Aspectos de la corrosion bajo tension en tuberıas de transporte de

hidrocarburos

El agrietamiento inducido por corrosion y esfuerzo,ACE o SCC por sus siglas en ingles (Stress CorrosionCracking) se refiere al agrietamiento causado por lapresencia simultanea de esfuerzos tensiles y un me-dio corrosivo especıfico. Se ha considerado por muchotiempo al agrietamiento por corrosion y esfuerzo iguala la fragilizacion por hidrogeno, pero cada uno secomporta diferente dependiendo del medio ambienteactuante. Es decir, por ejemplo, la proteccion catodi-ca es un medio suficientemente efectivo para la pre-vencion del agrietamiento por corrosion y esfuerzo entuberıas enterradas destinadas al transporte de hi-drocarburos, pero esta proteccion en algunos casosacelera los efectos de fragilizacion por hidrogeno.

No todas las combinaciones metal-medio ambien-te son susceptibles al agrietamiento por corrosion yesfuerzo. Las variables importantes para este tipo de

agrietamiento son: la temperatura, la composicion dela solucion (medio ambiente de trabajo), el nivel deesfuerzo y la microestructura del metal, ası como sucomposicion [1].

Cuando actua un esfuerzo de tension sobre un me-tal o aleacion que se encuentre en un medio corrosivo,puede originarse el agrietamiento del material metali-co y posteriormente su ruptura. El agrietamiento porcorrosion y esfuerzo actua sobre un gran numero demetales y aleaciones, habiendo ciertos medios en losque los materiales metalicos son particularmente sus-ceptibles a este fenomeno corrosivo [2, 3].

El ACE muestra la apariencia de fractura mecani-ca fragil, cuando es el resultado de un proceso decorrosion local. Sin embargo el agrietamiento por co-rrosion y esfuerzo no es estrictamente el resultado deun proceso mecanico [1].

En el agrietamiento por corrosion y esfuerzo se ob-servan grietas intergranulares y transgranulares. Lasgrietas intergranulares avanzan a lo largo de las fron-teras de grano, mientras que las transgranulares avan-zan a traves de los granos.

En aceros enfriados lentamente con una estructu-ra ferrıtica las grietas se desarrollan a lo largo de lasfronteras de los granos ferrıticos, mientras que en losaceros con una estructura martensıtica, (templados)la propagacion de las grietas es principalmente a lolargo de las fronteras de grano austenitico, y en algu-nos casos a lo largo de las fronteras de las laminillasde martensita.

La forma en la cual ocurre la propagacion de lasgrietas por corrosion y esfuerzo puede ser dividida endos grandes categorıas:

1. Disolucion de metal en la punta de la grieta odisolucion anodica.

2. Fragilizacion del metal en la zona de localizacionde la punta de la grieta.

En las figuras (1) y (2) se muestran 2 micrografıaspor barrido electronico en las que se observan respec-tivamente ejemplos de grietas transgranulares oca-sionadas principalmente por un mecanismo de diso-lucion anodica, lo cual se puede apreciar por los pro-ductos de corrosion en el interior de la grieta.

Figura 1: Primer micrografıa

Por otra parte en la fragilizacion por hidrogeno, ladifusion de los atomos de hidrogeno en el metal puedecausar una gran perdida de ductilidad, lo cual se lla-ma fragilizacion por hidrogeno. La fragilizacion porhidrogeno, puede afectar al zirconio, titanio y otros

Figura 2: Segunda micrografıa

metales por la formacion de hidruros, que propicianque el metal se fragilice y este sujeto a fallar principal-mente por factores mecanicos. Mas aun, el hidrogenofrecuentemente se concentra cerca de las dislocacio-nes, picaduras, grietas o inclusiones, (lugares en loscuales existe una concentracion de esfuerzos). La fra-gilizacion por hidrogeno no es permanente. Cuandola produccion de hidrogeno y la penetracion en elmetal se detienen, el hidrogeno difunde hacia fuera,permitiendo que el metal recobre sus propiedades ori-ginales previniendo ası la falla durante el periodo defragilizacion [4].

En la figura (3) se muestra una micrografıa porbarrido electronico en la que se observa un conjuntode grietas transgranulares ocasionadas principalmen-te por un mecanismo de fragilizacion por hidrogeno,cuya principal caracterıstica es la ausencia de pro-ductos de corrosion en su interior y en la figura (4)se observa una grieta intergranular generada a partirde una inclusion.

En la construccion de las tuberıas utilizadas en laproduccion y transporte de hidrocarburos se utilizanaceros micro-aleados o de alta resistencia, cuya prin-cipal causa de falla es el agrietamiento por corrosiony esfuerzo, dichas fallas han traıdo consecuencias ca-tastroficas en perdidas humanas y materiales, ası estetipo de industrias estan reemplazando continuamentesus tuberıas empleando para ello aceros con mayores

Figura 3: Tercer micrografıa

Figura 4: Cuarta micrografıa

resistencias mecanicas y a la corrosion.El desarrollo de estos nuevos aceros es muy im-

portante. Sin embargo, eventualmente se carece deestudios completos que permitan conocer su compor-tamiento a la corrosion en funcion de la microestruc-tura, en diferentes medios a los que pudiera estarexpuesto de acuerdo a su aplicacion industrial. Laadquisicion de este conocimiento basico de este tipode aceros es esencial y vital debido a la importanciaeconomica y tecnologica que estos tienen.

Ası con la finalidad de contribuir a dicho conoci-miento, investigadores y alumnos del grupo de ma-teriales, del Centro de Investigacion en Ingenierıa yCiencias Aplicadas (CIICAP) perteneciente a nuestraUniversidad, llevan a cabo entre otros temas estudiosenfocados al comportamiento de aceros de alta resis-tencia bajo condiciones de corrosion bajo tension.

Referencias

[1] G. Wranglen, “An Introduction to Corrosion andProtection of Metals”. Ed. Chapman and Hall.Great Britain, 1985.

[2] G.M. Fontana, “Corrosion Engineering”. Thirdedition. McGraw-Hill Book Co. Singapore, 1986.

[3] Consejo Superior de Investigaciones Cientıficas.Centro Nacional de Investigaciones Metalurgi-cas. “Teorıa y Practica de la Lucha contra laCorrosion”. Madrid, 1984.

[4] D. Piron “The Electrochemistry of Corrosion”.National Association of Corrosion Engineers.USA, 1991.