Factores que afectan la resistencia a la corrosión de las tuberías de gas de acero inoxidable

Factores ambientales de servicio dentro de tuberías de gas de acero inoxidable.

Para las tuberías de acero inoxidable que transportan gas, los escenarios de corrosión más dañinos suelen comenzar cuando se forma una fase líquida conductora en la pared de la tubería. Sin un electrolito (normalmente agua), la mayoría de los mecanismos de corrosión internos se ralentizan drásticamente.

Presencia de agua y punto de rocío del gas.

El agua gratuita es la condición habilitante para la mayoría de la corrosión interna. Incluso si el gas deja una planta "seca", las caídas de temperatura a lo largo de la ruta pueden obligar al agua a condensarse si el punto de rocío no se controla adecuadamente. La orientación de la industria enfatiza la deshidratación para reducir el punto de rocío del gas y eliminar las condiciones que promueven la corrosión.

• Los trastornos que introducen gas húmedo (o permiten la condensación) concentran el riesgo en puntos bajos, tramos muertos y aguas abajo del enfriamiento.
• Pequeños volúmenes de agua pueden ser suficientes si permanecen estancados y acumulan sales, finos de hierro o bacterias.

Gases ácidos, oxígeno y sales que “activan” el ataque localizado

Una vez que el agua está presente, las especies disueltas determinan la gravedad y el modo de falla:

• Cloruros (por arrastre de agua producida, agua de hidroprueba, ingreso de aire costero o fluidos de limpieza) son los desencadenantes más comunes de la corrosión por picaduras/grietas y el agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro.
• CO₂ reduce el pH en el agua condensada (ácido carbónico) y puede aumentar el riesgo de corrosión general en sistemas de metales mixtos; la entrada de oxígeno puede acelerar aún más la corrosión en regiones húmedas.
• H₂S cambia la susceptibilidad al agrietamiento y los requisitos de calificación de materiales en ambientes ácidos; El uso del material se rige comúnmente por MR0175/ISO 15156.

Conclusión práctica: controlar el proceso para que las superficies internas se vean Gas seco y mínima deposición de sal. ; cuando eso no se puede garantizar (arranques, pigging, pruebas hidráulicas o gas fuera de especificación), la selección de materiales y la calidad de fabricación se vuelven decisivas.

Química de las aleaciones y selección de grados: por qué el “inoxidable” no es un solo material

Los aceros inoxidables resisten la corrosión porque se forma una fina película pasiva de óxido de cromo en la superficie. En la humectación que contiene cloruro, la diferencia entre resistencia “adecuada” y “alta” a menudo está dominada por el contenido de cromo (Cr), molibdeno (Mo) y nitrógeno (N), que comúnmente se comparan utilizando el Número Equivalente de Resistencia a las Picaduras (PREN).

Uso de PREN para comparar la resistencia a picaduras/grietas

PREN ≈ %Cr (3,3 × %Mo) (16 × %N) . Un PREN más alto generalmente indica una resistencia mejorada a la corrosión por picaduras y grietas impulsada por cloruro (un problema clave cuando es posible el gas húmedo o el condensado salado).

Conclusión práctica: si la humectación con cloruros es creíble (condensado, residuos de hidropruebas, exposición costera, arrastre de agua producida), la selección del grado debe basarse en Corrosión localizada y margen SCC. , no solo “acero inoxidable versus acero al carbono”.

Temperatura, cloruros y estrés: el “cable trampa” del SCC para tuberías de gas

El agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro (Cl-SCC) requiere tres condiciones al mismo tiempo: tensión de tracción (la tensión residual de la soldadura puede ser suficiente), cloruros en una superficie mojada y temperatura elevada. En la práctica, la temperatura es el factor que a menudo convierte un riesgo de picaduras manejable en un riesgo de grietas.

Un umbral práctico: orientación de 60 °C (150 °F)

Cuando los aceros inoxidables están completamente sumergidos, es raro ver cloruro SCC por debajo de aproximadamente 60 °C (150 °F). . Por encima de ese rango, la susceptibilidad aumenta drásticamente e incluso los niveles relativamente bajos de cloruro pueden volverse problemáticos, especialmente con el ciclo húmedo/seco que concentra las sales en la superficie.

Controles que funcionan en sistemas de tuberías reales

• Mantenga las temperaturas del metal por debajo del régimen sensible al SCC cuando sea posible (diseño de aislamiento, trazado y prevención de puntos calientes).
• Reduzca la exposición al cloruro durante la hidroprueba/puesta en servicio y garantice un drenaje y secado completos (las películas residuales pueden iniciar picaduras que luego evolucionan hacia grietas).
• Si no se pueden evitar de manera confiable la temperatura y los cloruros húmedos, especifique materiales dúplex/súper dúplex o de aleación superior (y califíquelos según los estándares de servicio/ácido aplicables cuando corresponda).

Soldadura, tinte térmico y condición de la superficie: cómo la fabricación puede borrar la resistencia a la corrosión

En el caso de las tuberías de acero inoxidable para gas, muchos problemas de corrosión “misteriosos” se remontan a la fabricación: tinte térmico, hierro incrustado, purga deficiente en el interior, acabado rugoso y limpieza/pasivación incompleta. Estos problemas crean puntos débiles donde la capa pasiva se daña o no puede reformarse de manera uniforme.

Tinte térmico y escala de óxido después de soldar.

El tinte térmico es más que una decoloración: indica una superficie oxidada y, a menudo, una capa sin cromo en la superficie. Si se deja en su lugar, puede reducir notablemente la resistencia a la corrosión localizada justo donde las tensiones residuales son mayores (la zona afectada por el calor y el borde de la soldadura).

Decapado y pasivación (y por qué ambos son importantes)

El decapado elimina las incrustaciones de soldadura/tinte térmico y la capa superficial dañada; La pasivación promueve una película pasiva robusta. Estándares como ASTM A380 (prácticas de limpieza/desincrustación/pasivación) y ASTM A967 (tratamientos de pasivación química) se utilizan comúnmente para definir procesos y verificación aceptables.

• Utilice una purga de diámetro interior adecuada para evitar una oxidación interna intensa en las raíces de las soldaduras de las tuberías (especialmente crítica para tuberías de gas donde el acceso interno es limitado después del montaje).
• Elimine la contaminación de hierro de las herramientas abrasivas o del contacto con acero al carbono (la recolección de hierro puede “oxidarse” en la superficie e iniciar un ataque debajo del depósito).
• Especifique los criterios de aceptación para el acabado de la soldadura (transiciones suaves, grietas mínimas) porque la geometría impulsa la química de las grietas y la retención de depósitos.

Detalles de diseño e instalación que impulsan el rendimiento contra la corrosión

Incluso con el grado correcto y una buena soldadura, los detalles del diseño determinan si se acumulan líquidos y depósitos corrosivos, si puede entrar oxígeno y si los pares galvánicos aceleran el ataque.

Evite grietas, piernas muertas y trampas de líquidos.

• Las líneas inclinadas son prácticas y proporcionan puntos de drenaje en puntos bajos para evitar el estancamiento del condensado.
• Minimizar las ramas muertas y las ramas cubiertas; El agua estancada es un factor común de corrosión influenciada microbiológicamente (MIC).
• Utilice diseños de juntas/conexiones que no creen grietas persistentes donde se concentran las salmueras ricas en cloruro.

Interacciones galvánicas y metales mixtos.

Si el acero inoxidable está conectado eléctricamente a metales menos nobles (por ejemplo, acero al carbono) y hay un electrolito presente, la corrosión galvánica puede acelerar el ataque al componente menos noble y concentrar los depósitos en la unión, creando también un riesgo de corrosión localizada para el acero inoxidable. Las estrategias de aislamiento (uniones dieléctricas, diseño cuidadoso de la conexión a tierra y evitar uniones “húmedas”) reducen este riesgo.

Operaciones, hidrotest y MIC: los factores “ocultos” que deciden la resistencia a largo plazo

Muchas fallas por corrosión de las tuberías de gas inoxidables no se desencadenan durante la operación en estado estacionario, sino durante la puesta en servicio, pruebas hidráulicas, paradas o alteraciones del proceso que introducen agua y dejan residuos.

Calidad del agua Hydrotest y disciplina de secado.

El agua de hidroprueba y enjuague puede introducir cloruros y microbios. Las guías prácticas de la industria comúnmente recomiendan agua con bajo contenido de cloro (a menudo ~50 ppm de cloruro como punto de referencia conservador) y enfatiza la limpieza, drenaje y secado para que no quede agua estancada dentro de la tubería.

Riesgo de CMI cuando el agua queda estancada

La corrosión influenciada microbiológicamente (MIC) puede ocurrir en aguas estancadas, incluso a niveles de cloruro relativamente modestos, y se ha documentado en sistemas de acero inoxidable donde las líneas se dejaron sin drenaje después de la prueba hidráulica. El control inmediato es operativo: no deje películas de agua estancada y evite estancias estancadas prolongadas sin medidas de control/biocida cuando lo permitan su proceso y sus regulaciones.

1. Defina una secuencia de puesta en servicio que finalice con un drenaje completo, una purga de gas seco (o equivalente) y una verificación del estado seco.
2. Controle el ingreso de oxígeno durante el tiempo de inactividad (cobertura, aislamiento hermético y gestión de fugas) porque el oxígeno en las regiones húmedas acelera el ataque.
3. Inspeccione primero las ubicaciones más vulnerables: puntos bajos, tramos muertos, aguas abajo de los refrigeradores y carretes con mucha soldadura.

Tabla de decisión práctica: factor, modo de falla y qué hacer al respecto

Conclusión final: Las tuberías de gas de acero inoxidable funcionan mejor cuando se trata la resistencia a la corrosión como una propiedad del sistema: la sequedad del proceso, la gestión del cloruro, la selección de la aleación (margen PREN/SCC), la calidad de fabricación y el diseño de la gestión de líquidos deben estar alineados.

Referencias utilizadas para puntos de datos y umbrales.

• SSINA: Fisuración por corrosión bajo tensión de cloruro (raro por debajo de ~60 °C cuando está completamente sumergido).
• Aleaciones unificadas: fórmula PREN y ejemplos de gamas PREN (Ecuación PREN y rangos típicos para grados comunes).
• Informe PHMSA: Corrosión de tuberías (deshidratación y control del punto de rocío para eliminar condiciones que promueven la corrosión).
• GRI: Evaluación Directa de Corrosión Interna de Gasoductos (definición del punto de rocío y mecanismo de condensación del agua).
• TWI: Restauración de las propiedades corrosivas después de soldar (elimine el óxido de tinte térmico y la capa empobrecida en cromo).
• Nota técnica del Nickel Institute: Decapado y pasivación (Referencias y finalidad de ASTM A380/A967).
• Nickel Institute: ejemplos de casos de MIC en acero inoxidable después de la hidroprueba (agua estancada como causa raíz).
• NACE MR0175/ISO 15156-1 (contexto de servicio amargo y marco de precauciones relacionadas con el H₂S).