A pesar de la resistencia inherente a la corrosión de las tuberías de acero inoxidable, las tuberías de acero inoxidable instaladas en ambientes marinos experimentan diferentes tipos de corrosión durante su vida útil esperada. Esta corrosión puede generar emisiones fugitivas, pérdida de productos y riesgos potenciales. Los propietarios y operadores de plataformas marinas pueden reducir el riesgo de corrosión al especificar materiales de tubería más fuertes que brinden una mejor resistencia a la corrosión. Luego, deben permanecer atentos al inspeccionar las líneas de inyección, hidráulicas e impulsoras de productos químicos, y la instrumentación del proceso y el equipo de detección para garantizar que la corrosión no amenace la integridad de la tubería instalada y comprometa la seguridad.
La corrosión localizada se puede encontrar en muchas plataformas, embarcaciones, barcos y tuberías en instalaciones en alta mar. Esta corrosión puede presentarse en forma de corrosión por picaduras o grietas, cualquiera de las cuales puede erosionar la pared de la tubería y provocar la liberación de fluido.
El riesgo de corrosión es mayor cuando aumenta la temperatura de funcionamiento de la aplicación. El calor puede acelerar la destrucción de la película de óxido pasiva externa protectora del tubo, promoviendo así la formación de corrosión por picaduras.
Desafortunadamente, la corrosión localizada por picaduras y grietas puede ser difícil de detectar, lo que hace que estos tipos de corrosión sean más difíciles de identificar, predecir y diseñar. Dados estos riesgos, los propietarios de la plataforma, los operadores y las personas designadas deben tener cuidado al seleccionar el mejor material de tubería para su aplicación. La selección del material es su primera línea de defensa contra la corrosión, por lo que es importante hacerlo bien. resistencia a la corrosión localizada.
Este artículo revisará cómo identificar la corrosión por picaduras y grietas y cómo optimizar la selección de material de tubería para aplicaciones de petróleo y gas en alta mar en función del valor PREN del material.
La corrosión localizada ocurre en áreas pequeñas en comparación con la corrosión general, que es más uniforme en la superficie del metal. La corrosión por picaduras y grietas comienza a formarse en las tuberías de acero inoxidable 316 cuando la película externa de óxido pasiva rica en cromo del metal se rompe debido a la exposición a fluidos corrosivos, incluida el agua salada. Los ambientes marinos en alta mar y en tierra ricos en cloruro, así como las altas temperaturas e incluso la contaminación de la superficie de la tubería, aumentan el potencial de degradación de esta película de pasivación.
picaduras. La corrosión por picaduras se produce cuando se destruye la película de pasivación en un tramo de tubería, formando pequeñas cavidades o picaduras en la superficie de la tubería. Es probable que dichas picaduras crezcan a medida que se producen reacciones electroquímicas, lo que hace que el hierro del metal se disuelva en la solución en el fondo de la picadura. El hierro disuelto luego se difundirá hacia la parte superior de la picadura y se oxidará para formar óxido de hierro u óxido. pared y dar lugar a fugas.
La tubería es más susceptible a la corrosión por picaduras cuando su superficie exterior está contaminada (Figura 1). Por ejemplo, la contaminación de las operaciones de soldadura y esmerilado puede dañar la capa de óxido de pasivación de la tubería, lo que forma y acelera la corrosión por picaduras. ing ellos con agua dulce.
Figura 1: la tubería de acero inoxidable 316/316L contaminada con ácido, salmuera y otros depósitos es muy susceptible a la corrosión por picaduras.
corrosión en grietas. En la mayoría de los casos, el operador puede identificar fácilmente las picaduras. Sin embargo, la corrosión en grietas no es fácil de detectar y representa un mayor riesgo para los operadores y el personal. Por lo general, ocurre en tuberías que tienen espacios reducidos entre los materiales circundantes, como tuberías sujetas con abrazaderas o tuberías que están firmemente instaladas una al lado de la otra. Las grietas en sí mismas aumentan el riesgo de corrosión, la corrosión en grietas puede ocurrir a temperaturas mucho más bajas que la corrosión por picaduras.
Figura 2: se puede desarrollar corrosión por grietas entre la tubería y el soporte de la tubería (arriba) y cuando la tubería se instala cerca de otras superficies (abajo) debido a la formación de una solución de cloruro férrico acidificado químicamente agresiva en la grieta.
La corrosión por grietas generalmente simula la corrosión por picadura primero en la grieta formada entre un tramo de tubería y el clip de soporte de la tubería. Sin embargo, debido al aumento de la concentración de Fe++ en el fluido dentro de la fractura, el cráter inicial se hace cada vez más grande hasta que cubre toda la fractura. En última instancia, la corrosión por grietas puede perforar la tubería.
Las grietas estrechas son el mayor riesgo de corrosión. Por lo tanto, las abrazaderas para tuberías que envuelven la mayor parte de la circunferencia de la tubería tienden a presentar un mayor riesgo que las abrazaderas abiertas, que minimizan la superficie de contacto entre la tubería y la abrazadera. Los técnicos de mantenimiento pueden ayudar a reducir la probabilidad de que la corrosión en grietas cause daños o fallas abriendo regularmente las abrazaderas e inspeccionando la superficie de la tubería en busca de corrosión.
La corrosión por picaduras y grietas se puede prevenir mejor eligiendo la aleación de metal adecuada para la aplicación. Los especificadores deben ejercer la diligencia debida para seleccionar el material de tubería óptimo para minimizar el riesgo de corrosión según el entorno operativo, las condiciones del proceso y otras variables.
Para ayudar a los especificadores a optimizar la selección de materiales, pueden comparar los valores PREN de los metales para determinar su resistencia a la corrosión localizada. El PREN se puede calcular a partir de la composición química de la aleación, incluido su contenido de cromo (Cr), molibdeno (Mo) y nitrógeno (N), de la siguiente manera:
PREN aumenta con el contenido de los elementos resistentes a la corrosión cromo, molibdeno y nitrógeno en la aleación. La relación PREN se basa en la temperatura crítica de picado (CPT), la temperatura más baja a la que se observa corrosión por picadura, para varios aceros inoxidables en relación con la composición química. Esencialmente, PREN es proporcional a CPT. indica una mejora de rendimiento más significativa para un CPT significativamente más alto.
La Tabla 1 compara los valores de PREN de varias aleaciones comúnmente utilizadas en aplicaciones de petróleo y gas en alta mar. Muestra cómo la especificación puede mejorar significativamente la resistencia a la corrosión al seleccionar una aleación de tubería de grado superior. PREN aumenta solo levemente cuando se pasa de acero inoxidable 316 a 317. Para un aumento significativo del rendimiento, lo ideal es utilizar acero inoxidable súper austenítico 6 Mo o acero inoxidable súper dúplex 2507.
Las concentraciones más altas de níquel (Ni) en el acero inoxidable también mejoran la resistencia a la corrosión. Sin embargo, el contenido de níquel del acero inoxidable no forma parte de la ecuación PREN. En cualquier caso, a menudo es beneficioso especificar aceros inoxidables con concentraciones más altas de níquel, ya que este elemento ayuda a volver a pasivar las superficies que muestran signos de corrosión localizada. s resistencia a la corrosión localizada, así como al agrietamiento por tensión inducido por cloruro. También es deseable un contenido de níquel más alto de al menos 12% en 316/316L para aplicaciones que involucran hidrógeno gaseoso a alta presión. La concentración mínima de níquel requerida para acero inoxidable 316/316L en la especificación estándar de ASTM es 10%.
La corrosión localizada puede ocurrir en cualquier parte de las tuberías que se usan en ambientes marinos. Sin embargo, es más probable que ocurra corrosión por picaduras en áreas que ya están contaminadas, mientras que es más probable que ocurra corrosión por grietas en áreas con espacios estrechos entre la tubería y los accesorios de montaje. Usando PREN como base, el especificador puede seleccionar la mejor aleación de tubería para minimizar el riesgo de cualquier tipo de corrosión localizada.
Sin embargo, tenga en cuenta que hay otras variables que pueden afectar el riesgo de corrosión. Por ejemplo, la temperatura afecta la resistencia a las picaduras del acero inoxidable. Para climas marinos cálidos, se debe considerar seriamente la tubería de acero inoxidable súper austenítico de 6 molibdeno o súper dúplex 2507 porque estos materiales tienen una excelente resistencia a la corrosión localizada y al agrietamiento por tensión de cloruro. Para climas más fríos, la tubería 316/316L puede ser suficiente, especialmente si se ha establecido un historial de uso exitoso.
Los propietarios y operadores de plataformas en alta mar también pueden tomar medidas para minimizar el riesgo de corrosión después de instalar la tubería. Deben mantener las tuberías limpias y enjuagar con agua dulce regularmente para reducir el riesgo de corrosión por picaduras. También deben hacer que los técnicos de mantenimiento abran las abrazaderas de la tubería durante las inspecciones de rutina para detectar la presencia de corrosión por grietas.
Siguiendo los pasos descritos anteriormente, los propietarios y operadores de la plataforma pueden reducir el riesgo de corrosión de las tuberías y las fugas relacionadas en entornos marinos, mejorando la seguridad y la eficiencia, al tiempo que reducen la posibilidad de pérdida de productos o la liberación de emisiones fugitivas.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
El Journal of Petroleum Technology es la revista principal de la Sociedad de Ingenieros del Petróleo, que proporciona resúmenes autorizados y artículos sobre avances en tecnología de exploración y producción, problemas de la industria del petróleo y el gas, y noticias sobre SPE y sus miembros.