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Programa de Entrenamiento Acelerado para Supervisores

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2Selección de Materiales

Objetivos del Módulo:

Al terminar el presente Módulo USTED deberá estar conocer:

• La selección de materiales con base en el medio ambiente del campo petrolero

• El rango de categorías de servicio del medio ambiente del campo petrolero

• La selección de sellos de polímeros para medio ambientes petroleros típicos

• Los varios tipos de sellos y la razón de su uso

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Deformación de Metales

• Resistencia es la capacidad de un metal de soportar esfuerzos.

• Las cargas que pueden afectar un metal son: de tensión, de impacto, de compresión, de fatiga, de torsión y de corte.

• Resistencia Final a la Tensión – Es la carga máxima que un material puede soportar antes de fallar

• Límite Elástico es el esfuerzo máximo que el metal soporta sin sufrir una deformación permanente.

• La Resistencia a la Cedencia para los materiales más comunmente utilizados es el Límite Elástico.

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Propiedades Mecánicas

• Resistencia a la Tensión• Resistencia a la Cedencia• Dureza:

• Rockwell C o B• BHN

• Tenacidad

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Ubicación de las muestras para la Medición de la Resistencia

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Especímen para Prueba de Elongación

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Pruebas de Dureza• Forma de prueba no destructiva para estimar las

propiedades de tensión de un metal • Los métodos comunes incluyen la prueba de

Brinell - utilizada para pruebas repetitivas con carga de 3,000kg

• Prueba de Dureza Rockwell - escalas B y C. La escala B más común con carga de 100kg. La escala C utiliza carga de 150kg

• Prueba de Dureza de Vickers o Dureza de Pirámide de Diamante que se utiliza en trabajos de investigación, micro-estructuras, sensible a la preparación de la superficie

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Tipos de Dentados de Dureza

• La dureza de pirámide de diamante se utiliza para verificar micro-estructuras y características finas - se utiliza principalmente en laboratorios.

• Rockwell y Brinell se utilizan más comunmente en plantas industriales.

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Dureza a través de las Paredes

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Tenacidad: Prueba Charpy (de Resistencia al Impacto)

• Ésta es una prueba de impacto en la cual una muestra de barra con muesca, fija en ambos extremos, es golpeada por un péndulo que cae. La energía que se absorbe, determinada por la elevación subsiguiente del péndulo, es una medida de la resistencia al impacto o tenacidad del material. Este valor se conoce como valor de Impacto Charpy y normalmente expresado en Julios o en pie x libra. La temperatura de prueba y la orientación del espécimen también son parámetros importantes que se deben reportar.

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Ubicación del Especimen para la prueba CHARPY (Prueba de Resistencia al Impacto)

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Tamaño del Espécimen para el “CHV” Valor Charpy – Resistencia al Impacto

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Química de Tubulares API

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12)Carbon Manganese Molybdenum Chromium Nickel Copper Phosphorous Sulfur Silicon

Group Grade Type Min. Max. Min. Max. Min. Max. Min. Max. Max. Max. Max. Max. Max.1 H40 0.030 0.030

J55 0.030 0.030 K55 0.030 0.030 N80 0.030 0.030

2 L80 1 0.43 1.90 0.25 0.35 0.030 0.030 0.45L80 9Cr 0.15 0.30 0.60 0.90 1.10 8.00 10.00 0.50 0.25 0.020 0.010 1.00L80 13Cr 0.15 0.22 0.25 1.00 12.00 14.00 0.50 0.25 0.020 0.010 1.00C90 1 0.35 1.00 0.25 0.75 1.20 0.99 0.020 0.010 C90 2 0.50 1.90 N.L. N.L 0.99 0.030 0.010 C95 - 0.45 1.90 0.030 0.030 0.45T95 1 0.35 1.20 0.25 0.85 -0.40 1.50 0.99 0.020 0.010 T95 2 0.50 1.90 0.99 0.030 0.010

3 P110 0.030 0.030 4 Q125 1 0.35 1.00 0.75 1.20 0.99 0.020 0.010

Q125 2 0.35 1.00 N.L. N.L 0.99 0.020 0.020 Q125 3 0.50 1.90 N.L. N.L. 0.99 0.030 0.010 Q125 4 0.50 1.90 N.L. N.L. 0.99 0.030 0.020

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Requerimientos de Tensión y Dureza para Tubulares API

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

Fuerza de Cedencia

Dureza, Máxima

Grupo Grado Tipo

Mínima (psi)

Máxima (psi)

Fuerza de Tensión, Mínima

(psi) HRC BHN

Espesor de Pared Especificado

(pulgadas)

Variación Permisible de

Dureza (HRC)

1 H40 40,000 80,000 60,000 J55 55,000 80,000 75,000 K55 55,000 80,000 95,000 N80 80,000 110,000 100,000 2 L80 1 80,000 95,000 95,000 23 241 L80 9Cr 80,000 95,000 95,000 23 241 L80 13Cr 80,000 95,000 95,000 23 241 C90 1, 2 90,000 105,000 100,000 25.4 255 0.500 o menor 3.0 C90 1, 2 90,000 105,000 100,000 25.4 255 0.501 a 0.749 4.0 C90 1, 2 90,000 105,000 100,000 25.4 255 0.750 a 0.999 5.0 C90 1, 2 90,000 105,000 100,000 25.4 255 1.000 y mayor 6.0 C95 95,000 110,000 105,000 T95 1, 2 95,000 110,000 105,000 25.4 255 0.500 o menor 3.0 T95 1, 2 95,000 110,000 105,000 25.4 255 0.501 a 0.749 4.0 T95 1, 2 95,000 110,000 105,000 25.4 255 0.750 a 0.999 5.0 3 P110 110,000 140,000 125,000 4 Q125 1-4 125,000 150,000 135,000 0.500 o menor 3.0 Q125 1-4 125,000 150,000 135,000 0.501 a 0.749 4.0 Q125 1-4 125,000 150,000 135,000 0.750 y mayor 5.0

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MATERIALES API

Corrosión

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Conceptos de Corrosión

Aspectos Básicos de la Corrosión • La corrosión es un proceso electromecánico que

requiere que se lleven a cabo una reacción anódica y una reacción catódica al mismo tiempo.

• Se requiere la presencia de agua y de otros materiales corrosivos para que ocurra la corrosión.

• Para la mayor parte de los ambientes en el campo petrolero, las reacciones catódicas comunes son la reducción de iones de hidrógeno a hidrógeno y la reducción de oxígeno.

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Celda de Corrosión

• Esquema de celdas de ánodo y de cátodo en un fluido corrosivo

• Las reacciones se llevan a cabo al mismo tiempo sobre la superficie del metal.

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Celda de Corrosión sobre una Superficie Metálica

• Ejemplo de una reacción en una superficie de hierro con una salmuera ácida

• Muestra la disolución del hierro y la emanación del hidrógeno

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Análisis de un Número Seleccionado de Fallas en Industrias Relacionadas con el Petróleo

Tipo de falla Frecuencia (%)

Relacionada con CO2 28 Relacionada con H2S 18 Soldadura preferencial 18 Picaduras y hendiduras 15 Corrosión por erosión y choque 12

Galvánica 6 Corrosión por esfuerzo 3

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Tipo de falla Frecuencia (%)

Corrosión (de todos tipos) 33

Fatiga 18

Daño / sobrecarga mecánica 14

Defectos de fabricación (excluyendo defectos de soldadura)

9

Defectos de soldadura 7

Otros 10

Análisis de un Número Seleccionado de Fallas en Industrias Relacionadas con el Petróleo

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Ambientes Corrosivos

• Agua (Esencial)• Oxígeno• Sulfuro de Hidrógeno (H2S)• Bióxido de Carbono (CO2)• Cloruros (Cl-)• Azufre Libre• Ácidos

• Temperatura• Esfuerzos

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Formas de Falla por Esfuerzos de Corrosión “Stress Corrosion Cracking” – SCC

• Fractura por Corrosión de Sulfuro (SSC) -Falla de fragilidad por efecto combinados de esfuerzo de tensión y corrosión con agua y H2S.

• Fractura por Corrosión con Cloruro - Falla de ruptura bajo esfuerzo combinado de tensión y corrosión por la presencia de cloruros y agua.

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SCC- Puntos Importantes a Recordar• La SCC (Falla por Esfuerzos de Corrosión) puede

ocurrir tanto en aceros de baja aleación y en aceros de alta aleación de Ni con diferentes mecanismos y a una variedad de temperaturas.

• La falla inducida por esfuerzo corrosivo del hidrógeno asociado con material de alta resistencia, aleaciones de Cr con alto contenido de Ni. La solución consiste en limitar el grado de CW o de fuerza endurecida con la edad. Los límites se definen en MR-0175.

• Sinergia entre Cl y H2S en el proceso anódico. El H2S acelera la corrosión, aumenta la acidificación en picaduras y grietas, aumenta la absorción de hidrógeno de CRAs con base en Fe.

• La susceptibilidad a la temperatura varía con el tipo de aleación.

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Sulfuro de Hidrógeno

• Picaduras Localizadas• Falla por esfuerzo corrosivo de Sulfuro : El agua, el

H2S y un esfuerzo de tensión deben estar presentes, para provocar la falla del material.

• Mientras mayores sean los esfuerzos, menor será el tiempo para que ocurra la falla.

• A mayor temperatura, menor será la susceptibilidad.• Dureza máxima de acuerdo con NACE MR-01-75

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Corrosión por Sulfuro de Hidrógeno

• El H2S reacciona con el acero en presencia de agua, para formar sulfuro de hierro e hidrógeno.

• El hidrógeno atómico puede migrar en defectos en la estructura de cristal de acero. Bajo esfuerzos de tensión, se puede crear una grieta que pueda migrar a la superficie. Una falla asociada con este fenómeno se llama SSC (Falla por Esfuerzos de Corrosión).

• La prevención consiste en hacer máximas la resistencia y la dureza al carbón, emplear aceros de baja aleación y tipo “martensíticos”. Seguir los lineamientos de la Norma NACE MR-0175.

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Servicio en ambiente de ácido

• Simplemente porque se encuentre en la lista de las Normas de NACE como la Norma MR0175, no significa que sirva para todas las condiciones de servicios ácidos.

• Mayor Resistencia = mayor será el riesgo de falla por esfuerzo de corrosión

• Las nuevas Normas MR0175 / ISO 15156 se enfocan a los límites ambientales para grupos de aleaciones.

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Susceptibilidad de los Aceros de Baja Aleación A la Temperatura y al H2S

• A medida que aumenta la Resistencia de una aleación, la tolerancia a la cantidad de H2S se reduce.

• La susceptibilidad a la falla por esfuerzos corrosivos (SSC) también se reduce a medida que aumenta la temperatura.

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Cálculos Parciales de Presión- H2S

• El H2S generalmente se expresa en ppm. Es necesario convertir a porcentaje en moles. 10,000 ppm = 1% de mole o multiplicar ppm X 10(-6) para obtener fracción de moles.Ejemplo: 60 ppm de H2S en un gas con presión de fondo de10,000 psiLa presión Parcial del H2S será:

60 X 10(-6)= .00006 x 10,000psi = 0.6 psi de H2S

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La Severidad de los Ambientes Amargos

Dominio 0 “Servicio dulce”Dominio 1 “Servicio amargo ligero”Dominio 2 “Servicio amargo intermedio”Dominio 3 “Servicio amargo severo”

Al definir la severidad del ambiente que contiene H2S, debe considerarse el impacto en la adecuación de los materiales, con la posibilidad de la exposición significativa a fases de agua condensada de bajo pH o a ácidos que se utilizan para la estimulación del pozo y / o el contraflujo del ácido “gastado”.

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Región Amarga para los Sistemas de Gas

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Grados API para Tubulares operando en Ambientes de Gas Amargo

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Aleaciones para el Servicio en Ambientes de Gas Amargo - Norma NACE MR0175

TYPEMAXIMUM

HARDNESS HRC

per MR0175CONDITION

Carbon & low alloy steels 1018, 4130, 4140, etc. 22 Hot rolled, annealed, N, NT, NQT, QT

Martensitic Stainless Steel 410, 410-13 Cr, 420 Mod. 22 Q & Double T, Q&T

Austenitic Stainless Steel 304, 316 S.S. 22 Annealed

Precipitation Hardening S.S., 17-4 PH 33 Annealed & Double aged

Custom 450 31 Annealed & aged

Duplex Stainless Steel, 25 Cr 28 Annealed

Nickel Based Alloys

Monel 400 35

Monel K 500 35 No cold working

Incoloy 825 35 Cold worked

Incoloy 925 38

Inconel X-750 spring 50 Cold worked & aged

Inconel 625 35

625 Mod/725 40

Inconel 718 40 No cold working

Hastelloy C-276 35 Can be cold worked

MP35N 51 Cold worked & aged

MP35N Spring 55 Cold worked & aged

Elgiloy-spring 60 Cold worked & aged

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berger PrivateCorrosión por CO2

CORROSIÓN

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Corrosión Dulce, CO2

• La interacción del CO2 con el acero provoca corrosión con pérdida de peso o corrosión dulce. Esto ocurre con una presión parcial del CO2 de 3 psia.

• La corrosión se manifiesta en forma de picadurasmuy bien definidas sobre la superficie del metal.

• La corrosión por CO2 empeora con el aumento de temperatura – A diferencia de la corrosión con H2S.

• Para controlar el ataque del CO2: inhibición química, recubrimiento plástico o cerámico, Acero al 13% de cromo.

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Factores que Afectan la Corrosión con CO2

• Presión Parcial del CO2• Temperatura• pH• Flujo• Contenido de Agua• Química del Agua• H2S• Factor de depósito de costras

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Corrosión por Bióxido de Carbono

• Presión Parcial del CO2 = [% de moles de CO2] x [Presión de Trabajo (psi)] / 100

• Existen muchos paquetes de software para predecir índices de corrosión. En la empresa utilizamos el software Predict.

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Efecto de la Temperatura sobre el Índice de Corrosión del Acero al Carbón (Prueba de Autoclave)

Fuente: A. Ikeda, M. Veda y S. Mukia, “Comportamiento a la Corrosión por CO2 y Mecanismo del Acero al Carbón y de la Aleación de Acero “CORROSIÓN/83”

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berger PrivateFalla del Material

Por Corrosión con Cloruro

CORROSIÓN

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Fallas por Corrosión con Cloruro

• La falla del material por esfuerzo de corrosión con cloruro generalmente se asocia con altas temperaturas y la susceptibilidad aumenta con los cloruros.

• Existe preocupación a la falla por esfuerzos corrosivos (SCC) en los aceros austeníticos inoxidables (SS) de la serie 300 y en otros SS.

• Se obtiene resistencia significativa a la corrosión por Cloruros cuando la aleación contiene más del 20% de Cr y más del 35% de Ni.

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Selección de Materiales


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Criterios para la Selección de Materiales

1.Propiedades MecánicasA. Resistencia del tubular usado en el campo B. Resistencia de Diseño

2.Resistencia a la CorrosiónA. Compatibilidad AmbientalB. Resistencia de los Componentes

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Normas Aplicables

• NACE MR0175 Materiales para Servicio en H2S• ASME SECCIÓN IX Soldadura• API 5CT Tubería de Producción y de

Revestimiento.• API 14A Válvulas de Seguridad

Sub-Superficial• API 6A Equipo del Cabezal del Pozo• ASTM Requerimiento de Materiales • NORMAS ISO Normas varias

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Aceros Ferrosos

Fe + C AceroFe + Cr Acero InoxidableFe + Cr + Ni + Mo Acero Inoxidable

Austenítico Ni + Fe + Cr + Mo IncoloyNi + Cr + Mo Inconel Hastelloy

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Aleaciones Ferrosas

Metal/Alloy Composition Example RemarksIron Fe Pig Iron Not used

Carbon steelFe+C(C up to 2%)

1018, 1020 Low strength structural steel

Low Alloy SteelFe+C (Mn, Cr, Ni, Moless than 3%)

4130, 4140, 8620 Various strength levels, common

Med. Alloy SteelFe+C, (Cr, Mo morethan 5%)

9 Cr-1 MolyHigh strength - corrosionresistant. Will rust slightly

Stainless Steel Minimum 12% Cr Will not rust

Ferritic S.S. 12-27% Cr Ferritic 430,440Generally non-heat treatable.Not commonly used.

Martensitic S.S.Fe+Cr, Cr 12-%Fe+Cr+Ni+Mo

410, 13CrSuper 13Cr

Heat treatable. Good for CO2

Austenitic S.S.Fe+18% Cr+8% Ni+2-3% Mo

304, 316 Soft, non-heat treatable

PrecipitationHardening S.S.

Fe+Cr+Ni+Cu+Cb+Ta

17 Cr+4Ni(17-4PH)

High Strength

Duplex S.S.Austenitic/Ferritic

Fe+Cr+Ni+Mo+Cu+N

22Cr25Cr(918)

Higher strengthGood for CO

2

Cast Iron Fe+C (C, 2-4%) Inexpensive

Gray Cast Iron Fe+Graphite (C) Used in packer

Ductile Cast Iron Fe+Cemintite (Fe3C)More ductile than gray cast iron.Packer parts

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Equipo de Completación en Función de los Grados de Tubulares

•725•C-276

•925, 718•825

•25 Cr ó 718 •22 / 25Cr (Duplex)

•Super 13Cr•Super 13Cr

•410 / 13Cr, 420 Modificado.•13Cr (420 Modificado)

•4130 Modificado (90 ksi), T-95, 925 para pasajes pulidos

•C-90/ T-95

•4130 / 4140•J-55, C-75, N-80, L-80

Material del Equipo de Completación

Tubular

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Propiedades de las AleacionesALEACIiN 4130/4140 9Cr - 1Mo 410 - 13CR 420M Super 13 Cr 925 718 725 C - 276

QUzMICA

Carb—n, C 0.28 - 0.45 0.15 0.15 0.18 -

0.22

0.03 0.03 0.045 0.03 0.01

Cromo, Cr 0.80 - 1.20 8.00 - 10.00 12.5 - 13.5 12.5 -

14.0

11.5 - 14.0 19.5 - 22.5 17.0 - 21.0 19.0 - 22.5 14.5 - 16.5

Molibdeno, Mo 0.15 - 0.025 0.90 - 1.10 0.50 0.20 - - - 2.5 - 3.5 2.80 - 3.30 7 - 9.5 15.0 - 17.0

N’quel, Ni - - - - - - - - - - - - 4.00 - 6.00 42.0 - 46.0 50.0 - 55.0 55.0 - 59.0 Balance

Cobre, Cu - - - - - - - - - - - - - - - 1.5 - 3.5 0.23 - - - - - -

Hierro, Fe Balance Balance Balance Balance Balance 22.0 Min. Balance 1.00 4.0 - 7.0

Manganeso, Mn 0.40 - 1.00 0.30 - 0.60 1.00 1.00 1.00 1.00 0.35 0.35 1.00

Azufre, S 0.025 0.025 0.005 0.005 0.010 0.03 0.01 0.01 0.01

F—sforo, P 0.025 0.025 0.020 0.020 0.030 0.03 0.01 0.015 0.04

Silic—n, Si 0.15 - 0.35 0.25 - 1.00 0.50 1.00 1.00 0.5 0.35 0.20 0.08

Columbio + Tantalio Cb+Ta (Nb+Ta)

- - - - - - - - - - - - 0.15 - 0.45V = 0.50

0.50 4.75 - 5.50 2.7 - 4.0 3.0 - 4.5

Cobalto, Co - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1.0 Balance 2.5

Titanio, Ti - - - - - - - - - - - - 0.50 1.9 - 2.4 0.80 - 1.15 1.0 - 1.7 V = 0.35

Aluminio, Al - - - - - - - - - - - - N-0.10 0.1 - 0.5 0.40 - 0.60 0.35

PROPIEDADES

M‡x, HRc 22 22 22 22 30 38 40 40 35

0.2% Cedencia deCorrelaci—n (ksi) 80 80 80 80 95 110 120 120 110 - 160

Tratam. de Calor Enfriar Enfriar Enfriar y Enfriar Enfriar Sol. Recocer Sol. Recocer Sol. Recocer Trabajo Fr’o

Templar Templar Templar Doble Templar Templar Y envejecer Y envejecer Y envejecer

Costo Relativo 4130 = 1.00 1.00 1.5 2.25 2.50 3.00 8.00 10.00 15.00 25.00H2S Bueno Satisf. Pobre Pobre Satisf. Excelente Excelente Excelente Excelente

CO2 Pobre Bueno Bueno Bueno Bueno Excelente Excelente Excelente Excelente

Temp. Aprox.LzMITE OF

300 300 300 300 350 350 350 400 450

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Guía General para Selección de Materiales

• 725, C-276, etc.• Severamente Corrosivo + Temperaturas mayores a 300°F

• 925/718 (Ni-Cr) aleaciones• Severamente Corrosivo H2S, CO2, hasta 300°F

• 22/25Cr S.S.• Corrosión por CO2, Bajo H2S Temperaturas Más Altas

• 22/25Cr S.S.• Corrosión por CO2, Rastro de H2S

• 4130 Externa (22 HRc máx) 9 Cr-1 Mo (Flujo Mojado)

• Corrosión Ligera a Moderada, Bajo H2S, CO2 + Temperaturas Bajas de Agua, <250°F

• 4130/4140 (pasajes pulidos 9 Cr-1 Mo)• Servicio No-Corrosivo

Aleación RecomendadaAmbiente

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Materiales para los equipo de Completación

4140 ext., 17-4PH o 25Cr partes f.w.

925/718 f.w. 4140 ext.

13CR f.w. 4140 ext.

4130/4140Obturador

17-4PH, a la Especial 450, 25Cr

925/7184104130SPM

17-4PH o 25Cr925/71813CR9CRNiple

17-4PH o 25CrEl oxígeno se mantiene al mínimo

925/718 f.w. o todo 925/718 (para tubería dúplex o de 825)

13CR fl mojado 4140 ext o (todo 13CR para tubería de 13CR)

9CR, 4140 sumergida en fluido ext.

SSSV

Servicio de Inyección de Agua

Servicio severo y/o H2S-CO2

Servicio intermedio y/o CO2

Servicio General y/o amargo

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Equipo para Servicio en H2S Normal ó Bajo

• Aceros de baja aleación, 4130 / 4130 utilizados para la mayor parte de los equipos de completación.

• Los componentes de válvulas de seguridad sumergidas se hacen de 9Cr-1Mo. Los componentes de pasaje pulido como las sillas de asentamiento se fabrican de 9Cr-1Mo o de aleaciones más altas.

• Los aceros LA y 9Cr-1Mo normalmente están tratados con calor hasta un punto de cedencia de 80ksi y su dureza está controlada en HRC 22 de acuerdo con las normas NACE.

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Servicio en Ambiente Intermedio y/o de Corrosión por CO2

• Se da una consideración importante a problemas de corrosión con pérdida de peso. La meta es una vida de servicio de 10-20 años o mayor si se requiere.

• Generalmente se utilizan aleaciones 13Cr, y Super 13Cr.

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Aceros Inoxidables 13Cr Modificados

• Ofrecen más alta Resistenciacomo los aceros de Grado 95 y 110 Ksi

• Tienen mayor Tenacidad• Ofrecen mayor Resistencia a corrosión con CO2 • Son de un aumento moderado en el Costo• Disponibilidad de Acero en Barras• Pobres para resistir corrosiones con H2S

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Materiales para Ambientes corrosivos con H2S – CO2 – Cl – Temperatura

• 9 CR - 1 Molibdeno• Para Baja Temperatura

• 718 • Para Alta Temperatura• Para Mayor Resistencia

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Aleación 718• La aleación aeroespacial se optimizó para su uso en la

industria del petróleo y gas. • Se utiliza en válvulas de seguridad, válvulas de

levantamiento neumático, obturadores, etc. • Se ha hecho un gran esfuerzo para optimizar los

tratamientos con calor para obtener una combinación de aguante a los esfuerzos, tenacidad y resistencia a la corrosión requeridas.

• Solución recocida entre 1,850°F y 1,900°F de 1hr a 2hrs• Envejecimiento entre 6hrs y 8hrs a 1,425-1,475°F• Propiedades típicas: YS de120 ksi, valor de impacto

Charpy minimo de 35 pies-lbs, dureza HRC de 32 a 40

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Aleación 925/718

• Resistencia a la Cedencia: 925 - 110 ksi Min.718 - 120 ó 130 ksi Min.

• Isotrópica• Excelente Resistencia a la Corrosión• Disponible en Acero en Barras de todos los tamaños • Cumple con la Norma NACE MR0175• No hay problema con la acidificación• Probada en ambientes de HP/HT• Diámetro externo menor / Diámetro interno mayor• Reducción en la Cedencia menor al 5% a 350ºF• Puede soldarse

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Costo RelativoRAW MATERIAL BAR STOCK

ALLOY $/lb.

4130 1.0

4140 1.0

9Cr 1.5

410-13Cr 2.0

420 Mod. 2.0

17-4 3.0

304 2.5

316 3.0

S13Cr 5.0

450 6.0

918 5.5

Monel K-500 12

925 11.5

718 12

625M 20

725 20

C-276 50

MP35N 60

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Usos de Aleaciones No-FerrosasMetal/Alloy Composition Example RemarksAluminum Al 6061-T6 Soft

Copper Cu -- Soft, electrical use

Brass Cu+ZnYellow Brass (halfhard)

Shear pins,various strengths available

Bronze Cu+Sn (tin)Phosphorus-BronzeAl Bronze

Bearings - busings, etc.

Monel Ni+Cu Monel 400 Soft, corrosion resistance.

Ni+Cu+Al+Ti Monel K-500High strength, corrosion resistance.

Inconel Ni+Cr Soft

Ni+Cr+Fe+Cb Inconel X-750High strength, used as spring material

Ni+Cr+Fe+Mo+Ti/CbMonel 718,Inconel 725, 625M

Highly corrosion resistant.

Incoloy Ni+Cr+Fe Incoloy 825 Soft, corrosion resistance.

Ni+Cr+Fe+Ti Incoloy 925 High strength, corrosion resistance.

Cobalt Cb+Ni+Cr+Mo MP35NUltra-high strength, high corrosion resistant, normallyused as spring material.

Titanium Ti Ti 6-2-4-6Ultra high strength, high corrosion resistance.

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Materiales de Sellado

Elastómeros

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Elastómeros

Tipos de Materiales

• Nitrilo• HNBR

• Viton• Aflas• Chemraz

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Nitrilo

Aplicaciones:

• En Empaques tipo “V”, Anillos “O”, Sellos con Adherencia, Elementos de sello en Obturadores

• Para temperaturas de trabajo ≤275°F • Servicio Estándar

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HNBR (HSN)

Aplicaciones:

• Para temperaturas de trabajo de 275°F a 325 °F

• Usado en elementos de sello en obturadores

• Para sellos con adherencia • En empaques tipo “V” • En anillos “O”

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Viton

Aplicaciones:

• Para temperaturas de 300°F a max. 400°F• En ambientes de gas amargo sin inhibidor a

base de Aminas• En anillos “O”• En sellos “T”• Para asientos suaves• Sellos con adherencia

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Aflas

Aplicaciones:

• Para temperaturas de 300°F a 400°F máx.• 95°F límite mínimo para anillos “O” a 10,000 psi • Para servicio en ambiente de gas amargo

Inhibido • Requiere de Dispositivo Anti-Extrusión• En anillos “O” y en Sellos “T”• Para Empaques tipo “V” • Para elementos de sello en obturadores

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Chemraz

Características:

• Bajo Peso Molecular y Densidad de Cadena Cruzada

• Bajas Propiedades Mecánicas• Requiere dispositivo Anti-Extrusión• De costo elevado • Empleado en anillos “O” y en Sellos “T”• Para empaques tipo “V”

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Guía General para Selección de ElastómerosEnvironment: Nitrile HNBR Viton® Aflas® Chemraz® Kalrez®

Maximum Temperature 275°F 350°F 400°F 400°F 400°F 400°F

Crude Oil OK OK OK OK OK OK

Hydrocarbons Hasta 275°F Hasta 325°F OK OK OK OK

Methane Gas OK OK OK OK OK OK

Water Hasta 275°F Hasta 300°F Hasta 300°F OK OK OK

H2S** Hasta 100 ppm Hasta 1000 ppm Hasta 300°F Hasta 400°F Hasta 400°F Hasta 400°F

CO2 Gas OK OK OK OK OK OK

Water Based Muds OK OK Hasta 300°F OK OK OK

Oil Based Muds OK OK OK OK OK OK

Brine Completion Fluid OK OK Hasta 300°F OK OK OK

Sea Water OK OK Hasta 300°F OK OK OK

Zinc Bromide NO NO Hasta 300°F Hasta 400°F Hasta 400°F Hasta 400°F

Amine Inhibitors Hasta 250°F Hasta 300°F Hasta 200°F Hasta 400°F Hasta 400°F Hasta 400°F

HCl Acid Hasta 250°F Hasta 300°F Hasta 300°F Hasta 400°F Hasta 400°F Hasta 400°F

Methanol Hasta 250°F Hasta 300°F Hasta 300°F OK OK OK

Steam NO NO NO OK OK OK

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berger PrivatePrincipios de las Pruebas

No Destructivas – NDT


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Evaluación No-Destructiva

• Se realizan pruebas, exámenes o evaluación de un componente para detectar defectos / fallas internos o superficiales en materiales empleando técnicas que no dañan ni destruyen el componente que se está evaluando.

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Pruebas Penetrantes

• Principio: La superficie de prueba se cubre con un líquido penetrante que busca grietas conectadas con la superficie. El líquido brota de las grietas y mancha otro recubrimiento de potencia que se aplica a la superficie después de remover el exceso de la primera película líquida de la superficie, para someter los objetos a prueba.

• Tipos de Penetrantes• Que pueda lavarse con agua• Que pueda removerse con solvente

• Objeto de la prueba: Localizar Grietas, hoyuelos, astillas, costuras, fracturas por enfriamiento, fugas, etc

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Para asegurar la visibilidad, el penetrante líquido contiene un tinte de color que se ve fácilmente con luz blanca o un tinte fluorescente que se ve con luz negra (ultravioleta).

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Partícula Magnética

• Principio: El objeto de prueba o parte de éste se encuentra magnetizado. Se aplica polvo magnético sobre la superficie y se acumula en regiones donde el campo magnético hace erupción o emerge como resultado de defectos en la superficie o bajo ella.

• La indicación depende de la dirección y de la fuerza del campo magnético así como del polvo y vehículo para aplicarlo.

• Técnicas de Magnetización• Inducción directa (pinchazos) – Corriente Alterna Vs. Directa• Inducción indirecta (juntas) – Requerimientos de corriente

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Cuando se fuerza el campo de fuga fuera de la pieza, las partículas de hierro son atraídas, mostrando una indicación de discontinuidad. Aún algunas discontinuidades bajo la superficie se pueden detectar si el campo de fuga es suficientemente fuerte como se muestra a continuación:

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Radiografía con Rayos X ó Gamma

• Principio: La radiación penetrante emitida por una fuente de isótopo es impuesta sobre el objeto que se prueba. La radiación transmitida o atenuada por el objeto de prueba se utiliza para formar una imagen o detectar la estructura interna y/o los defectos en las secciones cruzadas gruesas de materiales gruesos.

• Tipos de radiación• Rayos Gamma• Rayos X

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Características:

• Para detectar grietas, porosidad, huecos e inclusiones

• Normalmente se aplica a materiales metálicos densos o gruesos.

• Objetos completos o estructuras con amplio rango de formas y tamaños

• Piezas fundidas, componentes gruesos o grandes y en especial, configuraciones no accesibles a los generadores de rayos x

• Peligro de Radiación

Radiografía con Rayos Gamma

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Radiografía con Rayos X

Características:

• Para detectar grietas, porosidad, huecos e inclusiones• Metales, no-metales, compuestos y materiales mixtos• Objetos o estructuras completas con amplia variedad

de formas y tamaños • Control de calidad de uniones y soldaduras• Partes sueltas o perdidas y mecanismos de rotura• La sensibilidad disminuye con el aumento de espesor.• Las grietas deben estar orientadas de forma paralela a

las vigas. • Peligro de radiación

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Pruebas de Ultrasonido

• Aplicaciones:• Medición de espesor de pared• Medición de espesor de pared a temperatura

elevada• Detección de defectos en las vigas en ángulo• Grietas, huecos, laminación, inclusiones y

desconexiones

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La mayor parte de los traductores de pruebas de contacto tienen placas de desgaste frente al elemento piezoeléctrico para protegerlo. La excepción a ello es el traductor de cuarzo.

Como se muestra, los traductores de contacto pueden ser de “viga recta” o de “viga en ángulo”.

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Aplicaciones de Pruebas de Contacto

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Visual - Óptica

• Principio: Se aplica la Inspección Visual Directa y la Inspección con Ayuda Óptica a las superficies de los objetos, para detectar indicaciones de defectos y anomalías de manera independiente y en combinación con otras técnicas de Evaluación No Destructiva, NDE.

• Luz visible (luz ultravioleta con materiales fluorescentes)

• Fotones reflejados o transmitidos• Medios: Ojos, ayuda óptica, lupas, exploradores de

conductos• Imagen Visual• Medición Directa: se utiliza con otras técnicas para la

interpretación directa (por ejemplo: penetrantes líquidos, partícula filtrada, partícula magnética)

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ESPECIFICACIONES PARA LAS SOLDADURAS


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Soldadura

• Sólo por el hecho de que se pueda dibujar, no significa que puede soldarse.

• Se requiere de calificación del procedimiento de soldadura conforme a la norma ASME Sección IX.

• Se debe dar consideración a soldaduras de alta presión y temperatura, en especimenes bajo esfuerzos o con distorsión del material.

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Procedimiento de Soldadura

• Acero al Carbón y Acero de Baja Aleación• Carbón Equivalente• Precalentar• Tratamiento de calor posterior

a la soldadura• Liberación de esfuerzo• Enfriar y templar

• Acero Inoxidable• 410 Vs.. 13Cr• Precalentar• Tratamiento de calor

posterior a la soldadura

• Aleaciones de Níquel• Soldadura en la

condición de recocido• Recocido y

envejecimiento posterior a la soldadura

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Tratamiento de Calor

Acero

DuroPrecipitarEnvejecer

SuaveEnfriar RápidoRecocer en Solución

Aleaciones de Níquel y Acero Inoxidable Austenítico

Esfuerzos liberadosLiberar Esfuerzo

Propiedades Mecánicas DeseadasTemplar

DuroEnfriarEnfriar Rápido

Grano UniformeNormalizarEnfriar con Aire

SuaveRecocidoEnfriar lentamente

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GTAW - Soldadura de Arco con Gas de Tungsteno (Quemado con Gas o Arco de Helio)

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SMAW - Soldadura de Arco con Metal Cubierto (Barra)

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Fin del Módulo
