Mantener la integridad de los equipos a presión es una realidad constante para cualquier propietario u operador. Los propietarios y operadores de equipos como recipientes, hornos, calderas, intercambiadores, tanques de almacenamiento y tuberías e instrumentación asociadas dependen de un programa de gestión de la integridad para evaluar la fiabilidad de los equipos y proteger su integridad para un funcionamiento seguro y eficiente. Se suelen utilizar diversas técnicas no destructivas para monitorizar los componentes críticos, ya que comprender la metalurgia correcta de estos componentes es fundamental para su fiabilidad y funcionamiento seguro. Utilizar el tipo de material incorrecto puede tener resultados desastrosos.
Analizar el carbono y determinar la calidad de algunos de estos componentes (como piezas pequeñas o conjuntos de tuberías) puede ser un desafío debido a su geometría o tamaño. Debido a la dificultad de analizar el material, estas piezas suelen quedar excluidas del programa de Identificación Positiva de Materiales (PMI). Sin embargo, no se pueden ignorar las secciones críticas, incluidas las tuberías principales de pequeño diámetro. Un componente pequeño que falla en un sistema crítico puede tener el mismo impacto que la falla de un componente más grande. Las consecuencias de una falla pueden ser menores, pero pueden ser las mismas: incendio, parada de la planta de procesamiento y lesiones.
A medida que la espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS) ha pasado de ser un método analítico de laboratorio a una técnica de uso generalizado, la capacidad de realizar el 100 % de las pruebas de carbono requeridas para todos los componentes en el campo representa una gran carencia en la industria que recientemente se ha cubierto mediante técnicas analíticas. Esta tecnología portátil permite a los propietarios/operadores probar de manera confiable y precisa estos componentes para verificar el cumplimiento del proceso de materiales y proporciona una solución integral para la verificación de materiales in situ, incluido el análisis de carbono.
Figura 1. Análisis de carbono de una 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. Gracias a las últimas innovaciones en analizadores LIBS portátiles, incluidas las aberturas de salida muy pequeñas, se puede lograr una atmósfera inerte de argón sin sellar superficies curvas ni piezas pequeñas, lo que permite a los técnicos probar piezas independientemente de su tamaño o geometría. Los técnicos preparan las superficies, utilizan cámaras internas para apuntar a las ubicaciones de prueba y las analizan. El área de prueba es de aproximadamente 50 micras, lo que permitirá a los técnicos medir piezas de cualquier tamaño, incluidas las muy pequeñas, sin necesidad de adaptadores, recoger virutas o enviar componentes de sacrificio al laboratorio.
Varios fabricantes producen analizadores LIBS portátiles disponibles comercialmente. Al buscar el analizador adecuado para su aplicación, los usuarios deben tener en cuenta que no todos los analizadores LIBS portátiles son iguales. Existen 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 según 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 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 dígitos del nombre del material indican el contenido nominal de carbono: 0,30 % es el contenido nominal de carbono en el acero al carbono 1030. Esto también se aplica a otros aceros al carbono, como el 1040, el 1050, etc. O, si se clasifica el acero inoxidable de la serie 300, el contenido de carbono es el elemento básico necesario para identificar el grado L o H del 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 adaptador A106 de 1” s/160 para servicios de alquilación con HF. Fuente: SciAps (Haga clic en la imagen para ampliarla).
Los analizadores LIBS que no pueden medir el carbono solo pueden identificar materiales, de forma similar 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 entre los analizadores, como el tamaño, el peso, el número de calibraciones disponibles, la interfaz de muestra para superficies selladas frente a superficies no selladas y el acceso a piezas pequeñas para el análisis. Los analizadores LIBS con orificios de salida pequeños no requieren un sello de argón para las pruebas, ni adaptadores de widgets que requieren 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 un PMI del 100 %.
Las capacidades de los instrumentos LIBS portátiles están transformando la gestión del análisis de campo. Estos instrumentos permiten al propietario u operador analizar material entrante, material PMI en servicio o antiguo, soldaduras, consumibles de soldadura y cualquier componente crítico de su programa PMI, ofreciendo una solución eficiente y fiable para cualquier programa de integridad de activos. Se trata de una solución rentable que evita la mano de obra adicional o el coste de adquirir piezas de sacrificio o 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 fiabilidad de los activos incluye un programa integral de verificación de materiales, ahora totalmente implementado en el campo, para comprobar el cumplimiento de los equipos y su 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 clasificar de forma fiable cualquier equipo de su programa de integridad de activos, independientemente de su geometría o tamaño, y obtener análisis en tiempo real. Los componentes críticos de pequeño diámetro ahora se pueden analizar de forma instantánea, segura y precisa, proporcionando a los propietarios/usuarios los datos necesarios para tomar decisiones cruciales que protejan la integridad de los equipos.
Esta innovadora tecnología permite a los propietarios/operadores mantener un alto grado de integridad y fiabilidad de sus equipos al subsanar las deficiencias en el análisis de campo del carbono.
James Terrell es Director de Desarrollo Comercial – NDT en SciAps, Inc., un fabricante de analizadores portátiles XRF y LIBS.
Para celebrar nuestro décimo aniversario, la conferencia reunió a miles de asistentes y cientos de expositores para mostrar lo último en tecnología, equipos y productos de ensamblaje. Anote la fecha en su calendario y planee participar en este evento histórico, donde los asistentes descubrirán nuevos recursos, evaluarán las últimas tecnologías y productos, aprenderán de expertos de la industria y se conectarán con profesionales experimentados.
Envíe una solicitud de propuesta (RFP) al proveedor de su elección y haga clic en un botón detallando sus necesidades.