fractura en ambientes corrosivos protocolo sin antiguedad
DESCRIPTION
presentacion de fractura ambientalTRANSCRIPT
Fractura en ambientes corrosivos
Estudio de ambientes corrosivos sobre aceros API 5LIntroduccinLa fractura ambiental resulta de la interaccin de tres factores.
ObjetivoEvaluar la resistencia a la fractura ambiental, las propiedades mecnico-metalrgicas y la fractura en aceros API 5L expuestos a ambientes corrosivos.JustificacinRealizar una base experimental que permita evaluar la resistencia a la fractura ambiental, las propiedades mecnicas y la fractura, de aceros API 5L (X42 ,X52 y X60) sometidos a ambientes corrosivos y a media y alta velocidad de deformacin. Tcnicas de pruebaAlta velocidad de deformacinEn esta mtodo, el espcimen de prueba se someter a una prueba de tensin uniaxial, a velocidades de deformacin altas, mientras que la seccin calibrada del material est expuesta a fluidos corrosivos; Con el fin de analizar si los ambientes corrosivos y la velocidad de deformacin provocan un cambio de las propiedades mecnicas de la muestra.Carga constanteEn esta prueba, la muestra se somete a una carga fija en un rango determinado, para generar un esfuerzo igual a la presin interna de diseo de un tubo. Mientras que la seccin calibrada del material est expuesta a fluidos corrosivos y la temperatura. Con el fin de analizar si los ambientes corrosivos provocan un decaimiento de las propiedades mecnicas de la muestra.Tipo mareaLas pruebas de inmersin alternada utilizan ciclos 1-h, lo que significa 10 minutos dentro de la solucin y 50 minutos fuera de ella. Este ciclo es continuado 24 horas por da; con un periodo de exposicin de 20 a 90 das, una vez terminado la prueba el espcimen se somete a una prueba de tensin uniaxial para determinar sus propiedades mecnicas y su resistencia del material al agrietamiento asistido por el ambiente.
Espcimen de prueba- todos los mtodosLa seccin calibrada de la probeta de ensayo de tensin (ver Figura ) ser de 6.35 0.13 mm (0.250 0.005 in.) de dimetro por 25.4 mm (1.00 in) de largo. Es tambin aceptable un espcimen de tensin con seccin calibrada 3.81 0.05 mm (0.150 0.002 in ) de dimetro por 15 mm (0.60 in ) de largo.
Despus del mecanizado, las probetas de ensayo deben ser almacenadas en un rea de baja humedad, en un desecador, o en aceite especial hasta la prueba.
Alta velocidad de deformacinReactivosGas de prueba (H2S), el cloruro de sodio (NaCl), acido actico (CH3COOH), acetato de sodio (CH3COONa), y los solventes debern tener una pureza mnima de 99.5%.
El agua de prueba deber ser destilada o desionizada con una calidad ASTM Tipo IV.
El gas inerte que deber usarse para quitar el oxigeno de la solucin, ser de alta pureza como el nitrgeno, argn, u otro gas no reactivo.
Soluciones de pruebaSolucin A
Estar compuesta de cloruro de sodio al 5.0 wt% y cido actico glacial al 0.5 wt% disuelto en agua destilada o desionizada.
El PH de la Solucin de ensayo antes y despus de la saturacin con H2S, pero antes del contacto con la probeta de ensayo deber estar en el rango entre 2.6 y 2.8. Durante la prueba, el pH puede aumentar pero no exceder de 4,0.
Solucin B
Estar compuesta de cloruro de sodio al 5.0 wt%, cido actico glacial al 2.5 wt% y acetato de sodio al 0.41 wt% disuelto en agua destilada o desionizada
El PH de la Solucin de ensayo antes y despus de la saturacin con H2S, pero antes del contacto con la probeta de ensayo tendr un rango entre 3,4 y 3,6. Durante la prueba, el pH puede aumentar pero no exceder de 4,0. .
Recipiente de pruebaEl tamao, la forma y los puertos de entrada del recipiente de prueba, sern determinados por las probetas a utilizar.
El recipiente tendr un puerto para ser purgado para eliminar el oxgeno antes de comenzar la prueba y deber ser capaz de mantener el aire afuera durante la prueba. Utilizando una pequea trampa en la salida en la lnea de efluente de H2S, para mantener 25 mm (1,0 pulg.) de presin de regreso de agua en el recipiente de ensayo para prevenir la entrada de oxgeno.
El recipiente de ensayo ser construido a partir de materiales inertes para el entorno de prueba.
El recipiente de ensayo deber estar dimensionada para mantener un volumen de solucin de prueba de 30 10 ml / cm2 de rea de superficie de la muestra de prueba.Equipo de pruebaLos ensayos de tensin se realizarn con la prensa hidrulica.
Secuencia de pruebaEl dimetro de la seccin calibrada de la probeta de ensayo ser medido, y la carga del espcimen de prueba de tensin se calcular para el nivel de esfuerzo deseado. La muestra de ensayo se limpiar y se colocar en el recipiente de ensayo, el cual deber estar sellado para evitar fugas de aire durante la prueba. El recipiente de ensayo inmediatamente se llenar con una solucin de prueba, de modo que la seccin calibrada de las probetas de ensayo, sea sumergida por completo en la solucin de prueba. La solucin de ensayo debe estar completamente deaireada, por el siguiente mtodo para asegurarse que la solucin de prueba es libre de oxgeno antes de la introduccin de H2S. 3.1 La solucin de ensayo ser deaireada dentro del recipiente de ensayo por purga con gas inerte a una tasa de al menos 100 ml/min durante al menos una hora.
La tcnica de prueba se aplicara despus de que el recipiente de ensayo sea purgado con el gas inerte.
Secuencia de prueba5. La solucin de ensayo a continuacin, se satura con H2S a una velocidad de al menos 100ml/min durante al menos 20min/l de solucin de ensayo. Un flujo continuo de H2S a travs del recipiente de ensayo y la trampa de salida se mantendr durante la prueba a una velocidad de flujo baja (algunas burbujas por min). Esto mantiene la concentracin de H2S y una ligera presin positiva para evitar que entre aire en el recipiente de ensayo a travs de pequeas fugas.5.1 La contaminacin por oxgeno es evidente por un aspecto turbio en la solucin de ensayo cuando el gas H2S entra en el recipiente de ensayo.
La prueba terminar cuando falle el espcimen de ensayo de tensin.
Diseo experimental Se har uso de un diseo factorial cuatro factores , es decir un arreglo factorial de cuatro factores.Solucin de PruebaSolucin ASolucin BSin solucinMaterialAPI 5L X42API 5L X56API 5L X60Dos replicas por cada nivel= 216 observacionesVelocidad de deformacin s-13.3x10-31.222100
Tiempo304560EvaluacinCuatro objetivosEvaluacin de cada objetivo en funcin de los factores y sus nivelesDescripcin de las mediciones2. Resistencia del material al agrietamiento asistido por el ambiente1. Propiedades Mecnicas3. Evaluacin de la fractura Propiedades mecnicas (Tensin)Limite elsticoDeformacin elsticaModulo de YoungResistencia mxima a la tensinEsfuerzo de ruptura
Deformacin uniformeAlargamiento finalReduccin de reaModulo de resilienciaModulo de tenacidad
DUREZA HB2. Resistencia del material al agrietamiento asistido por el ambiente RTTF= TTFe/TTFc
Relacin del tiempo hasta el fallo RE= Ee/Ec
Relacin de alargamiento plstico RRA= RAe/Rac
Relacin de reduccin en rea RNTS= NTSe/NTSc
Relacin de nivel de esfuerzo a la tensin KIEAC/KIC
Relacin del factor de intensidad de esfuerzos del umbral de deformacin plana KEAC/KC
Relacin del umbral del factor del intensidad de esfuerzosMacroscpicaMicroscpica Metalografa SEM Visual Estereoscopio etc.3. Evaluacin de la fractura Etc.CARGA CONSTANTEReactivosGas de prueba (H2S), el cloruro de sodio (NaCl), acido actico (CH3COOH), acetato de sodio (CH3COONa), y los solventes debern tener una pureza mnima de 99.5%.
El agua de prueba deber ser destilada o desionizada con una calidad ASTM Tipo IV.
El gas inerte que deber usarse para quitar el oxigeno de la solucin, ser de alta pureza como el nitrgeno, argn, u otro gas no reactivo.
Soluciones de pruebaSolucin A
Estar compuesta de cloruro de sodio al 5.0 wt% y cido actico glacial al 0.5 wt% disuelto en agua destilada o desionizada.
El PH de la Solucin de ensayo antes y despus de la saturacin con H2S, pero antes del contacto con la probeta de ensayo deber estar en el rango entre 2.6 y 2.8. Durante la prueba, el pH puede aumentar pero no exceder de 4,0.
Solucin B
Estar compuesta de cloruro de sodio al 5.0 wt%, cido actico glacial al 2.5 wt% y acetato de sodio al 0.41 wt% disuelto en agua destilada o desionizada
El PH de la Solucin de ensayo antes y despus de la saturacin con H2S, pero antes del contacto con la probeta de ensayo tendr un rango entre 3,4 y 3,6. Durante la prueba, el pH puede aumentar pero no exceder de 4,0. .
Recipiente de pruebaEl tamao, la forma y los puertos de entrada del recipiente de prueba, sern determinados por las probetas a utilizar.
El recipiente tendr un puerto para ser purgado para eliminar el oxgeno antes de comenzar la prueba y deber ser capaz de mantener el aire afuera durante la prueba. Utilizando una pequea trampa en la salida en la lnea de efluente de H2S, para mantener 25 mm (1,0 pulg.) de presin de regreso de agua en el recipiente de ensayo para prevenir la entrada de oxgeno.
El recipiente de ensayo ser construido a partir de materiales inertes para el entorno de prueba.
El recipiente de ensayo deber estar dimensionada para mantener un volumen de solucin de prueba de 30 10 ml / cm2 de rea de superficie de la muestra de prueba.Equipo de pruebaLos ensayos de tensin se realizarn con una maquina de peso muerto
Secuencia de pruebaEl dimetro de la seccin calibrada de la probeta de ensayo ser medido, y la carga del espcimen de prueba de tensin se calcular para el nivel de esfuerzo deseado. La muestra de ensayo se limpiar y se colocar en el recipiente de ensayo, el cual deber estar sellado para evitar fugas de aire durante la prueba. El recipiente de ensayo inmediatamente se llenar con una solucin de prueba, de modo que la seccin calibrada de las probetas de ensayo, sea sumergida por completo en la solucin de prueba. La solucin de ensayo debe estar completamente deaireada, por el siguiente mtodo para asegurarse que la solucin de prueba es libre de oxgeno antes de la introduccin de H2S. 3.1 La solucin de ensayo ser deaireada dentro del recipiente de ensayo por purga con gas inerte a una tasa de al menos 100 ml/min durante al menos una hora.
La tcnica de prueba (carga constante) se aplicara despus de que el recipiente de ensayo sea purgado con el gas inerte.
Secuencia de prueba5. La solucin de ensayo a continuacin, se satura con H2S a una velocidad de al menos 100ml/min durante al menos 20min/l de solucin de ensayo. Un flujo continuo de H2S a travs del recipiente de ensayo y la trampa de salida se mantendr durante la prueba a una velocidad de flujo baja (algunas burbujas por min). Esto mantiene la concentracin de H2S y una ligera presin positiva para evitar que entre aire en el recipiente de ensayo a travs de pequeas fugas.5.1 La contaminacin por oxgeno es evidente por un aspecto turbio en la solucin de ensayo cuando el gas H2S entra en el recipiente de ensayo.
La prueba terminar cuando falle el espcimen de ensayo de tensin o despus de 720 horas, lo que ocurra primero.
Nota: en el caso de la tcnica de carga constante se retiran las probetas segn el tiempo definido (si es que no fallaron), se limpiaran y se evaluara si tienen grietas y si estas son provocadas por el ambiente (para este punto las secciones de inters se llevaran al fallo para su anlisis)
Diseo experimental Se har uso de un diseo factorial cuatro factores , es decir un arreglo factorial de cuatro factores de tres niveles.Solucin de PruebaSolucin ASolucin BSin solucinMaterialAPI 5L X42API 5L X56API 5L X60Esfuerzo aplicadoValor de la presin interna de diseo (1.1 la POM) 30% mas de limite elstico Dos replicas por cada nivel= 108 observacionesTiempo 123Nota: El tiempo ser definido en funcin del tiempo ms largo de operacin de una tubera en campo.Nota: la aplicacin de el esfuerzo, ser determinado por el tiempo en que tarda un tubo en operacin en alcanzar su Pid.EvaluacinCuatro objetivosEvaluacin de cada objetivo en funcin de los factores y sus nivelesDescripcin de las mediciones2. Productos de corrosin3. Resistencia del material al agrietamiento asistido por el ambiente1. Propiedades Mecnicas4. Evaluacin de la fractura Propiedades mecnicas (Tensin)Limite elsticoDeformacin elsticaModulo de YoungResistencia mxima a la tensinEsfuerzo de ruptura
Deformacin uniformeAlargamiento finalReduccin de reaModulo de resilienciaModulo de tenacidad
DUREZA HBSEMEPMAXRD 2. Anlisis Productos de Corrosin
ETC.
3. Resistencia del material al agrietamiento asistido por el ambiente RTTF= TTFe/TTFc
Relacin del tiempo hasta el fallo RE= Ee/Ec
Relacin de alargamiento plstico RRA= RAe/Rac
Relacin de reduccin en rea RNTS= NTSe/NTSc
Relacin de nivel de esfuerzo a la tensin KIEAC/KIC
Relacin del factor de intensidad de esfuerzos del umbral de deformacin plana KEAC/KC
Relacin del umbral del factor del intensidad de esfuerzosMacroscpicaMicroscpica Metalografa SEM Visual Estereoscopio etc.4. Evaluacin de la fractura Etc.TIPO MAREAPreparacin de la solucin*Pureza del agua D1193 tipo II*Hidrxido de sodio solucin estndar (0.10N) segn E200Solucin 1. Disolver la cantidad indicada de las siguientes sales en agua y diluir en un volumen total de 7.0 litros. Almacenar en recipientes de vidrio cerrados hermticamente.Solucin 3. Disolver la cantidad indicada de las siguientes sales en agua y diluir en un volumen total de 10.0 litros. Almacenar en recipientes de vidrio color mbar cerrados hermticamente. Solucin 2. Disolver la cantidad indicada de las siguientes sales en agua y diluir en un volumen total de 7.0 litros. Almacenar en recipientes de vidrio color mbar cerrados hermticamente.
Para hacer la adicin de AgNO3 en la solucin, se disuelven 0.049 gr de AgNO3 en agua y diluir a 1.0 Litro. Aadir 100 ml de esta solucin a la solucin 3 antes de diluir a 10.0 Litros.
Preparacin del sustituto de agua de mar y del bao corrosivo Preparar 10.0 L del sustituto de agua de mar, se disuelven 245.34 g de cloruro sdico y 40.94 g de sulfato de sodio anhidro en 8 a 9 litros de agua. Aadir 200 ml de solucin 1, lentamente con agitacin vigorosa y despus aadir 100 ml de Solucin 2. Diluir a 10.0 Litros. Ajustar el pH a 8.2 con solucin de hidrxido de sodio a 0.1 N. Sern necesarios slo unos pocos mililitros de solucin de NaOH.
Preparacin de del sustituto de agua de mar con metales pesados; adiciona 10 ml de la solucin 3 lentamente y agitando vigorosamente a 10.0 Litros del sustituto de agua de mar preparado en el punto 1.
Bao corrosivo. La solucin de inmersin debe ser preparada por disolucin de cloruro de sodio al 1% (NaCl), cloruro de calcio 1% (CaCl2), y cido sulfrico al 0,1% (H2SO4) en peso de solucin en agua. Preparacin de la muestraPara las pruebas de corrosin, una superficie comercial muy parecida a la que se utiliza en el servicio, arrojara los resultados ms significativos.
Es deseable marcar los especmenes de prueba con una designacin nica durante la preparacin.
Los especmenes limpios y secos deben ser medidos y pesados. Las dimensiones se deben tomar hasta la tercera cifra y la masa determinada hasta la quinta cifra significativa .
Equipo de pruebaLos ensayos de tensin se realizarn con la prensa hidrulica.
Secuencia de pruebaEl espcimen de prueba se retira del sistema de inmersin, se limpiaran los productos de corrosin y se evaluara el dao corrosivo en las probetas. El dimetro de la seccin calibrada de la probeta de ensayo ser medido.La probeta ser montada en la maquina de tensin y se le aplicara el una carga gradual hasta provocar el fallo de del espcimen. En paralelo a este punto de obtendr la grafica esfuerzo-deformacin para determinar las propiedades mecnicas.Una vez fracturada la probeta de evaluar la resistencia del material al agrietamiento asistido por el ambiente y la fractura.
Diseo experimental Se har uso de un diseo factorial 33, es decir un arreglo factorial de tres factores con tres niveles cada uno.Solucin Agua de marAgua de mar con metales pesadoBao corrosivoMaterialAPI 5L X42API 5L X56API 5L X60Tiempo de exposicin30 das45 das60 das
Combinacin de tratamientos del diseo 33 Dos replicas por cada nivel= 54 observacionesEvaluacinCuatro objetivosEvaluacin de cada objetivo en funcin de los factores y sus nivelesDescripcin de las mediciones2. Propiedades Mecnicas
3. Resistencia del material al agrietamiento asistido por el ambiente1. Productos de corrosin y evaluacin del ataque corrosivo
4. Evaluacin de la fractura SEMEPMAXRD 1. Anlisis Productos de Corrosin y evaluacin del tipo de ataque corrosivo
ETC.
Cambios en la Superficie
Formas de ataque
2. Propiedades mecnicas (Tensin)Limite elsticoDeformacin elsticaModulo de YoungResistencia mxima a la tensinEsfuerzo de ruptura
Deformacin uniformeAlargamiento finalReduccin de reaModulo de resilienciaModulo de tenacidad
DUREZA HB3. Resistencia del material al agrietamiento asistido por el ambiente RTTF= TTFe/TTFc
Relacin del tiempo hasta el fallo RE= Ee/Ec
Relacin de alargamiento plstico RRA= RAe/Rac
Relacin de reduccin en rea RNTS= NTSe/NTSc
Relacin de nivel de esfuerzo a la tensin KIEAC/KIC
Relacin del factor de intensidad de esfuerzos del umbral de deformacin plana KEAC/KC
Relacin del umbral del factor del intensidad de esfuerzosMacroscpicaMicroscpica Metalografa SEM Visual Estereoscopio etc.4. Evaluacin de la fractura Etc.Cronograma En cronograma ampliado