Mantener la integridad de los equipos a presión es una realidad constante para cualquier propietario/operador. Los propietarios/operadores de equipos tales como recipientes, hornos, calderas, intercambiadores, tanques de almacenamiento y tuberías e instrumentación asociadas confían en un programa de gestión de integridad para evaluar la confiabilidad del equipo y proteger su integridad para una operación segura y eficiente. Varias técnicas no destructivas se utilizan comúnmente para monitorear componentes críticos, ya que comprender la metalurgia correcta de estos componentes es fundamental para su confiabilidad y operación segura. El uso del tipo incorrecto de material puede tener resultados desastrosos.
Probar algunos de estos componentes (como piezas pequeñas o conjuntos de tuberías) para el análisis de carbono y los grados de material puede ser un desafío debido a la geometría o el tamaño. Debido a la dificultad de analizar el material, estas piezas a menudo se excluyen del programa de Identificación Positiva de Material (PMI), pero simplemente no puede ignorar ninguna sección crítica, incluidas las tuberías principales de pequeño diámetro. Un componente más pequeño que falla en un sistema crítico puede tener el mismo impacto que una falla de un componente más grande. Las consecuencias de una falla pueden ser menores, pero las consecuencias pueden ser las mismas: incendio, tiempo de inactividad de la planta de proceso y lesiones.
A medida que la espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS) ha pasado de ser un método analítico de laboratorio a ser algo común, la capacidad de realizar el 100 % de las pruebas de carbono requeridas de todos los componentes en el campo es una enorme brecha en la industria que recientemente se ha llenado con técnicas analíticas. Esta tecnología portátil permite a los propietarios/operadores probar de manera confiable y precisa estos componentes para verificar el cumplimiento del proceso del material y proporciona una solución integral para la verificación de materiales en el sitio, incluido el análisis de carbono.
Figura 1. Análisis de carbono de la soldadura SciAps Z-902 ER308L de ¼” de ancho. Fuente: SciAps (Haga clic en la imagen para ampliarla).
LIBS es una técnica de emisión de luz que utiliza un láser pulsado para ablacionar la superficie de un material y crear un plasma. El espectrómetro integrado mide cualitativamente la luz del plasma, separando las longitudes de onda individuales para revelar el contenido elemental, que luego se cuantifica mediante la calibración integrada. Con las últimas innovaciones en analizadores LIBS portátiles, incluidas aberturas de salida muy pequeñas, se puede lograr una atmósfera de argón inerte sin sellar superficies curvas o piezas pequeñas, lo que permite a los técnicos probar piezas independientemente de su tamaño o geometría. Los técnicos preparan superficies, usan cámaras internas para apuntar a ubicaciones de prueba y analizarlas. El área de prueba es de aproximadamente 50 micrones, lo que permitirá a los técnicos medir piezas de cualquier tamaño, incluidas piezas muy pequeñas, sin la necesidad de adaptadores, recolectar virutas o enviar componentes de sacrificio al laboratorio.
Varios fabricantes producen analizadores LIBS portátiles disponibles en el mercado. Al buscar el analizador adecuado para su aplicación, los usuarios deben tener en cuenta que no todos los analizadores LIBS portátiles son iguales. Hay varios modelos de analizadores LIBS en el mercado que permiten la identificación del material, pero no el contenido de carbono. Sin embargo, en aplicaciones donde se requieren grados de material, se mide el carbono y el material se clasifica en función de la cantidad de carbono. Por lo tanto, el carbono es fundamental para un programa integral de gestión de la integridad.
Figura 2. Análisis de carbono SciAps Z-902 de un tornillo de máquina de 1/4 de pulgada, material 316H.Fuente: SciAps (Haga clic en la imagen para ampliarla).
Por ejemplo, el acero al carbono 1030 se identifica por su contenido de carbono, y los dos últimos números del nombre del material indican el contenido nominal de carbono: el 0,30 % de carbono es el carbono nominal en el acero al carbono 1030. Esto también aplica a otros aceros al carbono, como el 1040 y el 1050. Si se clasifica el acero inoxidable de la serie 300, el contenido de carbono es el elemento básico para identificar el grado L o H de un material, como el 316L o el 316H. Si no se mide el carbono, solo se identifica el tipo de material, no su grado.
Figura 3. Análisis de carbono SciAps Z-902 de un accesorio A106 de 1” s/160 para servicios de alquilación de HF Fuente: SciAps (Haga clic en la imagen para ampliarla).
Los analizadores LIBS sin la capacidad de medir carbono solo pueden identificar materiales, similares a los instrumentos de fluorescencia de rayos X (XRF). Sin embargo, varios fabricantes producen analizadores de carbono LIBS portátiles capaces de medir el contenido de carbono. Existen algunas diferencias fundamentales dentro de los analizadores, como el tamaño, el peso, la cantidad de calibraciones disponibles, la interfaz de muestra para superficies selladas versus no selladas y el acceso a piezas pequeñas para análisis. Los analizadores LIBS con pequeños orificios de salida no requieren un sello de argón para las pruebas y no requieren adaptadores de widgets requeridos por otros analizadores LIBS o unidades OES para probar widgets. La ventaja de esta técnica es que permite a los técnicos probar cualquier parte del procedimiento PMI sin el uso de adaptadores especiales. Los usuarios deben estudiar las diversas funciones del analizador para determinar si el instrumento puede satisfacer las necesidades de la aplicación prevista, especialmente si la aplicación requiere 100% PMI.
Las capacidades de los instrumentos LIBS portátiles están transformando la gestión del análisis de campo. Estos instrumentos ofrecen al propietario/operador un medio para analizar material entrante, material PMI en servicio/antiguo, soldaduras, consumibles de soldadura y cualquier componente crítico de su programa PMI, lo que proporciona una solución eficiente y fiable para cualquier programa de integridad de activos. Una solución rentable sin la mano de obra adicional ni el coste de comprar piezas de sacrificio ni recolectar virutas, enviarlas al laboratorio y esperar los resultados. Estos analizadores LIBS portátiles ofrecen a los usuarios funcionalidades adicionales que no existían hace tan solo unos años.
Figura 4. Análisis de carbono del alambre SciAps Z-902 de 1/8”, material 316L. Fuente: SciAps (Haga clic en la imagen para ampliarla).
La confiabilidad de activos incluye un programa integral de verificación de materiales, ahora completamente implementado en el campo, para verificar el cumplimiento del equipo y el funcionamiento seguro y eficiente. Con un poco de investigación sobre el analizador adecuado y la comprensión de la aplicación, los propietarios/operadores ahora pueden analizar y calificar de manera confiable cualquier equipo en su programa de integridad de activos, independientemente de la geometría o el tamaño, y obtener un análisis en tiempo real. Los componentes críticos de pequeño calibre ahora se pueden analizar de manera instantánea, segura y precisa, lo que proporciona a los propietarios/usuarios los datos necesarios para tomar decisiones críticas para proteger la integridad del equipo.
Esta innovadora tecnología permite a los propietarios/operadores mantener un alto grado de integridad y confiabilidad de sus equipos al llenar los vacíos en el análisis de campos de carbono.
James Terrell es Director de Desarrollo Comercial – NDT en SciAps, Inc., un fabricante de analizadores XRF y LIBS portátiles.
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