TECNALIA, Ensayos de corrosión: criterios para la selección y especificación de requisitos de materiales en condiciones agresivas, Raúl Caracena

1. Criterios para la selección y
especificación de requisitos de
materiales en condiciones agresivas
Junio 2017

2. Corrosion
Normativa
ANSI/NACE MR0175/ISO 15156
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Selección de
Materiales para
Oil&Gas
Guía selección
de materiales
Especificación y
requisitos

3. 1. Normativa
 ASTM, American Society for Testing Materials (1898)
 ASTM Committee G-1 on Corrosion on Metals (1964)
 NACE National Association of Corrosion Engineers (1943)
 ISO International Organization for Standardization (1947)
 Comité Técnico ISO/TC156. Corrosion of metals and alloys (1974)
 Normativa específica de ciertos sectores
 API American Petroleum Institute
 ASME International
 IEC International Electrotechnical Commission
 SAE Internacional
 SSPC Steel Structures Painting Council
 ECCA European Coil Coating Association
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4. 2. Especificación: Requisitos y ensayos de
corrosión
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5. 2.1. Guía para la selección de materiales
1- Definir el medio
2- Identificar los mecanismos de corrosión que se
producen en ese material y ese medio
3- Identificar los parámetros que afectan la severidad de la
degradación
4- Revisar normativa y especificaciones vigentes

6. 3. Selección y especificaciones de materiales
para “Sour Service”
- Condiciones especialmente agresivas. Las aguas de los pozos son
ácidas por la presencia de CO2 y H2S. El H2S juega un rol
especialmente importante desde el punto de vista de corrosión
- Mecanismos de degradación que afectan a los CRA (Corrosion
Resistant Alloy) en presencia de H2S:
 SSC. Fisuración bajo tensión por sulfuros (Sulfide Stress
Cracking).
 SCC. Fisuración por corrosión bajo tensión (Stress Corrosion
Cracking).
 GHSC. Fisuración por corrosión bajo tensión inducida por
acoplamiento galvánico (Galvanically induced hydrogen stress
cracking)

7. 3. 1. SSC- Sulfide Stress Cracking
- Condiciones especialmente agresivas.
Las aguas de los pozos son ácidas por
la presencia de CO2 y H2S
Ensayo NACE TM0177 para evaluar SSC
- En el proceso de corrosión se forma
hidrógeno atómico que puede
introducirse en el material provocando
agrietamiento a partir de un nivel de
tensión.
- Más acusado a temperatura ambiente
(entre -6 y 50 ºC)

8. 3. 2. SCC- Stress Corrosion Cracking
- Diferentes teorías sobre el mecanismo de
corrosión
Agrietamiento SCC en dúplex 2205, tras
ensayo SSRT
- La sensibilidad a SCC aumenta con la
temperatura. Por debajo de 50ºC disminuye
considerablemente la sensibilidad de los
materiales al fenómeno de SCC
SCC trasngranular en acero 304

9. 3. 3. GHSC-Galvanically induced hydrogen
stress cracking
- Caso particular de HIC/SSC
- Agrietamiento por corrosión bajo
tensión inducida por acoplamiento
galvánico Superficie lateral probeta TiGr-12
Grietas secundarias provocadas
por GHSC en material TiGr-12
- Aleaciones de Titanio especialmente
sensibles a GHSC si están acoplados
a un metal más activo (Ej acero al
carbono); en una disolución acuosa
con H2S y a más de 80 ºC

10. 4. ANSI/NACE MR0175/ISO 15156 (2015)
Petroleum, petrochemical, and natural gas industries — Materials for
use in H2S-containing environments in oil and gas production.
Part 3:
Cracking-resistant CRAs (corrosion resistant alloys) and other alloys
Part 1:
General principles for selection of cracking-resistant materials
Part 2:
Cracking-resistant carbon and low alloy steels, and the use of cast irons

11. 4.1. ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-3 (2015)
 Selección y cualificación de CRA´s resistentes a SSC,SCC y GHSC
 La norma se centra en modos de fallo ocasionados por fragilización
únicamente. No contempla otros fenómenos de corrosión que pueden
sufrir los CRA como pueden ser corrosión por picaduras, crevice o
corrosión generalizada.
 Aplicable en medios que no hay presencia de oxígeno
 Es responsabilidad del usuario final la selección de materiales, definir
condiciones de uso y aplicación de la norma ANSI/NACE MR0175/ISO
15156
 Se indican los límites medioambientales y de material para evitar el
agrietamiento en servicio
Límites Medioambientales (pH2S, cloruros, pH, temperatura y S0)
Límites Material: dureza, PREN, tratamiento térmico

13. 4.2 Ejemplo de aplicación de la norma ANSI/NACE
MR0175/ISO 15156
 Selección de materiales para un medio dado:
 ppH2S: 100 psi
 T= 121ºC
 [CL-] = 55000 mg/l
 pH = 4,5
 Ausencia de azufre elemental

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16. 3.2. Aplicación de la norma ANSI/NACE MR0175/ISO 15156
 ¿Está permitido la aplicación de un recubrimiento para
mejorar la resistencia a la corrosión en un medio con H2S?
 Está permitido la aplicación de una recubrimiento siempre y
cuando los recubrimientos no se usen para proteger un material
base que es susceptible de experimentar agrietamiento en ese
medio.
 La dureza máxima y el estado final del sustrato debe seguir
cumpliendo los requisitos de la norma

17. 3.3. Aplicación de la norma ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-2
 Acero al carbono HRC≤ 22
 La variable principal para evitar SSC en aceros al
carbono es la dureza
 Después de un proceso de soldadura HRC ≥ 22
 Los ciclos térmicos durante los procesos de soldadura
pueden introducir fases frágiles en la zona afectada por
el calor, susceptibles al agrietamiento.

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Determinación de la severidad del medio
Tª, ppH2S, Presión, Cl-, S0
SSC
Requerimientos material base
Soldadura
Control de dureza
Dureza OK
Especificación del
Material
PWHT
Dureza
HRC ≤ 22
Si
Si
No
No
Si
¿HIC, SOHIC?
No

19. 19 ▌
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