Malgrat la resistència a la corrosió inherent de les canonades d'acer inoxidable, les canonades d'acer inoxidable instal·lades en entorns marins estan subjectes a diversos tipus de corrosió durant la seva vida útil prevista.Aquesta corrosió pot provocar emissions fugitives, pèrdues de productes i riscos potencials.Els propietaris i operadors de plataformes en alta mar poden reduir el risc de corrosió especificant materials de canonades més resistents que proporcionen una millor resistència a la corrosió.A partir d'aleshores, han de mantenir-se vigilants quan inspeccionin les línies d'injecció de productes químics, les línies hidràuliques i d'impuls, i la instrumentació i la instrumentació del procés per assegurar-se que la corrosió no amenaci la integritat de les canonades instal·lades ni comprometi la seguretat.
La corrosió localitzada es pot trobar a moltes plataformes, vaixells, vaixells i canonades en alta mar.Aquesta corrosió pot ser en forma de corrosió per picades o esquerdes, qualsevol d'elles pot erosionar la paret de la canonada i provocar que s'alliberi líquid.
El risc de corrosió augmenta a mesura que augmenta la temperatura de funcionament de l'aplicació.La calor pot accelerar la degradació de la pel·lícula protectora d'òxid passiu exterior del tub, promovent així la picada.
Malauradament, la corrosió localitzada de picades i esquerdes és difícil de detectar, cosa que dificulta identificar, predir i dissenyar aquests tipus de corrosió.Tenint en compte aquests riscos, els propietaris, els operadors i les persones designades de la plataforma han de tenir precaució a l'hora de seleccionar el millor material de canonada per a la seva aplicació.La selecció del material és la seva primera línia de defensa contra la corrosió, per la qual cosa és molt important fer-ho bé.Afortunadament, poden triar una mesura molt senzilla però molt eficaç de la resistència a la corrosió localitzada, el Pitting Resistance Equivalent Number (PREN).Com més alt sigui el valor PREN d'un metall, més gran serà la seva resistència a la corrosió localitzada.
En aquest article s'estudiarà com identificar la corrosió per picats i esquerdes, així com com optimitzar la selecció de material de tubs per a aplicacions de petroli i gas en alta mar en funció del valor PREN del material.
La corrosió localitzada es produeix en àrees petites en comparació amb la corrosió general, que és més uniforme sobre la superfície metàl·lica.La corrosió per picadura i escletxa comença a formar-se en tubs d'acer inoxidable 316 quan la pel·lícula externa d'òxid passiu rica en crom del metall es trenca a causa de l'exposició a líquids corrosius, inclosa l'aigua salada.Els entorns marins rics en clorurs, així com les altes temperatures i fins i tot la contaminació de la superfície del tub, augmenten la probabilitat de degradació d'aquesta pel·lícula de passivació.
picadura La corrosió per picadura es produeix quan la pel·lícula de passivació d'una secció de canonada es trenca, formant petites cavitats o forats a la superfície de la canonada.És probable que aquestes fosses creixin a mesura que avancen les reaccions electroquímiques, com a resultat de les quals el ferro del metall es dissol en solució al fons de la fossa.Aleshores, el ferro dissolt es difondrà a la part superior de la fossa i s'oxidarà per formar òxid de ferro o òxid.A mesura que la fossa s'aprofundeix, les reaccions electroquímiques s'acceleren, augmenta la corrosió, la qual cosa pot provocar la perforació de la paret de la canonada i provocar fuites.
Els tubs són més susceptibles a la picada si la seva superfície exterior està contaminada (figura 1).Per exemple, els contaminants de les operacions de soldadura i mòlta poden danyar la capa d'òxid de passivació de la canonada, formant i accelerant així la perforació.El mateix passa amb simplement tractar la contaminació de les canonades.A més, a mesura que s'evaporen les gotes de sal, els cristalls de sal humits que es formen a les canonades protegeixen la capa d'òxid i poden provocar picats.Per evitar aquest tipus de contaminació, mantingueu netes les canonades rentant-les regularment amb aigua dolça.
Figura 1. La canonada d'acer inoxidable 316/316L contaminada amb àcids, solució salina i altres dipòsits és altament susceptible de picar.
corrosió per escletxes.En la majoria dels casos, l'operador pot detectar fàcilment les picades.Tanmateix, la corrosió per esquerdes no és fàcil de detectar i suposa un risc més gran per als operaris i el personal.Això sol passar en canonades que tenen espais estrets entre els materials que l'envolten, com ara canonades subjectades amb pinces o canonades que estan ben empaquetades una al costat de l'altra.Quan la salmorra es filtra a l'escletxa, amb el pas del temps, es forma una solució de clorur fèrric acidificat químicament agressiu (FeCl3) en aquesta zona, que fa que la corrosió de l'escletxa s'acceleri (Fig. 2).Atès que l'escletxa en si mateixa augmenta el risc de corrosió, la corrosió de l'escletxa es pot produir a temperatures molt inferiors a les de la picada.
Figura 2: Es pot desenvolupar corrosió per escletxes entre la canonada i el suport de la canonada (superior) i quan la canonada s'instal·la a prop d'altres superfícies (inferior) a causa de la formació d'una solució acidificada químicament agressiva de clorur fèrric a l'espai.
La corrosió de les esquerdes sol simular la perforació primer a l'espai format entre la secció de la canonada i el coll de suport de la canonada.No obstant això, a causa de l'augment de la concentració de Fe++ en el fluid dins de la fractura, l'embut inicial es fa cada cop més gran fins a cobrir tota la fractura.En última instància, la corrosió de les esquerdes pot provocar la perforació de la canonada.
Les esquerdes denses representen el major risc de corrosió.Per tant, les pinces de canonada que envolten una part més gran de la circumferència de la canonada solen ser més arriscades que les pinces obertes, que minimitzen la superfície de contacte entre la canonada i la pinça.Els tècnics de servei poden ajudar a reduir la possibilitat de danys o fallades per corrosió de les esquerdes obrint regularment les pinces i comprovant la superfície de la canonada per corrosió.
Es pot prevenir la corrosió de picades i esquerdes seleccionant l'aliatge metàl·lic correcte per a l'aplicació.Els especificadors han d'exercir la diligència deguda a l'hora de seleccionar el material de canonada òptim per minimitzar el risc de corrosió en funció de l'entorn del procés, les condicions del procés i altres variables.
Per ajudar els especificadors a optimitzar la selecció de materials, poden comparar els valors PREN dels metalls per determinar la seva resistència a la corrosió localitzada.El PREN es pot calcular a partir de la química de l'aliatge, inclòs el seu contingut de crom (Cr), molibdè (Mo) i nitrogen (N), de la següent manera:
PREN augmenta amb el contingut d'elements resistents a la corrosió de crom, molibdè i nitrogen a l'aliatge.La relació PREN es basa en la temperatura crítica de picat (CPT), la temperatura més baixa a la qual es produeix la picada, per a diversos acers inoxidables en funció de la composició química.Essencialment, PREN és proporcional a CPT.Per tant, valors PREN més alts indiquen una resistència a la picada més alta.Un petit augment de PREN només és equivalent a un petit augment de CPT en comparació amb l'aliatge, mentre que un gran augment de PREN indica una millora significativa del rendiment respecte d'un CPT significativament més alt.
La taula 1 compara els valors de PREN per a diversos aliatges que s'utilitzen habitualment a la indústria del petroli i el gas offshore.Mostra com l'especificació pot millorar considerablement la resistència a la corrosió seleccionant un aliatge de canonades de major qualitat.PREN augmenta lleugerament de 316 SS a 317 SS.Super Austenitic 6 Mo SS o Super Duplex 2507 SS són ideals per a un augment significatiu del rendiment.
Les concentracions més altes de níquel (Ni) a l'acer inoxidable també augmenten la resistència a la corrosió.Tanmateix, el contingut de níquel de l'acer inoxidable no forma part de l'equació PREN.En qualsevol cas, sovint és avantatjós triar acers inoxidables amb un contingut més elevat de níquel, ja que aquest element ajuda a repassivar superfícies que presenten signes de corrosió localitzada.El níquel estabilitza l'austenita i prevé la formació de martensita quan es doblega o estira en fred un tub rígid d'1/8.La martensita és una fase cristal·lina indesitjable en metalls que redueix la resistència de l'acer inoxidable a la corrosió localitzada, així com a l'esquerda per tensió induïda pel clorur.El contingut més elevat de níquel d'almenys un 12% en l'acer 316/316L també és desitjable per a aplicacions de gas d'hidrogen a alta pressió.La concentració mínima de níquel requerida per a l'acer inoxidable ASTM 316/316L és del 10%.
La corrosió localitzada es pot produir a qualsevol lloc de les canonades utilitzades en entorns marins.No obstant això, és més probable que es produeixi picat a les zones que ja estan contaminades, mentre que la corrosió de les esquerdes és més probable que es produeixi a les zones amb espais estrets entre la canonada i l'equip d'instal·lació.Utilitzant PREN com a base, el especificador pot seleccionar el millor aliatge de canonades per minimitzar el risc de qualsevol tipus de corrosió localitzada.
Tanmateix, cal tenir en compte que hi ha altres variables que poden afectar el risc de corrosió.Per exemple, la temperatura afecta la resistència de l'acer inoxidable a la picada.Per als climes marítims càlids, s'han de tenir en compte seriosament les canonades d'acer de molibdè súper austenític 6 o d'acer inoxidable súper dúplex 2507, ja que aquests materials tenen una excel·lent resistència a la corrosió localitzada i a l'esquerda de clorur.Per a climes més freds, una canonada de 316/316L pot ser suficient, especialment si hi ha un historial d'ús exitós.
Els propietaris i operadors de plataformes offshore també poden prendre mesures per minimitzar el risc de corrosió després d'haver instal·lat el tub.Han de mantenir les canonades netes i rentades regularment amb aigua dolça per reduir el risc de picades.També haurien de fer que els tècnics de manteniment obrin les pinces de canonada durant les inspeccions rutinàries per comprovar la corrosió de les esquerdes.
Seguint els passos anteriors, els propietaris i operadors de la plataforma poden reduir el risc de corrosió de canonades i fuites relacionades al medi marí, millorar la seguretat i l'eficiència i reduir la possibilitat de pèrdua de producte o emissions fugitives.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
The Journal of Petroleum Technology és la revista líder de la Society of Petroleum Engineers, que inclou resums i articles autoritzats sobre avenços en tecnologia upstream, qüestions de la indústria del petroli i del gas i notícies sobre SPE i els seus membres.