La industria del petróleo y gas (Oil&Gas) juega un papel fundamental para el abastecimiento de las necesidades energéticas mundiales a partir de la extracción de combustibles fósiles, como el crudo y el gas natural. Es un sector guiado por patrones de eficiencia, precisión y fiabilidad, en un entorno a menudo hostil y sometido a condiciones de operación extremas.
Es por ello que los materiales utilizados para la fabricación de las piezas y elementos críticos de las instalaciones y equipos de las plantas de extracción deben ser de alta calidad, tanto para garantizar la fiabilidad de las operaciones de extracción como para preservar el medio ambiente.
La incorporación de la tecnología HIP en el proceso de fabricación de los componentes permite mejorar las prestaciones de los componentes y aumentar su vida útil, a la par que abaratar los costes de fabricación y ofrecer una gran flexibilidad a la hora de fabricar piezas con geometrías complejas y, en ocasiones, de gran tamaño.
Aplicaciones HIP en Petróleo y Gas: piezas, materiales y técnicas
La tecnología de prensado isostático en caliente (Hot Isostatic Pressing, HIP) se ha utilizado durante muchos años en la industria del petróleo y el gas, fundamentalmente con el objetivo de compactar piezas fabricadas en los procesos de pulvimetalurgia de componentes cercanos a su forma final, (Near Net Shaping, NNS), permitiendo reducir costes (respecto al empleo de otras técnicas tradicionales como el mecanizado), y ampliar las opciones de diseño. Su uso permite trabajar de forma más eficiente con aceros inoxidables dúplex como el 22Cr o el 25Cr, los superduplex u otras aleaciones de base níquel.
La combinación de pulvimetalurgia y HIP confiere a los materiales una mayor resistencia a la corrosión y al agrietamiento por tensión inducida por hidrógeno (HISC), una microestructura sin anisotropía y de grano fino, garantizando el cumplimiento de los más estrictos estándares de calidad de la industria offshore.
A este sector, con altas exigencias en integridad y calidad, le apremian otros factores como son la economía de las soluciones que adopta y la versatilidad a la hora de afrontar nuevos retos y alcanzar nuevos entornos con la máxima fiabilidad. Es por ello que esta industria, de forma paralela al sector aeroespacial, está incorporando elementos producidos mediante fabricación aditiva (Additive Manufacturing, AM). En el momento actual, aún incipiente, la incorporación de esta tecnología está enfocada al mantenimiento predictivo de los equipos en producción, “imprimiendo” las piezas justo antes de que sea necesario remplazarlas, reduciendo así los tiempos de parada. Hay que tener en cuenta que algunas instalaciones tienen ya bastantes años y no existen piezas en stock para remplazar las que fallan.
En el caso de piezas realizadas por fabricación aditiva, que son después tratadas por HIP para mejorar su microestructura, queda aún mucho margen de mejora, ya que de momento se están aplicando a estas piezas los mismos estándares de calidad e idénticas condiciones de tratamiento que a las piezas pulvimetalúrgicas “tradicionales”, mientras que las posibilidades en este sector son muy amplias, tanto desde el punto de vista de los materiales como de las condiciones de proceso. Por ello se está realizando una importante apuesta e inversión en I+D y están surgiendo ya las primeras iniciativas interesantes.
Algunos de los componentes más habitualmente utilizados en la industria del petróleo y el gas son colectores (manifolds), válvulas, uniones submarinas o componentes de bombas. Los materiales utilizados son diversos, pero las mejores opciones para este tipo de entornos son aceros inoxidables dúplex y súper dúplex, aceros inoxidables austeníticos o aleaciones de níquel.
PRINCIPALES BENEFICIOS DE LA UTILIZACIÓN DE HIP EN EL SECTOR DE PETRÓLEO Y GAS
El empleo de tecnología HIP para el procesado de piezas diseñadas por distintos procesos de fabricación para la industria del petróleo y el gas aporta los siguientes beneficios:
Mejora las propiedades y el rendimiento de los materiales:
- Alta resistencia a la corrosión y al agrietamiento por tensión inducida por hidrógeno (HISC) que aporta al material.
- Mejora de las opciones (versatilidad) y rendimiento de los procesos de fabricación de componentes puesto que en muchos casos permite aligerar el peso de la pieza.
- Hace posible diseñar piezas grandes con geometrías complejas.
Producción más eficiente en los procesos de fabricación:
- Minimiza la necesidad de soldadura.
- Mejora el aprovechamiento de material.
- Reduce las operaciones de mecanizado al mínimo.
Ahorro de costes:
- Abarata los costes de fabricación.
El HIP se revela como una tecnología a día de hoy imprescindible para este sector, que juega un papel vital para satisfacer la necesidad energética global, representando casi la mitad de la combinación de energía primaria en 2040.
Certificados
Todos los materiales y componentes utilizados en la industria del petróleo y el gas deben cumplir los más estrictos controles de calidad, atendiendo a una gran variedad de requisitos que les permitan cumplir con sus funcionalidades y cualidades. Entre ellos, destacan los siguientes estándares de fabricación y control.
- NACE MR 0175 ISO 15156 (NACE - National Association of Corrosion Engineers). Dirigido a materiales para su uso en ambientes con alta presencia de sulfuro de hidrógeno.
- NORSOK M-650, Rev. 3. Cualificación para fabricantes de materiales especiales, como son aquellos de la industria petrolífera.
- ASTM A 988/A988 M, ASTM A 989, ASTM B 834 (ASTM – American Society for Testing and Materials). Estándares a los que se deben someterse aquellos componentes (bridas, válvulas, piecerío de acero inoxidable) procesados por HIP que presten servicio a alta temperatura.
