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“INFLUENCIA DEL CONTENIDO DE CARBONO EN LA CORROSIÓN
INTERIOR DE TUBERIAS DE ACERO PARA CONDUCCIÓN DE
HIDROCARBUROS"
PAUL GÓMEZ FONTGMyL RN PEP
JORGE LUIS GONZÁLEZ VELÁZQUEZIVÁN MORTERA BRAVODIEGO ISRAEL RIVAS LÓPEZGAID-IPN
Contenido
Antecedentes
Diagnóstico
Acciones Realizadas para la reducción de Fugas
Estudios Metalúrgicos
Análisis de resultados
Conclusiones
Antecedentes
☞ En el año de 1945 se descubre el primer yacimiento en la cuenca de Burgos. ☞ El Activo integral burgos es el mas grande territorialmente hablando dentro de PEP. ☞ El servicio de los diferentes ductos es para Gas, Aceite y Condensados.
☞ El AIB cuenta con 4,304 ductos en operación los cuales representan 12,706 Km de longitud, para el transporte y recolección de la producción en las cuencas de Burgos y Sabinas.
ServiciosBurgos Tradicional CTDH COPF
Total de Ductos
Total Longitud (km)No. Ductos Long. No. Ductos Long. No. Ductos Long.
Acumulador de Líquidos 1 4 1 4
Gasoductos 193 1,671 24 464 48 481 265 2,616
Gasolinoductos 5 113 2 39 6 36 13 188
Líneas de Descarga 3,473 8,792 547 1,093 4,020 9,885
Línea de inyección de agua 1 4 4 9 5 13
Total General 3,673 10,583 26 503 605 1,619 4,304 12,706
Diagnostico
Estadística de Fugas Ductos de Recolección 2001-2012(Total 9,347 fugas)
Nú
me
ro d
e f
ug
as Promedio anual
779 fugas
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
Ene
Abr
Jul
Oct
Ene
Abr
Jul
Oct
Ene
Abr
Jul
Oct
Ene
Abr
Jul
Oct
Ene
abr
Jul
Oct
Ene
Abr
Jul
Oct
Ene
Abr
Jul
Oct
Ene
Abr
Jul
Oct
Ene
Abr
Jul
Oct
Ene
Abr
Jul
Oct
Ene
abril
julio oc
t…
ener
o
abril
Julio oc
t…
Promedio anual 2012
23267 bpd
Producción de Agua Congénita 2001-2012
500010000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
Bpd
Relación del Número de Fugas vs Líneas de Descarga Construidas
Antes 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 20120
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
1,946
2,6663,538
4,285
5,107
5,6696,081
6,5467,060
8,018
8,654 9,0379,413
761 862 802 811 744 885 745 583 745780 828 801
0.29
0.24
0.190.16
0.13 0.15
0.110.08
0.09 0.09 0.09 0.09
AñoLíneas de descarga
KmsAcumulado
Líneas de descargaAcumulado kms Fugas Indicador
Antes 825 1946 825 19462001 264 719.9 1089 2665.9 761 0.28552002 304 871.7 1393 3537.6 862 0.24372003 268 746.9 1661 4284.6 802 0.18722004 308 822.3 1969 5106.9 811 0.15882005 264 561.8 2233 5668.8 744 0.13122006 188 411.9 2421 6080.7 885 0.14552007 227 465.0 2648 6545.8 745 0.11382008 224 514.2 2872 7060.0 583 0.08262009 320 958.0 3192 8018.0 745 0.09292010 225 636.0 3417 8654.0 780 0.09012011 182 382.4 3599 9036.5 828 0.09162012 196 376.6 3795 9413.1 801 0.0851
Fugas / año
Du
cto
s co
nst
ruid
os
(km
)
Fu
gas
/ k
m
9067, 97%
187, 2%
93, 1%
CORROSION INTERNA CORROSION EXTERNA OTROS
Estadística de Fugas 2001 - 2012
Por Edad del Ducto.
Por Modo de Falla
Total 9347 Fugas
La Corrosión Interior
CO2 +H2O H2CO3
•Dióxido de Carbono
Entonces;
H2CO3 + Fe FeCO3 +H2
• Sulfuro de hidrógeno
H2S + Fe+H2O FeS+H2O+H2
•Oxigeno
3O2+4 Fe+2H2O 2 Fe2O3+2H2O
•Bacterias
5H2 +SO4 H2S+4H2O; como H2S
•Erosión o desgaste
•Galvánica o Bi-metálica
•Combinación de ambos casos
Mecanismos Generales o Básicos
Cátodo
Conductor eléctrico
CELDA DE CORROSION
Electrolito
Ánodo
Tubería en Servicio
>1999
<1999
Fugas en Campos de Gas
Estrategia Operativa
Análisis económico de pozos
Instalación de Encamisados Interiores y Tubería No Metálica
Instalación de Accesorios para Limpieza Interior
Rehabilitación de Tubería Metálica e Inyección de Inhibidor
Corridas de limpieza de ductos y líneas de descarga
Modificación Técnica de Bases de Usuario para Líneas de Descarga
Estudios Metalúrgicos
Estudios Metalúrgicos
Composición química y propiedades en tensión
Aceros C > 0.1% y C < 0.1%
Muestra C Mn S P Si
C < 0.1% 0.038 0.665 0.006 <0.007 0.166
C < 0.1% 0.024 0.655 0.023 <0.005 0.181
C > 0.1% 0.204 0.683 0.023 0.018 0.683
C > 0.1% 0.115 0.628 0.013 <0008 0.248
API 5L 0.28 Máx. 1.40 Máx. 0.030 Máx. 0.030 Máx. -
MuestraReducción de área (%)
%de Alargamiento
Esfuerzo de cedencia (psi)
Resistencia máxima a la tensión (psi)
C < 0.1% 79 19 60,336 63,236
C < 0.1% 64 16 60,191 63,381
C > 0.1% 62 21 47,282 71,505
C > 0.1% 67 19 48,298 68,168
Caracterización Microestructural
Aceros C < 0.1% y C > 0.1%
MuestraFracción
Volumen de inclusiones
Tipo de inclusión
Perl i ta %
Ferr i ta %
Tamaño de grano
ASTM
C < 0.1% 0.17
Tipo D ser ie f ina
9.3 90.7 10
C < 0.1% 0.08 9 90 10
C > 0.1% 0.5
Tipo D y A ser ie f ina
32.8 67.20 8
C > 0.1% 0.38 27.9 72.01 7
Caracterización Microestructural
Aceros C < 0.1% y C > 0.1%
Pruebas de Inmersión NACE 1D 196
Aceros C < 0.1% y C > 0.1%
72
horas
Micrografías MEB previa a la inmersión
Acero C < 0.1% Acero C > 0.1%
Micrografias MEB Superficie posterior a la inmersión en NACE 1D 196
MEB posterior a la inmersión Acero C < 0.1%
MEB posterior a la inmersión Acero C > 0.1%
Superficie posterior a la inmersión en NACE 1D 196 MEB
MEB posterior a la inmersión Acero C < 0.1%
MEB posterior a la inmersión Acero C > 0.1%
MEB posterior a la inmersión Acero C < 0.1%
Mapeo MEB muestras C < 0.1% y C > 0.1%
MEB posterior a la inmersión Acero C > 0.1%
-668 -725
Ecorr (55 min.) (mV) Ecorr (55 min.) (mV)
-729 C > 0.1%
Ecorr (5 min.) (mV)Ecorr (5 min.) (mV)
-702 C < 0.1%
Potencial de Corrosión
Po
ten
cial
(V
)
Tiempo (s)
0 1000 2000 3000 4000
-0.71
-0.70
-0.69
-0.68
-0.67
-0.65
Tiempo (s)
Po
ten
cial
(V
)
0 1000 2000 3000 4000-0.730
-0.728
-0.726
-0.724
-0.722
-0.720
-0.718
-0.716
-0.714
-0.712
-0.710
-0.708
-0.706
Evaluación de la Velocidad de Corrosión por técnica electroquímica de Resistencia a la Polarización (Rp)
Polarización anódica: NACE 1D 196
CONCLUSIONES:
1. Las muestras de los tubos de acero objeto de estudio indicaron que éstos cumplen con los requerimientos mecánicos, metalúrgicos y de composición química, de un acero API 5L. Sin embargo, se observaron diferencias significativas en el contenido de carbono y características microestructurales entre ellos.
2. Se pudo verificar durante las pruebas de inmersión que las muestras de acero cuyo contenido de carbono es menor a 0.1 % peso forman residuos o capas significativamente menos adherentes en comparación con el acero con contenido mayor a 0.1 % peso.
3. A partir de la observación mediante microscopía óptica y electrónica de barrido tenemos que:
a) Las laminillas de cementita (Fe3C) de los aceros C<0.1% se presentan de forma intermitente o incompleta, las cuales generan heterogeneidades que favorecen la corrosión.
b) La relación de áreas de ferrita/perlita desfavorable en los aceros C<0.1%, promueve la corrosión localizada acelerada.
c) La contribución de la perlita en muestras con contenidos de C>0.1% permiten que el potencial de equilibrio se alcance en tiempos menores en comparación a los aceros con contenidos C<0.1%.
d) La presencia de un mayor porcentaje de perlita favorece la formación de capa de óxido más compacta, homogénea y más adherente.
4. Las pruebas electroquímicas convencionales muestran una mayor velocidad de corrosión para aceros con C>0.1% en comparación con los de C<0.1%. Sin embargo, la evidencia física indica que los mecanismos de corrosión de los aceros estudiados son distintos siendo de tipo localizada para contenidos de C<0.1% y de tipo generalizada para contenidos de C>0.1%.
En forma preliminar se propone que el contenido de carbono en los aceros empleados oscile ente 0.1% y 0.15% peso, con la finalidad de mejorar la relación de áreas anódicas y catódicas formadas por perlita y ferrita.
Actualmente, se cuenta con la caracterización química de 30 diferentes tubos, con contenidos de carbono mayores y menores a 0.1% peso. A partir de los resultados obtenidos se buscará correlacionar los contenidos de carbono de la tubería con contenidos de agua en el fluido y las características de la capa de oxidación formada en la pared interna del tubo.