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7/26/2019 Inspeccin fuelle
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Caracterizacin metalrgica de la falla ocurrida endos fuelles de
vlvulas del sistema de alivio degolpe de ariete en el terminal
Norte del TAECJAA
Preparado por:
Ral Mora
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OBEJETIVO
Evaluar desde el punto de vista metalrgico la falla ocurrida en
dos fuelles devlvula del sistema de alivio de golpe de ariete del
terminal norte de la TAECJAA.
ANTECEDENTES
El sistema de alivio del Terminal de Almacenamiento de Jose est
formado por 02
mltiples, de los cuales uno de ellos est constituido por una
batera de 03
vlvulas 8 X 10y el otro mltiple de 06 vlvulas de las mismas
dimensiones,
el cual no se encuentra operativo. De acuerdo a la informacin
suministrada por el
cliente las vlvulas se encuentran seteadas a 250 psi. El
material de fabricacin
del fuelle es SS 316. As mismo, se resalta que segn datos
operacionales, lasvlvulas fuera de servicio reducen en un 20 % la
capacidad de alivio de presin
del sistema.
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METODOLOGA
Con el propsito de evaluar metalrgicamente la falla de 02
fuelles de
vlvula del sistema de alivio de presin, se realiz lo
siguiente:
Inspeccin visual
Anlisis microestructural de las puntas de grieta en ambos
fuelles por
medio de microscopia ptica
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RESULTADOS.
Inspeccin visual: Se recibieron dos fuelles pertenecientes a dos
vlvulasdel sistema de alivio de presin del terminal norte del
TAECJAA. Las caractersticasvisuales de estos componentes se
presentan en la Figura 1 y 2
Agrietamiento en la convolucin de
aproximadamente 10 cm. No se
observ deformacin.
Figura 1. Aspecto del fuelle identificado como FA
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RESULTADOS.
Inspeccin visual:
Agrietamiento de aspecto frgil. Inicia en lasuperficie interna
de la base del fuelle (parte
posterior). El esfuerzo que resulta cuando la
placa del fuelle es empujada contra el plato de
cierre (tensin) resulta en deformacin y
agrietamiento
Deformacin plstica inducida
por la contrapresin que actuasobre la placa del fuelle y la
resistencia que ejerce el plato
de cierre.
Contra presin.Esfuerzo decompresin
Esfuerzo detensin sobrela placa delfuelle
Figura 2. Aspecto del fuelle
identificado como FB
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RESULTADOS.
Anlisis Metalogrfico:
Imagen en condicin de
pulido de la punta de la
grieta en la muestra FB.Se observan cavidades
en el camino de la
grieta y en zonas
adyacentes. Imagen A)
200 X, imagen B) 1000
X.
B
A
Figura 3. Condicin de pulido
de una probeta extrada en la
punta de la grieta de FB
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RESULTADOS.
Anlisis Metalogrfico:
Figura 4. Microestructura revelada por
ataque qumico en FB, Reactivo de
ataque: Agua regia metanlica. 1000 X
Microestructura revelada luego del
ataque qumico en FB. Se observa una
matriz austentica y estructuras de alta
temperatura, as como precipitacin desegundas fases en los lmites
de granos
y en la matriz. En la imagen A se observa
que hay mayor presencia de estas fases
en la zona de agrietamiento y la
morfologa de estos es tipo placa.
Ferrita Delta
Precipitacin decarburos
Precipitacin de
carburos
A
B
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RESULTADOS.
Anlisis Metalogrfico:
Punta de la grieta en la convolucin del fuelle FA. Las
cavidades que no se encuentran conectadas
directamente a la grieta fueron formadas
posiblemente por el desprendimiento de precipitados
durante el procedimiento de pulido.
Precipitados decarburos
Precipitacin de segundas fases en la matriz
austentica y lmites de grano
B
A
Figura 5. Fuelle FA. Imagen A)
condicin de pulido, 200 X. Imagen B)
ataque qumico con agua regia
metanlica, 1000 X
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La presencia de segundas fases en aceros inoxidables austenticos
constituye una
evidencia de que el material ha experimentado condiciones de
temperatura
importantes. El rango de precipitacin va generalmente desde los
470 C hasta los850 C y como contramedida a la aparicin de estos
carburos se suelen aplicar
tratamientos trmicos de solubilizacin, para dejar una
microestructura sana a la
temperatura de trabajo. La naturaleza estequiomtrica de los
carburos que precipitan
tanto en los lmites de grano como en la matriz es diversa;
algunos, como el carburo
de cromo sensibilizan al material a la corrosin, causando
corrosin intergranular.
Otros carburos como las fases Sigma o Chi, fragilizan la matriz
austentica, creandocondiciones favorables para el inicio y rpido
avance de una grieta en un material que
normalmente soporta grandes deformaciones plsticas, como es el
caso del acero SS
316. La presencia de ferrita delta confirma que el material ha
sido expuesto a altas
temperaturas (900 C o ms).
La presencia de grietas de carcter frgil y la relativa poca
deformacinexperimentada por el fuelle, as como la presencia de
carburos precipitados, permiten
presumir que la falla en ambos componentes ha sido favorecida
por la posible
presencia de fases fragilizantes (carburos del tipo sigma), que
inducen el desarrollo
de grietas en presencia de esfuerzos de tensin y la falla
repentina del material con
apariencia frgil. No se observaron evidencias metalrgicas de
fatiga.
Discusin
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CONCLUSIONESSe presume una relacin entre la metalurgia del
material y la falla sufrida por los fuelles de lasvlvulas de
alivio. Dentro de las segundas fases precipitadas en la matriz y
lmites de granos del
material, posiblemente se encuentren carburos del tipo Sigma o
Chi, responsables de la fragilizacinen aceros austenticos. Bajo
esta condicin, un material de comportamiento normalmente dctil
como
el 316 puede sufrir fractura.
No se observ evidencias metalrgicas de fatiga, por lo cual se
asume que el agrietamiento en la
convolucin del fuelle se debi a un sobresfuerzo, posiblemente
generado por una contrapresin
mayor a la de diseo del material. Al disminuir el nmero de
vlvulas en servicio, la contrapresin en
el interior de una vlvula puede incrementarse y deformar el
fuelle, incluso agrietarlo. Es importanteasegurar que el total de
vlvulas de alivio (09) se encuentren operativas para garantizar la
debida
proteccin de tuberas y accesorios. Se recomienda setear las
vlvulas en escalera para as
contribuir a evitar el golpe de ariete, los cuales tambin pueden
actuar y daar el interior de las
vlvulas.
El agrietamiento evidenciado en la placa de la base del fuelle y
en la convolucin es tpico de
comportamientos frgiles, por lo que pudiera existir una
contribucin de la condicin microestructuralal facilitar la fractura
y disminuir la capacidad de deformacin plstica del material.
La presencia de microestructuras de altas temperaturas pueden
tener su origen en los procesos de
manufactura, por lo cual se recomienda establecer un control de
calidad de la metalurgia de los
materiales de adquisicin reciente.
