curso proteccion catodica en ductos de gas

8/12/2019 Curso Proteccion Catodica en Ductos de Gas

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CORROSIÓN Es la deterioración de losmateriales, generalmente

metálicos, por la

acción química o electroquímicadel medio ambiente, relacionado

o no a esfuerzos mecánicos

Atmósfera, suelos, agua dulce o

del mar, productos químicos etc.



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CORROSION

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TIPOS DE CORROSION

• Corrosión generalizada

• Es la forma más benigna o menos peligrosa puesel material se va gastando gradualmente

extendiéndose en forma homogénea sobre todala superficie metálica y su penetración media esaproximadamente igual en todos los puntos.

• El mecanismo del ataque generalizadotípicamente es un proceso electroquímico que selleva a logar sobre la superficie del material.

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CORROSION GENERALIZADA

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CORROSION GALVANICA

• Se puede producir un daño severo porcorrosión cuando dos o más metales distintosse acoplan eléctricamente. Esto se conoce

como corrosión galvánica y resulta por laexistencia de una diferencia de potencial entrelos metales acoplados que causa un flujo decorriente entre ellos. El metal más activo sufre

una corrosión más acelerada, mientras que lacorrosión en el metal menos activo eseliminada.

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CORROSION GALVÁNICA

•

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CORROSION GALVANICA

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CORROSION GALVANICA

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CORROSION GALVANICA

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TAMAÑO DE LA FALLA ANODICA

• "Si la zona anódica es relativamente pequeñacon respecto a la zona catódica la corrosiónpodrá ser intensa. Si por otra parte, la zona

anódica es grande comparada con la catódica,la corrosión será relativamente débil".

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Ánodo pequeño – Cátodo grande(Corrosión severa en el ánodo)

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Cátodo pequeño – Ánodo grande(Corrosión leve en el ánodo)

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Agrietamiento por corrosión yesfuerzos (Stress Corrosión Cracking)

Fractura de cañería debido a corrosión porfatiga

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Corrosión localizada (pitting)

• La corrosión localizada se presenta en sitiosdiscretos sobre la superficie del metal, laforma más común de ataque por corrosión

localizada es por picado o "pitting".• Las picaduras son una parte localizada de

corrosión en la que el ataque está confinado amuchas cavidades pequeñas en la superficiedel metal. Las cavidades que se formanpueden variar en cantidad, tamaño y forma.

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18



Corrosión resultante de dos suelosdistintos

• El potencial “natural” o de la hemipila, de un

metal respecto al medio que la rodea, puede

variar con las variaciones de composición delelectrolito.

• Esto eleva la diferencia de potencial y satisface

la condición necesaria para establecer una pilade corrosión.

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Corrosión por aireación diferencial

• La diferencia de concentraciones de oxígenoen el electrolito, en la cual se encuentrainmersa una estructura metálica, genera

corrosión en la zona donde existe deficienciade oxígeno.

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Corrosión por diferencia de

temperatura

• En una pila de corrosión por diferencia detemperatura, el ánodo y el cátodo son del

mismo metal pero uno se mantiene a unatemperatura más alta que el otro por mediosexternos. En la mayoría de los casos el que seencuentra a mayor temperatura es el ánodo.

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Corrosión por diferencia detemperatura

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Erosión- Corrosión: Efecto de lavelocidad del fluido en la corrosión

• El tipo de corrosión más conocido influenciado por lavelocidad del fluido es la Erosión - Corrosión, la cualocurre cuando la velocidad del fluido es suficiente para

remover las películas protectoras del metal.• La Erosión - Corrosión frecuentemente causa ataques

localizados donde las discontinuidades de la superficiecausan disturbios y turbulencia en el fluido.

• La Erosión por partículas también es influenciadadependiendo del ángulo de impacto

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Fragilización por hidrógeno

• Reducción de la ductilidad de un metal debidaa la difusión de hidrógeno en su interior.

• El hidrógeno atómico generado en lasuperficie por la protección catódica puededifundirse dentro del metal. Este hidrógenoatómico puede ampollar el metal, formar

hidruros, en el caso del titanio, que lofragilizan, y fragilizar el acero

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Fragilización por hidrógeno

• Para prevenir la fragilización por hidrógeno,debe mantenerse el potencial por debajo delpotencial de evolución del hidrógeno, que

depende del pH.

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Corrosión intergranular

• La mayoría de los metales para ingenieríaestán compuestos de cristales individuales ogranos, los cuales se encuentran en áreas de

relativa impureza y desalineamiento llamadoslímites de grano. La corrosión ocurrepreferencialmente en o adyacentemente a los

límites de grano, lo cual resulta en ataqueslocalizados parecidos a los agrietamientos porcorrosión y esfuerzos.

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Corrosión intergranular

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Disolución selectiva (dealloying)

• La corrosión por disolución selectiva se produceal efectuarse la remoción de uno de loselementos de una aleación siendo el ejemplo máscomún la eliminación del zinc en aleaciones de

cobre-zinc, conocido con el nombre dedezincificación.• Este fenómeno corrosivo produce un metal

poroso que tiene propiedades mecánicas muy

pobres y obviamente el remedio a este caso es elempleo de aleaciones que no sean susceptibles aeste proceso.

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Disolución selectiva (dealloying)

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Corrosión influenciadamicrobiológicamente

• Las bacterias no atacan en forma directa almetal, pero crean condiciones que conducen a

un ataque más rápido por aumento de lacorriente de corrosión en las celdas existentes,las que normalmente se encuentranpolarizadas por la existencia de hidrógeno(producto de la reacción catódica dereducción de protones).

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Corrosión influenciada microbiológicamente

Algunas bacterias que existen bajo condicionesanaeróbicas (ausencia de oxígeno) puedenreducir sulfatos consumiendo hidrógeno en el

proceso. El consumo de hidrógeno atómicoadsorbido en la superficie de la estructura,despolariza el acero en sitios catódicos y

permite así un mayor consumo del metal porlas celdas galvánicas existentes, ejm: bacteriassulfato-reductoras.

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La MIC no produce una forma única decorrosión, por el contrario la MIC produce:

• Pitting

• Corrosión en hendiduras• Corrosión bajo depósitos

• De-aleación selectiva.

• Promoción de corrosión galvánica• Erosión-corrosión.

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Diagrama de Pourbaix

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Serie Galvánicapráctica de

Potenciales de Metais

en el Suelo, enrelación al Electrodo

de Referencia de

Cu/CuSO4

MAGNESIO- 1.55- 1.55- 1.55- 1.55

- 1.05- 1.10

ZINC

- 0.20

ALUMINIO

- 0.50

PLOMO

COBRE

0PLATA

GRAFITEGRAFITEGRAFITEGRAFITE

ORO

PLATINA

ACERO CARBONO- 0.55

Potencial (-)



Además de revestir,que puedo

hacer para

mejorar másaún ?

?



PARED DEL DUCTO

REVESTIMIENTO



H2

H2 H2

H2

H2 H2

H2 H2

PARED DEL DUCTO

REVESTIMIENTO



H2 H2 H2

H2 H2

H2

H2 H2

H2 H2

PARED DEL DUCTO

REVESTIMIENTO



IMPORTANTE:

– SI EL METAL PUDIESE SER NEGATIVADO,ENTONCES LA CORROSIÓN PODRÍA SER

CONTROLADA. – UN MATERIAL MÁS ELECTRONEGATIVO

ES SACRIFICADO (CORROIDO) ENFAVOR DE OUTRO MENOS

ELECTRONEGATIVO.

L HISTORI



Definición clásica Protección catódica:

Polarización catódica detodas las zonas de potencial noble (cátodos)

hasta alcanzar el potencial del sitio más activo

(ánodo) de la superficie metálica.

La protección catódica se logra haciendo quela estructura se convierta en el cátodo de un

circuito de corriente continua, en el que se

ajusta la velocidad de circulación de las cargas

de manera tal que el potencial polarizado sea

igual o más activo (electronegativo) que el sitioanódico más activo sobre la estructura.



CRITERIOS DE PROTECCION CATÓDICA

Los tres criterios definidos en el Standard deNACE RPO169 para acero y fundición de hierro(incluyendo hierro dúctil) son:



PRIMER CRITERIO

• a) Un potencial negativo (catódico) de al menos

-850 milivoltios con la corriente de proteccióncatódica aplicada. Este potencial se mide contra unelectrodo de referencia de cobre-sulfato de cobre

saturado en contacto con el electrolito.



SEGUNDO CRITERIOUn potencial polarizado negativo de al menos -850

milivoltios con respecto a un electrodo de referenciade cobre-sulfato de cobre saturado (potencialdenominado como Instant Off)



TERCER CRITERIO

• Un mínimo de 100 milivoltios de polarización

catódica entre la superficie de la estructura yun electrodo de referencia estable en contactocon el electrolito. A fin de satisfacer este

criterio, puede medirse la formación o lapérdida de la polarización.



TERCER CRITERIO



49

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0TP01

TP02

TP03

TP04

TP05

TP06

TP07

TP08

TP09

TP10

TP11

TP12

TP13

TP14

TP15

TP16

P o t e n c i a l

( V o l t ) v s C S E

Estación de Prueba

PERFIL DE POTENCIALES ON - OFF

Potencial ON Potencial mínimo de protección catódica (- 0,850 V vs CSE) Potencial Off



50

-2.500

-2.000

-1.500

-1.000

-0.500

0.000

PTE 1Kp 0+098

PTE 2Kp 2+850

PTE 3Kp 5+910

PTE 4Kp 8+270

ENSAYOS DE POTENCIAL " ON - OFF"

GRAFICO

POTENCIAL ̈ ON¨ Voltios D.C. POTENCIAL ̈ OFF¨ Voltios D.C. POTENCIAL DE REFERENCIA Voltios D.C.

Ubicación (Kp)

P

o

t

e

n

c

i

a

l



PROTECCIÓN CATODICA GALVÁNICA

La aleación más electronegativa se corroerá (se

“sacrificará”) para proteger el otro metal; por lotanto, estos ánodos se llaman ánodos de sacrificio.

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TABLA - I



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TABLA I

Serie Galvánicapráctica de

Potenciales de

Metais en el Suelo,

en relación alElectrodo de

Referencia de

Cu/CuSO4

MAGNESIO- 1.55- 1.55- 1.55- 1.55

- 1.05

- 1.10

ZINC

- 0.20

ALUMINIO

- 0.50

PLOMO

COBRE

0

PLATA

GRAFITEGRAFITEGRAFITEGRAFITE

OROPLATINA

ACERO CARBONO- 0.55

Potencial (-)

Serie Galvànica practica

De Potenciales de Metales

en el Suelo en relación al

electrodo de Referencia de

Cu/CuSO4 saturado

Potencial [Volt]

Materiales

Nobles

( - )



Ánodos de Magnesio

• Ánodo de Alto Potencial, cuyo potencial es de -1,75

volts vs CSE.• Ánodo de magnesio Standard, cuyo potencial es de -

1,55 volts vs CSE

•

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Ánodos de Magnesio

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS

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VENTAJAS • Bajo costo de mantenimiento a lo largo de la vida útil• No requieren una fuente externa de energía• Baja susceptibilidad a los daños por influencias exteriores

• Un bajo potencial de funcionamiento rara vez producenuna interferencia significativa (corriente vagabunda) enotras estructuras

• Su funcionamiento es excelente siempre y cuando laestructura esta aislada eléctricamente o segmentada (como

las secciones de tuberías unidas mecánicamente), en lasque cada componente tiene su propio ánodo galvánico.



DESVENTAJAS

• Están sujetos a las variaciones de estación (sequía,congelamiento) que pueden afectar a sufuncionamiento

• El potencial eléctrico disponible es limitado

• La máxima vida útil depende de la cantidad de material• La química del electrolito (suelo) y la temperatura

pueden tener un efecto indeseado en el potencial dehemi-celda del ánodo

• En medios ácidos, los materiales anódicos son atacadosdirectamente por el ácido, por lo tanto la vida útil, asícomo la eficiencia del ánodo son muy bajas.

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Sistema de corriente impresa• Requiere una fuente externa que proporcione

corriente continua.• Anodos (de material noble) encargados de

dispersar la corriente.

• Cátodo (estructura a ser protegida)• El medio electrolítico

Estos sistemas se caracterizan porque el voltajede salida de la fuente externa puede ajustarsede acuerdo a los requerimientos del sistema.

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C d i d i



Componentes de un sistema de corrienteimpresa

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SISTEMA DE CORRIENTE IMPRESA

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VENTAJAS

• La tensión disponible en la fuente de energía, puede

ser regulada desde valores muy bajos, hasta valoreselevados

• La energía esta limitada únicamente por la fuente

• Se dispone de una gran cantidad de materiales para ser

utilizados como ánodos de corriente impresa• Muchos de los ánodos de corriente impresa tienen

velocidades de consumo muy reducidas y puedensuministrar elevadas corrientes de protección con

tamaños reducidos.• Es posible monitorear y corregir los niveles de

protección catódica

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DESVENTAJAS

• Los sistemas de corriente impresa requieren de

una fuente externa de energía

• Se requiere un mantenimiento periódico

• Los conductores anódicos pueden corroerse,

debido a que cualquier cable que se encuentreconectado al borne (+) del rectificador, debe estarperfectamente aislado

• El funcionamiento de los ánodos a potencialrelativamente altos puede dar lugar a corrientesde interferencia sobre otras estructuras ajenas

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RESISTIVIDAD DEL SUELO

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M di ió d R i ti id d d l S l



Medición de Resistividad del Suelo

- MÉTODO DE WENNER DE LOS 4 ELECTRODOS -

a a a

NIVEL DEL SUELO

ELECTRODO

C 1 C 2

P 2P 1

P

G

I

R

PROFUNDIDAD “a” 2. . .a R

CLASIFICACION DE SUELOS DE ACUERDO A LA



CLASIFICACION DE SUELOS DE ACUERDO A LARESISTIVIDAD



100.00

1000.00

10000.00

100000.00

000+073 000+473 000+873 001+273 001+673 002+073 002+473 002+873 003+273 003+673 004+073 004+473

R e s i t i v i d a d ( o h m

x c m )

Progresiva (Km)

PERFIL DE RESITIVIDAD

Resistividad a 1 mt (ohm x cm) Resistividad a 1,5 mt (ohm x cm) Resistividad a 2 mt (ohm x cm) Resistividad a 3 mt (ohm x cm)



MEDICION DE PAT

MEDICION DEL ATERRAMIENTO DEL RECTIFICADOR Y/O LECHOANODICO

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JUNTAS DE AISLAMIENTO

68



Equipo de radiofrecuencia

69

Medición de Potencial de una Estructura



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enterrada en un Suelo- Electrodo de referencia: Cobre/Sulfato de Cobre -

(Cu/CuSO4)



MEDICION DE POTENCIAL TUBO-SUELO VS CSE



RESISTENCIAS VARIABLES

73

REOSTATOS

REOSTATOS TIPOTANDEM



SOLDADURA CADWELD

74

INTERCONEXION DE ANODOS



75

INTERCONEXION DE ANODOS

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