Prevencion de fallas en tuberias de transporte de gas

JORNADAS SAM/ CONAMET/ SIMPOSIO MATERIA 2003

07-04

PREVENCION DE FALLAS EN TUBERIAS DE TRANSPORTE DE GAS
N. Alvarez Villar , V. Fierro , A.F. Ansaldi , H. Centeno , P.Ratto y F. Agüera
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CITEFA, Juan Bautista de Lasalle 4397 (1603), Bs. As, Argentina. nalvarezvillar@citefa.gov.ar b UdeMM, Universidad de la Marina Mercante, Rivadavia 2258 (1034), Cap. Fed, Argentina.Durante el servicio de líneas de transporte de gas, debido a diferentes factores, como pueden ser la corrosión interna o externa, desgaste, golpes y otros, se introducen defectos. En el presente trabajo se evalúan los modos de falla de estas instalaciones atendiendo al análisis estructural considerando defectos de corrosión. Se analiza el caso de secciones de líneas de transporte de gas metanoque trabajan a una presión de 25 kg/cm2 en servicio. A partir de muestras tomadas de los gasoductos, se realizaron ensayos de determinación de propiedades mecánicas como tracción y de JIc. Palabras claves: fractomecánica, tubos presurizados, integridad estructural. 1. INTRODUCCIÓN Se analizó una línea de distribución con material y dimensiones nominales indicados en la Tabla 1. En la Figura 1 seobserva un esquema de la forma como se realizó la extracción de probetas, indicando la codificación utilizada: SL = laminación; STL = transversal; SC = circunferenciales. Las líneas en diagonal indican los cordones de soldadura. Los códigos de diseño de tuberías de transporte de gas aseguran que pueden operarse con seguridad durante la vida útil. La operación incluye rutinas de inspección ymonitoreo del deterioro de las instalaciones debida a factores tales como la corrosión (externa e interna). Además, se dan situaciones donde es necesario realizar un estudio completo sobre un sistema de distribución: formalmente se impone cuando hay cambios de concesionario ("ownership"), pero también cuando es necesario evaluar la posibilidad de extender la vida de diseño, cambiar la presión de trabajoy/o los productos transportados[1]. La corrosión es el principal mecanismo concurrente en las fallas registradas para este tipo de instalación. Hay varios métodos en la literatura [2-3] para determinar la resistencia remanente de las tuberías con corrosión, cada uno apropiado para determinadas situaciones. En este trabajo nos planteamos la comprobación de un diseño para condiciones de trabajo dadascontra dos criterios de falla: uno independiente de la tenacidad (ASME B31G)[4] y otro que la considera (EPRI)[5-6]. Los criterios de falla básicamente apuntan a evaluar las pérdidas de espesor de pared como consecuencia de la corrosión, tal es así que las frecuencias de inspección están basadas en las velocidades de corrosión registradas[7] El análisis de los defectos de corrosión puede hacersetanto mediante procedimientos determinísticos como probabilísticos. Los primeros permiten establecer el espesor mínimo de pared para operación segura. En los probabilísticos se busca determinar la probabilidad de falla considerando, entre otras cosas, la variación del espesor de pared, la evolución de la tensión de fluencia del material, la precisión con que se mide el tamaño de los defectosdetectados por la inspección y el rango de las velocidades de corrosión observadas. 619 En ambos casos es necesario definir el defecto crítico de corrosión. Las ecuaciones incluidas en la ASME B31G[8] son aplicables para aquellos casos donde se sospecha baja tenacidad o bien la operación se realiza a temperaturas dentro de la zona de transición dúctil-frágil. Se trata de una metodología basada enrelaciones de mecánica de fractura para falla independiente de la tenacidad de tubos presurizados[9]. Contempla el análisis de defectos aislados (o bien la consideración de áreas corroídas como defectos aislados) cuya geometría se asume semielíptica y con un ancho despreciable respecto de la profundidad y la longitud. Los parámetros requeridos para los cálculos son: a) Propiedades nominales del...