La varilla de bombeo API 11B Grado D es una varilla de alta resistencia para levantamiento artificial, que debe alcanzar una resistencia a la tracción mínima de 115.000 psi (793 MPa). Se fabrica con un acero de medio carbono o aleado, templado y revenido, y se suministra en las medidas estándar de 5/8 pulg a 1 1/8 pulg y en longitudes de 25 pies y 30 pies. La letra del grado refleja la resistencia a la tracción mínima, no la composición.
Descargar ficha de datos de la varilla de bombeo API 11B Grado D (PDF) Resumen de una página de la gama de suministro, la química, las propiedades mecánicas y los documentos de inspección de esta página. La norma es el documento que rige.
Gama de medidas y especificación
- Diámetro exterior 5/8, 3/4, 7/8, 1 y 1-1/8 pulgada (15,9 – 28,6 mm); otras medidas API 11B a pedido
- Longitud 25 pies (7,62 m) y 30 pies (9,14 m) estándar; varillas pony más cortas, para ajustar la longitud de la sarta
- Extremos Extremo macho (pin) unido por acoplamientos caja-caja, de modo que la junta armada es macho y caja; forma de rosca según API 11B
- Tratamiento superficial Desnudo y aceitado, o con recubrimiento resistente a la corrosión o inhibidor según se especifique
- Condición de entrega Templado y revenido a una resistencia a la tracción mínima de 115.000 psi (793 MPa)
- Proceso de fabricación Barra laminada en caliente o acabada en frío, recalcada por forja en ambos extremos, roscas maquinadas según API 11B
- Tratamiento térmico Templado y revenido
- Norma de suministro API 11B; roscas, calibrado y acoplamientos según la misma especificación
- Tipos Grado D entre los grados API 11B: grados K y C a 90.000 psi (621 MPa) y los grados de la familia D a 115.000 psi (793 MPa) de resistencia a la tracción mínima
Cómo se suministra este grado
- Inspección La realiza el departamento de inspección de la propia acería, independiente de producción, contra la norma de suministro indicada arriba. La inspección de tercera parte — SGS, BV o TUV, o un inspector que usted envíe — se puede coordinar en la acería o antes del embarque; dénos las fechas y el alcance en la etapa del pedido.
- Certificado En cada pedido se entrega de serie un certificado de fábrica según EN 10204 3.1 con el número de colada, la composición química y los resultados mecánicos. El EN 10204 3.2, refrendado por el inspector que usted designe, está disponible a pedido.
- Documentos con la mercancía El certificado de fábrica y la lista de empaque viajan con el embarque, y el número de colada es rastreable desde la colada hasta el producto terminado.
- Embalaje Embalaje marítimo de exportación: atado por medida con protección de extremos, protección anticorrosiva a pedido, estarcido con la medida, el grado y el número de colada.
- Cantidad mínima Un atado o un camión completo; se aceptan medidas mezcladas dentro de un atado.
- Plazo de entrega Se cuenta desde la confirmación del pedido, no desde la consulta. Medidas en stock 5–10 días; corrida de acería o fuera de stock 3–5 semanas. La ventana de entrega queda fijada en la cotización.
- Cómo suministramos Abastecemos a través de acerías aliadas; la acería fabricante se nombra en la cotización.
Requisitos químicos de la varilla de bombeo API 11B Grado D
| Elemento | Requisito | Elemento | Requisito |
|---|---|---|---|
| Carbono, C | no especificado por el grado | Cromo, Cr | no especificado; una adición de aleación en varillas de acero aleado |
| Manganeso, Mn | no especificado por el grado | Molibdeno, Mo | no especificado; una adición de aleación en varillas de acero aleado |
| Silicio, Si | no especificado por el grado | Níquel, Ni | no especificado; una adición de aleación en varillas de acero aleado |
| Fósforo, P | se mantiene como residual; lea el límite de la edición de la norma nombrada en la orden | Azufre, S | se mantiene como residual; lea el límite de la edición de la norma nombrada en la orden |
API 11B clasifica las varillas de bombeo por la resistencia a la tracción mínima que cada grado debe alcanzar y por las propiedades mecánicas que se ensayan junto con ella, no por una composición química fija. Por eso no hay un rango tabulado de carbono o de aleación para el Grado D como sí lo hay para un grado OCTG 13Cr: la norma indica el tipo de acero — de medio carbono o aleado — y deja el grado de acero y el balance de aleación al fabricante, siempre que la varilla cumpla los requisitos de tracción, límite elástico y ductilidad. En la práctica las varillas Grado D se fabrican con un acero de medio carbono o con un acero aleado cromo-molibdeno, templado y revenido, y el análisis de colada real aparece en el certificado de fábrica. Un comprador que lea un certificado de Grado D debe mirar primero el tipo de acero, el tratamiento térmico y los resultados mecánicos; la dureza no es un requisito del grado en API 11B, de modo que cuando el pozo es amargo el límite de dureza de NACE MR0175 / ISO 15156 es lo que decide la aceptabilidad y tiene que ponerse en la orden.
Fuente: requisitos de composición química de API 11B. La norma es el documento que rige.
Propiedades mecánicas de la varilla de bombeo API 11B Grado D
| Grado | Resistencia a la tracción mínima | Límite elástico | Ductilidad | Dureza |
|---|---|---|---|---|
| Grado D (API 11B) | 793 MPa mín. (115.000 psi); 965 MPa máx. (140.000 psi) | no tabulado como requisito del grado: vea la nota | alargamiento y reducción de área mínimos tabulados en la norma | no especificada por el grado |
API 11B clasifica las varillas de bombeo por la resistencia a la tracción mínima, y la resistencia a la tracción es la cifra que se declara y se verifica: los grados K y C a 90.000 psi (621 MPa) y los grados de la familia D a 115.000 psi (793 MPa), cada uno con un límite superior de tracción — para la familia D, 140.000 psi (965 MPa). El límite elástico es el valor que los compradores citan con más frecuencia y el que está menos definido con claridad en las fuentes públicas: API 11B tabula un límite elástico mínimo junto con el requisito de tracción: 60.000 psi (414 MPa) para los grados K y C, y 85.000 psi (586 MPa) para los grados de la familia D, con un límite superior de tracción de 140.000 psi (965 MPa). Donde la sarta de varillas se diseña por límite elástico, pida que la cifra se escriba en el certificado de fábrica.
Fuente: requisitos de tracción de API 11B. La norma es el documento que rige.
Grados de varilla de bombeo API 11B comparados
| Grado | Resistencia a la tracción mínima | Acero y tratamiento | Dónde se elige |
|---|---|---|---|
| Grado K | 621 MPa (90.000 psi) | Acero al carbono elegido y tratado para resistir la fatiga por corrosión | Fluidos producidos corrosivos, donde la acción combinada de esfuerzo cíclico y corrosión es el riesgo principal |
| Grado C | 620 MPa (90.000 psi) | Acero de medio carbono, normalizado o templado y revenido | Cargas moderadas; el escalón intermedio entre K y D |
| Grado D | 793 MPa (115.000 psi) | Acero de medio carbono o aleado, templado y revenido | Cargas altas en la varilla pulida: pozos más profundos, bombas más grandes, fluido más pesado o viscoso, velocidades de bombeo más altas |
Las letras de grado son clases de resistencia, no clasificaciones de calidad. El Grado K es el de menor resistencia de los tres y se elige para servicio corrosivo, porque su menor resistencia va emparejada con un acero y un tratamiento seleccionados para la fatiga por corrosión antes que para la máxima capacidad de tracción. El Grado D es la compensación opuesta: la mayor resistencia a la tracción de los tres, elegido cuando la carga de la varilla es el problema que gobierna. Una sarta normalmente se escalona, usando un grado más pesado o una medida mayor en la sección superior donde la carga es mayor y uno más liviano más abajo, y los cambios de escalón salen de un diseño de sarta de varillas antes que de una preferencia por un grado.
Los tres grados de varilla se comparan abajo.
Medidas y longitudes estándar de varilla de bombeo API 11B
| Medida de varilla | Diámetro nominal | Longitudes estándar | Notas |
|---|---|---|---|
| 5/8 pulg | 15,9 mm | 25 pies (7,62 m), 30 pies (9,14 m) | La más liviana de las medidas estándar; cargas livianas y bombas pequeñas |
| 3/4 pulg | 19,1 mm | 25 pies, 30 pies | Pozos de bombeo pequeños a medianos |
| 7/8 pulg | 22,2 mm | 25 pies, 30 pies | Entre las medidas de varilla más usadas en pozos de profundidad media |
| 1 pulg | 25,4 mm | 25 pies, 30 pies | Cargas más pesadas y pozos más profundos |
| 1-1/8 pulg | 28,6 mm | 25 pies, 30 pies | La más pesada de las medidas estándar |
La designación de medida es el número que los compradores citan en una consulta, e identifica el extremo macho de la varilla antes que ser una afirmación sobre el cuerpo de la varilla: el cuerpo es una dimensión aparte. Las varillas son piezas con extremo macho unidas por un acoplamiento con caja roscada en ambos extremos, de modo que la junta que se arma en el piso del equipo es una conexión macho y caja, y el acoplamiento debe coincidir con la medida de la varilla, el grado y la forma de rosca. Las varillas pony son más cortas que las dos longitudes estándar y se usan para ajustar la longitud total de la sarta de modo que la varilla pulida aterrice en la posición correcta. Como las longitudes estándar son fijas, la longitud de la sarta normalmente se arma eligiendo una combinación de varillas de longitud completa y una varilla pony.
¿Qué es la varilla de bombeo API 11B Grado D?
El Grado D es una varilla de bombeo de alta resistencia para levantamiento artificial, definida por una resistencia a la tracción mínima de 115.000 psi (793 MPa). Junto con el Grado K y el Grado C pertenece a la especificación API 11B, que cubre las varillas de bombeo junto con los acoplamientos, las varillas pulidas, las varillas pony y las barras de hundimiento que las acompañan. La letra del grado es una clase de resistencia y nada más: dice qué resistencia a la tracción debe alcanzar el acero, no de qué está hecho el acero. Las varillas se suministran en las medidas estándar de 5/8 pulg, 3/4 pulg, 7/8 pulg, 1 pulg y 1 1/8 pulg (15,9 a 28,6 mm), en longitudes de 25 pies (7,62 m) y 30 pies (9,14 m), con el acabado de extremo nombrado en la orden.
La letra del grado significa resistencia a la tracción mínima
API 11B no clasifica las varillas de bombeo por composición. Las clasifica por la resistencia a la tracción mínima que cada grado debe alcanzar — los grados K y C a 90.000 psi y los grados de la familia D a 115.000 psi — y por las propiedades mecánicas que se ensayan junto con ella. Por eso la misma letra de grado puede aparecer en varillas de distintas acerías con químicas bastante distintas: una varilla Grado D de una acería puede ser de acero de medio carbono y de otra un acero aleado cromo-molibdeno, y ambas son Grado D si cada una alcanza 115.000 psi de tracción mínima con el límite elástico y la ductilidad exigidos. Un comprador que compare cotizaciones debe comparar el tipo de acero, el tratamiento térmico y los resultados mecánicos, no solo la letra del grado.
Metalurgia y tratamiento térmico del Grado D
Las varillas Grado D se fabrican con un acero de medio carbono o aleado y se templan y revienen. El temple y revenido es lo que produce la combinación que el grado necesita: una resistencia a la tracción de al menos 115.000 psi junto con la ductilidad suficiente para sobrevivir a un número muy grande de inversiones de carga en un pozo de bombeo. El Grado K es el grado de fatiga por corrosión — hecho de un acero al carbono elegido y tratado para resistir la acción combinada del esfuerzo cíclico y la corrosión del fluido producido, y deliberadamente el de menor resistencia de los tres. El Grado C se sitúa entre ambos. La elección entre los grados normalmente se hace por la carga de la varilla y por si el fluido producido es corrosivo: cuanto mayor la carga, más se mueve la sarta hacia el Grado D.
Medidas, longitudes y acabados de extremo estándar
Las varillas de bombeo se suministran en las medidas API 11B de 5/8 pulg, 3/4 pulg, 7/8 pulg, 1 pulg y 1 1/8 pulg, con 7/8 pulg entre las más usadas. Las longitudes estándar son 25 pies (7,62 m) y 30 pies (9,14 m); las varillas pony son más cortas y se usan para ajustar la longitud de la sarta de modo que la varilla pulida aterrice correctamente. La designación de medida es el número que citan los compradores, e identifica el extremo macho de la varilla: una varilla es una pieza con extremo macho, unida por un acoplamiento con caja roscada en ambos extremos, de modo que la junta terminada es una conexión macho y caja. El acoplamiento es una pieza API 11B aparte y debe coincidir con la medida de la varilla, el grado y la forma de rosca, y normalmente se pide con la sarta antes que por separado.
Dónde se usa el Grado D y qué decide el grado
El Grado D se usa donde la carga de la varilla pulida es alta: pozos más profundos, bombas más grandes, niveles de fluido más altos y pozos que producen fluido pesado o viscoso. También es el grado que se usa cuando la sarta se opera a alta velocidad de bombeo, porque la misma carga a más emboladas por minuto significa más ciclos de fatiga por año sobre el mismo acero. La selección del grado normalmente sale de un diseño de sarta de varillas — API RP 11L o un método equivalente — que equilibra la carga de la varilla contra el grado y la medida en cada escalón de una sarta escalonada. Donde el pozo es amargo, o donde hay CO2 y cloruros, el comportamiento de fatiga por corrosión de la varilla importa tanto como su resistencia, y la elección del material y el programa de inhibidor pasan a ser parte del diseño antes que una idea tardía.
Pedido y documentación para varillas Grado D
Una orden de varilla Grado D debe indicar la medida, la longitud, el grado, el acabado de extremo, la forma de rosca y cualquier recubrimiento o protección requerida, junto con la norma según la cual se fabrican las varillas. La documentación que cabe esperar es un certificado de fábrica que lleva el número de colada, el tipo de acero, el tratamiento térmico y los resultados de los ensayos mecánicos — resistencia a la tracción contra el mínimo de 115.000 psi, límite elástico y los resultados de ductilidad — más los resultados de cualquier verificación de dureza que la orden exija. Como API 11B clasifica por resistencia antes que por química, el certificado es el único lugar donde se registra el acero real, de modo que vale la pena leerlo por el tipo de acero y el tratamiento térmico además de por el resultado de resistencia. Donde el pozo es amargo, el límite de dureza bajo NACE MR0175 / ISO 15156 pertenece a la orden y al certificado.
Aplicaciones típicas
- Bombeo mecánico y sistemas de levantamiento artificial en pozos de petróleo
- Sartas de varillas de alta carga en pozos más profundos
- Pozos que producen fluido pesado o viscoso
- Instalaciones de alta velocidad de bombeo con alto número de ciclos de fatiga
- Sartas de varillas en servicio moderadamente corrosivo donde la carga descarta los grados menores
Normas cubiertas
Qué indicar en la consulta
- Varilla de bombeo API 11B Grado D, con la medida y la longitud.
- Requisitos de acabado de extremo y acoplamiento.
- Cantidad y puerto de destino.
- Tipo de certificado y cualquier requisito de inspección.
Productos y normas relacionados:
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre la varilla de bombeo Grado C y Grado D?
La resistencia a la tracción mínima. El Grado C debe alcanzar 90.000 psi y el Grado D debe alcanzar 115.000 psi, de modo que el Grado D lleva alrededor de un 28 por ciento más de capacidad de tracción. El Grado D se fabrica con un acero de medio carbono o aleado, templado y revenido; el Grado C es un acero de medio carbono, normalizado o templado y revenido. El paso al Grado D se da cuando la carga de la varilla pulida supera lo que una sarta Grado C de medida práctica puede soportar.
¿En qué medidas se fabrican las varillas de bombeo API 11B Grado D?
Las medidas estándar son 5/8 pulg, 3/4 pulg, 7/8 pulg, 1 pulg y 1 1/8 pulg, es decir, de 15,9 mm a 28,6 mm, y las longitudes estándar son 25 pies (7,62 m) y 30 pies (9,14 m). La designación de medida es el número que se cita en una consulta e identifica el extremo macho de la varilla; el cuerpo de la varilla es una dimensión aparte. Se usan varillas pony más cortas para completar la longitud de la sarta, y el acoplamiento es una pieza API 11B aparte que se empareja con la medida y el grado de la varilla.
¿API 11B especifica la química de una varilla de bombeo Grado D?
No. API 11B clasifica las varillas de bombeo por la resistencia a la tracción mínima y por las propiedades mecánicas que se ensayan con ella, e indica el tipo de acero — de medio carbono o aleado — antes que una composición. El fabricante elige el grado de acero y el balance de aleación, de modo que una varilla Grado D de una acería puede ser de acero de medio carbono y de otra un acero aleado cromo-molibdeno. El certificado de fábrica es el único documento que registra qué acero se usó en realidad.
¿Se pueden usar varillas de bombeo Grado D en un pozo amargo?
Solo cuando las varillas entregadas cumplen el límite de dureza que NACE MR0175 / ISO 15156 fija para las varillas de bombeo en servicio amargo. API 11B no fija un límite de dureza para el Grado D, de modo que el requisito tiene que escribirse en la orden de compra y verificarse con una comprobación de dureza en las varillas suministradas. En un pozo amargo el comportamiento de fatiga por corrosión del material, y el programa de inhibidor que se ejecute con él, importan tanto como la resistencia de la varilla.
Dónde seguir
- Barra de hundimiento
- Varilla pony
- Petróleo y gas – los cuatro productos de la cadena de petróleo y gas
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