corrosion y tioos de corrosion en tuberias

8/16/2019 corrosion y tioos de corrosion en tuberias

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PRODUCCIÓN PETROLERA I

1. GENERALIDADES

1.1 INTRODUCCIÓN

La corrosión es la destrucción de un metal o metales, a través de la interacción

con un ambiente que por medio de una reacción que envuelve un flujo de corriente

e intercambio de iones.

La protección catódica es una técnica de control de la corrosión la cual depende

de la naturaleza de la misma. Se aplica en cualquier sección metálica como acero

que es el más común, cobre, plomo, aluminio, etc.

La condición fundamental es que la estructura metálica que llega ser el cátodo

debe estar en intimo contacto con el ánodo que es el elemento de sacrificio el cual

emplea un potencial de reducción para así disminuir el potencial del metal a

proteger por debajo de un valor definido para cada metal en el que

termodinámicamente no eista la corrosión electroquímica.

La protección catódica es un método preventivo que a!uda a proteger al metal

contra la corrosión, además neutraliza toda corriente que circula por la estructura

por lo tanto alarga la vida de la estructura metálica.

La corrosión que afecta a las tuberías durante las tareas de producción muestra la

necesidad de una corrección para reducir el deterioro de las tuberías.

1.2 ANTECEDENTES

La observación del tema durante las clases de producción " son de vital

importancia !a que nos apertura una idea ! profundiza en lo que son los agentes

corrosivos ! su método de prevención ante este problema ! su posterior

tratamiento.

#a mencionamos que la corrosión ataca a los materiales metálicos ! estos en laindustria petrolera lo tenemos presentes en muc$os equipos, tomando en cuenta

la industria petrolera en %olivia, tenemos muc$os equipos en renovación, la

principal causa de algunos la corrosión.

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1.3. OBJETIVOS

1.3.1. Objetivo gene!"

&onocer ! presentar los conceptos, métodos, tratamientos ! los agentes de

corrosión ! los problemas que causan estos a los materiales metálicos en la

industria petrolera.

1.3.2. Objetivo# e#$e%&'i%o#

• 'eterminar los tipos de corrosión que afectan a los materiales

metálicos.• (valuar los problemas que causan los agentes corrosivos.• 'efinir los métodos de protección ! prevención de la corrosión.• 'efinir ecuaciones de corrosión ! su aplicación.

2. (ARCO TEÓRICO

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2.1 %oo#i)n

)roceso en el cual surge una interacción de un metal con el medio que lo rodea,

produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como

químicas. La característica fundamental de este fenómeno, es que sólo ocurre enpresencia de un electrolito, ocasionando regiones plenamente identificadas,

llamadas anódicas ! catódicas* una reacción de oidación es una reacción

anódica, en la cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones

catódicas. (n la región anódica se producirá la disolución del metal +corrosión !,

consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal.

C!tione#* iones con carga positiva.

Anione#* iones con carga negativa.

E"e%to"ito* (s toda aquella solución +medio agresivo que permite la transferencia

de cargas en formas de iones entre el ánodo ! cátodo. )or ejemplo* condensación

de agua, agua de producción, agua de lluvia, agua de mar.

Cont!%to e"+%ti%o* es el medio de retorno de la corriente generada por el flujo de

electrones.

(s necesaria la eistencia de estos cuatro elementos para que la corrosión pueda

tener lugar- si alguno de ellos falla, se detiene. (stos tres factores constitu!en una

pila, que se conoce como pila de corrosión. La corrosión se desarrolla en las

zonas anódicas, las catódicas permanecen siempre inalteradas.

2.2. C"!#i'i%!%i)n ,e %oo#i)n #eg-n "! o'o"og&! ,e" ,!/o

)ara evaluar los daos producidos por la corrosión es mu! conveniente

clasificarlos según la forma como se producen*

2.2.1. Coo#i)n Uni'oe

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La corrosión uniforme, o general, se define como la corrosión que se

distribu!e más o menos uniformemente sobre la superficie de un material. 'ebido

a que pueden predeterminarse las proporciones de corrosión conformen avanzan

de una manera uniforme, pueden desarrollarse equipos considerando dic$as

proporciones ! condiciones.

Figura 1: fotografía de la corrosión superficial o uniforme

La corrosión uniforme/general puede ocurrir en lugares aislados a lo largo de una

tubería debido a un ambiente aislado, pero el dao será relativamente uniforme

dentro de ese lugar.

2.2.2. Coo#i)n Lo%!"i0!,!

La corrosión localizada a menudo se concentra en una área pequea ! toma la

forma de cavidades "lamadas picaduras. La corrosión localizada inclu!e todo

siguiente* ataque de picaduras que produce $o!os en el metal - corrosión de

fisuras que puede desarrollarse en áreas que están ocultas del ambiente global,

como debajo de arandelas ! bridas, así como debajo de diversos depósitos,

sedimentos ! productos de la corrosión +a menudo "lamada 0corrosión sub1

depositada0.

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Figura 2: imágenes de varias picaduras que se han interconectado

Coo#i)n $o $i%!,! o itting4

2curre en un área anódica localizada, puede ser aguda ! profunda, ! es unejemplo de un ambiente que ofrece algunas propiedades protectoras, pero no una

in$ibición completa de la corrosión.

)uede observarse generalmente en superficies con poca o casi nula corrosión

generalizada. 2curre como un proceso de disolución anódica local donde la

pérdida de metal es acelerada por la presencia de un ánodo pequeo ! un cátodo

muc$o ma!or.

even%i)n ,e "! %oo#i)n $o $i%!,!#

• Seleccionar aleaciones más resistentes• (vitar el estancamiento o baja velocidad en el fluido• (vitar la acumulación de sólidos +disear recipientes con facilidades de

drenaje, lavado ! limpieza• 3educir la temperatura• 4tilizar pinturas ! revestimiento.• 5gregar in$ibidores de corrosión• 5umentar espesor de la pared

2.2.3. Coo#i)n G!"v5ni%!

La corrosión galvánica es el resultado de conectar eléctricamente dos materiales,

donde uno actúa como el ánodo ! el otro como el cátodo. (l ánodo puede

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eperimentar una corrosión acelerada relativa a la condición no

conectada ! el cátodo tiende a sufrir menos corrosión. La corrosión galvánica se

encuentra en diversas circunstancias, inclu!endo las diferencias en los metales

mismos +ej., $ierro ! aluminio así como en el mismo metal con dos porciones de

edades diferentes. (l último caso es importante cuando se consideran

reparaciones ! reemplazos en donde se conectaran nuevos componentes a

componentes viejos que pueden $aber desarrollado películas de productos de

corrosión más catódicas.

2tra área importante a considerar en la corrosión galvánica es el use de cupones.

(l cupón puede ser de acero al carbón, pero el porta cupones puede ser de acero

inoidable. (sta situación puede remediarse usando materiales aislantes, como el

n!lon o 6eflón, entre el cupón ! porta cupones.

Figura 3: corrosión galvánica

even%i)n ,e "! %oo#i)n g!"v5ni%!

• Seleccionar materiales que estén lo más cerca posible en la serie galvánica• (vitar áreas desfavorables de ánodo pequeo ! cátodo grande.• 5islar metales disímiles• 5plicar revestimientos con sumo cuidado, evitando dejar imperfecciones o

áreas epuestas con el tiempo serán los ánodos.

2.2.6. At!7e Re"!%ion!,o %on "! Ve"o%i,!,89"jo

(l ataque relacionado con la velocidad/flujo surge cuando la velocidades del fluido

o de la partícula de superficie alta causan perdida de metal Los sistemas de una

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sola fase +ej., gas o liquido puro son menos propensos a causar

ataque relacionado con la velocidad/flujo que los sistemas en donde los líquidos o

sólidos son arrastrados en una fase de gas de movimiento rápido.

7a! varias formas de ataque relacionado con la velocidad, inclu!endo la erosión,

la erosión 1 corrosión, c$oque ! cavitación. La erosión es la perdida abrasiva de

metal carente de acción corrosiva, que es causada per la velocidad alta de los

medios transportados, particularmente cuando los medios contienen sólidos o

partículas arrastrados. La erosión 1 corrosión combina los efectos de la erosión !

produce la eliminación de una película protectora o incrustación, ! entonces

epone el material sub!acente a un ma!or ataque de corrosión.

5 veces el dao de la erosión a las capas protectoras +ej., incrustación de

carbonato, película de in$ibidor es visible a simple vista, ! en algunos casos no lo

es. La erosión del metal por lo general requiere ma!or energía que la erosión de

películas de productos de corrosión. La erosión deja el metal liso ! $ace que sea

más difícil identificar el tipo de corrosión.

(l ataque de erosión 1 corrosión normalmente ocurre solo en áreas como cambios

de tramos, coneiones donde $a! turbulencia por el flujo, o en codos ! curvas La

(rosión 1 corrosión se caracteriza en apariencia por estrías, canales, ondas !

$o!os redondos o valles. 8ormalmente presenta un patrón direccional.

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Figura 4: esquema erosión – corrosión interna de una tubería

even%i)n ,e "! %oo#i)n : eo#i)n

• 4sar materiales resistentes a la corrosión 9 erosión. (jemplo* &arburo de

6ungteno.• 5umentar el espesor de la estructura para fortalecer áreas vulnerables o

incremento del espesor por corrosión.• (liminar el material abrasivo del fluido.• :odificar el diseo a través de cambios de formas ! geometría de las

estructuras que permita disminuir las velocidades ! facilita la formación del

flujo laminar.

• 3educir la velocidad del flujo.

2.2.;. Coo#i)n In,%i,! (i%obio")gi%!ente


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$idrogeno +bacterias reductoras de sulfato ;%3S


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2.2.>. Agiet!iento A#i#ti,o $o e" Abiente

(l agrietamiento asistido por el ambiente +555 inclu!e una variedad de

mecanismos de falla por grieta que se refuerzan o alteran por el ambiente. Los

mecanismos inclu!en agrietamiento inducido por $idrogeno +5"7, fragilizacion por

$idrogeno +=7 ! agrietamiento de corrosión por esfuerzo +5&(. (l 5"7 ocurre

cuando el material se infiltra por $idrogeno atómico +que puede generarse como

una reacción catódica a través de la protección catódica, resultando en un

agrietamiento 0gradual0 o agrietamiento 0 con ampollas>. 'espués que los átomos

de $idrogeno entran en el material, tienden a emigrar ! acumularse en las

discontinuidades internas +ej., inclusiones, laminaciones que forman bolsas de

gas de $idrogeno. Las ampollas de $idrogeno, relacionadas con el 5"7 aunque no

estrictamente un mecanismo de agrietamiento, ocurren cuando el $idrogeno que

entra en un metal se acumula en las discontinuidades internas cerca de la

superficie del metal. 3esulta en la formación de protuberancias tipo ampolla. La

=7 también es causada por el $idrogeno interior pero se manifiesta por lo general

como una perdida en la ductilidad de materiales de alta dureza. (l 5&( involucra

el efecto conjunto de un proceso de corrosión ! agrietamiento en presencia de un

esfuerzo de tensión. (l agrietamiento por esfuerzo de sulfuro es una forma de

agrietamiento asociada con la presencia de 7?S. La fuente de esfuerzo puedeincluir carga eterna, presurización interna o esfuerzo residual +ej., por soldar

2.3. C"!#i'i%!%i)n ,e "! %oo#i)n : ,e$en,ien,o ,e" e,io

5tendiendo al medio corrosivo, la corrosión se clasifica en la siguiente forma*

Coo#i)n #e%!* Se produce en los metales que tienen una energía libre de

formación de óidos negativa. Coo#i)n ?-e,!* 3equiere de la $umedad atmosférica, ! aumenta

cuando la $umedad ecede de un valor crítico, frecuentemente por encima

del @AB.

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Coo#i)n $o oj!,o* Se origina cuando se epone el

metal a la lluvia o a otras fuentes de agua. Coo#i)n in,#ti!"* &ontienen compuestos sulfurosos, nitrosos ! otros

agentes ácidos que pueden promover la corrosión de los metales.

Coo#i)n !in!* Se caracterizan por la presencia de iones cloruros. Coo#i)n !"* Se produce la menor clase de corrosión atmosférica ! es

caracterizada por bajos niveles de compuestos ácidos ! otras especies

agresivas.

La corrosión atmosférica es la causa más frecuente de la destrucción de los

metales ! aleaciones.

2.6. C"!#i'i%!%ion ,e "! %oo#i)n @ en 'n%i)n !" !gente !ge#o

• Coo#i)n $o ,i)i,o ,e %!bono


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Coo#i)n $o e'e%to %obin!,o ,e CO2 2S

La presencia de &2? ! 7?S en un medio acuoso, es capaz de producir graves

daos por corrosión, pero la combinación de los mismos puede acelerar o

disminuir la velocidad de corrosión ! por ende, la criticidad del dao.(s importante el efecto del 7?S en la corrosión por &2? ! su comportamiento, !a

que se forman películas de productos de corrosión en forma competitiva entre el

sulfuro de $ierro +=eS ! carbonato de $ierro +=e&2H, pudiendo en función a la

temperatura, concentración del agente corrosivo ! presión, acelerar o disminuir la

velocidad de corrosión. )or ello, se considera importante definir cual de los tipos

de corrosión +por &2? o por 7?S es el predominante, antes de estimar la

velocidad de corrosión en un sistema determinado.

La relación entre las presiones parciales de &2? ! 7?S, conocida como (cuación

de Iane, proporciona un indicativo que permitirá determinar el tipo de corrosión

predominante en el sistema.

2.;. V!i!b"e# 7e in'"en en "o# e%!ni#o# ,e %oo#i)n

2.;.1. Con,i%ione# ?i,o,in5i%!# ,e" '"i,o.

Las líneas de producción de gas ! petróleo generalmente manejan flujos de dos omás fases, constituidos por mezclas de gas, petróleo, agua ! arena. Los efectos

resultantes de las condiciones del flujo bi o multifásico inciden sobre la ocurrencia

del fenómeno de corrosión, así como en la selección de los sistemas de control !

monitoreo. )or lo tanto, se $ace necesario entender el comportamiento

$idrodinámico del fluido.

in%i$io# ,e '"jo bi'5#i%o

C. L&7i,o !%"!,o


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?. Ve"o%i,!, ,e" '"i,o.

(s considerada uno de los parámetros más significativos a la $ora de determinar

el potencial corrosivo de una tubería, !a que determina el comportamiento del

fluido +patrón de flujo, ! la distribución del agua transportada por el gas. 5

continuación se presentan los conceptos básicos de velocidad de fluido para una

mezcla bifásica gas1líquido.

3. Ve"o%i,!, #$e'i%i!".

(s la velocidad a la cual fluiría la fase líquida o la fase gaseosa si estuviera sola

en la tubería.

6. Ve"o%i,!, ,e "! e0%"!.

(s la suma de la velocidad superficial del líquido ! la velocidad superficial del gas.

2.;.2. E'e%to ,e "! te$e!t!

La temperatura incrementa las velocidades de reacción en casi todas las

sustancias químicas al igual que en la ma!oría de los procesos de corrosión.

Jeneralmente, puede presentarse dos casos, el primero, en el cual un incremento

de temperatura va asociada a un aumento inmediato de la velocidad de corrosión

+línea 5, mientras que en el segundo, un aumento de la temperatura, no parecetener muc$a influencia, $asta que se alcanza cierto valor, a partir del cual se

presenta un rápido incremento de la velocidad de corrosión. (sto es frecuente en

materiales que se encuentran en estado pasivo ! el aumento de la temperatura +lo

que usualmente se traduce en aumento del poder oidante del medio- $ace que el

material pase a su estado transpasivo, donde es fácilmente corroído.

2.;.3. E'e%to ,e "! %on%ent!%i)n ,e" !gente %oo#ivo

(s mu! común que materiales que e$iben pasividad no se vean afectados por la

concentración del agente corrosivo dentro de los rangos relativamente amplios !

es sólo a valores mu! altos de dic$a concentración que la velocidad de corrosión

se incrementa mu! rápidamente.

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2.;.6. 9!%toe# (et!"-gi%o#

Los metales ! sus aleaciones son sólidos cristalinos, lo que significa que los

átomos de un metal están ordenados. Los metales, cuando se encuentran en su

estado natural tienen un estado termodinámico estable. Luego en los procesos de

una manufactura de aceros ! otras aleaciones, le aadimos energía- durante este

proceso, si no se $a cambiado significativamente el metal +mediante aleaciones,

su termodinámica tampoco $abrá cambiado.

(ntonces cuando el metal procesado es epuesto a un ambiente natural, este se

regresa a su estado natural mediante el proceso de corrosión para formar

compuestos como $idróido de $ierro =e? +27H. (l ciclo del procesamiento del

$ierro es análogo a empujar una pelota cuesta arriba +procesamiento el cual

requiere de energía para ser trasladada $asta la cúspide- el proceso de corrosión

sería análogo al dejar caer la pelota cuesta abajo durante el cual libera la energía

acumulada $asta llegar abajo donde la pelota se para ! alcanza un estado de

energía mínimo +termodinámicamente estable, que sería análogo en el $ierro al

alcanzar su estado natural.

Las estructuras cristalinas de los metales son las que determinan las propiedades

mecánicas de los metales ! sus propiedades de resistencia a ambientes

corrosivos. &uando el metal se $a solidificado ! enfriado, se crean los bordesentre los granos del metal. Los bordes de los granos son áreas de muc$a energía

! son los más activos químicamente ! es por eso que son atacados más

rápidamente que las mismas caras del grano cuando son epuestas a ambientes

corrosivos. 4n ejemplo de esto es cuando uno realiza acidificación metalográfica

para visualizar el contraste entre los granos.

2.;.;.

3epresenta la medida de basicidad o acidez del agua. 6iene repercusión en la

solubilidad de muc$os compuestos como por ejemplo del &a&2H ! de $ierro.

:ientras más alto es el p7 ma!or es la tendencia a la precipitación. Si el p7 es

bajo +más ácido se incrementa la corrosividad del agua. La ma!oría de la aguas

del campo petrolero tienen un p7 K 1 .

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(l p7 del agua tiende a bajar cuando se disuelven los Mgases ácidos>* 7?S !

&2?. (l p7 cambia rápidamente después de que la muestra es tomada de un

sistema presurizado +debido al escape de los gases disueltos.

La corrosión es acelerada en los ambientes ácidos +p7N@ ! retardada en

condiciones alcalinas +p7O@. 5 medida que el p7 +p7 P 1log ;7Q. Conto" ,e "! %oo#i)n en in#t!"!%ione# $eto"e!#

(s imposible detener completamente la corrosión. (sta puede ser permitida en

algunas ocasiones una tasa aceptable, si las pérdidas económicas pro!ectadas

por concepto de corrosión son menores que el costo de control de corrosión. (l

grado de corrosión está relacionado con los aspectos de seguridad, regulaciones

gubernamentales ! consideraciones ambientales.

La corrosión en un proceso natural e irreversible que no se puede eliminar, sin

embargo, puede ser controlada ! minimizado a una tasa aceptable. (l control de lacorrosión es el paso final en la solución de cualquier problema de corrosión, para

ello es necesario seleccionar el método más adecuado, considerando los aspectos

técnicos, económicos ! la factibilidad de aplicación de cada uno de ellos. (s por

esto que se considera necesario conocer sus beneficios ! limitaciones.

(iste una variedad de métodos para minimizar la corrosión en las operaciones de

los campos petroleros, inclu!endo*

• 3emoción de agentes corrosivos +)roceso• Selección de materiales• "n$ibidores• 3evestimientos• )rotección catódica

2.>.1. Reo%i)n ,e !gente# %oo#ivo#


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(n este sentido, eisten métodos como la des$idratación ! el

endulzamiento, que se aplican para cumplir con las regulaciones ! los

requerimientos de distribución del gas ! que adicionalmente contribu!en a reducir

o minimizar el problema de la corrosión. 5 continuación se presenta una breve

descripción de estos métodos*

De#?i,!t!%i)n

La remoción del vapor de agua asociado al gas natural es uno de los métodos que

previene la acción directa de los agentes corrosivos como el &2? ! el 7?S sobre

la superficie del metal, ! por lo tanto, reduce drásticamente la ocurrencia del

fenómeno de la corrosión. )or esto, la des$idratación, además de que permite

cumplir con los requerimientos eigidos desde el punto de vista de distribución !

ventas, previene la formación de $idratos ! la corrosión.

Sin embargo, los sistemas de des$idratación comúnmente utilizados como son los

de adsorción física ! los de absorción por glicol, requieren para su funcionamiento

de complejos sistemas que constan de* separadores, torres de contacto,

regeneradoras, calentadoras e intercambiadoras de calor, además de un

seguimiento ! operación adecuada, así como un sistema de control ! monitoreo

del punto de rocío.

En,"0!iento

Los procesos utilizados en la industria petrolera para la remoción de gases ácidos

del gas natural se denominan procesos de endulzamiento. La purificación del gas

natural para eliminar impurezas como los mercaptanos, &2? ! 7?S, entre otros,

se lleva a cabo por razones adicionales a las del control de corrosión como son los

niveles de contaminación atmosférica, los sulfuros en la combustión, la formación

de $idratos ! los requerimientos en procesos especiales. La remoción de estos

contaminantes, adicionalmente, evita los problemas de corrosión severa en los

gasoductos ! otras instalaciones auiliares.

Los principales procesos de endulzamiento de gas, actualmente disponibles, son

el de absorción por solventes físicos +carbonato de propileno, !/o químicos

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+aminas, por azufre elemental +proceso &laus, ! los procesos de lec$os sólidos !

de membrana.

4no de los principales problemas de los sistemas de endulzamiento es la

formación de espuma, lo cual reduce considerablemente la eficiencia del proceso,

por lo cual se trata de evitar la entrada o acumulación de $idrocarburos líquidos !

otros productos orgánicos +in$ibidores de corrosión a estos sistema.

La selección final de un determinado sistema de endulzamiento debe ser realizada

en base a los análisis de los criterios de seguridad, la rentabilidad ! los problemas

de corrosión ! operación de los sistemas de transporte de gas sujetos a estudio.

2.>.2. Se"e%%i)n ,e !tei!"e#

5quí podemos observar algunas de las propiedades que determinan la selección

apropiada de un material estructural. 5unque la selección inicial no se dirija $acia

la resistencia de corrosión, la elección final depende de otras propiedades

diferentes.

(l costo ! la resistencia a la corrosión son mu! importantes en la ma!oría de las

aplicaciones en ingeniería, cuando se requiere de muc$a resistencia química.

Sin embargo, para aplicaciones arquitectónicas, la apariencia es la propiedad másimportante.

La selección de los materiales que va!amos a usar será factor decisivo en el

control de la corrosión a continuación se enunciaran algunas reglas generales

para la selección de materiales*

)ara condiciones no oidantes o reductoras tales como ácidos ! soluciones

acuosas libres de aire, se utilizan frecuentemente aleaciones de 8i ! &r. )ara condiciones oidantes se usan aleaciones que contengan &r.

)ara condiciones altamente oidantes se aconseja la utilización de 6i ! Los elementos cerámicos poseen buena resistencia a la corrosión ! a las

altas temperaturas pero son quebradizos, su utilización se restringe a

procesos que no inclu!an riesgos. Los plásticos reforzados están principalmente limitados por la presión.

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• (et!"e# !"e!%ione#* Las aleaciones de acero al carbono

son las más comúnmente usadas en las operaciones de campo petroleros,

dado su bajo costo, facilidad de fabricación ! resistencia. Sin embargo,

eisten numerosas aplicaciones en donde el método más sencillo paraprevenir la corrosión es seleccionar la aleación más adecuada para un

servicio corrosivo en particular.

5lgunas de las combinaciones de metal que proporcionan buena resistencia a la

corrosión son*

• a.1 5ceros inoidables.• b.1 5leaciones de 8íquel.

• c.1 5leaciones de 5luminio.• d.1 5leaciones de &obre.• e.1 5leaciones de )lomo.• f.1 5leaciones de Rinc.• g.1 5leaciones de (stao.• $.1 5leaciones de 6itanio.

• No et!"e#* La ma!oría de los no metales tienen muc$o menos resistencia

mecánica que el acero ! pueden tener serias limitaciones de temperatura.

(n las operaciones de campo petroleros se utilizan con frecuencia

plásticos, cemento1asbesto, cerámica ! cemento. La tubería de plástico

está siendo usada etensamente- particularmente la tubería de fibra de

vidrio reforzada con resina 0(po!0. (ste tipo de tubería $a reemplazado la

)&, dado que mejora la resistencia mecánica ! permite su uso a altas

temperaturas.

2.>.3. In?ibi,oe# ,e %oo#i)n

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4n in$ibidor es una sustancia química que adicionada en pequea

concentración a un ambiente corrosivo reduce eficazmente la velocidad de

corrosión. (n el proceso de corrosión, la in$ibición constitu!e una medida

preventiva contra el ataque corrosivo de materiales metálicos. Su método de

aplicación consiste básicamente en el uso de sustancia químicas en pequeas

cantidades en un medio corrosivo, las cuales son capaces de disminuir la tasa de

corrosión en el metal epuesto a dic$o medio. La reducción de la tasa de corrosión

puede lograrse*

• (o,i'i%!n,o e" !biente, $aciéndolo menos corrosivo, bien sea

produciendo precipitados protectores, removiendo o inactivando sustancias

agresivas de la solución. )or ejemplo, los secuestrantes de oígeno en el

tratamiento de agua de calderas.• (o,i'i%!n,o "! inte'!%e ente e" e,io %oo#ivo "! #$e'i%ie

et5"i%!F evitando su interacción. (n este caso, el in$ibidor es adsorbido

en la superficie metálica como una película delgada, sin reaccionar

químicamente con la misma. )ara este fin se utilizan las aminas orgánicas

formadoras de películas, por ejemplo en sistemas de cabecera de unidades

destiladoras, en gasoductos, líneas de flujo, entre otros.• (o,i'i%!n,o e" !tei!" ,e %on#t%%i)n para aumentar su resistencia a

la corrosión. (n este caso el in$ibidor induce la formación de películas

protectoras por reacción con el metal formando compuestos oidados sobre

la superficie del mismo.

Lo# in?ibi,oe# $e,en %"!#i'i%!#e en*

1. In?ibi,oe# !n),i%o#

son generalmente aniones que migran $acia las superficies anódicas, dondeincrementan la polarización del ánodo reaccionando con los iones del metal que

se está disolviendo ! con el electrolito para formar películas pasivantes o capas de

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sales que son relativamente insolubles, con lo que las zona anódicas

se recubren ! la velocidad de corrosión disminu!e.

(ntre los in$ibidores anódicos más usados podemos mencionar* el cromato de

sodio ! el nitrato de sodio que no requieren la presencia de oígeno para ser

efectivos, ! el benzoato de sodio que si requiere de oígeno para causar

pasivación.

(stos funcionan deteniendo la reacción de oidación en el ánodo ! rompiendo el

circuito electroquímico. &on el uso de in$ibidores anódicos debe tenerse siempre

el cuidado de mantener el suficiente residual en el sistema para prevenir el ataque

por picadura, !a que pueden quedar sitios anódicos sin cubrir.

(stos a su vez se clasifican en precipitantes ! oidantes, dependiendo de la

manera como formen su película.

?. e%i$it!nte#* 3eaccionan con los productos de corrosión para producir

una sal o un complejo insoluble que precipita ! forma una película sobre los

sitios anódicos.

(l ortofosfato ! el silicato son los más utilizados.

H. Oi,!nte#* (stos tipos de in$ibidores oidan rápidamente la superficie

metálica para formar una película mu! ad$erente con los productos de

corrosión. Los más utilizados son el cromato ! el nitrito.K. In?ibi,oe# %!t),i%o#* son cationes que migran $acia las superficies

catódicas donde precipitan química o electroquímicamente, incrementando

la resistencia del circuito corrosivo, aislando estas áreas del contacto con el

electrolito. )or lo tanto, reducen la difusión de las especies corrosivas $acia

la superficie del metal o reducen la reacción catódica al interferirla. La

acción de algunos de estos in$ibidores consiste en evitar que se

desprendan las moléculas de $idrógeno de la superficie del metal. 2tros

in$ibidores aprovec$an la alcalinidad en la región del cátodo para precipitar

allí compuestos insolubles sobre la superficie del metal.

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D. In?ibi,oe# ito# o ,e !,#o%i)n* son largas moléculas

orgánicas ramificadas que se adsorben como una película delgada sobre

toda la superficie del metal. +Tnodos, cátodos, de donde viene su nombre,

!a que simultáneamente retardan las reacciones anódicas ! catódicas.

(stas complejas moléculas dificultan la difusión de los agentes corrosivos

$acia el metal o capturan los iones metálicos que se están disolviendo en la

superficie del mismo, reduciendo la velocidad de disolución del metal. %ajo

esta clasificación se encuentran las aminas, las cuales se adsorben en la

superficie por enlaces entre el átomo de nitrógeno ! el metal.

2.>.6. Re%biiento# $ote%toe#

'esde el punto de vista de la corrosión, un recubrimiento es una barrera física que

separa al metal del medio corrosivo. 5costumbramos ver a una pintura o

recubrimiento simplemente como una capa que se aplica sobre un metal, pero es

realidad es muc$o más que eso.

(stos recubrimientos se utilizan para aislar el metal del medio agresivo. )ueden

ser metálicos ! no1metálicos que se pueden aplicar al metal por proteger, sin una

modificación notable de la superficie.

(s importante destacar que en la industria petrolera aun eiste un granescepticismo en el uso de este tipo de material en el interior de las tuberías para el

transporte de los fluidos, principalmente atribuido a los aspectos siguientes*

• 3equieren de un estricto control de calidad al momento de aplicación,

desde la materia prima, condiciones ambientales durante la aplicación !

preparación de superficie es fundamental.• Son posibles problemas en juntas soldadas por los procesos de reparación

que ameritaría internamente durante el tendido.• 8o eiste pericia para la corrida de $erramientas que no afecten la

integridad del revestimiento interno durante la remoción de líquidos.• 'e igual forma debe aplicarse in$ibidores de corrosión para la protección de

los posibles sitios anódicos.

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• (n caso que el sistema produzca incrustaciones que requiera

remoción con $erramientas mecánicas se daaría el revestimiento interno.

)osible desprendimiento en los accesorios +deben revestirse en planta !

acoplarlos con bridas.• 3estricciones para la instalación de accesorios para el monitoreo, toma de

muestras, entre otros. Limitación de los trabajos de remoción futuros.

2.>.;. ote%%i)n C!t),i%!

La protección catódica es una técnica de control de la corrosión, que esta siendo

aplicada con muc$o éito en el mundo entero, en que cada día se $acen

necesarias nuevas instalaciones de conductos para transportar petróleo, agua,

productos terminados, cables eléctricos ! otras instalaciones importantes.

Se puede aplicar protección catódica en metales como* acero, cobre, latón !

aluminio. &omo condición fundamental las estructuras componentes del objeto a

proteger ! el elemento de sacrificio, deben mantenerse en contacto eléctrico e

inmerso en un electrolítico.

E#t%t!# 7e $e,en $otege#e %on $ote%%i)n %!t),i%!

La ma!or parte de las estructuras inmersas en un electrolito puede ser protegidascon protección catódica. 5lgunos ejemplos de estructuras a las que generalmente

se aplica protección catódica son*

• 6uberías enterradas o sumergidas de acero, $ierro, aluminio ! tuberías de

$ormigón pretensado +)&&).• 6anques ! tuberías enterradas.• =ondos eternos +tanto primarios como secundarios de tanques de

almacenamiento a nivel.

• "nteriores de tanques de agua.• &ascos de barco.• :uelles.

(+to,o# $!! #ini#t! $ote%%i)n %!t),i%! ! n! e#t%t!

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La 8orma )'S5 71?AC &riterios de diseo de Sistemas de

)rotección &atódica estable que* MLa protección catódica es una técnica de control

de corrosión, la cual tiene como fundamento la polarización a potenciales más

negativos de cualquier superficie metálica, $asta alcanzar un grado de

polarización en el cual se acepta que dic$a superficie metálica es inmune a la

corrosión. (sta polarización se alcanza mediante el empleo de una corriente

eterna +impresa o galvánica.

• Sistema de ánodos galvánicos• Sistema de corriente impresa1. Si#te!# ,e 5no,o# g!"v5ni%o#

La protección catódica galvánica +o de sacrificio $ace uso práctico de la corrosión

de metales diversos. (s importante recordar que debe eistir una diferencia depotencial, o potencial impulsor entre un ánodo galvánico ! la estructura a proteger.

(l ánodo galvánico se conecta a la estructura directamente o a través de una

estación de medición, para poder monitorearlo.

2. Si#te!# $o %oiente i$e#!

4n sistema por corriente impresa consiste en una fuente eterna de energía !

ánodos. La fuente eterna $ace que la corriente circule desde el ánodo $acia la

estructura a través del electrolito.

3. (ARCO RHCTICO

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3.1. C!"%"o ,e ve"o%i,!, ,e "! %oo#i)n

0−¿ Em/T

V C = E¿

Don,e*

E0 P espesor del acero

Em P promedio del espesor

T P tiempo

(jemplo*

E0 P CH mm

Em P @,D mm

T P HA aos

3eemplazando*

V C =13−7,58

30

V C =0,18 ( mm

años)

3.2. L! vi,! -ti" #e %!"%"! %on "! #igiente e%!%i)n.

V u=

Em−

Emin

V C

'ónde.

Emin P promedio del espesor

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V u=7,58−5,18

0,18=13 años

3.3. He! ,e "! e#t%t! ! $otege

A B=( N ∗π ∗ D2∗ L) /4

'onde*

8 P C

π P H,CKCF

'P ?A,KC

3eemplazando

AB=1∗3,1416∗20,412

4=327,17 (m2 )

3.6. Vi,! -ti" ,e" 5no,o

I = E

C ∗ E

a

Ra

'onde*

EC P 1A,D

Ea P 1C,C

)ara el cálculo de 3a

Ra=0,00159∗ ρ

L (2,3∗log ( 8 Ld )−1)

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'onde*

ρ P CFK U1cm

L P D ft o C,D?HE m

' P A,CHKft o A,AKAK

3eemplazando*

Ra=0,00159∗164

1,5239 (2,3∗log ( 8∗1,52390,04084 )−1) R

a=0,8Ω

5$ora $allamos la vida útil del ánodo

I =(−0,85 )−(−1,1)/0,8

I =0,31n ( A )

La vida útil del ánodo se $alla con la ecuación siguiente

V =

C ∗ P∗ R∗U I

'onde*

&P A,AEK 51ao/Vg

)P HA Vg

3P EDB

4P A,D"P A,HC?D

V =0,094∗30∗0,95∗0,85

0,3125=7años

3.;. C!"%"o ,e "! !#! !n),i%! e7ei,!

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Seg-n "! #igiente e%!%i)n

W = I ∗ D R∗ D L

'onde*

D R PCC,H Vg/51ao

D L P CA aos

I P CC,KD corriente necesaria

W =11,4510∗11,3∗10=1293,96 kg

3.>. C!"%"o ,e n-eo ,e 5no,o# e7ei,o#

N = W

W A

'onde*

W A P HA Vg

3eemplazando

N =1293,9644

30=43anodos

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6. CONCLUSIONES

&umplido los objetivos del temase obtiene las siguientes conclusiones*

• Wue el sistema de protección catódica es uno de los principales protectores

ante la corrosión.• (s mu! difícil actuar cuando !a eiste la corrosión, es mejor tener las

protecciones respectivas para prevenir la corrosión.• Los problemas que genera la corrosión son un factor en el que se debe

poner muc$a atención porque puede generar peligrosos, delicadossituaciones en las tareas de perforación, producción, etc.

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;. BIBLIOGRA9A

Sitio# eb

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HF/HK• XXX.gas1training.com/files/protc1corrosion.pdf • XXX.slb.com/Y/media/=iles/resources/oilfieldZrevieX/spanis$CA/.../composit

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corrosion y tioos de corrosion en tuberias

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