TEMA I. Aspectos Basicos de La Corrosion

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICERRECTORADO PUERTO ORDAZ CENTRO DE ESTUDIOS DE CORROSION Y BIOMATERIALES

Prof. Dra. Linda Gil. UNEXPO

CENTRO DE ESTUDIOS DE CORROSION

Dra. Linda Gil de Fuentes Centro de Estudios de Corrosión Departamento de Ingeniería Metalúrgica UNEXPO-VICERRECTORADO DE PUERTO ORDAZ Email:[email protected] Telfax 0286-9618724, 04261901442 0286-3182485


Dra. Linda Gil de Fuentes Centro de Estudios de Corrosión Departamento de Ingeniería Metalúrgica UNEXPO-VICERRECTORADO DE PUERTO ORDAZ Email:[email protected] Telfax 0286-9618724, 04261901442 0286-3182485

OBJETIVO:


Suministrar las herramientas necesarias para que el participante reconozca los mecanismos de degradación (corrosión y desgaste) en equipos y componentes de la industria petrolera, y formas de prevención y control.


EXPECTATIVAS DEL CURSO Este curso presenta los principios fundamentales de los mecanismos de corrosión ayudando a los participantes a reconocer los problemas causados por ellos, determinar sus causas y como paso final a comprender y seleccionar los métodos más adecuados de control. Todo lo anterior conlleva a una comprensión de la corrosión y su control lo cual es vital para cualquier compañía que espera disminuir los altos costos que directa e indirectamente son atribuidos a la corrosión.


Ejercicio de Presentación POR FAVOR DÍGANOS: Su nombre  El nombre de su compañía  Su puesto  Su experiencia en corrosión 

CONTENIDO


1.- INTRODUCCION A LA CORROSIÓN 2.- FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CORROSION 

INHERENTES AL MEDIO  INHERENTES AL MATERIAL METÁLICO

3.- MECANISMOS DE DEGRADACION DE LOS MATERIALES, MÁS COMUNES EN LA INDUSTRIA PETROLERA: Corrosión

galvánica Corrosión Picadura Corrosión hendidura o por Aireación Diferencial Corrosión por CO 2 Corrosión por H2S. Corrosión bacteriana Corrosión-Desgate: Erosion-Cavitación. Daño por Hidrogeno Corrosión Bajo Tensión 


4.- CORROSION EN LA INDUSTRIA DEL PETROLEO Y GAS: CORROSION

EN INSTALACIONES DE SUBSUELO: perforación de pozos y tuberías de revestimiento. CORROSION EN INSTALACIONES DE SUPERFICIE: cabezales de pozos, líneas de flujo, separadores. CORROSION EN INSTALACIONES DE PROCESAMIENTO DE GAS: sistemas de inyección, tanques de almacenamiento, deshidratación de crudo

5.- MONITOREO DE LA CORROSION Inspección visual, cupones, sondas de resistencia eléctrica (ER), sondas de resistencia a la polarización lineal (LPR), pruebas químicas.

6.- MÉTODOS DE PREVENCIÓN. Diseño

Selección de materiales. Protección catódica. Uso de inhibidores. Recubrimientos. Control ambiental. 


1. Gil Linda:

BIBLIOGRAFÍA

Fundamentos de

la Corrosión y Protección de los

metales. UNEXPO, Departamento de Ingeniería Metalúrgica, 1995. 2. Fontana , M. And Greene, N.: Corrosion 3. Uhlig, N.:

Engineering, , 1975. Corrosión y Control de la Corrosión. Editorial

URMO,

España, 1975. 4. Dominquez Jorge: Introducción

5.

a la Corrosión y Protección de los

Metales. ISPJAE. 1987. E. E. Stansburry: Fundamental of electrochemical corrosion. ASM Internacional, Material Park, Ohio 44073-0002, USA, 2000.

6. S. L. Charla, R.K.Gupta:

Materials selection for corrosion control,

ASM Internacional, 1997.

www.biblioteca.ivic.ve


www.nace.org



Descripción General – Reglas 





  

Las clases inician a la hora designada  Horario: 7 a.m. a 3 p.m. diario Los participantes son responsables de su propio aprendizaje y puntualidad Apagar celulares y/ o colocar en vibrar, POR FAVOR hacer ni contestar llamadas en clase Descansos para comer Baños disponibles Áreas para fumar


Tarea de Equipo : Expectativas y Reservas

Trabajarán en equipos a lo largo de la semana en una amplia variedad de tareas, ejercicios y asignaciones  Como equipo, elaboren una lista de las expectativas obre este curso.  Resuman las respuestas de su equipo en una hoja de rotafolios  Prepárense para una presentación de cinco minutos a todo el grupo. Seleccionen a un portavoz de su equipo para hacer la presentación Tienen 20 minutos para terminar la tarea. 


TEMA I. ASPECTOS BASICOS DE LA CORROSION


TEMA I. INTRODUCCION A LA CORROSIÓN Definición

de la Corrosión Importancia y Daños por Corrosión Tipos de Corrosión

Comúnmente estamos en contacto con algún tipo de estructura, instalación, equipo, etc., con señales claras de corrosión, tales como óxido, perdida de espesor, grietas, entre otros.


Unas de las características de este proceso es la NATURALIDAD con que ocurre, ya que sucede en forma ESPONTÁNEA. LOS METALES NO SE ENCUENTRAN EN FORMA AISLADA EN LA NATURALEZA, LO COMÚN ES OBSERVAR MINERALES. Esto es resultado de la disminución de la energía de los átomos al estar combinados con especies químicas como el oxígeno.





CORROSIÓN


a)La destrucción o deterioro de un material debido a la interacción de naturaleza química o electroquímica con su medio ambiente. a)La destrucción de un metal por otros medios, que el esfuerzo mecánico y a) La metalúrgica extractiva en reserva. Estas definiciones concuerdan en que la CORROSIÓN ES UN PROCESO DESTRUCTIVO, ya que los metales y las aleaciones PIERDEN CIERTAS PROPIEDADES mecánicas y físicas, bajo las cuales fueron diseñados.

NORMA ISO 8044


“ Interacción físico-química entre un metal y su medio ambiente, que ocasiona modificaciones en las propiedades del metal y, a menudo, una degradación de las funciones del metal, del medio o del sistema técnico constituido por ambos ”.

CORROSIÓN EN LA INDUSTRIA PETROLERA


En sentido amplio, la corrosión puede definirse como “la destrucción de un material por interacción química, electroquímica o metalúrgica entre el medio y el material”. La NACE International la define como “el deterioro de una sustancia (generalmente un metal) o de sus propiedades debido a una reacción con su medio ambiente”.



LA CORROSIÓN COMO UN PROCESO INVERS0 A LA METALURGIA SUBSUELO (Mineral de hierro: óxidos, sulfuros)

METALURGIA

ADICIÓN DE ENERGÍA

• Concentración • Refinación • Fusión en horno eléctrico • Colada • Laminación • Forja

Tubería enterrada HERRUMBRE (óxido de hierrro hidratado)

CORROSIÓN

ACCIÓN DEL AMBIENTE (Humedad, contaminates, etc.) Prof. Dra. Linda Gil. UNEXPO


Tanque de almacen.


EL nivel de costo y de esfuerzo involucrado en la producción de los diferentes metales, equipos e instalaciones utilizadas por la humanidad. Note como a través de la CORROSIÓN, la naturaleza DEVUELVE todo este proceso a su punto de partida: minerales, EN FORMA FÁCIL Y SIN NINGÚN COSTO PARA ELLA.


La corrosión es por tanto un proceso NATURAL Y ESPONTÁNEO Cuanto mayor ha sido la energía gastada en la obtención del metal, tanto mayor será la facilidad para corroerse

METALES NOBLES

METALES ACTIVOS

CORROSIÓN = CÁNCER DE LOS METALES



Para

efectos prácticos, ES CASI IMPOSIBLE ELIMINAR LA CORROSIÓN y el secreto efectivo de la ingeniería en este campo radica MÁS EN SU CONTROL, que en su eliminación siendo necesario tomar en cuenta el fenómeno corrosivo desde EL DISEÑO DE LAS INSTALACIONES Y NO DESPUÉS DE PONERLAS EN OPERACIÓN.

EL

PROFESIONAL QUE TRABAJA EN PROBLEMAS DE CORROSIÓN NECESITA SABER DONDE EMPEZAR Y TENER UN CONOCIMIENTO BÁSICO PARA RECONOCER LA CORROSIÓN, CÓMO SE PRODUCE, CÓMO IMPEDIR SU SEVERIDAD, QUÉ HERRAMIENTAS SON NECESARIAS, TÉCNICAS DE INSPECCIÓN, VARIABLES DE DISEÑO QUE AFECTAN A LA CORROSIÓN, SELECCIÓN DE MATERIALES Y LA FORMA DE INTERPRETAR Y APLICAR LA INFORMACIÓN DEL PROBLEMA CORROSIVO, ASÍ COMO SABER DONDE OBTENER AYUDA.


IMPORTANCIA DE LA CORROSIÓN FACTOR SEGURIDAD Fallas por corrosión de equipos o sistemas técnicos con consecuencias de pérdida de vidas humanas

FACTOR CONSERVACIÓN Las fuentes de los metales (minerales), reservas de aguas, etc. son limitados.

FACTOR ECONÓMICO Gastos directos e indirectos ocasionados por la corrosión y por los métodos de prevención Prof. Dra. Linda Gil. UNEXPO


A) COSTOS DIRECTOS ESTOS COSTOS SON CUANTIFICABLES (MONTOS) 1.Pérdidas de producción por paradas no programadas. 2.Altos costos de mantenimiento. 3.Pérdidas de calidad del producto debido a contaminación con productos de corrosión. 4.Pérdida de eficiencia. ya que los coeficientes de seguridad, sobre diseño de equipo y productos de corrosión por ejem, decrecen la velocidad de trasmisión de calor en cambiadores de calor

b) COSTOS INDIRECTOS


• Paralización de la actividad productiva para efectuar una reparación imprevista (Ejm. La reparación de una tubería en el oleoducto puede ocasionar un costo de algunos miles de dolares, pero la paralización para efectuar la reparación representa unos US $ 20.000 /hora). • Pérdidas de productos y explosiones provocadas por fugas (combustible, agua, gas, etc.). • Pérdida de eficiencia (transferencia de calor). • Exceso en la inversión de capital sobredimensionamiento, reposición y mano de obra.

por

•MUCHAS VECES ES DIFICIL DE CUANTIFICAR (MONTO) Prof. Dra. Linda Gil. UNEXPO

Costos de la corrosión “Prevenir es Conservar”

GANANCIAS POR EN FALLAS DE CORROSIÓN CENTRO DE ESTUDIOS DE CORROSION



NATURALEZA DE LA INTERACCIÓN •Química • Electroquímica 1.

2. NATURALEZA DEL MEDIO CORROSIVO •Gaseosa. • Atmosférica •Líquida. • Subterránea. 3.MORFOLOGÍA DEL DAÑO Corrosión uniforme Corrosión hendidura

Con esfuerzos Corrosión Bajo Tensión Corrosión fatiga

Corrosión picadura Corrosion -Erosión Corrosión intergranular Daño Por hidrogeno Corrosión por aireación Corrosión fricción diferencial

Tipos de corrosión según el mecanismo o naturaleza de la interacción


• Corrosión húmeda o de mecanismo electroquímico. - Se da en presencia de humedad. - El 80% de los casos de corrosión reportados pertenecen a este tipo. • Corrosión seca, oxidación directa o corrosión química. - No existe película de humedad, es decir se da en un ambiente seco (altas temperaturas). Prof. Dra. Linda Gil. UNEXPO

CORROSIÓN SECA


Ocurre en ambientes no-electrolíticos, los cuales son en la mayoría de los casos, gases secos. Este tipo de corrosión obedece las leyes de la cinética de las reacciones químicas heterogéneas (sólido-gas) Corrosión del acero en sulfuro de Hidrogeno 3Feº (sólido) + SO2 (gas) Acero

+ dioxido de azufre

FeS (sólido) + FeO ( sólido) Sufuro de hierro +Oxido



HORNILLA DE GAS

PALANQUILLA DE ACERO CALENTADA ANTES DE SER LAMINADA


DEFINICION DE CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA

  


SE DEFINE COMO LA DESTRUCCIÓN DEL MATERIAL METÁLICO EN: Un ambiente acuoso, (húmedo o completamente líquido) Medio electrolítico especies iónicas (aniónes y catiónes) y Ocurre un flujo de corriente entre el ambiente y el material metálico.

PROCESO DE CORROSIÓN


CONDICIONES ESENCIALES PARA CORROSIÓN:

ANODO CATODO ELECTROLITO CONTACTO METÁLICO

CELDA O PILA DE CORROSIÓN Al eliminar uno de estos componentes, la corrosión cesará.


Reacciones Electroquímicas 

Reacción de oxidación  





Ocurre en el ánodo Ocurre cuando un átomo o molécula pierde electrones Disminuye la carga negativa

Reacción de reducción  



Ocurre en el cátodo Ocurre cuando un átomo o molécula gana electrones Aumenta carga negativa


CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA 





A fin de que ocurra corrosión debe ocurrir ambas reacciones a la vez. Si alguna de las reacciones es evitada, retardada o simplemente no tiende a ocurrir, el proceso de CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA NO OCURRE.


TIPOS DE REACCIONES OXIDACIÓN, la cual ocurre en el ÁNODO, y una reacción de REDUCCIÓN, la cual ocurre en el CÁTODO. A fin de que ocurra corrosión debe ocurrir ambas reacciones a la vez. Si alguna de las reacciones es evitada, retardada o simplemente no tiende a ocurrir, el proceso de CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA NO OCURRE.

Mecanismo de la corrosión electroquímica


La

corrosión electroquímica o “húmeda” se debe a la actuación de celdas electroquímicas, las cuales generan sobre la superficie del metal. 

zonas anódicas (ocurren reacciones de OXIDACION) y



zonas catódicas( reacciones de REDUCCION) .

Zona anódica

+

-

+

-

-

+

-

+

-

+

Zona catódica En las zonas anódicas se da la disolución o corrosión del metal

PROCESO DE CORROSIÓN


CONDICIONES ESENCIALES PARA CORROSIÓN:

ANODO CATODO ELECTROLITO CONTACTO METÁLICO

En las zonas anódicas se da la disolución o corrosión del metal.


Una reacción de corrosión es del tipo electroquímica y puede expresarse parcialmente por la ionización de un metal, es decir el proceso por el cual un átomo metálico pierde electrones y queda cargado con un exceso de cargas positivas (iguales a las cargas negativas de los electrones que se pierden). Dicha entidad cargada constituye un ion positivo o catión. 

Reacción de Reducción Evolución del Hidrógeno 2 H + 2e– +

H2

Ion Metálico M+n

Reacción anódica (ANODO) Fe +2 Fe+2 +2e-

VIDEO DE CÓMO OCURRE LA CORROSION


CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA ¿Qué ocasiona que los electrones fluyan en una celda de corrosión? 

Las celdas de corrosión se crean cuando hay un desequilibrio de energía, causando un movimiento de la energía de niveles altos a niveles bajos. TERMODINÁMICA

CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA


Las mediciones eléctricas se usan para describir los procesos (potencial y corriente).  La medición del potencial mide diferencias de energía,  Cuando la corrosión ocurre, el ánodo se encuentra en un estado de energía más alto que el cátodo (los electrones fluyen del ánodo al cátodo).  Las áreas designadas como el ánodo y el cátodo pueden intercambiarse dependiendo de las condiciones 

Reacciones mas comunes


CÁTODO: ocurren las reacciones catódicas. Todas aquellas reacciones

que consumen electrones

•Evolución de hidrógeno (MEDIOS ACIDOS )

2H +

+

2e-

H2

•Reducción de oxígeno (sol. ácidas)

O2 + 4H+ + 4e-

•Reducción de oxígeno (sol. básicas o neutras)

O2 + 2H2O + 4e

•Reducción de iones metálicos

M3+ + e-

M2+

2H2O 4OH-

CORROSION DEL ZINC EN ACIDO SULFURICO AIREADO ANODICA: Zn

Zn +2 + 2e-

Multiplicamos por (3) la reacción anódica: 3Zn

3Zn +2 + 6e-

CATODICA: O2+ 4H+ + 4e-

2H + + 2e TOTAL: 3Zn + O2 + 6H+ 2H2O +H2

-

2H2O H2 3Zn+2 +

Celda de Corrosión dentro de una Tubería (en presencia de electrolito y ausencia de oxígeno) Fe

2H

Fe+2 + 2e-

2H+

Fe++ Fe

Superficie de Metal

< e

Flujo de Electrones

+

+ 2e H2

H2 Electrolito

LA CORROSIÓN DEL ACERO EN ACIDO CLORHÍDRICO AIREADO


REACCIÓN ANÓDICA Fe Fe+2 + 2e- X (3) 3Fe 3 Fe+2 + 6eREACCIÓN CATÓDICA O2 + 4H+ 4e2H2O 2H + 2e - H2 REACCIÓN TOTAL 3Fe (OH) 2 3Fe + 6H+ + O2(g) 3 Fe+2 + 2H2O + H2 Este HIDRÓXIDO FERROSO Fe (OH)2 forma una capa barrera a la difusión sobre la superficie del hierro a través de la cual el oxígeno debe difundir. El color es blanco cuando la sustancia es pura, luego es verde debido a una incipiente oxidación por el aire. En la superficie más externa de la película de óxido si hay acceso de oxígeno se convierte el óxido ferroso en hidróxido férrico: Fe (OH)2 + ½ H2O + 1/402 (gas) Fe (OH)3 +



CORROSIÓN EN LA INDUSTRIA PETROLERA


Los efectos de la corrosión sobre instalaciones y equipos industriales produce anualmente pérdidas que llegan a cifras muy importantes: en los países industrializados se ha valorado en el 3% del PBI. Este porcentaje puede tomarse sobre la valoración equivalente de la industria petrolera y del gas para llegar a una cuantificación aproximada de sus efectos económicos.

De todas las fallas que ocurren en las operaciones de la industria del gas y del petróleo la más importante es la corrosión con el 63% de los casos.

FALLAS EN LA INDUSTRIA PETROLERA


A nivel mundial, el 63 % de las fallas en las tuberías de transporte de Gas Natural y/o Crudo es causado por corrosión. • 50 % Corrosión interna

• 13 % Corrosión externa

En la industria petrolera venezolana los costos por corrosión anuales están en el orden de 120 millones de dólares.


MECANISMOS DE DEGRADACIÓN EN LA INDUSTRIA PETROLERA:

Prof. Dra. Linda

FALLAS EN LA INDUSTRIA PETROLERA TIPOS DE FALLAS Por CO2

% 28

Por H2S

18

En Soldaduras Picaduras Corrosión-Erosión Galvánica Corrosión en Espacios Confinados

18 12 9 6 3

Impacto Corrosión bajo Tensión

3 3



TIPOS DE CORROSIÓN - Repaso •ATAQUE UNIFORME •GALVANICA •HENDIDURAS (Depósitos)

2Fe + 2H2O + O2

2Fe++ + 4OH-

2Fe(OH)2 + H2O + 1/2O2

2Fe(OH)2

2Fe(OH)3 Oxido


Pinturas, Revestimientos Inhibidores de corrosion, Materiales, P.C. Matl´s cercanos en la tabla galvánica

Dos metales diferentes en contacto. por diferencia de oxígeno en lugares confinados En lugares confinados

Empacaduras aislantes, revestimientos Evitar Ranuras, Empacaduras repelentes de agua, Completar soldaduras, depositos, Velocidad, Pigging.

•PICADURAS

Ataque muy localizado por diferentes mecanismos, CO2, H 2S, O2, Cl-, Ácidos. Dificil de monitorear

Inhibidores, pinturas, fluido, materiales.

•INTERGRANULAR

Impureza en los bordes de los granos. Enriquesimiento de una de la aleaciones. Area vacias de Cr menos Corrosión.

Soldadura Eléctrica mayor T menor t. Matl ´s < 0,03% C (316L), Tto. Térmico, Aleciaones Columbium, Tantalum

•DISOLUCION SELECTIVA

Cuando uno de los elementos de la aleación sale de la matriz principa por efectos de corrosión. Bronce: Dezincificación. Hierro Colado: Grafitización

Revestimientos, Pinturas.

•EROSION/CORROSION

Efecto conbinado por la presencia de arena, corrosión en presencia de altas velocidades de flujo.c

Matl´s, reducción de velocidades, inhibidores, descontinuidades.

•ESFUERZOS (SCC)

Agrietamiento del metal causadopor la acción conbinada de esfuerzos en tensión en medio corrosivo.

Inhibidores, Revestimientos, Dsiminuir esfuerzos, Shot peening.

•FATIGA

Fatiga de material en medios corrosivos.

•BIOLOGICA

Organismos que crean condiciones corrosivas y forman depósitos: SRB´s, SOB´s, APB´s, Algas, Teredos. Moluscos, Pelo de Oso. Etc.

•DULCE

CO2

Inhibidores, Matl´s, Evitar fatiga Biocidas, Revestimientos, Pinturas, Pigging, Revestimientos, Pinturas, Pigging, Inhibidores, Agua, Matl´s. Revestimientos, Pinturas, Pigging,


Mecanismos de Corrosión Interna  

 

 

Corrosión General Corrosión Localizada  Picaduras  Hendidura Corrosión Galvánica Ataque relacionado con la Velocidad/Flujo  Erosión  Erosión-corrosión  Fragilización  Cavitación Corrosión Inducida Microbiológicamente Agrietamiento Asistido por el Ambiente  Agrietamiento inducido por hidrógeno  Fragilización por hidrógeno  Agrietamiento de corrosión por esfuerzo  Ampollamiento por Hidrógeno  Agrietamiento por esfuerzo de sulfuro

TEMA I. Aspectos Basicos de La Corrosion

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