1#_Materiales

2 April 2003

Seminario Técnico de Diseño de Tuberías

TenarisSiderca

April 2, 2003TenarisSiderca TenarisSidercaDepartamento de Asistencia Técnica

2

TenarisTenarisSiderca

Tenaris

Siderca

Proceso de Fabricación de Siderca

Rango Dimensional


3

TenarisTenaris

• Tenaris es productor líder mundial de tubos de acero sin costura

con una capacidad total de 3.150.000 toneladas anuales.

• Tenaris es proveedor líder de tubos de acero con costura

destinados a la construcción de gasoductos en América del Sur con

una capacidad de 850.000 toneladas anuales.

• Cuenta con plantas productoras en Argentina, Brasil, Canadá,

Italia, Japón, México y Venezuela y con una red de centros de

servicios con presencia en más de 20 países alrededor del mundo.

• Tenaris ofrece a sus clientes servicios integrados de producción,

distribución y entrega justo a tiempo de productos tubulares de

máxima calidad.


6

Nuestras Fábricas Unificadas


7

Alcance Global con Presencia Local

l

l

l

l

l Moscow

l

l

l

l

lStavanger

London

Houston

Caracas

Santa Cruz

Beijing

Singapore

Jakarta

Dubai

Santiago

l

Port Harcourt

lCalgary

l Kuala Lumpur

Bogota

Quito

l

l

l

Baku

lAberdeen

lRugby

l

l Comodoro Rivadavia

Neuquen

l

l

Paris

Maracaibo

Siderca

NKKTubes

AlgomaTubes

Tamsa

Tavsa

Confab

Siat

Dalmine¥

¥

¥

¥

¥

¥

¥

¥

¥

¥

¥

¥

¥

¥

¥

¥ Stock points


8

Con un Rango Personalizado de Servicios• Diseño de productos

– Grados propietarios y uniones premium para aplicaciones epeciales

– Diseño de tuberías e ingeniería de gestión de proyectos

• Gestión de materiales

– Entrega “just in time” y programa de almacenamiento

– Provición y ensamblaje de accesorios

• Asistencia en el pozo

– Instalación de la columna tubular y de los elementos

– Asistencia Técnica

• Logística

– Exportaciones anuales de 1.3 millones de toneladas de tubos de acero y 3 millones de toneladas de otros productos de acero

– 1550 embarcaciones anuales arribando a 240 puertos en 83 países alrededor del mundo

– Inversión en transporte de U$S 160 millones


9


Tenaris

Siderca


Rango Dimensional


10

Siderca

• Siderca es una empresa argentina integrante de Tenaris con sede en Campana, Buenos Aires.

• Tiene una capacidad de producción anual de 820.000 toneladas anuales de tubos de acero sin costura.

• Posee una fuerza laboral de 3.400 empleados.

• Se ocupa de todas las operaciones de Tenaris en Argentina bajo la marca TenarisSiderca.

• Se encuentra certificada con las normas ISO 9001, API Q1, ISO/TS16949 e ISO 14001.

• Tiene una política de calidad que garantiza la excelencia de susproductos, al tiempo que promueve la seguridad de su personal y la preservación del medio ambiente.


11

Siderca

DRI PLANT Ktons 780

STEEL SHOP Ktons 1,200

CASTING MACHINE 2 (CC2) Ktons 471

CASTING MACHINE 3 (CC3) Ktons 729

ROLLING MILL Ktons (BME) 855

MANDREL MILL (LACO 1) Ktons (BME) 325

MPM (LACO 2) Ktons (BME) 530

HEAT TREATMENT Ktons (RFS) 455

PREMIUM Ktons (RFS) 110

COUPLING MILL Mpcs 2,000

(1) La capacidad de CC2 es resultado de la capacidad de hornos menos la saturacion de CC3.

Como capacidad de maquina es 552 Mtns/año.

Capacidad Anual


12

SidercaTartagal(Salta)

Campana(Bs. As.)

Barrancas(Mendoza)

Desfiladero Bayo(Neuquén)

Neuquén(Neuquén)

Comodoro Rivadavia(Chubut)

Las Heras(Santa Cruz)

Cuenca del Golfo deSan Jorge

CuencaCuyana

CuencaNeuquén

CuencaNoroeste

Cuenca Austral

Red Local


13


Tenaris

Siderca


Rango Dimensional


14

Proceso de Fabricación SidercaProceso de fabricación del acero


15

Proceso de Fabricación SidercaLaminador Continuo 2 (LACO 2)


16

Proceso de Fabricación SidercaLínea de terminación 2


17


Tenaris

Siderca

Proceso de Fabricación de TenarisSiderca

Rango Dimensional


18

0,11

4

0,12

6

0,14

2

0,15

7

0,17

3

0,17

7

0,19

3

0,22

0

0,24

0

0,25

2

0,28

0

0,29

5

0,31

5

0,33

5

0,34

6

0,37

4

0,39

4

0,40

6

0,55

9

0,62

6

0,63

0

0,65

7

0,74

8

0,81

1

0,87

4

0,89

8

0,98

4

1,00

0

1,18

1

1,26

0

1,49

6

1,50

0

1,57

5

3/8 17,11/2 21,33/4 26,71 33,4

1 1/4 42,21 1/2 48,32 3/8 60,32 7/8 73,03 1/2 88,9

4 101,64 1/2 114,3

5 127,05 9/16 141,36 5/8 168,38 5/8 219,110 3/4 273,0

12 304,512 3/4 323,9

14 355,616 406,418 457,220 508,022 558,824 609,626 660,428 711,2

2,9

3,2 3,6

4,0

4,4 4,5

4,9

5,6 6,1

6,4

7,1 7,5

8,0

8,5 8,8

9,5

10,0

10,3

14,2

15,9

16,0

16,7

19,0

20,6

22,2

22,8

25,0

25,4

30,0

32,0

38,0

38,1

40,0

References: Nominal Dia. (inch)

Wall Thickness (inch) Wall Thickness (mm) Outside Dia. (mm) 01/07/98REV. 03

Rango Dimensional

April 2, 2003Conceptos Básicos sobre Materiales TenarisSidercaDepartamento de Asistencia Técnica

2

Contenido

Propiedades de los aceros

Aceros API

Aceros Propietarios

Aceros especiales

Aceros servicio agrio

Aceros alto colapso

Aceros alto colapso y servicio agrio

Aceros para servicio crítico

Aceros para servico en pozos profundos

Aceros para servicio a baja temperatura


3

Propiedades del acero

Definición:

Un acero es básicamente una aleación de hierro al carbono, con un

contenido de este último inferior a 2,11% en peso, que puede contener

además otros elementos aleantes que influyen en sus propiedades físicas,

mecánicas, así como en su respuestas a procesos termomecánicos y

tratamientos térmicos.


4

•Resistencia (Strength):

Es la capacidad para soportar carga. Es sinónimo de grado, por ejemplo el grado N-80 tiene una resistencia a la fluencia (yield strength) de 80000 psi.

En el régimen elástico de un material se cumple que:

Respuesta = Cte x estímulo

Es decir:

Tensión = Módulo de Young x Deformación

σσ = E x εε (Ley de Hook)

•Resistencia a la fluencia (Yield strength):

Es la máxima carga que puede soportar un material sin tener deformaciones permanentes. Este parámetro es muy utilizado en el diseño de pozos ya que el criterio de falla utilizado es el inicio de la fluencia del material.

Propiedades de los Aceros


5

La resistencia de un material se determina en función de un ensayo de tracción, realizado en una maquina calibrada para tal fin en base a probetas del material que tienen dimensiones “standarizadas”:


Máquina Tinius Olsen de 100 tn


6

Del ensayo se obtiene una curva de la que se pueden identificar parámetros del acero muy útiles para conocer su prestaciones:

Resistencia máxima (Tensile Strength):Es la máxima carga que soporta el material.

Esfuerzo (Stress):Es la fuerza por unidad de área.

σ = P/A

Límite elástico (Elastic limit):Máximo esfuerzo que soporta un material sindeformarse permanentemente.

Estiramiento (Strain):Es una medida del cambio en tamaño y formadel material. Generalmente se expresa enpulgada por pulgada.Por ejemplo, para el casodel estiramiento axial, se tiene:

ε = ∆l / Ltotal



7

La respuesta frente a cargas externas es diferente de acuerdo al tipo de acero, y esto depende básicamente de su estructura cristalina:



8

Dureza (Hardness):Es la capacidad de un material de resistir la penetración.

Esta capacidad se mide a través de la indentación producida por un objeto con una impronta definida, al cual se le aplica una carga determinada. El objeto deforma plásticamente el material dejando una marca cuya extensión y profundidad nos indican la dureza del mismo



9

Impacto (Impact test):El test de impacto mide la resistencia del material a una carga dinámica aplicada.

El resultado se expresa como la capacidad de un material de absorber energía. La información obtenida se utiliza para predecir el comportamiento de un material bajo cargas de choque, o bien su comportamiento bajo cargas dinámicas a diferentes temperaturas ya que algunos aceros se vuelven más frágiles cuando la temperatura decrece.



10

Curva de transición como función de la temperatura y la estructura cristalográfica



11

Efecto del tamaño de grano sobre la Tenacidad



12

Ductilidad (Ductility):Capacidad de un material para deformarse plásticamente sin fracturas, medida por la elongación o reducción del área en un ensayo de Tracción, u otros medios. Si un material posee esta propiedad se denomina dúctil, en cambio si un material se rompe con una escasa deformación previa se denomina frágil.

Resistencia a la fatiga (Fatigue resistance):Esfuerzo máximo que puede soportarse para un número específico de ciclos sin que haya falla.

Relación de Poisson:Cuando un tubo es tensionado con una carga axial se genera, además del estiramiento en ese sentido, un estiramiento radial. Estos dos estiramientos son proporcionales entre sí en la región elástica.


Axial toEstiramien RadialtoEstiramien

)( Poissonde Relación =ε


13

Contenido


Aceros API

Aceros Propietarios para servicios especiales

Aceros para servicio agrio

Aceros para alto colapso

Aceros para alto colapso y servicio agrio

Aceros para servicio crít ico

Aceros para pozos profundos

Aceros para servicio ártico


14

Aceros API fabricados por Tenaris


15

Contenido


Aceros API









16

Aceros propietarios Tenaris para servicios especiales


17

Contenido


Aceros API









18

La presencia de sulfhídrico (SH2) implica el r iesgo de f isuración bajo

tensión en medio sulfhídrico (SSC, Sulfide Stress Corrosion).

El SH2 solo no es agresivo, si en presencia de H2O.

El SH2 reacciona con el acero generando Hidrogeno atómico, el cual

penetra, difunde y se acumula en zonas preferenciales. El Hidrogeno en

esta situación da fragil idad, facil itando la propagación de f isuras.

La fal la por SSC es rápida, por lo cual es catastrófica.

La susceptibilidad de un mater ia l a l SSC aumenta con la tensión de

fluencia del mismo.

Fisuración Bajo Tensión en Medio Sulfhídrico

Aceros para Servicio Agrio (SS)


19

Grados de acero propietarios d iseñandos para medioambiente agrio con una alta resistencia a la Corrosión Bajo Tensión (Strees Corrosion Cracking) por Sulfhídrico(SH2).



20

Características Principales de los Productos Tenaris para Servicio Agrio


• Clean steel.

• Deep desulfurization.

• Low residual-elements content.

• Tight chemical composit ion range.

• Low residual stress.

• No cold-worked spots.

• Excel lent Hardenabil ity.

• High Tempering temperature.

• Fully Tempered Martensit ic structure.

• Through-wall micro structural homogeneity.

• Fine grain structure.

• High-impact toughness.


21

Contenido


Aceros API









22

Campo de aplicación:

Pozos de alta presión externa (Casing)

Propiedades garantizados para estos productos:

Propiedades Mecánicas

Presión de Colapso ( > API )

Resistencia al Colapso DST 95 HC > Resistencia al Colapso P110 API 5CT (para todas las dimensiones)

Aceros Alto Colapso (HC)


23

La performance de un tubo bajo altas presiones externas se puedeevaluar a través de la máxima presión externa que éste puede soportar (Presión de Colapso)

Diseño

Principales factores que afectan la presión de colapso

1) Dimensionales- Relación OD/t ( Diámetro externo / espesor )- Excentr ic idad- Oval idad

2) Propiedades Mecánicas- Tensión de fluencia del material y su uniformidad- Tipo de curva tensión deformación- Tensiones residuales- Homogeneidad Microestructural



24

Propiedades mecánicas de Aceros HC



25



26



27



28



29

Contenido


Aceros API









30


Exploración y Explotación de petróleo y gas en pozos de alta presión externa con presencia de SH2.

Caracteristicas relevantes requeridas:

Perfomance simi lar a los Grados Sour Service.

Resistencia al colapso garantizadas mayores a las de API 5CT.

Solución de compromiso entre una adecuada perfomance en medio sulfhídrico y la obtención de una alta resistencia al colapso a través del incremento de la fluencia.

Características

Aceros Alto Colapso y Servicio Agrio (HCS)


31

Propiedades mecánicas de Aceros HCS

Aceros Alto Colapso y Servicio Agrio (HCS)


32

Contenido


Aceros API

Aceros especiales


Aceros alto colapso


Aceros para servicio crítico




33

Campo de aplicación:•Exploración y Explotación de petróleo y gas en pozos con CO2.•Casos en que la Caracterist icas del pozo y productividad del mismo no justif ique el uso del 13Cr.

Materiales habitualmente utilizados en corrosión dulce :•Aceros inoxidables como el 13Cr o materiales de alta aleación.•Acero al Carbono con inhibidores puede ser ut ilizado para ciertos casos.

Caracteristicas mas relevantes:•Microestructura predominantemente Ferr í tico-perlítica •Acero al Carbono con 1%Cr•Uso de un adecuado plan de inhibic ión

Características

Aceros para Servicio Crítico


34

Mecanismo de resistencia a la corrosión por CO2:

•La resistencia a la corrosión esta fuertemente inf luenciada a las Caracterist icas de los productos de corrosión ( FeCO3)•Estructuras Ferrít ico- Perlít icas facil itan la adherencia de los óxidos y carbonatos.•El Cr formaría film de FeCO3 mas estables y densos.

Características



35

• Material (Composición Química, Tratamiento Térmico)• Presión parcial de CO2.• Inhibidores• Contenido de agua• Velocidad y turbulencia• Otras variables de importancia:• Temperatura• pH• Contenido de Sales• Arena, sól idos

Variables relevantes que afectan la corrosión por CO2



36

Propiedades mecánicas y químicas



37

1991 1992 1993 1994 19950

2

4

6

8

10

12

14

16

1991 1992 1993 1994 1995

N ú m ero de pozos con problemas en campo de Perú



38

Contenido


Aceros API

Aceros especiales


Aceros alto colapso






39


Exploración y Explotación de petróleo y gas en pozos profundos.

Propiedades garantizadas para estos Productos:

Alta Resistencia Mecánica con adecuada tenacidad.

Características

Aceros para Pozos Profundos


40

Propiedades mecánicas y químicas

Aceros para Pozos Profundos


41

Contenido


Aceros API

Aceros especiales


Aceros alto colapso






42

Características


Exploración y Explotación de petróleo y gas en pozos en zonas árticas.

Propiedades garantizadas para estos Productos:

Adecuada ductilidad y tenacidad a baja temperatura.

Aceros para Servicio a Baja Temperatura


43

Propiedades mecánicas



44

0

30

60

90

120

150

180

-60 -40 -20 0 20

0

20

40

60

80

100

-60 -40 -20 0 20

Temperatura Temperatura

Shear Area Absorbed Energy

Resultados Charpy: LC - 10x10 a -45°C


Documents

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