Integridad de Gasoductos con Soldadura Helicoidal G. Douce J.C. Marconi J.L. Otegui P. Fazzini

Introducción: La red operada por Metrogas tiene una longitud de 16.700 km de los cuales 380 corresponden al sistema de 22 bar. City Gate Punto de frontera Luego de casi 50 años de operación continuada se produce una rotura espontánea de una cañería de 22 bar. La misma tenía un diámetro de 24” construida con el proceso de soldadura helicoidal de arco simple.

Determinaciones del Análisis de Falla: Sobre las superficies no se observaron defectos asociados a corrosión. El revestimiento en la zona alejada a la falla se encontraba en buen estado. No se detectaron deformaciones plásticas macroscópicas. No se encontraron indicaciones de propagación de fisura por fatiga, la falla no fue provocada por este mecanismo. La presión de operación se mantuvo por debajo de la MAPO en todo momento. La tensión residual transversal a la soldadura era del orden del 50% de la fluencia del material base. a

Una serie de defectos planos en la raíz de la soldadura helicoidal, previos a la falla, presentaban falta de fusión en raíz por falta de penetración del arco de soldadura. En algunos sectores, a partir de este defecto se generó fisuración en caliente, durante la solidificación de la soldadura. El defecto preexistente en la soldadura helicoidal tenía una profundidad aproximada del 50% del espesor (3mm) Los defectos preexistentes sobrevivieron la prueba hidráulica preoperacional. Conclusión del Análisis de Falla: La presencia de los defectos de soldadura, asociados a las pobres propiedades fractomecánicas de la soldadura y probables esfuerzos axiales sobre el tramo crearon las condiciones para producir la falla.

Evaluación de Integridad de la tubería: Necesidad de evaluar si el defecto era aislado o generalizado Una prueba hidráulica no era viable debido a que la cañería alimentaba varias plantas reguladoras y clientes industriales Línea no piggeable Se realizaron examinaciones directas a razón de 1 cada 500 m Se utilizó el método de ultrasonido para evaluar la soldadura helicoidal

Resultado: En un 68% de las examinaciones se encontraron defectos de profundidades superiores a 1 mm, llegando en varios casos a profundidades de 3,3 mm (50% del espesor) con longitudes superiores a los 500 mm Se estaba en presencia de defectos numerosos en toda la extensión del ducto, siendo los defectos de grandes dimensiones y longitudes. Las examinaciones directas fueron efectivas, rápidas y de bajo costo respecto a otras alternativas para determinar la integridad de la tubería

Determinación de los pasos a seguir para mitigar el riesgo: Reparación vs reemplazo: La gran cantidad y la distribución generalizada de defectos encontrados hacían que la reparación no fuera viable desde el punto de vista económico Mitigación de corto plazo: Era necesario encontrar una presión segura de trabajo a la que se pudiera operar esta cañería por lo que se encaró un Análisis Cuantitativo de Riesgo basándose en la normativa internacional ( IGE/TD/1, Institution of Gas Engineers, GB)

Valores de Riesgo y su aceptabilidad

Resultado del Análisis Cuantitativo de Riesgos a una presión de 6 bar Riesgo social dentro de niveles de riesgo establecidos por el criterio COMAH (Control of Major Accident Hazards, GB) Riesgo individual máximo menor a 1 x 10 -4 para una presión de 6 bar

Acciones adicionales: Pruebas hidráulicas en una porción de cañería que tenía defectos similares a la falla original Medición de tensiones axiales Selección de una metodología de evaluación de defectos que mejor se aproxime al comportamiento de los que fallaron durante la prueba hidráulica Comparación de todos los defectos detectados hasta el momento en la soldadura helicoidal con dicha metodología

Sistematización en planilla de cálculo: permite evaluar los defectos en forma rápida y así proceder a su reparación en los casos que corresponda

Metodología seleccionada para realizar la comparación : API 579 : Se graficaron en un diagrama FAD todos los defectos encontrados tanto en la campaña inicial como en los tramos probados hidráulicamente dando como resultado el siguiente gráfico Se determinó en función de los datos de la prueba hidráulica que la metodología se comporta en forma conservativa pero dentro de valores aceptables Permite determinar los defectos que deben ser reparados en forma rápida

Tipos de soldadura helicoidal Luego de realizar una serie representativa de evaluaciones se pudo determinar que las cañerías instaladas en los primeros años de la década de los años ’60 fabricadas con costura helicoidal, se conformaban con 3 anchos de chapa distintos. Se encontraron pasos de helicoide de 3 medidas distintas: 1,35m, 1,60m y 1,80m. Siempre que se encontró un defecto en la soldadura esta correspondía a caños que tenían un paso de helicoide de 1,80 m.

Soldadura defectuosa: cordón ancho Cordón normal

CONCLUSIONES:   Si bien la amenaza de fabricación es considerada estable por la ASME B31.8S, tener en cuenta la edad de la cañería en las decisiones que se deban tomar cuando se detecten defectos. La condición de cañería no piggeable no impidió tener un panorama global del estado de la línea al tener un muestreo estadístico de defectos significativo. Ante la aparición de defectos generalizados en una cañería, es muy útil a la hora de tomar una decisión, la realización de un Análisis Cuantitativo de Riesgos. Debe analizarse la posibilidad de interacción de amenazas antes de definir un defecto como estable. El paso de helicoide permite identificar la presencia de un lote fabricación defectuoso lo que ayuda al personal de campo a tomar las precauciones necesarias del caso.

Muchas Gracias.