Foco en Corrosión Bajo Tensión | No. 1

Foco en Corrosión Bajo Tensión | No. 1
Introducción
Las fallas inesperadas o prematuras de equipos
pertenecientes a las plantas petroquímicas constituyen
un serio peligro en términos de seguridad del personal,
de las instalaciones de operación, y del medio ambiente.
Estas fallas, reducen la confiabilidad operacional en los
equipos y afectan negativamente la productividad y la
rentabilidad de la planta.
Experiencia en plantas petroquímicas modernas indican
que las fallas ocasionadas por agrietamiento son un
problema muy serio y constituyen approximadamente el
20%-30% del total de las fallas asociadas a la corrosión.
El tema de la corrosión bajo tensión (CBT, en inglés
“Stress Corrosion Cracking”, SCC) ha sido estudiado
extensamente. El propósito de este documento es
presentar en términos sencillos parte de la información
disponible.
Los parámetros ingenieriles de interés que deben ser
tomados en consideración para la selección de cualquier
combinación aleación/medio corrosivo, son los
siguientes:
•
•
•
Descripción General
Corrosión bajo tensión CBT (SCC) se puede definir
como un mecanismo de falla por agrietamiento causado
por la acción combinada de un medio ambiente
corrosivo y un esfuerzo de tensión. Estos dos
componentes: esfuerzos de tensión y corrosión,
interactúan de forma sinérgica para ocasionar
agrietamiento, el cual se origina en la superficie del
metal expuesto al medio corrosivo y se propaga como
una respuesta al estado de esfuerzo aplicado en el
componente.
No todas las combinaciones de aleaciones/medio
corrosivos son afectadas por el mecanismo de corrosión
bajo tensión. Por ejemplo los aceros inoxidables
austeníticos son susceptibles a corrosión bajo tensión si
el medio ambiente contiene cloruros, pero en presencia
de amoniaco este mismo tipo de acero es inmune,
mientras que las aleaciones de cobre-zinc (bronces)
sufren corrosión bajo tensión en presencia de amoniaco
como medio corrosivo.
Un límite de esfuerzo de tensión (tensión umbral)
por encima del cual se produce el agrietamiento.
Variables metalúrgicas que afectan la
susceptibilidad de la aleación: tratamiento térmico,
microestructura, trabajo en frío.
Condiciones límites para el agrietamiento tales
como la temperatura, la composición de la solución,
el pH, el potencial del electrodo, las impurezas
presentes, etc.
Es importante tener en cuenta que las condiciones
que causan CBT pueden no aparecer durante el
funcionamiento normal de los equipos, sino durante
los períodos de puesta en marcha, parada de
planta, períodos de inactividad, o períodos de
alguna irregularidad en el sistema. Los esfuerzos de
tensión y las condiciones ambientales bajo estas
circunstancias pueden ser muy diferentes a las
condiciones encontradas durante el funcionamiento
normal operacional.
Identificación
Las grietas de corrosión bajo tensión se caracterizan por
ser finas y muy cerradas, por lo tanto la identificación
visual de este tipo de agrietamiento, en anticipación a la
ocurrencia de una falla a gran escala, no es tarea fácil.
Una lupa de bajo aumento puede ayudar en la detección
visual, pero el uso de técnicas no destructivas tales
como ultrasonido, radiográfica, líquidos penetrantes o
La distribución de documentos MTI a las empresas que no son miembros se hace como un servicio a la industria. MTI no asume ninguna
responsabilidad por el contenido ni por los resultados asociados con la implementación de las recomendaciones. Copyright © 2012 Instituto de
Tecnología de Materiales, Inc. Todos los derechos reservados.
#1-05-16
emisión acústica permiten detectar este tipo de
agrietamiento de modo más preciso.
Las grietas por CBT tienden a ramificarse a lo largo de
las superficies de los metales. Normalmente no se
observa evidencia de corrosión, tales como la
acumulación de productos de corrosión, sin embargo
manchas en la región agrietada pueden ser evidentes.
CBT suele iniciarse en una discontinuidad física, como
picaduras, entalladuras y zonas ubicadas en esquinas.
Las áreas sometidas a altos esfuerzos de tensión
residuales tales como las soldaduras y arcos
consecuencia de las soldaduras son también
susceptibles a CBT.
Medidas Preventivas
Ubicación de las grietas
REACTORES: En todas las soldaduras; en las
soldaduras circunferenciales de las boquillas; en la
curvatura de los cabezales, soldadura de soporte de las
camisas externas de enfriamientos y a la mitad de los
serpentines de enfriamiento.
Existen diferentes formas de controlar la CBT. El
método a ser utilizado depende de las aplicaciones y
puede involucrar cambios en las condiciones
mecánicas, metalúrgicas y ambientales.
•
•
•
INTERCAMBIADORES DE CALOR: soldaduras;
boquillas; áreas inmediatamente adyacentes a la placa
de haz tubular, en la zona del haz de tubo con forma de
U.
TORRES: Soldaduras, especialmente las soldaduras
circunferenciales de las boquillas; en la curvatura de los
cabezales; empacaduras de rellenos (por ejemplo:
anillos de rellenos tipo "Raschig"); rellenos metálicos
expandidos o de mallas; bandejas.
TUBERÍAS: Zonas de curvaturas, codos; soldaduras o
zonas cercanas a las soldaduras.
Mecánicas
o
Evitar los concentradores de esfuerzos.
o
Realizar tratamiento térmico de alivio de
tensiones, ocasionadas durante la fabricación
del recipiente.
o
Introducir esfuerzos de compresión en la
superficie.
o
Reducir los esfuerzos de tensión causados
durante la operación.
Metalúrgicas
o
Cambiar la composición de la aleación.
o
Cambiar la microestructura de aleación.
o
Usar revestimientos metálicos
Ambientales
o
Modificar el ambiente corrosivo.
o
Aplicar protección anódica o catódica.
o
Agregar inhibidores.
o
Usar recubrimientos orgánicos.
o
Modificar la temperatura.
Ensayos de CBT (SCC) en laboratorio
y plantas
Los ensayos de CBT realizados en laboratorio y plantas
son fuentes valiosas de datos cualitativos para los
ingenieros de materiales.
El propósito de los ensayos CBT es:
La distribución de documentos MTI a las empresas que no son miembros se hace como un servicio a la industria. MTI no asume ninguna
responsabilidad por el contenido ni por los resultados asociados con la implementación de las recomendaciones. Copyright © 2012 Instituto de
Tecnología de Materiales, Inc. Todos los derechos reservados.
#1-05-16
•
•
•
Identificar los ambientes corrosivos que causan el
agrietamiento en determinadas aleaciones.
Clasificar los materiales de acuerdo a su resistencia
relativa a CBT en ambientes determinados.
Evaluar las medidas preventivas.
Las grietas causadas por corrosión bajo tensión pueden
tardar años en desarrollarse en los equipos. Por lo tanto,
los ensayos de CBT, bajo las condiciones reales de
esfuerzos, metalurgia y ambiente corrosivo, pueden
requerir meses para producir los resultados relevantes.
Por tal motivo, la gran mayoría de los ensayos de CBT
se realizan bajo condiciones de ensayos acelerados
para minimizar el tiempo de falla.
Referencia: Manuales del Instituto de Tecnología de
Materiales.
La distribución de documentos MTI a las empresas que no son miembros se hace como un servicio a la industria. MTI no asume ninguna
responsabilidad por el contenido ni por los resultados asociados con la implementación de las recomendaciones. Copyright © 2012 Instituto de
Tecnología de Materiales, Inc. Todos los derechos reservados.
#1-05-16