Este documento presenta una evaluación de aptitud para el servicio de un tanque de despojo fabricado en acero inoxidable AISI 304L bajo la norma API 579-1/ASME FFS-1. Se encontró corrosión asistida por esfuerzo (SCC) debido a una indebida unión soldada. Los resultados mostraron que el tanque no es apto para continuar en servicio según los criterios de la norma. Sin embargo, sin las grietas, el tanque sería apto. Se propone reemplazar la unión soldada por una unión

1. Evaluación de la Aptitud para el Servicio de un
Tanque Fabricado en Acero AISI 304L bajo Stress
Corrosion Cracking Aplicando la Norma API 579-
1/ASME FFS-1
Enrique Luis Nieto Calvo
Estudiante Miembro de NACE
Universidad Tecnológica de Bolívar
Cartagena de Indias, Colombia
enlunieto@gmail.com
Mateo Federico Guzmán Leguízamo
Estudiante Miembro de NACE
Universidad Tecnológica de Bolívar
Cartagena de Indias, Colombia
matefede1@gmail.com
Luis Marcos Castellanos Gonzalez
PhD. MSc. Profesor de Materiales y Corrosión
Universidad Tecnológica de Bolívar
Cartagena de Indias, Colombia
lmcglez5510@yahoo.es
Adolfo Enrique Ortiz Lafaurie
Ingeniero Mecánico, Estudiante de Maestría en Ingeniería
Naval y Oceánica.
Cartagena de Indias, Colombia
Universidad Tecnológica de Bolívar
adenorla@yahoo.com
Resumen— El presente trabajo muestra una evaluación de aptitud
para el Servicio a través de API 579-1/ASME FFS-1 de un tanque de
despojo o “Blow Down” el cual tuvo una fuga del líquido almacenado
que era una mezcla de MVC, tricoloetileno, acetato de vinilo y agua.
Durante la evaluación se evidenció la presencia de Stress
Corrosion Cracking (SCC) o corrosión asistida por esfuerzo debido al
indebido proceso de soldadura entre un acero austenítico AISI 304L y
acero negro ASTM A7. Se emplearon Ensayos No Destructivos
(NDT, por sus siglas en inglés) para evaluar el estado actual del
equipo y obtener la información necesaria para la evaluación.
Los resultados mostraron que el equipo es rechazado para
continuar en Servicio de acuerdo con los criterios de la norma. Sin
embargo se demuestra que el equipo, de no contener grietas, sería
apto para el servicio. La propuesta de solución presentada en este
artículo es remplazar las zonas de unión soldada por un método de
unión mecánica a través de tensores con el objetivo de evitar el SCC y
extender la vida útil del tanque en servicio.
Palabras Clave—Aptitud para el servicio; Corrosión; SCC;
Tanque a presión; AISI 304L.
I. INTRODUCCIÓN
La aptitud para el servicio o Fitness For Service ha sido
empleada ampliamente en la industria petroquímica y otras
industrias con altos estándares de calidad para garantizar el
correcto funcionamiento de sus equipos y la seguridad de sus
empleados. Existen diversas normas que permiten esta
evaluación, tales como la Australian Standard AS/NZS
3788:2006, British Standard BS7910-2005, R5-R6 y API 579-
1/ASME FFS-1, siendo similares en muchas de sus
metodologías de evaluación debido a que los principios físicos
e ingenieriles son los mismos, pero presentando unas pocas
diferencias, lo que conlleva en una diferencia de niveles de
conservación durante la evaluación [1].
El presente trabajo evalúa la aptitud para el servicio de un
tanque de despojo que ha presentado fugas del fluido
almacenado, el cual es una mezcla de acetato de vinilo,
tricloroetileno, MVC y agua, con un porcentaje de agua de
70% de la mezcla. La presión de trabajo no supera los 50 psi.
Las fugas han sido detectadas en las uniones soldadas del
cuerpo del tanque fabricado en acero inoxidable austenítico
AISI 304L con los anillos de soporte de acero negro ASTM-
A7. Esta unión soldada provoca los problemas presentes
debido a la formación de pilas galvánicas que, al interactuar
con esta mezcla corrosiva y la presión de almacenamiento
genera el fenómeno de Stress Corrosion Cracking.
Diversos trabajos se han desarrollado para este tipo de
evaluación empleando API 579 en variados tipos de equipos,
como tanques cristalizadores [2], tuberías fisuradas [3] y en
general de componentes sometidos a presión [4]. Una de las
herramientas más comunes para las evaluaciones son las de
simulación computacional a través del método de elementos
finitos (FEM, por sus siglas en inglés) las cuales ayudan a

2. verificar la variación del campo de esfuerzos presentes en el
sistema debido a las discontinuidades. La información del
estado del equipo fue levantada a través de Ensayos No
Destructivos (NDT, por sus siglas en inglés). Las
investigaciones reportadas anteriormente reportan aceptación
de los equipos según el segundo nivel de la norma para los dos
primeros casos, y aceptación según el tercer nivel para el tercer
caso, permitiendo así extender la vida útil de los equipos de
manera segura en el marco de una normativa internacional.
Respecto al presente trabajo no se realizan las
verificaciones de la variación del campo de esfuerzos debido a
que es necesario eliminar la unión soldada. Se verifica de
manera analítica la condición de resistencia mecánica cuando
no existe presencia de grietas y se genera una propuesta de
solución en base a estos cálculos.
II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La empresa dueña del equipo presentó problemas en su
proceso de producción debido a fugas localizadas en un tanque
de despojo o “Blow Down” (ver Fig. 1) de más de 50 años en
servicio registrados.
Fig. 1. Tanque de despojo T2013.
Esta falla es ocasionada por un indebido procesos de unión
mecánica mediante soldadura de acero inoxidable 304L y
acero negro ASTM-A7, lo cual ha ocasionado grietas y
generado corrosión. La interacción de los fenómenos de
agrietamiento, corrosión y esfuerzo (generado por la presión a
la cual se almacena el fluido) genera el fenómeno conocido
como Stress Corrosion Cracking (SCC), o corrosión asistida
por esfuerzo[5].
Fig. 2. Evidencia de corrosión en la unión soldada detectada a
través de inspección visual.
El líquido contenido en el interior del tanque es una mezcla
de acetato de vinilo, tricloroetileno, MVC y agua, donde éste
último corresponde aproximadamente al 70% de la mezcla. La
exposición a estos compuestos puede provocar enfermedades
altamente perjudiciales como el cáncer y problemas en las vías
respiratorias. La hoja de seguridad del manejo de estos
químicos indica que no se debe exponer a más de a 5 ppm y 10
ppm de MVC y de acetato de vinilo, respectivamente [6], [7] .
III. METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN
A. Metodología General de Evaluación de la API
579-1/ASME FFS-1
La norma API 579/ASME FFS-1 permite evaluar las fallas
por 3 niveles de inspección, siendo el nivel 1 el más
conservativo y el nivel 3 el más complejo y menos
conservativo[8].
En general API 579 sigue el procedimiento descrito en la
Fig. 3en cada nivel para el desarrollo de cada evaluación.
Fig. 3. Procedimiento de evaluación general API 579-1/ASME FFS-1.
El identificar el mecanismo de falla permite poder abordar
de manera indicada la situación problema, y determinar la
aplicabilidad y limitantes de la norma permite verificar las
condiciones en las que el procedimiento de evaluación es
válido (ej. temperaturas de trabajo fuera del rango de creep,
efectos dinámicos despreciables – como los provenientes de
terremotos -, etc.).
El historial de servicio es necesario para conocer el estado
actual de los materiales y las reparaciones existentes, además

3. de conocer el tiempo de la presencia de la falla a evaluar.
Paralelamente las técnicas de evaluación suministran la
información del daño en el momento de la evaluación. Tales
técnicas suelen ser NDT.
Luego se procede a procesar la información a través del
procedimiento descrito en la norma según sea el caso,
posteriormente, si el equipo es apto para el servicio se
desarrolla la evaluación de vida remanente, que es la
cuantificación del tiempo que el equipo puede operar en
presencia de la falla.
Posteriormente según el nivel de evaluación se puede
generar una propuesta de solución, donde se demuestre que el
equipo puede trabajar en presencia del daño de manera segura
o que el daño queda solucionado de manera definitiva, además
se añade una periodicidad de monitoria en servicio en al cual
se especifican los tiempos de inspección al equipo evaluado
según el daño presentado.
Finalmente se realiza la documentación de los resultados
de la evaluación en el historial de servicio para futuras
inspecciones.
B. Metodología de Evaluación Sección 9 Nivel 1 de
la API 579-1/ASME FFS-1
.
Fig. 4. Metodología de evaluación de nivel 1 para componentes con
fallas por grietas.
En el presente caso se procede con el planteamiento del
primer nivel de análisis mostrado en la Fig. 4 para la
evaluación y posterior toma de decisión [9].
El primer paso del análisis se refiere a la determinación de
los esfuerzos que se generan en el equipo teniendo como
referencias las dimensiones, las temperaturas y las cargas que
se presentan en el sistema. En el segundo paso se determina las
dimensiones de las fallas presentes en el equipo con ayuda de
procedimientos de inspección como ensayos no destructivos
tales como tintas penetrantes, exámenes de espesores y
ensayos de ultrasonido. El tercer paso hace alusión a la
selección del tipo de análisis a realizar, en donde la naturaleza
del tanque (forma del tanque) y de la grieta (ubicación
paralela/perpendicular respecto a la unión soldada) son los
parámetros base para determinar la longitud permisible de la
grieta en función de la temperatura.
Durante el cuarto paso se elige una curva de trabajo según
las condiciones descritas en el paso 3, condiciones geométricas
y procesos de unión empleados en la construcción (soldadura,
soldadura/post-calentamiento). El quinto paso se refiere a la
selección de la temperatura de referencia con la cual se
determina la longitud de grieta permisible. El sexto paso
permite la selección final de la longitud permisible la cual
representa el límite que una falla puede presentar y que si en el
equipo resulta ser mayor entonces el nivel 1 no estaría
satisfecho.
El séptimo paso es la comparación de las grietas presentes
en la actualidad del equipo con aquella dimensión permisible
obtenido en el paso 6 y determinar si el nivel se ve satisfecho
para tomar una decisión acertada.
1. Calculo de esfuerzos
Los esfuerzos son calculados según las ecuaciones de
recipientes a presión de pared delgada debido a las
dimensiones del tanque (9m x 3.15m, con espesor nominal de
12mm) [10].
𝜎𝑡 =
𝑝(𝑑𝑖 + 𝑡)
2𝑡
(1)
𝜎𝑙 =
𝑝𝑑𝑖
4𝑡
(2)
IV. RESULTADOS
A. Tintas penetrantes y ultrasonido
Las inspección a través de tintas penetrantes (Fig. 5)
verifica la existencia de defectos superficiales en las uniones
soldadas, recordando que en estas zonas se presentaros las
fugas. El ultrasonido Phased Array (UTPA, por sus siglas en
inglés) realizado en los cordones demuestra la existencia de
diversos defectos en la soldadura, siendo el mostrado en la Fig.
6 la más crítica por su tamaño y ubicación.

4. Fig. 5. Tintas penetrantes en las uniones soldadas.
Fig. 6. Defecto y poro de la JT7 detectado por UTPA, ubicados a 180º
y 240º a profundidades de 5.85 y 4.81 mm y con una longitud de
210mm ambas.
B. Propiedades de Material
Las propiedades del material son esenciales para
determinar la resistencia mecánica del sistema. Las
propiedades mecánicas del AISI 304L son enlistadas en la
Tabla 1.
Tabla 1. Propiedades Mecánicas del AISI 304L [11].
Parámetro (Nomenclatura) Valor
Esfuerzo a la fluencia (𝝈 𝒚) 210 MPa
Esfuerzo a la tracción (𝝈 𝒖𝒍𝒕) 564 MPa
Stress Flow (𝝈 𝒇)1
387 MPa
C. Esfuerzos
Los esfuerzos son calculados longitudinal y tangencial son
calculados según las ecuaciones (1) y (2). El esfuerzo de Von
Mises es calculado empleando un algoritmo desarrollado en
pseudocódigo en el programa de código libre en Scilab 5.5.2.,
para hallar los autovalores el tensor de Cauchy. El valor de
espesor seleccionado es 10.38 mm, el cual es el valor de
espesor donde se ubica el defecto más crítico mostrado en la
Fig. 6.
Tabla 2. Esfuerzos y Factor de seguridad calculados.
Parámetro (Nomenclatura) Valor
1
En concordancia con API 579 Anexo F 2.2.2. y con el código
ASME Section 7, Division 2 para aceros inoxidables
austeníticos.
Esfuerzo de Von Mises (Vm) 71.52 MPa
Esfuerzo Longitudinal (𝝈𝒍) 0.29 MPa
Esfuerzo Tangencial (𝝈𝒕) 71.66 MPa
Factor de Seguridad (FS)23
5.41
D. Evaluación API 579
Al seguir el procedimiento descrito en la metodología se
muestra que el tamaño del defecto es rechazado según el
criterio de primer nivel de la norma, al comenzar la evaluación
de segundo nivel es rechazado inmediatamente también debido
al tamaño de la grieta (5.82 mm x 210 mm), por lo cual el
equipo está rechazado para continuar en servicio a través de la
norma.
V. CONCLUSIONES
Al ser el equipo rechazado por los criterios de los dos
primeros niveles de evaluación de la norma se concluye que el
equipo no es apto para el servicio bajo las condiciones
actuales.
La API 579 específica que una vez hecha la evaluación se
puede tomar la decisión de revaluar, remplazar o reparar.
Teniendo en cuenta que los defectos que comprometen la
integridad estructural del equipo están presentes en las uniones
soldadas y que, de no existir estos defectos el equipo estaría
apto para el servicio según los cálculos de resistencia
mecánica, se propone eliminar la unión soldada entre el acero
negro y el acero inoxidable, empleando una unión mecánica
con presión tales como tensores.
Al remplazar la unión soldada se eliminan los defectos, se
cambia la zona afectada por unas nuevas láminas de acero
304L soldadas al cuerpo del tanque lo cual a su vez previene el
SCC puesto que se eliminan las grietas.
El cuerpo del tanque puede seguir siendo soportado por
acero negro, pero unido a él mediante tensores. Los materiales
quedarían expuestos a corrosión por hendiduras o crevice, sin
embargo esto puede ser evitado usando una interfaz polimérica
que evite zonas de bajo oxigeno que puedan provocar
corrosión.
2
En concordancia con API 579 Anexo F 2.2.2. y con el código
ASME Section 7, Division 2 para aceros inoxidables
austeníticos. Se especifica que FS debe ser mayor o igual a 3
para aceros inoxidables austeníticos.
3
FS es la relación del Stress Flow y el esfuerzo de Von Mises.

5. VI. REFERENCIAS
[1] Nguyen & De Beer, “Fitness-for-service and defect tolerance
assessment – solutions for cracked components to remain in
service,” Australas. Weld. J., 2013.
[2] M. K. Jafari and S. Wickerson, “FITNESS FOR SERVICE
ASSESSENENT FOR CRYSTALLIZERS WITH CRACK LIKE
FLAWS,” 6th Middle East Nondestruct. Test. Conf. Exhib. Oct 7-12,
2012, Kingdom Bahrain, 2012.
[3] E. C. Herrera García, “Estudio de la Integridad Estructural de
Tuberías Fisuradas Aplicando Simulación por Elementos Finitos en
el Marco de la Norma API 579,” Pontifica Universidad Católica de
Perú, 2014.
[4] H. C. Sanzi, “Evaluacion de la integridad estructural de un
componente contenedor de presion. Aplicación de los codigos para
el diseño y servicio estudio de casos,” Univ. Tecnológica Nac. FRH,
pp. 1–11, 2011.
[5] P. R. Roberge, Corrosion Engineering. Principles and practice, 1st
ed. McGraw-Hill, 2008.
[6] Mexichem, “Hoja de seguridad para el manejo del pvc,” Cartagena,
Colombia, 2008.
[7] IPCSl, “Fichas Internacionales de Seguridad Química.
TRICLOROETILENO.,” 2000.
[8] T. L. Anderson and D. a. Osage, “API 579: A comprehensive
fitness-for-service guide,” Int. J. Press. Vessel. Pip., vol. 77, no. 14–
15, pp. 953–963, 2001.
[9] API 579-1/ASME FFS-1, “API 579-1/ASME FFS-1,” 2007.
[10] R. G. Budynas and J. K. Nisbett, Diseño en Ingeniería Mecánica de
Shigley, Novena. McGraw-Hill, 2012.
[11] ASM, “AISI 304L.” [Online]. Available:
http://asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=MQ3
04L. [Accessed: 04-Apr-2016].