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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.
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