INSTITUTO MEXICANO DEL PETROLEO
DIRECCION REGIONAL SUR
PROCESO DE SOLUCIONES EN TECNOLOGIA DE MATERIALES
PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION
ACTIVO INTEGRAL BELLOTA-JUJO
PROYECTO IMP F.50760
“INSPECCIÓN ELECTROMAGNETICA A DUCTOS ENTERRADOS DEL
CAMPO PUERTO CEIBA Y OTROS CAMPOS DEL ACTIVO INTEGRAL
BELLOTA-JUJO”
INFORME PRELIMINAR
DE CARACTERIZACION A 2 TRAMOS DE TUBERIA
DETERMINAR SU APLICACIÓN EN SERVICIO AMARGO
PARA
ELABORÓ
REVISÓ
_________________________________
M EN C. DAVID A. SANCHEZ MORENO
________________________________
M. en I. JOSÉ MATEO VILLAREAL LÓPEZ
ESPECIALISTA - INSPECCION Y ANALISIS DE FALLAS
LIDER DE PROYECTO-IMP
VERIFICÓ
______________________________________
ARQ. MARIO R. BERSABA MARTINEZ
SUPERVISOR-PEP BELLOTA JUJO
CONTRATO PEP 425036835
JULIO DE 2007
1
Periférico Carlos Pellicer No 1502, Esq. Campo Giraldas, Colonia José Ma Pino Suárez; Villahermosa, Tabasco.
Tel. (993) 3 108412, 3 108413, 3 108414, Micro 57463, 57465, 57467
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1. ANTECEDENTES
El Departamento de Mantenimiento a Ductos y Vías Acceso del Activo Integral bellota
Jujo, por conducto del Ing. Obed Márquez Córdova, solicitó al IMP la caracterización de
dos tramos de tubería para determinar su aplicación en servicio amargo, de acuerdo a
minuta del 13 de junio de 2007. Los dos carretes son parte integral del Oleogasoducto de
10” de Trampas Castarrical a Trampas Escribano. Vale la pena comentar que se pretende
aprovechar este ducto para manejar la producción del Pozo Arrastradero 301, el cual
presumiblemente operará en servicio amargo. Actualmente el ducto se encuentra fuera de
operación y de acuerdo a PEP durante el tiempo en que estuvo operando manejo gas dulce
proveniente del Campo Terciario. Por otro lado es importante mencionar que la trayectoria
de dicho ducto esta ubicada en zonas protegidas, que en su mayoría son lagunas y pantanos,
por lo que sólo se pueden obtener muestras al inicio y al final del ducto
Las dos muestras entregadas por el Departamento de Mantenimiento a Ductos y Vías
Acceso del Activo Integral bellota Jujo y enviados a laboratorio son de 10” de diámetro
nominal por 0.375” de espesor de pared y pertenecen al Oleogasoducto de 10” de Trampas
Castarrical a Trampas Escribano.
2. INDENTIFICACION DE LA MUESTRA
No. MUESTRA
IDENTIFICACION DE LA MUESTRA
1 CARRETE DE
ENVIO
CARRETE DE TUBERÍA DE 10” D.N. X 0.375” ESP. LONG. APROX. 1.77 MTS
2 CARRETE DE
RECIBO
CARRETE DE TUBERÍA DE 10” D.N. X 0.375” ESP. LONG. APROX. 1.88 MTS
3. ANALISIS QUIMICO
Tomando como base el método de prueba IMP-QA-003 se realizó la prueba para
determinar la composición química de cada una de las muestras, para lo cual se utilizo un
equipo de emisión óptica, marca Spectro modelo LAV -05, obteniéndose los resultados que
se muestran a en la Tabla No.1
2
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TABLA No.1 COMPOSICIÓN QUIMICA
MUESTRA Y
ESPECIFICACION
COMPOSICIÓN %
C
S
Mn
Cu
P
(Nb+V+Ti)
CEQ.
1
0.22
0.018
1.38
0.018
0.010
0.043
0.46
2
0.16
0.030
1.15
0.015
0.015
0.029
0.36
ESPECIFICACIÓN
NRF-001-PEMEX-2000
0.100%
máx.
0.005 %
máx.
1.050 %
máx.
0.350 %
máx.
0.020 %
máx.
0.110 %
máx.
0.32 %
máx
API 5L PSL-2
0.22%
máx
0.015%
máx
1.45% máx
---
0.025 %
máx.
0.15% máx
0.43%
máx
Las muestras tanto de envío como de recibo, no cumplen con los requerimientos en
composición química que establece la NRF-001-PEMEX-2000, debido a los porcentajes de
azufre que registraron, no se recomienda su uso en servicio amargo.
4. PROPIEDADES MECANICAS.
4.1
Resistencia a la Tensión
Se realizaron pruebas de resistencia a la tensión de acuerdo a lo establecido en la
NRF-001-PEMEX-2000, la especificación para tubería de línea API 5L (Specification for
Line Pipe) Edición 43, el Metodo de Prueba para Pruebas de Tensión de Metálicos ASTM
E 8 (Test Methods for Tension Testing of Metallic) y ASTM A 370 Methods and
Definitions for Mechanical Testing of Steel Products. El equipo utilizado, fue una Maquina
Universal Tinius Olsen de 120,000 lbs Modelo 290 Display, No. De Serie 175775. Los
resultados se presentan en la siguiente tabla No. 2.
TABLA No. 2 RESISTENCIA A LA TENSION
Esfuerzo de
Cedencia (c-0,5)
Esfuerzo
Ultimo de
Tensión (UT)
Mínimo (psi)
Mínimo (psi)
1
68,123
79,241
0.86
2
66,436
71744
0.92
ESPECIFICACIÓN
NRF-001-PEMEX-2000
52,000
66,000
0,93
API 5L PSL-2 X52
52,000
66,000
0,93
MUESTRA Y
ESPECIFICACION
c-0,5 / UT
%Máx.
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Las muestras tanto de envío como de recibo, cumplen con los requerimientos de resistencia
a la tensión que establece la NRF-001-PEMEX-2000, para una especificación API 5L PSL-2
X52.
Perfil de dureza, HV-5 Kg ó 10 Kg
4.2
Se realizaron pruebas para determinar el perfil de dureza de acuerdo a lo establecido en la
NRF-001-PEMEX-2000, tomando como base el método ASTM E-92, la localización y
número de puntos en donde se efectúo las pruebas se indican en la figura No.1
1
4
7
2
5
8
6
9
3
Fig. 1.- Localización de puntos para determinar la dureza transversal en tubería con soldadura ERW.
Las lecturas registradas se presentan en la Tabla No.3
TABLA No. 3 PERFIL DE DUREZA, HV-5 Kg ó 10 Kg
Muestra
1
2
1
162
162
2
152
172
Localización de la lectura
3
4
5
6
162
216
200
216
172
190
195
190
7
162
172
8
162
182
9
172
172
La dureza máxima permitida por la NRF-001-PEMEX-2000 es de 248 HV y no debe tener
una variación mayor a 35 unidades HV, entre los puntos de prueba. El perfil de durezas
cumple con los requerimientos establecidos en la NRF-001-PEMEX-2000.
5. ANALISIS METALOGRAFICO
5.1.- Tamaño de grano.
Se realizó la evaluación del tamaño de grano de acuerdo a la norma ASTM E-112, a
continuación se muestran una serie de fotomicrografías de las áreas evaluadas.
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Nital 3%
100X
FOTOMICROGRAFIA No. 1
Tamaño de grano: 8; muestra No. 1 - Envío
Nital 3%
100X
FOTOMICROGRAFIA No. 2
Tamaño de grano: 9; muestra No. 2 - Recibo
Las muestras tanto de recibo como de envío no cumplen con los requerimientos
establecidos en la NRF-001- PEMEX-2000, ya que el tamaño de grano determinado por el
analista en metalografía, debe ser igual o más fino al número 10.
5.2
Limpieza del acero.
Se realizo una evaluación del nivel de inclusiones no metálicas tipos A, B, C y D, según se
establece en la norma ASTM E-45, los resultados se presentan en la siguiente tabla:
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TABLA No. 4 NIVELES DE SEVERIDAD EN LAS INCLUSIONES
Niveles de severidad en las inclusiones
Tipo A
Evaluación
Tipo B
Tipo C
Tipo D
Fina
(máx.)
Gruesa
(máx.)
Fina
(máx.)
Gruesa
(máx.)
Fina
(máx.)
Gruesa
(máx.)
Fina
(máx.)
Gruesa
(máx.)
Muestra No. 1
0.5
0.0
0.0
0.0
0.5
0.0
1.5
0.5
Muestra No. 2
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
1.5
1.0
NRF-001-PEMEX-2000
0,5
0,0
1,0
0,0
0,5
0,0
1,5
0,5
La muestra No. 1 envío, cumple con los requerimientos establecidos para el nivel de
inclusiones que establece la NRF-001-PEMEX-2000.
La muestra No. 2 recibo, no cumple con los requerimientos establecidos para el nivel de
inclusiones que establece la NRF-001-PEMEX-2000.
5.3
Evaluación de la Segregación.
Se tomo una muestra de cada tramo de tubería, tanto de recibo como de envío la cual fue
cortada paralela al sentido de deformación del espesor de pared a la tubería con el fin de
comparar el nivel máximo aceptable de segregación el cual se presenta en la NRF-001PEMEX-2000 y se muestra a continuación:
En ambas muestras se realizo un macroataque de acuerdo a la especificación ASTM E 340,
utilizando una solución de ácido clorhídrico (HCl) diluido en agua destilada al 50 % a una
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temperatura de 80º C ± 3º C (176° F ± 6° F) durante 15 minutos. El resultado de la evaluación en la
zona más crítica se reporta en las fotomacrografías No. 3 y 4.
10X
FOTOMACROGRAFIA No. 3
Nivel de segregaciones de la muestra No. 1 - Envío
10 X
FOTOMACROGRAFIA No. 4
Nivel de segregaciones de la muestra No. 2 - Recibo
El nivel de segregación que presentan las muestras de envío y recibo cumplen con los
requerimientos establecidos en la NRF-001-PEMEX-2000.
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6. PRUEBA DE SUSCEPTIBILIDAD AL AGRIETAMIENTO INDUCIDO POR
HIDRÓGENO (HIC)
Esta prueba se realizó en la tubería identificada como Muestra No. 1 envío y Muestra No. 2
recibo, se evaluaron la zonas de soldadura, 90° y 180° de la soldadura. El método de prueba
para evaluar la susceptibilidad al agrietamiento inducido por hidrógeno, fue de acuerdo a lo
que establece la norma NACE TM-0284, utilizando la solución B. Las muestras se deben
tomar de acuerdo a lo indicado en el punto 9.2.4.1, llevando a cabo la prueba en ambas
muestras.
El método de evaluación debe estar de acuerdo a lo establecido en el NACE TM-0284, y
los valores que se registraron después de mantener las muestras por 96 horas en el reactor
fueron los siguientes:
Muestra
1
ENVIO
2
RECIBO
Sección
Soldadura A
Soldadura B
Soldadura C
90° Sold. A
90° Sold. B
90° Sold. C
180° Sold. A
180° Sold. B
180° Sold. C
Soldadura A
Soldadura B
Soldadura C
90° Sold. A
90° Sold. B
90° Sold. C
180° Sold. A
180° Sold. B
180° Sold. C
Longitud Grietas
(mm)
W
19.96
----------19.99
------19.95
19.96
-------------
T
a
b
6.27 4.84 .980
------------------------------6.27 4.0 1.06
------------------6.30 2.82 .866
6.28 3.15 .593
-------------------------------------
Sección (mm)
%CSR
----3.86
0
0
0
3.38
0
0
0
1.93
1.49
0
0
0
0
0
0
%CLR
----24.74
0
0
0
20.01
0
0
0
14.13
15.78
0
0
0
0
0
0
%CTR
----15.63
0
0
0
16.90
0
0
0
13.74
9.44
0
0
0
0
0
0
Promedio por Cupón
%CSR
%CLR
%CTR
1.28
8.25
5.21
0
0
0
1.12
6.67
5.63
1.14
9.97
7.72
0
0
0
0
0
0
Como podemos apreciar en los resultados la muestra identificada como envío presenta
grietas en la zona de soldadura y a 180°. Por otra parte la muestra identificada como recibo
presento agrietamiento únicamente en soldadura, en ambas muestras las dimensiones
rebasan los límites establecidos por la especificación NRF-001-PEMEX-2000, cuyos
valores aceptables son los siguientes:
CLR: 5.0 % máx.
CSR: 0.7 % máx.
CTR 1.0% máx
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Por lo que se concluye que las muestras evaluadas correspondientes a la tubería de envío y
recibo no cumplen con los requisitos para el servicio de trasporte de hidrocarburos
amargos.
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7.- CONCLUSIONES
Derivado de los resultados de laboratorio para las pruebas de: Composición química,
Determinación de tamaño de grano por análisis metalográfico, evaluación del nivel de
inclusiones no metálicas y resultados de la prueba de HIC. Se concluye que las muestras
presentadas no son adecuadas para el manejo de gas amargo.
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