icroestructuras representatieferencia: AI" -andbooL, Kolue 09: &ondestructi
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El croo ;unto con otros foradores de carburos coo
a) Ferrita perlita sin degradación
d) 6a esferoidización es copleta pero algunos carburos toda
c) Esferoidización interedia de la perlita con presencia de algunos carburos lainares
b) $rieros signos de esferoidización usualente acopa#ado por precipitación en bordes de grano
e) 6os carburos se uestran dispersos de;ando peue#as trazas de las áreas originales de perlita
f) El taa#o de algunos carburos se Da increentado por coalescencia
4igra 0. "icroestructuras representatiaffo, Ezeuiel $ascuali, -.ctor IbuttoniH 7nstituto Argentino de Iiderurgia
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A#o
a)
b)
c)
4igra 6. "icroestructura de la secuencia de da#o por terofluencia (creep), de un acero con 5*=C, 1 % Cr,1% Mo, 2.5% Ni; expuesto a una temperatura de 565°C, y expuesto a esfuerzos de 30si. a! forma"i#n ini"ia$ de "aidades en $os $&mites de 'rano; (! uni#n de mi"ro "aidades; "! separa"i#n de $&mites de 'rano y forma"i#n de 'rietas. Ma'ni)"a"i#n 500*.
4igra :. Aeferencia: AI" -andbooL, Kolue 09: &ondestructi
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73 >egistros 6os resultados y los paraetros utilizados en el analisis etalografico y dureza se deberan registrar en un solo forato de reporte Este registro deberá contener al enos lo siguiente: Análisis "etalográfico : a) b) c) d) e) f) g) D)
escripción y ubicación del coponente Condiciones de operación y de dise#o del coponente Especificación de aterial del coponente Euipo utilizado para el ensayo escripción de la icroestructura obtenida: fases presentes y taa#o de grano bserecoendaciones
Ensayo de dureza i) ;) L) l)
Euipo utilizado para el ensayo >esultados de dureza obtenidos Conclusiones >ecoendaciones
78 $ersonal 6a e;ecución de los ensayos de etalograf!a y dureza deberá realizarse por personal capacitado y adiestrado coo !nio en las t.cnicas descritas en el ane%o A u otras eui
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%isposiciones 'ransitorias Primera egnda.
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$neo $ $nálisis metalográfico y ensayo de dre/a. $roceso de Aplicación 6a elaboración de la etalograf!a se realizará en la secuencia de las actiecopilación de inforación +) $reparación de euipo y ateriales 05) Ielección del área 00) $reparación de la superficie 0*) Ensayo de "etalograf!a de capo 0) Ensayo de ureza (opcional) 04) >egistros
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A0 >ecopilación de inforación $ara el efecto del desarrollo de los ensayos enunciados es necesario contar con la inforación del circuito de tuber!a o euipo estático ob;eto de prueba: 7dentificación del circuito de tuber!a o euipo iáetro noinal Gbicación e identificación de los eleentos o coponentes ue se esultados rele
• • • • • • • • •
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A#o
A* $reparación de euipo y ateriales Euipo y ateriales básicos para realizar el análisis etalográfico y ensayo de du reza: •
"icroscopio óptico etalográfico portátil con agnificaciones de 055Q, *55Q y 455Q
•
Cáara digital con adaptador al icroscopio
•
1aladro de *=55 >$"
•
$ulidor el.ctrico y base para li;as de disco (opcional)
•
6i;as de granos 85 u =5, li;as de grano *45, *5, 855 y 0*55
•
&ital al ,
•
Al'ina
•
Acetona
•
Algodón
•
?uego para replicas etalográficas de acetato y reacti
•
uróetro portátil
•
@arras patrón de acero certificadas, arcadas
•
"artillo de bronce de * lb (si se usa duróetro 1elebrineller)
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A Ielección del área •
•
•
•
•
6a zona de la prueba no deberá tener espesores reanentes ba;os y deberá estar libre de abolladuras, golpes, ralladuras, fallas internas o cualuier otra iperfección ue interfiera con la elaboración de la etalografia y dureza 6as fallas internas deben descartarse ediante una prueba
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A4 $reparación de la Iuperficie 6a superficie a inspeccionar deberá estar libre de pintura, suciedad, pol
$.6.1 Desbaste grueso. El desbaste inicial se efectuará con li;as de disco adaptable para pulidor o taladro anualH el taa#o de grano abrasi
$.6.2 Desbaste fino. El desbaste fino es un desbaste secuencial epleando li;as de taa#o de grano cada
$.6.0 Pulido. El pulido debará realizarse epleando un pa#o adDesi
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a)
b)
4igra ,o $1 -erraientas para realizar el desbaste y pulid a
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A3 Ensayo de "etalograf!a de capo $.:.1 Ataque químico. $ara re
4igra ,o $2. Ataue u!ico del acero utilizando el reacti
$.:.0 Toma de la metalografía. 6a toa de la etalograf!a con icroscopio óptico de capo, se realizará de acuerdo a los siguientes pasos: a) 6ipiar la superficie pulida con una ota de algodón ipregnada de acetona o alcoDol b) Colocar el icroscopio óptico de capo sobre la superficie de prueba y a;ustar el enfoue con una lente de 055Q c) >etirar el ocular del icroscopio y colocar la caara fotográfica con el adaptador, procediendo al enfoue noral reuerido (no utilizar zoo para no alterar la graduación de 055Q) d) Efectuar la toa de la fotograf!a a 055Q Ii el ob;eto de la etalograf!a lo reuiere se podrá utilizar ayor auento e) E
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4igra ,o $0. bser
En lugares inaccesibles para la obsereplica "etalográfica y la obser.plicas "etalográficas, se deberá realizar lo siguiente: a) 6ipiar la superficie pulida, con acetona o alcoDol b) 1oar la láina de r.plica por la orilla de la superficie c) Aplicar el l!uido reacti
>etirar cuidadosaente la r.plica y colocarla en un portaob;etos
g) E
E
;)
Ii es reuerido, la r.plica se puede lle
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a)
b)
c)
4igra ,o $0. 1ecnica de aplicación de replica etalografica a) Aplicación de acetato de replica etalograficaH b) retiro de acetato de replicaH c) colocacion de replica en portaob;etos para obser
$.:.6 Evalación de la imagen metalográfica. a) Ie deberá e.plica "etalográfica se deberá confirar en capo con un icroscopio óptico portátil ue fue toada adecuadaente 6a r.plica etalográfica puede ser obser
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A8 Ensayo de dureza Es necesario aplicar un Ensayo de ureza para e
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$neo A
*lasificación de da>os por creep. 'abla ,o. 2. *lasificación genérica de da>o por 'ermoflencia *reep3. *lase
%escripción
$cción
0
Iin defecto de creep
&inguna
*
$ocas ca
>einspección despu.s de *5555 Doras de ser
Coalescencia de ca
>einspección despu.s de 03555 Doras de ser
4
Jrietas de creep icroscópicas
>einspección despu.s de 05555 Doras de ser
3
Jrietas de creep acroscópicas
Ie debe de inforar inediataente
>eferencia: AI" -andbooL, Kolue 09: &ondestructi
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$neo *
Relación de %re/a y Esfer/o a la tensión 'abla 0. >elación de ureza y Esfuerzo a la tensión apro%iado, de aceros al carbono y ba;a aleación en la condición de recocido, noralizado y tepladoYyYre
Esfer/o a la tensión aproimado
Preba de dre/a 7icBers 6=? 6;? 6:? 66? 60? 62? 61? 6?? 09? 0 0=? 0;? 0:? 06? 00? 02? 01? 0?? 29: 29? 2<: 2 2=: 2=? 2;: 2;? 2:: 2:? 26: 26? 20? 22? 21? 2?? 19? 1 1=? 1;? 1:?
Mpa3
Bsi3
1:=2 1:0< 169; 16;2 1610 10=2 1001 12<9 126< 12?= 11=2 1101 1?9; 1?;9 1?06 1??= 9=9 9:1 90< 91= 9?0 <<9 <=; <:: <61 <2= = =90 ==9 =;: =01 ;9; ;;9 ;06 ;?= :=9 :6: :1= 69?
22< 220 21= 212 2?: 199 190 1<= 1<1 1=: 1=? 1;6 1:9 1:: 1:? 16; 162 10< 10; 100 101 129 12= 126 122 12? 11= 11: 110 111 1?; 1?1 9= 92 << <6 =9 =: =1 Esta página sustituye a la aprobada/autorizada el:
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Preba de dre/a Arinell carga de 100 126 116
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Esfer/o a la tensión aproimado Mpa3 Bsi3 6:: ;; 62= ;2 090 :=
Preba de dre/a 7icBers 16? 10? 12?
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$neo %. 'ama>os de grano a 1??C.
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1aa#os de grano a 055Q
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