mantenimiento tanque de mantenimiento tanque de azufre sr

Transcripción

MANTENIMIENTO DEL TANQUE DE AZUFRE SR-01A
MANTENIMIENTO TANQUE DE
AZUFRE SR-01A
PLANTA DE ÁCIDO
SULFÚRICO
T
INST. 215 / 218
X MESA REDONDA DE ACIDO
SULFURICO - CHILE
Con la participación de: Jairo Palacios, Simón Carrasco, Ángel Araujo y Pedro González
NOVIEMBRE 2014
INTRODUCCIÓN
El 03 de Marzo
a o de 2014
0 e
el tanque
a que de a
almacenamiento
ace a e o de a
azufre
u e líquido
qu do S
SR-01A,
0 , de
26 m de diámetro y 11 m de altura y en servicio desde 1986, fue fabricado a partir de
acero al carbono estructural ASTM A 36 y cuyo espesor varía con cada anillo, para el
momento del evento contenía 5 m de altura de azufre correspondiente a 4695
toneladas métricas, sufriendo un derrame de una gran cantidad azufre, forzando la
paralización de la planta de ácido sulfúrico Inst.
Inst 218.
218
INTRODUCCIÓN
Objetivo: Reparar el tanque de almacenamiento de azufre TAG SR-01
SR 01 A,
A el cual surte
a la planta de ácido sulfúrico Inst. 218 cumpliendo los requerimientos de diseño,
legislación Venezolana y con Códigos internacionales aplicables, sin afectaciones al
proceso y equipos asociados, en el menor tiempo posible.
Problema: Reemplazo parcial del material del fondo y primer anillo inferior del tanque
SR-01 A.
INTRODUCCIÓN
El tanque fue enfriado para inspección,
inspección constatando el derrame de 4 m de columna
correspondiente a 3756 toneladas métricas de azufre. El aislamiento inferior fue
removido, encontrando grandes zonas con severa pérdida de espesor en toda la
periferia del tanque a una altura de 40 cm con respecto al piso del tanque.
La lámina de pared y de piso fueron inspeccionadas con UT para determinar el
espesor remanente, determinándose gran pérdida de dicho espesor de pared y el
deterioro en el piso interno, y verificándose un mecanismo de deterioro de pérdida
de espesor por corrosión uniforme o corrosión bajo aislamiento.
aislamiento
ACONDICIONAMIENTO DEL EQUIPO PARA INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO
Una vez presentada la falla, se acondicionó
el tanque para su intervención:
Derrame de azufre como consecuencia
perforaciones en láminas de la pared cilíndrica.
de
1. Conformación del terreno en todo el
contorno del tanque.
tanque
2. Instalación de dos cuerpos de andamios
de altura en todo el perímetro del tanque.
3. Remoción de las láminas acanaladas de
aluminio y del aislante térmico en la parte
inferior de la pared del tanque hasta una
altura de 2,5 mts en toda la periferia.
4 Remoción del azufre solidificado en toda
4.
la periferia inferior del tanque mediante
limpieza manual mecánica.
5. Limpieza con chorro de arena (SSPC
SP6) en toda
t d la
l periferia
if i inferior
i f i del
d l tanque.
t
INSPECCIÓN
Ó DEL EQUIPO
Durante inspección visual se observó severa
pérdida de material y perforaciones como
consecuencia del mecanismo de degradación de
corrosión bajo aislamiento. El modo de falla se
presentó en toda la periferia del tanque,
específicamente en el área comprendida entre la
pestaña de fondo y 40cm de la unión pared/piso.
Corrosión severa con pérdida de material y
perforaciones en láminas del cuerpo del tanque
A fin de definir el área afectada, se realizó
medición de espesores en láminas del cuerpo
cilíndrico
ilí d i
en zonas adyacentes
d
t
a la
l falla,
f ll
corroborándose con este ensayo que el ataque
fue localizado.
Tabla de medición de espesores en láminas del cuerpo cilíndrico
Matriz para medición de espesores en láminas del
cuerpo del tanque
ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO REALIZADAS
Teniendo en cuenta la poca flexibilidad operacional y los compromisos de
producción a nivel nacional,
nacional se planteó la estrategia de intervenir el tanque de
manera parcial, recomendándose las siguientes reparaciones temporales:
1. Reemplazo de toda la periferia del cuerpo cilíndrico del tanque a una altura de
50 cm desde la unión pared/piso. Láminas de material ASTM A-36 de 25mm de
espesor.
2 Reemplazo de sección de láminas del piso en toda la periferia del tanque.
2.
tanque La
profundidad de la reparación (distancia radial desde la unión pared/piso hacia el
centro del tanque) será definida según inspección. Láminas de material ASTM
A-36 de 10mm de espesor.
A fin de garantizar la integridad mecánica del tanque, se dieron facilidades para
inspección
p
interna,, p
para de esta manera definir el alcance de los trabajos
j
de
mantenimiento mayor.
INSTALACIÓN DE VIGAS DE REFUERZOS
Para evitar deformaciones
durante el reemplazo de las
láminas del cuerpo del tanque
se instalaron vigas IPN-160,
longitud 1,6
1 6 mt,
mt para rigidizar
el equipo, distanciadas entre
sí a 7 mt. Las vigas de
refuerzo fueron fijadas al
tanque
con
soldadura
intermitente,
empleando
proceso SMAW, electrodo
E 7018.
E-7018.
Proceso de instalación de vigas de refuerzo
CORTE DE LÁMINAS DE PARED
El corte de las láminas corroídas se
realizó en secciones de 50 cm de altura
(medidos desde la unión pared / piso) y
70 m de longitud.
La remoción de las ventanas se
realizaron en zonas diametralmente
opuestas.
El
total
de
ventanas
extraídas
simultáneamente no excedió el 40% del
perímetro del tanque a fin de garantizar el
soporte de carga estructural.
Proceso de corte empleado: Arcair
Proceso de corte con arc air en láminas de pared
REMOCIÓN DE SEDIMENTOS
Una vez extraída la lámina del cuerpo
cilíndrico, se procedió a remover el
azufre solidificado en el fondo del
tanque empleando taladro neumático y
herramientas manual mecánicas.
mecánicas
Azufre solidificado
Finalizada la remoción de sedimentos,
se realizó limpieza con chorro de arena
(
(sandblasting)
dbl ti ) en lámina
lá i del
d l piso.
i
INSTALACIÓN DE LANA MINERAL
Para evitar
P
it
l
la
i i ió
ignición
d l azufre
del
f
durante los procesos de corte y
soldadura, se instaló lana mineral para
aislar el azufre solidificado de cualquier
chispa generada en los procesos
mencionados
Lana mineral colocada para aislar el azufre y evitar la
ignición durante el proceso de soldadura
INSPECCIÓN DE LÁMINAS DEL PISO (VT / UT)
Finalizada la limpieza con chorro de
arena (sandblasting) en lámina del piso,
piso
se realizó inspección visual (VT) y
medición de espesores (UT) a fin de
evaluar la integridad mecánica del
componente y definir área de
reparación.
M di ió de
Medición
d espesores en láminas
lá i
d l piso
del
i
CORTE Y PREPARACIÓN DE LÁMINAS DEL PISO
Bisel simple en V a 60°
Detalle de Bisel
Proceso de corte en láminas del piso del tanque
El co
corte
te de las
as láminas
á
as de
del p
piso
so se realizó
ea ó
con esmeril, por secciones en todo el
perímetro del tanque, con una dimensión de
2 mt medidos radialmente desde la unión
pared/piso hacia el centro del equipo.
equipo
LIMPIEZA DE LOSA DE CONCRETO
Una vez removida la sección del p
piso se
aplicó limpieza con chorro de arena a la
losa de concreto expuesta, con el propósito
de remover restos de material, impurezas y
cualquier contaminante que pudiera afectar
el desempeño en servicio de la nueva
sección del piso.
Restos de material y contaminantes en losa de
concreto
INSTALACIÓN Y SOLDADURA DE LÁMINA DE PISO
Procedimiento de Soldadura N°S-120202003
Proceso de soldadura SMAW, electrodo
E-6010, Ø1/8, para pase raíz y electrodo
E-7018,, Ø1/8 p
para p
pases restantes.
Instalación de láminas nuevas en piso del tanque
La instalación de las láminas del piso
se realizó por secciones en todo el
perímetro
í t
d l tanque,
del
t
con una
dimensión de 20 cm medidos
radialmente desde la unión pared/piso
hacia el centro del equipo.
q p
Soldadura de láminas del piso
INSPECCIÓN DE LÁMINAS DEL PISO (VT / PT)
Durante el proceso de soldadura de las
láminas del piso, se realizó inspección
visual y líquidos penetrantes al pase de
raíz e inspección visual al pase de
relleno.
ll
Inspección visual en soldaduras de láminas del piso
PREPARACIÓN
Ó DE BISEL EN LÁMINA
Á
DE PARED
Detalle del bisel superior (soldadura horizontal)
Detalle del bisel unión p
pared / p
piso
El bisel superior se realizó según
referencias del plano N°218-B-3-00555,
realizando bisel simple,
p
con ángulo
g
de
45° en lámina existente y cara plana en la
lámina nueva. La preparación del bisel
fue con oxicorte y el acabado
con
esmeril.
El diseño de junta para la
unión pared / piso fue en
ángulo
con
penetración
completa a un ángulo de 45
completa,
45°
y recargo con filete (pierna
del filete 10mm)
Detalle del bisel para soldaduras verticales
El diseño
di
d jjunta para las
de
l
uniones
i
verticales fue a tope con bisel simple en
V a 60°
INSTALACIÓN DE RESPALDO SUPERIOR (BACKING)
Instalación de respaldo de soldadura
Detalle de Backing superior
A efectos de mejorar la calidad de la soldadura, se
instaló un respaldo (Backing) en la parte posterior
d la
de
l unión
ió para soportar
t y retener
t
ell metal
t l de
d
soldadura fundido, con el propósito de mejorar la
penetración y reducir la contaminación del cordón
de soldadura con azufre.
Para el respaldo se utilizaron láminas de material
ASTM A36 de 6mm de espesor y 50cm de ancho,
soldadas de manera intermitente (filete de
soldadura de 10mm con espaciado de 60 cm)
empleando el procedimiento N° S120202003
Respaldo de soldadura (Backing)
INSTALACIÓN Y SOLDADURA DE TOPE INFERIOR (BACKING)
Para el respaldo en la soldadura
pared / p
p
piso se emplearon,
p
al igual
g
que en el respaldo superior,
láminas de material ASTM A36 de
6mm de espesor y 50mm de
ancho.
ancho
La función del respaldo inferior,
además de soportar y retener el
metal de soldadura fundido, fue
servir como guía o tope durante el
proceso de instalación de la lámina
de pared.
pared
Respaldo de soldadura y/o tope inferior(Backing)
Soldadura intermitente (filete de
soldadura de 10mm con espaciado
d
de
60 cm).
) Procedimiento
P
di i t
N°
S120202003.
INSTALACIÓN DE LÁMINA DE PARED
La instalación de las láminas de pared
se realizó por secciones en todo el
perímetro del tanque, con dimensiones
de 50 cm de altura y longitud en
algunos casos variable, según la
ubicación de la lámina.
Instalación de lámina de pared
Distribución y dimensiones de láminas de reemplazo en el perímetro del tanque
SOLDADURA DE LÁMINA DE PARED
Procedimiento de Soldadura:
Para la reparación del equipo se utilizó un
procedimiento de soldadura combinado:
Pase
Raíz:
Proceso
de
soldadura
SMAW,
electrodo
E-6010,
Ø1/8.
Procedimiento N° S-120202003
Soldadura de lámina de p
pared
Pase de Relleno: Proceso de soldadura
GMAW,
electrodo
ER-70S-6,
Ø1/8,
Procedimiento N
N°S-12041000
S 12041000
INSPECCIÓN DE LÁMINAS DE PARED (VT / PT)
Se realizó inspección visual y líquidos
penetrantes
t t
coloreados
l
d
removibles
ibl
con
solvente (Tipo II-C) en soldaduras tanto
horizontales como verticales. El ensayo
j
las
premisas
p
se
efectuó
bajo
establecidas en el Código ASME sección
V, artículo 6.
Líquidos penetrantes en soldadura del pase raíz
Se realizó 100% inspección visual y 10%
spot ultrasónico en soldadura de relleno.
El ensayo de ultrasonido se efectuó bajo
las premisas establecidas en el Código
ASME sección V, artículo 4.
Ultrasonido en soldaduras de la pared del tanque
APLICACIÓN DE AUTONIVELANTE
Autonivelante
A
t i l t aplicado
li d entre
t la
l fundación
f d ió y ell piso
i
del tanque
Luego de
L
d terminado
t
i d los
l
t b j
trabajos
d
de
soldadura en el cuerpo cilíndrico del
tanque, se aplicó polímero epóxico
autonivelante
auto
e a te (Cata
(Catalizador
ado NOVOLAK
O O
265 y concreto PTC) entre la fundación y
el piso del tanque con el propósito de
nivelar la superficie y reducir la
separación producida por el deterioro de
concreto, para así mejorar el soporte del
equipo y reducir las tensiones en la
soldadura p
pared / p
piso durante el
servicio.
CONCLUSIONES
Como resultado de la inspección,
inspección se constató que no hubo pérdida de espesor por el
lado interno del tanque, en contacto con el azufre líquido, sino por el lado externo
del tanque, recubierto de aislamiento térmico y expuesto al ambiente, y que la
pérdida de espesor se debió principalmente a corrosión uniforme.
La falla se
presentó a lo largo de toda la periferia del tanque en el extremo inferior del primer
anillo, debido a la acción del ambiente altamente corrosivo del CPM, por acción
combinada del salitre, emisiones de las plantas de ácido sulfúrico, ácido fosfórico,
fertilizantes NPK y las constantes fugas de condensado del tanque SR
SR-01A
01A. El
espesor remanente medido para el momento de la falla era de 5 mm con múltiples
perforaciones de la lámina.
G C S POR
GRACIAS
O SU
S ATENCIÓN
CÓ

mantenimiento tanque de mantenimiento tanque de azufre sr

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