Evaluación de la velocidad de corrosión de un acero API 5L grado b envejecido artificialmente y caracterización estadística de la generación de picaduras

Abstract

RESUMEN: Esta investigación está enfocada en estudiar electroquímica y estadísticamente el efecto del envejecimiento isotérmico de un acero de bajo carbono utilizado en ductos que transportan hidrocarburos. Las condiciones de este envejecimiento artificial fueron determinadas mediante la ecuación de Arrhenius y el diagrama Hierro-Carbono, siendo 500, 1250, y 1500 horas el tiempo seleccionado para el tratamiento térmico. Posteriormente, todos los aceros envejecidos artificialmente fueron sometidos a un análisis electroquímico para determinar su velocidad de corrosión, utilizando como medio agua congénita sintética, determinada a partir de un estudio de aguas congénitas de diferentes zonas del sur de México y una solución que simula suelos ácidos. Las pruebas electroquímicas utilizadas para determinar la velocidad de corrosión fueron; resistencia a la polarización (Rp) y curvas potenciodinámicas (Tafel). Con estos estudios, se pudo observar que el acero con mayor tiempo de envejecido experimenta mayor velocidad de corrosión. Por otra parte, la caracterización de los productos de corrosión se llevó a cabo mediante las técnicas de microscopia electrónica de barrido (MEB) y difracción de rayos-X (DRX) donde se determinaron que los principales productos de corrosión fueron Fe3C y FeCO3 productos que fueron estables, pero no protectores para la superficie. Otra parte de la experimentación, fue realizada mediante pruebas de inmersión con el objetivo de generar picaduras para determinar si un acero sometido a este tratamiento térmico, genera mayor daño por picadura. Para evaluar este daño, se midieron las profundidades de picadura con un perfilometro óptico. De esta manera, fue posible hacer un análisis estadístico y probabilístico del daño por picadura. Con este procedimiento, se determinó que, en promedio, la profundidad de picadura se incrementó conforme se envejece el acero. Por otro lado, la dispersión de la profundidad de las picaduras se incrementó a mayor tiempo de envejecido. En términos generales se puede afirmar que a mayor tiempo de envejecido artificial la velocidad de corrosión se incrementa, al menos en aguas congénitas y en ambientes de suelos ácidos, siendo más susceptibles a generar picaduras de mayor profundidad.

ABSTRACT: This research is focused on studying electrochemically and statistically the effect of isothermal aging of a low carbon steel used in pipelines that transmit hydrocarbons. The conditions of this artificial aging were determined using the Arrehenius equation and the Iron-Carbon diagram, with 500, 1250, and 1500 hours being the heattreatment time. Subsequently, all artificially aged steels were studied by electrochemical techniques to determine the corrosion rate when these steels are in contact with synthetic oil produced water and an aqueous solution simulating acidic soils. The electrochemical tests used to determine the corrosion rate were: resistance to polarization (Rp) and potentiodynamic curves (Tafel). It was observed that the greater the steel aging time the greater the corrosion rate. On the other hand, the characterization of the corrosion products was carried out using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques where it was determined that the main corrosion products were Fe3C and FeCO3. These products are chemically stables, but not very protective for the steel surface. Another section of this research work was carried out by immersion tests with the aim of assessing if an aged steel generates deeper pits. To estimate the damage, pit depths were measured with an optical profilometer. In this way, it was possible to do a statistical and probabilistic analysis of these corrosion defects. It was determined that, on average, the pit depth increased as the steel is aged. On the other hand, the greater the aging time the greater the pit depth variance Summarizing, both electrochemical test and immersion test carried out showed that the greater the aging time of the steel the greater the damage generated by corrosion.