Servicio amargo significa una corriente de pozo o de proceso que contiene sulfuro de hidrógeno. El sulfuro de hidrógeno favorece la fragilización por hidrógeno y el agrietamiento por tensión sulfídica en el acero de alta resistencia, así que el material no se elige por resistencia sino por dureza: el acero tiene que ser lo bastante blando y lo bastante limpio para no agrietarse en presencia de H2S y agua. El documento que rige es NACE MR0175 / ISO 15156.
Por qué el tubo de alta resistencia común es la respuesta equivocada
El agrietamiento en servicio amargo lo impulsan la dureza y la presencia de agua junto con el H2S. Al subir el límite elástico sube también la dureza, y por encima de un umbral el acero se vuelve susceptible al agrietamiento por tensión sulfídica. La consecuencia práctica va contra la intuición de quien está acostumbrado a comprar por resistencia: para un pozo amargo, un grado más alto puede ser el grado equivocado, y lo que realmente rige la selección del material es una dureza máxima de 22 HRC.
Los grados que se usan
Para casing y tubing bajo API 5CT, los grados de servicio amargo son L80 tipo 1, C90, T95 y C110, cada uno definido con un tratamiento térmico específico y un límite de dureza. El N80 común no es un grado de servicio amargo: puede cumplir el requisito de dureza en algunas formas de producto, pero la norma no lo califica, y por eso las consultas para pozos amargos se cotizan contra L80 o C90 y no contra N80.
Para tubería de línea, la respuesta es API 5L PSL2 con requisitos adicionales. Una especificación de tubería de línea amarga normalmente agrega una limitación de dureza, un carbono equivalente restringido, límites de azufre y fósforo, y uno o ambos de dos ensayos: NACE TM0284 para el agrietamiento inducido por hidrógeno, que se mide como razones de longitud y de espesor de grieta, y NACE TM0177 para el agrietamiento por tensión sulfídica bajo carga.
Lo que normalmente se especifica
| Necesidad del servicio | Producto | Norma y grado |
|---|---|---|
| Casing para pozo amargo | Tubo de casing API 5CT | API 5CT L80 tipo 1, C90 o T95 según NACE MR0175 / ISO 15156 |
| Tubing para pozo amargo | Tubo de tubing API 5CT | API 5CT L80 tipo 1, C90, T95; conexiones EUE o premium |
| Terminaciones amargas estancas al gas | Casing y tubing con conexión premium | Grados amargos API 5CT con conexiones de sello metal-metal |
| Recolección y líneas de flujo amargas | Tubo de acero sin costura API 5L | API 5L PSL2 con límites de dureza y CE, ensayado a HIC según NACE TM0284 |
| Líneas de conducción amargas | Tubo de acero soldado LSAW API 5L | API 5L PSL2, especificación de servicio amargo, ensayado a HIC y SSC |
| Tubería de proceso de aleación en servicio amargo | Tubo de acero aleado ASTM A335 | ASTM A335 P11, P22, P91 cuando la temperatura también exige una aleación |
| Inoxidable para servicio amargo severo | Tubo de acero inoxidable ASTM A312 | ASTM A312 TP316L, dúplex y superdúplex según los límites de ISO 15156 |
| Accesorios para servicio amargo | Accesorios de acero aleado | ASTM A234 WP11 / WP22 / WP91, o A403 inoxidable, con dureza controlada |
| Bridas para servicio amargo | Bridas de tubería | ASTM A105 con límite de dureza, o A182 F316 según ISO 15156 |
Lo que tiene que ir en la consulta
Una consulta de servicio amargo no tiene sentido sin la presión parcial de H2S, porque ISO 15156 divide el servicio en regiones según la presión parcial de H2S, la presión total, el pH y el contenido de cloruros, y el material permitido sale de la región en la que cae el pozo. Indique al menos la presión parcial de H2S y la temperatura, y de ahí salen el grado y los límites de dureza.
- Dé la presión parcial de H2S. Todo lo demás es secundario, y una especificación sin ella no se puede calificar.
- Indique el límite de dureza requerido. Un máximo de 22 HRC es la cifra habitual y tiene que ensayarse, no suponerse.
- Pida el ensayo, no la declaración. HIC según NACE TM0284 y SSC según NACE TM0177 son informes de ensayo, y van en la lista de documentación.
- Vigile las soldaduras además del cuerpo del tubo. Los límites de dureza de costura y soldadura son distintos de los del metal base y suelen pasarse por alto.
- Piense en la temperatura. Los límites de servicio amargo se dan para un rango de temperatura, y un material calificado a 20 °C puede no estarlo a 120 °C.
- La documentación pesa más aquí. La trazabilidad del material a EN 10204 3.1 o 3.2 y los informes de ensayo viajan con el tubo.
El umbral que hace amargo a un servicio
El servicio amargo se define por la presencia de sulfuro de hidrógeno en un ambiente con agua, no por un número de concentración. Para calificar materiales, ISO 15156 / NACE MR0175 trabaja a partir de la presión parcial de H2S junto con el pH, el contenido de cloruros, la temperatura y la presión total.
Un valor de tamizaje de uso común es una presión parcial de H2S de alrededor de 0,3 kPa (0,05 psi); por encima de eso, el servicio se trata normalmente como amargo. Por debajo, el servicio puede seguir exigiendo calificación bajo todas las reglas de ISO 15156, así que el valor de tamizaje es una señal, no un sustituto de la norma.
Los números que deciden el material
Dos conjuntos de números aparecen en toda consulta amarga: el techo de dureza que el material tiene que cumplir y las razones de aceptación del ensayo de agrietamiento inducido por hidrógeno. Conviene tenerlos en la especificación y no descubrirlos en la etapa de inspección.
Límites de dureza por clase de material
| Clase de material | Límite de dureza | De dónde viene |
|---|---|---|
| Acero al carbono y de baja aleación — la mayoría de grados API 5CT y API 5L | 22 HRC máximo (≈ 250 HV) | ISO 15156-2 |
| Aceros de baja aleación tipo 41XX, tubulares templados y revenidos (condiciones restringidas) | hasta 26 HRC | ISO 15156-2, sección A.2.2.3.3 y tabla A.3 |
| Inoxidable martensítico (clase 13Cr) | 22–23 HRC, según el grado | ISO 15156-3 |
| Inoxidable dúplex | 36 HRC máximo (≈ 350 HV), con controles de contenido de ferrita y microestructura | ISO 15156-3 |
| Inoxidable austenítico | 22 HRC, recocido en solución y libre de trabajo en frío | ISO 15156-3 |
La dureza es el número que rige la selección, no el límite elástico: un grado de mayor resistencia que excede el techo es el material equivocado para un pozo amargo, por fuerte que sea. La cifra de 22 HRC es el techo general para acero al carbono y de baja aleación; la norma lista un pequeño conjunto de excepciones, y todo lo que quede fuera de ellas tiene que calificarse contra las condiciones específicas del servicio.
Razones de aceptación de HIC
El agrietamiento inducido por hidrógeno se ensaya según NACE TM0284: una probeta se mantiene en una solución amarga, luego se secciona y se mide. El resultado se informa como tres razones, y la especificación de compra fija el máximo permitido de cada una.
| Razón | Qué mide | Límite comúnmente especificado |
|---|---|---|
| CLR — razón de longitud de grieta | La longitud agrietada como proporción del ancho de la sección | ≤ 15 % |
| CTR — razón de espesor de grieta | El espesor agrietado como proporción del espesor de la sección | ≤ 5 % |
| CSR — razón de sensibilidad al agrietamiento | El área agrietada como proporción del área de la sección | ≤ 2 % |
NACE TM0284 es el método de ensayo; no fija el criterio de aceptación. Los valores 15 / 5 / 2 son los límites que escriben la mayoría de las especificaciones de proyecto, y su especificación puede ser más estricta. El SSC según NACE TM0177 es el ensayo complementario bajo carga, y aplica el mismo punto: el método es estándar, el criterio de aceptación es suyo.
Selección de material en cinco pasos
- Establezca la presión parcial de H2S, la temperatura, el pH y el contenido de cloruros.
- Decida si el servicio es amargo según ISO 15156 / NACE MR0175.
- Elija la clase de material: acero al carbono o de baja aleación con tope de dureza, inoxidable martensítico (clase 13Cr), inoxidable dúplex o inoxidable austenítico.
- Agregue los ensayos requeridos: dureza, SSC según NACE TM0177 y HIC según NACE TM0284 donde apliquen.
- Escriba el límite de dureza, los métodos de ensayo y los valores de aceptación en la orden de compra y en el certificado de fábrica.
El error más caro es elegir primero el grado y revisar después las reglas de servicio amargo; el orden es al revés.
Anexo H de API 5L: servicio amargo para tubería de línea
El Anexo H es la parte de API 5L que aplica cuando se pide tubería de línea PSL2 para servicio amargo, es decir, cuando el fluido producido o transportado contiene sulfuro de hidrógeno en presencia de agua. Es una vía distinta de la que se usa para casing y tubing: la tubería de línea se pide bajo API 5L invocando el anexo, mientras el casing y el tubing se piden bajo API 5CT y se califican contra NACE MR0175 / ISO 15156 como se describe arriba.
| Pregunta | Qué la decide | Dónde queda escrita |
|---|---|---|
| ¿El servicio es amargo o no? | Presión parcial de H2S, presión total, pH, contenido de cloruros y temperatura | ISO 15156 / NACE MR0175 y la evaluación de corrosión del propio proyecto |
| ¿Es tubería de línea, o casing y tubing? | La forma del producto y la norma con la que se pide | API 5L para tubería de línea, API 5CT para casing y tubing |
| ¿Qué requisito de servicio amargo aplica? | Si el proyecto pide tubería de línea bajo el Anexo H de API 5L, o especifica un material calificado según ISO 15156 | La orden de compra, citando la edición de la norma |
| ¿Qué ensayos van con eso? | El anexo fija los requisitos químicos, de dureza y de ensayo de agrietamiento; el proyecto puede añadir más | El Anexo H de API 5L en la edición nombrada en la orden |
| ¿Qué lo comprueba en la entrega? | El marcado y un certificado de fábrica que declare el anexo y los resultados de ensayo | El certificado y el requisito de marcado de la orden |
Qué cambia en la orden al invocar el Anexo H
- Composición química y dureza. El Anexo H agrega límites de composición y de dureza sobre los requisitos normales de PSL2, y esos límites aplican al cuerpo del tubo y a la soldadura. Los valores siguen la edición nombrada en la orden, así que la edición se fija antes de laminar la colada.
- Ensayos de agrietamiento. El ensayo de agrietamiento inducido por hidrógeno y el de agrietamiento por tensión sulfídica se especifican contra el anexo en lugar de dejarse al programa de rutina del fabricante, y las razones de aceptación van en la orden de compra y no se resuelven en la etapa de inspección.
- Soldadura. Un pedido de tubería de línea amarga lleva requisitos sobre la soldadura y sobre la zona afectada por el calor, y por eso el tubo se pide normalmente con el procedimiento de soldadura y el alcance de inspección acordados de antemano.
- Documentos. El certificado tiene que declarar el anexo, la edición y los resultados de ensayo; si inspecciona una tercera parte, el alcance se acuerda antes de producir, no antes de embarcar.
Cuando un proyecto cita el Anexo H sin nombrar edición, pregunte antes de que se coloque la orden. Los requisitos los fija la edición, y un certificado no se puede reescribir a otra edición después de que el tubo se ensayó y se marcó.
Productos y normas relacionados:
Preguntas frecuentes
¿Qué hace amargo a un servicio?
La presencia de sulfuro de hidrógeno en la corriente producida o de proceso, en presencia de agua. Normalmente se cuantifica como presión parcial de H2S y no como concentración, porque la presión parcial es lo que rige qué materiales están permitidos bajo NACE MR0175 / ISO 15156.
¿El N80 sirve para servicio amargo?
No como calificación. Los grados de servicio amargo para casing y tubing son L80 tipo 1, C90, T95 y C110. El N80 es un grado estándar de API 5CT sin calificación de servicio amargo, así que un pozo amargo debe cotizarse contra uno de los grados calificados.
¿Para qué sirve el límite de 22 HRC?
Es la dureza máxima que se especifica comúnmente para aceros al carbono y de baja aleación en servicio amargo. La dureza se correlaciona con la susceptibilidad al agrietamiento por tensión sulfídica, así que poner un tope a la dureza es la forma práctica de asegurar que el acero no se agriete en presencia de H2S y agua.
¿En qué consisten los ensayos HIC y SSC?
El HIC, agrietamiento inducido por hidrógeno, se ensaya según NACE TM0284 y se informa como razones de longitud y de espesor de grieta tras la exposición a una solución amarga. El SSC, agrietamiento por tensión sulfídica, se ensaya según NACE TM0177 y aplica una carga de tracción a la probeta mientras está expuesta. Los dos son ensayos destructivos de probeta corridos sobre la colada.
Dónde seguir
- Calculadora de peso de tubo de acero – calcule el peso de cualquier medida y espesor de pared
- Tabla de cédulas – espesor de pared para cada cédula, carbono e inoxidable
- Solicitar una cotización – envíe la especificación, la cantidad y el puerto de destino
- Tubing API 5CT L80 – un grado de servicio amargo en detalle
- Casing API 5CT N80Q – el grado estándar, y por qué no es la respuesta para amargo
- Casing y tubing (OCTG) – casing y tubing de pozo API 5CT, J55 a P110 y Q125
- Tubo dúplex ASTM A790 – tubo de acero inoxidable dúplex donde el servicio amargo se cruza con los cloruros
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