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¿Tienes fallas, agrietamiento o corrosión en tus equipos industriales? Aprende a determinar su vida remanente.

Webinar 020

Nuestro Webinar sobre «¿Tienes fallas, agrietamiento o corrosión en tus equipos industriales? Aprende a determinar su vida remanente.« constó de una duración de aproximadamente 1 hora y 40 minutos aproximadamente. En los cuales podrás disfrutar y aprender de forma didáctica y detallada sobre dicho tema.

 

Webinar dictado por:

Dr. R. Armando Caballero. Ingeniero Metalúrgico Universidad Central de Venezuela.

TEMARIO DEL WEBINAR

  • Introducción y mecanismos de degradación en materiales metálicos.
  • Degradación por esfuerzos cíclicos-fatiga.
  • Degradación por efectos de temperatura.
  • Degradación por corrosión y ataque por hidrógeno.
  • Metodologías de evaluación de daño y vida remanente asociada.
  • Ensayos de campo (metalografía de campo y réplicas).
  • Extracción de minicupones y dureza.
  • Ensayos metalográficos y técnicas analíticas especiales (microscopía óptica electrónica de barrido y ensayos químicos EDX-EDS).
  • Mecánica de fractura lineal elástica/grieta crítica.
  • Evaluación de daño por corrosión general y localizada.

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Preguntas del Webinar

Pregunta N°1

ILICH PEÑA: ¿Si se está en una etapa de evaluación técnica de materiales de un proyecto que tipo de ensayos sería recomendable solicitar?

Si se trata de una evaluación de materiales de componentes metálicos, en los que no se estime daño, los ensayos a solicitar son los contemplados en la Norma de fabricación de referencia del material involucrado. Si se estima algún tipo de daño, se requieren ensayos específicos según el tipo de daño involucrado.

Pregunta N°2

LUIS SANTIAGO: ¿Bajo qué potenciales de protección catódica se empieza a generar hidrógeno para que pueda causar fragilización por hidrógeno en aceros de alta resistencia como API 5L X80, X100, X120?

De acuerdo a referencias especializadas a partir de -1000 mv (vs SCE)

Pregunta N°3

LUIS SANTIAGO: ¿Qué alternativas se puede hacer para prevenir la fragilización por hidrógeno (que NO sea diseño y monitoreo de inspección de NDT)?

Depende del tipo de daño por Hidrógeno involucrado, si se trata de ataque por Hidrógeno relacionado con Hidrógeno naciente , el cual ocurre como una reacción catódica en celdas de corrosión, se debe prevenir la presencia (aunque sea a niveles de p.p.m.) de los conocidos “venenos catódicos” que van a retrasar la conversión de H+ (Hidrógeno atómico) a H2 (Hidrógeno molecular) y van a permitir su permeación dentro del acero debido al tamaño muy pequeño del átomo de Hidrógeno, una vez dentro causa efectos de fragilización que pueden llevar a fallas por fracturas.

Aunque hay varios elementos que pueden actuar como venenos catódicos (cianuros, arsénico, antimonio o compuestos de selenio), una especie muy común en medios industriales que produce este efecto es el H2S (Sulfuro de Hidrógeno) , el cual puede estar presente como efecto de descomposición de materia orgánica (afecta comúnmente a tuberías de línea enterradas) o como subproducto de procesos industriales en Industrias como Refinerías, Mejoradoras de Crudo y Petroquímicas. La prevención lógica en estos casos es limitar o proteger los materiales del contacto con estos “venenos catódicos”.
En el caso de la protección catódica también se puede generar Hidrógeno naciente H+, en el sistema de protección catódica el potencial es desplazado bien por ánodos de sacrificio o corrientes impresas, ya un potencial de -1000 mV (vs SCE) produce evolución de hidrógeno en la superficie del acero, que suele producir ataque por Hidrógeno en los “defectos o discontinuidades” del revestimiento protector, por lo que la detección y corrección de estos defectos contribuye a evitar el ataque por Hidrógeno naciente.

Cuando se trata de Ampollamiento por Hidrógeno, (formando ampollas o “blisters”), generalmente los aceros con más contenido de inclusiones son de mayor susceptibilidad, por lo que aceros “más limpios” desde el punto de vista del contenido de inclusiones ayudan a limitar este efecto.

En el caso de HTHA –ataque por hidrógeno a temperaturas elevadas, la literatura especializada siempre recomienda el uso de Prácticas Recomendadas como el API RP 941 con el uso de las “curvas de Nelson” y hay una recomendación generalizada de prohibir el uso de aceros al carbono en procesos que operan por encima de 400°F y a presiones parciales de Hidrógeno mayores a 50psia.

Pregunta N°4

LUIS SANTIAGO: A nivel laboratorio, ¿Como se puede medir el crecimiento de grietas y como se puede medir la cantidad de hidrógeno que pueda causar fragilización por hidrógeno?

A nivel de laboratorio existen procedimientos experimentales para medir ataque por HIC (Hydrogen Induced Cracking), algunos de los más utilizados están basados en el método de ensayo normalizado NACE TM0284-2003, en esta metodología el agrietamiento por Hidrógeno es evaluado por examen metalográfico y ensayos de ultrasonido. También puede utilizarse la norma ASTMA F519 que plantea una prueba de fragilización por Hidrógeno en base a la evaluación del rendimiento de los materiales en un entorno corrosivo bajo la influencia de esfuerzos tensiles mediante la evaluación de la ductilidad del material como resultado de la absorción de hidrógeno

Pregunta N°5

LUIS SANTIAGO: ¿Existe algún software o metodología a nivel laboratorio para analizar la fragilización por hidrógeno, crecimiento de grietas, etc?

Está disponible el software “H2Compass”, el cual puede trabajar con los mecanismos de: Ampollamiento por Hidrógeno (Hydrogen Blistering (HB), Agrietamiento Inducido por Hidrógeno (Hydrogen induced cracking (HIC), Agrietamiento Inducido por Hidrógeno Orientado por Esfuerzo (Stress Oriented Hydrogen Induced Cracking (SOHIC), Agrietamiento Escalonado (Stepwise Cracking (SWC), Fragilización por Hidrógeno (Hydrogen Embrittlement (HE), Agrietamiento por Hidrógeno-Esfuerzo (Hydrogen Stress Cracking (HSC), Agrietamiento por Sulfuros-Esfuerzo (Sulfide Stress Cracking, (SSC), Agrietamiento de Zonas Suaves (Soft ZOne Cracking, (SZC) y Ataque por Hidrógeno a Temperaturas Elevadas (High Temperature Hydrogen Attack (HTHA).

Pregunta N°6

LUIS SANTIAGO: ¿A qué se refiere con reversible para agrietamiento por hidrógeno y esfuerzo e irreversible para fragilidad para hidrógeno?

El mecanismo de Fragilidad por Hidrógeno tiene una etapa en la cual el Hidrógeno que permea o difunde dentro del material de acero, causa una disminución de las propiedades de ductilidad del material (fragilización), mientras este “daño” no llegue a una etapa de fisuramiento o agrietamiento, el proceso es reversible mediante tratamientos térmicos a temperaturas relativamente bajas (Baking), que permiten la evolución o expulsión del Hidrógengo dentro del material, este sería un proceso “reversible”. Cuando esta permeación de Hidrógeno produce dentro del material grietas o fisuras ya se vuelve un problema donde el “daño” es irreversible y se transforma en lo que se conoce como “Agrietamiento Inducido por Hidrógeno (Hydrogen Induced Cracking).

Pregunta N°7

JORGE UCAÑAY: ¿En qué consiste el análisis post-mortem, para determinar la causa raíz de la falla por fatiga de los álabes de una turbina a gas?

Un análisis “postmortem” para determinar la causa raíz de la falla por Fatiga (en turbinas de gas y cualquier otro componente afectado por Fatiga), consiste de una serie de ensayos y análisis que básicamente deben incluir:

• Estudios metalográficos (en microscopía óptica y Electrónica de Barrido) para determinar si la falla se originó en defectos o discontinuidades microestructurales (de fabricación o producidas durante el servicio).
• Estudios Microfractográficos en Microscopía Electrónica de Barrido, para determinar a partir de la textura microfractográfica, si la falla ha sido producida por el mecanismo de Fatiga mediante la detección de microtexturas características como las “estriaciones de Fatiga”
• Estudios de Mecánica de Fractura (basado en la separación de las “estriaciones de Fatiga”, para la determinación del nivel de esfuerzos a los cuales se propagó la grieta y determinar de esta forma si el componente estuvo sometido a condiciones de “sobreesfuerzos” no contemplados en el diseño.
• Análisis de Esfuerzos (por cálculo manual mediante modelos de la teoría de elasticidad o asistidos por software de Elementos Finitos.

Pregunta N°8

JOSE DELGADO: Al principio de la presentación se habló de fallas benignas y malignas. ¿Cuáles son benignas?

Al principio de la presentación no se habló de “Fallas malignas”, puesto que ninguna Falla cae en esa clasificación porque todas son “malignas”. Se habló de “degradaciones benignas” y “degradaciones malignas”, haciendo referencia que cualquier componente que es expuesto a temperaturas elevadas, esfuerzos o medios corrosivos, experimenta “cambios microestructurales”, alteraciones superficiales y cambio en las propiedades mecánicas, que mientras ocurran dentro de un rango controlado y no afecten la integridad mecánica y el tiempo de servicio contemplado en el diseño pueden considerarse como “benignas”.

Pregunta N°9

JOSE DELGADO: ¿Existen softwares para tomar en cuenta daños por termofluencia?

Existen varios software comerciales para este propósito, pudiendo mencionarse entre varios los softwares:

DESA: está diseñado para la evaluación de datos de ruptura por Termofluencia bajo condiciones de frentes múltiples de calentamiento.
KARA: Maneja una serie de ecuaciones para aceros y aleaciones resistentes al calor que permiten predecir el comportamiento de Termofluencia (Creep de un material),
LARA: Aplica la regla de fracción de vida (basada en la Ley de Robinson) para el problema de Termofluencia Cíclica.

Para una referencia completa del uso de estos software se puede revisar la siguiente referencia:
Granacher J., Monsees M., Hillenbrand , P. Berger, Software for the assessment and application of creep and ruptura data, Nuclea Engineering and Design, 190, (1999), pp. 273-285.

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