EVALUACION DE DAÑO POR FUEGO

Presentación del tema: "EVALUACION DE DAÑO POR FUEGO"— Transcripción de la presentación:

1 EVALUACION DE DAÑO POR FUEGO
EVALUACION DE DAÑO POR FUEGO SEGÚN API 579 ASME FFS-1 EN REBOILER DE ACEITE Andrés Rivas, Carlos Machuca , Raúl Cardarilli, Paulo Casas, Esteban Rubertis Felicitaciones a los sobrevivientes…. Última charla técnica del evento, voy a dar mi mejor esfuerzo para mantenerlos despiertos y preparados para el gran final de Jenny. Quiero agradecer a la comision tecnica del IAPG por haber seleccionado el trabajo y a la gente de Petrobras y Exterran por autorizar la publicación de estos datos. En gral se han presentado una diversidad de estrategias de optimizacion y mejoramiento de procesos y operaciones para plantas de tratamiento de gas. Quisiera mostrarles otro aspecto… como tratar con equipos luego de que las barreras de protección fallaron… como gestionar equipos con daño.

2 OBJETIVO Presentar un ejemplo de aplicación de análisis de aptitud para el servicio de componentes sometidos a llamas y calor radiante debidos a un incendio. No se desarrollarán hipótesis sobre las causas de la falla. El objetivo de la presentación es reseñar brevemente la historia de la normativa ffs y presentar un ejemplo de aplicación para el caso de un reboiler de aceite siniestrado. Que no voy a desarrollar: hipótesis sobre la causa de la falla. El evento que analizaremos ocurrió en la planta Dew Point LeMarchand Petrobrás Activo austral procesando mm/día Dicho esto…comencemos

3 INTRODUCCION Los códigos de construcción (ASME & API ) no proveen reglas para evaluar componentes con daños resultantes de la operación. Las evaluaciones de aptitud para el servicio (FFS) son análisis de ingeniería desarrollados para demostrar la integridad de un componente en servicio con fallas o daño. API 579 fue desarrollada para evaluar fallas y daño asociado con la operación o servicio de componentes. Se publicó originalmente como una práctica recomendada en el año Los códigos (Boiler and pressure vessel code, los diversos estandares api de construccion y diseño, BS, Merkblat, directiva europea para recipientes a presion,etc) Son codigos de DISEÑO y CONSTRUCCION de EQUIPOS NUEVOS. La inspeccion y estandares de aceptacion son para equipos nuevos. (no para daño en servicio… el daño es NO ACEPTABLE) Una vez que el equipo entra en servicio, entran en juego diversos mecanismos de degradación… inherentes a la operación del equipo… y el daño comienza a acumularse Como continuar produciendo con un equipo que muestra señales de daño? Como asegurar la integridad? O la aptitud para el servicio? Las décadas del 70 al 80 vieron el nacimiento y desarrollo de los conceptos de mecánica de fractura, la aplicación de los conceptos de confiabilidad, un desarrollo de la mecanica computacional que permitieron cuantificar el grado de “conservativismo “ en los margenes de seguridad adoptados por código. Estas tecnologías se integraron y publicaron primero como una practica recomendada conocida como BS:PD6493 y BS7910 originalmente de aplicación en la industria nuclear en el reino unido. Finalmente en el 2000 API compila y publica varias de las tecnicas de determinacion de aptitud para el servicio ampliamente probadas como una practica recomendada para la industria oil&gas. API 579 se desarrolla para evaluar fallas y daño asociado a la operación.

4 API 579 API 579 provee reglas para realizar evaluaciones FFS empleando métodos ajustados para equipos de la industria petroquímica y de refino. Una evaluación FFS es un análisis que permite determinar si el equipo es apto (o no) para el servicio continuado , usualmente hasta la próxima parada. El equipo puede contener fallas, no cumplir los estándares de diseño actuales, o estar sometido a condiciones de trabajo diferentes de las condiciones de diseño. El producto de esta evaluación es una decisión de continuar, monitorear, reparar o reemplazar. Se proveen también recomendaciones respecto de intervalos de inspección. Que propone este documento? Reglas para evaluar la aptitud para el servicio. es decir si el equipo es apto o no para el servicio en las condiciones actuales y hasta la proxima parada. (ergo, debemos conocer el horizonte de operación continuada) Se puede utilizar aun cuando el equipo no cumpla los estandares de diseño o cuando se deben cambiar las condiciones de servicio a otras diferentes de las de diseño Una serie de metodos validados para decidir racionalmente la cuestion de las tres R Para cada tipo de daño (corrosion en sus varios sabores y presentaciones: gral, picado, localizada), fisuracion, daño por creep, distorsion geometrica y desalineacion de soldaduras, daño por hidrogeno, fractura fragil, laminaciones, arañazos la norma propone un esquema de analisis en tres niveles: el primero (y mas sencillo) es el criterio de screening mas conservativo y requiere un minimo de datos y de inspección. El nivel 2 es mas riguroso en el analisis de los datos, la informacion de inspección es similar a la del nivel 1 pero se emplean cálculos mas detallados. El analisis de nivel 3 es el más preciso y provee resultados con menor grado de conservativismo requiere datos de inspeccion muy detallados e incluye generalmente un análisis basado en tecnicas numéricas como FEA; BEM;

5 API / ASME FFS-1 En 2001 API & ASME formaron un comité conjunto para elaborar un único estándar FFS que pueda emplearse para equipos sometidos a presión. El nuevo estándar se publicó en Junio de 2007. Este acuerdo es un hito para la industria que promoverá: una aceptación uniforme de la tecnología FFS, una herramienta que permita demostrar con la fuerza de un estándar la integridad y consecuente seguridad de las instalaciones industriales. En el momento de la publicacion de API579 se forma un comité conjunto API / ASME para no duplicar esfuerzos.

6 Descripción del evento
En diciembre de 2007 se produce una fuga en un reboiler de aceite con posterior incendio de la misma. Falló el tubo de fuego, en la costura de la u construido por gajos y el diseño es original. Duración evento: 1,5 horas Combustible: aceite y gasolina El fuego se extinguió por falta de combustible, Se enfrió el recipiente en una hora con 3000l de agua.

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9 Y Entonces La Decisión es…?
Run…? Repair…? Replace…..? Que hacemos….? No… Arrancar y seguir : a primera vista no parece posible, los riesgos percibidos son elevados. Reemplazar es una opcion viable: pero los tiempos de entrega de un equipo nuevo son dilatados….mayor a 6 meses luego de OC Reparar es posible?

10 Herramienta seleccionada
API /ASME FFS-1. Parte 11. EVALUACION DE DAÑO POR FUEGO Esta sección provee procedimientos para evaluar componentes sometidos a llamas y calor radiante debidos a un incendio. Estos procedimientos alcanzan a la degradación estructural observable visualmente así como la degradación de propiedades mecánicas como la tensión admisible. Como dije antes API se propone como un estandar para decidir Run repair, replace Para este caso se emplea la parte 11(daño por fuego) y la 10 (daño por creep) para evaluar el efecto del fuego (un InCENDIO) sobre un equipo sometido a presión. Se evalua (como mostare mas adelante) tanto la degradacion observable visualmente como la de propiedades mecanicas.

11 ¿Como impacta el fuego sobre la integridad de un recipiente a presión?
Rango Temp. [°C] Tipo de material Forma de uso Efecto del calor 90-205 Recubrimientos vinílicos, alquídicos, epoxis, polietileno Pintura de recipientes, tanques, etc. Cañerías Signos de quemado, ablandamiento, ampollado 180 Plomo, Soldadura de estaño Conectores de instrumentos, equipos eléctricos Se funde 170 Elastómeros , neopreno Diafragmas, juntas Ablandamiento, rotura, quemaduras 260 Fenólicos Micarta Decoloración, ampollado 695 Vidrio Ventanas, visores En que se basa el nivel 1 para definir si un componente x es apto o no? En criterios volcados en una serie de tablas…. Que recogen datos conocidos por casi todos sistematizando el proceso de decisión. Ejemplos:

12 ¿Como impacta el fuego sobre la integridad de un recipiente a presión?
Rango Temp. [°C] Tipo de material Forma de uso Efecto del calor 480 Acero templado y revenido Resortes, bulones Templado a menor resistencia 540 18-8 SS Recipientes, piping Sensitizado, menor resistencia a la corrosión Acero al carbono Distorsión térmica, Inicio Creep, Oxidación rápida (depósitos negros) 790 Aceros Esferoidización de carburos 815 Los de baja aleación son más susceptibles Austenitizado. Enfriamiento rápido fragiliza.

13 Tareas Desarrolladas Determinación zonas exposición al calor Mediante inspección visual Estimación de propiedades mecánicas Mediante NDT La parte 11 se basa fundamentalmente en definir zonas de exposicion al calor. Se debe determinar a que temperatura estuvo un determinado componente. luego se verifica si ese componente resiste la temperatura a la que estuvo sometido siguiendo una serie de reglas y tablas (tediosas, y mas detalladas que las presentadas antes). Para aquellos componentes que no cumplen el requisito de aptitud nivel 1 se pasa a realizar un analisis de nivel 2: en este caso determinar una mapo usando una tension admisible corregida analizar el componente de acuerdo a Parte 10 (daño por creep) En ambos casos los datos a emplear se obtuvieron en ocasión de la inspección del equipo.

14 Resultados Aquí vemos un mapa de exposición para el horno. Las zonas en azul muestran las zonas aptas de acuerdo a nivel 1. Las rojas la zona que requiere un análisis nivel 2. Como se definen las zonas de exposición? mediante inspección y recoleccion de evidencia. Que datos requeriremos para en análisis de nivel 2: además de la inspe. Visual datos de dureza, microstructura y daño mecánico (tetones, fisuras, pandeo, etc.)

15 Fisuración

16 Deformación plástica

17 Microstructura Zona Alejada del fuego. Microstructura original.
Zona afectada por el fuego. Microstructura modificada. Nital 5%. 200X

18 Velocidad de Corrosión (mm/año)
Espesores Componente Espesores Velocidad de Corrosión (mm/año) Mínimo Medido (mm) 2005 Mínimo Medido (mm) 2007 Envolvente 5,96 5,79 0,085 Tubo de Fuego 4,80 4,41 0,195 4,79 4,14 0,325 4,91 4,70 0,105

19 Aptitud para el servicio. Nivel 1
Todos los componentes dentro de las zonas I,II, III y IV son aptos para el servicio. Los componentes dentro de las zonas V y VI requieren de un análisis adicional de mayor complejidad: Se debe calcular un nuevo espesor requerido empleando una tensión admisible estimada en base a mediciones de dureza. Se debe analizar el daño por creep de acuerdo con la Parte 10 de API 579-1

20 Daño por creep Criterios de Aplicabilidad Dureza mínima Inexistencia de daño mecánico Condiciones de operación (sapp, y Tpt ) están dentro de los límites definidos para el material.

21 Aptitud para el servicio. Nivel 2
Espesor Medido Espesor Requerido Tensión Admisible ksi Daño mecánico APTO Original Estimado API 579 Tubo de Fuego 4,14 2.01 17,1 11,25 NO SI Envolvente 5,79 4.76 16,6 Placa Portatubo 15,96 13,3 13,0

22 Run… Repair… Replace….. Estos resultados indican que el equipo no es apto para el servicio. (no podemos arrancar) La reparacion es tecnicamente viable. El costo de reparacion es del orden del 25% de un equipo nuevo. El tiempo de reparacion fue de 45 dias con instalacion en campo incluida (evaluacion,reparacion, pruebas e instalacion) El equipo volvio al servicio en febrero 2008 y esta operando sin novedad.

23 Resultados del estudio
Se recomendó el reemplazo de la virola y la placa tubo deformados y la reparación de las fisuras detectadas. Las juntas, las empaquetaduras, los bulones y equipos auxiliares del reboiler deben ser reemplazados antes de su puesta en servicio. Se recomienda realizar una prueba de resistencia antes de su vuelta al servicio.

24 Conclusiones Se logró recuperar el equipo para su operación normal.
Se definió la condición del equipo siniestrado en base a herramientas de FFS. Se programaron las actividades de reparación sobre la base de los resultados del estudio. La metodología de análisis seguida ofrece a todas las partes interesadas un mayor nivel de confianza en la integridad de los activos. Se logró recuperar el equipo para su operación normal.

25 Reflexión… El hombre tiene tres maneras de aprendizaje:
Primeramente, por meditación; éste es el más noble. Segundo, por imitación; éste es el más fácil. En tercer lugar, a través de la experiencia. Éste es el más amargo.

26 MUCHAS GRACIAS !!! PREGUNTAS?