AGRIETAMIENTO POR CORROSION Y ESFUERZO

Descripción General

• Pocos, si alguno, de los mecanismos de fallas han recibido tanta atención como el agrietamiento por corrosión y esfuerzo (SCC). Pero a pesar de trabajos de investigación enormes durante muchos años, no se ha producido ninguna teoría aceptable y generalizada que explique satisfactoriamente todos los elementos del fenómeno. El SCC es un mecanismo de falla complejo. Sin embargo, se conocen bien sus características básicas, y la abundancia de experiencia en la práctica permite por lo menos un conocimiento de trabajo moderadamente aceptable del fenómeno.

• El SCC se ha definido como una falla por agrietamiento bajo la acción combinada de la corrosión y el esfuerzo

• Los componentes del esfuerzo y la corrosión actúan sinergísticamente para producir grietas, que se inician en la superficie expuesta al corrosivo y se propagan respondiendo al estado del esfuerzo.

• Son comunes las orientaciones tipo longitudinales o transversales de las grietas en los tubos. En ocasiones, están presentes en el mismo tubo unas grietas tanto longitudinales como transversales

• Con menos frecuencia, el SCC es un resultado secundario de otro modo de corrosión primario. En tales casos, el agrietamiento, más que la corrosión primaria, puede ser la causa real de la falla

• Las grietas provocadas por esfuerzo y corrosión producen invariablemente fracturas quebradizas de pared gruesa) sin importar la ductilidad del metal.

• El SCC produce típicamente grietas angostas y ramificadas que pueden ser difíciles de detectar a simple vista.

• Es importante reconocer que las condiciones causantes del SCC puede ocurrir no sólo durante la operación de los equipos sino también durante los arranques, paros, periodos ociosos o trastornos del sistema. Los esfuerzos y las condiciones ambientales bajo estas circunstancias pueden ser bastante diferentes que aquellos encontrados durante la operación normal.

LUGARES

• es difícil especificar lugares favorecidos para el SCC. Sin embargo se pueden permitir unas cuantas observaciones generales:

• Con la posible excepción de los sistemas que usen agua de mar, agua de estuarios y/o aguas contaminadas por las industrias para enfriamiento

• las condiciones para el SCC ocurren con mayor frecuencia en el lado del proceso, especialmente cuando se usen aleaciones de cobre para condensar vapor.

• Los sitios que posean esfuerzos residuales altos, tales como los conjuntos soldados y los extremos de tubo laminados, pueden ser susceptibles.

• Los sitios sujetos a grandes esfuerzos en el servicio, tales como los puntos de restricciones físicas, pueden ser susceptibles.

• Los sitios que estén sujetos a la ebullición o la evaporación son susceptibles debido al potencial para concentrar agentes del SCC.

FACTORES CRITICOS• Los dos requisitos básicos para el SCC son los siguientes:

1. . Esfuerzo tensor suficiente La suficiencia aquí es difícil de definir porque depende de un número de factores tales como la composición de la aleación, la concentración del corrosivo y la temperatura. En algunos casos, son necesarios esfuerzos cercanos a la resistencia límite (de cedencia) del metal. En otros casos, los esfuerzos pueden ser mucho menores. Los esfuerzos en el umbral pueden variar entre el 10 y el70% de la resistencia de cedencia dependiendo de la combinación de aleación y ambiente y la temperatura

2. Un corrosivo específico

Uno de los aspectos raros e interesantes del SCC es lo específico del corrosivo. Un sistema particular de aleación es susceptible al SCC sólo cuando se expone a ciertos corrosivos, de los cuales algunos o todos pueden ser únicos para aquel sistema de aleación particular. Por ejemplo, los aceros inoxidables austeníticos (serie 300) son susceptibles al agrietamiento en soluciones con cloruros pero no los afecta el amoniaco. Por otro lado los latones se agrietarán en el amoniaco pero los cloruros no los afectará. El corrosivo no necesita estar presente en concentraciones altas. El agrietamiento ha ocurrido con niveles de corrosivo medidos en partes por millón (ppm).

Observe que los ambientes que producen SCC no son necesariamente corrosivos hacia los metales en estados no esforzados. Se listan aquí otros factores que también pueden influir en la susceptibilidad al SCC

• Temperatura• pH• Tiempo• Concentración de los corrosivos• Presencia de agentes oxidantes• Composición y estructura de los metales• Humedecimiento y secado alternados

IDENTIFICACIÓN

• Las grietas de corrosión y esfuerzo tienden a ramificarse a lo largo de las superficies metálicas.

• No se observan los indicios típicos de la corrosión, tales como la acumulación de productos de corrosión, si bien pueden manifestarse manchas en la región agrietada. Las grietas por corrosión y esfuerzo tienden a originarse en las discontinuidades físicas, tales como picaduras, mellas y esquinas. También son susceptibles las áreas que puedan poseer esfuerzos residuales altos, tales como las soldaduras y los golpes de arco

ELIMINACIÓN

• Los dos factores principales que gobiernan al SCC son los esfuerzos tensores y la exposición a un corrosivo específico. Estos dos factores obran en forma sinergística para producir grietas. Sólo un factor se necesita remover o disminuir lo suficiente para impedir el agrietamiento

ESFUERZO TENSOR

• Residual. Los componentes y los ensambles se deben recocer para aliviar esfuerzos después de las operaciones de trabajado en frío o soldadura. Sin embargo, nótese que el recocido no tiene ningún efecto sobre los esfuerzos aplicados.

• Aplicación. En general, la reducción adecuada de los esfuerzos aplicados implica el rediseño de los equipos.

Corrosivo

• Si no se puede remover enteramente del ambiente el corrosivo específico responsable, puede ser benéfico reducir su concentración, ya que la susceptibilidad al SCC depende con frecuencia de la concentración.

ADVERTENCIAS

• Las grietas de corrosión y esfuerzo tienden a ser finas, angostas y fáciles de pasar por alto. Hay disponibles varias técnicas no destructivas, tales como colorantes penetrantes, y técnicas de ultrasonido y radiográficas, para ayudar a descubrirlas.

• Es posible confundir el SCC con otros fenómenos de agrietamiento quebradizo.

• La confirmación del SCC típicamente requiere de un examen metalográfico.

• Todas las fallas ocurrieron cerca de la placa de tubos por el extremo caliente del intercambiador. La falla inicial había ocurrido 3 años antes.

• Los exámenes micro estructurales revelaron que las grietas se originaron en la superficie externa. Éstas estaban ramificadas y se extendían a través de los granos del metal (transgranulares).

• La orientación transversal de las grietas a lo largo de sólo un lado del tubo revela que el doblamiento aportó los esfuerzos para el agrietado. La placa de tubos funcionó como encogimiento para el doblado, lo que intensificó los esfuerzos en la pared del tubo adyacente a la placa.