Las juntas de anillo metálicas (RTJ) fueron originalmente desarrolladas para aplicaciones de alta presión y alta temperatura, típicas de la industria petrolera. Aunque se utilizan principalmente en el sector de Oil & Gas, también se emplean ampliamente en válvulas, bridas de tuberías y equipos a presión en diversas aplicaciones industriales. Su diseño robusto las hace adecuadas para soluciones de sellado en todo el espectro de servicios industriales, independientemente de las condiciones de presión y temperatura.
| Flange | API 6A | API 6B | API 17D |
|---|---|---|---|
| Pressure Range | up to 20.000 psi | up to 5.000 psi | up to 20.000 psi |
| Ring Type Joint - RTJ | R, RX, BX | R (Oval and Octagonal) | SRX*, SBX |
| Field of application | Valves, Wellheads, Oil & Gas production systems | Industrial piping, standard connections | Subsea |
*The latest API 17D no longer supports the use of SRX, but they can still be used as replacement parts for existing equipment.
Las juntas de anillo metálicas RTJ pueden fabricarse en una amplia gama de materiales metálicos, cada uno caracterizado por un valor máximo de dureza especificado en las escalas Brinell (HB) y Rockwell (HRC). Para materiales como hierro dulce, acero al carbono de bajo contenido, F5, F410 y aceros inoxidables austeníticos, los valores máximos de dureza están definidos por las normas ASME B16.20 y API 6A. Para los materiales de aleación, los valores de dureza indicados en la tabla de referencia representan los valores máximos recomendados por el departamento técnico de Carrara. Tenga en cuenta que, de acuerdo con las especificaciones API 6A y API 17D, las juntas de anillo metálicas (RTJ) fabricadas en hierro dulce y acero al carbono de bajo contenido deben estar protegidas con un recubrimiento de zinc electrolítico hasta un espesor máximo de 8μm. De hecho, el hierro dulce y el acero al carbono de bajo contenido son materiales susceptibles a la corrosión, por lo que el recubrimiento de zinc preserva la integridad de la junta durante el almacenamiento y ayuda a prolongar su vida útil en servicio.
Por lo general, el material de las juntas de anillo metálicas RTJ debe tener una dureza de 20 a 30 HB menor que la de la ranura de la brida para evitar daños y garantizar una deformación adecuada de la junta para un sellado efectivo. La dureza de cada material está parcialmente especificada en ASME B16.20 y en las normas API, pero las aleaciones y superaleaciones no están incluidas en estas listas.
En algunos casos, puede ser necesario reducir la dureza superficial de las juntas de anillo metálicas RTJ, y en tales casos, es fundamental contactar a Carrara para confirmar la viabilidad técnica de la reducción solicitada.
| MATERIAL | UNS | Max HB | Max HRC | Material Code |
|---|---|---|---|---|
| Soft Iron | - | 90 | 56 | D |
| Low CS | - | 120 | 78 | F |
| 4-6 Cr 1/2 Mo | K41545 | 130 | 72 | F5 |
| F 410 | S41000 | 170 | 86 | S 410 |
| F 304 | S30400 | 160 | 83 | S 304 |
| F 316 | S31600 | 160 | 83 | S 316 |
| F 347 | S34700 | 160 | 83 | S 347 |
| F 44 (SMO 254) | S31254 | 180 | 90 | S31254 |
| F51 (DUPLEX) | S31803 | 230 | 99 | S31803 |
| F55 (SUPER DUPLEX) | S32760 | 200 | 93 | S32760 |
| M400 (Monel®400) | N04400 | 200 | 93 | N04400 |
| Alloy 600 | N06600 | 200 | 93 | N06600 |
| Alloy 625 | N06625 | 200 | 93 | N06625 |
| Alloy 800 | N08800 | 200 | 93 | N08800 |
| Alloy 825 | N08825 | 200 | 93 | N08825 |
| Alloy C276 | N10276 | 200 | 93 | N10276 |
| Titanium Gr.2 | R50400 | 215 | 97 | R50400 |
¿Por qué reducir la dureza superficial de las juntas de anillo metálicas RTJ?
La razón principal para reducir la dureza superficial de las juntas de anillo metálicas RTJ es mejorar la resistencia a la corrosión. En concreto, el objetivo es disolver los carburos a lo largo de los límites de grano, que se forman durante el proceso de fabricación, y así restaurar completamente la resistencia a la corrosión del material. Esto se logra mediante un tratamiento térmico de solución a alta temperatura.
A continuación, se describe la correlación entre la reducción de dureza y el agrietamiento por esfuerzo de sulfuro (SSC). La necesidad de reducir la dureza superficial está indirectamente relacionada con la reducción del riesgo de agrietamiento por esfuerzo de sulfuro (SSC) y otras formas de fractura asistida por el entorno en condiciones corrosivas.
Diversas normas industriales, en particular NACE MR0175/ISO 15156, regulan el control de la dureza del material para mejorar la resistencia a la corrosión, especialmente en entornos de servicio ácido típicos de la industria de Oil & Gas.
Para una comprensión más profunda de los procesos de tratamiento térmico, se recomienda consultar el ASM Handbook, publicado por ASM International (American Society for Metals). En particular, el Volumen 4 del Heat Treating Handbook proporciona información detallada sobre los efectos del tratamiento térmico en superaleaciones como Inconel 625, explicando cómo dichos tratamientos pueden reducir la dureza y, al mismo tiempo, influir en otras propiedades mecánicas.
Una vez que el objetivo principal, lograr las juntas de anillo metálicas RTJ con alta resistencia a la corrosión e insensibilidad al SSC, está claro, es importante destacar que el tratamiento térmico de solución también afecta otras propiedades del material. A continuación, se resume los principales cambios:
En conclusión, reducir la dureza superficial mediante el tratamiento térmico de solución es un paso crucial para garantizar que las juntas de anillo metálicas RTJ mantengan un alto nivel de resistencia a la corrosión, al tiempo que equilibran las propiedades mecánicas para entornos operativos exigentes.
Las juntas de anillo metálicas Ring Type Joint (RTJ) son juntas metálicas. Los materiales utilizados para su fabricación, incluidas las barras y los anillos forjados, se suministran con un certificado 3.1, que califica su composición química, tratamientos térmicos y propiedades mecánicas de acuerdo con ASTM u otros estándares de referencia. En los casos en que se apliquen tratamientos térmicos adicionales, como para reducir la dureza superficial, el informe del tratamiento térmico de solución también puede incluirse en el conjunto de documentación.
Las pruebas no destructivas (NDT) que se pueden realizar en las juntas RTJ terminadas incluyen:
La inspección dimensional y visual (VD) es un proceso de prueba no destructiva utilizado para verificar el cumplimiento de un componente con las especificaciones de diseño, dibujos técnicos y normas de referencia. Esta inspección consta de dos aspectos principales:
La prueba de dureza en juntas Ring Type Joint RTJ es una medida crítica de control de calidad para garantizar que estos elementos de sellado cumplan con los requisitos de resistencia mecánica y sean compatibles con las superficies de contacto.
La dureza de las juntas de anillo metálicas RTJ está parcialmente regulada por API 6A y ASME B16.20, ya que no todos los metales están cubiertos y estos estándares definen en detalle los procedimientos de prueba. La prueba de dureza Brinell (HBW) se realiza mediante métodos no destructivos, y la inspección se lleva a cabo en al menos un punto de la RTJ, según lo prescrito por API 6A.
El ensayo de líquidos penetrantes (PT) es un método de inspección no destructivo utilizado para detectar discontinuidades superficiales en materiales metálicos. El proceso comienza con la preparación de la superficie, que debe limpiarse a fondo para eliminar cualquier contaminante que pueda dificultar la penetración del líquido. Una vez preparada, la superficie se recubre con un líquido penetrante, generalmente rojo o fluorescente, que, debido a su baja tensión superficial, se infiltra en cualquier discontinuidad existente.
Después de un tiempo de espera, el exceso de penetrante se elimina cuidadosamente sin perturbar el líquido atrapado en los defectos. Luego, se aplica un revelador que absorbe el penetrante y lo lleva a la superficie, haciendo visibles los defectos bajo luz blanca o luz ultravioleta, según el tipo de penetrante. La inspección visual permite identificar imperfecciones que aparecen como indicaciones coloreadas o fluorescentes. Una vez completada la prueba, la superficie se limpia de todos los materiales residuales.
Además, para las muestras de material utilizadas en la producción, se pueden realizar pruebas mecánicas suplementarias, como:
También conocida como prueba Charpy, este método evalúa la tenacidad a la fractura de un material, o su capacidad para absorber energía antes de romperse bajo un impacto repentino.
La prueba consiste en una muestra metálica, típicamente de 55 mm de longitud, 10 mm de ancho y 10 mm de grosor. La muestra se golpea en su punto medio, y la energía absorbida antes de la fractura se calcula como la diferencia entre la energía inicial del péndulo y la energía residual después del impacto.
Este valor, generalmente expresado en Julios (J) o libras-pie (ft-lb), indica la resistencia al impacto del material probado. La prueba Charpy se utiliza para evaluar el comportamiento de los materiales bajo esfuerzo dinámico y para determinar la Temperatura de Transición Dúctil-Frágil (DBTT), es decir, la temperatura a la que el material pasa de un comportamiento dúctil a uno frágil.
Algunos materiales, como los aceros, tienden a volverse más frágiles a temperaturas más bajas. Por lo tanto, la prueba se realiza a diferentes temperaturas para identificar el umbral en el que el material pierde su capacidad de absorber energía sin romperse repentinamente.
La prueba Charpy se utiliza ampliamente en industrias donde la resistencia al impacto y las condiciones extremas son críticas. Además, es un requisito clave de control de calidad, asegurando que los materiales cumplan con los estándares de seguridad para sus aplicaciones específicas.
La prueba de corrosión intergranular es un procedimiento fundamental para evaluar la resistencia a la corrosión de un material metálico, particularmente aceros inoxidables y aleaciones de níquel, contra la corrosión que se desarrolla a lo largo de los límites de grano.
Este fenómeno, conocido como corrosión intergranular, puede ocurrir cuando un material se expone a altas temperaturas o a tratamientos térmicos inadecuados, lo que provoca la precipitación de carburos de cromo en los límites de grano. Esta condición puede reducir significativamente la resistencia a la corrosión, haciendo que el material sea vulnerable a la degradación incluso en entornos moderados.
La prueba se realiza sumergiendo muestras en soluciones químicas agresivas, diseñadas para simular condiciones de operación que puedan desencadenar la corrosión intergranular. La elección del método de prueba depende de la composición de la aleación y su entorno previsto.
Algunos de los métodos de prueba más comunes implican el uso de ácido sulfúrico, ácido nítrico o soluciones férricas, según el material analizado.
Existen varias normas internacionales que regulan la ejecución de las pruebas de corrosión intergranular, incluyendo:
Siguiendo estos procedimientos estandarizados, los fabricantes e ingenieros pueden garantizar la fiabilidad de los materiales metálicos en condiciones de servicio corrosivo, previniendo fallas potenciales y prolongando la vida útil de los componentes críticos.
