¿Como leer un tubo API? Parte III Niveles de especificación de producto (PSL)

Hola, amigos Steemit.

En los capítulos anteriores ¿Como leer un tubo? parte I (Grado), y ¿Como leer un tubo? parte II (Tipo de tubo), hablamos de como interpretar, y ubicar en la identificación de un producto tubular API, la codificación del Grado, y el tipo de tubo.

Hoy hablaremos de manera general sobre los PSL, o Niveles de especificación de productos API, y su significado, alcance y relevancia dentro de la identificación de los tubos de conducción para uso petrolero.

Tubería de conducción offshore. Fuente:

¿Que es un PSL, en API?

Algunos atributos de los productos tubulares para uso petrolero, nos orientan acerca de su nivel de resistencia (Grado), proceso de fabricación (Tipo de tubo), o dimensiones específicas. Pero hay uno en particular, que nos indica, que tan exigente fueron los criterios de aceptación y rechazo de las inspecciones o ensayos realizados durante su fabricación y terminación, o cuales son las características particulares, que condicionan su aplicación a un uso específico, basado en factores como: las propiedades del fluido a ser transportado, condiciones de servicio, códigos de diseño, requerimientos legales, entre otros. Este atributo es el PSL.

El termino PSL (Product Specification level), o en español Nivel de especificación de producto, contemplado en las especificaciones API, se utiliza para diferenciar los requerimientos técnicos específicos, para un tipo determinado de tubo, en función a su aplicación final.

Conforme el número del PSL, va en aumento, las exigencias y requerimientos de diseño, resistencia, y calidad del producto son más altas.

Imagen de mi autoría.

Nivel de especificación API 5L, para tubería de conducción

En la especificación API 5L para tubería de conducción, se consideran dos (2) PSL, o niveles de especificación de productos.

PSL1 que contempla un nivel de calidad estándar y;

PSL2 que define como obligatorios, requisitos adicionales al PSL1, en composición química, propiedades de resistencia, tenacidad y Ensayos no destructivos.

Imagen de mi autoria. Fuente: Tablas 17 y 18 API 5L Ed 45 2012

Adicional al contenido básico de requisitos de esta especificación, la misma incluye 16 Anexos, que detallan los parámetros de control específicos, de acuerdo a determinado uso final del tubo, con el fin de garantizar, la integridad y buen desempeño del mismo, en entornos conocidos, y condiciones ya determinadas.

Imagen de mi autoría.Fuente API5L ed 45 2012

Por la extensión del tema, en este articulo solo haremos referencia, a uno de estos anexos El Anexo G, para tubos PSL 2 con resistencia a la Propagación de la fractura dúctil.

ANEXO G: Tubos PSL 2 con resistencia a la Propagación de la fractura dúctil.

Este Anexo, describe la metodología y cálculos recomendados, para evaluar la resistencia del material a la propagación de la fractura dúctil, cuando el mismo esta expuesto a condiciones de fragilidad, por cambios ya sea de temperatura, presión o composición del gas transportado. En el, se detallan los cálculos necesarios, para determinar la Tenacidad mínima requerida en tubos soldados, bajo condiciones especificas, con el fin de evitar la propagación de la fractura dúctil, y detener la fractura frágil, en un gasoducto.

Propagación de fractura ductil en gasoducto Fuente:

Cuando hablamos de fractura dúctil, esta es la que ocurre cuando hay una deformación plástica, y la frágil cuando hay poca o nula deformación plástica.

La combinación de un area de fractura ductil aceptable, y la energía absorbida CVN suficiente, es una propiedad esencial en el cuerpo del tubo, para garantizar que no se genere la propagación de la fractura frágil y se controle la propagación de la fractura dúctil en gasoductos.

Ref Probetas de impacto CVN (con fractura fragil y ductil)

Pero ¿Que es la Tenacidad en un material metálico, y como se mide?

Cuando hablamos de la tenacidad, nos referimos a la energía de deformación total, que es capaz de absorber o acumular un material antes de alcanzar la rotura en condiciones de impacto, por acumulación de dislocaciones. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Tenacidad

Para representarlo con un ejemplo gráfico:

Si tenemos dos caminos, y queremos llegar a un mismo punto desde un mismo origen, pero uno de esos caminos es más intrincado o curvilíneo, y el otro es una vía recta. ¿Dónde gastaríamos más energía? Obviamente que en el camino más largo y con muchas curvas.

Análogamente, en los materiales metálicos como el acero, mientras más cohesiva y homogénea sea la estructura intergranular de estos materiales, más energía se requerirá para que este, ceda a una fuerza de impacto. Esta cohesión u homogeneidad microestructural depende de diversos factores externos, como los cambios de temperatura, la composición de los fluidos, la atmosfera en contacto con el material, o los esfuerzos a los que este expuesto. Por lo que es determinante, para algunos productos de alta exigencia en servicio, conocer su comportamiento ante este tipo de entornos, y garantizar su integridad durante el uso.

Imagen de mi autoría.

La determinación de la tenacidad se realiza a través de los ensayos de impacto CVN (Charpy V-notch), y DWT (drop-weight tear). La diferencia de estos ensayos radica en la orientación y dimensiones de las probetas ensayadas. Pero es un tema que detallaremos en otro articulo.

El criterio de aceptación, en cuanto al mínimo porcentaje de area de fractura ductil especificada en este anexo, para probetas ensayadas por CVN y DWT, es de 85% en promedio, a la temperatura de ensayo. Valor que junto con el valor de tenacidad obtenido, según los cálculos indicados, bajo los metodos sugeridos y en entornos controlados, garantizarían la resistencia a la propagación de la fractura ductil requerida.

Pero como identificamos un tubo que cumple con este anexo, a través de su marcaje o identificación?. Bien, una característica particular del producto requerido bajo este anexo, es que en el Marcaje, el PSL2, ubicado después del grado, debe ir acompañado por el sufijo ”G”, haciendo referencia al Anexo G. Es decir, PSL2G. tal como se muestra en la siguiente figura ejemplo.

Imagen de mi autoría.

En los proximos articulos estaremos hablando de los otros anexos de esta especificación, de como seguir aprendiendo de este idioma tubular, y de ese mundo que nos conecta sin saberlo, para que día a día, todo se mantenga en movimiento. Nos vemos....