API TR 6AF2-2008
Informe técnico sobre capacidades de bridas integrales API bajo combinación de cargas—Fase II (Tercera edición)

Estándar No.
API TR 6AF2-2008
Fecha de publicación
2008
Organización
API - American Petroleum Institute
Alcance
"La evaluación de la capacidad de carga de todas las bridas integrales API 6A es el objetivo de este trabajo. La carga aplicada incluye la tensión final y el momento flector además de la presión nominal convencional y las fuerzas de maquillaje. El efecto de una diferencia de temperatura correspondiente a También se evaluó 250° en el interior y 30° en el exterior. Se generaron mallas tridimensionales de elementos finitos para cada una de las bridas 30@ Tipo 6B@ y Tipo 6BX. El caso de carga de momento flector requirió un modelo de un cuarto de la brida que se construyó a partir de los segmentos más pequeños y los superelementos de medio perno. Se utilizó el programa de computadora SESAM para obtener las tensiones en secciones críticas seleccionadas de brida y cubo y para determinar la reacción de la junta debido a cada uno de los cuatro casos de carga unitaria. y el caso de carga de diferencia de temperatura. El criterio de fuga se definió como la combinación de carga que reduce las fuerzas de compresión de maquillaje inicial en la junta a cero. Las tensiones en cada sección definida se linealizaron de acuerdo con el procedimiento ASME Sección VIII@ División 2@ para determinar las intensidades de tensión de membrana y membrana más flexión. Estas intensidades de tensión se compararon con los límites permitidos especificados en API 6A@ y se determinaron las cargas límite. Se escribió un programa de computadora LCCP para llevar a cabo esta verificación de código y se usó una hoja de trabajo LOTUS 1-2-3 Versión 3 para trazar las tablas de combinación de carga. Los resultados del análisis realizado indican que el criterio de fuga rige la capacidad de las bridas más pequeñas en las bridas Tipo 6B. Las fugas regían para bridas de hasta 9 pulgadas en las configuraciones de 52,5 ksi y 40 ksi para la presión de 2000 psi. Las fugas gobernaban las 5 1/8 pulgadas para las presiones más altas. También se encontró que las fugas gobiernan todas las bridas Tipo 6BX para presiones de trabajo de hasta 5@000 psi. Para las bridas de 10@000 psi y 15@000 psi@, la fuga se regía solo en el rango de tamaño más grande, superior a 2 9/16 pulgadas. La fuga regía en todas las bridas API 6BX de 20@000 psi. El modelo de fuga adoptado en este estudio emplea varias aproximaciones que aún no han sido evaluadas. Por lo tanto, las fuerzas de fuga reales, es decir, las combinaciones de cargas que provocan fugas, pueden ser considerablemente mayores de lo que se supone en este documento. En realidad@ la junta sólo gotea cuando se excede su capacidad energizada. El estado de tensión en la tensión que gobierna la sección del cubo bajo la carga combinada de maquillaje @ presión @ tensión y momento flector se considera "secundario". Sin embargo @ cuando la presión @ tensión @ y los momentos flexionantes se aplican junto con el maquillaje necesario para resistir estas acciones sin fugas@ el estado de estrés se vuelve "primario" y@ por lo tanto@ las intensidades de estrés permitidas se reducen a la mitad. Esto no parece ser consistente y puede exceder con creces la intención del código. Sin embargo, el subcomité de supervisión prefirió adoptar la ruta conservadora, que puede ser demasiado conservadora en espera de una evaluación adicional. Por lo tanto, se puede concluir que cuando las tensiones del cubo se tratan como primarias, la mayoría de las bridas no poseen una reserva de resistencia significativa más allá de la condición de fuga. De hecho, si la condición de fuga fue algo conservadora, la condición de tensión puede volverse determinante para la mayoría de las bridas. La diferencia de temperatura de 250° interna y 30° externa conduce a aumentos en la capacidad de carga de las bridas. Esta condición es causada por las fuerzas de compresión generadas en la junta debido a esta diferencia de temperatura y el aumento en las tensiones permitidas cuando se incluye la condición de carga de temperatura autolimitante. Se recomienda realizar modelos tridimensionales de elementos finitos @ materiales no lineales y geométricos de aproximadamente ocho bridas para determinar el mecanismo de falla real que gobierna el comportamiento de estas bridas. Esto incluye la predicción de la respuesta de la junta ante una carga creciente y una definición más precisa del mecanismo de fuga. La eliminación de la cara elevada no reduce significativamente las tensiones en el cubo que causaron que seis bridas Tipo 6B no cumplieran con el criterio ASME para carga de maquillaje únicamente (52,5 ksi para empernado de 105 ksi). Las intensidades de tensión se redujeron sólo en aproximadamente un 5% cuando se eliminó la cara elevada, aumentando el espesor de la brida en aproximadamente un 10%. El espesor del cubo de estas bridas tuvo que aumentarse hasta aproximadamente un 27% de sus espesores existentes junto con la eliminación de la cara elevada. Las tensiones en los pernos no influyeron en ninguna de las bridas analizadas. Las tensiones de los pernos suelen estar dentro de aproximadamente el 67 % de su límite elástico debido a las cargas de maquillaje @ presión @ tensión @ y momento de flexión. Se espera que los pernos alcancen la mitad de su rendimiento. Las tensiones en los pernos debido a las diferencias de temperatura aumentan aproximadamente entre 5 ksi y 7 ksi@, lo que representa aproximadamente entre el 6% y el 8% del límite elástico del perno. Las otras condiciones de carga (presión @ tensión @ y momentos de flexión) aumentan la tensión del perno al doble del aumento debido a la diferencia de temperatura. Por lo tanto @ se concluye que los pernos no se aproximarán a su criterio límite bajo las condiciones de carga investigadas."



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