Presentacion de Corrosion en La Ind Petrolera

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CORROSION EN LA INDUSTRIA PETROLERA

Ing. RAFAEL PEREZ PDVSA OCCIDENTE

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CORROSION EN LA INDUSTRIA PETROLERA

CONTENIDO 1. DEFIN EFINIC ICIO ION N DE CO CORR RROS OSIO ION N 2. TIPOS DE CORROSION

3. MET METOD ODOS OS DE CO CONT NTRO ROL L DE LA CO CORR RROS OSIO ION N 4. MON ONIT ITOR OREO EO DE LA CO CORR RROS OSIO ION N 5. CASO CASOS S DE CORR CORROS OSIO ION N EN LA LA INDU INDUST STRI RIA A PETR PETROL OLER ERA A 6. IMPOR IMPORT TANCIA ANCIA DEL CONTRO CONTROL L DE LA LA CORROS CORROSION ION 7. COSTO COSTOS S ASOCI ASOCIADO ADOS S A LA CORROS CORROSION ION EN LA INDUST INDUSTRIA RIA PETROLERA

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CORROSION EN LA INDUSTRIA PETROLERA

CONTENIDO 1. DEFIN EFINIC ICIO ION N DE CO CORR RROS OSIO ION N 2. TIPOS DE CORROSION

3. MET METOD ODOS OS DE CO CONT NTRO ROL L DE LA CO CORR RROS OSIO ION N 4. MON ONIT ITOR OREO EO DE LA CO CORR RROS OSIO ION N 5. CASO CASOS S DE CORR CORROS OSIO ION N EN LA LA INDU INDUST STRI RIA A PETR PETROL OLER ERA A 6. IMPOR IMPORT TANCIA ANCIA DEL CONTRO CONTROL L DE LA LA CORROS CORROSION ION 7. COSTO COSTOS S ASOCI ASOCIADO ADOS S A LA CORROS CORROSION ION EN LA INDUST INDUSTRIA RIA PETROLERA

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1. ¿ QUE ES LA CORROSION?

Es la reacción química o electroquímica entre un material (generalmente un metal), y su ambiente, la cual produce deterioro del material y afecta sus propiedades

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¿ QUE ES LA CORROSION?

METALURGIA EN REVERSA

FABRICACIÓN Mineral Reducción de hierro Mina Refinación (Óxido de Moldeado hierro) Laminación Conformado

 Autos, y estructuras metálicas (atmósfera) Herrumbre

Tuberías (suelos, aguas, atmósfera)

Óxido de hierro hidratado

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2. TIPOS DE CORROSION 1. CORROSION GENERALIZADA 2. CORROSION LOCALIZADA • PICADURAS • CORROSION EN ESPACIOS CONFINADOS CORROSION) • CORROSION FILIFORME 3. CORROSION GALVANICA 4. FENOMENO CRACKING (AGRIETAMIENTO) 5. EROSION-CORROSION 6. CORROSION INTERGRANULAR 7. CORROSION A ALTA TEMPERATURA 8. CORROSION MICROBIOLOGICA

(CREVICE

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CORROSION GENERALIZADA  Ataque corrosivo uniformemente distribuido sobre una superficie metálica. Corrosión que procede, aproximadamente, a la misma velocidad sobre una superficie metálica.

La reacción comienza en la superficie del metal, luego procede uniformemente.

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CORROSION LOCALIZADA Ocurre en sitios discretos sobre la superficie metálica, concentrándose el proceso corrosivo en ellos. TIPOS DE CORROSION LOCALIZADA: 1. Picaduras 2. En Espacios Confinados 3. Filiforme

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CORROSION POR PICADURAS Se presenta a través de ataque profundo y estrecho. Rápida penetración en el espesor del metal. Muy poco ataque o ninguno alrededor de la picadura. Las picaduras se distribuyen aleatoriamente en los sitios más sensibilizados para su inicio: Imperfecciones en el revestimiento, zonas expuestas del metal, depósitos porosos.

 Ataque profundo y estrecho, rápida penetración del espesor  del metal.

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CORROSION FILIFORME Forma especial de celda de corrosión de oxígeno que ocurre debajo de revestimientos orgánicos o metálicos. Se desarrollan en ambientes de alta humedad (HR > 60%). Se han encontrado en sitios como: latas revestidas, estructura de aviones, muebles metálicos, cámaras, etc.

 Ataque debajo de revestimientos

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CORROSION GALVANICA Ocurre cuando un metal se cupla eléctricamente a otro metal, o a un no metal no conductor (ejemplo: grafito), en el mismo electrolito.

Carreto de Acero al Carbono

Brida de Acero Inoxidable

Ocurre cuando un metal se cupla eléctricamente a otro metal

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CORROSION POR CRACKING (AGRIETAMIENTO) Fractura frágil de un material de comportamiento dúctil, resultante de la acción combinada de corrosión y esfuerzos tensiles.

Corrosión por agrietamiento  Agrietamiento en Junta de Expansión

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CORROSION EROSION Es la corrosión de un metal causado o acelerado por el movimiento relativo del ambiente y de la superficie del metal. Es caracterizada superficialmente con un patrón direccional que es el resultado directo de los medios que fluyen

Erosión en alabes de un aspa. Erosión - Corrosión

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CORROSION INTERGRANULAR Es el ataque local preferencial en los límites de grano de los metales policristalinos. Se presenta debido a la energía interna más alta de las regiones del límite de grano. Esto se produce por la segregación de impurezas a los límites y por la precipitación de las segundas fases que pueden ser más nobles y que pueden también bajar la resistencia de la matriz circundante. El grado de la corrosión intergranular dependerá del nivel de la sensibilización y de la agresividad del ambiente corrosivo.

Corrosión intergranular en una aleación de Acero Inoxidable

Carburos en los Límites de Grano

Corrosión en los Límites de Grano, en las regiones de agotamiento de cromo (Cr)

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CORROSION POR ALTA TEMPERATURA Las formas de corrosión a alta temperatura que se han encontrado con mayor frecuencia en la industría son la oxidación y la escamación.

Tipos de Corrosión por Alta Temperatura: 1. 2. 3. 4. 5.

Oxidación Carburización Sulfidación Ataque por Haluros Descarburización (Efectos por Hidrogeno)

 ATAQUE POR OXIDACION

SULFIDACION

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CORROSION MICROBIOLOGICA Es el proceso mediante el cual los iones sulfatos o sulfitos presentes en el agua se reducen a iones sulfuro, resultando H 2S como subproducto.

SO42- + 10 H+ + 8e- ====> H2S + 4 H2O Fe + H2S ====> FeS + H 2

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3. METODOS DE CONTROL DE LA CORROSION 1. DISEÑO

2. SELECCIÓN DE MATERIALES 3. MODIFICACION DEL AMBIENTE TRATAMIENTO QUIMICO (INHIBIDORES DE CORROSION) DESAEREACION CONTROL DE pH 4. PROTECCION CATODICA 5. REVESTIMIENTOS

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METODOS DE CONTROL DE CORROSION DISEÑO

El control de la corrosión debe realizarse, siempre que sea posible, desde la etapa misma del diseño del componente o de la planta. Evitar dentro de las limitaciones del propio diseño la formación de huecos o cavidades en los cuales pueda quedar atrapada el agua, eliminar el contacto directo de metales disímiles (pares galvánicos), así como proporcionar un acceso fácil para un posterior  y planificado mantenimiento por pintura durante el servicio, por ejemplo. Estas consideraciones constituyen alguna de las normas de buena práctica que ayudarán a un mejor  control de la corrosión.

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METODOS DE CONTROL DE CORROSION SELECCION DE MATERIALES

El control de la corrosión es sólo uno de los muchos factores que intervienen en la selección de un material. El ingeniero de materiales al efectuar una determinada selección debe tener en cuenta una serie de factores, como propiedades físicas y mecánicas del material, resistencia a la corrosión, disponibilidad, facilidad de trabajo, etc., además de los aspectos económicos, antes que pensar en el material en sí mismo. La selección debería realizarse en base al material más económico, pero que reuniera la combinación de propiedades necesarias para el uso que se le va a dar. Las consideraciones económicas son muy importantes, así como el tiempo de vida esperado para el equipo e instalación. No se trata, por ejemplo, de esperar un material más barato, si el costo de la demora puede llegar a ser mayor que el de un material más caro, pero del que se tiene una disponibilidad inmediata. Tampoco se trata de seleccionar un material muy resistente a la corrosión, y por lo general muy caro, que supere largamente la duración prevista para el equipo. Lo mismo puede aplicarse en el caso de los recubrimientos. Tanto el diseño como el mantenimiento planificado deben ser tenidos muy en cuenta a la hora de realizar la selección de un material con miras a un buen control de la corrosión.

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METODOS DE CONTROL DE CORROSION MODIFICACION DEL AMBIENTE TRATAMIENTO QUIMICO (INHIBIDORES DE CORROSION)

Los inhibidores son sustancias químicas que protegen al metal contra el ataque electroquímico de soluciones agresivas. Son usados ampliamente por la industria para modificar el comportamiento de las aguas, a efectos de un mejor control de la corrosión. El comportamiento de los inhibidores puede ser muchas veces peligroso, ya que en función de la concentración o de las circunstancias, pueden jugar tanto el papel de inhibidores como de estimuladores de la corrosión.

Tipos de Inhibidores: 1. 2. 3. 4. 5.

Inhibidores anódicos. Inhibidores catódicos. Inhibidores orgánicos. Inhibidores de precipitación. Inhibidores de fase vapor 

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METODOS DE CONTROL DE CORROSION MODIFICACION DEL AMBIENTE DESEAREACION

El agua de gran pureza, es decir, el agua condensada, destilada, desionizada, desmineralizada, si contiene algo de oxígeno, s i es táai re ad a , realmente es muy agresiva frente al acero no revestido. Por desaireación del agua, se logra inhibir tal corrosión. Se puede señalar que los mejores materiales para contener agua desmineralizada son el aluminio, los aceros inoxidables austeníticos del tipo AISI 304 y los aceros al carbono protegidos con el espesor adecuado de resinas epoxi-fenólicas cuando se expone la superficie del metal al oxígeno disuelto en agua. El control de corrosión para aguas de servicio aireadas, se emplean secuestradores de oxigeno, para proteger los equipos y líneas internamente.

TORRE DESOXIGENADORA

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METODOS DE CONTROL DE CORROSION MODIFICACION DEL AMBIENTE CONTROL DE pH

La velocidad de corrosión del acero aumenta a medida que disminuye el pH, el cual al ser  muy altos suele ser muy corrosivo. La velocidad de corrosión con el pH está influenciada por la composición del electrolito. Diagrama de Pourbaix

La magnitud de pH nos indica la intensidad de acidez o alcalinidad del medio. Esta magnitud se indica por medio de una escala la cual la número siete indica que la solución con pH es neutra; los números menores a siete indican que el medio es ácido y los mayores a siete (7) indican que el medio es alcalino.

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METODOS DE CONTROL DE CORROSION PROTECCION CATODICA

La corrosión suele ser un fenómeno electroquímico por lo que se puede intentar combatirlo conectando el metal que se quiere proteger a otro metal menos noble, según la serie galvánica, que actuará entonces como ánodo de sacrificio (también llamado galvánico) o bien conectándolo al polo negativo de una fuente exterior de corriente continua.

CORRIENTE IMPRESA

ANODOS GALVANICOS

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METODOS DE CONTROL DE CORROSION RECUBRIMIENTOS ANTICORROSIVOS

El método más utilizado desde hace mucho tiempo por el hombre en contra de la corrosión es el empleo de R ec u b r i m i e n t o s A n t i c o r r o s i v o s  , es decir, pinturas que actúan como barrera en contra del un ambiente agresivo evitando el contacto entre éste y la estructura metálica a proteger. Algunos recubrimientos no sólo actúan como barrera impidiendo el contacto de la humedad con la superficie metálica, sino que poseen una segunda función, pueden actuar como inhibidores de la corrosión ó bien tener un efecto similar al de los ánodos de sacrificio en protegiendo catódicamente a la estructura sobre la cual son aplicados. Su selección, aplicación y mantenimiento son de crucial importancia ya que su efectividad dependerá de estos factores.

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4. MONITOREO DE LA CORROSION 1. INSPECCION 2. CUPONES Y PROBETAS DE CORROSION 3. METODOS ELECTROQUIMICOS •

POLARIZACION LINEAL

•

IMPEDANCIA ELECTROQUIMICA

4. ANALISIS DE DEPOSITOS 5. MONITOREO DE PROTECCION CATODICA 6. CULTIVOS BACTERIOLOGICOS

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MONITOREO DE CORROSION INSPECCION

Es posible tener una observación visual directa de la efectividad de la protección catódica, de instalar cupones de corrosión e incrustación para evaluar las condiciones internas de las líneas y equipos. Así como también, la inspección visual permite observar como están los sistemas de recubrimiento y aislamiento térmico de las instalaciones (equipos, líneas y accesorios).

INSTALACION DE CUPONES / SEGUIMIENTO AL TRATAMIENTO QUIMICO

MONITOREO DE LOS SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA

EVALUACION DE LOS SISTEMAS DE RECUBRIMIENTOS Y AISLAMIENTO TERMICO.

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MONITOREO DE CORROSION CUPONES Y PROBETAS DE CORROSION

CUPONES DE CORROSION E INCRUSTACION

INSTALACION DE CUPONES

CUPONES DE INCRUSTACION AL MOMENTO DE SER EXTRAIDOS

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MONITOREO DE CORROSION CUPONES Y PROBETAS DE CORROSION DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO DE INCRUSTACIONES EN LINEA

1. Cupones ubicados en el Tope de la Línea

L  A  Pw  Wg  2 12 2. Cupones en el Centro de la Línea

L = A + 12 Pd  Wg   2 12 

1 El 2



3. Cupones ubicados en el Fondo de la Línea

L  A  Pd  Wg  2 34  Pw  El L: longitud del portacupones, pulg.  A: longitud del cuello (normalmente 5,25 pulg.) Pw: espesor de pared del tubo, pulg. Pd: diámetro externo de la tubería, pulg. El: longitud efectiva del cupón. Para cupones de 3 ” (normalmente usados) es de 1,625 ” Wg: espacio de soldadura (1/16 ” según procedimiento de soldadura  ANSI B31.1)

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MONITOREO DE CORROSION METODOS ELECTROQUIMICOS

RESISTENCIA A LA POLARIZACION LINEAL Esta técnica es extremadamente rápida para la determinación de la velocidad de corrosión, por lo cual es utilizada en experimentos menos rigurosos. En este método la superficie de la muestra no es significativamente afectada por el experimento y puede frecuentemente ser  usada para otros estudios. En este método se aplica un barrido de potencial a velocidad especificada, hasta cubrir un rango de ±10 mV con respecto al potencial de corrosión (Ecorr). La corriente resultante es graficada en función del potencial, resultando generalmente, en una dependencia lineal. La pendiente de esta gráfica se denomina resistencia a al polarización (Rp).   r   r   o   c    E      E   n    ó    i   c   a   z    i   r   a    l   o    P

Rp Densidad de Corriente



2

i corr   A  / cm





BV 



Rp cm2

B: Constante de Stern-Gary



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MONITOREO DE CORROSION ANALISIS DE MUESTRAS (SÓLIDAS Y LIQUIDAS)

 Análisis de Hierro Total •  Análisis de Cloruros •  Análisis Granulométricos (Grava para preparación de superficies metálicas) •  Análisis Físico-Químicos generales. •

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MONITOREO DE CORROSION CULTIVOS BACTERIOLOGICOS

TECNICA DE CUANTIFICACION DE BSR EN LABORATORIO: 1. 2. 3. 4. 5.

Medio de Cultivo basado en API- RP38 Recolección e inoculación de muestras de agua del sistema de inyección (BSR planctónicas) Obtención de biofilm depositado sobre cupones (población bacteriana sésil) Incubación de muestras durante 21 días a 35ºC Cuantificación según método de las diluciones seriadas

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MONITOREO DE CORROSION MONITOREO DE PROTECCION CATODICA

El monitoreo de la Protección Catódica incluye: •

Medición de Potenciales.

•

Inspección a los T/R’s

•

Evaluación de los lechos de ánodos.

MONITOREO DE POTENCIALES EN LÍNEAS DE GAS

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5. CASOS DE CORROSION EN LA INDUSTRIA PETROLERA CASO 1: CORROSION POR CO2 (MESA) EN BOMBAS ELECTROSUMERGIBLES  AMBIENTE: CRUDO/GAS CON 9% DE CO2 TIEMPO DE FALLA: 3 MESES SOLUCION: TRATAMIENTO QUIMICO CON INHIBIDOR DE CORROSION A FONDO DE POZO CAMBIO DE MATERIALES

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CASOS DE CORROSION EN LA INDUSTRIA PETROLERA CASO 2: CORROSION MICROBIOLOGICA EN LINEAS/POZO DE INYECCION DE AGUA  AMBIENTE: AGUA DEL LAGO (CONDICIONES ANAEROBICAS) TIEMPO DE FALLA: 6 MESES SOLUCION: TRATAMIENTO QUIMICO CON BACTERICIDA

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CASOS DE CORROSION EN LA INDUSTRIA PETROLERA CASO 3: CORROSION  – EROSION EN LINEA DE 20 ”  AMBIENTE: CRUDO CON ARENA TIEMPO DE FALLA: 1 AÑO SOLUCION: CONTROL DE VELOCIDAD DE FLUJO REGULACION DEL CONTENIDO DE ARENA (TRAMPAS) MAYOR ESPESOR DE TUBERIA

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CASOS DE CORROSION EN LA INDUSTRIA PETROLERA CASO 4: CORROSION GENERALIZADA EXTERNA DE LINEA SUBLACUSTRE DE 16 ”x 8 Km  AMBIENTE: LAGO DE MARACAIBO TIEMPO DE FALLA: 16 AÑOS SOLUCION: REVESTIMIENTO PROTECCION CATODICA

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CASOS DE CORROSION EN LA INDUSTRIA PETROLERA CASO 5: CORROSION ACIDA EN SERPENTINES DE CALDERAS  AMBIENTE: ATMOSFERA ACIDA (LLUVIA ACIDA) TIEMPO DE FALLA: 1 AÑO SOLUCION: CAMBIOS EN EL DISEÑO DEL PROCESO REVESTIMIENTO

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CASOS DE CORROSION EN LA INDUSTRIA PETROLERA CASO 6: CORROSION POR ALTA TEMPERATURA EN CALDERAS (PUNTOS CALIENTES)  AMBIENTE: AGUA PARA GENERACION DE VAPOR (ALTA TEMPERATURA) TIEMPO DE FALLA: 4 MESES SOLUCION: TRATAMIENTO QUIMICO ANTI-INCRUSTANTE CONTROL DE COMBUSTION

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CASOS DE CORROSION EN LA INDUSTRIA PETROLERA CASO 7: CORROSION GALVANICA  AMBIENTE: LACUSTRE TIEMPO DE FALLA: 15 AÑOS APROX. SOLUCION: SELECCIÓN DE MATERIALES  AISLAMIENTO ELECTRICO DE MATERIALES DISIMILES

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CASOS DE CORROSION EN LA INDUSTRIA PETROLERA CASO 8: CORROSION BAJO DEPOSITOS EN LINEA DE 30 ” (AEREACION DIFERENCIAL)  AMBIENTE: AGUA DEL LAGO DE MARACAIBO TIEMPO DE FALLA: 30 AÑOS SOLUCION: REVESTIMIENTO INTERNO CON CONCRETO TRATAMIENTO QUIMICO BIOCIDA

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CASOS DE CORROSION EN LA INDUSTRIA PETROLERA CASO 9: CORROSION - ABRASION ATMOSFERICA EN OLEODUCTO DE 30 ”  AMBIENTE: MARINO TIEMPO DE SERVICIO: 40 AÑOS SOLUCION: REVESTIMIENTO CON CINTAS PETROLIZADAS

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6. IMPORTANCIA DEL CONTROL DE LA CORROSION • • • • • • • • • • • • •

Mantenimiento excesivo Reparaciones excesivas Reemplazos Pérdidas de producción Pérdidas de tiempo Contaminación de productos Pérdidas de producto Pérdidas de eficiencia Costos de energía  Accidentes Incremento en costos de capital Sobrediseños Limpieza ambiental

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IMPORTANCIA DEL CONTROL DE LA CORROSION • • • • • • • •

Seguridad Colapso estructural Fugas Fuego / Desprendimiento de tóxicos Contaminación de productos (Farmacéuticos, Alimentos,  Aguas) Confianza del cliente o consumidor   Apariencia Mayores exigencias en las regulaciones