LA ACTUALIDAD EN LA EVALUACIÓN DEL FENÓMENO DE CORROSIÓN INDUCIDA POR EL AMBIENTE, EN

DUCTOS QUE TRANSPORTAN HIDROCARBUROS (SCC, SCC.C Y BIO-CORROSIÓN)

 Diego Yivaldi Luna Padilla

Sergio Arzola PeraltaOscar L. González Arias

Resumen

El propósito de este documento es dar a conocer el estado actual de  la  evaluación  de  integridad  de  ductos  con  respecto  a  los fenómenos  de  corrosión  conocidos  como:  Stress  Corrosion Cracking  o  Agrietamiento  por  corrosión  bajo  esfuerzo,  SCC-C Stress  corrosión  Cracking  circumferential  o  Agrietamiento circunferencial  por  corrosión  bajo  esfuerzo  y  Bio-Corrosión  o anteriormente  MIC,  Microbiologically  influenced  Corrosión (corrosión inducida por microorganismos).

Fenómeno Descubrimiento Lugar Reconocimiento y estudio

Metodologías, ILI, PR,

Estándares, etc.SCC 1965 (Alto pH) Natchitoches, 

LA, EU.1966-1970Laboratorio √

SCC 1977 (pH-CN) Canadá --- √SCC-C 1997 Canadá 

(Alberta)1998 √

Bio-Corrosión 1910 ** 1960, * √

* En 1990, NACE aceptó oficialmente el término “Microbiologically Influenced Corrosion”, MIC, para referirse a este tipo de corrosión.

** Gaines, R.H. Bacterial activity as a corrosion influenced in the soil, Journal of Engineering Industrial Chemistry, 2, 128, 1910.

Cronología de aparición

Stress Corrosion Cracking SCC o Agrietamiento por corrosion bajo esfuerzo

Este  tipo  de  corrosión  se  define  como:  un  fenómeno  que  se presenta  por  la  acción  conjunta  de  tres  factores;  ambiente corrosivo  en  la  superficie  de  la  tubería,  susceptibilidad  del material  y  esfuerzos  de  tensión  los  cuales,  pueden  ser residuales o aplicados en relación a la fluctuación, resultado de la presión de operación de los ductos. 

La  traducción  reconocida  (en  la  industria)  de  Stress  Corrosión Cracking,  SCC,  es  Agrietamiento  por  Corrosión  Bajo  Esfuerzo ACBE. 

Una  variación  de  este  fenómeno  es  conocida  como  SCC-C Circumferential  Stress  Corrosion  Cracking  (Agrietamiento circunferencial  por  corrosión bajo  esfuerzo),  cuya  característica principal  es  que  el  esfuerzo  que  promueve  la  generación  de grietas  tiene  una  orientación  axial.  Otro  tipo  de  corrosión acelerada  es  la  inducida  por  microorganismos  o  Bio-Corrosión. Estos  tipos  de  corrosión,  desde  su  aparición  han  afectado severamente  la  integridad  de  los  ductos  que  transportan hidrocarburos tanto líquidos como gaseosos.

Circumferential Stress Corrosion Cracking, SCC-C o Agrietamiento por corrosion bajo esfuerzo

circunferencial

Figura 3. Esfuerzos predominantes y relación con la orientación de grietas, esfuerzo de hoop y esfuerzo de doblez, izquierda y derecha respectivamente.

F 

F F 

F 

Las  tres  tecnologías  de  equipo  instrumentado  actualmente disponibles  para  la  detección  de  grietas  de  SCC;  UT  de  haz angular, EMAT y TFI constituyen una gama de opciones suficiente para  cubrir  las  necesidades  de  inspección  del  mercado, complejidad en la inspección de ductos y necesidades específicas de los operadores.

Tecnologías de inspección para la detección de SCC

Figura 4. Equipo instrumentado, UT de haz angular HR, LineExplorer® UC, NDT Systems & Services AG.

Tabla 2. Comparación de tecnologías de inspección con equipo instrumentado para la detección de grietas de SCC.

Direct Assessment Methodology SCCDA (Metodología de Evaluación Directa SCC)

Es  un  proceso  de  análisis  e  investigación  cuyo  objetivo  es determinar  las  zonas  susceptibles  al  fenómeno  de  SCC.  La información  requerida  inicialmente  para  el  análisis  está compuesta  por  datos  de  diseño,  construcción,  operación  y mantenimiento. 

La  inspección  con  equipos  instrumentados  y  la  metodología  de evaluación  directa  de  SCC  constituyen  dos  herramientas independientes  que  permiten  detectar  y  caracterizar  grietas generadas por este fenómeno. Sin embargo, pueden ser utilizadas de forma complementaria tal como se describe en el documento NACE SP0204-2008.

Se reconocen diversas metodologías útiles para la evaluación de integridad de tuberías sometidas a presión interna, estas son: Modelo “Ln-Sec”.Modelo DFGM (Ductile Flaw Growth Model).CorLAS™Diagrama de análisis de falla FAD, API 579 y BS 7910.

Metodologías de Evaluación SCC

Tabla 3. Comparación entre metodologías de evaluación de integridad para grietas de SCC.

Figura 5. Principales elementos del diagrama de análisis de falla FAD.

Figura 6. Diagrama de análisis de falla, para una anomalía de 4.68 mm de profundidad y 152.4 mm de longitud.

Bio - corrosión (corrosión por bacterias, algas u hongos)

La  Bio-corrosión,  anteriormente  denominada  como  MIC (Microbiologically  Influenced  Corrosion),  es  el  proceso electroquímico  en  el  que  diversos  microorganismos  son  capaces de iniciar, promover o acelerar el proceso de corrosión, sin alterar su  naturaleza  electroquímica.  Los  microorganismos  agregan  al proceso de corrosión, diversos efectos derivados de su interacción con el ambiente que rodea la superficie metálica, en este caso la del acero de construcción de la tubería.  Por tanto, el sistema de dos elementos metal – solución (suelo), se transforma en: metal + solución + microorganismos. Por lo que la corrosión,  queda  condicionada  a  la  interacción  de  estos  tres componentes.

Figura 7. Factores presentes en el fenómeno de Bio-corrosión.

Nota: En 1990, NACE aceptó oficialmente el término “Microbiologically Influenced Corrosion”, MIC, para referirse a este tipo de corrosión,

(Materials Performance (MP), September 1990, p. 45).

El papel de los microorganismos en la corrosión

Los microorganismos son capaces de cambiar de forma activa el ambiente que rodea a las superficies metálicas, para facilitar el proceso de corrosión. Algunos de los modos en los que la actividad microbiana incrementa la corrosión, son los siguientes:

• Producción de metabolitos ácidos (molécula utilizada o producida durante el metabolismo de una bacteria).

• Incremento en el potencial Oxido-Reducción del metal, mediante las diferentes actividades metabólicas, favoreciendo así la corrosión

• Alteración de los gradientes de oxígeno permitiendo la aereación diferencial

• Ataque selectivo de bacterias en zonas de soldadura• Favoreciendo el proceso y la formación de picaduras debido a la 

formación de bio-capas• Degradación de recubrimientos protectores• Disolución de capas protectoras en la superficie metálica.

Diagnóstico de la biocorrosión

Identificación de los organismos presentesTécnicas de cultivoEnsayos bioquímicosTécnicas genéticas MicroscopíaLaserFuerza atómicaElectrónica de barrido Análisis morfológico de la pérdida de metalAnálisis de los productos de corrosiónComposición química

Factor o característica del tipo de corrosión

Agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo y

SCC-CBio-Corrosión

Presencia de agua X X

Velocidad de crecimiento acelerada X X

Pronóstico de vida útil difícil de estimar X X

Intervalo de pH X X

Diferentes Etapas de crecimiento X X

Fallas en el recubrimiento X X

Tabla 4. Factores que tienen en común el SCC, SCC-C y la Bio-Corrosión.

a) b)

Figura 8. Etapas de crecimiento simplificadas para los fenómenos de a) Bio-corrosión y b) SCC.

Casos registrados de estos fenómenos en México

La  primera  Inspección  en  Línea  con  Equipo  Instrumentado  de Ultrasonido  (2004),  se  realizó en el Oleoducto de 30” D.N. Nuevo Teapa – Venta de Carpio, 2 Secciones con una longitud aproximada de  132  Kilómetros.  2  años  más  tarde,  se  realizó  una  segunda Inspección en Línea (2006), en dos secciones más (94 kilómetros). En  los  años  2008  y  2009  se  inspeccionaron  10  secciones  de  un Oleoducto  de  24”  con  una  distancia  total  de  573  Km.  Esto  suma una distancia  total de  inspección de 799 Kilómetros en  los cuales se  han  detectado  más  de  400  anomalías  relacionadas  con  el Agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo, incluyendo 6 anomalías de SCC orientadas circunferencialmente.

Figura 9. Grietas detectadas mediante equipos de UT de haz angular en a) el 2004 y b) el 2008, en tuberías de 30 y 24” respectivamente. Estas anomalías fueron corroboradas en campo y evaluadas mediante las metodologías anteriormente descritas.

a) b)

 

Respecto al  fenómeno de Bio-Corrosión, no existen  registros de la  presencia  de  este  fenómeno  en  México,  se  han  tenido hallazgos  que  pudieran  estar  relacionados  al  fenómeno  sin  que se haya comprobado el origen de los mismos. 

En  la  mayoría  de  estos  casos,  no  se  han  difundido  de  manera apropiada en la industria del transporte de hidrocarburos.

Figura 9. Anomalías de pérdida de metal, posiblemente ocasionadas por la presencia de bacterias en tuberías de conducción de hidrocarburos de: a) 36”

y b) 24”, respectivamente.

a) 2011.  b) 2013. 

Métodos de prevención y control

Dentro  de  los  principales  métodos  de  mitigación  y  control aceptados  en  la  industria  del  transporte  de  hidrocarburos,  a continuación se mencionan los más significativos:  Modificación del entorno

Recubrimiento adecuado (funcional)

Protección catódica (suministro de corriente)

Utilización de biocidas (Bio-corrosión)

Mitigación de SCC No. Operadores % de Operadores

Modificación de las condiciones de operación 17 50

Instalación selectiva de envolventes 17 50

Limpieza y recubrimiento 12 35

Desbaste y recubrimiento 15 44

Modificación del ambiente circundante 2 6

Otros 15 44

Tabla 5. Acciones de mitigación para el SCC, aplicadas en EUTomada de SCC Study TTO Number 8, Department of Transportation, 2005.

Office of Pipeline Service.

Conclusiones 

- A pesar de que son muchos los esfuerzos que se están realizando actualmente  para  la  detección  y  atención  de  este  tipo  de fenómenos,  también  es  cierto  que  son  muchas  las  acciones  que faltan  por  realizar  a  fin  de  minimizar  la  presencia  y  el  efecto  que tienen sobre la industria, estas formas particulares de desgaste.  Inspección, Detección, y EvaluaciónInvestigación en CampoAdecuación de Normas, procedimientos, (Estandarización nacional)Creación  y  Administración  de  Bases  de  Datos,  casos,  estadísticas, (Metodologías de administración) Reconocimiento en campoMayor difusión y comprensión de estas 3 formas de corrosión 

Conclusiones (cont.)

-  La  detección  y  caracterización  de  este  tipo  de  anomalías, aporta  información  crítica  para  la  toma  de  medidas  tanto preventivas  como  correctivas  en  la  industria  del  transporte  y distribución de hidrocarburos. -  Es  conveniente  que  los  programas  de  mantenimiento (preventivo  y  correctivo)  futuros  se  efectúen  conforme  a  las necesidades particulares de inspección de anomalías,  las cuales pueden incluir  la detección, evaluación, mitigación y reparación de anomalías relacionadas con el SCC y la Bio-Corrosión.