Defectos comunes en los recipientes a presión
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Los recipientes a presión deben someterse periódicamente a inspecciones técnicas. El objetivo de estas inspecciones es detectar tempranamente los defectos que puedan existir en los recipientes, y así eliminar dichos defectos a tiempo, para evitar que se agraven y causen accidentes destructivos. Las deficiencias más comunes en los recipientes a presión son la corrosión, las grietas y la deformación. 1. Corrosión La corrosión es el tipo de defecto que más fácilmente se presenta en los recipientes a presión durante su uso, especialmente en los recipientes utilizados en la industria química. Se debe a las reacciones químicas o electroquímicas que ocurren entre el metal y el medio con el que entra en contacto. La corrosión de los recipientes puede ser corrosión uniforme, corrosión por puntos, corrosión intergranular, corrosión por estrés y corrosión por fatiga. Cualquiera que sea el tipo de corrosión, en casos graves puede causar la falla o destrucción del recipiente. Tanto las superficies internas como las externas de los recipientes a presión pueden sufrir corrosión. La pared exterior del recipiente suele estar afectada por la corrosión causada por la atmósfera. La intensidad de esta corrosión está estrechamente relacionada con la región y la temporada en la que nos encontramos. En regiones o temporadas secas, la corrosión causada por la atmósfera es mucho menor que en regiones húmedas o en temporadas lluviosas. La corrosión en la pared exterior de los recipientes a presión suele ocurrir en las zonas que se encuentran constantemente en estado húmedo y donde es fácil que se acumule agua o humedad. En la superficie de contacto entre el recipiente y el soporte, así como en la parte donde el recipiente está en contacto con el suelo, es fácil que se produzca corrosión. La corrosión en las paredes internas del recipiente se debe principalmente a la acción del medio de trabajo o de las impurezas que contiene. En general, en los recipientes cuyo medio de trabajo tiene un efecto corrosivo notable, se toman medidas de protección contra la corrosión durante su diseño; por ejemplo, se utilizan materiales resistentes a la corrosión, se aplica un tratamiento o recubrimiento a la superficie, o se coloca un revestimiento en las paredes interiores. Por lo tanto, la corrosión en las paredes internas de estos recipientes suele ser causada por la destrucción de las medidas de protección contra la corrosión. La corrosión de la pared interna del recipiente también puede ser causada por la alteración de las condiciones normales de procesamiento. Por ejemplo, el cloro en estado seco no provoca corrosión en los recipientes de acero. Sin embargo, si el cloro contiene humedad, o si el recipiente que contiene cloro no se seca después de una prueba de presión, o por otras razones entra humedad en él, entonces el cloro reacciona con el agua para formar ácidos salinos o hipoclorito, lo cual provoca una fuerte corrosión en la pared interna del recipiente. Por razones estructurales, también se puede provocar o agravar la corrosión. Por ejemplo, en los recipientes que contienen depósitos corrosivos, si el tubo de salida está por encima del plano inferior del recipiente, esto hace que los depósitos corrosivos se acumulen en la parte inferior del mismo, lo que a su vez provoca corrosión. Además, las soldaduras y las zonas afectadas por el calor, así como los alrededores de los remaches en los recipientes remachados y las zonas de unión, son lugares donde es más fácil que se produzca corrosión. Dado que la corrosión en la pared exterior del recipiente suele ser uniforme o localizada, se puede detectar mediante un examen visual. En los recipientes cuyas paredes exteriores están recubiertas con una capa de pintura a modo de protección, si dicha capa está en buen estado y no se observan otros signos sospechosos, generalmente no es necesario eliminarla para verificar el grado de corrosión de las paredes metálicas. En los recipientes que cuentan con un aislante térmico u otra capa de protección en su exterior, si el material aislante no causa corrosión en el material de las paredes del recipiente, o si la carcasa del recipiente está protegida contra la corrosión, entonces no es necesario quitar el aislante, siempre y cuando este esté en buen estado. Sin embargo, si se detectan fugas u otros signos que puedan causar corrosión, entonces es necesario quitar parte del aislante en esa zona para realizar una inspección. La pared interna del recipiente puede sufrir corrosión en diversas formas. La corrosión uniforme y la corrosión local también pueden detectarse mediante inspecciones visuales. En cuanto a la corrosión intergranular y la corrosión por fatiga (corrosión por estrés y corrosión por fatiga), aparte de que la corrosión intergranular grave puede detectarse mediante inspecciones con martillo, en general es difícil determinarla mediante inspecciones visuales. Para ello, se suelen utilizar pruebas metalográficas, análisis de la composición química y mediciones de dureza. Por lo general, el revestimiento debe someterse a pruebas de estanqueidad; durante dichas pruebas, deben eliminarse los componentes que puedan obstaculizarlas. Tras un examen visual, si se detecta una corrosión uniforme o local en las paredes internas o externas del recipiente, es necesario medir el espesor restante en las zonas afectadas, a fin de determinar el espesor de corrosión y la tasa de corrosión de las paredes del recipiente. El tratamiento de las deficiencias por corrosión debe determinarse en función del uso específico del recipiente. Los principios generales son los siguientes: (1) Cuando se detectan defectos como corrosión intergranular o corrosión por fractura en la pared interna, no es recomendable seguir utilizando el recipiente. Si la corrosión es leve, se permite su uso bajo las condiciones de funcionamiento originales, según las circunstancias específicas. (2) Cuando se detecta corrosión por puntos dispersos, pero esto no afecta el funcionamiento del proceso (no hay grietas y la profundidad de la corrosión es menor de la mitad del espesor calculado de la pared), se puede seguir utilizando el componente sin corregir ese defecto. (3) La corrosión uniforme y la corrosión local se determinan, según el principio de que el espesor restante sea igual o superior al espesor calculado, para decidir si pueden seguir utilizándose, si es necesario reducir los intervalos de inspección, si se puede seguir utilizandolas a una presión menor, o si deben ser descartadas.
2. Grietas Las grietas son el tipo de defecto más peligroso en los recipientes a presión. Son la causa de la destrucción frágil de estos recipientes, y además contribuyen al desarrollo de roturas por fatiga y por corrosión. Las grietas en los recipientes a presión, según su proceso de formación, pueden dividirse aproximadamente en dos categorías: las grietas que se generan durante la fabricación del material o del recipiente, y las grietas que surgen o se agrandan durante el uso del recipiente. Los primeros incluyen las grietas por laminación en las placas de acero, las grietas por estirado en los recipientes, las grietas por soldadura y las grietas causadas por el tratamiento térmico para eliminar tensiones ； Estas últimas incluyen las grietas por fatiga y las grietas por corrosión bajo tensión. Las grietas que se forman durante el laminado de las materias primas son defectos lineales que surgen debido a la acumulación de imperfecciones presentes en el propio material metálico, como porosidades, cavidades y inclusiones no metálicas, todo ello como resultado del proceso de laminado. Esta deficiencia puede encontrarse en el interior del material, así como en su superficie; no tiene una dirección específica ni una ubicación fija. También se encuentran con frecuencia grietas similares en algunos pequeños recipientes a alta presión de tipo estirado. Las grietas por soldadura se generan principalmente durante el proceso de fabricación de los recipientes. Esto ocurre debido a que las fábricas encargadas de su producción no realizan un control de calidad adecuado, o bien porque existen defectos menores que no se detectan y que, con el tiempo, se agravan durante su uso. Las grietas causadas por el tratamiento térmico para eliminar las tensiones son grietas intergranulares de tipo ramificado. Se generan durante el tratamiento térmico posterior a la soldadura, y también pueden ampliarse con el uso del material. Las grietas por fatiga se producen debido a deficiencias en la estructura del recipiente o a defectos en el material, lo que genera una tensión excesiva en ciertas zonas. Estas grietas aparecen después de que el recipiente sea sometido repetidamente a presión o a vacío. Se pueden encontrar este tipo de grietas en aquellos recipientes a presión que son utilizados con frecuencia. Las grietas por corrosión se forman gradualmente cuando el agente corrosivo ataca al material bajo ciertas condiciones de funcionamiento. Estas grietas suelen estar relacionadas con las tensiones aplicadas al material. Dado que la tensión y la corrosión se refuerzan mutuamente, esta última provoca la formación de grietas en la superficie del material, lo que genera concentraciones de tensión; además, debilita las fuerzas de unión entre los cristales del metal. Por su parte, la tensión acelera el proceso de corrosión, haciendo que las grietas en la superficie se profundicen. Aunque las grietas en los recipientes a presión pueden aparecer en diversas partes de sus superficies internas y externas, generalmente los lugares donde es más probable que se formen grietas son las zonas de soldadura y las áreas afectadas por el calor generado durante la soldadura, así como aquellas zonas donde existe una tensión excesiva. La inspección de grietas puede realizarse mediante inspección visual y pruebas no destructivas. Por lo general, las señales de grietas se detectan mediante un examen visual o de forma preliminar, y luego se confirman mediante pruebas no destructivas. La inspección no destructiva, ya sea mediante penetración de líquidos, fluorescencia o magnetismo, es muy eficaz para detectar grietas en las superficies. Se puede elegir el método más adecuado según las circunstancias específicas. Cuando se detectan grietas en un recipiente a presión, lo primero que se debe hacer es analizar las causas de dichas grietas, teniendo en cuenta su ubicación, cantidad, tamaño, distribución y las condiciones de funcionamiento del recipiente. Si es necesario, se pueden realizar pruebas metalográficas para determinar si las grietas son defectos inherentes a la materia prima, si surgieron durante la fabricación del recipiente, o bien si se generaron durante su uso. Luego, se determina el método para tratar la deficiencia o los contenedores con defectos, en función de la gravedad de dicha deficiencia y de las características específicas del contenedor. Debido a las microfisuras que quedan al laminar o estirar los recipientes, estas suelen ser poco profundas y pueden eliminarse con una lima manual o una esmeriladora. Las grietas por soldadura deben eliminarse en cuanto se detecten durante la inspección. Las piezas que presentan grietas debido a una mala estructura o a esfuerzos locales excesivos, generalmente no son aptas para seguir siendo utilizadas. Los recipientes que presentan grietas por corrosión tampoco deben seguir utilizándose después de que las grietas hayan sido eliminadas o reparadas con soldadura. En casos especiales, cuando las grietas causadas por la fabricación del recipiente o por las materias primas son realmente difíciles de eliminar, se realiza una inspección por parte de una entidad calificada para evaluar defectos en recipientes a presión. Según el análisis y cálculos basados en la mecánica de la fractura, se confirma que las grietas no se expandirán y que existe un margen de seguridad suficiente. En tales casos, es posible seguir utilizando el recipiente, pero es necesario acortar los intervalos de inspección y vigilar de cerca la evolución de las grietas.
3. Deformación: La deformación se refiere a los cambios en la forma geométrica del recipiente, ya sea de manera total o parcial, después de su uso. Este tipo de defecto es bastante raro en los recipientes a presión. La deformación de los recipientes puede manifestarse de varias maneras: hundimientos locales, protuberancias, abultamientos en su conjunto o expansión general del recipiente. Los hundimientos locales ocurren cuando una zona específica de la carcasa o del cierre del recipiente es afectada por fuerzas externas que causan depresiones en su superficie. Este tipo de deformación suele producirse únicamente en recipientes pequeños, cuyas paredes son delgadas. No provoca cambios en el espesor de las paredes del recipiente, sino que simplemente hace que esa área pierda su forma geométrica original. Un abultamiento es una deformación hacia afuera que ocurre en una superficie sometida a presión de un recipiente, debido a una corrosión severa que provoca una disminución significativa del espesor de las paredes. En algunos casos, también puede ocurrir que, debido a una temperatura local excesivamente alta en el recipiente, las propiedades mecánicas del material disminuyan, lo que provoca abultamientos. Esta deformación hace que el espesor de la pared en esa zona del recipiente disminuya aún más. La deformación general es debida a que el espesor de las paredes del recipiente es demasiado bajo debido a la presión externa; por eso, pierden su estabilidad y dejan de mantener su forma original. Esta deformación ocurre únicamente en las partes del recipiente que están sometidas a presión externa, como el tubo interno de los recipientes con revestimiento exterior. La deformación por expansión general se debe a que el espesor de las paredes del recipiente es demasiado bajo o a que se utiliza bajo presión excesiva, lo que provoca que todo el recipiente o algunas de sus secciones sufran deformación por fluencia. Esta deformación generalmente ocurre de forma lenta, y solo puede ser detectada mediante monitoreo especial. La inspección de las deformaciones generalmente se puede realizar mediante un examen visual; las deformaciones menos graves pueden detectarse con herramientas de medición. Los recipientes que presentan defectos de deformación, aparte de hundimientos locales poco graves, generalmente no deben seguir utilizándose. Debido a que los recipientes sometidos a deformación plástica presentan siempre un adelgazamiento de sus paredes en diferentes grados, además, el material deformado pierde su tenacidad debido al endurecimiento por deformación, y su resistencia a la corrosión también es menor. En el caso de deformaciones leves en forma de bultos, si la superficie afectada no es muy grande y no afecta a otras partes del recipiente, entonces, siempre y cuando el material del recipiente sea fácil de soldar, se puede considerar la opción de repararlo mediante relleno. Se extrae la parte que está hinchada localmente, y luego se repara con placas del mismo formato y material. Después de la soldadura, se realizan pruebas técnicas en las uniones, de acuerdo con los requisitos técnicos originales del recipiente.