METODOS PARAEVALUACION DE CORROSION EN TUBERIAS REVISION, DATOS DE VALIDACION Y RECOMENDACIONES Cortesía OCENSA OBJETIVO Revisar algunos de los modelos existentes en la evaluación de corrosión en tuberías, su validación a partir de bases de datos experimentales, restricciones de cada modelo y recomendaciones en su aplicación. MÉTODOS COMPARADOS Método ASME B31G Método y programa RSTRENG Método y guía Advantica LPC Método PCORRC Guía DNV RP F-101 Método Shell -92 BASES DE DATOS (1) ECUACIÓN BÁSICA DIFERENCIAS DE LOS MODELOS METODO ESFUERZO DE FLUJO FORMA DEL DEFECTO (A/Ao) B31G 1.1 SMYS Parabólica [2/3(d/t)] RSTRENG 1- 0.85 dL 2-Area efectiva SMYS+10 Ksi 1- Arbitraria: [0.85(d/t)] 2- Perfil del defecto SHELL-92 SMYS+10 Ksi Rectangular LPC-1 0.9Suts Rectangular con esquinas redondeadas SMTS FACTOR DE FOLIAS ECUACIONES DE B31G 2d − 1 2t (1.1SMYS ) 3 t Pf = 2d 1 D 1 − 3 t M Aproximación Parabólica Aproximación Rectangular Para M<4.12 Pf = 2t (1.1SMYS ) d 1− D t Pf: Presión de falla t: Espesor nominal de la tubería D: Diámetro nominal de la tubería SMYS: Mínimo esfuerzo de fluencia M: Factor de Folias ECUACIONES DE RSTRENG d − 1 0 . 85 2t ( SMYS + 10kSI ) t Pf = d 1 D 1 − 0.85 t M A 1− 2t ( SMYS + 10kSI ) A0 Pf = A 1 D 1 − AO M Método-0.85 dL Método del Area Efectiva ECUACIONES DE LPC d 1− 2t (0.9Su ) t Pf = o D − t 1 − d 1 t Q L Q = 1 + 0.31 Dt d 1− 2tSUTS t D − t 1 − d 1 t Q d para 0 < < 0.85 t 2 Pf: Presión de falla t: Espesor nominal de la tubería d: Profundidad del defecto D: Diámetro nominal de la tubería Su: Esfuerzo último del material SUTS: Mínimo esfuerzo último del material ECUACIONES DE PCORRC − 0.22 2tSu d 1 − 1 − e Pf = D t L Dt * Donde t*=t-d, que es el espesor remanente Pf: Presión de falla t: Espesor nominal de la tubería d: Profundidad del defecto D: Diámetro nominal de la tubería Su: Esfuerzo último del material SUTS: Mínimo esfuerzo último del material Características de los Modelos METODO B31G 0.85dL Area Efectiva RSTRNG LPC-1 LPC (BG Technology) LPC-2 PCORRC DNV-RP F101 PRESION INTERNA SI SI SI SI SI SI SI CARGAS CARGA AXIAL NO NO NO NO NO NO SI INTERACCION FORMAS FLEXIÓN DE DEFECTOS COMPLEJAS NO NO NO NO NO NO SI NO SI SI SI SI NO SI NO NO SI NO SI NO SI NECESITA USO DE COMPUTADOR SI SI SI EVALUACIÓN DE DEFECTOS AISLADOS 1.8 1.6 1.4 1.2 1 PRESION REAL /PRESION PREDICHA DE FALLA 0.8 0.6 0.4 0.2 0 B31G Shell-92 Rstreng0.85dL Pcorrc LPC-1 Promedio 1.636 1.711 1.432 1.38 1.363 Desv Estándar 0.757 0.493 0.408 0.386 0.375 EVALUACIÓN DE DEFECTOS AISLADOS Algunos resultados de pruebas hechas por Advantica en tuberías con defectos simulados profundos en tubería grado X80, arrojan un no-conservatismo de B31G y Rstreng 0.85-dL EVALUACIÓN DE DEFECTOS AISLADOS(2) Comparación de los métodos de evaluación. EVALUACIÓN DE DEFECTOS CON FORMA COMPLEJA… LPC-1a (profundidad equivalente) Adef deq = Ldef deq LPC-1a (Longitud equivalente) deq Adef Leq = ddef EVALUACIÓN DE DEFECTOS CON FORMA COMPLEJA…LPC-2 (3) EVALUACIÓN DE DEFECTOS CON FORMA COMPLEJA…LPC-2 (3) EVALUACIÓN DE DEFECTOS CON FORMA COMPLEJA…Rstreng EVALUACIÓN DE DEFECTOS CON FORMA COMPLEJA…Rstreng EVALUACIÓN DE DEFECTOS CON FORMA COMPLEJA 1.4 1.2 1 0.8 PRESION REAL /PRESION PREDICHA DE FALLA 0.6 0.4 0.2 0 Rstreng-área efectiva LPC-2 (Método del espesor efectivo) LPC-1a (Método LPC-1b (Método de la profundidad de la profundidad equivalente) equivalente) Promedio 1.263 0.963 0.987 1.123 Desv Estándar 0.193 0.156 0.408 0.297 CONCLUSIONES B31G da el límite inferior de las predicciones de falla en tuberías con corrosión. Los modelos B31G y Rstreng 0.85-dL no son convenientes para tuberías de alta resistencia (X70 y X80), y Shell-92, Pcorrc y LPC-1 no son aplicables a tuberías de baja tenacidad y tuberías con altas temperaturas de transición. CONCLUSIONES… El uso de la mínima resistencia última a tracción permite preediciones de falla más consistentes y precisas, que el uso del esfuerzo de flujo basado en el esfuerzo mínimo de fluencia. Los métodos revisados solo consideran la carga debida a la presión interna. La exactitud en la medición de los defectos en crucial en la evaluación de defectos. Las reglas de interacción para agrupar defectos son empíricas y basadas en juicios de ingeniería, sus resultados son conservativos. METODOLOGIA DE EVALUACION Se recomienda la siguiente metodología: Evaluación de Nivel 1: Evaluación Nivel 2: Criterios para agrupar defectos Desarrollar la evaluación para defectos aislados Evaluar la interacción de defectos Evaluación de defectos de forma compleja Evaluación nivel 3: Análisis por elementos finitos del caso particular Reglas para agrupar defectos Las reglas de Rstreng son empíricas pero fáciles de usar, no han sido validadas(25.4 mm axial y 6t circunferencial) Las reglas desarrolladas por Advántica son semiempíricas y requieren de algunos cálculos (axial 2(Dt)0.5, circunferencial 360(t/D)0.5) La regla de la proyección del mínimo espesor del defecto a un plano axial para construir el perfil del defecto, no requiere juicio, caso contrario a la proyección del “fondo del río”. Se recomienda el primero, por facilidad y conservatismo NIVEL 1 Datos : Diámetro y espesor nominal, SMYS o SUTS, Profundidad máxima del defecto, Longitud total de la zona corroída, espaciamiento axial y circunferencial entre defectos Métodos: B31G: se recomienda para materiales de baja tenacidad y/o con temperaturas de operación cercanas a la temperatura de transición 0.85 dL, LPC-1 y Pcorrc se recomiendan para la evaluación de defectos aislados. Utilizar LPC-1b para evaluar posibles interacciones entre defectos NIVEL 2 Datos: Perfil proyectado del defecto. Métodos: Rstreng área efectiva, LPC-2 y LPC-1a pueden ser considerados para evaluar defectos aislados o individuales BIBLIOGRAFIA 1. Stephens D, Ritchie D, Jones C.L.;”Methods for Assessing Corroded Pipelines, Review, Validadtion and Recomendadtion” 2. Stephen, D; Brian, N; “Development of Alternative Criterion for Residual Strength of Corrosion Defects in Moderate to High Toughness Pipe ” 3. DNV RP-F101 “Corrodede Pipelines” 1999, DNV, Norway