Sesión técnica, sala Tuzandépetl, La actualización en la evaluación del fenómeno de corrosión...
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LA ACTUALIDAD EN LA EVALUACIÓN DEL FENÓMENO DE CORROSIÓN INDUCIDA POR EL AMBIENTE, EN
DUCTOS QUE TRANSPORTAN HIDROCARBUROS (SCC, SCC.C Y BIO-CORROSIÓN)
Diego Yivaldi Luna Padilla
Sergio Arzola PeraltaOscar L. González Arias
Resumen
El propósito de este documento es dar a conocer el estado actual de la evaluación de integridad de ductos con respecto a los fenómenos de corrosión conocidos como: Stress Corrosion Cracking o Agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo, SCC-C Stress corrosión Cracking circumferential o Agrietamiento circunferencial por corrosión bajo esfuerzo y Bio-Corrosión o anteriormente MIC, Microbiologically influenced Corrosión (corrosión inducida por microorganismos).
Fenómeno Descubrimiento Lugar Reconocimiento y estudio
Metodologías, ILI, PR,
Estándares, etc.SCC 1965 (Alto pH) Natchitoches,
LA, EU.1966-1970Laboratorio √
SCC 1977 (pH-CN) Canadá --- √SCC-C 1997 Canadá
(Alberta)1998 √
Bio-Corrosión 1910 ** 1960, * √
* En 1990, NACE aceptó oficialmente el término “Microbiologically Influenced Corrosion”, MIC, para referirse a este tipo de corrosión.
** Gaines, R.H. Bacterial activity as a corrosion influenced in the soil, Journal of Engineering Industrial Chemistry, 2, 128, 1910.
Cronología de aparición
Stress Corrosion Cracking SCC o Agrietamiento por corrosion bajo esfuerzo
Este tipo de corrosión se define como: un fenómeno que se presenta por la acción conjunta de tres factores; ambiente corrosivo en la superficie de la tubería, susceptibilidad del material y esfuerzos de tensión los cuales, pueden ser residuales o aplicados en relación a la fluctuación, resultado de la presión de operación de los ductos.
La traducción reconocida (en la industria) de Stress Corrosión Cracking, SCC, es Agrietamiento por Corrosión Bajo Esfuerzo ACBE.
Una variación de este fenómeno es conocida como SCC-C Circumferential Stress Corrosion Cracking (Agrietamiento circunferencial por corrosión bajo esfuerzo), cuya característica principal es que el esfuerzo que promueve la generación de grietas tiene una orientación axial. Otro tipo de corrosión acelerada es la inducida por microorganismos o Bio-Corrosión. Estos tipos de corrosión, desde su aparición han afectado severamente la integridad de los ductos que transportan hidrocarburos tanto líquidos como gaseosos.
Circumferential Stress Corrosion Cracking, SCC-C o Agrietamiento por corrosion bajo esfuerzo
circunferencial
Figura 3. Esfuerzos predominantes y relación con la orientación de grietas, esfuerzo de hoop y esfuerzo de doblez, izquierda y derecha respectivamente.
F
F F
F
Las tres tecnologías de equipo instrumentado actualmente disponibles para la detección de grietas de SCC; UT de haz angular, EMAT y TFI constituyen una gama de opciones suficiente para cubrir las necesidades de inspección del mercado, complejidad en la inspección de ductos y necesidades específicas de los operadores.
Tecnologías de inspección para la detección de SCC
Figura 4. Equipo instrumentado, UT de haz angular HR, LineExplorer® UC, NDT Systems & Services AG.
Tabla 2. Comparación de tecnologías de inspección con equipo instrumentado para la detección de grietas de SCC.
Direct Assessment Methodology SCCDA (Metodología de Evaluación Directa SCC)
Es un proceso de análisis e investigación cuyo objetivo es determinar las zonas susceptibles al fenómeno de SCC. La información requerida inicialmente para el análisis está compuesta por datos de diseño, construcción, operación y mantenimiento.
La inspección con equipos instrumentados y la metodología de evaluación directa de SCC constituyen dos herramientas independientes que permiten detectar y caracterizar grietas generadas por este fenómeno. Sin embargo, pueden ser utilizadas de forma complementaria tal como se describe en el documento NACE SP0204-2008.
Se reconocen diversas metodologías útiles para la evaluación de integridad de tuberías sometidas a presión interna, estas son: Modelo “Ln-Sec”.Modelo DFGM (Ductile Flaw Growth Model).CorLAS™Diagrama de análisis de falla FAD, API 579 y BS 7910.
Metodologías de Evaluación SCC
Tabla 3. Comparación entre metodologías de evaluación de integridad para grietas de SCC.
Figura 5. Principales elementos del diagrama de análisis de falla FAD.
Figura 6. Diagrama de análisis de falla, para una anomalía de 4.68 mm de profundidad y 152.4 mm de longitud.
Bio - corrosión (corrosión por bacterias, algas u hongos)
La Bio-corrosión, anteriormente denominada como MIC (Microbiologically Influenced Corrosion), es el proceso electroquímico en el que diversos microorganismos son capaces de iniciar, promover o acelerar el proceso de corrosión, sin alterar su naturaleza electroquímica. Los microorganismos agregan al proceso de corrosión, diversos efectos derivados de su interacción con el ambiente que rodea la superficie metálica, en este caso la del acero de construcción de la tubería. Por tanto, el sistema de dos elementos metal – solución (suelo), se transforma en: metal + solución + microorganismos. Por lo que la corrosión, queda condicionada a la interacción de estos tres componentes.
Figura 7. Factores presentes en el fenómeno de Bio-corrosión.
Nota: En 1990, NACE aceptó oficialmente el término “Microbiologically Influenced Corrosion”, MIC, para referirse a este tipo de corrosión,
(Materials Performance (MP), September 1990, p. 45).
El papel de los microorganismos en la corrosión
Los microorganismos son capaces de cambiar de forma activa el ambiente que rodea a las superficies metálicas, para facilitar el proceso de corrosión. Algunos de los modos en los que la actividad microbiana incrementa la corrosión, son los siguientes:
• Producción de metabolitos ácidos (molécula utilizada o producida durante el metabolismo de una bacteria).
• Incremento en el potencial Oxido-Reducción del metal, mediante las diferentes actividades metabólicas, favoreciendo así la corrosión
• Alteración de los gradientes de oxígeno permitiendo la aereación diferencial
• Ataque selectivo de bacterias en zonas de soldadura• Favoreciendo el proceso y la formación de picaduras debido a la
formación de bio-capas• Degradación de recubrimientos protectores• Disolución de capas protectoras en la superficie metálica.
Diagnóstico de la biocorrosión
Identificación de los organismos presentesTécnicas de cultivoEnsayos bioquímicosTécnicas genéticas MicroscopíaLaserFuerza atómicaElectrónica de barrido Análisis morfológico de la pérdida de metalAnálisis de los productos de corrosiónComposición química
Factor o característica del tipo de corrosión
Agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo y
SCC-CBio-Corrosión
Presencia de agua X X
Velocidad de crecimiento acelerada X X
Pronóstico de vida útil difícil de estimar X X
Intervalo de pH X X
Diferentes Etapas de crecimiento X X
Fallas en el recubrimiento X X
Tabla 4. Factores que tienen en común el SCC, SCC-C y la Bio-Corrosión.
a) b)
Figura 8. Etapas de crecimiento simplificadas para los fenómenos de a) Bio-corrosión y b) SCC.
Casos registrados de estos fenómenos en México
La primera Inspección en Línea con Equipo Instrumentado de Ultrasonido (2004), se realizó en el Oleoducto de 30” D.N. Nuevo Teapa – Venta de Carpio, 2 Secciones con una longitud aproximada de 132 Kilómetros. 2 años más tarde, se realizó una segunda Inspección en Línea (2006), en dos secciones más (94 kilómetros). En los años 2008 y 2009 se inspeccionaron 10 secciones de un Oleoducto de 24” con una distancia total de 573 Km. Esto suma una distancia total de inspección de 799 Kilómetros en los cuales se han detectado más de 400 anomalías relacionadas con el Agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo, incluyendo 6 anomalías de SCC orientadas circunferencialmente.
Figura 9. Grietas detectadas mediante equipos de UT de haz angular en a) el 2004 y b) el 2008, en tuberías de 30 y 24” respectivamente. Estas anomalías fueron corroboradas en campo y evaluadas mediante las metodologías anteriormente descritas.
a) b)
Respecto al fenómeno de Bio-Corrosión, no existen registros de la presencia de este fenómeno en México, se han tenido hallazgos que pudieran estar relacionados al fenómeno sin que se haya comprobado el origen de los mismos.
En la mayoría de estos casos, no se han difundido de manera apropiada en la industria del transporte de hidrocarburos.
Figura 9. Anomalías de pérdida de metal, posiblemente ocasionadas por la presencia de bacterias en tuberías de conducción de hidrocarburos de: a) 36”
y b) 24”, respectivamente.
a) 2011. b) 2013.
Métodos de prevención y control
Dentro de los principales métodos de mitigación y control aceptados en la industria del transporte de hidrocarburos, a continuación se mencionan los más significativos: Modificación del entorno
Recubrimiento adecuado (funcional)
Protección catódica (suministro de corriente)
Utilización de biocidas (Bio-corrosión)
Mitigación de SCC No. Operadores % de Operadores
Modificación de las condiciones de operación 17 50
Instalación selectiva de envolventes 17 50
Limpieza y recubrimiento 12 35
Desbaste y recubrimiento 15 44
Modificación del ambiente circundante 2 6
Otros 15 44
Tabla 5. Acciones de mitigación para el SCC, aplicadas en EUTomada de SCC Study TTO Number 8, Department of Transportation, 2005.
Office of Pipeline Service.
Conclusiones
- A pesar de que son muchos los esfuerzos que se están realizando actualmente para la detección y atención de este tipo de fenómenos, también es cierto que son muchas las acciones que faltan por realizar a fin de minimizar la presencia y el efecto que tienen sobre la industria, estas formas particulares de desgaste. Inspección, Detección, y EvaluaciónInvestigación en CampoAdecuación de Normas, procedimientos, (Estandarización nacional)Creación y Administración de Bases de Datos, casos, estadísticas, (Metodologías de administración) Reconocimiento en campoMayor difusión y comprensión de estas 3 formas de corrosión
Conclusiones (cont.)
- La detección y caracterización de este tipo de anomalías, aporta información crítica para la toma de medidas tanto preventivas como correctivas en la industria del transporte y distribución de hidrocarburos. - Es conveniente que los programas de mantenimiento (preventivo y correctivo) futuros se efectúen conforme a las necesidades particulares de inspección de anomalías, las cuales pueden incluir la detección, evaluación, mitigación y reparación de anomalías relacionadas con el SCC y la Bio-Corrosión.