Estudio desgaste prematuro en tuberías sistema de emulsión (página 3)

Esta zona se encuentra compuesta solo por dos diferente tipos de secciones de tuberías, Rectas o Spool y Codos ambas de 8 pulgadas de diámetro. Se observa un comportamiento irregular de en la curva de velocidad y con lo más altos valores de la mismas en los puntos que representan codos. Así se muestra en el grafico 4.18.

Grafico 4.18. Velocidad de desgaste en Tuberías Múltiple a Dosificadoras.

En un acercamiento a la curva se visualiza que esta se encuentra dentro de un rango de valores comprendidos entre 0.02 y 0.57 mm/año, obteniendo el menor valor una calificación de estabilidad de grado cuatro y el valor mayor estabilidad disminuida de grado siete igualmente. Esto se puede verificar más claramente en la grafica 4.19.

Grafico 4.19. Velocidad de desgaste en Tuberías Múltiple a Dosificadoras.

De manera general, se pudo constatar con los resultados obtenidos, como las principales secciones o tramos de tuberías que están más propensos a sufrir un aumento de velocidad de desgaste son los codos y reducciones. Los codos por el hecho de ser uniones de cambio de dirección o geometría en el sistema que genera turbulencia y produce una zona de choque con el fluido en movimiento.

Las reducciones con los cambios de presiones y velocidad de fluido generan condiciones favorables para el aumento del roce entre las partículas o finos de hierros presentes y el material de las tuberías que los contienen.

En la grafica 4.20 se observa en un paneo general como es el comportamiento de las velocidades en cada una de las zonas estudiadas, permitiéndonos comparar todas al mismo tiempo. Esto nos permite visualizar también las diferencias de velocidades existentes entre todas.

Grafico 4.20. Velocidad de desgaste en todo el sistema de Tuberías estudiados.

• 4.4 Caracterizar el tipo de fluido que circula en este sistema de tuberías mediante análisis Físico-Químico.

Tomando como base para el estudio de las variables del fluido, se recurrió a la base de datos del personal encargado de la cuantificación de parámetros por turno. Dichos parámetros se recaudaron desde el mes de Agosto 2010 hasta enero de 2011.

A. El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una solución, que en otras palabras indica si una sustancia es acida, básica o neutra. El pH también nos arroja un valor que expresa la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias.

Grafico 4.21. Comportamiento del pH de la emulsión durante seis meses.

En el grafico 4.21 se puede observar el comportamiento del valor de pH presente en la emulsión obtenido a lo largo de seis meses. El análisis de pH se realiza una vez por turno en la planta donde se realizo el estudio y representa un valor significativo en el aumento de velocidad de desgaste. La variación de la curva fue muy intermitente pero se mantuvo dentro de un rango comprendido entre 5.1 y 5.7. Cabe destacar que los requerimientos de pH para este proceso se encuentran enmarcados entre 5.0 y 5.5. Mientras que los limites de control están en 4.5 y 6.0.

Dicho todo lo anterior se verifica en la grafica que en los primeros tres meses el pH vario sobre el nivel superior requerido en el proceso, mientras que en los últimos se mantuvo en gran proporción dentro de los límites requeridos. Comprobando así una tendencia a disminuir el pH durante el tiempo estudiado, pero sin fluctuar fuera del rango inferior requerido por el proceso.

La susceptibilidad de este factor en los materiales para modificar la velocidad de corrosión es diferente dependiendo el tipo de material. La velocidad de corrosión del acero aumenta a medida que disminuye el pH, el cual al ser muy altos suele ser muy corrosivo. La velocidad de corrosión con el pH está influenciada por la composición del electrolito.

Figura 4.9. Efecto del pH en la velocidad de corrosión del hierro en el agua.

Se pude observar en la figura 4.9 el efecto que causa la disminución o aumento de pH en el medio acuoso para los aceros, este efecto también depende de la temperatura. Como se verifica para temperaturas a 20°C donde el aumento de la velocidad de desgaste se hace mayor en presencia de fluidos con pH menores a cuatro, teniendo un intervalo en el que este no a afecta la velocidad, de 4 a 10.

Para temperaturas de 40°C el rango de estabilidad en la velocidad de corrosión se desplaza a la izquierda obteniendo un rango aproximado de 4.5 a 10.5. Para temperaturas de 60°C manteniendo la relación y así haciendo una proyección, se mueve la curva a la izquierda 0.5, es decir que posee una zona de aumento de velocidad con pH menores a 5 y una zona de estabilidad de 5 a 11. Lo que indica que para nuestro caso, el pH no influye significativamente en el aumento de la velocidad de desgaste, ya que los mínimos valores obtenidos de pH no son inferiores a 5.1.

B. La Temperatura es una medida de la energía cinética de los átomos o moléculas que constituyen un objeto material cualquiera. Su medida se realiza a través de los cambios que experimentan algunas magnitudes físicas, cuando los cuerpos son sometidos a intercambios de energía térmica.

Grafico 4.22. Comportamiento de la Temperatura de emulsión durante seis meses.

El comportamiento de las temperaturas de emulsión registradas durante los seis meses de investigación, nos demuestra que en la mayor parte del tiempo estas estuvieron oscilando por encima de 60°C con temperaturas máximas de 64°C, esto se puede verificar en la grafica 4.22.

Como condiciones o parámetros del proceso de laminación, estas temperaturas deben estar comprendidas entre 55 y 60 °C, sin embargo el límite de control contempla un rango de 50 a 65°C. Lo que quiere decir que la temperatura durante gran parte del estudio no cumplió con los requerimientos del proceso, superando el límite superior del mismo.

Sin embargo como se visualiza en la figura 4.10, el aumento temperatura afecta directamente la velocidad de corrosión de forma proporcional, y casi con la misma intensidad si se trata de sistemas abiertos o cerrados, acotando que para sistemas cerrados la velocidad continua en aumento junto con la temperatura, mientras que para sistemas abiertos a los 80°C comienza una disminución de la misma.

Tomando en consideración que las temperaturas máximas alcanzadas no sobrepasan 65°C, el hecho de ser un sistema abierto o cerrado produce el mismo efecto en la velocidad de desgaste.

De esta forma se corrobora que la temperatura produce un efecto proporcional en el aumento de la velocidad de corrosión, como se explico anteriormente. Además es un factor que no solo se relaciona directamente con el material, sino que incluso se relaciona con el fluido. Aumentando el efecto del pH como en el punto anteriormente se menciono.

Figura 4.10. Efecto de la Temperatura en la velocidad de corrosión del hierro.

C. Los Fino de Hierro son partículas generadas por la deformación y fricción ocurrida entre los cilindros de trabajo y las bandas, que se van incorporando progresivamente dentro del sistema de emulsión, que recorre cada uno de los tramos de tuberías de forma cíclica y continua. Para que un material en forma de finos sea abrasivo este debe ser capaz de rallar al material afectado, es decir debe ser más duro o con mejores propiedades mecánicas.

En el proceso de laminación del Tándem II cada uno de los parámetros se encuentra enmarcado dentro de un rango de aceptación o requerimiento, protegido a demás por límites de control. Para el caso de concentraciones de finos de hierro este se encuentra establecido como requerimiento que las concentraciones no sobrepasen las 600 partes por millón, además un límite de control que indica que dichas concentraciones deben ser menores a 800 partes por millón. Cada uno de los parámetros citados y sus respectivos intervalos de actuación fueron aportados por ROLMEX ente encargado de realizar cada uno de los análisis a la emulsión de forma cotidiana.

Grafico 4.21. Comportamiento de la concentración de finos de Hierro en la emulsión

Las concentraciones de finos de hierro obtenidas durante los meses de estudio, demuestran que los niveles de concentración sobrepasan los requerimientos establecidos por la empresa para llevar a cabo el funcionamiento de la línea como proceso establecido. Se observan concentraciones mayores a 800 partes por millón que logran alcanzar valores de hasta 1265 partes por millón de finos de hierro, que impactan directamente en el aumento de velocidad de desgaste de las tuberías del sistema de emulsión. Como se visualiza en el grafico 4.21.

• 4.5 Evaluar Química y Metalograficamente el material del sistema de tuberías mediante Microscopia Óptica y Microscopia Electrónica de Barrido (EDX).

Para esta investigación se procedió a la aplicación de diferentes tipos de ensayos, para lograr obtener la mayor información científica y objetiva de lo está ocurriendo en estas secciones metálicas.

Análisis químico:

• a) La siguiente tabla corresponde a la composición química de un acero para tuberías según la norma ASTM 53 grados A y B.

Tabla 4.3. Composición química de tuberías norma ASTM 53 grados A y B.

Los aceros ASTM 53 son llamados también acero al carbono de calidad estructural galvanizados. Son utilizados para conducción a alta presión de agua, gas, vapor, petróleo, Aire presurizado y fluidos no corrosivos. Además son el material de diseño utilizado en los tramos de tuberías del sistema de emulsión ensayados a través de la técnica de espectrometría.

• b) La composición química resultante del análisis realizado con la Técnica de Espectrometría con fuentes de chispa, se presenta en las siguientes tablas:

Tuberías:

Tabla 4.3. Composición química de muestras estudiadas.

Se determinó que las muestras ensayadas a través de esta técnica no corresponden a la norma ASTM 53 de ningún grado, es decir se encuentran fuera de las especificaciones, difieren en porcentajes de carbono, manganeso, cobre, níquel, cromo y molibdeno. También se detectaron trazas de otros elementos como silicio y niobio.

Se puede notar que el contenido de carbono oscila entre 0.066 a 0.107 %, con los menores valores para las muestras B3-1 y B4-1 correspondientes a la sección del codo en cada caso, mientras los mayores valores son para las muestras B3-3 y B4-3 correspondientes a la sección de tubería recta (spool). Los cuales en cualquiera de los casos ni siquiera se acerca a la especificación requerida de carbono que es de 0.25%. Esta diferencia en composición química es muy importante ya que este elemento es el que más influencia tiene en el comportamiento mecánico del acero, los cambios de porcentaje desde las centésimas del carbono afectan notablemente sus propiedades.

La mayor diferencia en porcentaje de composición química la obtuvo el manganeso, con diferencias de hasta 550 milésimas en comparación al acero con menores exigencias químicas el ASTM 53 grado A. Los valores del elemento en las muestras oscilaron entre 0.405 y 0.507 %. El manganeso mejora la resistencia a la tracción y al desgaste, características muy importantes en el material de diseño para estas tuberías, debido a que el sistema en el que se utilizan estas, es muy abrasivo y con alta turbulencia. En el caso de las muestras estudiadas los porcentajes son menores y por proporcionalidad las propiedades antes mencionadas también lo son, esto con respecto al acero de diseño.

En cuanto a los resultados de cobre, cromo y níquel, se observa una desviación significativa en relación a la norma original. Para cada una de las muestras los valores no sobrepasan el 0.1% de ninguno de los tres elementos citados anteriormente, cuando deberían poseer aproximadamente 0.4% de cada uno. El cobre mejora la resistencia a la corrosión atmosférica, mientras que el cromo junto al níquel confieren al acero mayor dureza, mejor resistencia al desgaste y la corrosión, generalmente estos elementos son usados a partir de 0.3%.

En resumen nos encontramos con resultados de un tipo de acero que no está entre las especificaciones ASTM 53, en otras palabras se está utilizando otro material distinto al de diseño de las tuberías del sistema de emulsión del tándem II. Con porcentaje de elementos muy inferiores a los requeridos, que implica también propiedades del material muy inferiores al requerido, ya que estos elementos son los que mayor efecto producen en las propiedades mecánicas de las mismas. Lo que trae como consecuencia que el rendimiento de dichas tuberías se haya visto disminuido y por ende el tiempo de vida útil también.

Uniones Soldadas:

Tabla 4.4. Composición química de tuberías norma ASTM 53 grados A y B.

Al igual que para las muestras anteriores se determinó que las muestras ensayadas a través de esta técnica no corresponden a la norma ASTM 53 de ningún grado, es decir se encuentran fuera de las especificaciones, difieren en porcentajes de carbono, manganeso, cobre, níquel, cromo y molilibdeno. También se detectaron trazas de otros elementos como silicio y niobio. Manteniendo cierta homogeneidad de composición química entre la soldadura y el material base, pero lejos de la composición química de diseño. Obviamente la soldadura tiene menor resistencia al medio que si fuera una soldadura con porcentajes elementales similares al de un acero ASTM 53.

Finalmente se encontró que el material al que corresponde a un Acero AISI-1008. Las tuberías fabricadas con acero AISI-1008 se galvanizan en caliente por inmersión. Son diseñadas para la conducción de fluidos no corrosivos como aceite, aire, agua, gas y vapor, a medias y bajas presiones. Poseen poca resistencia pero alta capacidad de deformación en frío.

Grafico 4.22. Comparación grafica de las muestras analizadas con respecto a los aceros ASTM 53 Grados A y B.

El grafico 4.22, se verifica las desviaciones de composición química obtenidas en el análisis químico de las muestras estudiadas con respecto al material de diseño de las tuberías del sistema de emulsión. Se observa la diferencia de carbono que aunque parece pequeña es altamente significativa, la alta diferencia de manganeso y finalmente la variación de elementos como el cobre, cromo y níquel.

Análisis Metalográfico:

Microscopía Óptica:

A continuación, se muestran las fotomicrografías obtenidas de las muestras atacadas, donde se observan las fases presentes en el material de las tuberías.

Muestra A1, correspondiente al Conjunto Spool-Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, del Bastidor 4. En el análisis químico representadas por las muestras B3-1 y B3-3. Picadura observada con una magnificación de 64x.

Figura 4.11. Fotomicrografia de la muestra A1 a 60x atacada con Nital.

Los resultados de microscopia óptica de la muestra A1 sustentan el análisis químico realizado a dichas muestras en la zona atacada por la picadura, donde como se puede ver en la figura 4.11, encontramos un acero con estructura Ferrita – Perlita, en la cual los granos claros con bordes bien delimitados representan la Ferrita, acompañados en menor cantidad y mas dispersos por granos oscuros que representan la perlita. Cabe destacar que este tipo de estructura corresponde a un acero de bajo carbono como el AISI 1008.

Muestra A2, correspondiente al Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, entrada al sótano del Bastidor 5. En el análisis químico representada por la muestra A. Picadura observada con una magnificación de 128x.

Figura 4.12. Fotomicrografía de la muestra A2 a 128x atacada con Nital.

Figura 4.13. Fotomicrografia de la muestra A2 a 128x atacada con Nital.

Los resultados de microscopia óptica de la muestra A2 sustentan el análisis químico realizado a dichas muestras en la zona atacada por la picadura, donde como se puede ver en la figura 4.12, se visualiza ataques múltiples en zonas de la falla mayor, caracterizados por ser zonas con mayor proporción ferritica según la imagen obtenida. Mientras que en la figura 4.13, encontramos un acero con estructura ferritica representado por los granos claros con bordes bien delimitados como se observa en la imagen, acompañados en menor cantidad y mas dispersos por granos oscuros que representan la perlita.

Muestra B3, correspondiente al Conjunto Spool-Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, del Bastidor 4. En el análisis químico representada por la muestra B3-2. Soldadura observada con una magnificación de 64x.

Figura 4.14. Fotomicrografía de la muestra B3 a 64x atacada con Nital mostrándose diferentes picaduras.

En la figura 4.14, en primer lugar se identifican las estructuras cristalográficas presentes en la región fallada de la soldadura y su comportamiento en comparación al material base, donde se evidencia un refinamiento de grano lo que indica microestructuras diferentes que los materiales evaluados anteriormente. La existencia de refinamiento en la microestructura indica tamaños de granos más pequeños, a menores tamaños mayores serán la cantidad de bordes de granos. Los bordes de granos son zonas cargadas de energía asociadas a la acumulación de esfuerzos e impurezas, cuya energía aumenta la probabilidad de sufrir un ataque corrosivo, ya que disminuye el diferencial energía de activación para la corrosión.

Figura 4.15. Fotomicrografía de la muestra B3 en sección de la soldadura a 128x atacada con Nital.

En la figura 4.15, se puede aprecia la interface o cambio de estructura, de columnar a granos equiaxiales en el cordón de soldadura a medida que nos alejamos de la misma. Esta región identificada entre el cordón y la zona afectada térmicamente (ZAT), ha sido alterada como consecuencia de la exposición a las altas temperaturas.

Es importante señalar, que las múltiples pasadas al momento de soldar generan un efecto de refinamiento de la microestructura, como consecuencia de un calentamiento por encima de la temperatura de transformación producto de cada pasada. Este efecto de tratamiento térmico produce una recristalización con refinamiento de grano, mejorando notablemente la tenacidad del metal de la misma.

Muestra B3, soldadura observada a una magnificación de 128x.

Figura 4.16. Fotomicrografía de la muestra B3 a 128x atacada con Nital.

En la figura 4.16, se representa la microestructura de la muestra B3 donde se realizo un acercamiento a la región afectada por la picadura en el cordón de soldadura, se identifico como en las anteriores figuras, la presencia de una estructura Ferritica – Perlitica, resaltando que los granos presentan una morfología equiaxial y muy refinados.

Muestra B4, correspondiente al Conjunto Spool-Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, del Bastidor 2. En el análisis químico representada por la muestra B4-2. Soldadura observada con una magnificación de 64x.

Figura 4.17. Fotomicrografía de la muestra B4 a 64x atacada con Nital.

Figura 4.18. Fotomicrografía de la muestra B4 a 64x atacada con Nital.

En las figuras 4.17 y 4.18, se siguen observando los cambios microestructurales ocurridos en la soldadura y las zonas afectadas térmicamente Los cuadros superiores presentan granos refinados y bien delimitados en las ZAT, mientras que en los cuadros inferiores se observa diversas formas y orientaciones de granos que se deben a las distintas velocidades de solidificación, en la cual no alcanzan a solubilizar en una estructura completamente ferrita perlita. En caso de la soldadura se origina una microestructura de granos columnares y es el resultado de la dilución entre el metal base y material de aporte donde se observa la presencia de ferrita acicular.

Muestra B4, soldadura observada a una magnificación de 128x.

Figura 4.19. Fotomicrografía de la muestra B4 a 128x atacada con Nital.

En la figura 4.19, se sigue repitiendo el comportamiento metalográfico, en el que se ve una estructura ferritica bien delimitada, con granos oscuros correspondientes a perlita, además apreciando que para las soldaduras en el aumento de las zonas atacadas por la picadura se aprecia una notable refinación de granos comparado con el tamaño del material base.

Microscopía Electrónica de Barrido

A continuación, se muestran las fotomicrografías obtenidas de las muestras atacadas, donde se observan las fases, zonas de picadura y topografía presentes en el material de las tuberías.

Muestra A1, correspondiente al Conjunto Spool-Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, del Bastidor 4.

En las imágenes obtenidas con el microscopio electrónico de barrido de la muestra A1, nos permite describir la morfología de la picadura. En la imagen A el campo tomado es lo suficientemente amplio para mostrarnos la picadura en sección transversal. Observándose en la última una superficie irregular y con presencia de algún tipo de producto de corrosión visualmente apreciable. Esto se verifica en la figura 4.20.

Figura 4.20. Fotomicrografía de la muestra A1, picadura Bastidor 4.

En cuanto el analisais quimico obtenido a traves de EDX,en la picadura no se aprecia ningun tipo de elemento que indique la presencia de productos de corrosion por elementos tales como Cloro o Azufre, los que aparecen son elementos caracteristicos del material, aunque se puede asociar el oxigeno y el hierro, estos son comunes en este tipo de material. Esto para la la tabla 4.5.

Mientras que para la tabla 4.6, se pudo observar la existencia de mayor cantidad de elementos entre ellos azufre, pero en cantidades mínimas y solo en dos de los cinco espectros señalados , aunque si se pudo encontrar pequeños contenidos de calcio y zinc, sin embargo estos elementos se asocian a inhibidores de corrosión en los aceros.

Tabla 4.5. Analisis elemental por microscopia electronica de barrido, Muestra A1

Tabla 4.6. Analisis elemental por microscopia electronica de barrido, Muestra A1.

Muestra A2, correspondiente al Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, entrada al sótano del Bastidor 5.

Estas imágenes obtenidas con el microscopio electrónico de barrido de la muestra A2, permite al igual que en el caso anterior describir la morfología de la picadura. En el cuadro izquierdo el campo tomado es bastante amplio para mostrarnos la curva formada por el corte transversal de la misma, cuya forma tiene picos debido a que el ataque en esta sección de tubería ocurrió de forma múltiple. En el cuadro derecho se hace un aumento en la microfotografía a la zona afectada que nos permite ver la superficie del corte transversal de la picadura, observándose en la última la microestructura del material acompañado de manchas oscuras. Esto se pude apreciar en la figura 4.18

Figura 4.18. Fotomicrografía de la muestra A2, picadura Bastidor 5.

En cuanto a la tabla 4.7 ocurrió el mismo comportamiento que en los anteriores en el cual no fue encontrado indicios de productos de corrosión, haciendo un EDX en las manchas oscuras presentadas en una zona de la muestra se encontró presencias de carburo de hierro, se detecto silicio en pequeñas cantidades, sin embargo estos elementos no están asociados a productos de corrosión distintos del oxido de hierro.

Tabla 4.7. Analisis elemental por microscopia electronica de barrido, Muestra A2.

Muestra B3, correspondiente al Conjunto Spool-Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, del Bastidor 4. Específicamente a la soldadura.

Estas imágenes obtenidas con el microscopio electrónico de barrido de la muestra B3, permite con mejor facilidad describir la morfología de la picadura presente en la soldadura. Las imágenes representadas en la figura 4.19 pertenecen a un mismo punto o campo de la muestra, mostrada en forma topográfica y tridimensional. En el que se puede visualizar tanto la superficie transversal como la de la picadura.

Estas muestran una superficie de picadura totalmente irregular, en la que se aprecia vacios sobre la misma, esto es debido al desprendimiento de granos por algún medio mecánico, ya que no se encuentran vestigios de algún producto de corrosión al que se le pueda asociar este tipo de patrón superficial con lo cual podamos relacionarlo con un efecto químico, por eso decimos que es producto de un medio mecánico externo.

Figura 4.19. Fotomicrografía de la muestra B3, picadura en soldadura Bastidor4.

Para argumentar la dicho anteriormente se puede observar el EDX realizado a la misma zona o campo anteriormente citado, donde como en todos los casos no fue encontrado indicios de productos de corrosión, se encontró en un solo punto una pequeñísima cantidad de azufre y titanio, también silicio niveles normales de hierro y oxigeno asociados todos al material, en otras palabras se encontró una superficie de picadura muy limpia de productos de corrosión indicándonos sin duda alguna que este fenómeno es de tipo mecánico.

Tabla 4.8. Analisis elemental por microscopia electronica de barrido, Muestra B3.

Para complementar este resultado, debemos tomar en cuenta que el sistema en el que se encontraba en servicio esta material es muy propenso a la cavitación, producto de diferentes factores relacionados al mal diseño y operación de las mismas, nombradas anteriormente. La cavitación no es más que el fenómeno de generación de burbujas en los fluidos asociadas a las altas velocidades, presencia de aire y variación de presiones que generan un deterioro puntual gracias a la implosión de dichas burbuja, ya que al ocurrir este fenómeno existe un desprendimiento de energía capaz de producir daños en materiales como el acero. Este fenómeno es el que está ocurriendo en este sistema de tuberías constantemente.

Muestra B4, correspondiente al Conjunto Spool-Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, del Bastidor 2. Específicamente a la soldadura.

En la figura 4.20 observamos las mismas características topográficas de la soldadura anterior, se visualiza claramente el nivel de limpieza de productos de corrosión superficial y la irregularidad en la superficie de picadura por causa del desprendimiento de granos, lo que indica que la cavitación también ha influido en la falla de esta muestra.

Figura 4.20. Fotomicrografía de la muestra B4, picadura en soldadura Bastidor 2.

Para la figura 4.21, se observa de lado derecho una imagen tridimensional correspondiente a huecos encontrados dentro de la soldadura, en el lado izquierdo se muestra la imagen topográfica de otro hueco perteneciente a la misma pieza producto de los procesos de soldadura, en ambos se visualiza con total claridad la presencia de productos de corrosion formados en las muestras por el contacto con el ambiente, de forma esferoidal caracteristicas de los oxidos de hierro.

Figura 4.21. Fotomicrografía de la muestra B4, picadura en soldadura Bastidor 2.

Tabla 4.9. Analisis elemental por microscopia electronica de barrido, Muestra B4.

En la tabla 4.9 podemos observar el análisis elemental obtenido a través de el EDX de los puntos vacios encontrados dentro de la soldadura de la muestra B4, en la que cada uno de los elementos presentes son comunes en el material estudiado

Finalmente, luego de realizado todos los ensayos y analizado todos los resultados obtenidos, podemos afirmar que la degradación presente en el sistema de tuberías estudiadas, corresponde a un mecanismo de falla complejo, donde se combinan daños por corrosión, desgaste y cavitación estando en mayor o menor grado dependiendo de las zonas o seccione del sistema (Codos, Reducciones, Tees y Spool).

Conclusiones

• Las muestras ensayadas no corresponden a la norma ASTM 53 de ningún grado, es decir el material de diseño de las tuberías no coinciden con las muestras estudiadas. Esto evidentemente afecta la vida útil del sistema.

• Las concentraciones de finos de hierro impactan en forma proporcional en la velocidad de desgaste.

• Las picaduras presentes en la muestra no son generadas por medios químicos sino mecánicos como la cavitación producida por las bombas en el sistema.

• La cavitación es el factor principal en la formación y desarrollo de las picaduras estudiadas.

• Existe desgaste prematuro en las tuberías estudiadas.

• Las secciones o tramos más propensos al desgaste son los codos y reducciones.

• Las secciones en estado de Alerta se encuentran en las tuberías de entrada y salida de filtros autos limpiantes, así como en las paredes de los Tanques de retorno.

• El rango de pH de 5 a 11 para temperaturas alrededor de 60°C no influye significativamente en el aumento de la velocidad de desgaste en el sistema estudiado.

• Las condiciones constantes menores a 80°C no afecta en el sistema estudiado.

Recomendaciones

• Se recomienda el uso del material de diseño en las tuberías del sistema de emulsión del Tándem II.

• La activación de planes destinados al mejoramiento en el diseño de bombas y su utilización, para minimizar los fenómenos de cavitación.

• Se recomienda la puesta en marcha de planes de mantenimiento y mejoramiento en la operación de los filtros magnéticos.

• Se deben realizar planes de cambios con la mayor cantidad de secciones unidas de tuberías posibles, que minimicen la variación de espesores que actualmente posee la línea.

• Se recomienda la aplicación y uso de la tabla de control desarrollada en esta investigación.

• Se recomienda continuar el estudio enfocado al análisis químico más profundo de la composición de la emulsión. Realizar análisis de Depósitos.

• Finalmente, es recomendable diseñar y ejecutar un plan para descartar o validar la acción de bacterias que estén actuando en el proceso de corrosión de las tuberías.

Lista de referencias

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• TAMAYO Y TAMAYO, Mario. Metodología de la Investigación. (2002). Editorial Limusa. 2da Edición. México.

Autor:

Luis Ángel Díaz R.

Tutor Académico: Ing. Miriam Romero.

Tutor Industrial: Ing. Brian De Castro.

Enviado por: Iván José Turmero Astros

UNIVERDIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

"ANTONIO JOSÉ DE SUCRE"

VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA

TRABAJO DE GRADO

Fecha: Abril 2011