Tubería de acero inoxidable soldada ASTM A312 TP304N: Capacidades de fabricación y especificaciones del producto

País:Brasil (Cuenca de Campos, costa afuera de Río de Janeiro)
Estándar y grado:ASTM A312 TP304N (soldado)
Dimensiones y cantidad:

• Diámetro exterior 219,1 mm (8″) × Schedule 10S (3,76 mm de espesor) – 1200 metros (aprox. 28 toneladas) – Proceso EFW
• Diámetro exterior 168,3 mm (6″) × Schedule 10S (3,40 mm de espesor) – 1800 metros (aprox. 22 toneladas) – Proceso ERW
• Diámetro exterior 114,3 mm (4″) × Schedule 10S (3,05 mm de espesor) – 2500 metros (aprox. 20 toneladas) – Proceso ERW
• Diámetro exterior 60,3 mm (2″) × Schedule 10S (2,77 mm de espesor) – 3000 metros (aprox. 12 toneladas) – Proceso ERW
• Diámetro exterior 406,4 mm (16″) × Schedule 10S (4,78 mm de espesor) – 300 metros (aprox. 12 toneladas) – Proceso EFW (columnas estructurales)

Total:8.800 metros (8,8 km), aprox. 94 toneladas

Presupuesto:ASTM A312 TP304N recocido en solución y decapado, extremos biselados. Ensayo hidrostático. 100% UT para tuberías EFW, corrientes de Foucault para ERW. PMI en cada tubería. Ensayo de tracción (límite elástico ≥ 275 MPa, alcanzado 310-340 MPa; tracción ≥ 550 MPa, alcanzado 580-620 MPa). Impacto Charpy a -20°C (mín. 27J, alcanzado 100-150J). Ensayo de corrosión intergranular según ASTM A262 Práctica E (aprobado). Inspección de terceros por DNV Brasil.

Solicitud:Tuberías de proceso y soportes estructurales para una plataforma de producción marina en la Cuenca de Campos. Las tuberías de proceso manejan agua producida y gas a baja presión a 50-80 °C con bajo contenido de cloruro (agua producida tratada). Los soportes estructurales sirven para las plataformas de equipos y los bastidores de tuberías. La plataforma requería una reducción de peso para extender su vida útil (debido a problemas de fatiga). Se seleccionó el acero TP304N por su límite elástico un 35 % superior, lo que permite paredes más delgadas (Schedule 10S en lugar de Schedule 40S) tanto para las tuberías como para los elementos estructurales.

Contexto de ingeniería:La plataforma fue diseñada originalmente para tuberías de acero inoxidable 304. Al actualizar a TP304N y reducir el espesor de pared de Schedule 40S (4,55-8,18 mm) a Schedule 10S (2,77-4,78 mm), el equipo de ingeniería logró una reducción de peso del 45 % en las tuberías y del 30 % en los soportes estructurales, lo que supone un ahorro total de 35 toneladas (el 27 % del peso original). Esto permitió que la plataforma se mantuviera dentro del presupuesto de peso de la superestructura.

Desafíos y soluciones técnicas:

• Reducción de peso sin comprometer la capacidad de presión.La mayor resistencia a la fluencia del TP304N permitió paredes más delgadas según la norma ASME B31.3. Para tuberías de 8″, el Schedule 10S (3,76 mm) reemplazó al Schedule 40S (8,18 mm), reduciendo el peso en un 54 %. Womic proporcionó la certificación dimensional y los informes de pruebas de presión. La prueba hidrostática a 3,0 MPa fue aprobada (presión de diseño: 1,8 MPa; presión de prueba: 2,7 MPa).
• Coincidencia de la resistencia del metal de soldaduraEl metal de soldadura ERW y EFW debe tener una resistencia igual a la del metal base. Womic optimizó los parámetros ERW para lograr una eficiencia de unión del 95 % (resistencia a la tracción de 560 MPa frente a 590 MPa del metal base). Las soldaduras EFW con material de aporte ER308 alcanzaron una eficiencia de unión del 100 %. Todas las pruebas de tracción de soldadura fueron superadas.
• Resistencia a la corrosión con espesor de pared reducidoLas paredes más delgadas tienen menor margen de corrosión. El agua producida tiene bajo contenido de cloruro (< 50 ppm) con un pH de 6,5 a 7,5, por lo que la tasa de corrosión es baja. El TP304N tiene una resistencia a la corrosión por picaduras ligeramente superior a la del 304 debido al nitrógeno. Womic realizó la prueba de corrosión por picaduras ASTM G48 (24 h a 22 °C) y no se observaron picaduras. El cliente aceptó.
• Diseño de soporte estructural utilizando TP304NLas columnas estructurales de 16″ utilizaron acero Schedule 10S (4,78 mm) en lugar de Schedule 40S (9,53 mm). El análisis de elementos finitos (FEA) confirmó que la pared más delgada, con la mayor resistencia a la fluencia del TP304N, proporcionó una capacidad de carga equivalente. Womic proporcionó una tolerancia de rectitud ≤ 0,15 % para la estabilidad de la columna.
• Procedimiento de soldadura en campo para TP304N– El equipo de mantenimiento de la plataforma necesitó modificar las tuberías durante la instalación. Womic proporcionó la WPS utilizando GTAW con material de aporte ER308, aporte térmico ≤ 1,8 kJ/mm, entre pasadas ≤ 150 °C. Veinte probetas de soldadura superaron las pruebas RT, PT y de tracción.
• Logística para la Cuenca de CamposLas tuberías se enviaron desde Shanghái a Río de Janeiro y, posteriormente, a la plataforma petrolífera en alta mar mediante un buque de suministro. DNV inspeccionó las tuberías durante la carga. Las 94 toneladas se entregaron en dos envíos a lo largo de 5 semanas.

Resultado:Las tuberías y los soportes estructurales de la superestructura de la plataforma se instalaron en el segundo trimestre de 2024. El ahorro de peso de 35 toneladas permitió que la plataforma cumpliera con su límite de peso en la superestructura sin necesidad de refuerzo estructural. Tras 12 meses de operación, la inspección no reveló corrosión ni fallas en las soldaduras. El operador planea utilizar TP304N para futuras mejoras de la plataforma con el fin de reducir el peso y prolongar la vida útil del activo. Womic Steel es ahora un proveedor calificado para las necesidades de tuberías de acero inoxidable de este operador.

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