Ingeniería detallada

Reparación de colectores inferiores de las paredes laterales evitando un reemplazo de $3–4 millones

CPE desarrolló y coordinó un procedimiento de excavación y reparación respaldado por cálculos detallados de esfuerzos de los colectores inferiores de las paredes laterales, realizados en estricto cumplimiento de la Sección I del ASME BPVC. La reparación evitó un reemplazo completo estimado en $3–4 millones y una parada forzada estimada de 8 a 10 semanas.

Detalles del Proyecto

Cliente

Central eléctrica independiente de identidad confidencial

Año

2023

Tipo de Proyecto

Reparación de colectores inferiores de las paredes laterales

Servicios proporcionados

  • Mapeo de daños mediante ensayos de dureza, inspección por partículas magnéticas (MT), ensayos con líquidos penetrantes (PT) y ensayos por ultrasonidos (UT)
  • Cálculos detallados de esfuerzos de los colectores según la Sección I del ASME BPVC, considerando las cargas externas de la configuración instalada
  • Desarrollo del procedimiento de excavación y reparación y coordinación en sitio
  • Revisión de ensayos no destructivos (END) y aprobación final de ingeniería durante la ejecución de la reparación

El Desafío

Durante una parada programada en 2023, una inspección de rutina identificó grietas por esfuerzos térmicos en las superficies expuestas al fuego de los colectores inferiores de las paredes laterales del hogar. Las inspecciones y exploraciones adicionales determinaron que algunas grietas eran superficiales, mientras que otras requerían atención inmediata. Debido a la profundidad de algunas grietas, la unidad debía permanecer fuera de servicio hasta completar la reparación.

El plan inicial consistía en conseguir el material para los colectores inferiores, fabricar nuevos colectores e instalarlos. Aunque el colector tenía un espesor de pared especial, se encontró el material en el inventario de un distribuidor, pero el costo y el plazo de fabricación seguían siendo elevados.

La fabricación urgente de nuevos colectores habría costado más de $1.5 millones y habría requerido de 3 a 4 semanas para su llegada a la planta. El reemplazo completo también habría requerido retirar estructuras de acero, tuberías de conexión, conductos y material refractario. El costo total del reemplazo se estimó entre $3 y $4 millones, sin incluir los ingresos perdidos mientras la unidad permaneciera fuera de servicio.

Cracking on the fire-facing surface of a furnace lower sidewall header
Estado de los daños observado durante la parada programada.
Close-up of heat-stress cracking on a furnace lower sidewall header
Mapped cracking and inspection markings on a furnace lower sidewall header

Vistas adicionales de los daños.

Mapeo de daños, análisis de esfuerzos y reparación coordinada

CPE trabajó con el equipo directivo de la planta, sus contratistas de reparación de calderas y el equipo de ensayos no destructivos (END) para mapear en detalle los daños térmicos y establecer una alternativa segura y confiable al reemplazo completo de los colectores. El trabajo combinó varios métodos de END con cálculos detallados de esfuerzos de los colectores y un procedimiento coordinado de reparación en campo.

Mapeo de daños y coordinación de END

Se realizó un mapeo detallado de las zonas afectadas por el calor mediante ensayos de dureza, inspección por partículas magnéticas (MT), ensayos con líquidos penetrantes (PT) y medición de espesores por ultrasonidos (UT).

Propuesta y desarrollo del procedimiento de reparación

CPE propuso un procedimiento de excavación, ensayo, reparación y ensayo, y lo coordinó con el equipo de la planta, desde el concepto hasta la aceptación final.

Análisis de esfuerzos de los colectores

Se realizaron cálculos detallados de esfuerzos de los colectores según la Sección I del ASME BPVC para determinar el espesor mínimo admisible en las direcciones circunferencial y longitudinal, considerando las áreas de refuerzo, las eficiencias de los ligamentos y las cargas mecánicas externas sobre los colectores.

Análisis de refuerzos y cargas

Revisión de ingeniería de los requisitos de refuerzo y de las cargas mecánicas y estructurales del conjunto instalado.

Aceptación final

CPE emitió la aceptación final de ingeniería de los colectores reparados basándose en la inspección visual (VT), MT, PT y UT.

Retorno al servicio sin reemplazar por completo los colectores

Los contratistas de reparación de calderas ampliaron sus equipos para excavar y reparar los colectores inferiores de las paredes laterales de forma continua, con ensayos no destructivos realizados inmediatamente después de los trabajos de reparación y con revisión y aprobación final de ingeniería.

La unidad volvió al servicio varios días después de la puesta en marcha prevista originalmente. Aunque el procedimiento de reparación aumentó los gastos de la parada y retrasó la puesta en marcha varios días, evitó una parada forzada estimada de 8 a 10 semanas y un gasto de millones de dólares.

8 a 10 semanas

Parada forzada estimada evitada

En comparación con la alternativa de reemplazar por completo los colectores.

$3–4 millones

Costo estimado del reemplazo completo

No incluía los ingresos perdidos mientras la unidad permaneciera fuera de servicio.

3 años

Inspecciones anuales completadas

El estado se mantiene conforme a lo documentado después de la reparación.

Historial de inspecciones de seguimiento

Los colectores inferiores se han inspeccionado anualmente durante los últimos tres años. El colector reparado permanece en el estado documentado cuando la unidad volvió al servicio después de las reparaciones.

Lower sidewall header during follow-up inspection one year after repair

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