34th annual meeting international institute of ammonia...

Technical Papers34th Annual Meeting

International Institute of Ammonia Refrigeration

March 18–21, 2012

2012 Industrial Refrigeration Conference & ExhibitionHilton Milwaukee City Center

Milwaukee, Wisconsin

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ACKNOWLEDGEMENT

The success of the 34th Annual Meeting of the International Institute of Ammonia

Refrigeration is due to the quality of the technical papers in this volume and the labor of its

authors. IIAR expresses its deep appreciation to the authors, reviewers and editors for their

contributions to the ammonia refrigeration industry.

Board of Directors, International Institute of Ammonia Refrigeration

ABOUT THIS VOLUME

IIAR Technical Papers are subjected to rigorous technical peer review.

The views expressed in the papers in this volume are those of the authors, not the

International Institute of Ammonia Refrigeration. They are not official positions of the

Institute and are not officially endorsed.

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2012 Industrial Refrigeration Conference & Exhibition

Hilton Milwaukee City Center

Milwaukee, Wisconsin


© IIAR 2012 1

Abstracto

El Agrietamiento por Corrosión por Esfuerzo (ACE) puede ocurrir en la superficie interna de acero de los recipientes a presión sujetos a esfuerzos de tensión, tal como en las soldaduras mayores, en presencia de amoníaco y oxígeno. Estas grietas se puede propagar a través de la pared del recipiente creando fugas porosas, aún así este tipo de grietas severas no son comunes en aplicaciones de refrigeración. Este trabajo revisa casos analizados de situaciones específicas donde se presenta el ACE, presentando tipos de fallas, aplicaciones de recipientes, resultados de análisis metalúrgicos y métodos de solución. Finalmente, este papel presenta métodos para inhibir el ACE y expone recomendaciones específicas para diseñar e inspeccionar recipientes y métodos de reparación de tanques que hayan experimentado ACE.

Trabajo técnico #1

Agrietamiento por corrosión con esfuerzo en la refrigeración con amoníaco

Rowe BanschRefrigeration Valves & Systems Corp.

Bryan, Texas

Presentado por: Víctor de la Fuente García.Refrigeración, Equipos y Controles S.A.

México, D.F.México


Trabajo técnico #1 © IIAR 2012 3


Antecedentes

El Agrietamiento por Corrosión por Esfuerzo, abreviado comúnmente ACE (SCC

por sus siglas en inglés), es la formación de fisuras causadas en el material sujeto a

esfuerzos de tensión en presencia de un ambiente ligeramente corrosivo. A diferencia

de la corrosión convencional, la pérdida de metal asociada al ACE es muy pequeña.

La mayoría del material de la superficie no es afectada mientras que pequeñas y finas

grietas penetran el material.

El esfuerzo requerido para provocar ACE puede ser menos que el esfuerzo de

cedencia del material o aún menor que el esfuerzo de diseño. El esfuerzo puede ser

provocado por cargas estructurales (externas), presiones internas, esfuerzos térmicos

o residuales provocados por la soldadura o el rolado o formado del material.

Un ambiente químico propicio debe estar presente para soportar el agrietamiento por

corrosión por esfuerzo. Solo combinaciones específicas de ambiente químico y metal

favorecen al ACE. Algunos sistemas comunes con ACE son:

• Aceroinoxidableencontactoconambientesconcloruros

• Aleacionesdecobreencontactoconambientesconsolucionesamoniacales

• Aceroalcarbónencontractoconnitratos,carbonatosyamoníacoanhidro

La velocidad de propagación del agrietamiento por corrosión por esfuerzo varía en un

rangodeaproximadamente10mm/hra0,3mm/año(0,40pulg/hra0,012pulg/año)

dependiendo de la combinación de la aleación, ambiente y nivel de esfuerzo. (Cottis,

2000)Larapidezdecrecimientodeunafracturapuedecambiardeundesarrollo

lento debido al agrietamiento por corrosión por esfuerzo a una propagación rápida

asociada puramente con falla mecánica. Esto ocurre principalmente si la fuente del

esfuerzoquehainiciadolafisuraesresultadodeaplicarunafuerzacomolapresión

interna. Sin embargo, si la fuente del esfuerzo es el resultado de la formación o

soldadura, la velocidad del crecimiento del agrietamiento puede disminuir o cesar si

la propagación de las fisuras actúa como alivio de esfuerzos residuales.


4 © IIAR 2012 Trabajo técnico #1

2012 IIAR Industrial Refrigeration Conference & Exhibition, Milwaukee, Wisconsin

ACE en acero con amoníaco

Elagrietamientoporcorrosiónporesfuerzoconamoníacohasidoreconocidocomo

unproblemaenotrasindustriasdiferentesalarefrigeraciónpormuchosaños.Un

númerosignificantedeinvestigacionessobreACEconamoníacosehanhechoenla

agricultura, industrias químicas y de generación de energía. (Alexander & Laucks,

2001)Losresultadosyrecomendacionesdeestasinvestigacionessondeayudapara

entender el ACE con amoníaco en la industria de refrigeración.

En los años 1950 se descubrió que pequeños tanques de almacenaje de amoníaco en

granjas fallaban debido a ACE. Los tanques, construidos con acero al carbón de baja

aintermediaresistenciadeacuerdoalcódigoASME(i.e.310a380MPa[45a55ksi])

desarrollaron fracturas en las soldaduras o en la zona afectada por el calor (ZAC),

principalmenteenlastapascercadelcordóndesoldaduradecircunferencia.En1954,

el Instituto de Agricultura de Amoníaco (AAI por sus siglas en inglés) patrocinaron

una investigación para determinar la causa de las fallas y establecer recomendaciones

para la prevención de fracturas en los recipientes utilizados en la agricultura con

amoníaco.Losresultadosdedichainvestigaciónsonlossiguientes:

• ContaminacióndeaireenelamoníacoaparentementepromueveelACE

• SeinhibeelACEconelaguaadicionadaalamoníaco

• SepresentamásfácilmenteelACEenmetalesconesfuerzodecedenciaaltos

• Losesfuerzosresiduales(i.e.roladoenfrío,soldadura)promueveelACE.

El AAI realizó las siguientes observaciones:

• Serequierequeelamoníacocontengaporlomenosun0,2%deagua

• Tomarprecaucionesparaevitarqueelairecontamineelamoníacodurante

el llenado

• Relevaresfuerzosderecipientesdespuésdesufabricaciónocomomínimo,

utilizar cabezas formadas en caliente o con relevado de esfuerzos.




La industria de transporte química descubrió a principios de los años 1970 que entre

un20al25%delosautotanquesdetransportedeamoníacohabíandesarrollado

agrietamiento por corrosión con esfuerzo. La mayoría de estos autos tanques fueron

construidosconacerorevenidoytempladodealtaresistencia(i.e.sobre690MPa

[100ksi]).EstollevóalDepartamentodeTransportación(DOTporsussiglasen

inglés)patrocinarunainvestigaciónqueconfirmólaspropiedadesinhibidoras

del agua en el ACE y estableció como requisito que todos los tanques construidos

con acero de alta tenacidad reciban un tratamiento de relevado de esfuerzos post-

soldadura y que sean usados solamente para amoníaco que contenga por lo menos

0,2%deagua.Paraaplicacionesdondelaconcentracióndelaguade0,2%nofuera

admisible, los auto tanques deben ser fabricados con acero normalizado de baja

resistencia y solamente con relevado de esfuerzos.

En 1976 la Administración de Investigación y Desarrollo de Energía auspició

uninformedelosLaboratoriosBattellePacificNorthwestdondeanalizaronla

compatibilidaddelamoníacocondiferentesmaterialesquehansidoutilizadosenel

sistemaderechazodecalordeunaplantageneradoradeelectricidadconturbinas

de vapor. El informe establece que el acero al carbón estructural es adecuado para

sistemas de amoníaco y que el ACE puede ser eliminado siguiendo las siguientes

recomendaciones:

• Elusodeacerosdealtatenacidadoresistenciadebeserevitado.Lossiguientes

tipos de aceros, mostrados en la tabla del informe, pueden ser utilizados

para componentes del sistema: para cascos de tanques e espejos de tubos

enintercambiadoresdecalor:ASTMA-285CyASTMA-516-70;paratubería:

A53B/106Byparabridasyconexiones:ASTMA-105.

• Elamoníacoutilizadoenciclosdeenfriamientodebecontenerunmínimode

0,2%deaguacomoinhibidordelACE.Debeseranalizadodemanerasemanal

para revisar la concentración de agua.

• Hayquetenermuchocuidadoparaevitarlacontaminacióndelamoníacoconaire.




• Cuandoseapráctico,todosloscomponentesdelsistemadebentenertratamiento

térmicoenlassoldadurasoserfabricadosconaceroquehayasidoroladoen

caliente o con relevado de esfuerzos.

EnEuropasehandesarrolladoestándaresparaevitarelACE.Lacatastróficaruptura

en un auto tanque de amoníaco en Francia y el descubrimiento en Dinamarca de

tanques de almacenamiento de amoníaco a temperatura ambiente con un gran

número de grietas por corrosión impulsaron la investigación y adopción del Código

de prácticas para el almacenaje de amoníaco anhidro bajo presión en el Reino Unido

delaAsociacióndeIndustriasQuímicas(CIA,1980).Algunosdelosrequerimientos

de este código son mostrados en la Tabla 1.

Durantelosaños1980ylos1990elInstitutoparaTecnologíadeEnergíadeNoruega

realizó una extensiva investigación cuantificando el efecto del amoníaco, oxígeno

y contenido de agua en el agrietamiento por corrosión por esfuerzo en tanques de

almacenaje de acero al carbón. Se realizaron pruebas con muestras tubulares de

pared delgada sujetas a presión por medio de gas en su interior. Las muestras fueron

expuestastantoaamoníacolíquidoygasatemperaturasuniformesde18°C[64,4°F]

o–33°C[–27,4°F]parasimularcondicionestípicasdealmacenamiento.

Se encontró presencia de agrietamiento con tan solo 0,5 ppm de oxigeno cuando el

contenidodeaguaeramuybajo(i.e.menosde30ppm).Lasusceptibilidadmásalta

deACEseencontróenconcentracionesdeoxígenode3a10ppmconmenosde100

ppm de agua. El agrietamiento ocurrió tanto en condiciones de alta como de baja

temperatura;sinembargopocosespecímenesdesarrollaronACEa–33°C[–27°F]yla

cantidad y el tamaño de las fisuras fueron menores.

Con estos antecedentes establecidos, se analizará nuestra experiencia en ACE en

laindustriaderefrigeraciónconamoníaco.SemuestraenlaTabla2algunoscasos

confirmadosdeACEpresentadosenNorteAméricaenlosúltimos20años.Cadauno

de estos recipientes desarrolló agrietamientos múltiples por corrosión por esfuerzo




que requería el reemplazo del tanque. A pesar de los diferentes tipos de tanques, las

características de cada falla fueron muy similares.

Consideramos los detalles específicos de uno de estos casos: el recibidor de alta

presión,2003.ElprimerindiciodeunafallaporACEfueunreportedeunporo

defugaenunrecibidordealtapresiónhorizontalquehaestadoenserviciopor

aproximadamente un año. La fuga fue descubierta en la tapa aproximadamente

1/2"[13mm]fueradelcordóndesoldaduracircunferencialenposicióndelas12en

punto. (Figura 1). La mañana siguiente, el equipo de servicio en campo estaba en

sitioparainspeccionareltanqueyrealizarlasreparacionesnecesariasparahabilitar

el tanque y ponerlo en servicio. Basándose en la suposición de que esta fisura fue

causada por ACE, se decidió realizar una prueba por ultrasonido (UT) en el tanque

para revisar posibles grietas adicionales.

Un soldador certificado inició la reparación desgastando en el poro. Se descubrió

queeldefectoeraunagrieta,deaproximadamente3/8"[9mm]delargocercade

la superficie, transversal o perpendicular a la soldadura circunferencial. Se realizó

unapruebadelíquidospenetrantes(PT)paraayudaraseguirlafisuraatravésdel

espesordelmaterial.Lafisuraerade2"[50mm]delargodentrodelasuperficiedel

tanquecentradaaproximadamente1/4"[6mm]fueradelasoldaduracircunferencial.

Lafisurafuedesvastadacompletamente,revisadaporPTyreparadapormedio

de soldadura. Un inspector autorizado por ASME revisó y aceptó la reparación de

acuerdoalCódigodelaJuntaNacionaldeInspección(NBICporsussiglaseninglés).

Un equipo de pruebas ultrasónicas de una compañía regional especializada en

pruebas no destructivas llegó a la planta un poco después esa tarde. Tenían la

directiva de inspeccionar las soldaduras y la zona afectada por el calor (ZAC) en

ambos lados de las soldaduras circunferenciales y longitudinales del recipiente.

La inspección UT identificó 16 fisuras adicionales en la ZAC a lo largo de las tres

soldaduras circunferenciales.




Conbasealoshallazgosduranteelprocesodereparaciónylosresultadosdela

inspección UT, se concluyó que era muy probable que las grietas en el recipiente

fueran causadas por agrietamiento por corrosión por esfuerzo por amoníaco. Debido

a que los intentos por reparar las 16 grietas adicionales inducirían a esfuerzos

adicionales y acelerarían el ACE, se recomendó que el recipiente fuera substituido.

Se recomendó también que el recipiente de reemplazo tuviera relevado de esfuerzos

pormediodeuntratamientotérmicopost-soldadura(PWHTporsussiglasen

ingles) debido a que la química del amoníaco del sistema (conteniendo aire y agua)

es propicio para el ACE. Este tratamiento térmico reduce los niveles de esfuerzos

residualesenelmaterialasociadoconlasoldadura,porendeinhibiendoelACE.En

los casos raros donde ocurre ACE en aplicaciones específicas, el tratamiento térmico

post-soldadurahatenidoéxitoenprevenirmásACE.Sesugiriótambiénadicionarun

purgador automático de gases al sistema para reducir el contenido de oxígeno en el

sistema.

El tanque de reemplazo, que tiene tratamiento térmico, fue instalado dos semanas

despuésyhaestadooperandosatisfactoriamenteporlosúltimosdosañosymedio.

El tanque original fue devuelto a la planta para más análisis. La inspección con

partícula magnética detectó múltiples grietas que se formaron en la superficie interna

delrecipienteenlaZACdelassoldadurascircunferenciales.(Figura2)Análisis

de microestructura realizado por un laboratorio independiente identificó grietas

ramificadas en un modo mixto (i.e. transgranular e intergranular) consistentes

conACE.(Figura3).Conbaseenestudiosdelmaterialbase,laconfiguración

y microestructura de las fisuras y las condiciones de servicio del recipiente, el

laboratorio concluyó que la falla fue debido a agrietamiento por corrosión por

esfuerzo por amoníaco.

EstafallaenparticularexhibiólascaracterísticascomunesatodaslasfallasporACE

enumeradas antes.

• Sedescubrieronmúltiplesgrietastransversas.

• Lasfisurastuvieronsuorigenenlazonaafectadaporcalorporlassoldaduras.




• Lasgrietasseoriginaronenlasuperficieinteriordelrecipiente.

• Lasfisurasocurrierondentrodelosprimeros5añosdeservicio.

HabíaotrosrasgoscomunesenlasfisurasporACEpreviamenteseñaladasdelos

recibidores de alta presión y los condensadores de casco y tubo.

• Lasgrietasocurrieronenlosrecipientesenelladodealtapresióndelsistema

donde los esfuerzos resultados por la presión son mayores, el contenido de

oxígeno es mayor y el de agua menor.

• Lasfisurasocurrieronenelespaciodegasdelrefrigerantedelosrecipientes

de alta presión localizados a la intemperie, donde la temperatura ambiente

probablemente provocaría la condensación del gas amoníaco en la superficie

interiordeltanque.Estefenómenohasidodocumentadoendiferentesreportesde

ACE y se considera el resultado de un contenido de agua muy bajo en el punto de

la condensación de superficie.

AhoraquehemosconfirmadoqueACEocurreenaplicacionesderefrigeracióncon

amoníaco, vienen a la mente diversas preguntas.

¿Por qué el ACE es muy raro en sistemas de refrigeración?

Los eventos de ACE con amoníaco dependen principalmente de la combinación muy

específica de los siguientes tres elementos:

• Materiales: la presencia de ACE se incrementa si el esfuerzo de cedencia del

material es mayor

• Ambiente químico: la formación de ACE se incrementa con el incremento de

oxígenoyseinhibeporelcontenidodeagua

• Esfuerzos aplicados: la susceptibilidad de ACE se incrementa al aumentar los

esfuerzos aplicados debido a la presión, carga externa y esfuerzos residuales de

soldadura y rolado o formado.




Estos tres factores se encuentran presentes en los sistemas de refrigeración industrial

con amoníaco. Este concepto puede ser ilustrado con el uso de un diagrama de

Venn.(Figura4)Cadaunodelostrescírculosrepresentaunodelosfactores

que influencian la formación de ACE. La pequeña área donde los tres círculos

seintersectanrepresentalascondicionesmásfavorablesparaACE.Porlotanto,

solamente en esta circunstancia rara estos factores combinados causan ACE.

¿Por qué debemos estar preocupados por ACE?

A pesar de que rara vez se presenta el ACE en nuestras aplicaciones, las

consecuencias pueden ser muy importantes. La pérdida de un recibidor de alta

presión u otros tanques a presión críticos en la sala de máquinas pueden parar el

sistema de refrigeración por semanas o meses. La pérdida en producción y productos

terminados puede ser considerable. Reemplazar un recipiente también es caro y

desafiante en los espacios reducidos en una sala de máquinas con tuberías. Como

resultado, el costo total del recipiente de amoníaco con falla ACE puede ser muy

elevado.

Además,hayproblemasdeseguridadposiblesporfallasporACE.Ningunadelos

problemasdescritosenestepapelhanresultadoenalgomásqueunapequeñafuga

degassinheridas:estoprobablementesedebealhechodequelapropagacióndelas

fisurasliberaesfuerzos.Sinembargo,sihubieraunacondiciónquealteraraelsistema

y provocara altos esfuerzos de tensión en el área de corrosión, podría provocar una

propagacióndefisurasaceleradayhastaunafallacatastrófica.

¿Cómo prevenir el ACE?

Pararesponderaestapregunta,hayquereferirsealdiagramadeVenn.Lógicamente

tenemos que mover fuera del área donde los tres factores de susceptibilidad del

material, esfuerzo de tensión y química del sistema puedan convergir y causar un

ACE.




La opción de materiales es supeditada por la realidad comercial. La placa de acero

más económica y con mayor disponibilidad para tanques a presión para refrigeración

eselSA516-70.Elesfuerzoalacedenciaesde262MPa[38ksi]clasificandoalSA516-

70 como un acero de baja a media tenacidad el cual es menos susceptible a ACE. Los

esfuerzosdecedenciarealespuedensersignificantementemásaltos;escomúnhasta

396MPa[56ksi],conotrosesfuerzosdecedenciatanaltoscomo435MPa[63ksi].

Nosotrospodríamosespecificarvaloresmenoresdeesfuerzosdecedenciamáximos,

sin embargo, nuestra industria no tiene el poder de compra suficiente para justificar

la producción de materiales con menor tenacidad. Aún si tuviéramos éxito en escoger

materiales con menor tenacidad, el formado y procesos de soldadura podrían crear

puntos duros en el material.

Nuestraaplicaciónparticular,refrigeración,defineelestadoylaspropiedadesenel

cualelamoníacovaatrabajar:Podemosrealizarvacíosantesdecargarelsistema

y continuamente purgar gases no condensables, pero no es posible mantener el

sistemacompletamentelibredeoxígeno.InhibirelACEagregandoagua,unapráctica

utilizada en otras industrias, es más complicada en sistemas de refrigeración. El

agua va tender a migrar al lado de baja temperatura del sistema, no logrando una

distribuciónequitativaenelsistema.Estoaunadoconelhechodequelamayor

concentración de oxigeno que produce ACE será en el lado de alta presión del sistema

donde la concentración de agua es la menor.

NuestramaneramásseguraparaeliminarelACEenlossistemasderefrigeracióncon

amoníaco es reducir el esfuerzo de tensión a través de relevado de esfuerzos. Este

procedimientohasidoexitosoenotrasindustriasyesunmétodoprobadoenreducir

laincidenciadeACEconamoníaco.Hayvariosusuariosfinalesimportantesque

hanincluidoeltratamientotérmicopost-soldaduraparasusrecipientesdeamoníaco

comorequerimientoestándarhacevariosaños.Deacuerdoconlainformaciónde

queelautordispone,nohahabidojamásunafallaenrecipientesconrelevadode

esfuerzos por ACE en la industria de refrigeración. Y aún en esos casos únicos donde




sehantenidorecipientesconfallasdebidoalACE,losrecipientessubstitutoscon

relevadodeesfuerzoshanprevenidocualquieragrietamientosubsecuente.

El relevado de esfuerzos requiere un tratamiento térmico post-soldadura del tanque

completoenunhornoindustrialgrandeaunatemperaturade595°C[1100°F],

manteniendoeltanqueaestatemperaturaporunahoraporcadapulgadadeespesor.

El código ASME Sección VIII, división 1, párrafo UCS-56 especifica las velocidades

decalentamientoydeenfriamiento.(ASME,2004)Lapruebafinaldepresiónyla

inspecciónserealizandespuésdequeeltratamientotérmicohayasidocompletado.

Debidoaqueeltratamientotérmicoesunrequerimientoestándarparamuchas

aplicacionesderecipientesapresión,hayhornosindustrialesgrandesdisponibles

alrededordelmundo.Muchosdeestoshornossoncapacesdemanejarrecipientes

grandes utilizados en la industria de la refrigeración. (Figura 5)

Existen algunos puntos negativos con respecto al tratamiento térmico post-soldadura:

• Serequieretiempoadicionalpararealizareltratamientotérmico.Enlamayoría

de los casos se agrega una semana al tiempo de entrega.

• Hayuncostoadicionalporelmanejo,transporteytratamientotérmicodel

tanque,incrementandoelprecioentreun10al15%.Estecostoesmínimoenel

alcance total de un proyecto de refrigeración y es un seguro barato contra los altos

costos de una falla en un recipiente.

• Noesprácticopararecipientesespecialesqueincorporenensuinteriorpartesque

pudieran ser dañadas por el tratamiento térmico.

• Eltratamientotérmicopuedecausarformacióndeoxidaciónodesincrustación

enelinteriordelrecipientequepuedellevaraproblemasenlapuestaenmarcha

del sistema. La desincrustación puede ser minimizada a través de limpieza por

mediodearenaenchorroantesdelensamblado.Laoxidacióninternapuedeser

minimizadacontrolandoelambientedelhorno.




¿Cómo inspeccionamos para ACE?

El método estándar en otras industrias para detectar grietas de ACE es a través de

inspecciónmagnéticahúmedaconpartículasfluorescentes(WMFPporsussiglasen

inglés) la cual requiere acceso interno al recipiente. Éste no es un método práctico

para revisar recipientes de refrigeración por las siguientes razones:

• Lamayoríadelosrecipientesnotienenaperturasparainspeccionesinternas

• Elriesgodeseguridadenrealizarinspeccionesinternasesmuchomayorqueel

riesgo provocado por un ACE

• Elprocesodeinspeccióninternaintroduceairealinteriordeltanque,aumentando

las posibilidades de ACE.

Los métodos más prácticos para inspección externa para detectar ACE incluyen

pruebasdeultrasonidoyradiografiado(RT).Estosprocesoshansidoutilizados

satisfactoriamenteparadeterminarlaextensióndelACEdespuésdelhallazgoinicial

de una grieta pasante. Aún así no son métodos infalibles. Dependiendo del tamaño

y estructura de la fisura, la detección puede ser difícil con estos procedimientos.

ContactelaSociedadamericanadepruebasnodestructivas(ASNTporsussiglasen

inglés) para encontrar a un inspector certificado para más información de estas y

otras tecnologías de inspección.

Recomendaciones

Las siguientes recomendaciones tienen la intención de reducir la presencia de ACE en

recipientes construidos con acero al carbón para uso de sistemas de refrigeración con

amoníaco.

• Lapresenciadegasesnocondensables(especialmenteoxígeno)incrementala

probabilidad de ACE. De esta manera, purgar aire del sistema durante el arranque

y la operación del mismo es importante. Al arranque y durante la puesta en




marcha,sigalasrecomendacionesdelBoletín110(IIAR,2004)delIIAR.Durante

la operación del sistema de refrigeración, mantenga una purga de aire efectiva.

• Realicetratamientotérmicopost-soldaduraentodoslosrecipientesdealta

temperatura, especialmente recibidores, enfriadores de agua, inter enfriadores

y economizadores, para aliviar esfuerzos residuales de soldadura o rolado.

Cuando recipientes trabajando a baja temperatura son críticos para el proceso,

opuedantrabajaratemperaturasporencimadelos20°F[–5°C]porperiodos

largos,sedebeconsideraruntratamientoPWHT.Sedeberealizarexcepciones

en separadores de aceite de compresores y tanques especiales, como

intercambiadores de placas, que contienen componentes internos que pudieran

dañarse, v.g. cojinetes internos, empaques, etc.

• FinalmenteelPWHTpuedeproducirincrustación,quepudieracausarproblemas

de operación en el sistema si no se maneja de manera adecuada durante la

construcción y operación inicial del sistema.

Conclusiones

El Agrietamiento por Corrosión por Esfuerzo es muy raro en recipientes a presión

en el negocio de refrigeración con amoniaco, pero se encuentra de vez en cuando.

Sehapresentadoenrecipientesenelladodealtapresiónydebajapresión.Noes

probable que provoque fallas catastróficas, pero si causa una fuga las consecuencias

financieraspodríanserseveras.Precaucionessencillasenlaespecificaciónyenel

diseño del recipiente de presión pueden reducir el riesgo de fallas relacionadas a

ACE.Sieltanquehaestadoenserviciopormásdedieciochomesesentoncesespoco

probable que desarrolle una fuga de agrietamiento por corrosión por esfuerzo.




Referencias

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ReviewofVariousResearchReports.”TrabajotécnicodeProceedings of the IIAR

Ammonia Refrigeration Conference.2001.

ASME. Boiler and Pressure Vessel Code.AmericanSocietyofMechanicalEngineers

(ASME).2004.

CIA. Code of Practice for the Storage of Anhydrous Ammonia Under Pressure in the

UK: Spherical and Cylindrical Vessels.ChemicalIndustriesAssociation(CIA).1980.

Cottis,R.A.“StressCorrosionCracking.”Guides to Good Practice in Corrosion Control.

CorrosionandProtectionCenter,UniversityofManchesterInstituteofScienceand

Technology.2000.

IIAR. Guidelines for: Start-Up, Inspection and Maintenance of Ammonia Mechanical

Refrigerating Systems.InternationalInstituteofAmmoniaRefrigeration(IIAR).1993

(revisadoen2004).




Recursos adicionales

Cracknell,A.“StressCorrosionCrackingofSteelsinAmmonia.”Trabajotécnicode

Proceedings of the Institute of Refrigeration,Londres.1982.

IRC.“StressCorrosionCracking:DefiningandDiagnosing.”The Cold Front, Vol. 5

No.1.IndustrialRefrigerationConsortium(IRC).2005.

IRC.“StressCorrosionCracking:Prevention.”The Cold Front,Vol.5No.2.Industrial

RefrigerationConsortium(IRC).2005.

Krisher,A.S.“CorrosionbyAmmonia.”ASM Metals Handbook,19thEd.,Vol.13.

1987.

Loginow,A.W.“Stress-CorrosionCrackingofSteelinAmmoniaService.”Materials

Performance,Vol.25,No.12,pp.18-22.1986.

Nyborg,R.,yL.Lunde,P.Drønen.“ControlofStressCorrosionCrackinginLiquid

AmmoniaStorageTanks.”TrabajotécnicodeProceedings of The Fertiliser Society

Meeting, Londres. 1996.




Figura 1. Descubrimiento inicial de un poro de fuga




Figura 2. Múltiples grietas transversales en la ZAC de las soldaduras circunferenciales




Figura 3. Grietas ramificadas discontinuas en material de cabeza

figura3.Muestrarepresentativadegrietaenlaparedderecipiente38368mostrando grietas ramificadas en una micro estructura que consiste de perlita (oscura) formada en ferrita.




Figura 4. Diagrama Venn mostrando factores de ACE

ACE

ambiente

químico

esfuerzo

de tensión

material




Figura 5. Horno para tratamiento térmico post-soldadura de recipientes




Tabla 1. Requisitos de muestra, código de prácticas para el almacenaje de amoníaco anhidro bajo presión (CIA, 1980)

Resistencia a punto

cedente mínima

especificada

Temperatura de

operación máxima

(°F)

Requisitos

>460MPa

[>66.700psi]Cualquiera

El recipiente debe ser

sometido al proceso de

relevado de esfuerzos y se

debeañadir0,2%deagua

350–460MPa

[50.700a66.700psi]Cualquiera

El recipiente debe ser

sometido al proceso de

relevado de esfuerzos<350MPa

[<50.700psi]

–5°Comás

[23°Fomás]

El relevado de esfuerzos es

muy recomendable

<350MPa

[<50.700psi]

Pordebajode–5°C

[<23°F]

El relevado de esfuerzos

no es obligatorio pero

recomendado




Tabla 2. Casos confirmados de ACE en Norteamérica (1986-2006)

Año de

fabricaciónTipo Tamaño

Años en el

servicio

Ubicación

de grieta1991 (2)condensadores

de casco y tubo

42"x18' 5 longitudinal

1999 enfriador intermedio 96"x12' 5 circunferencia2001 recibidor de alta

presión

84"x24' 2 circunferencia

2003 recibidor de alta

presión

42"x18' 1 circunferencia

2004 Recipiente separador

de líquido

42"x10' 1,5 circunferencia


Notas:




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