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8/10/2019 Integridad Mecnica ASSA.pptx

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Ing. Laura Damaris Merino Ortiz

Analista de Integridad Mecnica ASSA Services


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Integridad Mecnica

Definiciones

Tipos de Defectos

Evaluacin de Defectos

Evaluacin de Integridad Mecnica

Normatividad

CONTENIDO


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INTEGRIDAD MECNICA

Es la capacidad de un componente para desempear la funcin para lacual fue diseado y resistir las condiciones de servicio en el tiemporequerido.

En un ducto, la Integridad Mecnica se define como la habilidad decontener un fluido bajo presin interna manteniendo su forma ycontinuidad .

EVALUACIN DE INTEGRIDAD MECNICAEs un procedimiento sistemtico que permite evaluar cuantitativamente laintegridad de un componente, basndose en la identificacin del tipo y grado deseveridad de los defectos presentes en l, sus caractersticas de diseo, laspropiedades del material, las caractersticas de construccin, las condiciones deservicio y su historial de operacin.


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La Evaluacin de integridad mecnica es un sistema deanlisis de informacin proveniente de:

La inspeccin no destructiva. Los registros de operacin. La informacin tcnica de diseo y construccin.

La evaluacin de Integridad se apoya en la mecnica de fractura, lacual permite establecer si una estructura puede tolerar un defecto,basndose en el clculo de:

La carga o presin de falla (la resistencia residual). El tamao mximo tolerable de defecto (tamao crtico). El tiempo que tarda un defecto en alcanzar su tamao crtico

(la vida residual).


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Presin de diseo .- Mximo permisible de operacin SIN defectos.

Presin de operacin. - Nivel al que se opera normalmente (Pop).

Presin Mxima Permisible de Operacin (PMPO). - Nivel mximo para operar,

CON defectos, sin afectar el factor de seguridad (resultado del Anlisis deIntegridad).

Tamao crtico de defecto. - El que produce una PMPO menor que Pop

Vida residual.- Tiempo en que un defecto reduce la PMPO por debajo de Pop.

DEFINICIONES


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La tubera y sus componentes deben disearse para una presin interna de diseo

(Pi) igual o mayor que la presin de operacin mxima (POM) a rgimenconstante, la cual no debe ser menor a la presin de la carga hidrosttica encualquier punto del ducto en una condicin esttica.

La capacidad por presin interna para tubera que transporta liquido o gas, estadada por la siguiente expresin basada en la formula de Barlow(8.1.6 de la NRF 030-PEMEX-2009):

donde:

Pi Presin interna, en lb/pg (Psi).

D Dimetro exterior nominal del tubo, en mm (pulg.)T Espesor de pared de acero del tubo, en mm (pulg.)

SMYS Esfuerzo de Fluencia Mnimo Especificado del Tubo (Specified Minimum

Yielding Strenght), en N/mm (Psi).

f cp Factor de capacidad Permisible

Pi = 2t(SMYS) *fcpD

P =s t

r

f CP=f DISf TEMPf JL

Presin de Diseo


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PRESIN DEDISEO

Clase 1

Clase 4

EJEMPLO DE GRAFICA DE DISTRIBUCIN DEPRESIONES


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TIPOS DE DEFECTOS PRESENTES EN LOSDUCTOS

Los tpicos defectos presentes en los ductos son:

En metal base

Corrosin Daos mecnicos (entallas,

abolladuras, etc.) Laminaciones Ampollas Inclusiones Quemaduras

En soldadura

Falta de fusin en soldadura Corona de soldadura baja Agrietamiento Poros

Socavado Desalineamiento


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CORROSIN Fenmeno electroqumico, lento o acelerado de la naturaleza o el medio

ambiente, que degrada y destruye los materiales. Se establece cuando existe undesequilibrio en las fuerzas cohesivas donde hay una diferencia de potenciales(una especie electronegativa y otra positiva para que puedan ceder y migrarelectrones hacia la otra especie).

Para conocer la integridad mecnica que presenta el ducto con presencia decorrosin Interna/externa se realizan los clculos de Presin MximaPermisible de Operacin (PMPO) conforme a lo establecidos por lanormatividad vigente NRF-030-PEMEX-2009y los Cdigos ASME B31.4,ASME B31.8, ASME B31 G Y B31 G MODIFICADO.

El TVR es determinado en forma lineal y en funcin de las prdidas de metalInternas/Externas encontradas, el lmite mximo de prdida de espesor para

fines de clculo es el 80% del espesor de pared nominal.


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Corrosin


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DAOS MECANICOS.

Entallas o arrancaduras. Abolladuras. Abolladura con defectos.

Defectos generados por el contacto con elementos externos produciendo

una deformacin plstica o una perdida de metal del ducto o en loscordones de soldadura. Estos son generados durante la transportacin oel proceso de instalacin del ducto, pueden ser:


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Entallas o arrancaduras Superficie daada causada por un objeto ajeno o externo que hadesplazado o removido material de la pared del ducto, resultando undefecto de perdida de metal. La profundidad de la entalla es igual a laprofundidad de la prdida de metal ms la profundidad de grieta en subase.


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Abolladuras simples (planas)

tR

Ancho

Profundidad

Las abolladuras se evalan utilizando las normas y criterios usados

internacionalmente como BATTELLE, BRITISH GAS, DNV Y ASMEB31.8S, para determinar s el defecto afecta de manera importante laintegridad mecnica del ducto.

Tambin se determina s el defecto presenta dimensiones mayores a lopermitido, de acuerdo a la Tabla 14 discontinuidades en ductos y

reparaciones permanentes o definitivas aceptadas de laNORMA NRF-030-PEMEX.2009.


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LAMINACIONES


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AMPOLLAS


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INCLUSIONES


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QUEMADURAS Estos defectos son hechos por Arco Elctrico en el

proceso de unin (soldado) de los tubos.


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POROS Los poros son vacos en la soldadura y pueden ser

aislados agrupados en forma de tubo y pueden sercausados por humedad o perdida de flujo en la cubierta.


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SOCAVADOS


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CORONA BAJA


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DESALINEAMIENTO


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SEVERIDAD DEL DEFECTODe acuerdo al anlisis de integridad mecnica un defecto essevero si se cumple que:

PMPO Presin de operacin Su vida residual es menor a la requerida Su tamao es al tamao crtico Su evolucin es incierta o peligrosa

Presenta combinacin con otros defectos severos que nopueden ser analizados Presenta agrupaciones sospechosas o indicaciones noresueltas por la tcnica de inspeccin.

ASME B31G RSTRENG

CORROSIN

DEFECTOS ENSOLDADURA

API 579

DEFECTOS DEFABRICACIN

API 579 ECUACIONES NG-18

DAOS

MECNICOSLI MI TES EMPI RICOS

M ODELOS DE

M ECNI CA DE

FRACTURA


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EVALUACIN DE INTEGRIDAD

MECNICALa evaluacin Mecnica a un ducto se puede realizarmediante los siguientes Mtodos:

Inspeccin Interna. Prueba de Presin. Evaluacin Directa. Mtodo Alternativo.


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Inspeccin InternaEs un mtodo de Evaluacin de Integridad utilizado para detectar y ubicarindicaciones en ductos mediante Equipos Instrumentados


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Equipo Instrumentado GeoposicionadorConsiste en un sistema de navegacin inercial para el posicionamiento global GPS, as

como, giroscopios y acelermetros que permiten la obtencin del cambio angular X, Y, Z, yel registro de los cambios de velocidad, normalmente es una seccin independiente que secorre junto con el equipo instrumentado los instrumentos se incorporan al cuerpo de este.


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Equipo Instrumentado de Flujo Magntico


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Equipo Instrumentado de Ultrasonido


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Metodologa ASSA Services

1. Se recopila la informacin tcnica del ducto,(especificaciones del diseo, condiciones e historial deservicio, planos, etc.)

2. Con el reporte de inspeccin del EIII se elabora la estadstica general

de las indicaciones registradas, de tal forma que todas las anomalasfueron clasificadas y cuantificadas de acuerdo a su tipo ydimensionamiento.

3. Se determina la Presin Mxima Permisible deOperacin (PMPO) a las anomalas reportadas por el EIII,conforme a lo establecido por la normatividad vigente NRF-030-PEMEX-2009, ASME B31.4, ASME B31.8, ASME B31 Gy B31 G Modificado como una primera aproximacin paralas indicaciones por corrosin y los algoritmos de mecnicade fractura para el resto de las anomalas reportadas en elducto de acuerdo al tipo de anomala.


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4. Asumiendo una ley lineal de rapidez de prdida demetal, se determina el Tiempo de Vida Remanente (TVR)en que cada defecto activo y registrado por el EIII quellegara a ser crtico; es decir, que por sus dimensionespodra originar fallas o fugas en la seccin de tuberaque los contiene.

5. Se presenta un Programa de Verificacin deIndicaciones para corroborar la existencia ydimensionamiento de las indicaciones registradas por elEIII.

6. Se inspeccionaron mediante Ensayos No Destructivos (END)las indicaciones incluidas en el Programa de Verificacin deIndicaciones, una vez realizadas las inspecciones con END secomparan los daos encontrados con las indicacionesregistrados por el EIII de acuerdo a las tolerancias en cuanto adeteccin, localizacin y dimensionamiento que marca elequipo.

Metodologa ASSA Services


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7. Se determina si se requiere realizar algn ajuste a losdatos reportados por el EIII de acuerdo a los resultadosde las comparaciones realizadas, dictaminando as laconfiabilidad del equipo.

8. Se calcula la PMPO y el TVR de los daosconsiderados como operantes en el ducto.

9. Se presenta las conclusiones de la evaluacin delestado de integridad del ducto y las recomendacionespara el seguro mantenimiento y operacin futura delmismo.

Metodologa


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Prueba de PresinLa prueba consiste en llenar el ducto completamente con el medio de prueba (agua gasinerte) incrementando gradualmente la presin hasta alcanzar el valor requerido. Esta presines mantenida durante el tiempo especificado y se da por aceptada una vez que se compruebaque no existe perdida de hermeticidad.

De acuerdo al apartado 8.2.19 de la NRF-030-PEMEX-2009, La duracin de la prueba serde 8 horas mnimo y 4 horas en tubera (tramo corto) o secciones prefabricadas que seanparte y se integren al sistema del ducto sin prueba Posterior. El valor de la presin para laprueba hidrosttica debe ser de 1,25 la presin de diseo.

I i di t E l i Di t


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Inspeccin mediante Evaluacin DirectaEs un proceso estructurado que se utiliza para verificar la existencia dedaos en la tubera y, y en caso de que existan, se determina lamagnitud de los mismos, consiste en cuatro etapas:

3.- Examinacin Directa:Anlisis de los datos de la inspeccin Indirecta para seleccionar los sitios de

excavacin y las evaluaciones superficiales del tubo, identificar y evaluar losefectos de la corrosin.

2.- Inspeccin Indirecta: Se determina las secciones o regiones donde la actividad de corrosin pudo haberocurrido o puede estar ocurriendo.

1.- Evaluacin Previa: Recoleccin de datos actuales e histricos para caracterizar el ducto y determinarsi el proceso de evaluacin directa es aplicable.

4.- Evaluacin Posterior:Reporte sobre la integridad mecnica del ducto donde contiene conclusiones,recomendaciones de reparacin, recomendaciones de re inspeccin en el c aso deque la PMPO sea menor a la Presin de Operacin y mantenimiento futuro .


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Evaluacin Directa.Las mismas cuatro etapas se siguen para los siguientes 3 procesos:

Evaluacin Directa para Corrosin Externa.Evaluacin Directa para Corrosin Interna.Evaluacin Directa para Agrietamientos por corrosin Bajo

Esfuerzos.

Los siguientes documentos son guas para la realizacin de las evaluaciones:

NACE SP0502-2008Metodologa de Evaluacin Directa para Corrosin Externaen Tuberas .

NACE SP0206-2006Metodologa de Evaluacin Directa para Corrosin Internapara Tuberas Transportando Normalmente Gas Natural .

NACE SP0208-2008Metodologa de Evaluacin Directa para Corrosin Internapara Tuberas de petrleo liquido

DTPH56-05T-002 Metodologa de Evaluacin Directa para Corrosin Interna enDuctos de Gas Hmedo .

NACE SP0204-2008Metodologa de Evaluacin Directa para Agrietamiento porCorrosin Bajo Esfuerzos.


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Evaluacin Previa

Recopilacin, revisin de lainformacin tcnica de lalnea proporcionada, comoson: datos tcnicos dediseo, construccin,operacin, mantenimiento,

reportes de fugas,sustituciones, tramosdireccionales, evaluacionesprevias, inspeccin devlvulas de seccionamiento,cambios de direccin, trazo y

el perfil de elevacin de lalnea, as como las Zonas dealta Consecuencia que semencionan en el Celaje.


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Inspeccin Indirecta

Se identifican y definen las secciones que pueden presentar actividadcorrosiva mediante herramientas de inspeccin.

PIPEFLOWversin 9.0.2 desarrollado porNeotechnology Consulltans Ltd (Neotec)

Pipeline Current Mapper (PCM) yAlternating Current VoltageGradiant (ACVG)


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Zonas deacumulacin delquidos

Inspeccin Indirecta mediante ICDA

Flujo de Fluidos mediante elMtodo de Elemento Finito (MEF)mediante el software PIPEFLOversin 9.0.2 desarrollado porNeotechnology Consulltans Ltd

(Neotec).


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Inspeccin Indirecta mediante ICDA


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CONDICIONES DE FRONTERA

Se establece la Presin y Temperatura de Operacin.

Introduccin de las propiedades qumicas:

1. Gravedad de los componentes del producto transportado2. Parmetros del Punto de Burbuja (presin a la cual la primerburbuja de gas comienza a liberarse del petrleo).


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Cantidad del producto transportado:

1. Flujo de Aceite2. Flujo de Gas3. Flujo de Agua


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Se establece el Perfil de Elevacin del ducto.



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Se ejecuta el comando Run.

SOLUCIN


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RESULTADOS

Acumulacin de Lquidos en el ducto.


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En la Evaluacin Directa para Corrosin Externa (ECDA) se aplican las tcnicas PipelineCurrent Mapper (PCM) y Alternating Current Voltage Gradiant (ACVG) como unaherramienta de inspeccin indirecta para identificar los defectos en el recubrimientomecnico , zonas de contacto con otros ductos, trayectoria y profundidad del ducto.

Metodologa de Evaluacin Directa para CorrosinExterna ECDA

PCM (Mapeo de Corrientes en Tuberas).

Esta tcnica no requiere el contacto con el suelo ;consiste en inducir corriente alterna de bajafrecuencia al ducto, generando un campo magnticocuya intensidad es medido con un magnetmetro,permitiendo conocer la corriente que conduce latubera. Con los valores de la corriente medida (mA)yla distancia inspeccionada.


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ACVG (Gradiente de Voltaje de Corriente Alterna). En esta tcnica se aplica corrientemediante un transmisor con el propsito de crear un gradiente de voltaje alrededor de losdefectos del recubrimiento mecnico y con un marco conectado al equipo receptor PCM sepueden localizar los puntos que presenten fugas de corriente a lo largo del derecho de vadel ducto.

Metodologa de Evaluacin Directa para Corrosin Externa ECDA


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Metodologa de Evaluacin Directa para CorrosinExterna ECDA


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Pozo Constituciones 202 D

Batera 8 Constituciones


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d B u

V

KM

ACVG

00.10.20.30.40.50.60.7

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m A

KM

PCM

Metodologa de Evaluacin Directa para Corrosin ExternaECDA


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3. Examinacin Directa

Anlisis de los datosobtenidos mediante

Inspeccin Indirecta y deacuerdo al Procedimientointerno de ASSA services.

Metodologa Evaluacin Directa

INDICACIN No. 1: PRDIDA DE METALINTERNA ENCONTRADA CONULTRASONIDO INDUSTRIAL EN ELEMENTO E20


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Ensayos no Destructivos


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Evaluacin de la Severidad de losDefectos en ductos de Acero al Carbn

Mtodo Frmulas

ASME B31.G

Rstreng-1(B.31G Modificado)


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Entregables


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Entregables


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Mtodos alternativos

Cuando los anteriores mtodos no pueden ser utilizados, se puede utilizarmtodos alternativos para la Evaluacin de Integridad con una tecnologa,cuyos resultados sean equiparables con las metodologas antesmencionadas, adems de estar apoyadas en practicas reconocidas deingeniera.


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NACIONALESNRF-001-PEMEX-2009

NRF-005-PEMEX-2009

NRF-030-PEMEX-2009

NRF-026-PEMEX-2008

NRF-047-PEMEX-2004

NOM-027-SESH-2010

PEP-PAID-002

INTERNACIONALES

ASME B31G-2009

B31G-RSTRENG

API SPEC 5L/ISO 3183

API STD 1160

ASME B31.8 S

NORMATIVIDAD

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