La temperatura mínima de diseño del metal o MDMT es la temperatura más baja que puede soportar un sistema de tuberías con un material y espesor especificados. Al diseñar sistemas de tuberías (equipos) en regiones frías donde la temperatura ambiente cae drásticamente o sistemas de tuberías que transportan fluidos a temperatura criogénica, la MDMT es un factor crítico. Teniendo en cuenta la resistencia del metal a la rotura por fragilidad, MDMT es la temperatura de metal más baja permitida para ese espesor.
El diseñador debe verificar que los materiales sean adecuados para el servicio en todo el rango de temperatura de funcionamiento (temperaturas máximas y mínimas posibles). La Tabla A-1 y la Tabla A-1M del código ASME B31.3 contienen la temperatura mínima de diseño del metal para la cual el material normalmente es adecuado sin pruebas de impacto. Consulte la Fig. 1, donde se destacan las temperaturas mínimas de diseño para algunos materiales de tubería de acero al carbono.
La MDMT para acero al carbono en -29°C. Así que, ¿qué significa? ¿Podemos usarlo por debajo de esa temperatura?
Por debajo de -29 °C, el acero al carbono dúctil comienza a convertirse en material quebradizo. Por lo tanto, los requisitos de prueba de impacto según el código surgen ya que el acero al carbono quebradizo puede fallar fácilmente de manera catastrófica. Sin embargo, el código proporciona pocas reglas para usar dichos materiales por debajo de sus temperaturas mínimas de metal de diseño, como se indica a continuación:
Reglas para el uso de materiales por debajo de su MDMT sin pruebas de impacto
El uso de un material a una temperatura mínima de diseño inferior a −29 °C (−20 °F) se establece en el párr. 323.2.2 y otros requisitos de prueba de impacto. Para aceros al carbono con una designación de letra en la columna Temperatura mínima, se utiliza la curva de la Figura 323.2.2A de ASME B 31.3 (Reproducida en la Fig. 2). MDMT depende del espesor nominal.
No se requieren pruebas de impacto del metal base si la temperatura mínima de diseño es mayor o igual al valor calculado de MDMT.
Sin embargo, para los aceros, no se requieren pruebas de impacto si la relación de tensión “r” 323.2.2 (b) es 0.3 o menos, y la temperatura mínima
de diseño es mayor o igual a −104 °C (−155 °F), y se puede utilizar la reducción de temperatura si se cumplen las reglas de 323.2.2 (c):
La tubería no está en el servicio de fluido de temperatura elevada.
(2) Los esfuerzos locales causados por carga de choque, arqueamiento térmico y expansión diferencial entre metales diferentes (p. ej., austenítico soldado a ferrítico) son menos del 10% de los esfuerzos básicos permisibles en la condición
bajo consideración.
(3) La tubería está protegida de las cargas de mantenimiento, por ejemplo, usando una llave de rueda de válvula en una válvula de diámetro pequeño.
Además, los materiales de acero al carbono, de baja aleación y de aleación intermedia (incluidas las soldaduras) que no hayan sido calificados mediante pruebas de impacto, la temperatura mínima de la Tabla A-1, la Tabla A-1M o la Figura 323.2.2A pueden
reducirse a una temperatura no más frío que -48 °C (-55 °F) por la reducción de temperatura proporcionada en la Figura 323.2.2B si se cumplen las reglas de 323.2.2 (c).
¿Qué es la relación de tensión, r?
La relación de tensión “r” calculada como valor máximo a partir de lo siguiente:
- A partir de todos los modos de funcionamiento y cargas basadas en la fuerza, calculamos el valor nominal máximo r
mt% – tolerancia de laminación, C – margen de corrosión, S – tensión admisible
- A partir de todos los modos de funcionamiento cargas basadas en la fuerza (fuerza+desplazamiento) cargas basadas en la fuerza calculamos el valor máximo de r
¿Cómo se ocupa Start-Prof de la MDMT?
La última versión del software profesional PASS/START-PROF incluye la capacidad de verificar automáticamente si se necesita o no la prueba de impacto.
En primer lugar , PASS/START-PROF tiene una base de datos de materiales que incluye la temperatura mínima del metal para todos los materiales. Para aceros al carbono con designación de una letra en la Temperatura Mínima, PASS/START-PROF calcula la temperatura mínima del metal automáticamente, de acuerdo con la Figura 323.2.2A.
En segundo lugar , el software calcula automáticamente los valores “r” para todos los modos operativos del sistema de tuberías. Y tiene la opción especial ” Usar reducción permitida de MDMT” en la configuración del proyecto para verificar si la reducción de temperatura está permitida o no, como se muestra en la Fig. 5
En tercer lugar , para cada elemento de tubería en el sistema, el software determina si la prueba de impacto es necesaria o no de acuerdo con las reglas descritas anteriormente de 323.2.2 (a), (b), (d), (e), (f), (g), (h), (i), (j) ASME B31.3-2018. El resultado se muestra en la tabla MDMT especial como se muestra en la Fig. 6 a continuación:
Después del análisis, si la temperatura ambiente o de diseño mínima de todos los modos de funcionamiento es inferior al valor MDMT calculado, se imprime la nota de requisito de “Prueba de impacto”. De lo contrario, el resultado simplemente muestra “OK” para continuar.
Para evitar la prueba de impacto, el valor de la relación de tensión “r” debe reducirse lo más bajo posible para los elementos críticos del sistema de tuberías. Para ello, debe crear el modelo de análisis de tensiones de tuberías en PASS/START-PROF y reducir las tensiones sostenidas y de operación agregando más soportes o flexibilidad al sistema de tuberías
Puede obtener más información sobre el nuevo y moderno software de análisis de tensión de tuberías PASS/START-PROF en la página web de recursos .
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