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SUBDIRECCION DE TECNOLOGIA Y DESARROLLO PROFESIONALUNIDAD DE NORMATIVIDAD TECNICA

ESPECIFICACION TECNICA DE CALIDAD DE MATERIALES,MUESTREO Y PRUEBAS

PREPARACION Y MANEJO DE TESTIGOSCORROSIMETRICOS

P.4.0411.03

PRIMERA EDICIONFEBRERO, 2000

(CORROSION TEST SPECIMENS PREPARING ANDHANDLING)

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Primera Edicin P.4.0411.03: 2000 UNT

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PREPARACION Y MANEJO DE TESTIGOS

CORROSIMETRICOS

P R E F A C I O

Pemex Exploracin y Produccin (PEP) en cumplimiento de la Ley Federal sobre Metrologa yNormalizacin emitida por la Secretara de Comercio y Fomento Industrial, publicada en el DiarioOficial de la Federacin de fecha 20 de mayo de 1997 y acorde con el Programa Nacional deModernizacin de la Administracin Pblica Federal 1995 - 2000, as como con la facultad que leconfiere la Ley de Adquisiciones y Obras Pblicas y las Reglas Generales para la Contratacin yEjecucin de Obras Pblicas, para que expida sus normas y especificaciones tcnicas, edita lapresente especificacin para que se aplique en la preparacin y manejo de testigos corrosimtricos.

Esta especificacin se elabor tomando como base la primera edicin de la norma No. 4.411.03,emitida en 1988 por Petrleos Mexicanos, de la que se llev a cabo su revisin, adecuacin yactualizacin, a fin de adaptarla a los requerimientos de Pemex Exploracin y Produccin.

En la elaboracin de esta especificacin participaron:

Subdireccin de Regin Norte

Subdireccin de Regin Sur

Subdireccin de Regin Marina Noreste

Subdireccin de Regin Marina Suroeste

Direccin Ejecutiva del Proyecto Cantarell

Subdireccin de Perforacin y Mantenimiento de Pozos

Coordinacin Ejecutiva de Estrategias de Exploracin

Auditora de Seguridad Industrial y Proteccin Ambiental

Subdireccin de Planeacin

Subdireccin de Administracin y Finanzas

Subdireccin de Tecnologa y Desarrollo Profesional

Unidad de Normatividad Tcnica

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I N D I C E

Pgina

0 Introduccin..

1. Objetivo..... 4

2. Alcance ........ 4

3. Actualizacin.... 4

4. Campo de aplicacin...... 4

5. Referencias 4

6. Definiciones.. 4

7 Preparacin de los testigos corrosimtricos. 5

7.1 Condiciones metalrgicas..... 5

7.2 Condiciones de superficie.. 5

7.3 Limpieza.... 5

7.4 Desengrase 5

7.5 Secado...... 6

8. Manejo de los testigos corrosimtricos... 6

8.1 Almacenamiento..... 6

8.2 Instalacin. 6

8.3 Manejo... 6

8.4 Sujecin.... 6

8.5 Aislamiento... 6

9. Exposicin de los testigos corrosimtricos... 7

9.1 Retiro de testigos....... 7

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9.2 Limpieza qumica. 7

9.3 Aceros al carbn..... 7

9.4 Acero inoxidable.. 7

9.5 Aluminio y sus aleaciones..... 7

9.6 Cobre, nquel y sus aleaciones. 8

9.7 Estao y sus aleaciones.... 8

9.8 Magnesio y sus aleaciones... 8

9.9 Plomo y sus aleaciones..... 8

9.10 Neutra lizado de la solucin limpiadora...... 8

9.11 Limpieza mecnica final. 8

9.12 Secado 9

9.13 Peso final... 9

10. Clculos de la velocidad de corrosin.... 9

10.1 Ecuacin para el clculo de velocidades de corrosin... 9

10.2 Constantes para transformacin de unidades.. 9

10.3 Densidades de aleaciones 10

11. Bibliografa 11

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0. Introduccin.

Dentro de las principales actividades que se

llevan a cabo en Pemex Exploracin yProduccin (PEP), se encuentran el diseo,construccin, operacin y mantenimiento delas instalaciones para extraccin,recoleccin, procesamiento primario,almacenamiento, medicin y transporte dehidrocarburos, as como la adquisicin demateriales y equipos requeridos para cumplir con eficiencia y eficacia los objetivos de laEmpresa. En vista de esto, es necesaria laparticipacin de las diversas disciplinas de laingeniera, lo que involucra diferencia decriterios.

Con el objeto de unificar los criterios, aprovechar las experiencias dispersas, y conjuntar resultados de las investigaciones nacionales einternacionales, Pemex Exploracin yProduccin emite a travs de la Unidad deNormatividad Tcnica, esta especificacin, parala preparacin y manejo de testigoscorrosimtricos.

1. Objetivo.

Evaluar velocidades de corrosin interior deductos, tanques de almacenamiento,cambiadores de calor y en general de equipos einstalaciones petroleras, a fin de contar con lainformacin necesaria para poder implementar las medidas pertinentes que atenen y controlenel fenmeno corrosivo al cual se encuentranexpuestos.

2. Alcance.

Esta especificacin establece losprocedimientos para la preparacin y manejo detestigos corrosimtricos tipo gravimtrico, con elfin de poder efectuar mediciones de velocidadesde corrosin por medio de la prdida de pesosufrida por los testigos, debido al fenmeno dela corrosin.

3. Actualizacin.

A las personas e inst ituciones que hagan

uso de esta especificacin se agradecercomunicar por escrito las observaciones queestimen pertinentes, dirigindolos a:

Pemex Exploracin y Produccin.

Unidad de Normatividad Tcnica.

Direccin: Baha de Ballenas # 5, 9 piso.

Col. Vernica Anzures, Mxico,D.F.C.P. 11300

Telfono directo: 55-45-20-35

Conmutador 57-22-25-00, ext 3-80-80.

Fax. 3-26-54E-mail: [email protected]

4. Campo de aplicacin.

El campo de aplicacin para el uso detestigos corrosimtricos de tipo gravimtricoen el control interno de la corrosin deequipos e instalaciones petroleras incluye:tuberas enterradas, tanques de

almacenamiento, cambiadores de calor, etc.,en los que se manejen fluidos corrosivos oque se sospeche puedan serlo.

5. No aplica por no existir normasoficiales mexicanas sobre el tema.

6. Definicin.

Testigo corrosimtricoEl termino testigo corrosimtrico de tipogravimtrico se refiere a todo espcimenmetlico debidamente preparado, que seutiliza para hacer observaciones ymediciones de velocidad de corrosin.

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7. Preparacin de los testigoscorrosimtricos.

Para poder normalizar la preparacin detestigos corrosimtricos, es necesarioconsiderar lo siguiente:

Condiciones metalrgicas. Condiciones de superficie.

7.1 Condiciones metalrgicas

Es recomendable que la composicin qumicade los testigos corrosimtricos sea lo msparecida posible, o de preferencia igual a ladel sistema, cuya medicin de velocidad de

corrosin se pretende efectuar.

Es recomendable sustraer material del mismosistema para la elaboracin de los testigoscorrosimtricos, pero si esto no es posible,habr que elaborarlos con aleaciones igualeso similares a la del sistema bajo estudio.

Adems de la composicin qumica, esconveniente que los testigos corrosimtricosposean los mismos tratamientos trmicos delsistema donde se van a instalar, ya que enalgunos casos, cuando existe diferencia en

dichos tratamientos, el fenmeno corrosivopuede presentarse en distinta magnitud,causando errores en las mediciones de lavelocidad de corrosin.

Por tal motivo, se debe procurar que lostratamientos trmicos de los testigos, no sealteren durante el proceso de elaboracin,pero si sto llegara a suceder, se debeaplicar dicho tratamiento, a fin de restablecer las propiedades originales.

7.2 Condiciones de superficie.

Para poder hacer las mediciones develocidad de corrosin por diferencia depeso, es necesario que los testigoscorrosimtricos posean una superficiecompletamente limpia, libre de xidos, grasa,humedad o cualquier otra substancia quepueda causar interferencia.

Tambin es conveniente que los testigos noposean bordes filosos o rebabas, ya que sistos estn presentes, en esas zonas se

tendrn velocidades de corrosinanormalmente altas.

Para obtener una superficie adecuada en lostestigos, es conveniente efectuarles limpiezamecnica, desengrase y secado.

7.3 Limpieza.

La limpieza mecnica puede efectuarsepuliendo o lijando la superficie delespcimen, hasta que desaparezcan en sutotalidad los productos adheridos al metal.

Tambin es posible eliminar estos productosmediante sopleteado con aire a presin ymicroesfera de vidrio. No es convenienteutilizar el sopleteado con arena, ya que estemtodo deja superficies demasiadoirregulares provocando que el rea real seamayor que el rea aparente mensurable.

Por la misma razn, tampoco esrecomendable para la remocin de dichosproductos, se hagan lavados cidos con o sininhibidor, porque esta tcnica de limpieza,

puede causar activacin o pasivacin de lasuperficie metlica, provocando errores enlas mediciones.

7.4 Desengrase

El desengrasado es conveniente efectuarlode preferencia, con solventes no polares atemperaturas mayores al ambiente y conagitacin. Tambin es posible utilizar equipopara limpieza por ultrasonido.

Una vez desengrasados los testigos, ya nopodrn ser tocados con los dedos desnudos,y para poder manejarlos se recomiendautilizar pinzas, hojas de papel, guantes decirujano o polietileno, etc., siempre y cuandotambin estos utensilios estncompletamente limpios y desengrasados.

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7.5 Secado

El secado puede efectuarse depositando los

testigos que ya fueron debidamentelimpiados y desengrasados, en un recipientehermticamente cerrado, conteniendosubstancias higroscpicas tales como:cloruro de calcio anhidro, sulfato de sodioanhidro, y mejor an, slica desecante conindicador.

El tiempo de permanencia en el desecador,deber ser mayor de dos horas.

El uso de desecadores con dispositivos paravaco es muy recomendable.

Despus de este tiempo de residencia en eldesecador, ya es posible pesarlos en balanzaanaltica con aproximacin de 0.1 mg ydependiendo del caso, se podrn almacenar en desecador o envasar en un medio inerte,de tal manera que queden aislados decualquier medio corrosivo.

8. Manejo de los testigoscorrosimtricos

El manejo de los testigos corrosimtricos detipo gravimtrico, consideran los siguientesaspectos:

Almacenamiento.

Instalacin en el sistema.

Exposicin.

Retiro.

Limpieza qumica.

Neutralizado.

Limpieza mecnica final.

Secado.

Peso final.

8.1 Almacenamiento.

Los testigos corrosimtricos una vez

preparados y pesados, deben conservarseguardndolos en un lugar fresco, libre deagentes corrosivos, tales como: humedad,cido sulfhdrico, anhdridos sulfrico ysulfuroso, xidos ntrico y nitroso, bixido decarbono, salinidad, etc.

8.2 Instalacin.

La instalacin de los testigos corrosimtricosen el sistema al que se pretende medirle lavelocidad de corrosin, debe hacerse muycuidadosamente, teniendo en cuenta los

siguientes factores.a) Manejo .

Durante su instalacin no deben ser tocadoscon sustancias y objetos grasosos o sucios.Para poderlos manejar adecuadamente esconveniente utilizar guantes de cirujano,guantes de polietileno, pinzas, hojas depapel, etc., siempre y cuando dichos objetosestn completamente limpios y libres degrasa.

b) Sujecin.

Los testigos debern quedar firmementefijados al sistema, con el fin de que nopuedan ser removidos o arrastrados por elflujo del medio corrosivo. Con tal fin, esconveniente utilizar portatestigos especficospara cada caso.

c) Aislamiento.

Es absolutamente necesario que los testigoscorrosimtricos queden elctricamenteaislados del sistema o cualquier otro objetometlico, ya que de no ser as, existe laposibilidad de generar corrosin galvnicaque alterar las mediciones de velocidad decorrosin.

Para poder conseguir esto, se deben emplear portatestigos y materiales de sujecin de

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naturaleza dielctrica, o bien objetosmetlicos debidamente aislados.

9. Exposicin de los testigoscorrosimtricos.

El tiempo de exposicin de los testigoscorrosimtricos, se fijar de acuerdo a lanaturaleza del fenmeno corrosivo,especfico para cada sistema y de losrequerimientos que sean necesarios paracada caso.

9.1 Retiro de testigos.

El retiro de los testigos corrosimtricos sehar manipulndolos con las manos, siemprey cuando el intervalo entre el retiro y ellavado qumico no sea demasiadoprolongado.

9.2 Limpieza qumica.

Cuando se retiran los testigos corrosimtricosque han estado expuestos en medioscorrosivos, es comn encontrar sustancias omateriales adheridos a la superficie metlica.

Por tal motivo, para evaluar la velocidad decorrosin utilizando la prdida de peso, esnecesario remover estos productos, sinalterar la cantidad remanente de metal deltestigo, por lo que para conseguir esteobjetivo, es necesario efectuar una limpiezaqumica eficiente, especfica para cada tipode metal con el que est fabricado el testigocorrosimtrico.

A continuacin se describen las solucionesempleadas en la limpieza qumica paradiferentes materiales metlicos, de usocorriente en la elaboracin de testigoscorrosimtricos.

a) Aceros al carbn.

Sumergir el testigo en:

Acido Clorhdr ico al 36% RA(HCI) 1 litro

Trixido de antimonio (Sb 2O 3) 20 gramos

Cloruro estaoso (SnCl 2) 50 gramos

Tiempo 25 minutos

Temperatura Ambiente

Tambin es posible efectuar la limpieza conla solucin anteriormente citada a 333kdurante un minuto.

b) Acero inoxidable.


Acido ntrico concentrado (HNO 3) 100 ml

Agua aforar a 1000 ml

Temperatura 333k

Tiempo 20 minutos

Tambin es posible con:

Citrato de amonio 150 gramos


Temperatura 70C

Tiempo 10-60 minutos

c) Aluminio y sus aleaciones.


Trixido de cromo (CrO 3) 20 gramos

Acido fosfrico (H 3PO 4) 50 ml


Temperatura 353k

Tiempo 5-10 minutos

Si no quedan adecuadamente limpios,sumergirlos en:

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Acido ntrico concentrado (HNO 3)

Tiempo 1 minuto

Repetir la limpieza con la primera solucin.

d) Cobre, nquel y sus aleaciones.


Acido clorhdrico 36% RA(HCI) 500 ml



Tiempo 1 a 3 minutos

Tambin se puede emplear:

Acido Sulfrico al 98%(H 2SO 4)

100 ml



Tiempo 1 a 3 minutos

e) Estao y sus aleaciones.


Fosfato trisdico (Na 3PO 4) 150 gramos


Temperatura Ebullicin

Tiempo 10 minutos

f) Magnesio y sus aleaciones.


Trixido de cromo (CrO 3) 150 gramos

Cromato de plata 10 gramos



Tiempo 1 minuto

g) Plomo y sus aleaciones.


Acido actico al 99.5%(CH 3COOH) 10 ml.

Agua aforar a 1000 ml.


Tiempo 5 minutos

9.3 Neutralizado de la solucinlimpiadora.

Despus de haber sometido los testigoscorrosimtricos al proceso de limpiezaqumica, se retiran de la solucin limpiadora yse introducen en una solucin neutralizantedel remanente de la solucin limpiadora.

Como solucin neutralizante se utilizar:

Carbonato cido de sodio(NaHCO 3) 50 gramos


Tiempo 5 a 60 seg


9.4 Limpieza mecnica final.

Con el fin de obtener una superficie metlicacompletamente limpia, es necesario ademsde la limpieza qumica, hacer limpiezamecnica final, consistente en:

Retiro del testigo corrosimtrico de lasolucin neutralizante y se enjuaga con agua

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corriente, posteriormente se lava con agua y jabn, tallando con suavidad con una gomablanda, libre de abrasivos, despus se

enjuaga perfectamente con agua corrientehasta que quede completamente limpio, librede jabn o cualquier otra sustancia.

9.5 Secado.

Inmediatamente despus del procesoanterior, se introducen los testigoscorrosimtricos en un recipiente quecontenga acetona grado reactivo analtico,durante un minuto. Transcurrido ese tiempo,con ayuda de unas pinzas limpias y libres degrasa, los testigos son colocados en un papel

absorbente, para eliminar el exceso deacetona.

Finalmente se colocan los testigos en unrecipiente hermticamente cerrado, quecontenga sustancias higroscpicas de igualmanera como se describi en el inciso 4.5.

9.6 Peso final.

Despus de haber efectuado losprocedimientos de limpieza descritos, sepesan los testigos corrosimtricos en una

balanza analtica, con aproximacin a 0.1 mg.

10. Clculos de velocidad decorrosin.

Conociendo las dimensiones iniciales de lostestigos empleados, la naturaleza de susmateriales y los tiempos de exposicin en elmedio corrosivo, es posible calcular lavelocidad de corrosin, siempre y cuando sehayan seguido correctamente losprocedimientos de preparacin y manejoanteriormente descritos en los captulos 4 y5.

10.1 Ecuacin para el c lculo develocidades de corrosin.

Donde:

C = Velocidad de corrosin.

K = Constante de cambio de unidades (ver 7.2).

W = Prdida de peso expresada en gramos(gr.) con aproximacin a 0.0001 gr.

T = Tiempo expresado en horas (hr.) conaproximacin a 0.01 hr.

A = Area inicial de testigo en (cm 2) conaproximacin a 0.001 cm2.

D = Densidad del materia l expresada engramos por centmetro cbico (gr/cm )(ver 7.3).

10.2. Constantes para transformacinde unidades.

Unidad de velocidad decorrosin

Constantecorrectora deunidades K

Milsimas de pulgada por ao(mpy) 3.45 x 10 6

Pulgadas por ao (ipy)(pulg/ao) 3.45 x 10 3

Pulgadas por mes (ipm)(pulg/mes)

2.87 x 10 2

Milmetros por ao (mm/y)(mm/ao)

8.76 x 104

Micras por ao ( m/y) ( m/ao)8.76 x 10 7

Picmetros por segundo (pm/s)(pm/seg) 2,78 x 10 6

Gramos por metro cuadrado por hora (g/m 2h) 1.00 x 10 4 x D

C = K W A T D

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Microgramos por metrocuadrado por segundo 2.78 x 10 6 x D

Miligramos por decmetrocuadrado por da (mdd) 2.40 x 10 6 x D

10.3 Densidades de aleaciones.

Aleaciones de aluminio:

Aleacin Densidaden g/cm 3

1100, 3004 2.72

1199,5005,5357,6061,6070,6101,6062 2.70

2024 2.77

2219,7178 2.81

3003,7079 2.74

5050 2.69

5052,5454 2.68

5083,5086,5154,5456 2.667075 2.80

Aleacin de cobre:

AleacinDensidaden g/cm 3

CobreLatones:

8.94

Bronce comercial 220 8.80

Latn rojo 230 8.75

Latn de casquillo 260 8.52

Metal muntz 280 8.39

Admiralty 442,443,444445

8.52

Latn de aluminio 687 8.33

Bronces:

Bronce al aluminio 5% 608 8.16

Bronce al aluminio 8% 612 7.78

Composicin M 8.45

Composicin G 8.77

Bronce al fsforo 5% 510 8.86

Bronce al fsforo 10% 524 8.77

85-5-5-5 8.8

Bronce al silicio 8.52

Cupro nquel 8.94

Nquel plata 8.75

Metales ferrosos:

Fundicin de hierro gris 7.2

Acero al carbn 7.86

Hierro al silicio 7.00

Aceros de baja aleacin 7.85

Aleacin Densidaden g/cm 3

Aceros inoxidables:

Tipos 201, 202, 302,304, 304L, 321

7.94

Tipos 309, 310, 311,

316, 316L, 317, 329,330

7.98

Tipo 347 8.03

Tipo 410 7.70

430 7.72

446 7.65

502 7.82

Durimet 20 8.02

Carpenter 20 Cb-3 8.05

Plomo:

Al antimonio 10.80

Qumico 11.33

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CORROSIMETRICOS

Aleaciones de nquel:

Nquel 200 8.89

Aleacin monel 400 8.84

Aleacin inconel 600 8.51

Aleacin incoloy 825 8.14

Illium G 8.31

Hastelloy B 9.24

Hastelloy C 8.93

Hastelloy G 8.27

11. Bibliografa.

Normas de la Asociacin Americana paraPruebas y Materiales (American Society for Testing and Materials, ASTM).3.1.1 G1-81 Standard Practice for Preparing, Cleaning and Evaluating CorrosionTest Specimens.3.1.2 G31-72 Standard RecommendedPractice for Laboratory Inmersion Corrosiontesting of Metals.

Documents

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