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MONITOREO DE CORROSIÓN EN
TUBERÍAS DE TRANSPORTE DE CRUDO
Y GAS NATURAL
CENTRO DE ESTUDIOS DE
CORROSIÓN
¿ COMO DETECTAR PROBLEMAS DE CORROSIÓN?
¿Porque es importante detectar los
problemas de corrosión?
Permite la aplicación de medidas control
y correctivas cuando el problema de
corrosión es pequeño y fácil de manejar,
evitando fallas catastróficas del material.
¿ COMO DETECTAR PROBLEMAS DE CORROSIÓN?
¿Como identificar la corrosión en sus comienzos?
Deben buscarse factores que puedan
acelerar la velocidad de corrosión y
identificar cuanto afectan estos factores
al material, de tal manera que pueda
justificarse combatirla desde sus
primeras manifestaciones.
¿ COMO DETECTAR PROBLEMAS DE CORROSIÓN?
¿Cuáles factores buscar?Agua: debe estar presente antes de que cualquierproblema de corrosión comience.
Gases ácidos: Sulfuro de Hidrogeno y dióxido decarbono presentes en tuberías y pozos de gas yque disueltos en agua forman ácidos agresivos, elH2S puede generarse por la presencia de bacteriassulfato reductoras.
Aire (oxigeno): penetra en los sistemas pordiferentes vías y pequeñas cantidades del mismogeneraran serios problemas de picaduras.
¿ COMO DETECTAR PROBLEMAS DE CORROSIÓN?
Metales diferentes en contacto que puede
causar corrosión galvanica.
Fluido a altas velocidades (turbulencia): que
provoca la ruptura de películas protectoras
como en el caso de pozos de gas con altas
velocidades de producción.
Presencia de celdas de concentración
MONITOREO DE CORROSIÓN
Corresponde a lasetapas tomadaspara determinar yestimar que tipos yvelocidades deataques decorrosión ocurrenen el sistema, asícomo detectarcambios en lacorrosividad.
MONITOREO DE CORROSIÓN
El monitoreo de corrosión se ha convertido
en un aspecto importante del diseño y
operación de modernas plantas
industriales, ya que permite a los
Ingenieros de planta y al personal
identificar los daños causados por la
corrosión.
MONITOREO DE CORROSIÓN
El termino monitoreo
utilizado en este
contexto, implica
cualquier técnica
para evaluar el
progreso o velocidad
de corrosión.
¿POR QUÉ MEDIR LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN?
En presencia de un proceso corrosivo, es
necesario cuantificar la magnitud de los daños que
pudieran ocurrir.
Los valores de velocidad de corrosión permiten
justificar los gastos para el control del problema o
no.
Estas medidas son mas útiles si los ensayos son
realizados en un largo periodo de tiempo ya que
esta puede estar cambiando instantáneamente en
el tiempo.
Criterios para seleccionar las técnicas para la medida de velocidad de
corrosión
Tiempo de Medida
Tipo de Información Obtenida
Tiempo de Respuesta
Aplicabilidad Según el Medio Corrosivo
Tipo de Corrosión
Criterios para seleccionar las técnicas para la medida de velocidad de
corrosión
Tiempo de Medida: medidas instantáneas o
tiempos largos.
Tipo de Información Obtenida:
Medición de la velocidad de corrosión
Perdida total de material.
Espesor remanente del material
Tipo de distribución del deterioro.
Criterios para seleccionar las técnicas para la medida de velocidad de
corrosión
Tiempo de Respuesta: La tecnica mas
rapida para determinar la velocidad de
corrosión instantanea debe ser escogida.
Aplicabilidad según el Medio Corrosivo:
Técnicas electroquímicas: Medio electrolítico
conductor.
Técnicas no electroquímicas: En algunos medios
gaseosos, fluidos no conductores y electrolitos.
Criterios para seleccionar las técnicas para la medida de velocidad de
corrosión
Tipo de Corrosión: la
mayoría de las técnicas
se basan en la detección
de corrosión uniforme.
Sin embargo, otras
permiten determinar
algunos tipos de
corrosión localizada.
Técnicas de Medición de Velocidad de Corrosión
Técnicas Electroquímicas
Técnicas no Electroquímicas
Técnicas Auxiliares
Técnicas Electroquímicas
Corresponden a medidas
relacionadas con corriente –
potencial, bajo condiciones
bien controladas pueden
aportar:
Velocidad de Corrosión.
Tendencias a la pasivación del
material.
Formación de picaduras.
Comportamiento electroquímico
del material
Técnicas Electroquímicas
Resistencia a la polarización.
Potenciostática.
Potenciodinámica.
Galvanostática.
Galvanodinámica.
Potencial de Corrosión.
Galvánica.
Penetración de Hidrógeno.
Coulostática.
Voltametria Cíclica.
Ruido Electroquímico
Corriente Directa
Corriente Alterna Impedancia Faradaica.
Voltametria Cíclica.
Técnicas Electroquímicas
CORRIENTE DIRECTA
Resistencia a la polarización: Es una de las más usadas para medir
velocidad de corrosión. Se basa en la medida de la resistencia aparente de
un electrodo de trabajo que se polariza anódica o catódicamente a valores
de sobrepotencial no mayores de 10-20 mV. Se determina midiendo la
velocidad de corrosión instantánea, debe realizarse en medios
electroliticamente conductores (incluye la caida IR).
Técnicas Electroquímicas
Probetas de Resistencia a la Polarización
Técnicas Electroquímicas
Configuración de los Electrodos:
2 ó 3
Técnicas Electroquímicas
Curvas de Polarización Anódica y Catódica
Controlar la corriente y medir el potencial
resultante.
Controlar el potencial y medir la corriente
resultante.
El cambio de potencial como se resultado
de un flujo de corriente se conoce como:
Polarización.
Técnicas Electroquímicas
Curvas de Polarización Anódica y Catódica
1. Polarización Anódica: Esta representada como una
reacción del metal la cual predomina a potenciales +
positivos que el potencial de corrosión a circuito
abierto.
2. Polarización Catódica: Esta representada como una
reacción de reducción la cual predomina a potenciales
+ negativos que el potencial de corrosión a circuito
abierto.
Técnicas Electroquímicas
Tipos de Polarización Anódica y Catódica
Polarización por Activación
Polarización por Concentración.
Polarización por Resistencia
Técnicas Electroquímicas
Pruebas de polarización Galvanostáticas y galvanodinámicas
Se utiliza un instrumento controlador de
corriente. La corriente es incrementada en
intervalos regulares (galvanostato) o
continuamente y el potencial resultante es
medido al alcanzar un valor de estado
permanente (galvanostáticamente) o es
graficado automáticamente en cada instante
(galvanodinámicamente).
Técnicas Electroquímicas
Pruebas de polarización potenciostáticas y
potenciodinámicas
Determinan el perfil total de la velocidad de
corrosión para un sistema metal-electrolito sobre un
rango de potencial mediante un potenciostato. El
potencial del electrodo es cambiado a pasos o
continuamente y se mide la corriente luego de
alcanzar un estado permanente o se registra
automaticamente (Norma ASTM- G5).
Técnicas Electroquímicas
Parametros determinados:Ecorr, Epp, icp , ip y el rango del potencial pasivo
Técnicas Electroquímicas
Potencial de Corrosión
El potencial de corrosión se mide conrespecto a un electrodo de referenciacuyo potencial debe ser conocido ymantenerse constante. La elección delelectrodo de referencia dependerá delmedio corrosivo. En ningún caso aportainformación acerca de la velocidad decorrosión.
Técnicas Electroquímicas
Galvánica
Basada en el diagrama de Evans y se aplica a sistemas
donde ánodos y cátodos se encuentran separados
convenientemente, se puede utilizar el potenciostato para
efectuar esta prueba conectando el circuito externo de
forma tal que los dos electrodos tengan el mismo
potencial eléctrico, midiendo entonces la corriente
eléctrica drenada.
Técnicas Electroquímicas
Impedancia Faradaica
Consiste en la aplicación de una señal sinosoidal
de pequeña amplitud (pocos milivoltios) en una
amplia gamma de frecuencias. La respuesta es
otra señal sinosoidal de idéntico periodo y de
distinta amplitud, desplazada un determinado
Angulo de fase.
Técnicas Electroquímicas
Monitoreo de HidrogenoEl hidrogeno es uno de los productos originados enprocesos de corrosión en medios generalmente ácidosdonde ocurre la reacción catódica de descarga deprotones complementaria de la anódica de disolucióndel metal.
La medida del aumento de la presión de H2 mediante ladeterminación de permeabilidad y coeficientes dedifusión de átomos a través de materiales metálicosson equivalentes a la velocidad de corrosión. Ladeterminación de hidrogeno es importante paraestudiar procesos de fragilización, corrosión bajotensión y ampollamiento.
Técnicas Electroquímicas
Probeta de HidrogenoLa probeta de Hidrogeno sirve de colector y catalizadorde las reacciones y oxidaciones que producenhidrogeno como resultado de reacciones catódicas ensistemas ácidos no oxidantes. Estos átomos deHidrogeno se difunden a través del espesor delrecipiente y son liberados hacia la superficie exterior.
La probeta de Hidrogeno esta limitada a sistemas contemperaturas cercanas a la ambiental y velocidades dedifusión altas de Hidrogeno. En tuberías de gas seaplica con gran frecuencia, donde la corrosión puedeocurrir cuando H2S, agua y CO2 están presentes.
Técnicas Electroquímicas
Probeta de Hidrogeno Ventajas
No requiere de penetraciónde la pared de tuberías,para obtener la velocidadde corrosión puesto que seasume para este métodoque todo el hidrogenoliberado en la reacción decorrosión difunde a travésde la pared del recipiente.
Técnicas Electroquímicas
Probetas de Hidrogeno
Técnicas Electroquímicas
Sistema de Monitoreo
para penetración de
Hidrogeno
Técnicas no Electroquímicas
Cupones
Resistencia Eléctrica
Técnicas Analíticas
Técnicas no Electroquímicas
CUPONES
Es la forma mas directa y
real de estudiar el efecto
corrosivo de un medio dado
sobre un determinado
material metálico durante
periodo de tiempo
prolongados, midiendo
finalmente las alteraciones
producidas sobre el metal.
Técnicas no Electroquímicas
Tipos de cupones
Geometrías Diferentes
Técnicas no Electroquímicas
Tipos de cupones
Geometrías Diferentes
Técnicas no Electroquímicas
Tipos de cupones
Soldados
Técnicas no Electroquímicas
Tipos de cupones
Stress Corrosion
Técnicas no Electroquímicas
Tipos de cupones
Bio Probeta
Técnicas no Electroquímicas
Racks
Técnicas no Electroquímicas
Racks
Técnicas no Electroquímicas
Determinación de la velocidad de corrosión mediante cupones
Para determinar la velocidad se corrosión se utilizan la
perdida de peso, el área del cupón y el tiempo de
exposición del cupón.
Debe efectuarse una observación detallada del cupon
para la detección de picaduras o cualquier ataque
sobre la superficie del cupón.
Técnicas no Electroquímicas
Importancia de los ensayos con cupones de corrosión
Permite seguir la vida del equipo existente.
Evaluación de materiales alternativos de
construcción.
Permite determinar los efectos de procesos
in situ, en condiciones que no pueden ser
reproducibles en el laboratorio.
Técnicas no Electroquímicas
Ventajas de las Pruebas con Cupones
Gran numero de cupones.
Monitoreo de programa de inhibidores.
Largo tiempo de exposición.
Diseño de cupones
Técnicas no Electroquímicas
Desventajas de los Cupones de Prueba
No pueden ser usados para detectar cambios rápidos
en la corrosividad de un proceso.
No pueden garantizar el inicio de la corrosión localizada
antes que los cupones sean removidos, hasta con
pruebas de duración extendida.
La velocidad de corrosión no puede ser trasladada
directamente dentro de la velocidad de corrosión del
equipo.
Ciertas formas de corrosión no pueden ser detectadas
con cupones.
Técnicas no Electroquímicas
Los cupones permiten evaluar formas
especificas de corrosión, para ello se
diseñan diferentes tipos de cupones para
la detección de corrosión en hendiduras,
picaduras, corrosión microbiologica, etc.
Técnicas no Electroquímicas
Resistencia Eléctrica
Este método se basa en la
determinación de los cambios de la
resistencia eléctrica de un material
metálico por efecto de la
corrosión. La probeta utilizada es
usualmente un alambre, tubo o
lamina en contacto con el medio
agresivo. Suponiendo el tipo de
corrosión uniforme la disminución
del diámetro o espesor de la
probeta será proporcional al
cambio de la resistencia eléctrica.
A
LR
4
2DA
Técnicas no Electroquímicas
Ventajas y Desventajas
La principal ventaja deesta técnica es suaplicación tanto enmedios electrolíticos y noelectrolíticos, a presiónatmosférica y altaspresiones, su desventajaes la interpretación de losresultados cuando el tipode corrosión cambia deuniforme a localizada.
Resistencia Eléctrica
Técnicas no Electroquímicas
Resistencia EléctricaGeometría del Sensor
La mayor sensibilidad para pequeños cambiosen el espesor se obtiene con alambres de pocodiámetro o laminas muy delgadas. Las probetasen forma de alambres son en general másrobustas y representativas de las condicionesmetalúrgicas del material. Para minimizar loserrores por la formación de picaduras se puedenemplear sensores de alambre, en vez delaminas delgadas.
Técnicas no Electroquímicas
Probetas de Resistencia a la Polarización
Geometría del Sensor
Técnicas no Electroquímicas
Graph plotting measurement versus time to derive corrosion rate.
Corrosometros
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Métodos ópticos
Técnica de partículas magnéticas y tintas penetrantes.
Corrientes superficiales o de Foucault
Ultrasonido
Radiografía
Emisión Acústica
Caliper
Inspecciones electromagnéticas
Termografía de infrarrojo
Análisis de las corrientes del proceso
Mediciones en corriente lateral (desvío)
Orificios centinelas
Historia del comportamiento del equipo
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Métodos ópticos
Abarca desde la simple observación visual
al empleo de boroscopios y microscopias
ópticas o electrónicas la interpretación de
la observación requiere experiencia por
parte del observador por problemas de
iluminación direccional.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Boroscopio
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Partículas Magnéticas
El ensayo por partículas magnetizábles es utilizado en la localización dediscontinuidades superficiales y sub-superficiales en materialesferromagnéticos. Puede aplicarse tanto en piezas acabadas como ensemi acabadas y durante las etapas de fabricación. El proceso consisteen someter la pieza, o parte de esta, a un campo magnético.
En la región magnetizada de la pieza, las discontinuidades existentes, osea, falta de continuidad de las propiedades magnéticas del material,acusarán un campo de flujo magnético. Con la aplicación de partículasferromagnéticas, ocurrirá una aglomeración de estas en los campos defuga, una vez que son atraídas debido al surgimiento de polosmagnéticos. La aglomeración indicará un contorno del campo de fuga,forneciendo la visualización del formato y de la extensión de ladiscontinuidad.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Partículas Magnéticas
Mediante esta técnica pueden ser detectadas finas fisuras
provenientes de procesos de corrosión por fatiga y corrosión
bajo tensión mecánica.
La técnica de partículas magnéticas solo puede ser usada sobre
materiales paramagnéticos y consiste en la aplicación de una
pintura de secado rápido, generalmente es blanca, sobre la
superficie a ensayar. Luego la pieza se somete a un campo
magnético o electromagnético cubriéndose finalmente con
partículas magnéticas. La presencia de fisuras se evidencia por
la aparición de diversas líneas donde las partículas se
concentran debido a la discontinuidad del campo magnético.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Partículas Magnéticas
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Partículas Magnéticas
SecasHumedas
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Tintes Penetrantes
El ensayo por líquidos penetrantes es
un método desarrollado especialmente
para la detección de discontinuidades
esencialmente superficiales, y que
estén abiertas a la superficie. Se presta
para detectar discontinuidades como
grietas y poros.
Es muy utilizado en materiales no
magnéticos como aluminio, magnesio,
aceros inoxidables austeníticos,
aleaciones de titánio y zirconio, y
también, materiales magnéticos.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Tintes Penetrantes
Procedimiento
Puede ser usada tanto en materiales diamagnéticoscomo paramagnéticos, se basa en un colorante disueltoen un fluido con propiedad penetrante (baja tensiónsuperficial) que se aplica sobre la superficie en estudio.
Luego de un lapso en contacto se elimina el exceso dereactivo por simple limpieza con un lienzoprocediéndose a revelar mediante la aplicación enaerosol de un pigmento blanco. Las zonas con fallassuperficiales aparecen coloreadas por difusión de latinta.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Coloridas Fluorecentes
Tintes PenetrantesTurbina a Gas
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Ultrasonido
Se fundamenta en la aplicación de
pulsos sonicos generados por un cristal
o cerámica piezoeléctrica sobre la
probeta de estudio. La presencia de
fallas en el material origina una
modificación de la señal que es
detectada por otro cristal y amplificada
para ser observada en un osciloscopio.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Ultrasonido
Procedimiento
Para monitorear velocidades de
corrosión en situ puede emplearse el
ultrasonido para la medición de
espesores. En este caso debe colocarse
el transductor en la parte externa de la
pared del recipiente. Este produce una
señal ultrasónica la cual pasa a través de
la pared del recipiente, rebotando en la
superficie interior y retornando al
transductor.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
EnterradasAereas
Ultrasonido
Inspección interna
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Ultrasonido
Inspección soldaduras
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Ultrasonido
Resultados
El espesor es calculado por el lapso de tiempo entre la
emisión de la señal y la subsiguiente recepción, junto
con la velocidad del sonido en el material.
Para el calculo de la velocidad de corrosión una serie
de medidas deben realizarse sobre el intervalo de
tiempo, y la perdida de metal por unidad de tiempo que
debe determinarse.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Ultrasonido
Desventajas
La superficie metálica debe estar libre de pinturas,
aislamiento térmico, productos de corrosión, etc.
Debe utilizarse un agente acoplante tal como grasa,
vaselina o aceite, para que la señal pueda pasar desde
la probeta hasta el interior del metal y retornar.
No es muy confiable a altas o muy bajas temperaturas.
En presencia de un revestimiento metalúrgico interno
se desconoce cual es la superficie que devuelve la
señal.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Radiografía
Se emplea para la detección de corrosión localizada por medio de ensayos
de rayos x, la radiación transmitida a través de la probeta se detecta por
películas fotográficas sensibles o pantallas fluorecentes.
La fuente de rayos X requiere de energía eléctrica y sistemas de
enfriamiento. La radiación G se obtiene directamente de cantidades
pequeñas de material radioactivos. Tiene alto poder de penetración en
comparación con los rayos X, pero es una técnica extremadamente
peligrosa.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Radiografía
Ventajas:
Puede ser usado en muchos materiales.
Provee una imagen visual permanente.
Revela la naturaleza interna del material.
Descubre fallas de fabricación.
Revela discontinuidades estructurales.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
RadiografíaDesventajas:
No es practico su uso en objetos de geometria compleja.
El objeto a ensayar debe tener acceso de ambos lados.
Las discontinuidades tipo laminar son indetectables.
Las condiciones de seguridad deben ser consideradas ya quela radiación ionizante es el elemento de trabajo.
Es un método de ensayo relativamente costoso.
Es necesario para su interpretación un Inspector Nivel II
La radiación puede causar:
• Disminución de glóbulos blancos
• Disminución de glóbulos rojos inmaduros
• Afección en los órganos reproductores
• Afección de los tejidos, huesos músculos y nervios.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Termografía Infrarroja
Con la termografía es posible obtener la imagentérmica de un objeto. Es una técnica mediante lacual se obtiene una imagen en un tubo de rayoscatódicos con el uso de una cámara deinfrarrojo. La imagen térmica o termogramapuede ser presentada de forma tal que el colornegro corresponda a las partes más frías y elblanco a las partes más calientes. La mayoría delas superficies pueden reflejar la radiacióninfrarroja.
Para obtener un termograma se requiere del usode una cámara infrarroja y una unidad depantalla. La cámara contiene un detectorinfrarrojo que convierte el calor recibido delobjeto en señales eléctricas, estas señales sonprocesadas electrónicamente por la unidad depantalla donde se presenta la imagen térmica.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Inspecciones electromagnéticasLa herramienta de inspección utilizada es uncochino o diablo de inspección, este es uninstrumento segmentado en tres seccionesdonde cada componente va conectado con unenlace articulado para permitir la adaptación alas curvas de la línea.
Sección impulsora
Sección traductora
Sección grabadora
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Inspecciones electromagnéticas
El cochino se introduce en la línea deconducción a evaluar y a medida quese desplaza por dicha línea, impulsadopor el fluido, induce un campomagnético por la pared de dicha líneaque cubre los 360º. Las imperfeccionesen la tubería producen variaciones enel campo magnético que a su vez sondetectadas por el instrumento ygrabadas en una cinta magnéticaacoplada al equipo.
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
Inspecciones electromagnéticas
Detectar y evaluar el grado de
corrosión y desgaste incluyendo
la orientación y ubicación.
Evaluar defectos internos y
externos en las líneas
incluyendo: fisuras
circunferenciales e
imperfecciones del metal.
Daños mecánicos ocasionados
durante el tendido de la línea.
Preparación de Programas de Monitoreo
Recopilar toda la información del sistema a sermonitoreado.
Analizar la probabilidad de corrosión interna encada parte del sistema y definir las áreas dondelas pruebas de corrosión y corrosividad seránrequeridas.
Analizar y comparar métodos alternativos para elmonitoreo.
Preparar conceptualmente los planes demonitoreo detallados para cada parte del sistema
Preparar diseños detallados para facilidades demonitoreo.
Nuevas Técnicas de Monitoreo
Potencial
Corriente
Ruido Electroquímico
Nuevas Técnicas de Monitoreo
Técnicas auxiliares de evaluación no destructiva
