ES2138449T5 - Procedimiento de seguridad para un equipo a presion en contacto con fluidos corrosivos. - Google Patents
Procedimiento de seguridad para un equipo a presion en contacto con fluidos corrosivos.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN METODO PARA ASEGURAR E INCREMENTAR LA DURACION DE LA VIDA EN FUNCIONAMIENTO DE UN EQUIPAMIENTO A PRESION QUE COMPRENDE UNA CAMARA INTERNA ADECUADA PARA CONTENER UN FLUIDO DE PROCESO, RODEADA POR UN CUERPO RESISTENTE A LA PRESION (1) PROVISTO DE AGUJEROS DE DRENAJE (2). DICHA CAMARA ESTA FORMADA POR UN MATERIAL SOMETIDO A CORROSION DEBIDA AL CONTACTO CON DICHO FLUIDO DE PROCESO DURANTE EL FUNCIONAMIENTO, ESTANDO RECUBIERTO INTERIORMENTE DICHO MATERIAL CON UN REVESTIMIENTO ANTICORROSIVO (4) CONSTITUIDO POR VARIOS ELEMENTOS SOLDADOS ENTRE SI. DICHAS SOLDADURAS DEL REVESTIMIENTO (3) ESTAN COMPLETAMENTE AISLADAS DE CONTACTO ALGUNO CON EL FLUIDO DE PROCESO EN SU RECORRIDO NORMAL DE FUNCIONAMIENTO, MEDIANTE UN REVESTIMIENTO CON BANDAS O PLACAS ADYACENTES (10, 10'', 10'''', 10'''''') DEL MISMO MATERIAL QUE DICHO REVESTIMIENTO (4) O DE OTRO MATERIAL RESISTENTE A LA CORROSION Y SOLDABLE AL DEL REVESTIMIENTO. LAS CITADAS BANDAS O PLACAS SE SELLAN POR SOLDADURA A LOS BORDES DEL REVESTIMIENTO (4) Y ENTRE SI, DE FORMA QUE LA DISPOSICION Y SOLDADURA DE LOS BORDES DE DICHAS BANDAS (10, 10'', 10'''', 10'''''') SON TALES QUE CREAN UNA RETICULA DE INTERSTICIOS SUBYACENTES (O MEATOS) (9, 11) COMUNICADOS ENTRE SI Y CON AL MENOS UN AGUJERO DE DRENAJE (2).
Description
Procedimiento de seguridad para un equipo a
presión en contacto con fluidos corrosivos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la seguridad de un equipo a presión en contacto
con fluidos corrosivos y al equipo modificado así obtenido.
Más específicamente, la presente invención se
refiere a un procedimiento para la seguridad de un equipo que
funciona normalmente a presión, que está en contacto con fluidos
corrosivos y por tanto comprende un forro anticorrosivo que recubre
interiormente la estructura de estanqueidad (cuerpo resistente a la
presión).
Un equipo típico de esta clase es el que está
presente en muchas instalaciones químicas industriales, tales como
por ejemplo reactores, intercambiadores de calor, condensadores y
evaporadores, cuyas condiciones de trabajo comprenden presiones
comprendidas entre 50 y 1.000 bares y temperaturas comprendidas
entre 100 y 500ºC, en contacto con fluidos ácidos, básicos o
generalmente salinos que presentan un elevado potencial corrosivo,
especialmente con respecto al acero al carbono o de baja aleación,
que es el material normalmente seleccionado para la estanqueidad
del equipo.
Entre los procedimientos típicos que requieren la
utilización de un equipo de alta presión en contacto con fluidos
corrosivos se encuentran, por ejemplo, los utilizados para la
producción de urea por síntesis directa a partir de amoniaco y
dióxido de carbono. En dichos procedimientos, se hacen reaccionar
amoniaco generalmente en exceso y dióxido de carbono en uno o más
reactores, a presiones normalmente comprendidas entre 100 y 250
bares y a temperaturas comprendidas entre 150 y 240ºC, obteniéndose
una mezcla a la salida constituida por una solución acuosa de urea,
carbamato de amonio no transformado en urea y el exceso de amoniaco
utilizado en la síntesis. La mezcla de reacción se purifica
eliminando el carbamato de amonio contenido en la misma mediante su
descomposición en aparatos descomponedores que funcionan,
sucesivamente, a presiones gradualmente decrecientes. En la mayoría
de los procedimientos ya existentes, el primero de dichos aparatos
descomponedores funciona a presiones que son básicamente iguales a
la presión de síntesis o ligeramente inferiores y normalmente
utiliza agentes de "separación por arrastre" para descomponer
el carbamato de amonio con la eliminación simultánea de los
productos de descomposición. Los agentes de "separación por
arrastre" pueden consistir en gases inertes o en amoniaco o
dióxido de carbono o en mezclas de gases inertes con amoniaco y/o
dióxido de carbono, siendo asimismo posible la "separación por
arrastre" utilizando el exceso de amoniaco disuelto en la mezcla
que proviene del reactor (auto-separación por
arrastre) sin suministrar por tanto ningún agente externo.
Los productos de descomposición del carbamato de
amonio (NH_{3} y CO_{2}), junto con los posibles agentes de
"separación por arrastre", excluyendo los gases inertes, se
condensan normalmente en condensadores adecuados, obteniéndose una
mezcla líquida que comprende agua, amoniaco y carbamato de amonio,
que se recicla al reactor de síntesis. En las instalaciones que son
tecnológicamente más avanzadas, por lo menos una etapa de
condensación se lleva a cabo a presiones que son básicamente
iguales o ligeramente inferiores a las del reactor.
Como referencia, es posible citar, de entre las
muchas existentes, las patentes U.S. nº 3.886.210, U.S. nº
4.314.077, U.S. nº 4.137.262 y la solicitud de patente europea
publicada nº 504.966, que describen procedimientos para la
producción de urea con las características anteriormente
mencionadas. Se proporciona una amplia gama de procedimientos que
se utilizan principalmente para la producción de urea, en la
"Encyclopedia of Chemical Technology", 3ª edición (1983),
volumen 23, páginas 548-574, John Wiley & Sons
Ed.
Las etapas más críticas del procedimiento son
aquéllas en las que el carbamato de amonio se encuentra a su
concentración más elevada y a su temperatura más elevada y por
tanto en los procedimientos anteriormente mencionados, dichas etapas
coinciden con el reactor y equipo subsiguiente para la
descomposición (o separación por arrastre) y condensación del
carbamato de amonio, que funcionan en condiciones análogas o
similares a las del reactor. El problema que se ha de resolver en
dicho equipo consiste en el planteado por la corrosión y/o erosión
causadas por el carbamato de amonio, el amoniaco y el dióxido de
carbono que actúan como agentes muy corrosivos, especialmente en
presencia de agua, a las elevadas temperaturas y presiones
necesarias para la síntesis de urea.
Se han propuesto diversas soluciones a los
problemas de corrosión del tipo anteriormente descrito, muchas de
las cuales se han aplicado en instalaciones industriales ya
existentes. Se conocen en realidad numerosos metales y aleaciones
que son capaces de resistir durante periodos de tiempo
suficientemente prolongados, en diversos casos, a condiciones
potencialmente corrosivas que se crean en el interior de un equipo
químico industrial. Entre ellos se pueden mencionar plomo, titanio,
zirconio, tántalo y varios aceros inoxidables tales como, por
ejemplo, ASIS 316L (calidad de urea), acero INOX Cr/Ni/Mo 25/22/2,
aceros austenítico-ferríticos, etc. Sin embargo, por
razones económicas, el tipo de equipo anteriormente mencionado no
se construye normalmente enteramente con dichas aleaciones o
metales resistentes a la corrosión. Normalmente, se producen cuerpos
huecos, recipientes o columnas con acero al carbono o de baja
aleación, posiblemente con varias capas, que presentan un espesor
que varía de 20 a 400 mm, dependiendo de la geometría y de la
presión que han de soportar (cuerpo resistente a la presión), cuyas
superficie en contacto con los fluidos corrosivos o erosivos se
cubre uniformemente con un forro metálico anticorrosivo con un
espesor de 2 a 30 mm.
En el equipo o unidades de instalaciones
anteriormente mencionados, el forro anticorrosivo se produce
mediante el ensamblaje y soldadura de numerosos elementos
apropiadamente conformados para que se adhieran tanto como sea
posible a la forma del cuerpo resistente a la presión, con el fin
de crear, finalmente, una estructura herméticamente cerrada frente
a la alta presión de operación. Las diferentes uniones y soldaduras
llevadas a cabo para dicho propósito requieren frecuentemente la
utilización de técnicas particulares que dependen de la geometría y
de la naturaleza de las piezas que se han de unir.
Mientras que el acero inoxidable se puede soldar
al "cuerpo resistente a la presión" subyacente constituido por
acero al carbono, pero presenta un coeficiente de expansión térmica
superior que favorece, durante la operación, la creación de
fracturas a lo largo de la línea de soldadura, el titanio no puede
soldarse al acero y en cualquier caso plantea problemas de fractura
análogos en las soldaduras, ya que presenta un coeficiente de
expansión que es muy inferior al del acero al carbono.
Por este motivo, se recurre a técnicas que
requieren con frecuencia un equipo y procedimientos de operación
complejos. En ciertos casos, el recubrimiento interior se efectúa
mediante metal depositado por soldadura en lugar de chapas soldadas
entre sí y al cuerpo resistente a la presión. En otros casos,
especialmente con materiales que no se pueden soldar entre sí, es
necesario "explosionar" el forro sobre el cuerpo resistente a
la presión para asegurar la obtención de un soporte
satisfactorio.
Se practican sin embargo cierto número de
"orificios de drenaje" a todo equipo anteriormente mencionado
para la detección de posibles pérdidas del forro anticorrosión.
Un orificio de drenaje consiste normalmente en un
pequeño tubo con un diámetro de 5 a 30 mm constituido por un
material que es resistente a la corrosión y que se introduce en el
cuerpo resistente a la presión hasta que alcanza el punto de
contacto entre éste último y el forro de aleación o metal
resistente a la corrosión. Si existe una pérdida del forro, debido
a la presión elevada, el fluido interno, que es corrosivo, se
extiende inmediatamente a la zona intersticial comprendida entre el
forro y el cuerpo resistente a la presión y, si no se detecta,
ocasiona una corrosión rápida del acero al carbono del cual está
constituido éste último. La presencia de orificios de drenaje hace
posible que se detecten dichas pérdidas. Para dicho propósito,
todas las zonas intersticiales debajo del revestimiento
anticorrosión deben estar comunicadas por lo menos con un orificio
de drenaje. El número de orificios de drenaje es usualmente de 2 a
4 para cada virola, por tanto, por ejemplo, en un reactor de
dimensiones medias, que presenta una extensión superficial de
aproximadamente 100 m^{2}, existen normalmente aproximadamente
20 orificios de drenaje.
El equipo anteriormente mencionado presenta
asimismo, normalmente en la parte superior, por lo menos una
abertura circular, denominada "agujero de hombre", que permite
el acceso a operarios y a un equipo para inspecciones y reparaciones
internas menores. Dichas aberturas presentan normalmente diámetros
comprendidos entre 45 y 60 cm y a lo sumo permiten el paso de
objetos que presentan una sección comprendida dentro de dichas
dimensiones.
A pesar de las medidas anteriormente mencionadas,
es generalmente conocido que las líneas y puntos de soldadura del
"forro" protector constituyen un punto débil en la estructura
de un equipo químico. En realidad, se pueden encontrar
microfracturas durante la operación por las razones anteriormente
mencionadas de la diferente expansión térmica entre los materiales
del cuerpo resistente a la presión y el forro anticorrosivo y
asimismo corrosiones preferentes sobre las soldaduras o zonas
circundantes, debido a las imperfecciones en la estructura del
metal y a las diferencias de potencial electroquímico entre los
metales soldados. Tiene lugar por tanto muy probablemente una
pérdida de forro protector cerca de sus puntos de soldadura. Por
otra parte, no existe posibilidad en la práctica de aplicar un
forro de una sola pieza.
Como ya se ha mencionado, en el caso de una
pérdida, el fluido fluye fuera del forro e inunda los intersticios
o meatos o canales huecos presentes, comprendidos entre el forro y
el cuerpo resistente a la presión. En dichos casos, la pérdida se
detecta normalmente a través del orificio de drenaje, pero sin
embargo puede tener lugar una corrosión, incluso extensa, en el
acero al carbono subyacente, antes de que la pérdida sea percibida.
En los casos más graves que han conducido a una corrosión grave y a
la explosión del equipo, el fluido efluente, por ejemplo una
solución concentrada de carbamato de amonio en una instalación de
síntesis de urea, puede formar mezclas semisólidas junto con los
residuos de corrosión, bloqueando las salidas hacia los orificios
de drenaje, lo cual evita que la propia pérdida sea detectada. En
el sitio de la pérdida, que ya no puede ser revelada, el fluido
corrosivo continúa su acción sobre el cuerpo resistente a la
presión, lo cual corroe profundamente la estructura, haciéndola
inutilizable, o lo que es peor, haciendo que el equipo
explosione.
Con el fin de evitar dichos fenómenos, se han
propuesto numerosas soluciones, tales como, por ejemplo, en la
patente alemana DE nº 2.052.929, según la cual, se construye un
recubrimiento con un forro doble interrumpido por canales de
comunicación, incurriendo así en un aumento considerable de los
costes de producción del equipo y sin proporcionar una solución
satisfactoria al problema del contacto del cuerpo resistente a la
presión con el fluido del procedimiento en el caso de una posible
pérdida.
El documento
DE-A-3720603 da a conocer un
procedimiento para el aumento de la seguridad de un equipo a presión
en el que se practican muchos orificios de drenaje en el cuerpo,
lateralmente a las soldaduras del forro resistente a la corrosión,
hasta horadar el mismo forro en los puntos correspondientes. A
continuación, se colocan chapas para cubrir las soldaduras y cada
chapa forma un espacio inferior, conectado a un orificio de
drenaje.
En la práctica, sin embargo, la mayoría de las
instalaciones químicas ya existentes, especialmente las que no son
de reciente construcción, presentan un forro único con soldaduras
circulares y longitudinales, en las que el único elemento de
seguridad para detectar pérdidas está representado por orificios de
drenaje. Para los reglamentos de seguridad actualmente exigidos,
dicha solución es completamente insatisfactoria y existe una fuerte
demanda en este campo para aumentar, tanto la vida media de
operación como la capacidad y la rapidez de detección de posibles
pérdidas (con el consiguiente aumento de la seguridad) del equipo
químico en contacto con sustancias corrosivas.
El solicitante ha encontrado ahora una solución
satisfactoria y ventajosa a los inconvenientes anteriormente
mencionados con un enfoque sencillo e innovador que permite un
aumento de la duración y fiabilidad de un equipo a presión que
comprende un cuerpo resistente a la presión que está constituido
por un material susceptible de corrosión por contacto con el fluido
del procedimiento y un revestimiento interno anticorrosivo en
contacto con dicho fluido, aun cuando dicho equipo esté ya
funcionando en la instalación. Particularmente en este último caso,
el procedimiento de seguridad se puede llevar a cabo sin retirar el
equipo de la instalación y utilizando el agujero de hombre como el
único acceso operativo al interior del equipo.
La presente invención se refiere por tanto a un
procedimiento para aumentar la seguridad de un equipo a presión que
comprende una cámara interna adecuada para contener un fluido del
procedimiento, rodeada por un cuerpo resistente a la presión dotado
de orificios de drenaje, que está constituido por un material
susceptible de corrosión por contacto con dicho fluido del
procedimiento durante la operación de funcionamiento, revestido
interiormente con un forro anticorrosivo constituido por varios
elementos soldados entre sí para evitar el contacto de dicho cuerpo
resistente a la presión con el fluido del procedimiento como
resultado de una posible pérdida a partir de las soldaduras,
comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas:
- a)
- prolongación de por lo menos una parte de los orificios de drenaje a través del forro con el fin de formar una salida en la superficie interna del equipo;
- b)
- cubrimiento de las soldaduras con bandas o chapas contiguas del mismo material que el forro o de otro material resistente a la corrosión soldable al mismo, conformadas previamente para depositarlas adecuadamente sobre la superficie del forro cerca de las soldaduras;
- c)
- colocación sobre las salidas de los orificios de drenaje de bandas adicionales del mismo material que el forro o de otro material resistente a la corrosión soldable al mismo, cada una contigua a por lo menos una de las bandas anteriormente mencionadas de la etapa (b), hasta que todas las salidas estén cubiertas;
- d)
- soldadura hermética de los bordes de cada banda de las etapas (b) y (c) al forro y a los bordes de otras bandas contiguas, para obtener, comprendido entre cada una de dichas bandas y la superficie subyacente del forro y/o de sus soldaduras, un espacio intersticial hermético con respecto a la cámara interna y adecuado para el flujo del fluido del procedimiento;
caracterizado porque:
por lo menos una parte de las soldaduras entre
los bordes contiguos de las bandas contiguas se efectúan de modo
que, debajo de cualquiera de dichas soldaduras exista una abertura
comprendida entre los espacios intersticiales existentes en cada
lado de la soldadura, siendo dichas aberturas herméticas con
respecto a la cámara interna y encontrándose en tal número y
dispuestas de tal modo, que se ponga cada espacio intersticial en
comunicación con por lo menos una de las salidas de los orificios
de drenaje.
Según el procedimiento anteriormente mencionado,
los diferentes elementos de recubrimiento se disponen de modo que
formen la pared interna del equipo, de modo que, en el caso de una
pérdida en un punto cerca de la soldadura en contacto con el fluido
del procedimiento, el propio fluido, antes de llegar a uno de los
orificios de drenaje que se prolongan apropiadamente hacia el forro
(que corresponden normalmente a los ya existentes antes de la
intervención de seguridad), entre en contacto solamente con las
superficies de un material resistente a la corrosión, evitando así
cualquier posible daño al cuerpo resistente a la presión. Al mismo
tiempo, la disposición de la diferentes piezas en el interior del
equipo y la presencia de meatos que pasan entre las soldaduras de
dos bandas de recubrimiento contiguas, aseguran la rápida detección
del fluido que fluye fuera de una posible pérdida, utilizando los
mismos orificios de drenaje existentes antes de la intervención de
la presente invención. Es por tanto posible detectar rápidamente
una posible pérdida durante la operación a partir de una soldadura
del complejo del forro y al mismo tiempo mantener la integridad de
la estructura ya existente, ya que no es necesario normalmente
practicar otros orificios de drenaje, y evitar cualquier contacto
del cuerpo resistente a la presión con los fluidos del
procedimiento en el momento de una posible pérdida.
No se excluye sin embargo, del alcance de la
presente invención, la práctica, durante la forma de realización
del procedimiento, de uno o más orificios de drenaje además de los
ya existentes, especialmente cuando las geometrías y disposiciones
particulares de los elementos la hacen necesaria (por ejemplo,
cerca de las salidas), con la condición de que el número sea
limitado, normalmente inferior al 30%, preferentemente inferior al
10% de los originales.
Un objeto adicional de la presente invención se
refiere a un equipo obtenido mediante la forma de realización del
procedimiento anteriormente mencionado. En dicho equipo, las
soldaduras originales del forro no están en contacto con el fluido
del procedimiento durante la operación, ya que están cubiertas,
herméticamente, por las bandas (o chapas) anteriormente mencionadas
de material resistente a la corrosión. Se evita así el riesgo de
una acción prolongada del fluido del procedimiento sobre dichas
soldaduras, ocasionando su perforación, por una corrosión o erosión
local, con los consiguientes efectos desastrosos de un derrame del
fluido en contacto directo con el material fácilmente corroíble del
cuerpo resistente a la presión. En el caso de una posible pérdida de
una de las soldaduras posteriormente efectuadas en los bordes de
las bandas de recubrimiento para asegurar un cierre hermético de
los intersticios subyacentes (o meatos), el fluido del procedimiento
es dirigido dentro de éstos hasta que llega a la salida más próxima
de un orificio de drenaje, pero no presenta ningún efecto
corrosivo, por lo menos en los periodos de tiempo relativamente
rápidos necesarios para detectar la pérdida, sobre las superficies
de los materiales con los cuales está en contacto, ya que dichos
materiales, según la presente invención, son todos resistentes a la
corrosión.
Como se ha especificado anteriormente, el
procedimiento de la presente invención se puede aplicar
particularmente a la sección de alta o media presión de una
instalación para la síntesis de urea. Éstas pueden ser identificadas
básicamente en los reactores de síntesis de urea, el equipo para la
descomposición de carbamato no transformado y los recipientes para
la condensación de NH_{3} y CO_{2} con la formación de
soluciones de carbamato.
La expresión "bandas (o chapas) contiguas"
tal como se utiliza en la presente invención y en las
reivindicaciones, se refiere a dos o más bandas, cada una de las
cuales presenta por lo menos una parte del borde adyacente o en
contacto con por lo menos una parte de la(s) otra(s).
La expresión "bordes contiguos" se refiere a dichos bordes de
bandas contiguas, adyacentes o en contacto entre sí.
El término "comunicación", tal como se
utiliza en la presente descripción y en las reivindicaciones,
deberá considerarse que se refiere al comportamiento de un fluido,
por el cual dos puntos (o zonas) están en comunicación si un fluido,
particularmente el fluido del procedimiento, puede fluir de uno al
otro. El término "original" tal como se utiliza a continuación
con referencia a los elementos de un equipo, tales como soldaduras,
forros, orificios de drenaje, etc., identifica los elementos ya
presentes en el equipo antes de la aplicación del procedimiento de
la presente invención.
El equipo al cual se puede aplicar el
procedimiento de la presente invención puede ser cualquier equipo a
presión conocido, en contacto con fluidos potencialmente corrosivos
durante la operación. Dicho equipo comprende normalmente un cuerpo
de acero resistente a la presión capaz de resistir presiones de
operación incluso muy elevadas (hasta 1.000 bares y superiores,
preferentemente comprendidas entre 100 y 500 bares), pero
susceptible de corrosión si se pone directamente en contacto con
fluidos del procedimiento. Éste, dependiendo de los requisitos del
proyecto, puede presentar varias capas o una pared simple,
sometidas posiblemente a un recocido. En la cámara interna, en
contacto con el fluido del procedimiento, existe un forro de un
material resistente a la corrosión, que consiste normalmente en un
metal seleccionado de entre acero inoxidable, aceros
austenítico-ferríticos especiales, plomo, titanio,
zirconio, vanadio, tántalo o una de sus aleaciones. El forro puede
soldarse al cuerpo resistente a la corrosión o, en muchos casos, se
ajusta simplemente sobre el mismo. El forro se produce, según la
técnica conocida, soldando entre sí chapas (o virolas) del metal
seleccionado, hasta que la superficie interna del cuerpo resistente
a la presión esté completamente cubierto, así como las partes
internas de las salidas y del agujero de hombre que normalmente
forman parte del equipo. Las soldaduras del forro están dispuestas
normalmente sobre bandas del mismo material que el forro,
introducidas preferentemente dentro de una ranura practicada
mecánicamente en el cuerpo resistente a la presión. Como se ha
mencionado anteriormente, existen numerosos orificios de drenaje en
el cuerpo resistente a la presión, para el propósito de controlar
posibles pérdidas del forro durante la operación. Un detalle de la
disposición de los elementos en el equipo del tipo anteriormente
especificado está esquemáticamente representado en la figura 1
adjunta, que se refiere a una sección que comprende una soldadura
del forro y un orificio de drenaje.
Según el procedimiento de la presente invención,
en la etapa (a) por lo menos una parte de los orificios de drenaje
ya existentes se prolongan hacia el forro, taladrando o mediante
otra técnica conocida, hasta que el orificio llega a la superficie
interna. Cada orificio de drenaje comprende un revestimiento
interno de material anticorrosivo, que se prolonga asimismo y se
suelda a los bordes alrededor de la salida así producida. Cada
salida forma así una abertura en el forro, que presenta
preferentemente un diámetro comprendido entre 5 y 30 mm. No es
necesario prolongar todos los orificios de drenaje ya existentes,
sino solamente un número suficiente para garantizar una
comunicación sencilla con todas las zonas intersticiales (o meatos)
producidos en las etapas subsiguientes del presente procedimiento.
El número de orificios de drenaje realmente prolongados puede ser
evaluado por el experto en este campo y está normalmente comprendido
entre el 70 y el 100% de los ya existentes, dependiendo de las
dimensiones y geometría del equipo y de la densidad superficial de
los propios orificios.
No se excluye, sin embargo, del alcance de la
presente invención, la práctica, durante la forma de realización
del procedimiento, de uno o más orificios de drenaje además de los
ya existentes, especialmente si las geometrías y disposiciones
particulares de los elementos la hacen necesaria (por ejemplo cerca
de las salidas), con la condición de que el número sea limitado,
normalmente inferior al 30%, preferentemente inferior al 10% de los
originales.
En la etapa (b) del procedimiento de la presente
invención, las soldaduras del forro se cubren con bandas (o chapas)
adecuadamente conformadas, resistentes a la corrosión en las
condiciones de operación del equipo. En la mayoría de los casos y
particularmente en instalaciones para la producción de urea, el
equipo químico presenta secciones cilíndricas o curvadas. Las
bandas anteriormente mencionadas deberán, por tanto, curvarse o
conformarse apropiadamente para que se adapten a la superficie que
se ha a cubrir. Sin embargo, como se deforman fácilmente, se puede
obtener la curvatura adecuada con instrumentos normales disponibles
para los expertos en este campo.
Las bandas se disponen de modo adyacente una tras
otra sobre todas las soldaduras con el fin de formar, después de su
aplicación, una superficie regular sin separaciones. Es preferible
utilizar bandas que presenten una anchura comprendida entre 50 y
300 mm y una longitud que varíe de unos cuantos centímetros a varios
metros, dependiendo de las necesidades. La longitud y forma de las
bandas, sin embargo, se seleccionan preferentemente con el fin de
permitir un acceso fácil al interior del equipo a través del
agujero de hombre. Se utilizan preferentemente espesores de las
bandas comprendidos entre 2 y 30 mm, seleccionados sobre la base de
la acción corrosiva y/o erosiva potencial del fluido del
procedimiento.
Se pueden disponer dos bandas contiguas de
diversos modos según la presente invención, con la condición de que
ello permita: un sistema de soldadura hermético de los bordes de
las bandas, que aísle las soldaduras subyacentes del forro, del
fluido del procedimiento durante una operación normal (según la
etapa (d) siguiente) y una comunicación adecuada para el flujo de
un fluido comprendido entre las zonas intersticiales presentes
debajo de cada una de las bandas contiguas. Las bandas serán
normalmente consecutivas, es decir estarán unidas una tras otra por
los bordes transversales, o las bandas serán perpendiculares entre
sí, en las que un borde transversal está unido a un borde
longitudinal (paralelo a la soldadura cubierta). En las uniones
entre dos bandas contiguas, pueden tomarse diversas medidas, todas
ellas incluidas en el alcance de la presente invención. Es posible,
por ejemplo, poner una parte corta del borde de una de las bandas
sobre el borde de la otra, proporcionando así a la primera una
forma de "S". O los dos bordes contiguos se pueden colocar a
continuación uno de otro; o de nuevo, una chapa metálica se puede
colocar debajo de dos bordes contiguos, adyacentes en la zona de
unión, formando posiblemente una cavidad en el forro subyacente (y
la soldadura), adecuada para contener una chapa, para mejorar el
soporte de dichos bordes contiguos.
Según la presente invención, las bandas de
recubrimiento están constituidas por el mismo metal que el forro
original o por un metal o aleación soldable al mismo. Éste se puede
seleccionar cada vez de entre materiales que se conoce que son
resistentes a la corrosión en las condiciones de operación del
equipo. Dicho metal o aleación metálica se selecciona
preferentemente de entre titanio, zirconio o sus aleaciones o
particularmente, de entre aceros inoxidables tales como, por
ejemplo, acero ASIS 316L (calidad de urea), acero INOX Cr/Ni/Mo
25/22/2, aceros austenítico-ferríticos especiales,
etc. La selección de un metal que presente una resistencia superior
a la corrosión (de cualquier modo que se mida) a la del forro
original se reserva para el experto en este campo.
Las bandas de recubrimiento de las soldaduras se
pueden sujetar, antes de ser soldadas a su vez, mediante los
procedimientos normales disponibles para los expertos en este
campo, con la condición de que éstos sean compatibles con las
condiciones de operación del equipo. Se pueden utilizar normalmente
sujeciones mecánicas o puntos de soldadura.
Antes de cubrir las soldaduras del forro según la
etapa (b), es preferible, según la presente invención, tratar
mecánicamente las superficies de las soldaduras y del forro sobre
las que se han de colocar las bandas anteriormente mencionadas, por
ejemplo mediante esmerilado, para limpiarlas y hacerlas uniformes y
sin defectos.
La etapa (c) del presente procedimiento se lleva
a cabo básicamente de modo análogo al de la etapa (b) anteriormente
mencionada, con la diferencia de que no se pretende en este caso
que cada banda (o chapa) cubra una soldadura del forro, sino que se
coloca sobre la superficie del forro, adyacente a por lo menos una
de las bandas de recubrimiento colocadas según la etapa (b) y en la
dirección de por lo menos uno de los orificios de drenaje, hasta
que la salida sobre la superficie del propio forro esté
completamente cubierta. De este modo, soldando los bordes según la
subsiguiente etapa (d), se forman zonas intersticiales que se
comunican con dicha salida y, directa o indirectamente, con por lo
menos algunas de las zonas intersticiales formadas cerca de las
soldaduras originales del forro. Según el procedimiento de la
presente invención, todas las salidas de los orificios de drenaje se
cubren con bandas según se ha descrito anteriormente, formando, por
medio de las zonas intersticiales (o meatos) subyacentes, obtenidas
después de la soldadura de la etapa (d), vías de paso de
intercomunicación desde cada punto de las soldaduras originales del
forro a por lo menos una salida de un orificio de drenaje.
Si se practica una o más de las salidas de
orificios de drenaje a través de una de las soldaduras originales
del forro, le corresponde al operario decidir si se cubre la salida
con las mismas bandas utilizadas para cubrir las soldaduras,
evidentemente sin utilizar ninguna banda adicional según la etapa
(c).
Asimismo, en la etapa (c), puede resultar
ventajoso llevar a cabo las diferentes operaciones de un modo
similar al de la etapa (b). En particular, por ejemplo, esmerilar
la zona de soporte de la banda para limpiarla y hacerla más uniforme
y sin defectos.
Según una forma de realización preferida de la
presente invención, en las etapas (b) y (c), se practica una ranura
en la superficie del forro o de sus soldaduras, debajo de las
bandas de recubrimiento. Dicha ranura presenta normalmente una
anchura comprendida entre 5 y 20 mm, una profundidad comprendida
entre 1 y 5 mm, seleccionadas sobre la base del espesor del forro y
de las propiedades reológicas del fluido del procedimiento. En
particular, según la presente invención, la profundidad de dicha
ranura es preferentemente inferior al 30% del espesor del forro
original.
Dicha ranura se practica preferentemente a lo
largo de todas las soldaduras originales del forro y en su
superficie si no existe soldadura, como en el caso de las bandas
dispuestas según la etapa (c). La ranura presenta la función de
facilitar el flujo del fluido que proviene de una posible pérdida
de las soldaduras a lo largo de los bordes de las bandas, haciendo
más rápida y segura la detección de la pérdida. El papel desempeñado
por la ranura cerca de las uniones entre dos bandas (o chapas)
contiguas es particularmente ventajoso.
La etapa (d) del procedimiento de la presente
invención comprende la soldadura de los bordes de las bandas (o
chapas) conformadas y dispuestas como se ha descrito en las etapas
(b) y (c). El procedimiento de soldadura no es crítico y se puede
utilizar uno cualquiera de los procedimientos disponibles en la
técnica conocida, con la condición de que se garantice la
producción de soldaduras resistentes a la corrosión y propiedades
mecánicas adecuadas para las condiciones de operación del
equipo.
La soldadura se lleva a cabo preferentemente con
electrodos de arco o "T.I.G." con varillas redondas. Los
bordes longitudinales se sueldan a la superficie del forro
subyacente y los bordes contiguos de cada par de bandas se sueldan
entre sí. Estos últimos se pueden soldar asimismo al mismo tiempo
al forro subyacente. De este modo, por debajo, comprendida entre la
superficie de cada banda (o chapa) y la superficie del forro cerca
de la soldadura original, existe una zona intersticial (o meato)
adecuada para el flujo de un fluido durante una posible
pérdida.
Según la presente invención, la soldadura de por
lo menos una parte de los bordes contiguos de las bandas se lleva a
cabo de modo que permanezca una abertura debajo de la propia
soldadura, con el fin de poner las zonas intersticiales (o meatos)
en comunicación con las posibles ranuras existentes debajo de las
bandas en cada lado de la soldadura. Dicha abertura, o vía de paso,
debajo de la soldadura entre bordes contiguos, debe ser hermética
en todos los puntos con respecto a la cámara interna del equipo,
donde el fluido del procedimiento está presente durante una
operación normal.
Según la presente invención, el aspecto y la
disposición de dichas aberturas de intercomunicación no son
críticos, con la condición de que satisfagan las exigencias
anteriormente mencionadas y que la disposición sea tal, que las
aberturas, en conjunto, en el caso de una pérdida a partir de las
soldaduras de los bordes de las bandas, permitan que el fluido del
procedimiento fluya desde cualquier punto de las zonas
intersticiales (o meatos) anteriormente mencionadas hasta que
llegue a por lo menos una de las salidas de los orificios de
drenaje. No es necesario, sin embargo, que todos los espacios (o
zonas) intersticiales estén intercomunicados, ya que es suficiente
que exista una comunicación, directa o indirectamente a través de
secuencias de aberturas y zonas intersticiales, con por lo menos una
de las salidas de orificios de drenaje. Es preferible, según la
presente invención, que solamente del 50 al 80% de las soldaduras
entre bordes contiguos comprendan una abertura de intercomunicación
subyacente.
Dependiendo del modo en el que las bandas y los
bordes contiguos se dispongan en las etapas (b) o (c), existen
diversas soluciones para la forma de realización práctica de la
invención.
Por ejemplo, si los bordes contiguos de dos
bandas han sido superpuestos parcialmente (como se ilustra
esquemáticamente en las figuras 4 y 6 adjuntas), resulta
normalmente suficiente soldar todos los bordes externos de las
propias bandas al forro subyacente y entre sí. El borde de la banda
subyacente en la zona de superposición permanece en el interior y
por tanto no se suelda, evitando que el material depositado de la
soldadura bloquee localmente el intersticio (o la ranura) y se
asegure así la presencia de una abertura de intercomunicación.
Según otra forma de realización, en las etapas
(b) y/o (c) (como ya se ha mencionado), se coloca una chapa plana
del mismo material que las bandas debajo de la unión entre dos
bandas contiguas, preferentemente en una cavidad especialmente
practicada en la soldadura y/o el forro originales y los bordes
contiguos de las bandas se colocan sobre la cavidad, adyacentes
entre sí. Dicha clase de disposición de los elementos corresponde a
la que se ilustra esquemáticamente en la figura 3. La chapa plana
presenta una anchura y una longitud tales, que está completamente
cubierta por las bandas y un espesor normalmente de aproximadamente
2 a 4 mm. Los bordes de las bandas se sueldan a continuación
herméticamente entre sí (donde están contiguas) y al forro
subyacente. La chapa plana debajo de los bordes contiguos evita que
un metal depositado de soldadura bloquee la zona intersticial (o
meato o ranura) subyacente.
En una forma de realización adicional,
particularmente preferida, dos bordes contiguos se colocan
adyacentes entre sí y se sueldan sólo parcialmente, dejando sin
soldar por lo menos una parte en la zona central de la unión. Dicha
parte sin soldar, que forma una abertura de comunicación entre los
espacios intersticiales debajo de cada banda a los lados de la
soldadura, presenta preferentemente una longitud comprendida entre 5
y 30 mm.
Las partes sin soldar se cubren seguidamente,
colocando chapas metálicas sobre ellas, adecuadamente conformadas y
del mismo material anticorrosivo que las bandas y se sueldan a
continuación herméticamente los bordes de éstas al metal subyacente.
Dicha operación debe llevarse a cabo de tal modo, que se garantice
el cierre hermético de la superficie total expuesta a los fluidos
del procedimiento del equipo. Las chapas planas que son adecuadas
para dicha forma de realización de la presente invención presentan
dimensiones adecuadas para cubrir la longitud total de las partes
interrumpidas y son preferentemente cuadradas o rectangulares. Las
dimensiones están comprendidas preferentemente entre 20 y 200 mm.
El espesor de las chapas está comprendido preferentemente entre 4 y
25 mm.
Esta última forma de realización de la presente
invención hace posible que se obtenga una disposición de los
elementos esenciales que corresponde a la que se ilustra
esquemáticamente en las figuras 2 y 5.
No se excluyen, sin embargo, del alcance de la
presente invención otras formas de realización, tales como, por
ejemplo, las que se han descrito anteriormente en particular, en la
aplicación del procedimiento a un equipo determinado.
En el caso preferido en el que se practican
ranuras antes de la colocación y soldadura de las bandas
anteriormente descrito, dichas ranuras, que pasan por debajo de las
soldaduras entre bordes contiguos, forman por sí mismas excelentes
aberturas de comunicación.
Según una forma de realización particular de la
presente invención, las etapas (a), (b), (c) y (d) se pueden llevar
a cabo simultáneamente, en el sentido de que cada una de las etapas
anteriormente mencionadas se pueden realizar independientemente en
diferentes zonas del equipo. Por ejemplo, puede ser ventajoso,
especialmente en un equipo de grandes dimensiones, llevar a cabo la
soldadura de los bordes de las bandas según la etapa (d) en una
cierta zona en la que las soldaduras originales del forro y las
salidas de las perforaciones de drenaje ya se han cubiertas, al
tiempo que las etapas (b) y (c) de recubrimiento se llevan a cabo
en otra zona. Sin embargo, en cada parte del equipo, la intervención
según el procedimiento de la presente invención se lleva a cabo
evidentemente realizando la etapa (d) después de las etapas (a),
(b) y (c), y la etapa (c) después de la etapa (a), mientras que el
orden de operación entre las etapas (b) y (c) no es particularmente
crítico.
El procedimiento de la presente invención hace
posible que se lleven a cabo operaciones de seguridad sobre un
equipo ya existente que sea, o bien nuevo o que ya funciona en una
instalación química. El alcance de la presente invención comprende
asimismo, sin embargo, la aplicación de este procedimiento durante
el ensamblaje y construcción de un nuevo equipo para mejorar su
duración y seguridad.
Una de las ventajas de este procedimiento
consiste en la posibilidad de dimensionar las bandas y las chapas
planas y conformarlas adecuadamente de modo que se puedan
introducir a través de la abertura única del agujero de hombre
normalmente existente en cada equipo. Esto puede implicar asimismo
la utilización de chapas relativamente pequeñas, algunas veces con
una longitud de unas pocas decenas de centímetros, pero esto no pone
en peligro la consecución de las deseadas medidas de seguridad, ya
que, según la presente invención, ninguna zona intersticial
producida debajo de ellas después de la soldadura, por muy pequeñas
que ésta pueda ser, permanece aislada de por lo menos un orificio de
drenaje. Al final de la intervención del presente procedimiento, se
garantiza así la protección de las soldaduras originales del forro,
junto con la detección rápida y segura de una posible pérdida
durante la operación, a partir de cualquier punto de las bandas de
recubrimiento y soldaduras sobre las mismas y sin necesidad de
practicar nuevos orificios de drenaje con respecto a los originales,
o en cualquier caso, en casos particulares, practicando solamente
un número insignificante en comparación con la cantidad total.
Además, el procedimiento de la presente invención
se puede llevar a cabo, por los mismos motivos anteriormente
mencionados, sin retirar ninguna pieza del equipo y sin retirar
éste del sitio de operación. La aplicación y terminación del
procedimiento son normalmente posibles en realidad en el plazo de
una semana y se pueden llevar a cabo durante una parada normal de
la instalación (denominada también interrupción de la operación)
para su control.
Las características de aplicación del
procedimiento de la presente invención se ilustran mejor con
referencia a los dibujos y diagramas que se presentan en las
figuras adjuntas, en las que:
la figura 1 representa esquemáticamente una vista
en sección de una pared de un equipo convencional en contacto con
fluidos del procedimiento corrosivos, por ejemplo un reactor para
la síntesis de urea;
la figura 2 representa esquemáticamente una vista
frontal de una parte (lado interno) de la sección longitudinal de
un equipo al cual se ha aplicado el procedimiento de seguridad de la
presente invención;
la figura 3 representa esquemáticamente un
detalle (vista frontal y secciones longitudinal y transversal) de
una parte de la soldadura del forro, después de colocar la chapa de
recubrimiento de la presente invención, que comprende una unión y
una soldadura entre dos piezas adyacentes de la chapa plana;
la figura 4 representa esquemáticamente un
detalle (vista frontal y secciones longitudinal y transversal)
análogo al de la figura 3, en el que la unión entre dos piezas de
la chapa plana se realiza según una segunda forma de realización de
la presente invención;
la figura 5 representa esquemáticamente (vista
frontal y sección) de una pieza de soldadura del forro, después de
la intervención de seguridad de la presente invención, que comprende
el punto de derivación y la unión con un orificio de drenaje;
la figura 6 representa esquemáticamente un
detalle (vista frontal y sección) análogo al de la figura 5, en el
que la derivación y la unión con el orificio de drenaje se realizan
según una forma de realización diferente de la presente
invención.
En las figuras, las partes correspondientes
presentan, por motivos de simplicidad, idénticos números de
referencia. Además, los diferentes elementos no están representados
a escala entre sí, para proporcionar una mejor ilustración de las
características distintivas de la presente invención. Las
diferentes figuras adjuntas son ilustrativas de la presente
invención, pero no limitan su alcance en ningún modo.
La sección representada en la figura 1 presenta
el cuerpo (1) resistente a la presión, normalmente constituido por
acero al carbono normal, y el forro (4) original del reactor,
constituido por un material resistente a la corrosión, que presenta
una línea (3) de soldadura que está extendida sobre una chapa plana
o banda (7) del mismo material que el forro, para evitar que la
propia soldadura esté en contacto directo con el acero del cuerpo
resistente a la presión. En contacto con la superficie debajo del
forro se encuentra el orificio (2) de drenaje, que comprende un
revestimiento (8) interno, que se comunica con la zona intersticial
creada entre el propio forro y el cuerpo resistente a la presión,
representada por la línea (5). Una posible pérdida a partir de la
soldadura (3) sigue la dirección (6) indicada por la línea de
trazos.
La figura 2 presenta de nuevo el cuerpo (1)
resistente a la presión, el forro (4) original del reactor y las
soldaduras (3) con las chapas (7) planas subyacentes. Las ranuras
(9) y (11) de comunicación están representadas asimismo
esquemáticamente, practicadas respectivamente sobre las soldaduras
del forro ya existente y a lo largo de líneas de comunicación con
los orificios (2) de drenaje ya existentes que se prolongan a través
del propio forro. Encima de las ranuras se encuentran las bandas
(10) de recubrimiento, soldadas a su vez por los bordes al forro
subyacente y que se prolongan hasta los orificios de drenaje. En las
partes (13) donde dos bandas contiguas se juntan y se sueldan, se
encuentran chapas (12) planas soldadas encima de las bandas
anteriores, que cubren herméticamente las partes (17) no soldadas,
formando las aberturas de comunicación entre las ranuras. Es
posible asimismo observar la unión (20) entre dos bandas contiguas,
completamente soldadas y sin una abertura de comunicación, que no
fue necesaria, ya que los dos lados de la soldadura estaban ya
comunicados con por lo menos un orificio de drenaje.
La figura 3 presenta la vista (A) frontal y las
vistas en sección longitudinal (B) y transversal (C)
respectivamente a lo largo de las líneas Z1 y Z2. Los elementos que
corresponden a los ya indicados en la figura 2 presentan los mismos
números de referencia. El detalle (13) de soldadura entre dos bandas
(10) de recubrimiento, que son contiguas, presenta la ranura (9) y
la chapa (14) plana debajo de la soldadura (13), que es del mismo
material que el forro o de un material diferente, con la condición
de que éste sea resistente a la corrosión y soldable al forro. La
función de la chapa (14) plana consiste en evitar, en el momento de
realizar la soldadura (13), que la ranura (9) se llene con el metal
depositado de soldadura y que se interrumpa la comunicación entre
los intersticios debajo de las dos bandas contiguas. Para facilitar
la visión, no está indicada la chapa (7) plana debajo de la
soldadura (3) en la vista (A).
La figura 4 presenta una vista (A) frontal y
vistas en sección longitudinal (B) y transversal (C)
respectivamente a lo largo de las líneas Z3 y Z4. Los elementos que
corresponden a los ya indicados en la figura 2 presentan el mismo
número de referencia. El detalle de la zona (15) de superposición
entre dos bandas (10') y (10'') de recubrimiento contiguas,
presenta la ranura (9) subyacente, que hace que se intercomuniquen
los espacios intersticiales o meatos existentes entre dichas bandas
y el forro (4). Las soldaduras alrededor de la zona de
superposición hacen herméticos los espacios intersticiales y la
ranura, con respecto a los fluidos del procedimiento. Esta
disposición evita que la soldadura (16) transversal en particular,
practicada entre las bandas (10') y (10'') superpuestas, bloquee la
ranura (9). Asimismo en este caso, como en la figura 3, la chapa
(7) plana debajo de la soldadura (3) no se presenta en la vista
(A).
La figura 5 representa esquemáticamente una vista
(A) frontal y una sección (B), a lo largo de la línea Z5, de una
forma de realización de la unión entre dos bandas contiguas
perpendiculares, una de las cuales está colocada para cubrir una de
las salidas de los orificios de drenaje. En particular, se puede
distinguir la banda (10), que cubre una ranura (9) practicada sobre
una soldadura (3) del forro (4). Cerca del orificio (2) de drenaje,
existe una ranura (11), en el forro, que se une a la ranura (9). La
chapa (10''') soldada por los bordes al forro subyacente y soldada
a la banda (10) a lo largo de la línea (13), está superpuesta sobre
la chapa (10''') plana. En la zona central de la línea (13) de
unión existe una parte (17) sin soldar para asegurar la
comunicación entre las ranuras (9) y (11) subyacentes. Dicha parte
(17) está cubierta a su vez por la chapa (12) plana cuyos bordes
están soldados a las bandas (10) y (10''') subyacentes para
asegurar un cierre hermético con respecto al fluido del
procedimiento.
La figura 6 representa esquemáticamente una vista
(A) frontal y una sección (B) a lo largo de la línea Z6 de un
detalle análogo al de la figura 5 anterior, pero en el cual la vía
de paso de comunicación entre las ranuras y espacios intersticiales
es diferente y en algunos aspectos es análogo al de la solución
descrita en la figura 4, el cual se incluye no obstante en el
alcance de la presente invención. En particular, se puede distinguir
la banda (10), que cubre una ranura (9) practicada sobre una
soldadura (3) del forro (4). Cerca del orificio (2) de drenaje, se
encuentra la ranura (11), en el forro, que se une a la ranura (9).
La chapa (10''') está superpuesta sobre la ranura (11), que esta
soldada por los bordes al forro subyacente y está superpuesta sobre
la banda (10) que parte de la línea (13) de unión. El detalle de la
zona (18) de superposición entre las dos bandas (10) y (10''') de
recubrimiento muestra que la ranura (11) subyacente no está nunca
en contacto con las soldaduras, particularmente con la soldadura
(19), evitando así cualquier posibilidad de bloqueo durante las
soldaduras, que son necesarias para asegurar el cierre hermético
del sistema con respecto al fluido del procedimiento.
Un objeto adicional de la presente invención se
refiere a un equipo a presión con un grado mejorado de seguridad,
que se puede obtener con el procedimiento anteriormente descrito,
que comprende una cámara interna adecuada para contener un fluido
del procedimiento, rodeada por un cuerpo resistente a la presión
equipado con orificios de drenaje, constituido por un material
susceptible de corrosión por contacto con dicho fluido del
procedimiento durante la operación, revestido, internamente, con un
forro anticorrosivo que está constituido por varios elementos unidos
entre sí por soldaduras, en el que, en dicho equipo, por lo menos
una parte de los orificios de drenaje se han prolongado hacia dicho
forro hasta que llegan a la cámara interna y en el que dichas
soldaduras del forro y las salidas de los orificios de drenaje
están cubiertos completamente con bandas (o chapas planas)
contiguas, del mismo material que dicho forro o de otro material
resistente a la corrosión soldable al mismo, que están soldadas
herméticamente en los bordes a dicho forro y entre sí para evitar el
contacto de dichas soldaduras del forro y las salidas con el fluido
del procedimiento durante una operación normal y forman, en la zona
subyacente, zonas intersticiales (o meatos) que son herméticas con
respecto a la cámara interna, caracterizado porque la disposición y
soldaduras entre los bordes de por lo menos una parte de las bandas
contiguas, se han efectuado de modo que, debajo de las soldaduras
entre los bordes contiguos, existe una abertura entre las zonas
intersticiales (o meatos) existentes en cada lado de la soldadura,
siendo dichas aberturas herméticas con respecto a la cámara interna
y se encuentran en tal cantidad y están distribuidas de modo, que
se pone cada zona intersticial (o meato), o parte de ella, en
comunicación con por lo menos una de las salidas de los orificios
de drenaje.
Formas de realización particulares del equipo
anteriormente mencionado, que no limitan el alcance de la presente
invención, comprenden las disposiciones particulares de elementos
que se presentan esquemáticamente en las figuras 2 a 6 anteriormente
descritas.
Después de la descripción anterior de la presente
invención en sus características generales y detalles, se
proporciona un ejemplo práctico explicativo que no deberá
considerarse, sin embargo, como limitativo del alcance de la propia
invención.
Se llevó a cabo una intervención según el
procedimiento de la presente invención, mediante aislamiento del
fluido del procedimiento y la aplicación de un procedimiento de
seguridad de las soldaduras del forro de un reactor de una
instalación para la producción de 400 toneladas/día de urea.
Dicho reactor funcionaba a una presión de 160
bares y a una temperatura de 190ºC, con una mezcla de reacción que
comprendía, en condiciones de operación estable, NH_{3},
CO_{2}, urea, agua y aire como agente pasivador. El reactor
comprendía básicamente un recipiente vertical que estaba constituido
por un cuerpo cilíndrico resistente a la presión con una pared
simple (recocida, con un espesor de aproximadamente 65 mm), que
presentaba un diámetro interno de 1,4 m y una longitud de 24 m,
equipado con dos bonetes semiesféricos forjados, de aproximadamente
el mismo espesor, colocados en los extremos superior e inferior.
Sobre el extremo superior había un agujero de hombre circular, con
un diámetro de aproximadamente 500 mm. El revestimiento interno
anticorrosivo estaba constituido por acero ASIS 316L, calidad de
urea y estaba constituido en la zona central del reactor, por
elementos semicilíndricos soldados entre sí, que presentaban unas
dimensiones medias de 2,2 X 5,0 m y un espesor de aproximadamente
10 mm. Cerca de las salidas, los bonetes y el agujero de hombre, el
forro estaba constituido por elementos de dimensiones inferiores y
con una geometría más compleja. La extensión superficial de la
cámara interna del reactor era de aproximadamente 110 m^{2}. En
el cuerpo resistente a la presión había un total de 20 orificios de
drenaje, que presentaban cada uno un diámetro de 20 mm, a una
distancia apropiada entre sí. La figura 1, anteriormente descrita,
representa esquemáticamente un detalle de la disposición de los
elementos de dicho reactor, alrededor de un orificio de drenaje
cerca de una soldadura del forro anticorrosivo.
Después de probar la integridad del cuerpo
resistente a la presión y asegurarse de que las soldaduras del
forro no presentaban defectos ni pérdidas, se prolongaron 15 de los
orificios de drenaje ya existentes a través del forro, hasta que
llegaron a la superficie el la cámara interna, asegurándose de que
los bordes de cada orificio practicado se soldaran al propio forro,
para evitar, en el caso de una pérdida, que las infiltraciones del
fluido del procedimiento corroyeran el acero del cuerpo resistente
a la presión.
Se prepararon a continuación las superficies de
soporte de las bandas (o chapas planas) de recubrimiento,
esmerilando los dos lados de las soldaduras del forro. La misma
operación se llevó a cabo a lo largo de las líneas de unión,
previamente marcadas sobre la superficie del forro, entre las
salidas de los orificios de drenaje y por lo menos una de las
soldaduras que las rodean.
Se practicaron a continuación ranuras de
intercomunicación que presentaban una profundidad de aproximadamente
1 a 1,5 mm, sobre las soldaduras, que comprendían las de los
bonetes y alrededor de las salidas y del agujero de hombre, así como
sobre las líneas de unión hasta las salidas de los orificios de
drenaje. Las ranuras se cubrieron posteriormente con chapas
constituidas por acero Cr/Ni/Mo 25/22/2, que presentaban una anchura
de aproximadamente 100 mm y un espesor de 5 mm, adecuadamente
preformadas y adaptadas por presión a la forma del forro ya
existente. Las chapas planas de recubrimiento, la mayoría de las
cuales presentaban una longitud comprendida entre 1 y 3 m, se
dispusieron de modo adyacente de modo que cubrieran completamente
todas las ranuras practicadas sobre la superficie del forro y las
salidas de los orificios de drenaje. Para realizar esto, los bordes
contiguos se dispusieron de modo adyacente en contacto entre sí,
pero sin superponerlos. Los bordes de las chapas planas se soldaron
a continuación herméticamente por arco eléctrico al forro
subyacente y entre sí, si estaban contiguas, asegurándose, durante
la soldadura de los bordes contiguos entre sí, que quedara una
parte sin soldar que presentaba una longitud de apropiadamente 20
mm, en la zona central, en aproximada correspondencia con la ranura
subyacente.
Algunos de los bordes contiguos, sin embargo, se
soldaron completamente entre sí y al forro subyacente, cuando no era
necesaria ninguna comunicación entre las ranuras subyacentes, ya
que cada una estaba ya comunicada individualmente con por lo menos
un orificio de drenaje. Este procedimiento de la invención, aunque
opcional, hace posible que la red de ranuras practicadas en el
forro se divida en un número limitado de zonas aisladas entre sí
(en el ejemplo, de 4 a 5 zonas), que se comunican con 2 a 4
orificios de drenaje.
Se colocó seguidamente una chapa del mismo
material que las chapas planas, de forma cuadrada y con un lado de
aproximadamente 40 a 50 mm de longitud, en la parte superior de
cada una de dichas partes sin soldar para cubrirlas completamente.
El espesor era de aproximadamente 5 mm. Los bordes de cada chapa se
soldaron herméticamente a continuación a las chapas contiguas
subyacentes.
Al final de la intervención, cada una de las
ranuras debajo de las chapas planas de recubrimiento estaban
comunicadas generalmente con dos o tres orificios de drenaje, sin
que hubiera necesidad de practicar ningún orificio de drenaje
adicional, con respecto a los originalmente existentes en el cuerpo
resistente a la presión. El interior del reactor así modificado
(zona central) corresponde al diagrama representado en la figura 2,
que indica en particular las chapas (10) planas colocadas sobre las
ranuras (9) y (11) practicadas respectivamente sobre las soldaduras
(3) del forro (4) y sobre el propio forro, para permitir la
comunicación con las salidas (2) de los orificios de drenaje. Los
bordes adyacentes de cada par de chapas planas contiguas están sólo
parcialmente soladas entre sí a lo largo de las líneas (13) de
unión, mientras que la parte (17) central no está soldada y está
cubierta, herméticamente, por las chapas (12). Los bordes (20), de
un par de chapas planas contiguas, perpendiculares entre sí, están,
por otra parte, completamente soldadas entre sí, sin ninguna
comunicación entre las ranuras debajo de cada chapa plana, puesto
que están ya en comunicación con por lo menos un orificio de
drenaje.
La figura 5 presenta esquemáticamente un detalle
significativo del aspecto del reactor obtenido según la presente
invención, en la forma de realización ilustrada, que se refiere al
ensamblaje de los diversos elementos en la zona de comunicación
entre una ranura (9) practicada sobre una soldadura (3) y el
orificio (2) de drenaje, a través de la ranura (11). En particular,
es posible observar la soldadura parcial de las chapas (10) y
(10''') contiguas y la parte (17) interrumpida, cubierta por la
chapa (12).
Al final de la intervención, el reactor se
sometió a las pruebas normales para asegurar su funcionamiento. En
particular, se llevaron a cabo las siguientes pruebas:
- -
- control de la soldadura con líquidos penetrantes según la norma "ASME VIII, división 1, apéndice 8";
- -
- prueba de estanqueidad a gases según la norma "ASME V, artículo 10", llevada a cabo con helio;
- -
- prueba de estanqueidad a la presión, llevada a cabo llevando la presión interna del reactor al valor especificado por las especificaciones del proyecto (200 bares).
Todos los ensayos anteriormente mencionados
proporcionaron resultados satisfactorios.
Claims (22)
1. Procedimiento para aumentar la seguridad de un
equipo a presión que comprende una cámara interna adecuada para
contener un fluido del procedimiento, rodeada por un cuerpo (1)
resistente a la presión dotado de orificios (2) de drenaje, y
constituido por un material susceptible de corrosión por contacto
con dicho fluido del procedimiento durante la operación de
funcionamiento, revestido interiormente con un forro (4)
anticorrosivo constituido por varios elementos soldados entre sí,
que evita el contacto de dicho cuerpo resistente a la presión con
el fluido del procedimiento como resultado de una posible pérdida a
partir de las soldaduras (3), comprendiendo dicho procedimiento las
siguientes etapas:
- a)
- prolongación de por lo menos una parte de los orificios (2) de drenaje a través del forro (4) para formar una salida en la superficie interna del equipo;
- b)
- cubrimiento de las soldaduras (3) con bandas o chapas (10) planas contiguas del mismo material que el forro o de otro material resistente a la corrosión soldable al mismo, conformadas previamente para depositarlas adecuadamente sobre la superficie del forro cerca de las soldaduras;
- c)
- colocación sobre las salidas de los orificios (2) de drenaje de bandas (10) adicionales del mismo material que el forro o de otro material resistente a la corrosión soldable al mismo, cada una contigua a por lo menos una de las bandas (10) anteriormente mencionadas de la etapa (b), hasta que todas las salidas estén cubiertas;
- d)
- soldadura hermética de los bordes de cada banda (10) de las etapas (b) y (c) al forro (4) y a los bordes de otras bandas contiguas, para obtener, comprendido entre cada una de dichas bandas y la superficie subyacente del forro y/o de sus soldaduras (3), un espacio intersticial hermético con respecto a la cámara interna y adecuado para el flujo del fluido del procedimiento;
caracterizado porque: por lo menos una
parte de las soldaduras entre los bordes contiguos de las bandas
contiguas se efectúan de modo que, debajo de cualquiera de dichas
soldaduras exista una abertura (17) comprendida entre los espacios
intersticiales existentes en cada lado de la soldadura, siendo
dichas aberturas herméticas con respecto a la cámara interna y
encontrándose en tal número y dispuestas de tal modo, que se ponga
cada espacio intersticial en comunicación con por lo menos una de
las salidas de los orificios de drenaje.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que dicho equipo está comprendido en una instalación para la
producción de urea.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el
que dicho equipo consiste en un reactor para la síntesis de urea o
un condensador de carbamato o un aparato descomponedor de
carbamato.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la presión de operación de
dicho equipo está comprendida entre 100 y 500 bares.
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho cuerpo resistente a la
presión presenta un espesor comprendido entre 20 y 400 mm, y está
constituido por acero al carbono o de baja aleación y dicho forro
anticorrosivo presenta un espesor comprendido entre 2 y 30 mm y está
constituido básicamente por un metal o una aleación metálica,
seleccionado de entre titanio, zirconio, plomo, vanadio, tántalo,
acero ASIS 316L (calidad de urea), acero INOX Cr/Ni/Mo 25/22/2 o
aceros austenítico-ferríticos especiales.
6. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho cuerpo resistente a la
presión es del tipo recocido, de pared simple.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que, en dicha etapa (a), se
prolongan entre el 70 y el 100% de los orificios de drenaje
originales hasta la cámara interna.
8. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que, en dichas etapas (b) y (c),
las bandas (o chapas planas) presentan una anchura comprendida
entre 50 y 300 mm y un espesor comprendido entre 2 y 30 mm.
9. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que, antes de las etapas (b) y/o
(c), se practica una ranura a lo largo de la superficie del forro o
a lo largo de las soldaduras de la misma, en la zona posteriormente
cubierta por las bandas (o chapas planas) de recubrimiento.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en
el que la ranura presenta una anchura comprendida entre 5 y 20 mm y
una profundidad comprendida entre 1 y 5 mm.
11. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que, en dichas etapas (b) y (c),
los bordes contiguos de las bandas (o chapas planas) se disponen
uno sobre la parte superior del otro.
12. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10 anteriores, en el que, en dichas etapas (b)
y (c), los bordes contiguos de las bandas (o chapas planas) se
disponen de modo adyacente entre sí.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, en
el que los bordes contiguos, adyacentes, se sueldan sólo
parcialmente, dejando una parte sin soldar entre los dos extremos,
que presenta preferentemente una longitud comprendida entre 5 y 30
mm; dicha parte sin soldar se cubre posteriormente con una chapa del
mismo material que las bandas o uno que es soldable a las mismas; y
los bordes de la chapa se sueldan a continuación herméticamente al
metal subyacente, con el fin de formar una abertura de
comunicación, debajo de cada chapa y los bordes contiguos.
14. Procedimiento según la reivindicación 13, en
el que las dimensiones de la chapa están comprendidas entre 20 y
200 mm y el espesor está comprendido entre 4 y 25 mm.
15. Equipo a presión con un grado de seguridad y
vida útil mejorados, que se puede obtener con el procedimiento
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que comprende una
cámara interna adecuada para contener un fluido del procedimiento,
rodeada por un cuerpo (1) resistente a la presión dotado de
orificios (2) de drenaje, constituido por un material susceptible de
corrosión por contacto con dicho fluido del procedimiento durante
la operación de funcionamiento, revestido interiormente con un
forro (4) anticorrosivo constituido por varios elementos unidos
entre sí por soldaduras, en el que, en dicho equipo, por lo menos
una parte de los orificios (2) de drenaje se han prolongado hacia
dicho forro (4) hasta que se ha formado una salida en la cámara
interna y en el que dichas soldaduras (3) del forro y las salidas de
los orificios de drenaje están completamente cubiertas con bandas o
chapas (10) planas contiguas del mismo material que dicho forro o
de otro material resistente a la corrosión soldable al mismo, que
se han soldado herméticamente en los bordes a dicho forro y entre
sí para evitar el contacto de dichas soldaduras del forro y las
salidas con el fluido del procedimiento durante una operación normal
y forman, en la zona subyacente, espacios intersticiales que son
herméticos con respecto a la cámara interna, en el que por lo menos
una parte de las soldaduras entre los bordes contiguos de las
bandas contiguas se ha efectuado de modo que debajo de cualquiera
de dichas soldaduras existe una abertura (17) entre los espacios
intersticiales existentes en cada lado de la soldadura, siendo
dichas aberturas herméticas con respecto a la cámara interna y
encontrándose en tal número y dispuestas de tal modo que se ha
puesto cada espacio intersticial en comunicación con por lo menos
una de las salidas de los orificios de drenaje,
caracterizado porque por lo menos una parte de dichos
aberturas (17) se encuentran por debajo de las soldaduras entre los
bordes contiguos de bandas o chapas planas contiguas que cubren las
soldaduras (3) del forro.
16. Equipo según la reivindicación 15, en el que
dicho cuerpo resistente a la presión presenta un espesor
comprendido entre 20 y 400 mm y está constituido por acero al
carbono o de baja aleación y dicho forro anticorrosivo presenta un
espesor comprendido entre 2 y 30 mm y está constituido básicamente
por un metal o una aleación metálica, seleccionado de entre
titanio, zirconio, plomo, vanadio, tántalo, acero ASIS 316L
(calidad de urea), acero INOX Cr/Ni/Mo 25/22/2 o aceros
austenítico-ferríticos especiales.
17. Equipo según cualquiera de las
reivindicaciones 15 y 16 anteriores, en el que el cuerpo resistente
a la presión es del tipo recocido, de pared simple.
18. Equipo según cualquiera de las
reivindicaciones 15 a 17 anteriores, en el que las bandas (o chapas
planas) presentan una anchura comprendida entre 50 y 300 mm y un
espesor comprendido entre 2 y 30 mm.
19. Equipo según cualquiera de las
reivindicaciones 15 a 18 anteriores, en el que existe una ranura a
lo largo de la superficie del forro o a lo largo de las soldaduras
del mismo, en la zona subyacente a las bandas (o chapas planas) de
recubrimiento.
20. Equipo según cualquiera de las
reivindicaciones 15 a 18 anteriores, en el que los bordes contiguos
de las bandas (o chapas planas) están dispuestos de modo adyacente
entre sí.
21. Equipo según la reivindicación 20 anterior,
en el que los bordes contiguos, adyacentes, están sólo parcialmente
soldados, dejando una parte sin soldar entre los dos extremos, que
presenta preferentemente una longitud comprendida entre 5 y 30 mm;
dicha parte sin soldar ha sido cubierta posteriormente con una
chapa del mismo material que las bandas o uno soldable a las
mismas, cuyos bordes están herméticamente soldados al metal
subyacente, de modo que se ha formado una abertura de comunicación,
debajo de cada chapa y los bordes contiguos.
22. Equipo según la reivindicación 21 anterior,
en el que las dimensiones de la chapa están comprendidas entre 20 y
200 mm y el espesor está comprendido entre 4 y 25 mm.
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