Control de la corrosión por hidrógeno en aceros

Recientemente, AZTERLAN ha puesto a punto una nueva instalación orientada al ensayo de materiales conforme a normas NACE internacionales que regulan el comportamiento de los aceros a la corrosión por hidrógeno.

En particular, se pueden ensayar materiales según los siguientes métodos normalizados:

– NACE TM0177 “Laboratory Testing of Metals for Resistance to Sulfide Stress Cracking and Stress Corrosion Cracking in H2S Environments”, método B (Bent-Beam test) y método C (C-ring test)
– NACE TM0284 “Evaluation of pipeline and Pressure Vessel Steels for Resistance to Hydrogen-Induced Cracking”.

Los aceros al carbono y los aceros de baja aleación se utilizan ampliamente en la industria petrolera principalmente por razones económicas. Sin embargo sufren corrosión debido a los ambientes que se generan en estos procesos químicos y de transporte. Estos ambientes corrosivos incluyen gases ácidos, como el dióxido de carbono (CO2) y el sulfuro de hidrógeno (H2S), y agua salada.

El ”Sulfide stress cracking” (SSC), es un fenómeno de fragilidad por hidrógeno y un serio problema para este tipo de industrias. En presencia de sulfuros, el ión sulfuro favorece la reducción de los iones hidrógeno a átomos de hidrógeno. Éstos se adsorben en la superficie del acero y después se absorben en su interior a través de límites de grano, de dislocaciones y de límites de fase. Los átomos de hidrógeno al llegar a una zona con defectos de red, al encontrar espacio, se convierten en moléculas y éstas ejercen una presión creciente hasta originar verdaderas grietas.

La rotura de una tubería o equipo de transporte de estas características puede llegar a generar una catástrofe natural de grandes dimensiones.

Los materiales aceptados para trabajar en estos ambientes se recogen en la norma NACE MR0175 que se revisa y reedita anualmente.

Existen varios métodos, recogidos en la norma NACE TM0177, para evaluar los materiales que se van a aplicar en estos usos. Los más habituales son el “Bent-Beam test” y el “C-ring test”.

El “Bent-Beam test” consiste en someter una probeta a un doblado controlado y evaluar su resistencia al agrietamiento en un ambiente acuoso de bajo pH saturado en H2S.

El “C-ring test”, consiste en someter una probeta de tracción a una tensión controlada en un ambiente de H2S durante un tiempo máximo de 30 días. La aparición de grietas o rotura de la probeta indican susceptibilidad del material a la acción del hidrógeno.

Otro tipo de ensayos, relacionados directamente con la absorción de hidrógeno, son los ensayos HIC “hydrogen-induced cracking” y se aplican generalmente a tuberías y recipientes a presión.

Estos ensayos se rigen por la norma NACE TM0284 y se diferencian de los ensayos SSC en que el tipo de corrosión HIC se observa en aceros de baja resistencia, y se asocia con inclusiones en el acero o con estructuras bandeadas.

La evaluación de los aceros se realiza midiendo el número y tamaño de las grietas bajo la superficie de una probeta sometida a un proceso de inmersión de 96horas en una solución de agua de mar sintética o una mezcla de NaCl-ácido acético, saturada con H2S.

Las normas NACE no establecen los criterios de aceptación y rechazo para estos ensayos, sin embargo, se han realizado numerosos ensayos que correlacionan la experiencia en ciertos materiales con los resultados de los ensayos de laboratorio.