Curso Proteccion Catodica en Ductos de Gas
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CORROSIÓN Es la deterioración de losmateriales, generalmente
metálicos, por la
acción química o electroquímicadel medio ambiente, relacionado
o no a esfuerzos mecánicos
Atmósfera, suelos, agua dulce o
del mar, productos químicos etc.
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CORROSION
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TIPOS DE CORROSION
• Corrosión generalizada
• Es la forma más benigna o menos peligrosa puesel material se va gastando gradualmente
extendiéndose en forma homogénea sobre todala superficie metálica y su penetración media esaproximadamente igual en todos los puntos.
• El mecanismo del ataque generalizadotípicamente es un proceso electroquímico que selleva a logar sobre la superficie del material.
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CORROSION GENERALIZADA
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CORROSION GALVANICA
• Se puede producir un daño severo porcorrosión cuando dos o más metales distintosse acoplan eléctricamente. Esto se conoce
como corrosión galvánica y resulta por laexistencia de una diferencia de potencial entrelos metales acoplados que causa un flujo decorriente entre ellos. El metal más activo sufre
una corrosión más acelerada, mientras que lacorrosión en el metal menos activo eseliminada.
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CORROSION GALVÁNICA
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CORROSION GALVANICA
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CORROSION GALVANICA
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TAMAÑO DE LA FALLA ANODICA
• "Si la zona anódica es relativamente pequeñacon respecto a la zona catódica la corrosiónpodrá ser intensa. Si por otra parte, la zona
anódica es grande comparada con la catódica,la corrosión será relativamente débil".
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Ánodo pequeño – Cátodo grande(Corrosión severa en el ánodo)
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Cátodo pequeño – Ánodo grande(Corrosión leve en el ánodo)
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Agrietamiento por corrosión yesfuerzos (Stress Corrosión Cracking)
Fractura de cañería debido a corrosión porfatiga
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Corrosión localizada (pitting)
• La corrosión localizada se presenta en sitiosdiscretos sobre la superficie del metal, laforma más común de ataque por corrosión
localizada es por picado o "pitting".• Las picaduras son una parte localizada de
corrosión en la que el ataque está confinado amuchas cavidades pequeñas en la superficiedel metal. Las cavidades que se formanpueden variar en cantidad, tamaño y forma.
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Corrosión localizada (pitting)
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Corrosión localizada (pitting)
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Corrosión resultante de dos suelosdistintos
• El potencial “natural” o de la hemipila, de un
metal respecto al medio que la rodea, puede
variar con las variaciones de composición delelectrolito.
• Esto eleva la diferencia de potencial y satisface
la condición necesaria para establecer una pilade corrosión.
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Corrosión por aireación diferencial
• La diferencia de concentraciones de oxígenoen el electrolito, en la cual se encuentrainmersa una estructura metálica, genera
corrosión en la zona donde existe deficienciade oxígeno.
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Corrosión por diferencia de
temperatura
• En una pila de corrosión por diferencia detemperatura, el ánodo y el cátodo son del
mismo metal pero uno se mantiene a unatemperatura más alta que el otro por mediosexternos. En la mayoría de los casos el que seencuentra a mayor temperatura es el ánodo.
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Corrosión por diferencia detemperatura
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Erosión- Corrosión: Efecto de lavelocidad del fluido en la corrosión
• El tipo de corrosión más conocido influenciado por lavelocidad del fluido es la Erosión - Corrosión, la cualocurre cuando la velocidad del fluido es suficiente para
remover las películas protectoras del metal.• La Erosión - Corrosión frecuentemente causa ataques
localizados donde las discontinuidades de la superficiecausan disturbios y turbulencia en el fluido.
• La Erosión por partículas también es influenciadadependiendo del ángulo de impacto
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Fragilización por hidrógeno
• Reducción de la ductilidad de un metal debidaa la difusión de hidrógeno en su interior.
• El hidrógeno atómico generado en lasuperficie por la protección catódica puededifundirse dentro del metal. Este hidrógenoatómico puede ampollar el metal, formar
hidruros, en el caso del titanio, que lofragilizan, y fragilizar el acero
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Fragilización por hidrógeno
• Para prevenir la fragilización por hidrógeno,debe mantenerse el potencial por debajo delpotencial de evolución del hidrógeno, que
depende del pH.
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Corrosión intergranular
• La mayoría de los metales para ingenieríaestán compuestos de cristales individuales ogranos, los cuales se encuentran en áreas de
relativa impureza y desalineamiento llamadoslímites de grano. La corrosión ocurrepreferencialmente en o adyacentemente a los
límites de grano, lo cual resulta en ataqueslocalizados parecidos a los agrietamientos porcorrosión y esfuerzos.
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Corrosión intergranular
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Disolución selectiva (dealloying)
• La corrosión por disolución selectiva se produceal efectuarse la remoción de uno de loselementos de una aleación siendo el ejemplo máscomún la eliminación del zinc en aleaciones de
cobre-zinc, conocido con el nombre dedezincificación.• Este fenómeno corrosivo produce un metal
poroso que tiene propiedades mecánicas muy
pobres y obviamente el remedio a este caso es elempleo de aleaciones que no sean susceptibles aeste proceso.
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Disolución selectiva (dealloying)
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Corrosión influenciadamicrobiológicamente
• Las bacterias no atacan en forma directa almetal, pero crean condiciones que conducen a
un ataque más rápido por aumento de lacorriente de corrosión en las celdas existentes,las que normalmente se encuentranpolarizadas por la existencia de hidrógeno(producto de la reacción catódica dereducción de protones).
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Corrosión influenciada microbiológicamente
Algunas bacterias que existen bajo condicionesanaeróbicas (ausencia de oxígeno) puedenreducir sulfatos consumiendo hidrógeno en el
proceso. El consumo de hidrógeno atómicoadsorbido en la superficie de la estructura,despolariza el acero en sitios catódicos y
permite así un mayor consumo del metal porlas celdas galvánicas existentes, ejm: bacteriassulfato-reductoras.
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Corrosión influenciadamicrobiológicamente
La MIC no produce una forma única decorrosión, por el contrario la MIC produce:
• Pitting
• Corrosión en hendiduras• Corrosión bajo depósitos
• De-aleación selectiva.
• Promoción de corrosión galvánica• Erosión-corrosión.
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Corrosión influenciadamicrobiológicamente
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Diagrama de Pourbaix
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Serie Galvánicapráctica de
Potenciales de Metais
en el Suelo, enrelación al Electrodo
de Referencia de
Cu/CuSO4
MAGNESIO- 1.55- 1.55- 1.55- 1.55
- 1.05- 1.10
ZINC
- 0.20
ALUMINIO
- 0.50
PLOMO
COBRE
0PLATA
GRAFITEGRAFITEGRAFITEGRAFITE
ORO
PLATINA
ACERO CARBONO- 0.55
Potencial (-)
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Además de revestir,que puedo
hacer para
mejorar másaún ?
?
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PARED DEL DUCTO
REVESTIMIENTO
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PARED DEL DUCTO
REVESTIMIENTO
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H2
H2 H2
H2
H2 H2
H2 H2
PARED DEL DUCTO
REVESTIMIENTO
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H2 H2 H2
H2 H2
H2
H2 H2
H2 H2
PARED DEL DUCTO
REVESTIMIENTO
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IMPORTANTE:
– SI EL METAL PUDIESE SER NEGATIVADO,ENTONCES LA CORROSIÓN PODRÍA SER
CONTROLADA. – UN MATERIAL MÁS ELECTRONEGATIVO
ES SACRIFICADO (CORROIDO) ENFAVOR DE OUTRO MENOS
ELECTRONEGATIVO.
L HISTORI
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Definición clásica Protección catódica:
Polarización catódica detodas las zonas de potencial noble (cátodos)
hasta alcanzar el potencial del sitio más activo
(ánodo) de la superficie metálica.
La protección catódica se logra haciendo quela estructura se convierta en el cátodo de un
circuito de corriente continua, en el que se
ajusta la velocidad de circulación de las cargas
de manera tal que el potencial polarizado sea
igual o más activo (electronegativo) que el sitioanódico más activo sobre la estructura.
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CRITERIOS DE PROTECCION CATÓDICA
Los tres criterios definidos en el Standard deNACE RPO169 para acero y fundición de hierro(incluyendo hierro dúctil) son:
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PRIMER CRITERIO
• a) Un potencial negativo (catódico) de al menos
-850 milivoltios con la corriente de proteccióncatódica aplicada. Este potencial se mide contra unelectrodo de referencia de cobre-sulfato de cobre
saturado en contacto con el electrolito.
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SEGUNDO CRITERIOUn potencial polarizado negativo de al menos -850
milivoltios con respecto a un electrodo de referenciade cobre-sulfato de cobre saturado (potencialdenominado como Instant Off)
![Page 47: Curso Proteccion Catodica en Ductos de Gas](https://reader031.fdocuments.es/reader031/viewer/2022021318/577cc8071a28aba711a200ba/html5/thumbnails/47.jpg)
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TERCER CRITERIO
• Un mínimo de 100 milivoltios de polarización
catódica entre la superficie de la estructura yun electrodo de referencia estable en contactocon el electrolito. A fin de satisfacer este
criterio, puede medirse la formación o lapérdida de la polarización.
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TERCER CRITERIO
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49
-3
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0TP01
TP02
TP03
TP04
TP05
TP06
TP07
TP08
TP09
TP10
TP11
TP12
TP13
TP14
TP15
TP16
P o t e n c i a l
( V o l t ) v s C S E
Estación de Prueba
PERFIL DE POTENCIALES ON - OFF
Potencial ON Potencial mínimo de protección catódica (- 0,850 V vs CSE) Potencial Off
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50
-2.500
-2.000
-1.500
-1.000
-0.500
0.000
PTE 1Kp 0+098
PTE 2Kp 2+850
PTE 3Kp 5+910
PTE 4Kp 8+270
ENSAYOS DE POTENCIAL " ON - OFF"
GRAFICO
POTENCIAL ̈ ON¨ Voltios D.C. POTENCIAL ̈ OFF¨ Voltios D.C. POTENCIAL DE REFERENCIA Voltios D.C.
Ubicación (Kp)
P
o
t
e
n
c
i
a
l
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PROTECCIÓN CATODICA GALVÁNICA
La aleación más electronegativa se corroerá (se
“sacrificará”) para proteger el otro metal; por lotanto, estos ánodos se llaman ánodos de sacrificio.
52
TABLA - I
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53
TABLA I
Serie Galvánicapráctica de
Potenciales de
Metais en el Suelo,
en relación alElectrodo de
Referencia de
Cu/CuSO4
MAGNESIO- 1.55- 1.55- 1.55- 1.55
- 1.05
- 1.10
ZINC
- 0.20
ALUMINIO
- 0.50
PLOMO
COBRE
0
PLATA
GRAFITEGRAFITEGRAFITEGRAFITE
OROPLATINA
ACERO CARBONO- 0.55
Potencial (-)
Serie Galvànica practica
De Potenciales de Metales
en el Suelo en relación al
electrodo de Referencia de
Cu/CuSO4 saturado
Potencial [Volt]
Materiales
Nobles
( - )
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Ánodos de Magnesio
• Ánodo de Alto Potencial, cuyo potencial es de -1,75
volts vs CSE.• Ánodo de magnesio Standard, cuyo potencial es de -
1,55 volts vs CSE
•
54
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Ánodos de Magnesio
55
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS
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VENTAJAS • Bajo costo de mantenimiento a lo largo de la vida útil• No requieren una fuente externa de energía• Baja susceptibilidad a los daños por influencias exteriores
• Un bajo potencial de funcionamiento rara vez producenuna interferencia significativa (corriente vagabunda) enotras estructuras
• Su funcionamiento es excelente siempre y cuando laestructura esta aislada eléctricamente o segmentada (como
las secciones de tuberías unidas mecánicamente), en lasque cada componente tiene su propio ánodo galvánico.
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DESVENTAJAS
• Están sujetos a las variaciones de estación (sequía,congelamiento) que pueden afectar a sufuncionamiento
• El potencial eléctrico disponible es limitado
• La máxima vida útil depende de la cantidad de material• La química del electrolito (suelo) y la temperatura
pueden tener un efecto indeseado en el potencial dehemi-celda del ánodo
• En medios ácidos, los materiales anódicos son atacadosdirectamente por el ácido, por lo tanto la vida útil, asícomo la eficiencia del ánodo son muy bajas.
57
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Sistema de corriente impresa• Requiere una fuente externa que proporcione
corriente continua.• Anodos (de material noble) encargados de
dispersar la corriente.
• Cátodo (estructura a ser protegida)• El medio electrolítico
Estos sistemas se caracterizan porque el voltajede salida de la fuente externa puede ajustarsede acuerdo a los requerimientos del sistema.
58
C d i d i
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Componentes de un sistema de corrienteimpresa
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SISTEMA DE CORRIENTE IMPRESA
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VENTAJAS
• La tensión disponible en la fuente de energía, puede
ser regulada desde valores muy bajos, hasta valoreselevados
• La energía esta limitada únicamente por la fuente
• Se dispone de una gran cantidad de materiales para ser
utilizados como ánodos de corriente impresa• Muchos de los ánodos de corriente impresa tienen
velocidades de consumo muy reducidas y puedensuministrar elevadas corrientes de protección con
tamaños reducidos.• Es posible monitorear y corregir los niveles de
protección catódica
61
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DESVENTAJAS
• Los sistemas de corriente impresa requieren de
una fuente externa de energía
• Se requiere un mantenimiento periódico
• Los conductores anódicos pueden corroerse,
debido a que cualquier cable que se encuentreconectado al borne (+) del rectificador, debe estarperfectamente aislado
• El funcionamiento de los ánodos a potencialrelativamente altos puede dar lugar a corrientesde interferencia sobre otras estructuras ajenas
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RESISTIVIDAD DEL SUELO
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M di ió d R i ti id d d l S l
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Medición de Resistividad del Suelo
- MÉTODO DE WENNER DE LOS 4 ELECTRODOS -
a a a
NIVEL DEL SUELO
ELECTRODO
C 1 C 2
P 2P 1
P
G
I
R
PROFUNDIDAD “a” 2. . .a R
CLASIFICACION DE SUELOS DE ACUERDO A LA
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CLASIFICACION DE SUELOS DE ACUERDO A LARESISTIVIDAD
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100.00
1000.00
10000.00
100000.00
000+073 000+473 000+873 001+273 001+673 002+073 002+473 002+873 003+273 003+673 004+073 004+473
R e s i t i v i d a d ( o h m
x c m )
Progresiva (Km)
PERFIL DE RESITIVIDAD
Resistividad a 1 mt (ohm x cm) Resistividad a 1,5 mt (ohm x cm) Resistividad a 2 mt (ohm x cm) Resistividad a 3 mt (ohm x cm)
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MEDICION DE PAT
MEDICION DEL ATERRAMIENTO DEL RECTIFICADOR Y/O LECHOANODICO
67
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JUNTAS DE AISLAMIENTO
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Equipo de radiofrecuencia
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Medición de Potencial de una Estructura
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70
enterrada en un Suelo- Electrodo de referencia: Cobre/Sulfato de Cobre -
(Cu/CuSO4)
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MEDICION DE POTENCIAL TUBO-SUELO VS CSE
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RESISTENCIAS VARIABLES
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REOSTATOS
REOSTATOS TIPOTANDEM
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SOLDADURA CADWELD
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INTERCONEXION DE ANODOS
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75
INTERCONEXION DE ANODOS
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