Presentacion API 571

API 571 FUNDAMENTOS DE MECÁNISMOS DE DAÑOS REVIEW OF API RP STD 571 Damage Mechanism Affecting Fixed Equipment in the Refinery I ndustry 2 st. Edit. - Abril 2011. Copyright@2013. Tank Inspection Services (www.tankinspectionservices.com)

INTRODUCCIÓN 

Las plantas químicas y petroquímicas cuentan con muchas y variadas unidades de proceso, cada una conteniendo su propia combinación de corrientes de proceso agresivas, y condiciones condicio nes de presión – temperatura. temperatura.

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En general se encuentran en las plantas los siguientes tipos daño:

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a) Pérdidas de metal general y localizada debida a corrosión y/o erosión. b) Agrietamiento conectado a la superficie. c) Agrietamiento sub-superficial. d) Formación de microfisuras/microcavidades. e) Cambios metalúrgicos.

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ALCANCE API 571 

Es una guía general de los mecanismos de daño mas probables para aleaciones comunes usadas en la industria de las petroquímica y refinerías.

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Proporciona información que es necesaria en los estudios de Inspección Basada en Riesgo API 580.


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4.2.7 Fractura frágil

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4.2.7.1 Descripción del daño. 

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4.2.7.2 Materiales afectados. 

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Es una fractura rápida repentina bajo esfuerzos (residual o aplicado) donde el material exhibe muy poco o nada de evidencia de ductilidad o deformación plástica.

Aceros al carbón, aceros de baja aleación son de preocupación principal, en particular aceros más viejos. SS 400 Serie es también susceptible.

4.2.7.3 Factores Críticos. 

En la mayoría de los casos ocurre a temperaturas debajo de temperaturas de la transición de impacto de Charpy (temperatura de transición dúctil-a-frágil), el punto en cual la tenacidad del material cae bruscamente.


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4.2.7.4 Equipo o unidades afectadas. 

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4.2.7.5. Apariencia o morfología del daño. 

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Las grietas son típicamente rectas, sin ramificaciones.

4.2.7.6. Prevención Mitigación. 

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Equipos fabricados conforme al código ASME, Sección VIII Div. 1 previo a Diciembre de 1987, estaban hechos con restricciones limitadas de tenacidad.

La mejor manera de prevenir es usando materiales diseñados específicamente para baja temperatura.

4.2.7.7 Inspección y monitoreo. 

La inspección no es normalmente usada para mitigar.


Fractura frágil de un recipiente de presión durante la prueba hidráulica.


Fractura frágil a lo largo de la HAZ de una soldadura en un recipiente de presión.


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4.2.16 Fatiga Mecánica

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Agrietamiento por fatiga es una mecánica de degradación que ocurre cuando un componente es expuesto a esfuerzos cíclicos por un periodo extendido de tiempo, frecuentemente resultando en una falla súbita e inesperada.

Todos los aleaciones son sujetos a agrietamiento por fatiga.


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Geometría, nivel de esfuerzo, número de ciclos y propiedades de los materiales (resistencia, dureza, microestructura). El tratamiento térmico puede tener efectos en la tenacidad y por lo tanto en la resistencia a la fatiga.


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4.2.16.4 Equipo o unidades afectadas.  

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4.2.16.5 Apariencia o morfología del daño. 

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a) Ciclos Térmicos: Domos de coque. b) Cargas mecánicas: Componente de diámetro pequeño, tales como tubería con vibración de equipo adyacente.

La señal de una falla por fatiga es " una cáscara de almeja " tipo huella digital que tiene anillos concéntricos llamados " marcas de playa " emanando del sitio donde inicia la grieta (Ver figuras).

4.2.14.6 Prevención Mitigación. 

La mejor manera de mitigarlo es un buen diseño que minimiza la concentración de esfuerzos de componentes que están en servicio cíclico.


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PT, UT, MT, VT.


Esquemático de una fractura mostrando la “marcas de playa”.


Fractura por fatiga en superficie de una tubería de acero al carbón.


IMPACTO DE LA CORROSIÓN


IMPACTO DE LA CORROSIÓN


ADELGAZAMIENTO 

4.3.2 CORROSIÓN ATMOSFERICA

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Forma de corrosión que ocurre con la humedad asociada con las condiciones atmosféricas. Ambientes marinos y ambientes industriales contaminados húmedos son los mas severos.

Aceros al carbono, aceros baja aleación, aleados.

cobre y aluminio

4.3.2.3 Factores críticos. 

a) Localización física (industrial, marina, rural), humedad, diseños que atrapan humedad, temperatura, presencia de sales, compuestos de azufre.


ADELGAZAMIENTO 

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b) Ambientes marinos son muy corrosivos ( 20 mpy ) así como los industriales que contienen ácidos o azufre que forman ácidos (5 – 10 mpy ).


Equipos y tuberías con temperatura de operación suficientemente baja para permitir la humedad. Recubrimiento anticorrosivo dañado.

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Tuberías sobre soportes debido al entrampamiento de agua entre la tubería y el soporte.

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Equipos que no están operando o están en paros largos (a menos que estén empacados).

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Orientación de vientos y lluvias dominantes son también un factor.


ADELGAZAMIENTO 

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El ataque puede ser general o localizado dependiendo si la humedad es atrapada. Si falla el recubrimiento el ataque puede ser generalizado.

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Corrosión general o localizada. Depende si la humedad esta atrapada.

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General si no se tiene recubrimiento anticorrosivo.

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Fallas en el recubrimiento anticorrosivo, localizada.

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Cascarilla de oxido de fierro es evidente.


La mejor manera de prevenirlo es preparación de la superficie y aplicación de recubrimientos.


ADELGAZAMIENTO 

Localizaciones con moderada cantidad de precipitaciones o humedad son considerados ambientes corrosivos moderados ( 13 mpy ).

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La velocidad de corrosión aumenta con la temperatura aprox. 121 ° C. arriba de esta temperatura la superficies están seca s para la corrosión.

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Cloruros, cenizas y otros contaminantes de la torres de enfriamiento, hornos y otros equipos aceleran la corrosión.


CORROSIÓN ATMOSFERICA 

4.3.2.7 Inspección y monitoreo. Técnicas más usadas: 

Inspección visual.

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Técnicas de inspección por ultrasonido.


ADELGAZAMIENTO 

4.3.3 CORROSIÓN BAJO AISLAMIENTO (CUI)

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Corrosión de tubería, recipientes a presión y estructuras resultante del agua atrapada bajo el aislamiento o la protección contra fuego (insulation or fireproofing).

Aceros al carbono, aceros baja aleación, aceros inoxidable serie 300 y dúplex.


La corrosión se hace más severa a temperaturas del metal entre el punto de ebullición 212 °F (100 °C) y 250 °F (121 °C), donde el agua es menos probable que se vaporice y el aislamiento permanece húmedo.


ADELGAZAMIENTO 


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a) Aceros al carbón y baja aleación, son sujetos a picaduras y perdida de espesor. b) SS serie 300, SS serie 400e SS dúplex son sujetos a picaduras y corrosión localizada.


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Después de remover el aislamiento en acero al carbón y baja aleación, parecen escamas de oxido cubriendo los componentes corroídos. En cascarilla suelta cubriendo el componente corroído. Como pitting en zonas donde el recubrimiento de pintura esta defectuoso o dañado. Para la serie 300, ocurre pitting y SCC por cloruros.


ADELGAZAMIENTO 

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La mejor manera de prevenirlo es usando un apropiado sistema de recubrimiento ya manteniendo el aislamiento bien sellado.

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Uso apropiado de recubrimientos de pintura, y mantenimiento del aislamiento, sellado, previniendo la entrada de humedad.


UT, Ondas guiadas UT, Perfil RX en tiempo real (gammagrafía) son las técnicas más usadas.


ADELGAZAMIENTO 


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Equipos que por su operación tiende a condensar agua sobre la superficie del metal , generando un ambiente húmedo propenso para la corrosión. Daño agravado por contaminantes como los cloruros. Instalaciones localizadas en ambientes marinos son mas propensas al CUI.

4.3.3.9 Equipos afectados. 

Aceros al carbono y baja aleación son sujetos a picaduras y adelgazamiento.


ADELGAZAMIENTO 

4.3.3.10 Utilización de múltiples técnicas de inspección. 

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Retiro parcial o total del asilamiento para la Inspección visual. Medición de espesores por ultrasonido. Radiografía en tiempo real. Inspección por corrientes de eddy. Inspección por termografía. Ultrasonido por ondas guiadas.


Corrosión severa bajo aislamiento en brida de nivel de acero al carbono.


Perfil RT brida de nivel de acero al carbono.


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4.3.8 Corrosión inducida microbiológicamente (MIC).

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Una forma de corrosión causada por organismos como bacteria, algas u hongos. A menudo es asociado con el presencia de sustancias fangosas orgánicas. La mayoría de los materiales de construcción incluyendo acero al carbón, bajas aleaciones, SS serie 300, SS serie 400, aluminio y aleaciones base cobre.


MIC por lo general es encontrado en ambientes acuosos o servicios donde siempre hay agua, sobre todo donde está estancada o condiciones de bajo flujo permiten y/o promueven el crecimiento de microorganismos.


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Picaduras localizadas bajo deposito.


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A menudo es encontrado en cambiadores de calor, fondo tanques de almacenamiento, tubería con bajo flujo estancamiento, y tubería en contacto con algunos suelo.

Los sistemas que contienen el agua (de enfriamiento, tanques de almacenamiento, etc.) deberían ser tratado con biocidas como cloro, bromo, ozono o luz ultravioleta.


En los sistemas de agua de enfriamiento, la eficacia de tratamiento es supervisada midiendo biosidad residual, conteo de microbios.


Picaduras por corrosión en el interior de un tubo de acero al carbón de 6 plg. En línea de agua cruda después de 2.5 años de servicio.


Línea de aceite con daño por MIC debajo de depósitos.


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4.3.9 Corrosión del suelo.

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El deterioro de metales expuestos a suelos se menciona como la corrosión de suelo.

Aceros al carbón, fundiciones de hierro y hierro dúctil.


La severidad de corrosión de suelo es determinada por muchos factores incluyendo la temperatura de operación, la humedad y la disponibilidad de oxígeno, la resistividad de suelo (condición de suelo y características), el tipo de suelo, y la homogeneidad (la variación en el tipo de suelo), la protección catódica, drenaje de corrientes vagabundas, el tipo de recubrimiento, edad, y condición.


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La corrosión de suelo aparece como adelgazamiento externa con pérdidas localizadas debido picaduras.


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Tubería y equipo subterránea así como tanques enterrados y los fondos de tanques de almacenamiento.

Puede ser reducida al mínimo por el empleo de relleno especial, recubrimientos y protección catódica. La protección más eficaz es una combinación de una corrosión de recubrimientos y sistema de protección catódica.


El método más efectivo es la medición de potencial estructura suelo usando electrodos de referencia cerca de la estructura.


Corrosión en interface tierra-aire de tubería de acero al carbono.


Cupones removidos del fondo de un tanque almacenamiento de condensado después de 3 años.

de

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4.3.10 Corrosión Caustica

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Principalmente acero al carbón aceros de baja aleación y SS serie 300.


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Corrosión localizada debido a la concentración de sales causticas o alcalinas que usualmente ocurren condiciones de transferencia de calor o evaporación.

El mayor contribuyente son los productos cauticos (NaOH).

4.3.10.4 Equipos o Unidades afectadas. 

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a) Calentadores o generadores de vapor, incluyendo cambiadores de calor. b) Unidades que usan productos cáusticos para la remoción de compuestos de azufre en corrientes de producto.


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a) Tipicamente se caracteriza por perdida de metal localizada o áreas localmente adelgazadas.

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b) Exposición a soluciones fuertes causticas a alta temperatura puede resultar en corrosión generalizada del acero al carbón por encima de 175°F y muy alta velocidad de corrosión por encima de 200 °F.

4.3.10.6 Prevención/Mitigación. 

a) En equipos generadores de vapor, la mejor manera de vitarla es con un apropiado diseño.

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b) Aceros al carbón SS de la serie 300 tienen serios problemas de corrosión en soluciones causticas fuertes por encima de 150°F.


Medición de espesores por UT, escaneos por UT.


Sección transversal de tubo mostrando ataque localizado debido a corrosión caustica.


AGRIETAMIENTO 

4.5.1 Agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos (Cl- SCC).

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Grietas iniciadas en la superficie causadas por agrietamiento ambiental de SS Serie 300 y algunas aleaciones de base de níquel en la acción combinada de tensión, temperatura y un ambiente de cloruro acuosos. La presencia de oxígeno disuelto hace más propenso para el agrietamiento.

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Acción combinada de esfuerzos:

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Tensión. Temperatura. ambiente de cloruro acuoso.

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AGRIETAMIENTO 

4.5.1.2 Materiales afectados.   

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Todos la serie SS 300. Aceros inoxidables dúplex son mas resistentes. Aleaciones base níquel son altamente resistentes.


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El contenido de cloruro, pH, temperatura, la tensión, la presencia de oxígeno y la composición de la aleación. SCC por lo general ocurre en valores de pH encima de 2. En valores de pH, corrosión uniforme generalmente predomina la tendencia de SCC se disminuye hacia la región alcalina pH. Aumento de T incrementa la susceptibilidad al agrietamiento. Exposiciones alternadas de vapor – agua. El agrietamiento ocurre a temperatura del metal arriba de 60°C y en excepciones a mas bajas. Esfuerzos pueden ser aplicados o residuales. Aceros al carbono, baja aleación, inoxidables de la serie 400 no son susceptibles.


AGRIETAMIENTO 


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Todos los componentes de recipientes a presión y tuberías de SS serie 300 en cualquier unidad son susceptibles a Cl- SCC. humedad en el aislamiento. Líneas de calentadores. La grietas abren a la superficie por la parte externa bajo aislamiento. La características de las grietas por SCC es que tienen muchas ramificaciones y pueden ser visualmente detectables.


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Usar materiales resistentes, usar agua con bajo contenido de cloruros en las P.H. Recubrimiento apropiado bajo el asilamiento.


AGRIETAMIENTO 


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El agrietamiento en algunos casos es detectado por Inspección visual. Líquidos penetrantes y corrientes de eddy. Grietas muy finas requieren pulido o limpieza con chorro de gua a presión. Inspección por ultrasonido.


SCC en tubos de SS 316L de cambiador de calor después de una inspección por PT por el lado de la coraza.


Acercamiento de SCC, mostrando grietas en forma de telarañas.


AGRIETAMIENTO POR CORROSION BAJO ESFUERZO Cl- (Cl- SCC).


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4.5.3 Agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos cáustico (Caustic Embrittlement). 4.5.3.1 Descripción del daño. 

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Es una forma de agrietamiento por corrosión caracterizada por que las grietas son iniciadas en la superficie que ocurren en equipos y tuberías expuestos a un ambiente cáustico, principalmente en soldadura sin tratamiento térmico.

Acero al carbón, aceros de baja aleación, SS serie 300 son susceptibles.


Es generalmente aceptado que los esfuerzo aproximándose a la cedencia son requeridos para el SCC, el tratamiento térmico es efectivo para prevenir SCC.


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Típicamente se propaga paralelo a la soldadura en áreas adyacentes al metal base pero también puede ocurrir en el deposito de la soldadura y en la zona afectada por el calor.

Puede ser prevenido mediante un tratamiento térmico que releva esfuerzos (por ejemplo PWHT). Un tratamiento térmico a 1150°F (621°C) es considerado un efectivo tratamiento térmico para relevado de esfuerzos de acero al carbón.


EC (corrientes acústicas), RT, PT, Emisiones acústicas.


Agrietamiento iniciando sobre la superficie interior de una curva de acero al carbón sin relevado de esfuerzos de un cambiador de calor después de 8 años en servicio cáustico de 15 % al 20 % en rango de temperatura de 140 °F a 240 °F (60 °C a 115 °C).


Agrietamiento del espejo de un boiler por concentración cáustica entre el tubo y el espejo.


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5.1.11 Corrosión por acido sulfúrico 5.1.11.1 Descripción de daño. 

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El acido sulfúrico promueve corrosión generalizada y localizada en acero al carbón y en otras aleaciones. Las zonas afectadas por el calor pueden experimentar corrosión severa.

En orden de incremento de resistencia: Acero al carbón, SS 316L, Alloy 20, fundiciones de hierro de alto silicio, fundiciones de hierro de alto níquel, aleación B-2 y aleación C276.


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a) Concentración de acido, temperatura, contenido de la aleación, velocidad, contaminación y presencia de oxidantes. b) La figura 5 - 8 muestra un trazo de la velocidad de corrosión del acero al carbón en función de la concentración de acido y la temperatura.


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5.1.11.3 Factores críticos concentración (cont). 

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5.1.11.4 Equipos o unidades afectadas.   

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c) La velocidad de corrosión del acero al carbón incrementa significativamente si la velocidad del flujo excede aproximadamente 2 a 3 ft/seg. o a concentraciones de acido debajo de 65%. d) Puntos de mezclados con agua causan calor a ser liberado y alta velocidad de corrosión puede ocurrir al comenzar a diluirse el acido. a. Unidades de tratamiento de agua. b. Líneas de efluentes, re-hervidores. c. El acido generalmente termina en el fondo de las torres y en los deservidores donde se convierte más concentrado.


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a) Mayormente general, pero ataca al acero al carbón en las zonas afectadas por el calor rápidamente. b) El ácido sulfúrico ataca la escoria dejada de la soldadura.


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5.1.11.7 Inspección y mitigación.  

a) Inspección por UT o RX. b) Cupones o probetas.

Figura 5-8 Datos de corrosión de acido sulfúrico.


Corrosión acelerada bajo un baffle.


CAUSTIC CORROSION 

En química, se dice que un producto es cáustico cuando quema los tejidos orgánicos. Estos productos pueden ser tanto ácidos como bases, orgánicos o inorgánicos. Normalmente los metales alcalinos, los metales alcalinotérreos y los hidróxidos suelen ser cáusticos. Algunos ejemplos son el hidróxido de sodio (sosa o soda cáustica), el hidróxido de potasio (potasa cáustica), y el nitrato de plata.

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La soda cáustica es uno de los elementos constitutivos básicos de la química, y como tal, encuentra una diversidad de usos. Algunas de categorías generales de uso son: fabricación de productos químicos; fabricación de pasta y papel; productos de limpieza; petróleo y gas natural; película de celulosa; proceso textil de algodón; y tratamiento de aguas.

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Unos de los principales usos químicos de la soda cáustica es en la fabricación de alúmina de la bauxita, en donde se disuelve la alúmina para poder separar las impurezas insolubles. Además, la soda cáustica tiene una variedad de usos en la fabricación de productos químicos, que incluyen neutralización del ácido residual, control del pH, lavado cáustico de gases residuales, catálisis y extracción cáustica. FUENTE: API 571

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