MEZCLA DE MATERIALES EN ENTORNOS CORROSIVOS

La selección de materiales para una aplicación determinada es uno de los principales pasos de diseño hacia un sistema seguro y rentable, sin embargo, es una etapa comúnmente pasada por alto, realizada principalmente desde un punto de vista puramente económico. Los beneficios de seleccionar las mejores aleaciones candidatas y controlar la corrosión son numerosos e incluyen la seguridad e integridad de los activos, el rendimiento óptimo con un mantenimiento mínimo y el tiempo de apagado o una mayor esperanza de vida. Todas estas ventajas finalmente conducen a ahorros de costos considerables.

Usar aleaciones más elevadas solo para partes críticas

Mezclar materiales diferentes es una práctica muy común, más aún cuando la selección de combinaciones se hace con base en  el costo y los tiempos de entrega de estos. Si bien existen numerosas aplicaciones de ingeniería en las que mezclar materiales distintos no es solo una opción sino la mejor o la única solución, existen muchos casos en los que esta práctica no agrega valor y debe evitarse. En el mercado de la instrumentación, Parker a menudo se encuentra con muchos clientes que experimentan problemas de corrosión. La solución más común en esos casos es seleccionar un nuevo equipo hecho de un material más resistente a la corrosión para evitar un mecanismo particular de falla por corrosión. Más pronto que tarde, el costo de esta nueva aleación entra en juego y los reemplazos deben justificarse, por lo que, en un esfuerzo por tratar de mantener este costo bajo, muchos clientes deciden utilizar esta aleación de mayor grado solo en partes críticas.

¿Cómo podemos definir qué es crítico y qué no?

Tomemos un tubo de instrumentación y un sistema de ajuste / válvula, por ejemplo. La industria del petróleo y el gas ha utilizado tradicionalmente millones de refacciones de instrumentación de este tipo en material de acero inoxidable de la serie 300. Sin embargo, no solo las condiciones climáticas y operativas, así como las ubicaciones geográficas son más duras de lo que solían ser, también lo son los criterios de diseño y las normas de seguridad y la esperanza de vida útil. Donde el acero inoxidable fue un material de elección hace veinte años en este tipo de ambientes altamente corrosivos, ya no es apto para su propósito. Hay más aleaciones resistentes a la corrosión disponibles actualmente, pero sus excelentes propiedades son proporcionales a su precio por kilo. Parece haber una línea de pensamiento general que considera los componentes "voluminosos" como "durables" o "irrompibles". Es por esas razones que con demasiada frecuencia, el tubo se considera como la parte crítica (debido a su espesor limitado) y el accesorio o válvula como el "menos crítico". Por lo tanto, la aleación de mayor grado se selecciona para el tubo y una menor para el accesorio o la válvula. Pero, ¿es esta una suposición correcta?

¿El tamaño realmente importa?

Si los productos de instrumentación sufrieron solo de corrosión general y no estaban sujetos a cargas de tracción, donde se pueden establecer tasas de corrosión constante y el riesgo se maneja con bastante facilidad, las suposiciones anteriores podrían haber sido aceptables. Sin embargo, la realidad es que los productos de instrumentación generalmente enfrentan problemas mecánicos y de corrosión localizados, debido a sus condiciones de operación inherentes.

Los mecanismos de falla típicos en la industria del petróleo y el gas se deben a la acción de la corrosión localizada, como picaduras o grietas. La acción combinada de un ambiente corrosivo y la presencia de tensión de tracción, como la vibración, pueden causar agrietamiento por corrosión bajo tensión y la falla fatal del equipo en cuestión de segundos. El agrietamiento por corrosión inducido por cloruro es un excelente ejemplo del modo de falla en aplicaciones mar adentro. Simplemente toma la presencia de tensión de tracción y un defecto en el material causado por cloruros, para iniciar la propagación de grietas. Cuando hay una fisura en un material y la cantidad correcta de tensión de tracción, los espesores grandes no detendrán las grietas que se propagan a través de los límites del grano. Solo demorará un poco más que con secciones más delgadas. Por lo tanto, en tales casos, el tamaño no importa.

Fig. 1. El ambiente corrosivo y la vibración pueden causar agrietamiento por corrosión bajo tensión y falla del equipo después de seis meses. El ejemplo que se muestra es donde el material para el ajuste del instrumento fue diferente al del tubo y se usó en un ambiente corrosivo costa afuera.

Material no adecuado para tubos = material no adecuado para el montaje

Las operaciones seguras y rentables deben incluir la selección correcta de materiales y un buen diseño para minimizar las cargas innecesarias. Si un material no se considera adecuado para la tubería, no debe considerarse como adecuado para otro componente, ya que, después de todo, ambas partes estarán expuestas exactamente a las mismas condiciones ambientales y de operación y, por lo tanto, estarán expuestas a los mismos mecanismos de falla.

De acuerdo con los estándares de la industria, tales como NORSOK M-001: Estándar de Selección de Materiales, 'donde quiera que se acoplen metales disímiles en los sistemas de tuberías, se debe realizar una evaluación de corrosión. Si es probable que ocurra corrosión galvánica, se deben usar métodos de mitigación''. También establece que "en las conexiones galvánicas entre materiales diferentes sin aislamiento / carrete de distancia, se puede suponer que la tasa de corrosión local entre la interfaz es aproximadamente 3 veces mayor que la tasa promedio de corrosión". La protección catódica en los sistemas de instrumentación no tiende a ser rentable, y el aislamiento o el carrete de distancia entre el tubo y la válvula o accesorio a menudo no son viables.

Conozca los productos de instrumentación de Parker para entornos corrosivos conforme a las especificaciones del estándar NORSOK M-650.

Los materiales entremezclados nunca deben tomarse a la ligera sino evaluarse cuidadosamente. La selección de materiales es primordial para desarrollar sistemas duraderos, evitar riesgos innecesarios, poner en peligro los activos, agregar complejidad o enfrentar costosos tiempos de inactividad en una etapa posterior. Seleccionar los materiales correctos para la aplicación y garantizar una instalación segura son soluciones comunes para sistemas sin problemas, Parker tiene el conocimiento y la experiencia para ayudarlo a desarrollar su éxito, comuníquese a MC OLDER para recibir asesoría y cotizaciones sobre sus productos, somos Distribuidor Autorizado en México.

Artículo original por Clara Moyano es Ingeniera de Innovación - Ciencia de Materiales en Parker Hannifin, División de Instrumentación de Productos, Europa. Traducción por MC OLDER Hidráulica y Neumática.

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