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Tipos de Corrosión

Para encontrar una solución sobre los materiales adecuados hay que empezar por el origen del problema.


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general (uniform) corrosion

Corrosión General (Uniforme)

El tipo de corrosión más conocido y también el más fácil de detectar y prever. En un entorno corrosivo marino o de otro tipo, cuando la superficie del acero al carbono o de baja aleación queda expuesta a sustancias ácidas, empieza a descomponerse. La corrosión general se produce de forma relativamente uniforme en toda la superficie metálica, y se mide normalmente en miligramos por centímetro cuadrado de material expuesto por dia.

Cómo se forma

En un entorno corrosivo marino o de otro tipo, cuando la superficie del acero al carbono o de baja aleación queda expuesta a sustancias ácidas, empieza a descomponerse.

 

Se puede medir por

  • La velocidad anual de retroceso del material. Por ejemplo, un acero al carbono desprotegido puede desaparecer en un entorno marino cerca de 1 mm al año.
  • La pérdida de peso sufrida por una aleación en contacto con fluidos corrosivos, normalmente medida en miligramos por centímetro cuadrado de material expuesto por dia.

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Acero Inoxidable 316/316L

localized pitting corrosion

Corrosión por Picaduras Localizada

La corrosión por picaduras produce la formación de pequeñas cavidades o fisuras en la superficie del material. Aunque hace falta una minuciosa inspección visual para detectarla, las fisuras pueden crecer hacia dentro lo suficiente como para perforar el tubo. La corrosión por picaduras se observa más frecuentemente en entornos altos en cloruros a elevadas temperaturas.

Cómo se forma

Cuando la capa protectora de óxido (o capa de óxido pasiva) de la superficie del material se degrada, el metal se hace propenso a perder electrones. Eso hace que el hierro del metal se convierta en una solución en el fondo más anódico de la fisura, se difunda hacia la parte superior y se oxide dando lugar al óxido de hierro u oxidación. La concentración de la solución de cloruro de hierro en una fisura puede aumentar y acidificarse a medida que la fisura se hace más profunda. Eso produce una aceleración del crecimiento de la fisura, perforación de las paredes del tubo, y fugas.

PREN value chart

Los valores más altos de PREN indican una mayor resistencia a la corrosión por picadura.

La corrosión por picadura se evita mejor con una selección adecuada de la aleación. Se pueden comparar diferentes metales y aleaciones utilizando su Número de Equivalencia de Resistencia a la Pitadura (PREN), que se calcula a partir de la composición química del material. El PREN aumenta con niveles más altos de cromo, molibdeno y nitrógeno.

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Aleaciones 6-Moly; Aleación 2507; Combinaciones Diseñadas

localized crevice corrosion

Corrosión Intersticial Localizada

En un sistema de fluidos común, existen intersticios entre el tubo y los soportes o bridas del tubo, entre tiradas de tubo adyacentes o bajo restos y depósitos acumulados en las superficies. Los intersticios son prácticamente imposibles de evitar en instalaciones de tubo, y cuando son muy estrechos suponen el mayor riesgo de corrosión.

Cómo se forma

Dentro de los intersticios se inicia la formación de pequeñas fisuras y con el tiempo, la capa pasiva de óxido que protege el metal se descompone. Las fisuras crecen en tamaño y profundidad hasta que cubren toda la superficie intersticial. En algunos puntos, el tubo puede perforarse. La corrosión intersticial se produce a temperaturas muy inferiores que la corrosión por picaduras.

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Aleaciones 6-Moly; Aleación 2507; Combinaciones Diseñadas

Cuestiones de Materiales

Cuando el agua marina se dispersa hacia un intersticio, algunos iones de Fe++ se disuelven y quedan atrapados sin poder salir rápidamente de ese estrecho espacio. En agua salada, cargada negativamente los iones de cloro (Cl-) son atraídos por los iones de Fe++ cargados positivamente y comienzan a dispersarse hacia el intersticio. A medida que la concentración de cloruro aumenta, la solución en el intersticio se hace más corrosiva provocando una mayor disolución de hierro que a su vez atrae más iones de cloro que se dispersan hacia el intersticio. Finalmente la solución en el intersticio se convierte en una solución ácida con alta concentración de cloruro, que es muy corrosiva


stress corrosion cracking

Agrietamiento por Corrosión bajo Tensión

stress corrosion cracking causes

El agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC según sus siglas en inglés de "stress corrosion cracking") es peligroso porque puede destruir un componente a niveles de tensión inferiores a la resistencia a la tracción de una aleación. En presencia de iones de cloruro, los aceros inoxidables austeníticos son propensos al SCC. Los iones interactúan con el material en el extremo de una grieta, donde el esfuerzo de tracción es el máximo, facilitando el crecimiento de la grieta. Durante el proceso, puede ser difícil de detectar y el fallo definitivo puede producirse repentinamente.

Cómo se forma

Para que ocurra el SCC, deben darse tres condiciones simultáneamente:

  • El metal debe ser susceptible de SCC
  • Debe haber condiciones medioambientales (fluido o temperatura) favorables al SCC
  • El esfuerzo de tracción (aplicado + residual) debe estar por encima del nivel crítico
nickel content of materials chart
Mayor contenido de níquel muestra mayor resistencia a SCC inducida por cloruro

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Acero Inoxidable 316/316L; Aleaciones 6-Moly; Combinaciones Diseñadas; Aleación 625


sour gas or sulfide stress corrosion

Corrosión bajo Tensión de Gases Sulfurosos o Sulfuros

La Corrosión bajo tensión de gases sulfurosos, también conocida como Agrietamiento por Corrosión bajo Tensión de Sulfuros (SCC en sus siglas en inglés de "sulfide stress cracking"), es el deterioro del metal debido al contacto con sulfuro de hidrógeno (H2S). El H2S es muy corrosivo en presencia de agua. Esta condición puede provocar el debilitamiento del material, produciendo agrietamiento bajo la acción combinada del esfuerzo de tracción y la corrosión.

Cómo se forma

Para que ocurra el SCC, deben darse tres condiciones simultáneamente:

  • El metal debe ser susceptible de SCC
  • En medioambiente debe ser suficientemente sulfuroso (alto en H2S)
  • El esfuerzo de tracción (aplicado + residual) debe estar por encima del nivel crítico

Existe un mayor riesgo de SCC cuando se combinan mayores niveles de los siguientes factores, comparado con materiales menos propensos a sufrir SCC:

  • Dureza/resistencia a la tracción del material
  • Concentración de iones de hidrógeno (menor pH)
  • Presión parcial de H2S
  • Resistencia total a la tracción (aplicada + residual)
  • Tiempo de exposición
  • Entornos con temperaturas más bajas

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Aleaciones 6-Moly; Aleación 2507; Combinaciones Diseñadas

El Material Importa

La Normativa Internacional MR0175/ISO 15156: Industrias del Petróleo y Gas Natural, describe los materiales adecuados para entornos sulfurosos en la producción de petróleo y gas. Para obtener más ayuda en la selección de componentes para entornos sulfurosos en yacimientos petrolíferos, consulte este artículo..


hydrogen embrittlement

Debilitamiento por Hidrógeno

Los átomos de hidrógeno pueden dispersarse hacia el interior de los metales, debilitándolos. Todos los materiales susceptibles de debilitamiento por hidrógeno son muy propensos al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Cómo se forma

l agrietamiento inducido por hidrógeno puede ocurrir si el metal está sujeto a esfuerzo de tracción estático o cíclico. El hidrógeno puede provocar cambios en las propiedades mecánicas y en el comportamiento del metal, incluyendo:

  • Reducción de la ductilidad (elongación y reducción del área)
  • Reducción de la resistencia a los impactos y las fracturas
  • Aumento del fallo de fisuración por fatiga

El debilitamiento por hidrógeno no es permanente, y se puede revertir seleccionando materiales resistentes al hidrógeno como las aleaciones austeníticas, o se puede evitar no utilizando materiales en entornos ricos en hidrógeno.

retained tensile ductility and nickel weight by percentage

Las aleaciones ferríticas con un contenido de níquel muy bajo (como las aleaciones comerciales en la tabla) se vuelven significativamente fragilizadas, mientras que las aleaciones austeníticas con un contenido de níquel entre 10% y 30% (como las aleaciones de alta pureza en la tabla) muestran una fragilidad relativamente pequeña.

Fuente: G.R. Caskey, Hydrogen Compatibility Handbook for Stainless Steels (1983)

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Acero Inoxidable 316/316L; Aleaciones 6-Moly; Aleación 825


intergranular corrosion

Corrosión Intergranular

intergranular corrosion graph

Para entender la corrosión intergranular (IGC según sus siglas en inglés  de intergranular corrosion), piense en que todos los metales están formados de granos sueltos. En cada grano, los átomos están ordenados sistemáticamente formando un entramado de tres dimensiones. La IGC ataca al material a lo largo de los límites de los granos (donde se unen los granos que forman el metal).

Cómo se forma

Durante la soldadura, los tratamientos térmicos o la exposición a altas temperaturas, unos compuestos llamados carburos pueden acumularse a lo largo de esos límites, formando precipitados. La formación de carburos afecta a la uniforme distribución de los elementos que componen el metal, robando el material adyacente a los límites de los granos de elementos importantes como el cromo. Cuando fluidos corrosivos (como los ácidos) atacan a regiones empobrecidas en cromo, se pueden formar grietas intergranulares. Esas grietas pueden propagarse por todo el material y permanecer ocultas, haciendo de la IGC una forma peligrosa de corrosión.

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Calidades de Acero Inoxidable con Bajo Contenido en Carbono, como el 316/316L; Aceros estabilizados con Titanio o Niobio, como el 321 o el 347.


galvanic corrosion

Corrosión Galvánica

La corrosión galvánica se produce cuando materiales con potencial de electrodo desigual están en contacto en presencia de un electrolito. Una superficie o capa pasiva en el acero inoxidable, es una capa de óxido rica en cromo que se forma automáticamente en la superficie en contacto con el aire y lo protege de la corrosión. La capa pasiva hace al material más noble y menos propenso a la corrosión. La compatibilidad de los metales se puede medir por el Índice Anódico, que describe la diferencia de potencial o voltaje de los metales medida en agua de mar frente a un electrodo estándar..

Cómo se forma

Cuando la diferencia de potencial entre dos metales distintos en presencia de un electrolito es demasiado grande, la capa pasiva del material comienza a descomponerse.

Vea Soluciones Potenciales

Para evitar la corrosión galvánica, seleccione materiales con una diferencia de potencial no superior a 0,2V, según se muestra en el gráfico. Por ejemplo, un racor de acero inoxidable 316 (-0,05V) con tubo de 6-Moly (0,00V) resultaría en un voltaje de 0,05V entre las dos aleaciones. Este voltaje es significativamente inferior a 0,2V, lo que significa que el riesgo de corrosión galvánica es bajo.

galvanic corrosion compatibility between common swagelok materials

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FPara obtener más información, consulte estos útiles materiales de referencia adicionales de Swagelok.



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