Curso Proteccion Catodica En Ductos De Gas 2u4k20

CORROSIÓN Es la deterioración de los materiales, generalmente metálicos, por la acción química o electroquímica del medio ambiente, relacionado o no a esfuerzos mecánicos Atmósfera, suelos, agua dulce o del mar, productos químicos etc.

2

CORROSION

3

TIPOS DE CORROSION • Corrosión generalizada • Es la forma más benigna o menos peligrosa pues el material se va gastando gradualmente extendiéndose en forma homogénea sobre toda la superficie metálica y su penetración media es aproximadamente igual en todos los puntos. • El mecanismo del ataque generalizado típicamente es un proceso electroquímico que se lleva a logar sobre la superficie del material. 4

CORROSION GENERALIZADA

5

CORROSION GALVANICA • Se puede producir un daño severo por corrosión cuando dos o más metales distintos se acoplan eléctricamente. Esto se conoce como corrosión galvánica y resulta por la existencia de una diferencia de potencial entre los metales acoplados que causa un flujo de corriente entre ellos. El metal más activo sufre una corrosión más acelerada, mientras que la corrosión en el metal menos activo es eliminada. 6

CORROSION GALVÁNICA •

7

CORROSION GALVANICA

8

CORROSION GALVANICA

9

CORROSION GALVANICA

10

TAMAÑO DE LA FALLA ANODICA • "Si la zona anódica es relativamente pequeña con respecto a la zona catódica la corrosión podrá ser intensa. Si por otra parte, la zona anódica es grande comparada con la catódica, la corrosión será relativamente débil".

11

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

12

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

13

Agrietamiento por corrosión y esfuerzos (Stress Corrosión Cracking) • El agrietamiento por corrosión y esfuerzos es una falla corrosiva en la que se forman las grietas de un componente bajo la acción combinada de esfuerzos mecánicos y un medio ambiente agresivo. • Los términos Stress Corrosión Cracking (SCC) implican la formación de grietas y generalmente se asocia con pequeñas perdidas de metal o con corrosión general. 14

Agrietamiento por corrosión y esfuerzos (Stress Corrosión Cracking) Fractura de cañería debido a corrosión por fatiga

15

Corrosión localizada (pitting) • La corrosión localizada se presenta en sitios discretos sobre la superficie del metal, la forma 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 a muchas cavidades pequeñas en la superficie del metal. Las cavidades que se forman pueden variar en cantidad, tamaño y forma. 16

Corrosión localizada (pitting)

17

Corrosión localizada (pitting)

18

Corrosión resultante de dos suelos distintos • El potencial “natural” o de la hemipila, de un metal respecto al medio que la rodea, puede variar con las variaciones de composición del electrolito. • Esto eleva la diferencia de potencial y satisface la condición necesaria para establecer una pila de corrosión.

19

Corrosión por aireación diferencial • La diferencia de concentraciones de oxígeno en el electrolito, en la cual se encuentra inmersa una estructura metálica, genera corrosión en la zona donde existe deficiencia de oxígeno.

20

Corrosión por aireación diferencial • La cañería, en el suelo bien aireado será catódica y la cañería en el suelo pobremente aireado será anódica y se corroerá.

21

Corrosión por diferencia de temperatura • En una pila de corrosión por diferencia de temperatura, el ánodo y el cátodo son del mismo metal pero uno se mantiene a una temperatura más alta que el otro por medios externos. En la mayoría de los casos el que se encuentra a mayor temperatura es el ánodo.

22

Corrosión por diferencia de temperatura

23

Erosión- Corrosión: Efecto de la velocidad del fluido en la corrosión • El tipo de corrosión más conocido influenciado por la velocidad del fluido es la Erosión - Corrosión, la cual ocurre 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 superficie causan disturbios y turbulencia en el fluido. • La Erosión por partículas también es influenciada dependiendo del ángulo de impacto

24

Fragilización por hidrógeno • Reducción de la ductilidad de un metal debida a la difusión de hidrógeno en su interior. • El hidrógeno atómico generado en la superficie por la protección catódica puede difundirse dentro del metal. Este hidrógeno atómico puede ampollar el metal, formar hidruros, en el caso del titanio, que lo fragilizan, y fragilizar el acero 25

Fragilización por hidrógeno • Para prevenir la fragilización por hidrógeno, debe mantenerse el potencial por debajo del potencial de evolución del hidrógeno, que depende del pH.

26

Corrosión intergranular • La mayoría de los metales para ingeniería están compuestos de cristales individuales o granos, los cuales se encuentran en áreas de relativa impureza y desalineamiento llamados límites de grano. La corrosión ocurre preferencialmente en o adyacentemente a los límites de grano, lo cual resulta en ataques localizados parecidos a los agrietamientos por corrosión y esfuerzos. 27

Corrosión intergranular

28

Disolución selectiva (dealloying) • La corrosión por disolución selectiva se produce al efectuarse la remoción de uno de los elementos de una aleación siendo el ejemplo más común la eliminación del zinc en aleaciones de cobre-zinc, conocido con el nombre de dezincificación. • Este fenómeno corrosivo produce un metal poroso que tiene propiedades mecánicas muy pobres y obviamente el remedio a este caso es el empleo de aleaciones que no sean susceptibles a este proceso. 29

Disolución selectiva (dealloying)

30

Corrosión influenciada microbiológicamente • Las bacterias no atacan en forma directa al metal, pero crean condiciones que conducen a un ataque más rápido por aumento de la corriente de corrosión en las celdas existentes, las que normalmente se encuentran polarizadas por la existencia de hidrógeno (producto de la reacción catódica de reducción de protones). 31

Corrosión influenciada microbiológicamente Algunas bacterias que existen bajo condiciones anaeróbicas (ausencia de oxígeno) pueden reducir sulfatos consumiendo hidrógeno en el proceso. El consumo de hidrógeno atómico adsorbido en la superficie de la estructura, despolariza el acero en sitios catódicos y permite así un mayor consumo del metal por las celdas galvánicas existentes, ejm: bacterias sulfato-reductoras. 32

Corrosión influenciada microbiológicamente La MIC no produce una forma única de corrosión, por el contrario la MIC produce: • Pitting • Corrosión en hendiduras • Corrosión bajo depósitos • De-aleación selectiva. • Promoción de corrosión galvánica • Erosión-corrosión. 33

Corrosión influenciada microbiológicamente

34

Diagrama de Pourbaix

35

Potencial (-) - 1.55

MAGNESIO

- 1.10 - 1.05

ALUMINIO

- 0.55 - 0.50

ACERO CARBONO

- 0.20

ZINC

PLOMO COBRE

0 PLATA GRAFITE ORO PLATINA

Serie Galvánica práctica de Potenciales de Metais en el Suelo, en relación al Electrodo de Referencia de Cu/CuSO4

Además de revestir, que puedo hacer para mejorar más aún ?

?

REVESTIMIENTO

PARED DEL DUCTO

REVESTIMIENTO

PARED DEL DUCTO

H2 H2

H2

H2 H2

PARED DEL DUCTO

H2 H2 H2

REVESTIMIENTO

H2 H2

H2 H2

PARED DEL DUCTO

H2

H2

H2 H2

H2 H2

REVESTIMIENTO

LA HISTORIA IMPORTANTE: – SI EL METAL PUDIESE SER NEGATIVADO, ENTONCES LA CORROSIÓN PODRÍA SER CONTROLADA. – UN MATERIAL MÁS ELECTRONEGATIVO ES SACRIFICADO (CORROIDO) EN FAVOR DE OUTRO MENOS ELECTRONEGATIVO.

Definición clásica Protección catódica: Polarización catódica de todas 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 que la 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 sitio anódico más activo sobre la estructura.

CRITERIOS DE PROTECCION CATÓDICA

Los tres criterios definidos en el Standard de NACE 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 protección catódica aplicada. Este potencial se mide contra un electrodo de referencia de cobre-sulfato de cobre saturado en o con el electrolito.

SEGUNDO CRITERIO Un potencial polarizado negativo de al menos -850 milivoltios con respecto a un electrodo de referencia de cobre-sulfato de cobre saturado (potencial denominado como Instant Off)

TERCER CRITERIO • Un mínimo de 100 milivoltios de polarización catódica entre la superficie de la estructura y un electrodo de referencia estable en o con el electrolito. A fin de satisfacer este criterio, puede medirse la formación o la pérdida de la polarización.

TERCER CRITERIO

PERFIL DE POTENCIALES ON - OFF -3

Potencial ( Volt) vs CSE

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0 TP 01

TP 02

TP 03

TP 04

TP 05

TP 06

TP 07

TP 08

TP 09

TP 10

TP 11

TP 12

TP 13

TP 14

TP 15

TP 16

Estación de Prueba Potencial ON

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

Potencial Off

49

ENSAYOS DE POTENCIAL "ON - OFF" GRAFICO

0.000

-0.500

P o t e n c i a l

-1.000

-1.500

-2.000

-2.500 PTE 1 Kp 0+098

PTE 2 Kp 2+850

PTE 3 Kp 5+910

PTE 4 Kp 8+270

Ubicación (Kp) POTENCIAL ¨ON¨

Voltios D.C.

POTENCIAL ¨OFF¨

Voltios D.C.

POTENCIAL DE REFERENCIA Voltios D.C.

50

PERFIL DE POTENCIALES ON - OFF -5

-4.5

-4

Potencial ( Volt) vs CSE

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0 CITY GATE

TP QR 01

TP QR 02

TP QR 03

TP QR 04

TP QR 05

TP QR 06

TP RF 01

TP RF 02

TP RF 03

TP RF 04

TP RI 01

TP RI 02

TP RI 03

TP RI 04

TP RI 05

TP RI 06

TP RI 07

TP RI 08

TP RI 09

TP JB 01

TP JT 01

TP IP 01

TP IP 02

TP IP 04

TP IP 03

TP IP 05

TP IP 06

TP IP 07

Estación de Prueba Potencial ON

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

Potencial Off

POTENCIAL NATURAL…

51

TP IP 08

PROTECCIÓN CATODICA GALVÁNICA

La aleación más electronegativa se corroerá (se “sacrificará”) para proteger el otro metal; por lo tanto, estos ánodos se llaman ánodos de sacrificio.

52

TABLA - I ( - ) Potencial [Volt] Potencial (-)

- 1.55

MAGNESIO

- 1.10 - 1.05

ALUMINIO

- 0.55 - 0.50

ACERO CARBONO

- 0.20

ZINC

PLOMO COBRE

0 PLATA GRAFITE ORO PLATINA

Serie Galvánica Serie Galvànica practica práctica de DePotenciales Potenciales de Metales de Metais Suelo, en el Sueloen en el relación al en relación alde electrodo de Referencia Electrodo de Cu/CuSO4 saturado Referencia de Cu/CuSO4 Materiales Nobles

53

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 •

54

Ánodos de Magnesio

55

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

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 producen una interferencia significativa (corriente vagabunda) en otras estructuras • Su funcionamiento es excelente siempre y cuando la estructura esta aislada eléctricamente o segmentada (como las secciones de tuberías unidas mecánicamente), en las que cada componente tiene su propio ánodo galvánico.

56

DESVENTAJAS • Están sujetos a las variaciones de estación (sequía, congelamiento) que pueden afectar a su funcionamiento • 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 de hemi-celda del ánodo • En medios ácidos, los materiales anódicos son atacados directamente por el ácido, por lo tanto la vida útil, así como la eficiencia del ánodo son muy bajas. 57

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 voltaje de salida de la fuente externa puede ajustarse de acuerdo a los requerimientos del sistema. 58

Componentes de un sistema de corriente impresa

59

SISTEMA DE CORRIENTE IMPRESA

60

VENTAJAS • La tensión disponible en la fuente de energía, puede ser regulada desde valores muy bajos, hasta valores elevados • 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 pueden suministrar elevadas corrientes de protección con tamaños reducidos. • Es posible monitorear y corregir los niveles de protección catódica 61

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 encuentre conectado al borne (+) del rectificador, debe estar perfectamente aislado • El funcionamiento de los ánodos a potencial relativamente altos puede dar lugar a corrientes de interferencia sobre otras estructuras ajenas 62

RESISTIVIDAD DEL SUELO

63

Medición de Resistividad del Suelo - MÉTODO DE WENNER DE LOS 4 ELECTRODOS -

  2. . a. R

PROFUNDIDAD “a” C1 NIVEL DEL SUELO

G

R

P1

C2

P2

P a

a

a I

ELECTRODO

CLASIFICACION DE SUELOS DE ACUERDO A LA RESISTIVIDAD

PERFIL DE RESITIVIDAD 100000.00

Resitividad (ohm x cm)

10000.00

1000.00

100.00 000+073

000+473

000+873

001+273

001+673

002+073

002+473

002+873

003+273

003+673

004+073

004+473

Progresiva (Km) 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 LECHO ANODICO

67

JUNTAS DE AISLAMIENTO

68

Equipo de radiofrecuencia

69

Medición de Potencial de una Estructura enterrada en un Suelo - Electrodo de referencia: Cobre/Sulfato de Cobre (Cu/CuSO4)

70

MEDICION DE POTENCIAL TUBO-SUELO VS CSE

RESISTENCIAS VARIABLES

72

RESISTENCIAS VARIABLES

REOSTATOS REOSTATOS TIPO TANDEM

73

SOLDADURA CADWELD

74

INTERCONEXION DE ANODOS

75

76