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Corrosión y AcoplesSITRAIN – INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS

Febrero de2.014

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CORROSIÓN

Destrucción gradual de unmetal por medios químicos

o electro químicos.


CORROSIÓN

Producida por reaccionesquímicas entre un metal y

el medio ambiente


NO existe un materialtotalmente inmune a la

corrosión

Decisión de uso basadaen fluidos en los que se

estará en contacto

CORROSIÓN


Objetivo frente a la corrosión: Control, no eliminación

Consideraciones en el diseño

CORROSIÓN


Formas de corrosión – factoresde clasificación

Naturaleza de la sustanciacorrosiva: húmeda (corrienteeléctrica) o seca (reacciónquímica)

Mecanismo de corrosión:químico o electroquímico

Apariencia del metal corroído:uniforme o localizada


Corrosión: clasificación

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Corrosión “seca”

Reacciones con el aire o en altastemperaturas

Involucra sustancias como:

. Oxígeno

. Halógenos

. Sulfuro de Hidrógeno

. Vapores de azufre

Manifestaciones:

. Oxidación

. Pérdida de brillo

. Desajuste mecánico


Corrosión “seca”

Características dereacciones:. Oxidación inicial del metal

. Reducción de los no metales

. Formación de compuestos en lainterfaz metal – no metal

. La reacción tiende a ser constanteen el tiempo

. Se conforma una película que sirvede barrera para las sustanciasreactivas (óxido protector)


Corrosión “húmeda” o galvánica

Situación inicial: dos metales en contacto ointerconectados eléctricamente

Fenómeno: Exposición a una soluciónconductora

Efecto: Diferencia de potencial entre losmetales, circulación de corriente que sulfata unode los metales


TRIÁNGULO DE LACORROSIÓN

Zonas de contacto de

materiales conductores

a diferentes potenciales

Modo de acoplamiento para

intercambio de cargas libres

(electrones)

Presencia de un electrolito


Celdagalvánica



Entre mayor sea ladiferencia de potencialentre los dos metales,mayor será la corrosióngalvánica

Muy susceptible depresentarse en ambienteshúmedos o en ambientescon emanación de salesconductoras



El deterioro se producesiempre en solo uno delos metales,denominado metalactivo o ánodo

El material que no sufrese denomina materialmás noble o cátodo



Cuantificación de ladiferencia de potencial:

Potencial de óxidoreducción

A mayor potencial deóxido reducción, masprobable que elmaterial sea anódico



Un área muy grandede metal noble,comparada con elmetal activo,acelerará lacorrosión



Situación práctica: Evitar al máximo la unión de dosmetales que puedan formar una celda galvánica

Ejemplos de metales nobles: Cobre, Plata, Titanio,Bronce

Ejemplos de metales activos: Hierro, Acero, Aluminio



Medidas preventivas

Materiales anticorrosivosen carcasa

Pinturas protectorasfrente a la corrosión


Manifestaciones

Corrosión uniforme:

Distribución pareja decorrosión, teniendo comoefecto un recubrimiento,producto de movimientosde efectos anódicos -catódicos en la superficiedel metal.


Manifestaciones

Corrosión localizada:

Ataque localizado quecausa pequeños agujerosen la superficie del metal,debidos a burbujasconcentradas de agentescorrosivos.


Otros tipos de corrosión.

Por erosión:

Producida por efectos deabrasión / desgastemecánico. Tiene patronesdireccionales y sepresenta con metalesblandos. Ocurre alperderse algúnrecubrimiento, por elefecto mismo de laabrasión.


Por erosión:

Se observa típicamenteen bombas, agitadores,codos, y en generalpuntos de cambio dedirección de tubería

Manifestaciones


Por cavitación:

Ocasionadas por laformación y colapso deburbujas de vapor en lasuperficie del metal

La presión del vaporpuede remover partes demetal

Manifestaciones


Por desgaste:

Cuando piezas de metalse deslizan una sobre laotra

El calor de la fricciónoxida metales, acontinuación el óxido sedesgasta, permitiendoexposición de parteslimpias

Manifestaciones


Por agrietamiento:

Típico de empaques,traslapes, tornillos,remaches.

En este caso, laspropiedades de la uniónpueden haber cambiado,formación de depósitosde suciedad

Manifestaciones


Atribuible a:

Cambios de acidez en lagrieta

Escasez de oxígeno en lagrieta

Agotamiento de inhibidoren la grieta

Manifestaciones


Por picadura:

Se presenta por laformación de picadurasen zonas inatacadas

La forma de controlarlaes teniendo materialeshomogéneos,mantenimiento requerido

Manifestaciones


Por tensión:

Combinación deesfuerzos de tensión yambientes corrosivos,produciendo fallas porrupturas de material aniveles por debajo de loslímites de rigidez delmismo.

Manifestaciones


Intergranular:

Producida en la fronterade partículas granuladasde metales. Se presentaen áreas soldadas, endonde se presentasegregación deimpurezas o precipitaciónde intermetálicos.

Manifestaciones


Intrusión de Hidrógeno:

Absorción de hidrógenodentro de estructuracristalina del metal,manifestado comopérdida de ductilidad,especialmente atemperaturas debajo de100 grados.

Manifestaciones


Permeación deHidrógeno:

Atomos de hidrógeno sedifunden a través delmetal. Típica enaplicaciones dediafragmas con fluidosde llenado. Puedenproducir errores demedición.

Manifestaciones


Ruptura por H2S:

Muy común enaplicaciones petrolerasen donde hay fluidos quecontienen agua y H2S.Se manifiesta con laabsorción de moléculasde hidrógeno.

Manifestaciones


Efectos de la corrosión


Materiales de construcción:acero inoxidable 316.

* Aleación con contenido de Cromo de almenos 11%, y al menos 50% de hierro.

* Composición de 16-18 Cr y 10-14 Ni, de tipoaustenítico.

* Elevada resistencia a la corrosión por sucontenido de Niquel.


* Resistente a todas las concentraciones de ácidonítrico y soluciones alcalinas.

* Vulnerable frente a ácidos no oxidantes (H2S04, HCl).

* Aceptablemente resistente a soluciones salinas.

* Buen comportamiento frente a difusiones dehidrógeno.

Materiales de construcción:acero inoxidable 316.


Aleaciones niqueladas: Monel

* Composición 67Ni - 33Cu

* Resistente a ácidos no oxidantes (HF, H2SO4, H3PO).

* La composición de Níquel ofrece mayor resistenciafrente a soluciones alcalinas.

* Muy permeable al hidrógeno, no recomendable paraestos casos.


Aleaciones niqueladas: Moneldorado

Ofrece las ventajas del Monel, pero con una capade oro para resolver el problema de la intrusión

de partículas de Hidrógeno.


Aleaciones niqueladas:Hastelloy C

* Composición de 54Ni - 16Mo - 16Cr.

* Notoria resistencia frente a agentes oxidantes y nooxidantes. (Cloruro férrico, cloruro cúprico, ácidoclorhídrico, ácido sulfúrico en la mayoría deconcentraciones).

* Resistente al agua de mar.

* Permeable al hidrógeno.


Materiales de construcción:Tantalio

* Util en casos de ácido clorhídrico y cloruroférrico.

* De utilización en la industria química.

* Notoria resistencia a la corrosión en ácidos,soluciones químicas y compuestos orgánicos.

* Muy costoso.


Materiales de construcción: Acero alcarbón recubierto en Cadmio.

* Los recubrimientos constituyen una medidalimitada de corrosión.

* Aplicable en casos en los que no se requierade un elevado grado de protección.

* El cadmio actúa como electrodo desacrificio.


Materiales de construcción: Acero alcarbón recubierto en Níquel.

* Misma filosofía de capa protectora del Cadmio.

* Ofrece mayor resistencia a la corrosión, pero esdébil frente al ácido nítrico.

* Utilización de acoples de acero niquelado condiafragmas de Hastelloy C.


¿Cómo tomar una decisión respecto alos materiales adecuados para una

aplicación?


Tabla de resistencia química

Base de datos referente ala resistencia de ciertosmateriales metálicos ysintéticos frente a laexposición a diversassustancias

Determina grados deresistencia frente a laexposición a unasustancia específica



Fluidos

Materiales

Diagnóstico / calificación



Calificaciones:

E: Excellent, corrosión demenos de 0,05 mm por año. Lamejor opción para diafragmas

G: Good, corrosión de menosde 0,5 mm por año.

F: Fair, corrosión de hasta1,27 mm por año

P: Poor, corrosión de más de1,27 mm por año


PROTECCIÓN CATÓDICA


Protección catódica

Método para reducir oeliminar la corrosión deun metal, haciendo quela superficie de ésteactúe completamentecomo un cátodo cuandose encuentra sumergidoo enterrado en unelectrolito


Protección catódica: escenarios



En la corrosión galvánica..

Anodo: Electrodo que seoxida

Cátodo: Electrodo donde seproduce reducción, no sufre

Si el metal a proteger secomporta como un cátodo,no debe presentarsecorrosión



Se logra:

Bien con la aplicación decorriente directa

Bien con la unión deelectrodos de sacrificio (demagnesio, aluminio o zinc)

Muy comúnmente usado enel caso de hierro y acero



Electronegatividad: Capacidad deun elemento para retenerelectrones y mantener enlacesfuertes

Al tenerse dos metales encontacto, aquel que tenga menorelectronegatividad sufrirá porcorrosión al someterse a laexposición de un electrolito

La información de laelectronegatividad de losmateriales en la tabla periódica delos elementos.


Valores de electronegatividad

Hierro: 1,8

Zinc: 1,6

Cobre: 1,9

Magnesio: 1,2

Aluminio: 1,5

Níquel: 1,6



Instalación de electrodos de sacrificio



Instalación de sistemas rectificadores


Celda de corrosión: modeloeléctrico


Protección catódica: modeloeléctrico


Aplicación de la proteccióncatódica

Neutralización de proceso decorrosión en tuberías deoleoductos

Neutralización del procesode corrosión en tanquesmetálicos ubicados en zonasexteriores y muy húmedas

Neutralización del procesode corrosión de torres detransmisión de energía


CONEXIONESMECÁNICAS A

PROCESO


Se entiende como conexión aproceso:

- La forma de acoplar uninstrumento al punto de medición

- Esta depende del área deinstalación y de la presión deoperación

- Debe tener en cuenta aspectos decorrosión del fluido y del ambiente

- Debe tener en cuenta aspectos deasepsia en el punto de medición

CONEXIONES A PROCESO


CONEXIONES A PROCESO

Una buena condición aproceso debe garantizar:

- Hermeticidad

- Seguridad

- Disponibilidad


TIPOS DE CONEXIÓN: ROSCAS

Desarrolladas inicialmente parauniones y para sistemas hidráulicos

Inicialmente, cada fabricante tenia supropio estilo de construcción deroscas, por lo tanto, siempre habíaproblemas de compatibilidad

Joseph Withworth (1.841): EstándarBSP (British standard pipe), utilizadoen la unión de tuberías livianas deacero al carbón

William Sellers (1.864): Rosca detubería cónica nacional (Nationalpipe thread – NPT)


Roscas BSPS: Tipo BSP paralelo

Roscas BSPT: Tipo BSP cónico



El macho entra hasta el fondo dela pieza hembra, similar a tuercay tornillo.

Los hilos de la rosca soloaseguran la unión, pero noeliminan fugas, el fluido puededeslizarse por la rosca

El sellamiento se puede lograrmediante cinta Teflon porejemplo



Acople BSPT macho y BSPShembra:

El macho al principio entra bien,pero después cuesta

La diferencia de diámetros evitaque el macho pueda llegar hastael fondo

Este hecho es el que asegura launión y evita fugas



Conexión Macho – HembraNPT

Terminación cónica enambos extremos

Mayor probabilidad deestanqueidad

Suele estar acompañada deun precoating



Roscas métricas

Perfil cilíndrico en juntosextremos

Estanqueidad garantizadapor cinta o por arandelas



TIPOS DE CONEXIÓN: BRIDAS


Finalidad:

Acoplamiento de tramos detubería en diámetros demedios a grandes

Acoplamiento a estructurasque operen con presiones demedias a altas (tuberías,tanques)

Acoplamiento de equipos conmayores volúmenes y pesos



Normas

ANSI:

Hasta 24 inch de tubería

Categorías de presiónentre 150 y 2500 lbs

DIN:

Hasta 500 mm de tuberia

Categorías de presiónentre 10 y 160 bar



TIPOS DE BRIDAS

BRIDAS WELDING -NECK

BRIDAS CON CUELLO PARA SOLDAR

BRIDAS LAP JOINT

BRIDA PARA JUNTA CON SOLAPA


BRIDAS SLIP-ON

BRIDAS CON CUBO PARA SOLDAR

BRIDAS SOCKET WELDING

BRIDAS CON ASIENTO PARA SOLDAR

TIPOS DE BRIDAS


THREADED

BRIDA ROSCADA

BRIDAS CIEGAS

TIPOS DE BRIDAS


CONEXIONES HIGIÉNICAS


Objetivo:

Eliminar la posibilidadde rugosidades o líneasde fuga donde seproduzcan depósitos dematerial

Los depósitos puedenproducir suciedad ycontaminación deproductos terminados

CONEXIONES HIGIÉNICAS


CONEXIONES HIGIÉNICAS:TRI-CLAMP


CONEXIONES HIGIÉNICAS:DIN 11851


Caracterizada por:

- Superficie externa electropulida

- Baja rugosidad superficial (Ra<1,4 micras)


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