Definición de Creep

Creep es un mecanismo de daño referido a la deformación lenta y continua de un material debido a su sometimiento a altas temperaturas (típicamente a la mitad de la temperatura de fusión absoluta), lo que causa el sometimiento a cargas por debajo de la tensión de fluencia de este.

Candela Rocío Barbisan | Jun. 2022
Ingeniera Química

Cuando hablamos de deformación nos referimos al movimiento relativo entre granos y otras discontinuidades del metal (a nivel microestructural del material). Cuando la deformación es aún mayor, se desarrollan grietas que crecen y, eventualmente, se convierten en una falla pasante, momento en el cual se hacen claramente visibles.

Parámetros esenciales

Los parámetros más relevantes que entran en juego son: la temperatura, las cargas y el material, ya que de él depende el valor de tensión de fluencia. No obstante, también es válido aclarar que los tiempos de falla se reducen si existe un incremento de tensión debido a un adelgazamiento del material por corrosión. Además, el tiempo de falla no es lineal respecto de la temperatura y el aumento de la carga, por ejemplo, un aumento de 15ºC o bien del 15% de la carga puede reducir la vida útil a la mitad o más aún.

Existen valores tabulados en bibliografía acerca de los límites de temperatura para algunos materiales, sin embargo, se considera que todos los metales y sus aleaciones son en mayor o menor medida susceptibles a este mecanismo de degradación. Trabajar por encima de esta temperatura indicada puede contribuir a la deformación por fluencia y, posteriormente, a su agrietamiento.

Proceso

El creep es un mecanismo que se desarrolla a lo largo del tiempo y puede causar la ruptura total del componente sometido a la carga. Sin embargo, el desarrollo del mecanismo se da en tres instancias. En primer lugar, la resistencia al creep aumenta debido la deformación. En una segunda instancia, la velocidad de deformación es constante, mientras que esta crece de forma acelerada en la última etapa conduciendo a daños irreparables como la rotura del material.

Para evitar el desarrollo y propagación del mecanismo, API 571 sugiere la inspección y el monitoreo continuo. Por ejemplo, minimizar la temperatura a la cual este sometido el material y monitorearla (caso de los tubos de hornos, en contacto directo con el fuego, se debe monitorear su temperatura de piel de tubo). En la misma línea, se sugiere prever y evitar concentradores de tensión durante la etapa de diseño y fabricación (por ejemplo, en calentadores minimizando los puntos calientes y de sobrecalentamiento localizado, verificar que no haya desvío de llama) y seleccionar materiales menos susceptibles en el rango de temperatura de trabajo, como así también, realizar tratamientos post soldadura. En tanto que, materiales más dúctiles resultarán más resistentes

En cuanto a distintos parámetros que se sugieren como indicados para el monitoreo del mecanismo se tiene: la formación de fisuras y cambios en la microestructura del material, revisar la existencia de pandeos, deformaciones en general y/o ampollamiento. Además, como actividad de inspección se sugiere el monitoreo de espesores del material, por ejemplo, en tubos de calentadores y hornos, en sus codos, demás.

Para identificar el mecanismo, es importante conocer en qué etapa del desarrollo se encuentra, ya que, por ejemplo, en estados iniciales, cuando la deformación es a nivel microestructural es únicamente posible detectarlo a través de un microscopio electrónico de barrido. Mientras que, a medida que se forman fisuras (micro fisuras) y posteriormente grietas, se pueden buscar a nivel visual, con alguna técnica especializada para tal fin o bien con metalografías. Cuando la exposición a la carga y la temperatura se ha incrementado considerablemente, se observan abultamientos y una serie de deformaciones.

En general, la tipología de equipos más afectada por este mecanismo son los tubos de calentadores de fuego, como los soportes de tubos y otros componentes internos de hornos. También se encuentra dentro del equipamiento crítico, los tubos de vapor en calderas y los reactores catalíticos (expuestos a altas temperaturas).

Cuando un componente ha sido expuesto a condiciones severas y hay daño por creep, este es irreversible. En muchos de estos casos, la vida remanente del componente puede evaluarse siguiendo la metodología de API 579-1 y/o ASME FFS-1.

 
 
 
Por: Candela Rocío Barbisan. Ingeniera Química por la UNMdP, Argentina, trabaja en la gestión de activos e integridad a diversas industrias, principalmente Oil & Gas. Certificada en API 580, Risk Based Inspection, por el American Petroleum Institute. Profesora en la Facultad de Ingeniería en la UNMdP, en las cátedras de Química General I, Laboratorio de Operaciones Unitarias (4º año, Ing. Química) y Laboratorio de Reactores y Control (5º año, Ing. Química). Jun., 2022.
×
 

Referencias

American Petroleum Institute (Wash.). (2011). Damage Mechanisms Affecting Fixed Equipment in the Refining Industry: API Recommended Practice 571. American Petroleum Institute.
 
 
Índice
  • A
  • B
  • C
  • D
  • E
  • F
  • G
  • H
  • I
  • J
  • K
  • L
  • M
  • N
  • O
  • P
  • Q
  • R
  • S
  • T
  • U
  • V
  • W
  • X
  • Y
  • Z